匀胶显影与光刻工艺

光刻胶显影和光刻工艺

摘要

简要介绍关于光刻胶的显影过程和光刻工艺处理的一些相关内容。

引言

光刻工艺可用五个指标来衡量其效果：分辨率、灵敏度、套刻对准精度、缺陷率和硅片加工过程处理问题，其中有3个指标，分辨率、灵敏度和缺陷率是与涂胶显影的工艺精度有重要联系。

正文

显影过程是将曝光后的光刻胶中与紫外光发生化学反应的部分除去或保留下来的过程。显影的主要过程如下：

对准曝光→曝光后烘→显影→坚膜→显影检测。

1、 对准曝光（Alignment and Exposure ）

对准曝光阶段是光刻工艺的重要阶段，使用的掩膜曝光机，即光刻机，集中了光刻工艺中最重要的工艺技术。

对准曝光过程通常在黄光实验室（图1）中进行。

使用的光刻机（图2）也根据不同的曝光原理，分为接触式曝光，接近式曝光和投影式曝光。也可按自动化程度高低分成手动式，半自动式，和全自动式光刻机。

图1 黄光实验室 图2 光刻机

（左： MYCRO NXQ4000 右：全自动式MYCRO NXQ8000）

2、 曝光后烘（PEB ）

曝光后应尽快进行显影步骤中的烘干处理，从而有效降低驻波效应的影响，这是由于曝光过程中，入射光和反射光会产生相互干涉，其光强会沿着胶体水平方向形成波纹形状，即驻波。

目前通常采用曝光后立刻烘干方式，即PEB ，减少驻波效应带来的影响。

3、显影（develop ） PEB

之后，硅片冷却至

23℃左右，与显影液温度相同，并与显影液发生化

学反应。

一般来说，显影过程中被曝光和未曝光部分的光刻胶都会与光刻胶发生反应，因此，为得到良好的显影效果，可以通过改变显影液成分，显影温度，显影方式，与显影步骤等因素来加快曝光与为曝光部分光刻胶的溶解速率。 若对显影的要求不高，可以直接将硅片放入显影液槽中浸泡然后取出。对

于大部分对显影要求较高的生产及实验过程，通常使用专用的匀胶显影机来自动控制显影过程，如图3所示。

目前，显影主要有三种方法，即连续喷雾显影（SPRAY ）、旋转浸润显影（IMMESESEION ）和静态显影（PUDDLE ）。

4、坚膜（HB Hardbake ）

坚膜也称为硬烘，是对显影后的光刻胶加热烘干，促使光刻胶与硅片粘着牢固，并且没有发生形变。坚膜阶段的温度一般控制在100-120℃之间，若加热温度过高会使得光刻胶软化，如图4所示，并导致后期去胶困难。

一般使用热板或烘箱来控制温度变化。

左图：无PEB 右图：PEB 之后

图3 匀胶显影机（MYCRO EDC650）

图4 后烘加热过高，光刻胶软化

5、显影检测（ADI，After Development Inspection）

ADI是检查硅片表面的缺陷。通常将一个无缺陷的标准图形存于电脑中，然后用每个芯片的图形与标准相比较，观察出现多少不同的点，就会在硅片的defect map 中显示多少个缺陷。

在显影溶解过程中，如果不能很好的控制显影过程，光刻胶图形就会出现显影不足，不完全显影，过显影等问题，如图5所示。

图5 光刻胶显影问题

光刻胶配方分析成分组成解析

一、项目背景 光刻胶是一类利用光化学反应进行精细图案转移的电子化学品。光刻胶在曝光区域发生化学反应，造成曝光和非曝光部分在碱液中溶解性产生明显的差异，经适当的溶剂处理后，溶去可溶部分，得到所需图像。根据化学反应机理，分负性胶和正性胶两类。经曝光、显影后，发生降解反应，溶解度增加的是“正性胶”;发生交联反应，溶解度减小的是“负性胶”。 通常负性胶的灵敏度高于正性胶，而正性胶的分辨率高于负性胶，正性胶对比度高度负性胶。 二、项目特点 1)感光度，指在胶膜上产生一个良好图形所需一定波长的光的能量值，即曝光量。 2)分辨率，是光刻工艺的一个特征指标，表示在基材上能得到的立体图形良好的最小线路； 3)对比度，指光刻胶从曝光区域到非曝光区域过渡的陡度，对比度越好，得到的图形越好； 4)残膜率，经曝光显影后，未曝光区域的光刻胶残余量； 5)涂布性，光刻胶在基材表面形成无针孔、无气泡、无缺陷、膜厚均一； 6)耐热性，光刻工艺中，经过前烘使光刻胶中的溶剂蒸发，得到膜厚均一的胶膜；经过后烘，进一步蒸发溶剂，提高光刻胶在显影后的致密度，增强胶膜与基板的粘附性。这两个过程都要求光刻胶有一定的耐热性； 7)粘附性，蚀刻阶段，光刻胶有抗蚀刻能力； 8）洁净度，对微粒子和金属离子含量等材料洁净度的影响； 三、项目开发价值 a. 如何提高显影质量，光刻胶在显影过程中，通常会出现显影不足、不完全显影、过显影等问题，如何正确显影至关重要； b.如何提高对比度，光刻胶形成图形的侧壁越陡峭，对比度越好，质量越高； c. 如何进一步提高分辨率，光刻胶在集成电路的应用等级，分为普通宽普光刻胶、g线（436nm）、i线（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）、F2（157nm），以及最先进的EUV （＜13.5nm）线水平。等级越往上其极限分辨率越高，同一面积的硅晶圆布线密度就越大，性能越好。 d.如何提高去胶率，无论是湿法去胶还是干法去胶，光刻胶去除工艺都需要在低材料损伤、衬底硅材料损伤与光刻胶及其残留物去除效果之间取得平衡；

