【正文】 大 綱光刻工藝介紹一、光刻概述二、工藝流程三、主要工藝設(shè)備介紹四、其他清洗工藝介紹一、清洗概述二、常用濕法清洗（腐蝕）方法三、清洗機(jī)及超聲清洗四、等離子清洗機(jī)五、常用化學(xué)品理化特性光刻工藝介紹一、光刻概述二、工藝流程三、主要工藝設(shè)備介紹四、其他一、光刻概述什么是光刻 通過曝光將掩模板（ reticle）上的圖形，轉(zhuǎn)移到晶片（ wafer）上的過程叫光刻，圖形轉(zhuǎn)移過程包含兩個(gè)步驟：（ 1）通過曝光將掩模板圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上（ 2）通過顯影將曝光后溶于顯影液的光刻膠溶解掉，顯露出我們需要的功能窗口。光刻的質(zhì)量光刻的質(zhì)量 :用分辨率、光刻精度以及缺陷密度等來衡量。影響光刻質(zhì)量的主要因素是：光刻膠、光刻掩模板、曝光方式、曝光系統(tǒng)等?；玖鞒蹋ㄒ唬⒈砻嫣幚? 為什么要進(jìn)行表面處理 由于晶圓容易吸附潮氣到它的表面。光刻膠黏附要求要嚴(yán)格的干燥表面， 所以在涂膠之前要進(jìn)行脫水烘焙和黏附劑的涂覆。脫水烘焙的溫度通 常在 140度到 200度之間。有時(shí)還要用到黏附劑，黏附劑通常使用 HMDS （六甲基二硅胺脘）。表面處理的主要作用是提高光刻膠與襯底之間的粘附力，使之在顯影過程中光刻膠不會(huì)被液態(tài)顯影液滲透。（如下 圖）是否要使用黏附劑要根據(jù)圖形大小、襯底及光刻膠的種類 來決定， HMDS 可以用浸泡、噴霧和 氣相方法 來涂覆。二、光刻工藝流程 使用烘箱進(jìn)行 HMDS增粘處理要注意那些問題？① 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。② 反復(fù)預(yù)處理反而會(huì)降低增粘效果。③ HMDS的瓶蓋打開后，其壽命有限，一定要盡快用完。（二） .涂膠目的：就是 在晶園表面 建立一厚度 均勻 的、并且沒有缺陷的光刻膠膜 。 方法：靜態(tài)旋轉(zhuǎn)涂覆 動(dòng)態(tài)噴灑涂覆靜態(tài) 涂膠 ： 首先 把光刻膠通過管道堆積在晶圓的中心，然后低速旋轉(zhuǎn)使光刻膠鋪開，再高速旋轉(zhuǎn)甩掉多余的光刻膠，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)光刻膠中的溶劑會(huì)揮發(fā)一部分。動(dòng)態(tài)涂膠 ： 隨著 wafer直徑越來越大，靜態(tài)涂膠已不能滿足要求，動(dòng)態(tài)噴灑是以低速旋轉(zhuǎn)，目的是幫助光刻膠最初的擴(kuò)散，用這種方法可以用較少量的光刻膠而達(dá)到更均勻的光刻膠膜，然后高速旋轉(zhuǎn)完成最終要求薄而均勻的光刻膠膜。滴膠時(shí)常出現(xiàn)問題：涂膠的典型過程為：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)彌漫著溶劑和光刻膠的微粒，一部分光刻膠微粒會(huì)黏附在硅片的底部，在隨后的工藝過程中會(huì)對(duì)其它設(shè)備造成沾污，所以利用位于硅片底部的一個(gè)噴嘴，對(duì)硅片底部進(jìn)行清洗。在快速甩膠結(jié)束后，整個(gè)硅片上分布的是均勻厚度的光刻膠，但在硅片表面的最外緣一圈，由于氣流的影響，膠層特別厚，因在隨后的工藝（如腐蝕或注入等）處理中，為了傳輸或固定，一些設(shè)備中的某些機(jī)構(gòu)會(huì)接觸到硅片表面的邊緣，摩擦?xí)惯吘壍哪z脫落，對(duì)設(shè)備造成顆粒沾污。涂膠 的質(zhì)量要求是 ：（ 1）膜厚符合設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)膜厚要均勻，膠面上看不到干涉花紋 ；（ 2）膠層內(nèi)無點(diǎn)缺陷（如針孔等） ；（ 3）涂層表面無塵埃和碎屑等顆粒。 