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光刻工藝簡介

概述

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1/3,耗費時間約占整個硅片工藝的40~60%。

光刻機是生產線上最貴的機臺,5~15百萬美元/臺。主要是貴在成像系統(由15~20個直徑為200~300mm的透鏡組成)和定位系統(定位精度小于10nm)。其折舊速度非???,大約3~9萬人民幣/天,所以也稱之為印鈔機。光刻部分的主要機臺包括兩部分:軌道機(Tracker),用于涂膠顯影;掃描曝光機(Scanning )

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。

光刻工藝過程

一般的光刻工藝要經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、硅片清洗烘干(Cleaning and Pre-Baking)

方法:濕法清洗+去離子水沖洗+脫水烘焙(熱板150~2500C,1~2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、可動離子);b、除去水蒸氣,是基底表面由親水性變為憎水性,增強表面的黏附性(對光刻膠或者是HMDS-〉六甲基二硅胺烷)。

2、涂底(Priming)

方法:a、氣相成底膜的熱板涂底。HMDS蒸氣淀積,200~2500C,30秒鐘;優點:涂底均勻、避免顆粒污染; b、旋轉涂底。缺點:顆粒污染、涂底不均勻、HMDS用量大。

目的:使表面具有疏水性,增強基底表面與光刻膠的黏附性。

3、旋轉涂膠(Spin-on PR Coating)

方法:a、靜態涂膠(Static)。硅片靜止時,滴膠、加速旋轉、甩膠、揮發溶劑(原光刻膠的溶劑約占65~85%,旋涂后約占10~20%);

b、動態(Dynamic)。低速旋轉(500rpm_rotation per minute)、滴膠、加速旋轉(3000rpm)、甩膠、揮發溶劑。

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