光刻工艺简要流程介绍

光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。主要作用是将掩膜板上的图形复制到硅片上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。光刻的成本约为整个硅片制造工艺的1/3，耗费时间约占整个硅片工艺的40～60%。 光刻机是生产线上最贵的机台，5～15百万美元/台。主要是贵在成像系统（由15～20个直径为200～300mm的透镜组成）和定位系统（定位精度小于10nm）。其折旧速度非常快，大约3～9万人民币/天，所以也称之为印钞机。光刻部分的主要机台包括两部分：轨道机（Tracker），用于涂胶显影；扫描曝光机（Scanning)光刻工艺的要求：光刻工具具有高的分辨率；光刻胶具有高的光学敏感性；准确地对准；大尺寸硅片的制造；低的缺陷密度。 光刻工艺过程 一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。 1、硅片清洗烘干（Cleaning and Pre-Baking） 方法：湿法清洗＋去离子水冲洗＋脱水烘焙（热板150～2500C,1～2分钟，氮 气保护） 目的：a、除去表面的污染物（颗粒、有机物、工艺残余、可动离子）；b、除去水蒸气，是基底表面由亲水性变为憎水性，增强表面的黏附性（对光刻胶或者是 HMDS-〉六甲基二硅胺烷）。 2、涂底（Priming) 方法：a、气相成底膜的热板涂底。HMDS蒸汽淀积，200～2500C,30秒钟；优点：涂底均匀、避免颗粒污染；b、旋转涂底。缺点：颗粒污染、涂底不均匀、HMDS 用量大。

目的：使表面具有疏水性，增强基底表面与光刻胶的黏附性。 3、旋转涂胶（Spin-on PR Coating） 方法：a、静态涂胶（Static）。硅片静止时，滴胶、加速旋转、甩胶、挥发溶剂（原光刻胶的溶剂约占65～85%,旋涂后约占10～20%）； b、动态（Dynamic）。低速旋转（500rpm_rotation per minute）、滴胶、加速 旋转（3000rpm）、甩胶、挥发溶剂。 决定光刻胶涂胶厚度的关键参数：光刻胶的黏度（Viscosity），黏度越低，光刻胶的厚度越薄；旋转速度，速度越快，厚度越薄； 影响光刻胶厚度均运性的参数：旋转加速度，加速越快越均匀；与旋转加速的时 间点有关。 一般旋涂光刻胶的厚度与曝光的光源波长有关（因为不同级别的曝光波长对应不 同的光刻胶种类和分辨率）： I-line最厚，约0.7～3μm；KrF的厚度约0.4～0.9μm；ArF的厚度约0.2～ 0.5μm。 4、软烘（Soft Baking） 方法：真空热板，85～120℃,30～60秒； 目的：除去溶剂（4～7%）；增强黏附性；释放光刻胶膜内的应力；防止光刻胶 玷污设备； 边缘光刻胶的去除（EBR，Edge Bead Removal）。光刻胶涂覆后，在硅片边缘的正反两面都会有光刻胶的堆积。边缘的光刻胶一般涂布不均匀，不能得到很好的图形，而且容易发生剥离（Peeling）而影响其它部分的图形。所以需要去除。

光刻胶知识简介

光刻胶知识简介 光刻胶知识简介: 一.光刻胶的定义(photoresist) 又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂（见光谱增感染料）和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像（见图光致抗蚀剂成像制版过程）。 二.光刻胶的分类 光刻胶的技术复杂，品种较多。根据其化学反应机理和显影原理，可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶。利用这种性能，将光刻胶作涂层，就能在硅片表面刻蚀所需的电路图形。 基于感光树脂的化学结构，光刻胶可以分为三种类型。 ①光聚合型 采用烯类单体，在光作用下生成自由基，自由基再进一步引发单体聚合，最后生成聚合物，具有形成正像的特点。 ②光分解型 采用含有叠氮醌类化合物的材料，经光照后,会发生光分解反应,由油溶性变为水溶性，可以制成正性胶. ③光交联型 采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,其分子中的双键被打开，并使链与链之间发生交联，形成一种不溶性的网状结构，而起到抗蚀作用，这是一种典型的负性光刻胶。柯达公司的产品KPR胶即属此类。 三.光刻胶的化学性质 a、传统光刻胶：正胶和负胶。 光刻胶的组成：树脂（resin/polymer），光刻胶中不同材料的粘合剂，给与光刻胶的机械与化学性质（如粘附性、胶膜厚度、热稳定性等）；感光剂，感光剂对光能发生光化学反应；溶剂（Solvent），保持光刻胶的液体状态，使之具有良好的流动性；添加剂（Additive），用以改变光刻胶的某些特性，如改善光刻胶发生反射而添加染色剂等。 负性光刻胶。树脂是聚异戊二烯，一种天然的橡胶；溶剂是二甲苯；感光剂是一种经过曝光后释放出氮气的光敏剂，产生的自由基在橡胶分子间形成交联。从而变得不溶于显影液。负性光刻胶在曝光区由溶剂引起泡涨；曝光时光刻胶容易与氮气反应而抑制交联。 正性光刻胶。树脂是一种叫做线性酚醛树脂的酚醛甲醛，提供光刻胶的粘附性、化学抗蚀性，当没有溶解抑制剂存在时，线性酚醛树脂会溶解在显影液中；感光剂是光敏化合物（PAC，Photo Active Compound），最常见的是重氮萘醌（DNQ），在曝光前，DNQ是一种强烈的溶解抑制剂，降低树脂的溶解速度。在紫外曝光后，DNQ在光刻胶中化学分解，成为溶解度增强剂，大幅提高显影液中的溶解度因子至100或者更高。这种曝光反应会在DNQ中产生羧酸，它在显影液中溶解度很高。正性光刻胶具有很好的对比度，所以生成的图形具有良好的分辨率。