膜厚的大小可由下式?jīng)Q定： 式 中， T為膜厚； P為光刻膠中固體的百分比含量； S為涂布機(jī)的轉(zhuǎn)速； K為常數(shù) 。 影響膠厚的因素有：① 硅片的溫度② 膠的溫度③ 環(huán)境溫度和濕度④ 排風(fēng)量⑤ 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）⑥ 膠本身的黏度⑦ 膠量前烘的溫度、時(shí)間及方式（三） 前烘 : 目的 蒸發(fā)掉膠中的有機(jī)溶劑成分，使晶圓表面 的膠固化。 增加光刻膠與襯底間的粘附性、光吸收以及抗腐蝕能力；緩和涂膠過程中膠膜內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力等。 這個(gè)過程中膠中的溶劑基本被蒸發(fā)掉，因而通常 情況下膠的厚度會(huì)變薄（大約減少 25%） 方法 可在熱板或烘箱中進(jìn)行。每一種膠都有其特定的前烘溫度和時(shí)間 ,更厚的膠可能需要更長(zhǎng)的時(shí)間。 （四）對(duì)準(zhǔn) 和曝光 對(duì)準(zhǔn)：是掩膜版與光刻機(jī)之間的對(duì)準(zhǔn)，二者均刻有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，使標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)即可達(dá)到掩膜版與光刻機(jī)的對(duì)準(zhǔn)。對(duì)準(zhǔn)就是確定 wafer上圖形的位置、方向和變形的過程，然后利用這些數(shù)據(jù)與掩膜版建立正確的關(guān)系。對(duì)準(zhǔn)必須快速、重復(fù)以及精確。對(duì)準(zhǔn)的結(jié)果用套準(zhǔn)精度來衡量。套準(zhǔn)容差說明了要形成的圖形層與前圖形層間的最大相對(duì)位移。 對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記是 wafer和掩膜版上用來確定它們的位置和方向的可見圖形，它可能是掩膜版上的一根或多根線，也可能是某種形狀。 曝光：是要是通過汞弧燈或其他輻射源將掩模板上圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠圖層上 曝光工具 : 接觸式光刻機(jī) 接近式光刻機(jī)步進(jìn)重復(fù)式曝光系統(tǒng)掃描式曝光系統(tǒng) 用盡可能短的時(shí)間使光刻膠充分感光，在顯影后獲得盡可能高的留膜率，近似垂直的光刻膠側(cè)壁和 可控的線寬。曝光質(zhì)量 是影響光刻膠與 wafer表面粘附性的重要因素之一。曝光量過度的正膠，由于，感光劑反應(yīng)不充分，顯影時(shí)聚合物會(huì)發(fā)生膨脹，從而引起圖形畸變，嚴(yán)重時(shí)部分圖形會(huì)被溶解；曝光量不足的正膠不能徹底顯影，會(huì)產(chǎn)生底膜，使待刻蝕的膜層刻蝕不凈。而負(fù)膠正好相反。生產(chǎn)中影響曝光量的因素有：光刻膠對(duì)光的吸收、光反射、 臨近效應(yīng)。 （五）后烘（ PEB） 在曝光時(shí)由于駐波效應(yīng)的存在，光刻膠側(cè)壁會(huì)有不平整的現(xiàn)象，曝光后進(jìn)行烘烤，可使感光與未感光邊界處的高分子化合物重新分布，最后達(dá)到平衡，基本可以消除駐波效應(yīng)。 它主要有如下作用：① 消除曝光中駐波效應(yīng)的影響，提高工藝容寬。② 進(jìn)一步去除膠中的殘留溶劑，提高膠對(duì)襯底的黏附性。 （六）顯影顯影就是用顯影液溶解掉不需要的光刻膠，將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上。不同的顯影方式有不同的顯影過程，通常 顯影過程 為：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 常見的 顯影問題 有顯影不足、不完全顯影以及過顯影三種。（七）堅(jiān)膜（硬烘烤） 堅(jiān)膜就是通過加溫烘烤使膠膜更牢固地黏附在晶圓表面，并可 以增加膠層的抗刻蝕能力，堅(jiān)膜并不是一道必需的工藝。 好處 ： 能夠改善光刻膠的抗刻蝕、注入能力。改善光刻膠與晶圓表面的附性，有利于后續(xù)濕法腐蝕工藝。改善光刻膠中存在的針孔。弊端：?可能導(dǎo)致光刻膠流動(dòng)，使圖形精度減低?通常會(huì)增加將來去膠的難度。（八）檢驗(yàn) 顯影檢查是為了查找光刻膠中成形圖形的缺陷。繼續(xù)進(jìn)行刻蝕工藝或離子注入工藝前必須進(jìn)行檢查以鑒別并除去有缺陷的晶圓。 三、主要工藝設(shè)備介紹勻膠機(jī)（ 1）工作原理：利用高轉(zhuǎn)速的電機(jī)帶動(dòng)載有晶圓片的真空卡盤（ Chuck）旋轉(zhuǎn)。光刻膠 (光阻 )或樹脂等液體被以一定量滴到晶圓片中央，馬達(dá)加速迅速上升至程式之設(shè)定速度，在馬達(dá)加速期間，光刻膠液被迅速甩向 (離心力 +表面張力）晶圓片邊緣。馬達(dá)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，以讓剛剛涂布的光刻膠均勻和干燥，之后馬達(dá)停止。涂布工作完成。厚度視不同膠液和基片間的粘滯系數(shù)而不同 ,也和旋轉(zhuǎn)速度及時(shí)間有關(guān)。 （ 2）主要性能參數(shù) 速度 加速度、轉(zhuǎn)速、時(shí)間、滴膠量、排風(fēng)口徑等（ 3）配套儀器：轉(zhuǎn)速檢測(cè)儀等熱烘板（ Hotplate）（ 1）工作原理：電流通過熱板，電熱板將電流轉(zhuǎn)化成熱量，由熱板的阻值的大小來控制功率的高低，由溫控器控制開關(guān)來實(shí)現(xiàn)溫度控制，這就是電熱板的基本原理 （ 2） 主要技術(shù)指標(biāo)溫控精度、溫控范圍、溫度均勻性 、時(shí)間、排風(fēng)（ 3）配套儀器：溫度檢測(cè)儀等光刻機(jī) 光刻技術(shù)的主體是光刻機(jī)（曝光機(jī)、對(duì)準(zhǔn)機(jī)），它是將掩膜版上的圖形與前次工序中已刻在硅片上的圖形對(duì)準(zhǔn)后，再對(duì)硅片表面的光刻膠進(jìn)行曝光實(shí)現(xiàn)圖形復(fù)制的過程。?光刻機(jī)的三個(gè)主要性能指標(biāo) :分辨率 ：是可以曝光出來的最小特征尺寸。通常指能分辯的并能保持一定尺寸容差的最小特征尺寸。對(duì)準(zhǔn)和套刻精度 :是描述光刻機(jī)加工圖形重復(fù)性能的一個(gè)指標(biāo)，是層間套刻精度的度量，主要取決于掩模版和硅片的支撐平臺(tái)圖形對(duì)準(zhǔn)和移動(dòng)控制精度性能。產(chǎn)率 :指每小時(shí)可加工的硅片數(shù)，是判斷光刻系統(tǒng)性能的一個(gè)重要的指標(biāo)，直接決定了集成電路芯片的制造成本。（ 1）工作原理：在計(jì)算機(jī)的控制下，利用紫外光束對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光，受紫外光束輻照后的光刻膠，其物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化（可在一定的溶劑中形成良溶或非良溶區(qū)域，從而在抗蝕劑上形成精細(xì)圖形）的過程。（ 2）主要技術(shù)參數(shù)光束均勻性、曝光時(shí)間、對(duì)準(zhǔn)精度、分辨率、光束輸出強(qiáng)度（ 3）配套儀器：光強(qiáng)檢測(cè)儀等顯影機(jī)（ 1）工作原理：不同的顯影方式（噴淋式、浸沒式、水柱式）有不同的顯影過程，以噴涂式為例，它的顯影過程為：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