光刻工艺步骤介绍课件

光刻工艺步骤介绍光刻工艺步骤介绍 综述一光刻工艺流程介绍 1 涂胶工艺介绍 2 曝光工艺介绍 3 显影工艺介绍 4 显检图形介绍 5 条宽&套刻测量 二在线流片相关知识介绍 光刻工艺流程涂胶曝光显影套刻测量 条宽测量送刻蚀送注入显检N-SiSi(P)Si3N4SiO2PR步骤N-SiSi(P)Si3N4SiO2PR步骤N-SiSi(P)Si3N4SiO2PR步骤N-SiSi(P)Si3N4SiO2PR步骤涂胶工艺介绍具体过程：1）增粘处理 2）涂胶 3）涂胶后烘涂胶工艺流程圆片从片架中取出（机械手臂）增粘处理（HMDS）涂胶动作涂胶后烘 Soft-bake圆片送回片架涂胶工艺完成增粘处理（增粘处理（化学气相涂布）1 化学品：HMDS液（六甲基二硅亚胺）2.目的：由于圆片表面是亲水的，而光刻胶具有疏水性如果不进行增粘处理直接涂胶并后烘，就会有水存在于圆片和胶分界处，导致光刻胶在圆片表面的粘附性变差。增粘处理可以增加圆片表面对光刻胶的粘附性，对保持光刻图形完整性，稳定性以及光刻胶对刻蚀和注入工艺的屏蔽都有很重要的作用。3.过程 高温气化后的HMDS与圆片同处一腔经过一段时间作用完成。涂胶涂胶化学品 光刻胶 由具有感光性高分子聚合物、增粘剂、溶剂以及其它添加剂组成。稀释剂（EBR-10A）喷胶方式 动态 喷胶时圆片旋转，胶膜均匀性较好但粘附性稍差。静态 喷胶时圆片静止，胶膜粘附性较好但均匀性稍差。涂胶前旋转 圆片吸盘旋转涂胶圆片吸盘滴胶加速旋转匀胶圆片吸盘胶层旋转去边圆片吸盘胶层去边（EBR）喷管 圆片吸盘胶层去边（EBR）喷管加速旋转圆片吸盘胶层A 图 正面去边，胶的边缘比较规则。B图背面去边，胶的边缘呈锯齿状。涂胶涂胶后烘涂胶后烘目的：提高光刻胶与衬底（圆片）的粘附力及胶膜的抗机械磨擦能力。作用：充分的前烘可以改善胶膜的粘附性与抗刻蚀性。方式：烘箱对流加热 红外线辐射加热 热板传导加热 影响胶膜因素：一 涂胶腔排风量的大小直接影响着胶膜的均匀性；二 硅片吸盘的水平度、同心度以及真空度都会影响胶膜的均匀性；三 胶盘的形状应能有效的防止光刻胶在高速旋转时出现的“回溅”；四 涂胶的工作环境，如湿度、温度、洁净度等均会影响胶膜的质量。曝光工艺介绍光源（平行入射）光刻版圆片 基本原理：光刻工艺中最关键的工序它直接关系到光刻分辨率、留膜率、条宽控 制等。将涂好光刻胶的圆片通过光刻机的对位系统和光刻版套准后，用紫外光进行照射，照射过的光刻胶发生光化学反应，性质发生了变化，显影时就会和显影液发生化学反应并去除；而被光刻版挡住的部分，未发生任何变化，显影时不和显影液发生反应被保留在圆片上,这样光刻版的图形就转移到圆片表面，通过刻蚀工序就能将图形留在圆片上。曝光工艺介绍圆片从片架中取出预对位（找平边）圆片由机械手臂传输到载片台（Stage）上自动对位圆片曝光机械手臂传输到片架中曝光工艺完成曝光工艺流程曝光方式：目前西岳光刻间光刻机只有一种曝光方式，步进重复式投影曝光光刻机，即BLOCK通过快门的开关逐步进行曝光，显影后圆片图形是光刻版图形的1/5。曝光光源：光刻胶主要对紫外光光源感光，常用的紫外光光源是高压汞灯。其中对光刻胶感光起主要作用是波长为435.8nm（g线）、365nm（i线）、248nm（DUV远紫外线）等光谱线。我们所用的NIKON光刻机分为G线和I线，就是由此而来，它们都是一种波长的单色光；高精度光刻图形与曝光光源有着直接的关系。曝光量 曝光的目的是用尽可能短的时间使光刻胶充分感光，并在显影后获得尽可能高的留膜率、近似于垂直的光刻胶侧壁和可控的条宽。曝光量是指使光刻胶充分感光的能量，通常用E来表示。实际中，显影后是无法获得完全垂直的光刻胶侧壁的。一般来说，侧壁形状呈一个梯形。