光刻胶参数及光刻工艺

光刻胶参数及光刻工艺 1、正性光刻胶RZJ-304 ●规格 RZJ-304：25mpa·s，50mpa·s（粘稠度），配用显影液：RZX-3038 ●匀胶曲线 注：粉色为50cp，蓝色为25cp ●推荐工艺条件 ①涂布：23℃，旋转涂布，膜厚1.0～3.5μm ②前烘：热板100℃×90sec ③曝光：50～75mj/cm2（计算方法:取能量60mj/cm2取光强400×102um/cm2，则60/40=1.5s） ④显影：23℃，RZX-3038，1min，喷淋或浸渍 ⑤清洗：去离子水30sec ⑤后烘：热板120℃×120sec

●规格 S1813，配用显影液为ZX-238 ●匀胶曲线 ●推荐工艺条件1（以具体工艺为参考） ①涂布：23℃，旋转涂布，膜厚1.23um（1.1～1.9μm） ②前烘：热板115℃×60sec ③曝光：150mj/cm2 ④显影：21℃，ZX-238，65sec，喷淋或浸渍 ⑤清洗：去离子水30sec ⑥后烘：热板125℃×120sec

●规格 AZ-5214，配用显影液AZ-300 ●匀胶表格（单位：微米） ●推荐工艺条件1（以具体工艺为参考） ①涂布：23℃，旋转涂布，膜厚1.47um（1.14～1.98μm） ②前烘：热板100℃×90sec ③曝光：240mj/cm2 ④后烘：115℃×120sec ⑤泛曝光：>200mj/cm2 ⑥显影：21℃，AZ-300，60sec，喷淋或浸渍 ⑦清洗：去离子水30sec ⑧坚膜：热板120℃×180sec 注意： 紧急救护措施（对于光刻胶） ①吸入：转移至空气新鲜处，必要时进行人工呼吸或就医。 ②皮肤接触：肥皂水清洗后自来水清洗。 ③眼睛接触：流动清水清洗15分钟以上，必要时就医。

光刻工艺流程

光刻工艺流程 Lithography Process 摘要：光刻技术（lithography technology)是指集成电路制造中利用光学—化学反应原理和化学，物理刻蚀法，将电路图形传递到单晶表面或介质层上，形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术。光刻是集成电路工艺中的关键性技术，其构想源自于印刷技术中的照相制版技术。光刻技术的发展使得图形线宽不断缩小，集成度不断提高，从而使得器件不断缩小，性能也不断提利用高。还有大面积的均匀曝光，提高了产量，质量，降低了成本。我们所知的光刻工艺的流程为：涂胶→前烘→曝光→显影→坚膜→刻蚀→去胶。 Abstract:Lithography technology is the manufacture of integrated circuits using optical - chemical reaction principle and chemical, physical etching method, the circuit pattern is transferred to the single crystal surface or the dielectric layer to form an effective graphics window or function graphics technology.Lithography is the key technology in integrated circuit technology, the idea originated in printing technology in the photo lithographic process. Development of lithography technology makes graphics width shrinking, integration continues to improve, so that the devices continue to shrink, the performance is also rising.There are even a large area of exposure, improve the yield, quality and reduce costs. We know lithography process flow is: Photoresist Coating → Soft bake → exposure → development →hard bake → etching → Strip Photoresist. 关键词：光刻，涂胶，前烘，曝光，显影，坚膜，刻蚀，去胶。 Key Words:lithography,Photoresist Coating,Soft bake,exposure,development,hard bake ,etching, Strip Photoresist. 引言： 光刻有三要素：光刻机；光刻版（掩模版）；光刻胶。光刻机是IC晶圆中最昂贵的设备，也决定了集成电路最小的特征尺寸。光刻机的种类有接触式光刻机、接近式光刻机、投影式光刻机和步进式光刻机。接触式光刻机设备简单，70年代中期前使用，分辨率只有微

光刻胶步骤

1、硅片清洗烘干（Cleaning and Pre-Baking）方法：湿法清洗＋去离子水冲洗＋脱水烘焙（热板150～250C,1～2分钟，氮气保护）目的：a、除去表面的污染物（颗粒、有机物、工艺残余、可动离子）；b、除去水蒸气，是基底表面由亲水性变为憎水性，增强表面的黏附性（对光刻胶或者是HMDS-〉六甲基二硅胺烷）。 2、涂底（Priming）方法：a、气相成底膜的热板涂底。HMDS蒸气淀积，200～250C,30秒钟；优点：涂底均匀、避免颗粒污染；b、旋转涂底。缺点：颗粒污染、涂底不均匀、HMDS 用量大。目的：使表面具有疏水性，增强基底表面与光刻胶的黏附性。 3、旋转涂胶（Spin-on PR Coating）方法：a、静态涂胶（Static）。硅片静止时，滴胶、加速旋转、甩胶、挥发溶剂（原光刻胶的溶剂约占65～85%,旋涂后约占10～20%）；b、动态（Dynamic）。低速旋转（500rpm_rotation per minute）、滴胶、加速旋转（3000rpm）、甩胶、挥发溶剂。决定光刻胶涂胶厚度的关键参数：光刻胶的黏度（Viscosity），黏度越低，光刻胶的厚度越薄；旋转速度，速度越快，厚度越薄；影响光刻胶均匀性的参数：旋转加速度，加速越快越均匀；与旋转加速的时间点有关。一般旋涂光刻胶的厚度与曝光的光源波长有关（因为不同级别的曝光波长对应不同的光刻胶种类和分辨率）：I-line最厚，约0.7～3μm；KrF的厚度约0.4～0.9μm；ArF的厚度约0.2～0.5μm。 4、软烘（Soft Baking）方法：真空热板，85～120C,30～60秒；目的：除去溶剂（4～7%）；增强黏附性；释放光刻胶膜内的应力；防止光刻胶玷污设备； 5、边缘光刻胶的去除（EBR，Edge Bead Removal）。光刻胶涂覆后，在硅片边缘的正反两面都会有光刻胶的堆积。边缘的光刻胶一般涂布不均匀，不能得到很好的图形，而且容易发生剥离（Peeling）而影响其它部分的图形。所以需要去除。方法：a、化学的方法（Chemical EBR）。软烘后，用PGMEA或EGMEA 去边溶剂，喷出少量在正反面边缘出，并小心控制不要到达光刻胶有效区域；b、光学方法（Optical EBR）。即硅片边缘曝光（WEE，Wafer Edge Exposure）。在完成图形的曝光后，用激光曝光硅片边缘，然后在显影或特殊溶剂中溶解； 6、对准（Alignment）对准方法：a、预对准，通过硅片上的notch或者flat 进行激光自动对准；b、通过对准标志（Align Mark），位于切割槽（Scribe Line）上。另外层间对准，即套刻精度（Overlay），保证图形与硅片上已经存在的图形之间的对准。 7、曝光（Exposure）曝光中最重要的两个参数是：曝光能量（Energy）和焦距（Focus）。如果能量和焦距调整不好，就不能得到要求的分辨率和大小的图形。表现为图形的关键尺寸超出要求的范围。曝光方法： a、接触式曝光（Contact Printing）。掩膜板直接与光刻胶层接触。曝光出来的图形与掩膜板上的图形分辨率相当，设备简单。缺点：光刻胶污染掩膜板；掩膜板的磨损，寿命很低（只能使用5～25次）；1970前使用，分辨率〉0.5μm。 b、接近式曝光（Proximity Printing）。掩膜板与光刻胶层的略微分开，大约为10～50μm。可以避免与光刻胶直接接触而引起的掩膜板损伤。但是同时引入了衍射效应，降低了分辨率。1970后适用，但是其最大分辨率仅为2～4μm。 c、投影式曝光（Projection Printing）。在掩膜板与光刻胶之间使用透镜聚集光实现曝光。一般掩膜板的尺寸会以需要转移图形的4倍制作。优点：提高了分辨率；掩膜板的制作更加容易；掩膜板上的缺陷影响减小。投影式曝光分类：扫描投影曝光（Scanning Project Printing）。70年代末～80年代初，〉1μm工艺；掩膜板1：1，全尺寸；步进重复投影曝光（Stepping-repeating Project Printing或称作Stepper）。80年代末～90年代，0.35μm（I line）～0.25μm （DUV）。掩膜板缩小比例（4：1），曝光区域（Exposure Field）22×22mm（一

