光刻工藝123

1、集成電路制造工藝1光刻工藝光刻工藝陳瓊（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院應用電子技術電子3084班，西安市710300）摘要摘要:光刻工藝是半導體制造中最為重要的工藝步驟之一。主要作用是將掩膜板上的圖形復制到硅片上，為下一步進行刻蝕或者離子注入工序做好準備。光刻的成本約為整個硅片制造工藝的13，耗費時間約占整個硅片工藝的40～60%。光刻工藝的要求：光刻工具具有高的分辨率；光刻膠具有高的光學敏感性；準確地對準；大尺寸硅片的制造；低的缺陷密度。關

2、鍵詞關鍵詞：掩模板曝光刻蝕Abstract:lithographyprocessisthemostimptantinthesemiconductmanufacturingprocessisoneofthesteps.Mainfunctionistomaskthegraphicboardtoslicefthenextetchingionimplantationprocessready.Thecostisaboutthelithograph

3、ywafermanufacturingprocessof13timeconsumingprocessofthewaferabout40~60%.Photolithographyprocessrequirements:highresolutionlithographytoolsThephotesisthighopticalsensitivityAccuratealignmentLargesizewafermanufacturingThed

4、efectsoflowdensity.KeyKeywdswds:etchingmaskexposure1.1.光刻工藝過程光刻工藝過程一般的光刻工藝要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕、檢測等工序。1.1硅片清洗烘干（CleaningPreBaking）方法：濕法清洗＋去離子水沖洗＋脫水烘焙（熱板150～2500C1～2分鐘，氮氣保護）目的：a、除去表面的污染物（顆粒、有機物、工藝殘余、可動離

5、子）；b、除去水蒸氣，是基底表面由親水性變?yōu)樵魉?，增強表面的黏附性（對光刻膠或者是HMDS〉六甲基二硅胺烷）。1.2涂底（Priming）集成電路制造工藝3的范圍。1.5.1曝光方法：a、接觸式曝光（ContactPrinting）。掩膜板直接與光刻膠層接觸。曝光出來的圖形與掩膜板上的圖形分辨率相當，設備簡單。缺點：光刻膠污染掩膜板；掩膜板的磨損，壽命很低（只能使用5～25次）；1970前使用，分辨率〉0.5μm。b、接近式曝光（Pr

6、oximityPrinting）。掩膜板與光刻膠層的略微分開，大約為10～50μm?？梢员苊馀c光刻膠直接接觸而引起的掩膜板損傷。但是同時引入了衍射效應，降低了分辨率。1970后適用，但是其最大分辨率僅為2～4μm。c、投影式曝光（ProjectionPrinting）。在掩膜板與光刻膠之間使用透鏡聚集光實現(xiàn)曝光。一般掩膜板的尺寸會以需要轉(zhuǎn)移圖形的4倍制作。優(yōu)點：提高了分辨率；掩膜板的制作更加容易；掩膜板上的缺陷影響減小。1.5.2投影式

7、曝光分類：a.掃描投影曝光（ScanningProjectPrinting）。70年代末～80年代初，〉1μm工藝；掩膜板1：1，全尺寸；b.步進重復投影曝光（SteppingrepeatingProjectPrinting或稱作Stepper）。80年代末～90年代，0.35μm（Iline）～0.25μm（DUV）。掩膜板縮小比例（4：1），曝光區(qū)域（ExposureField）2222mm（一次曝光所能覆蓋的區(qū)域）。增加了棱鏡系統(tǒng)

8、的制作難度。c.掃描步進投影曝光（ScanningSteppingProjectPrinting）。90年代末～至今，用于≤0.18μm工藝。采用6英寸的掩膜板按照4：1的比例曝光，曝光區(qū)域（ExposureField）2633mm。優(yōu)點：增大了每次曝光的視場；提供硅片表面不平整的補償；提高整個硅片的尺寸均勻性。但是，同時因為需要反向運動，增加了機械系統(tǒng)的精度要求。在曝光過程中，需要對不同的參數(shù)和可能缺陷進行跟蹤和控制，會用到檢測控制芯

9、片控片（MonitChip）。根據(jù)不同的檢測控制對象，可以分為以下幾種：a、顆?？仄≒articleMC）：用于芯片上微小顆粒的監(jiān)控，使用前其顆粒數(shù)應小于10顆；b、卡盤顆?？仄–huckParticleMC）：測試光刻機上的卡盤平坦度的專用芯片，其平坦度要求非常高；c、焦距控片（FocusMC）：作為光刻機監(jiān)控焦距監(jiān)控；d、關鍵尺寸控片（CriticalDimensionMC）：用于光刻區(qū)關鍵尺寸穩(wěn)定性的監(jiān)控；e、光刻膠厚度控片（

10、PhotesistThicknessMC）：光刻膠厚度測量；f、光刻缺陷控片（PDM，PhotoDefectMonit）：光刻膠缺陷監(jiān)控。舉例：0.18μm的CMOS掃描步進光刻工藝。光源：KrF氟化氪DUV光源（248nm）；數(shù)值孔徑NA：0.6～0.7；焦深DOF：0.7μm分辨率Resolution：0.18～0.25μm（一般采用了偏軸照明OAI_OffAxisIllumination和相移掩膜板技術PSM_PhaseShift