光刻工藝培訓(xùn)教程

1、光刻工藝培訓(xùn)教程 2009 年 10 月 31 日 星期六 15:51 一. 總綱什么是光刻？對(duì)光刻總的質(zhì)量要求是什么？光刻就是將掩膜版上的幾何圖形轉(zhuǎn)移到涂有一層光刻膠的硅片表面的工藝過(guò)程。對(duì)光刻總的質(zhì)量要求為：條寬符合指標(biāo)要求套刻精度符合指標(biāo)要求膠厚符合指標(biāo)要求無(wú)缺陷膠圖形具有較好的抗腐蝕能力關(guān)鍵層？對(duì)不同的工藝流程，光刻的層次可能會(huì)有所不同，一個(gè)典型的 1.0 微米單多晶雙鋁工藝一般需要有如下的光刻層次：阱，有源區(qū)，場(chǎng)注，多晶，N-LDD，N+S/D，P+S/D，接觸孔， 孔注，金屬-1，通孔，金屬-2，鈍化孔。其中，有源區(qū)，多晶，接觸孔，金屬-1，通孔，金屬-2 我們稱之為關(guān)鍵層。之所以

2、稱之為關(guān)鍵層，是因?yàn)檫@些層次的光刻：直接影響器件的電學(xué)性能或?qū)ψ罱K成品率有重大影響條寬要求最嚴(yán)格套刻精度要求最嚴(yán)格典型的光刻流程。一個(gè)典型的光刻全過(guò)程為：硅片表面預(yù)處理涂膠（去邊）前烘（對(duì)位）曝光PEB 烘顯影后烘顯檢（測(cè)量）二. 涂膠前處理涂膠前為什么要進(jìn)行增粘處理？一般可利用親水/hydroxy getter OH alkylsilane compounds,HMDS.使用烘箱進(jìn)行HMDS HMDS增粘處理的注意事項(xiàng)： 預(yù)處理完的硅片應(yīng)在一定的時(shí)間內(nèi)盡快涂膠，以免表面吸附空氣中的水分，降低增粘效果。但同時(shí)也要充分冷卻，因硅片的溫度對(duì)膠厚有很大的影響。 反復(fù)預(yù)處理反而會(huì)降低增粘效果。 HMD

3、S 的瓶蓋打開(kāi)后，其壽命有限，一定要盡快用完。三. 涂膠對(duì)涂膠總的質(zhì)量要求是什么？對(duì)涂膠總的質(zhì)量要求為： 膠厚符合指標(biāo)要求 均勻性符合指標(biāo)要求 缺陷少 去邊整齊 硅片背面沾污小涂膠的典型過(guò)程為：接片對(duì)中穩(wěn)定轉(zhuǎn)速滴膠慢速勻膠快速勻膠硅片底部清洗硅片頂部去邊快速甩干影響膠厚的因素有： 硅片的溫度 膠的溫度 環(huán)境溫度和濕度 排風(fēng)量 涂膠程序（預(yù)勻的轉(zhuǎn)速和時(shí)間，快速勻膠的速度，加速度等） 膠本身的黏度 膠量前烘的溫度時(shí)間及方式為什么要去邊？去邊分為兩步，為底部去邊和頂部去邊。由于快速甩膠時(shí)，整個(gè)涂膠腔體內(nèi)彌漫著溶劑 前烘的作用是什么？前烘是在涂膠結(jié)束后進(jìn)行,它的作用有以下幾個(gè)方面: 驅(qū)趕膠中的溶劑 提

4、高膠對(duì)襯底的黏附性 提高膠的抗腐蝕能力 優(yōu)化膠的光學(xué)吸收特性 提高涂膠的均勻性 提高條寬控制能力四. 對(duì)位曝光曝光的典型過(guò)程。曝光的典型過(guò)程為：裝片 預(yù)對(duì)位（找平邊） 裝片上工作臺(tái) 硅片整體找平 整體對(duì)位 精確對(duì)位 單場(chǎng)聚焦 曝光 重復(fù)步進(jìn)聚焦和曝光 卸片GCA SETUP的作用是什么？GCA SETUP，SETUP 用來(lái)對(duì)光刻機(jī)的以下參數(shù)進(jìn)行調(diào)整： 對(duì)投影鏡頭的焦距進(jìn)行測(cè)量并記錄，供曝光時(shí)補(bǔ)償使用。 對(duì)投影鏡頭的場(chǎng)內(nèi)特性（如倍率，版旋轉(zhuǎn)和梯形形變等）進(jìn)行測(cè)量并校正對(duì)位傳感器與投影鏡頭之間的基線長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量記錄，供曝光時(shí)補(bǔ)償使用。一般光刻機(jī)的系統(tǒng)組成。對(duì)現(xiàn)代的步進(jìn)投影光刻機(jī)來(lái)說(shuō)，一般由以下部分