紫外正型光刻胶及配套试剂

紫外正型光刻胶及配套试剂 一．紫外正型光刻胶开发及应用 微细加工技术实际上就是实现图形转移整个过程中的处理技术，也就是将掩膜母版上的几何图形先转移到基片表面的光刻胶胶膜上，然后再通过从曝光到蚀刻等一系列处理技术把光刻胶膜上的图像复制到衬底基片表面并形成永久性图形的工艺处理过程。在此过程中光刻工艺是IC生产的关键工艺，光刻胶涂覆在半导体、导体和绝缘体上，经曝光、显影后留下的部分对底层起保护作用，然后采用超净高纯试剂进行蚀刻并最终获得永久性的图形。在图形转移中需要10多次光刻才能完成。蚀刻的方式有多种，其中湿法蚀刻是应用最广、最简便的方法。而且超净高纯试剂、紫外光刻胶在电子工业的实际生产中应用最广。而光刻胶及蚀刻技术是实现微电子微细加工技术的关键。 所谓光刻胶，又称光致抗蚀剂(Photoresist)，是指通过紫外光、电子束、离子束、Ｘ—射线等的照射或辐射，其溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料，经曝光和显影而使溶解度增加的是正型光刻胶，溶解度减小的是负型光刻胶。按曝光光源和辐射源的不同，又分为紫外光刻胶(包括紫外正型光刻胶、紫外负型光刻胶)、深紫外光刻胶、电子束胶、Ｘ—射线胶、离子束胶等。光刻胶与IC发展的关系见下表：

试剂所自70年代末80年代初开始从事紫外正、负型光刻胶及配套试剂的研究与开发工作，自“六五”以来，一直是国家重点科技攻关项目── 紫外光刻胶研究项目的组长承担单位。到目前为止，已经研制成功适用于5μm、2～3μm、0.8～1.2μm工艺技术用的系列紫外正、负型光刻胶及配套试剂。其中的BN-302、BN-303、BN-308、BN-310系列紫外负型光刻胶均获得了化工部的科技进步二等奖，北京市科技进步二等奖，BN-303被评为国家级新产品；BP-212、BP-213紫外正型光刻胶获得了化工部科技进步二

光刻胶大全

光刻胶产品前途无量（半导体技术天地） 1 前言 光刻胶(又名光致抗蚀剂)是指通过紫外光、电子束、准分子激光束、X射线、离子束等曝光源的照射或辐射，使溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料，主要用于集成电路和半导体分立器件的细微图形加工，近年来也逐步应用于光电子领域平板显示器（FPD）的制作。由于光刻胶具有光化学敏感性，可利用其进行光化学反应，经曝光、显影等过程，将所需要的微细图形从掩模版转移至待加工的衬底上，然后进行刻蚀、扩散、离子注入等工艺加工，因此是电子信息产业中微电子行业和光电子行业微细加工技术的关键性基础加工材料。作为经曝光和显影而使溶解度增加的正型光刻胶多用于制作IC，经曝光或显影使溶解度减小的负型光刻胶多用于制作分立器件。 2 国外情况 随着电子器件不断向高集成化和高速化方向发展，对微细图形加工技术的要求越来越高，为了适应亚微米微细图形加工的要求，国外先后开发了g线（436nm）、i线（365nm）、深紫外、准分子激光、化学增幅、电子束、X射线、离子束抗蚀剂等一系列新型光刻胶。这些品种较有代表性的负性胶如美国柯达（Kodak）公司的KPR、KMER、KLER、KMR、KMPR等；联合碳化学（UCC）公司的KTI系列；日本东京应化（Tok）公司的TPR、SVR、OSR、OMR；合成橡胶（JSR）公司的CIR、CBR 系列；瑞翁（Zeon）公司的ZPN系列；德国依默克（E.Merk）公司的Solect等。正性胶如：美国西帕来（Shipely）公司的AZ系列、DuPont公司的Waycot系列、日本合成橡胶公司的PFR等等。 2000~2001年世界市场光刻胶生产商的收益及市场份额 公司 2001年收益 2001年市场份额（%） 2000年收益 2000年市场份额（%） Tokyo Ohka Kogyo 150.1 22.6 216.5 25.2 Shipley 139.2 21.0 174.6 20.3 JSR 117.6 17.7 138.4 16.1 Shin-Etsu Chemical 70.1 10.6 74.2 8.6 Arch Chemicals 63.7 9.6 84.1 9.8 其他 122.2 18.5 171.6 20.0 总计 662.9 100.0 859.4 100.0 Source: Gartner Dataquest 目前，国际上主流的光刻胶产品是分辨率在0.25μm～0.18μm的深紫外正型光刻胶，主要的厂商包括美国Shipley、日本东京应化和瑞士的克莱恩等公司。中国专利