曝光工艺介绍预对位预对位&对位：对位：预对位 待曝光的圆片均匀旋转时，首先通过NIKON机传感器找平边，其次使圆片在光刻机有固定且唯一的位置，便于对位曝光。对位 由于要进行多次光刻，对位就是下一次光刻时光刻版上的标记和上一次光刻图形中标记进行套准对位，以达到每层光刻图形均与上层图形套准的目的。对位的好坏直接影响着套准精度。影响光刻套准精度因素：1光刻机自身的定位精度包括光学、机械、电子等系统的设计精度和热效应；2 硅片的加工精度和硅片在热加工氧化、扩散、注入、烘片等过程中的形变；3 振动（设备和周围环境的振动）和波动（环境温度等）；4 整套光刻版中版与版之间的套准精度。显影工艺介绍显影工艺介绍圆片从片架中取出（机械手臂）PEB（曝光后烘）显影后烘（坚膜）圆片送回片架显影工艺完成停止旋转并取片圆片在显影腔放稳后旋转（低速）圆片低速渐静止或静止 喷显影液 圆片轻转（依靠圆片表面张力显影液在圆片表面停留一段时间）较高速旋转（甩去圆片表面的显影液）喷水旋转 加速旋转（甩干）基本原理：显影就是用显影液去除已曝光部分的光刻胶，在硅片上形成所需图形的过程。曝光部分的光刻胶与显影液作用并溶解于水，未曝光部分不与显影液作用并保持原状。显影液为碱性溶液，与光刻胶是一一对应的。显影工艺过程显影方式显影方式静态浸渍显影 圆片静止显影液喷在圆片表面，依靠圆片表面张力使显影液停留在圆片上，圆片轻轻的转动，让显影液在圆片表面充分浸润，一段时间后，高速旋转将显影液甩掉。如：SVG、DNS、TEL设备。旋转喷雾显影 圆片旋转由高压氮气将流经喷嘴的显影液打成微小的液珠喷射在圆片表面，数秒钟显影液就能均匀地覆盖在整个圆片表面。如：以前5寸SVG设备。影响显影质量因素显影时间显影时间 影响条宽控制精度显影液的温度温度 影响显影的速率显影后烘（坚膜）显影后烘（坚膜）后烘目的 去除显影后胶内残留溶剂，适当的后烘可以提高光刻胶粘附性和抗刻蚀能力 后烘方式 烘箱对流加热 红外线辐射加热 热板传导加热注意事项注意事项进行涂胶&显影工艺时，均不允许取消程序同时不要随意更改菜单。曝光时不要随意更改程序；套用程序；如出现程序与光刻版号不符，均将圆片作暂停处理。显检 目的目的 保证光刻图形质量，监控光刻胶形貌，同时还可以看出设备工作是否正常，作业人员是否按标准操作文件进行作业。检查标记：检查标记：Box-In-Box；9-DOTS；旋转游标；对位游标；Dagger标记等 Box-In-Box旋转游标对位游标Dagger标记显检检查标记 9-DOTS常见异常显检图例GT连条TO连条异常 孔missing正常孔 Block内，一般检查三个点，在Block内的分布如左图：Block间，一般检查五个Block，在圆片上的分布需考虑到中心和四边，如右图：左图，为对位游标，用于人工读取对位偏差，其读数方法原理同游标卡尺。右图：为设备测量对位用的图形 12345检查方法：123套刻精度测量是为了测出圆片曝光时对位的精度，可以通过试片测出的数据在NIKON中进行补偿（一般是offset项），使（返工）试片圆片曝光时对位的精度得以提高。套刻测量条宽测量 条宽测量就是为了监控光刻条宽。条宽是光刻控制的重点，一般所说的某产品是几微米的产品（即流程单的标题），就是指该产品栅（POLY）光刻所控制的条宽，该条宽一般而言是该产品最小的条宽。条宽测量位置在线流片相关知识介绍流程单右上角的6S06SPSM OR DPDM6：6inchS：Si-gate06：0.6um（如果是0.8um就是08）SPSM：单多晶单铝SPDM：单多晶双铝DPSM：双多晶单铝DPDM：双多晶双铝LVMG：低压铝栅HVMG：高压铝栅流程单上的批号：如：XXXXXXXX.1SPC：STATISTICAL PROCESS CONTROL（统计过程控制）