光刻基础工艺培训

光刻基础工艺培训一、光刻工序的工艺目的及要求1、工艺目的：光刻是一种通过某种方法从而在硅片上得到人为需要的、有特定要求图形的一门技术。2、工艺要求：在晶体管制造过程中必须要经过多次光刻，每次光刻图形的质量要求为：图形完整、尺寸精确、线条陡直、窗口刻蚀干净；每次光刻图形的好坏将决定产品的成品率、性能、可靠性。二、光刻工序使用化学材料光刻工序主要使用的材料有：HMDS液、光刻胶（正、负）、显影液（正、负）、漂洗液（正、负）、SiO2腐蚀液、铝腐蚀液、SH去胶液、OMR剥离去胶液、浸润剂等等，这些化学试剂基本是有毒性有腐蚀性的，因此我们在使用这些化剂之前有必要首先了解它们的特性和使用方法。三、光刻工艺流程光刻图形复印化学腐蚀受入匀胶对位显影腐检腐蚀显检去胶检去胶3.1受入受入主要是接受上工序的来片时检查准备光刻的硅片的流程、片数等是否正确，以及硅片的表面是否正常（要求无划伤、沾污、颜色一致）3.2前处理前处理主要是硅片表面干燥以及硅片表面气相成底膜处理，这种方法可以有效提高光刻胶在硅片表面的粘附性。原理：目前采用圆片置于HMDS蒸气环境下的方式。3.3、光刻胶的涂敷及前烘A、光刻胶的涂敷主要是为了在硅片表面得到一层厚度均匀、表面平整、无杂质的感光涂层，这层光刻胶膜的好坏直接影响图形复印的质量，人为的沾污、光刻间的洁净度、温度、湿度对硅片表面影响最大，所以光刻胶的涂敷及前烘都是自动完成的。涂胶方式：静态、动态、移动手臂喷洒涂胶的基本步骤：予转，主要去除硅片表面的悬浮物滴胶，主要将足量的光刻胶打在硅片的圆心推胶，主要将硅片圆心的胶分布到整个硅片表面甩胶，主要将硅片上多余的胶甩走，并且使胶膜的厚度一致、均匀背清，主要是去除硅片背面及正面边缘的厚胶甩干，主要是去除多余的背清液光刻胶光刻胶是光刻工序最重要的化学材料，它贯穿整个光刻工序，图形复印要靠它，化学腐蚀同样也少不了它，可以这样说没有光刻胶就没有光刻工艺，其性能的优劣决定了光刻技术能力的好坏。基本成分：聚合物、溶剂、感光剂、添加剂。光刻胶的性能指标光刻胶的性能指标有：感光度、分辨率、粘附性、抗蚀性、针孔密度、留膜率、稳定性等几个方面。B、前烘主要是将涂敷在硅片上的光刻胶进行干燥，因为光刻胶在涂敷时是液态的（为了便于涂敷），而在后工序中硅片表面会受到一定程度的机械力，为了避免胶膜的变形，必须在热板上烘焙一下，但是也不能无限制烘焙，因为光刻胶中很重要的成分感光剂后工序还要用，如果前烘过量，感光剂挥发掉了，那光刻胶也就没用了，所以前烘的要求是选择正确的温度和时间。3.4、对位曝光对位曝光主要是将掩膜版上的图形复印到硅片的光刻胶膜上，前面讲的前处理、光刻胶涂敷及前烘都是为了图形复印作准备的，对位曝光才是真正的图形复印。对准法则是由操作人员把掩膜版上的对位标记放在圆片图形上相应的标记来完成。对位标记的常见种类存在的缺陷：无方向性对位过程中存在的问题：要保证图形复印后质量的好坏必须保证光强的稳定性、均匀性、曝光量的充足，这样才有可能得到良好的线条。曝光光源为高压汞灯，产生紫外光（UV）。光刻机的分类：接触式接近式投影式步进式对位曝光后的情况3.5显影及后烘在曝光后，所需图案被以曝光和未曝光区域的形式记录在光刻胶上，而我们通过对为聚合光刻胶的化学分解来使图案现形的方式叫做显影。显影方式：浸没式、喷射式、混凝式负胶用显影漂洗液显影液：二甲苯漂洗液：醋酸丁酯皆为有毒易燃化学品。正胶用显影漂洗液显影液：2.38%TMAH漂洗液：去离子水比负胶显影工艺更为环保。显影的后烘目的：通过对溶液的蒸发来达到固化光刻胶的目的。特别作用：使光刻胶和圆片表面有良好的粘贴性。最终效果：增加耐刻蚀性。注意点：光刻胶具有塑料的一些性质，在高温下会变软并流动。3.6显影检验这是进行来片良品率的第一次质检过程。其目的就是区分可流通及不可流通的圆片。它是一个重要良品率的体现。检验方法：人工检验、自动检验。问题来源：涂胶不匀、胶丝、胶块、涂错胶、胶膜划伤、背喷过大、刻偏、刻倒、漂移、无图形、两次曝光、未刻出、未曝光、刻错版、版清洗质量差、未显清、未显影、滴液、断液、底膜、脱胶、粘版、皱胶、铝层划伤、缺铝、铝球、铝层灰、材料引起的表面破洞3.7刻蚀（亦称腐蚀）在涂胶、曝光、显影后掩膜版留在光刻胶上的图形是我们需要刻蚀的部分。刻蚀就是通过光刻胶暴露区域来去掉除光刻胶外圆片最表层的工艺。方法：湿法腐蚀：化学试剂浸没（SiO2、AL）干法刻蚀：等离子体刻蚀（SIN）刻蚀的常见问题：不完全刻蚀、过刻蚀。湿法刻蚀的缺点：1.侧向侵蚀的纵（T）横（W）比=W/T的比值较大，且很难缩小。2.刻蚀区域图形尺寸受限制。3.液体化学品的毒害。4.增加冲洗、甩干步骤。5.潜在的污染。干法刻蚀的缺点：1.等离子体的辐射伤害。2.电参数的变化。3.膜的影响（氧化层）。4.硅的伤害。5.对光刻胶影响巨大（刻蚀、反应生成稳定卤化物和氧化物、烘焙效应）。3.8光刻胶的去除刻蚀完成后，当图案成为圆片最表层永久的一部分后，充当图形转移作用的中介——光刻胶不再需要，此时就必须将其去除。去除表面光刻胶可分为：有金属的和无金属的。无金属的表面湿法去除常用：硫酸+氧化剂混合溶液。有金属的表面湿法去除常用：有机去除剂。3.9腐蚀后检、去胶后检验这是光刻的最终步骤，它与显影检验的规程基本上是一致的，只不过大多数的异常无法挽回（不能进行重新工艺处理）。例外是表面受污染的圆片可能可以通过重清洗后重新检验。方法：首先在强光下进行表面目检，之后是显微镜下检查是否有图形缺陷。问题来源：残留腐蚀液、连铝、去胶不尽、水迹印、等刻胶丝、侵蚀、过腐蚀、断铝、三次图形未覆盖好、线条毛刺、掉铝条、翘丝、背面残留氧化层光刻胶里的光反射现象：反射问题在表面有很多台阶的圆片中尤为突出，这些台阶的侧面将入射光以一定的角度反射回光刻胶里，导致图形分辨率的不良。其中一个独特的现象就是台阶处发生光的干涉现象从而台阶图形在腐蚀后出现的“凹口”。谢谢！