track工艺介绍

导轨工艺简介 涂胶基本流程 ? HP ：HOT PLATE IND ：INDEXER AH ：ADHESION CHAMBER WITH HP ? AC ：ADHESION CHAMBER WITH CP SC ：SPIN COATER ? TR ：TRANSFER UNIT 涂胶前处理（PRIMING ） ? 目的：增加圆片衬底与光刻胶的粘附性 ? 化学试剂：HMDS （ 六甲基二硅胺 ） ? 气相涂布方法：1。常温下的HMDS 批处理箱 2。高温低真空下的HMDS 批处理箱 3。高温低真空下（高温下）的HMDS 单片处理模块 ? 确认HMDS 的效果用接触角计测量，一般要求大于65度 ? 前处理注意事项 DNS 涂胶系统图：

? 来片衬底必须是干净和干燥的 ? HMDS 处理后应及时涂胶 ? HMDS 处理不能过度 ? 安全使用HMDS 涂胶（COATING ） ? 影响光刻胶厚度和均匀性的主要参数： ? 环境温度 ? 环境湿度 ? 排风净压力 ? 光刻胶温度 ? 光刻胶量 ? 旋转马达的精度和重复性 ? 回吸量 ? 预旋转速度，预旋转时间，最终旋转速度，最终旋转时间，最终旋转加速度 软烘 （ SOFTBAKE ） 3 1 N 2 IN HMDS V APOR

软烘目的： ?去除光刻胶中的溶剂 ?增加粘附性 ?提高E0的稳定性 ?减少表面张力 软烘方法： ?热对流烘箱 ?红外线辐射 ?接触式（接近式）热版 ?软烘的关键控制点是温度和时间 显影前烘焙（PEB） ?目的：降低或消除驻波效应 ?PEB温度一般要求比软烘高15-20度 ?PEB一般采用接触式或接近式热板烘焙?PEB的关键控制点是温度与时间 显影（DEVELOPER） 目的： 简单的说就是去除已曝光部分的光刻胶 显影方法： ?浸润显影（IMMESRSION）

track光刻胶显影工艺

TRACK工艺简介 潘川2002/1/28 摘要 本文简要介绍关于涂胶、显影工艺的一些相关内容。 引言 超大规模IC对光刻有五个基本要求，即：高分辨率、高灵敏度、精密的套刻对准、低缺陷和大尺寸上的加工问题（如温度变化引起晶圆的胀缩等）。这五个基本要求中，高分辨率、高灵敏度和低缺陷与涂胶、显影工艺有很密切的关系。 第一节涂胶工艺 1光刻胶 光刻胶主要由树脂（Resin）、感光剂（Sensitizer）及溶剂（Solvent）等不同材料混合而成的，其中树脂是粘合剂（Binder）, 感光剂是一种光活性（Photoactivity）极强的化合物，它在光刻胶内的含量和树脂相当，两者同时溶解在溶剂中，以液态形式保存。除了以上三种主要成分以外，光刻胶还包含一些其它的添加剂（如稳定剂，染色剂，表面活性剂）。 光刻胶分为正胶和负胶。负胶在曝光后会产生交联（Cross Linking）反应，使其结构加强而不溶解于显影液。正胶曝光后会产生分解反应，被分解的分子在显影液中很容易被溶解，从而与未曝光部分形成很强的反差。因负胶经曝光后，显影液会浸入已交联的负性光刻胶分子内，使胶体积增加，导致显影后光刻胶图形和掩膜版上图形误差增加，故负胶一般不用于特征尺寸小于0.3um的制造。典型的正胶材料是邻位醌叠氮基化合物，常用的负胶材料是聚乙稀醇肉桂酸酯。CSMC-HJ用的是正性光刻胶。

在相同的光刻胶膜厚和曝光能量相同时，不同光刻胶的感光效果不同。在一定的曝光波长范围内，能量低而感光好的胶称为灵敏度，反之则认为不灵敏。我们希望在能满足光刻工艺要求的情况下，灵敏度越大越好，这样可减少曝光时间，从而提高产量。 2涂胶 涂胶是在结净干燥的圆片表面均匀的涂一层光刻胶。常用的方法是把胶滴在圆片上，然后使圆片高速旋转，液态胶在旋转中因离心力的作用由轴心沿径向飞溅出去，受附着力的作用，一部分光刻胶会留在圆片表面。在旋转过程中胶中所含溶剂不断挥发，故可得到一层分布均匀的胶膜。 涂胶过程有以下几个步骤： 1.1涂胶前处理（Priming）： 要使光刻胶精确地转移淹膜版上的图形，光刻胶与圆片之间必须要有良好的粘附。在涂胶之前，常采用烘烤并用HMDS（六甲基二硅胺）处理的方法来提高附着能力。 因圆片表面通常含有来自空气中的水分子，在涂胶之前，通常将圆片进行去水烘烤以蒸除水分子。我们一般采用100℃/5s.经过烘烤的片子，涂一层增粘剂HMDS。 涂HMDS的方法通常有两种，一种是旋转涂布法，这种方法的原理同光刻胶的涂布方法。另一种是汽相涂底法（Vapor Priming）,是将气态的HMDS在圆片表面形成一层薄膜。汽相涂底法效率高，受颗粒影响小， 目前生产中大多采用此法，并与去水烘烤在同一容器中完成。CSMC-HJ