5、組成：縮小投影光學(xué)系統(tǒng)照明光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)版遮光系統(tǒng)版對(duì)位系統(tǒng)自動(dòng)裝版系統(tǒng)硅片對(duì)位系統(tǒng)自動(dòng)聚焦系統(tǒng)自動(dòng)找平系統(tǒng)高精度的硅片工作臺(tái)自動(dòng)裝片系統(tǒng)環(huán)境控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制處理系統(tǒng)對(duì)一個(gè)光刻機(jī)來(lái)說(shuō)，最重要的參數(shù)為： 曝光波長(zhǎng)，數(shù)值孔徑，套刻精度光刻機(jī)工作文件起的是什么作用？光刻機(jī)中的文件，主要是設(shè)定進(jìn)行曝光所需的一些參數(shù)，主要有：XY方向的步進(jìn)距離曝光的陣列所需要的光刻版名，及遮光光闌的大小設(shè)定對(duì)位的方式，及對(duì)位標(biāo)記的坐標(biāo)曝光的時(shí)間焦距設(shè)置一些校正量的設(shè)置五. 顯影什么是PEB 是 post exposure bake 的縮寫(xiě)，它是在曝光后和顯影前對(duì)硅片進(jìn)行的一次焙烘。它主要有如下作用：消除曝光中駐波效應(yīng)的

6、影響，提高工藝容寬。進(jìn)一步去除膠中的殘留溶劑，提高膠對(duì)襯底的黏附性。顯影的一般過(guò)程。不同的顯影方式有不同的顯影過(guò)程，以 SVG 顯影液噴灑，使顯影液覆蓋整個(gè)硅片表面 靜置顯影 沖水清洗影響顯影速率的因素有那些？ 顯影液的溫度 硅片的溫度 顯影液的當(dāng)量濃度 顯影方式后烘的作用。后烘是在硅片顯影結(jié)束后進(jìn)行的一次焙烘，它的主要作用是去除殘留的溶劑和水， 提高 膠結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性，提高膠對(duì)襯底的黏附性。六. 顯檢顯檢的內(nèi)容。顯影檢查內(nèi)容,檢查光刻機(jī)和版是否使用正確.目視檢查硅片的涂膠和去邊情況,同時(shí)目視檢查硅片上是否有局部發(fā)花的現(xiàn)象 (1.5 1.5 微米以下電路的有源區(qū),).(檢查硅片上五點(diǎn)),有沒(méi)有

7、顯不干凈或顯影過(guò)度的地方.,以確認(rèn)版上沒(méi)有固定缺陷.七. 操作接片操作應(yīng)按如下順序進(jìn)行： 首先核對(duì)流程單上的批號(hào)是否與盒內(nèi)片架上的批號(hào)一致 核對(duì)流程單上的片數(shù)是否與實(shí)際的片數(shù)一致 認(rèn)真閱讀流程單，檢查上道工序是否確實(shí)完成，流程單填寫(xiě)是否完整。 認(rèn)真閱讀流程單，認(rèn)清光刻層次，并注意是否有特殊要求（如膠厚，版次等） 上片操作前要確認(rèn)涂膠和顯影的程序（包括各熱板程序）是否完全正確。操作結(jié)束后要做那些事情？操作結(jié)束后應(yīng)將處理完的硅片放回原片盒，及時(shí)填寫(xiě)流程單上的對(duì)應(yīng)項(xiàng)。交接班時(shí)的注意事項(xiàng) 對(duì)在制品情況進(jìn)行交接 交代設(shè)備的工作狀況及其它注意事項(xiàng) 檢查膠瓶中的膠量，顯影液罐中的顯影液量，去邊劑的量，廢膠罐

8、是否已滿 檢查工作現(xiàn)場(chǎng)是否整潔八. 其它顆粒沾污對(duì)光刻工藝質(zhì)量的影響 涂膠前硅片上若落有較大的顆粒，會(huì)影響局部膠的均勻性，若該顆粒落在曝光區(qū)，會(huì)造成電路的連條，若落在非曝光區(qū)，顯影時(shí)易被沖掉，形成膠中的針孔。 若在曝光時(shí)，硅片的底部存在較大的顆粒，會(huì)影響光刻機(jī)的自動(dòng)聚焦性能，使成像質(zhì)量變差。 掩摸版上若落有顆粒，會(huì)使每個(gè)場(chǎng)都存在缺陷，嚴(yán)重影響成品率。 顯影后的硅片上若落有顆粒，會(huì)妨礙下面的腐蝕工藝，可能會(huì)造成連條。光刻一般用到的試劑有： 光刻膠：3 種S9912-L：用于多晶光刻S6818-H：用于金屬光刻S6812：用于除多晶和金屬外的其它光刻層次（包括平坦化涂膠） 去邊劑：用于涂膠后的去邊

9、 HMDS：用于涂膠前的硅片增粘處理 顯影液：MF-319 丙酮：用于清潔，可溶解光刻膠 乙醇：用于清潔，擦拭設(shè)備，桌面等一般光刻膠有以下三種成分： 基礎(chǔ)樹(shù)脂 感光劑 溶劑S9912-L 和S6818-H光刻膠的保管方法：光刻膠對(duì)光和熱敏感，應(yīng)保保存在低溫，黑暗和干燥的地方。影響光刻條寬的因素有那些？影響光刻條寬的因素有如下幾個(gè)方面： 光刻膠型號(hào)及厚度 光刻膠的整個(gè)熱處理過(guò)程 曝光量 曝光時(shí)的焦距 顯影液的當(dāng)量濃度，顯影液的溫度，顯影時(shí)間，顯影時(shí)的硅片溫度光刻膠的去除方法光刻返工時(shí)要涉及到去膠的問(wèn)題，一般有如下方法： 利用SVG 2 SiN 襯底的片子（有源區(qū)光刻）去不干凈。硅片上已存在金屬，不能使用該種方法，因其會(huì)與鋁發(fā)生反應(yīng)。 送腐蝕干法去膠，對(duì)于金屬層的返工，只能使用干法去膠。涂膠: