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1、第8章光刻工藝微電子工藝基礎(chǔ)第8章光刻工藝本章目標(biāo)：1、熟悉光刻工藝的流程2、能夠區(qū)別正膠和負(fù)膠3、了解對(duì)準(zhǔn)和曝光的光學(xué)方法4、解釋濕法刻蝕和干法刻蝕的方法和優(yōu)缺點(diǎn)微電子工業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝一、概述1、光刻的定義2、光刻的目的3、光刻的目標(biāo)4、光刻工藝步驟概述微電子工業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝一、概述1、光刻的定義光刻是圖形復(fù)印與腐蝕作用相結(jié)合，在晶片表面薄膜上制備圖形的精密表面工藝技術(shù)。英文術(shù)語(yǔ)是Photolithography(照相平板)，Photomasking（光掩模）等。微電子工業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝一、概述2、光刻的目的光刻的目的就是：在介質(zhì)薄膜
2、（二氧化硅、氮化硅、多晶硅等）、金屬薄膜或金屬合金薄膜上面刻蝕出與掩膜版完全對(duì)應(yīng)的幾何圖形，從而實(shí)現(xiàn)選擇性擴(kuò)散和金屬薄膜布線的目的。微電子工業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝一、概述3、光刻的目標(biāo)（教材P130最上部分）（1）盡可能接近特征圖形尺寸。（2）在晶圓表面正確定位圖形（稱為Alignment或者Registration），包括套刻準(zhǔn)確。微電子工業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝一、概述4、光刻工藝步驟概述（**）光刻蝕工藝:首先是在掩膜版上形成所需的圖形；之后通過(guò)光刻工藝把所需要的圖形轉(zhuǎn)移到晶圓表面的每一層。（P130倒數(shù)第二段）微電子工業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝一、概述4、
3、光刻工藝步驟概述（**）（1）圖形轉(zhuǎn)移的兩個(gè)階段①圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠層微電子工業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝一、概述4、光刻工藝步驟概述（**）（1）圖形轉(zhuǎn)移的兩個(gè)階段②圖形從光刻膠層轉(zhuǎn)移到晶圓層微電子工業(yè)基礎(chǔ)4、光刻工藝步驟概述（**）（2）十步法第8章光刻工藝一一、、概述概述微電子工業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝二、光刻膠1、光刻膠的組成、分類2、光刻膠的參數(shù)3、正負(fù)膠比較4、電子抗蝕劑5、X-射線抗蝕劑微電子工業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝二、光刻膠1、光刻膠的組成、分類光刻時(shí)接受圖像的介質(zhì)稱為光刻膠，以光刻膠構(gòu)成的圖形作為掩膜對(duì)薄膜進(jìn)行腐蝕，圖形就轉(zhuǎn)移到晶片表面的薄膜上了，所
4、以也將光刻膠稱為抗蝕劑。（1）光刻膠的分類①根據(jù)曝光源和用途A.光學(xué)光刻膠（主要是紫外線）B.電子抗蝕劑C.X-射線抗蝕劑微電子工業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝二、光刻膠1、光刻膠的組成、分類（1）光刻膠的分類②根據(jù)膠的極性A.正膠B.負(fù)膠正膠：膠的曝光區(qū)在顯影中除去。正膠曝光時(shí)發(fā)生光分解反應(yīng)變成可溶的。使用這種光刻膠時(shí)，能夠得到與掩膜版遮光圖案相同的圖形，故稱之為正膠。負(fù)膠：膠的曝光區(qū)在顯影中保留，用的較多。具體說(shuō)來(lái)負(fù)膠在曝光前對(duì)某些有機(jī)溶劑（丙酮、丁酮、環(huán)己酮）是可溶的，而曝光后發(fā)生光聚合反應(yīng)變成不可溶的。使用這種光刻膠時(shí)，能夠得到與掩膜版遮光圖案相反的圖形
5、，故稱之為負(fù)膠。微電子工業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝二、光刻膠1、光刻膠的組成、分類（2）光刻膠的組成光刻膠里面有4種基本成分：（參見(jiàn)教材P135）①聚合物光刻膠中對(duì)光和能量敏感的物質(zhì)；②溶劑其作用是使膠具有一定的粘度，能均勻涂覆；③光敏劑有時(shí)也稱為增感劑；④添加劑達(dá)到特定效果；微電子工業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝二、光刻膠2、光刻膠的參數(shù)（1）感光度用于表征光刻膠感光性能的。微電子工業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝二、光刻膠2、光刻膠的參數(shù)（2）分辨率指用某種光刻膠光刻時(shí)所能得到的光刻圖形的最小尺寸。它是表征光刻精度或清晰度能力的標(biāo)志之一。分辨率通常以每毫米內(nèi)能刻蝕出可分辨的最
6、多線條數(shù)目來(lái)表示。通常正膠的分辨率高于負(fù)膠。微電子工業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝二、光刻膠2、光刻膠的參數(shù)（3）抗蝕性在濕法刻蝕中，要求光刻膠能較長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)受酸、堿的浸蝕；在干法刻蝕中，要求光刻膠能較長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)受等離子體的作用。微電子工業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝二、光刻膠2、光刻膠的參數(shù)（4）粘附性光刻膠與襯底（二氧化硅、金屬等）之間粘附的牢固程度直接影響到光刻的質(zhì)量。微電子工業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝二、光刻膠2、光刻膠的參數(shù)（5）針孔密度單位面積上針孔數(shù)目稱為針孔密度。光刻膠膜上的針孔在刻蝕過(guò)程中會(huì)傳遞到襯底上，危害極大。光刻膠層越薄，針孔越多，但太厚了又降低光刻膠的
7、分辨率。微電子工業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝二、光刻膠2、光刻膠的參數(shù)（6）留膜率留膜率是指曝光顯影后的非溶性膠膜厚度與曝光前的膠膜厚度之比?？涛g時(shí)起掩蔽作用的是顯影后非溶性的膠膜，所以希望光刻膠的留膜率越高越好。微電子工業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝二、光刻膠3、正、負(fù)膠的比較（1）正、負(fù)膠和掩膜版極性的結(jié)合（參見(jiàn)教材P131和P132）掩模板的圖形是由不透光的區(qū)域決定的在掩膜板上的圖形是用相反的方式微電子工編碼的業(yè)基礎(chǔ)第8章光刻工藝二、光刻膠3、正、負(fù)膠的比較（2）負(fù)膠負(fù)膠大多數(shù)由長(zhǎng)鏈高分子有機(jī)物組成。例如：由順聚異戊二烯、對(duì)輻照敏感的交聯(lián)劑以及溶劑組成的負(fù)膠，響應(yīng)
8、波長(zhǎng)330-430nm，膠膜厚度0.3-1μm，顯影液是有機(jī)溶劑如二甲苯等。曝光的順聚異戊二烯