第九章_基本光刻工艺流程-显影到最终检验

第九章基本光刻工艺流程-曝光到最终检验概述 在本章，将解释从光刻胶的显影到最终检验所使用的基本方法。本章末尾将涉及膜版工艺的使用和定位错误的讨论。 目的 完成本章后您将能够： 1.划出晶圆在显影之前及之后的剖面图。 2.列出显影的方法。 3.解释硬烘焙的方法和作用。 4.列出晶圆在显影检验时被拒绝的至少五个原因。 5.划出显影-检验-重做工作过程的示意图。 6.解释湿法刻蚀和干法刻蚀的方法和优缺点。 7.列出从氧化膜和金属膜上去除光刻胶的机器 8.解释最终检验的方法和作用。 显影 晶圆完成定位和曝光后，器件或电路的图案被以曝光和未曝光区域的形式记录在光刻胶上（图9.1）。通过对未聚合光刻胶的化学分解来使图案显影。显影技术被设计成使之把完全一样的膜版上图案复制到光刻胶上。不良的显影工艺造成的问题是不完全显影，它会导致开孔的不正确尺寸，或使开孔的侧面内凹。在某些情况下，显影不够深而在开孔内留下一层光刻胶。第三个问题是过显影它会过多地从图形边缘或表面上去除光刻胶。要在保证开孔的直径一致和由于清洗深孔时液体不易进入而造成的清洗困难的情况下保持具有良好形状的开孔是一个特殊的挑战。 负和正的光刻胶有不同的显影性质并要求不同的化学品和工艺。 负光刻胶显影 在光刻胶上成功地使图案显影要依靠光刻胶的曝光机理。负光刻胶暴露在光时会有一个聚合的过程它会导致光刻胶聚合在显影液中分解。在两个区域间有足够高的分解率以使聚合的区域只失去很小部分光刻胶。对于大多数的负光刻胶显影二甲苯是受欢迎的化学品。它也在作负光刻胶中作溶液使用。显影完成前还要进行冲洗。对于负光刻胶，通常使用n-丁基醋酸盐作为冲洗化学品，因为它既不会使光刻胶

光刻胶大全

光刻胶产品前途无量（半导体技术天地）1前言 光刻胶(又名光致抗蚀剂)是指通过紫外光、电子束、准分子激光束、X射线、离子束等曝光源的照射或辐射，使溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料，主要用于集成电路和半导体分立器件的细微图形加工，近年来也逐步应用于光电子领域平板显示器（FPD）的制作。由于光刻胶具有光化学敏感性，可利用其进行光化学反应，经曝光、显影等过程，将所需要的微细图形从掩模版转移至待加工的衬底上，然后进行刻蚀、扩散、离子注入等工艺加工，因此是电子信息产业中微电子行业和光电子行业微细加工技术的关键性基础加工材料。作为经曝光和显影而使溶解度增加的正型光刻胶多用于制作IC，经曝光或显影使溶解度减小的负型光刻胶多用于制作分立器件。 2国外情况 随着电子器件不断向高集成化和高速化方向发展，对微细图形加工技术的要求越来越高，为了适应亚微米微细图形加工的要求，国外先后开发了g线（436nm）、i线（365nm）、深紫外、准分子激光、化学增幅、电子束、X射线、离子束抗蚀剂等一系列新型光刻胶。这些品种较有代表性的负性胶如美国柯达（Kodak）公司的KPR、KMER、KLER、KMR、KMPR等；联合碳化学（UCC）公司的KTI系列；日本东京应化（Tok）公司的TPR、SVR、OSR、OMR；合成橡胶（JSR）公司的CIR、CBR系列；瑞翁（Zeon）公司的ZPN系列；德国依默克（ E.Merk）公司的Solect等。 正性胶如： 美国西帕来（Shipely）公司的AZ系列、DuPont公司的Waycot系列、日本合成橡胶公司的PFR等等。 2000~2001年世界市场光刻胶生产商的收益及市场份额 公司2001年收益2001年市场份额（%）2000年收益2000年市场份额（%）

光刻胶简介

光刻胶简介 又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂（见光谱增感染料）和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像（见图光致抗蚀剂成像制版过程）。 光刻胶的技术复杂，品种较多。根据其化学反应机理和显影原理，可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶。利用这种性能，将光刻胶作涂层，就能在硅片表面刻蚀所需的电路图形。基于感光树脂的化学结构，光刻胶可以分为三种类型。 ①光聚合型 采用烯类单体，在光作用下生成自由基，自由基再进一步引发单体聚合，最后生成聚合物，具有形成正像的特点。 ②光分解型 采用含有叠氮醌类化合物的材料，经光照后,会发生光分解反应,由油溶性变为水溶性，可以制成正性胶. ③光交联型 采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,其分子中的双键被打开，并使链与链之间发生交联，形成一种不溶性的网状结构，而起到抗蚀作用，这是一种典型的负性光刻胶。柯达公司的产品KPR胶即属此类。 光刻胶的化学性质 a、传统光刻胶：正胶和负胶。 光刻胶的组成：树脂（resin/polymer），光刻胶中不同材料的粘合剂，给与光刻胶的机械与化学性质（如粘附性、胶膜厚度、热稳定性等）；感光剂，感光剂对光能发生光化学反应；溶剂（Solvent），保持光刻胶的液体状态，使之具有良好的流动性；添加剂（Additive），用以改变光刻胶的某些特性，如改善光刻胶发生反射而添加染色剂等。 负性光刻胶。树脂是聚异戊二烯，一种天然的橡胶；溶剂是二甲苯；感光剂是一种经过曝光后释放出氮气的光敏剂，产生的自由基在橡胶分子间形成交联。从而变得

光刻工艺

光刻工艺过程 一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。 1、硅片清洗烘干（Cleaning and Pre-Baking） 方法：湿法清洗＋去离子水冲洗＋脱水烘焙（热板150～2500C,1～2分钟，氮气保护） 目的：a、除去表面的污染物（颗粒、有机物、工艺残余、可动离子）；b、除去水蒸气，是基底表面由亲水性变为憎水性，增强表面的黏附性（对光刻胶或者是HMDS-〉六甲基二硅胺烷）。 2、涂底（Priming） 方法：a、气相成底膜的热板涂底。HMDS蒸气淀积，200～2500C,30秒钟；优点：涂底均匀、避免颗粒污染；b、旋转涂底。缺点：颗粒污染、涂底不均匀、HMDS用量大。 目的：使表面具有疏水性，增强基底表面与光刻胶的黏附性。 3、旋转涂胶（Spin-on PR Coating） 光阻涂布 晶圆上微米厚度等级的光阻，是采用旋转离心（spin-coating）的方式涂布上去。其典型程序包括： (1)晶圆表面前处理(pre-baking)：即在150°C下烘烤一段时间。若表面无氧化层，要另外先上助粘剂(primer)，如HMDS，再降回室温。换言之，芯片表面在涂敷光阻前要确保是亲水性（hydrophilic）。 (2)送晶圆上真空吸附的转台，注入（dispensing）光阻，开始由低转速甩出多余的光阻并均布之，接着以转速数千rpm，减薄光阻至所需厚度。 (3)将晶圆表层光阻稍事烤干定型，防止沾粘。但不可过干过硬，而妨碍后续的曝光显影。 一般光阻涂布机的涂布结果是厚度不均。尤其在晶圆边缘部份，可能厚达其它较均匀部份的光阻3倍以上。另外，为了确保光阻全然涂布到整片晶圆，通常注入光阻的剂量，是真正涂布粘着在晶圆上之数十甚至数百倍，极其可惜；因为甩到晶圆外的光阻中有机溶剂迅速挥发逸散，成份大变，不能回收再使用。 厚光阻 德国Karl-Suss公司开发了一种新型的光阻涂布机，称为GYRSET?，如图2-9所示，其卖点在于强调可减少一半的光阻用量，且得出更均厚的光阻分布。其原理极为单纯：只是在真空转台上加装了跟着同步旋转的盖子。如此一来，等于强迫晶圆与盖子之间的空气跟着旋转，那么光阻上便无高转速差的粘性旋转

光刻工艺流程及未来发展方向

集成电路制造工艺 光刻工艺流程 作者：张少军 陕西国防工业职业技术学院电子信息学院电子****班 24 号 710300 摘要：摘要：光刻(photoetching)是通过一系列生产步骤将晶圆表面薄膜的特定部分除去 的工艺，在此之后，晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。被除去的部分可能形状是薄膜内的孔或是残留的岛状部分。 关键词：光刻胶；曝光；烘焙；显影；前景 Abstract: photoetching lithography (is) through a series of steps will produce wafer surface film of certain parts of the process, remove after this, wafer surface will stay with the film structure. The part can be eliminated within the aperture shape is thin film or residual island. Keywords: the photoresist, Exposure; Bake; Enhancement; prospects 基本光刻工艺流程— 1 基本光刻工艺流程—从表面准备到曝光 1.1 光刻十步法 表面准备—涂光刻胶—软烘焙—对准和曝光—显影—硬烘焙—显影目测—刻蚀—光刻胶去除—最终目检。 1.2 基本的光刻胶化学物理属性 1.2.1 组成聚合物+溶剂+感光剂+添加剂,普通应用的光刻胶被设计成与紫外线和激光反应，它们称为光学光刻胶（optical resist），还

正性光刻胶 MSDS

SUZHOU RUIHONG ELECTRONIC CHEMICALS CO. LTD Material Safety Data Sheet Section 1 - Product and Company Identification Product Identification: RZJ-300(RZJ-390,RZJ-390PG.RZJ-390H,RZJ-304,RZJ-306) Manufacturer's Name: Suzhou Ruihong electronic chemicals co.,ltd. Manufacturer's Address: 81,Suli Road, Wuzhong district, Suzhou City, P. R. China. Manufacturer's Country: P. R. China. General Information Telephone: 0086-512-65284373, 65281007/FAX:0086-512-65279925 Emergency Telephone: 0086-512-65284373 Section 2 - Composition/Information on Ingredients COMPONENT CAS-NO. CONCENTTRATION Propyleneglycolmonomethyletheracetate 108-65-6 73% Cresol-Formaldehyde Novolak Resin 9016-83-5 21% 6-Dizao-5, 6-Dihydoro-5-Oxo-1- Naphthalenesulfonic acid, Ester with 68510-93-0 6% 2,3,4-Trihydroxybenzophenone Section 3 - Hazards Identification FLAMMABLE Irritating to eyes. Classified as hazardous according to regulatory criteria. Japan Chemical Industry Association Classification Flammable liquid Section 4 - First Aid Measures INHALATION: Remove from exposure. If there is difficulty in breathing. Seek medical attention if symptoms persist. SKIN CONTACT: Wash skin with soap and water for at least 15 minutes while removing contaminated clothing and shoes. Get medical attention, if needed. Thoroughly clean and dry contaminated clothing and shoes before reuse. EYE CONTACT: Flush eyes with plenty of water for at least 15 minutes. Then get immediate medical attention. INGESTION: If person is unconscious, turn head to side. Never make an unconscious person vomit or drink fluids. When vomiting occurs, keep head lower than hips to help prevent aspiration. Contact local poison control center or physician immediately. Get medical attention. NOTE TO PHYSICIAN: Treat symptomatically.

光刻工艺介绍

光刻工艺介绍 一、定义与简介 光刻是所有四个基本工艺中最关键的，也就是被称为大家熟知的photo，lithography，photomasking, masking, 或microlithography。在晶圆的制造过程中，晶体三极管、二极管、电容、电阻和金属层的各种物理部件在晶圆表面或表层内构成，这些部件是预先做在一块或者数块光罩上，并且结合生成薄膜，通过光刻工艺过程，去除特定部分，最终在晶圆上保留特征图形的部分。 光刻其实就是高科技版本的照相术，只不过是在难以置信的微小尺寸下完成，现在先进的硅12英寸生产线已经做到22nm，我们这条线的目标6英寸砷化镓片上做到0.11um。光刻生产的目标是根据电路设计的要求，生成尺寸精确的特征图形，并且在晶圆表面的位置正确且与其它部件的关联正确。

二、光刻工艺流程介绍 光刻与照相类似，其工艺流程也类似： 实际上，普通光刻工艺流程包括下面的流程：

1)Substrate Pretreatment 即预处理，目的是改变晶圆表面的性质， 使其能和光刻胶（PR）粘连牢固。主要方法就是涂HMDS，在密闭腔体内晶圆下面加热到120℃，上面用喷入氮气加压的雾状HMDS，使得HMDS和晶圆表面的-OH健发生反应已除去水汽和亲水健结构，反应充分后在23℃冷板上降温。该方法效果远比传统的热板加热除湿好。 2)Spin coat即旋转涂光刻胶，用旋转涂布法能提高光刻胶薄膜的 均匀性与稳定性。光刻胶中主要物质有树脂、溶剂、感光剂和其它添加剂，感光剂在光照下会迅速反应。一般设备的稳定工作最高转速不超过4000rpm，而最好的工作转速在2000～3000rpm。 3)Soft Bake(Pre-bake)即软烘，目的是除去光刻胶中溶剂。一般是 在90℃的热板中完成。 4)Exposure即曝光，这也是光刻工艺中最为重要的一步，就是用 紫外线把光罩上的图形成像到晶圆表面，从而把光罩上面的图形转移到晶圆表面上的光刻胶中。这一步曝光的能量(Dose)和成像焦点偏移(Focus offset)尤为重要. 5)Post Exposure Bake(PEB)即后烘，这是非常重要的一步。在 I-line光刻机中，这一步的目的是消除光阻层侧壁的驻波效应，

显影液主要成分

显影液主要成分 ?我们是否可以自己制定或调整显影配方呢?应该说，当掌握了化学显影的一般规律之后，通过底片显影实验，这些问题是能够迎刃而解的。 一、感光乳剂与化学显影感光乳剂是由悬浮干明脏层中的无数细微的卤化银晶体组成的。负性乳剂的卤化银大多为溴化银和少量的碘化银乳剂的条件在很大程度上决定着生成卤化银晶体颗粒的大小及其分布。而颗粒大小又决定着乳剂的感光性能。乳剂中卤化银晶体颗粒愈粗，它的感光度就愈高反之，颗粒愈细而又均匀，则感光度较低，反差较大，灰雾较少。当摄影乳剂曝光时，便在乳剂所包含的卤化银中形成一个看不见的潜影。潜影通过化学显影方法——即使用显影剂将曝过光的卤化银颗粒还原成黑色的金属银，这便是我们在底片上所看到的负性影像。乳剂的颗粒在化学显影后．形成了比原来体积更大的还原银，同时两个相邻颗粒的还原银在显影过程中会聚集起来形成一个银团，这就造成了影像的颗粒性。为了使影像具有优良的光学特性，就必须追求底片的低颗粒度、高解像力、高清晰度和均衡的反差等等，从而制得精美的照片。因此．选择优良的显影液进行正确的显影是底片成像的头等重要大事。二、显影液的基本组合成分现行的通用显影液基本由以下四种成分组合而成：1．显影剂2．保护剂3．促进剂4．抑制剂显影剂是显影液的主药，它的作用是使已感光的卤化银颗粒还原成金属银。保护剂的作用是保护显影剂免受空气的氧化，防止生成污

染力强的氧化物。促进剂的作用是凋整显影液的氢离子浓度，保持必要的碱性加速显影剂的显影作用。抑制剂的作用是防止末曝光的卣化银颗粒过快地被显影，从而起到抑制灰雾的作用。此外还有一些附加剂，主要是根据显影要求及显影条件而设。例如：缓冲剂、溶银剂、坚膜剂、螯合剂、润湿剂等等。显影液的基本组台成分见表1。表1显影液的基本组合成分软性显影剂显影剂硬性显影荆保护剂弱碱性保护荆弱酸性保护剂水溶液弱碱性促进剂促进剂碱性促进剂强碱性促进剂抑制荆无机抑制剂有机抑制荆三、显影药剂的基本含量在显影液中，各种物质的份量要有一定的比例，这样溶液的使用性质才能达到最好效果。通常显影液的四种基本成分，太体有如下的最适宜浓度。i．显影剂我国目前最普通、最常用的显影荆有以下三种：(1)米吐尔．．(2)对苯二酚(3)菲尼酮显影剂在溶液中最适宜的浓度见表2。57’：表2显髯剂‘含单jli)在溶液中最适宣盼浓度。、‘晕瑶铜名称在1000毫升显影液中古有的克数。1_tr‘米垃采：’一b．．r对荤二骑5～10_i 一’1|1=．．-ir葶昆酮{o．2～1．5显影射盼趣加合性把两种显影荆{昆合在一起使镉要忧用单剂效果好，这就叫做超加和性，也就是说组合的功能比各部分功能之和要大。只有少数显影荆的组合显示出这一特性，目前发现的有米吐尔——对苯二酚(简称m—q配方)、租菲挹——对幕三酹面l称’一q：配方)。⋯研究的结果证明，软性的米吐尔和产生密度的对苯二酚组合起来使用，在许多方面都优于它们其中的任何一个。 篇三：显影液配方