半导体制程概论萧宏精.ppt

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1、半导体制程概论萧宏Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm1第1页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm2目標列出組成光阻的四個成分敘述正負光阻間的差異敘述微影製程的程序列出四種對準和曝光系統敘述晶圓在晶圓軌道機、步進機整合系統中的移動方式.說明解析度和景深、波長及數字孔徑的關係第2页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm3簡介微影技術暫時將光阻塗佈在晶圓表面

2、轉移設計的圖案到光阻IC製造流程的核心佔40 到 50%全部的晶圓製程時間決定最小的圖形尺寸第3页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm4微影技術的應用主要的應用:IC 圖案化製程 其他的應用：印刷電路板，銘板，印板等.第4页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm5IC 製造 電子束或照相 EDA PR晶片微影技術 離子佈植光罩 或 倍縮光罩蝕刻EDA:電子設計自動化PR:光阻第5页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph

3、.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm6IC 製造的製程流程圖材料IC 設計光罩光罩IC 生產廠房測試 封裝最終測試加熱製程微影製程微影製程蝕刻與光阻剝除佈植與光阻剝除 金屬化化學機械研磨介電質沉積晶圓第6页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm7微影技術的要項高解析度高感光度精確的對準性精確的製程參數控制低的缺陷密度第7页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm8光阻感光材料暫時塗

4、佈在晶圓上將設計的圖案經由曝光轉印到晶圓表面和照相機的底片的感光材料相似第8页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm9負光阻負光阻曝光後不可溶解顯影之後，未曝光的部分被顯影劑溶解.較便宜正光阻正光阻曝光後不可溶解顯影之後，曝光的部分被顯影劑溶解解析度較好正負光阻的比較第9页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm10光罩/倍縮光罩曝光顯影後負光阻負光阻紫外線正光阻正光阻基片基片基片光阻基片光阻正負光阻的圖案化製程第10页，本讲

5、稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm11光阻化學始於印刷電路技術1950年代後為半導體工業採用圖案化製程的關鍵分為正、負光阻兩種第11页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm12光阻的基本成分聚合體溶劑感光劑添加劑第12页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm13聚合體有機固態材料 將設計圖案轉移到晶圓表面藉由紫外線曝光時的光化學反應改變溶解度

6、正光阻:從不可溶到可溶 負光阻:從可溶到不可溶 第13页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm14溶劑溶解聚合體成液體稀釋光阻以便利用旋轉的方式形成薄膜層第14页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm15感光劑控制 並/或 調整光阻在曝光過程的光化學反應.決定曝光時間和強度第15页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm16添加劑透過不同的化

7、學添加以達到想要的製程，例如染料可以減少反射.第16页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm17負光阻大部分的負光阻是聚異戊二烯(polyisoprene)光阻曝光後變成交連聚合體交連聚合體有較高的化學蝕刻阻抗力.未曝光的部分在顯影劑中將被溶解.第17页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm18負光阻光罩曝光顯影負光阻第18页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongX

8、iao/Book.htm19負光阻缺點缺點聚合體吸收顯影劑由於光阻的膨脹(swelling)使的解析力不好由於主要溶劑是二甲苯(xylene)引起環安的爭點.第19页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm20光阻的比較負光阻薄膜正光阻薄膜基片基片第20页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm21正光阻曝光的部分溶解於顯影劑正光阻的圖像和光罩上的圖像相同解析力較高通常在IC 生產工廠使用第21页，本讲稿共196页Hong Xi

9、ao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm22正光阻主要是酚醛樹脂醋酸鹽類的溶劑感光劑是一種溶解抑制劑，會交連在樹脂中曝光過程的光能會分解感光劑並破壞交連結構使曝光的樹脂變的能夠溶解在液態的基底溶液(顯影劑)第22页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm23問題既然正光阻比負光阻可以達到較高的解析度，在1980年代之前為何人們不使用?正光阻的價格較負光阻高，因此負光阻是被使用的對象，直到最小的圖案內容達到3 mm 才被正光阻取代.第23页，本讲稿共196页Ho

10、ng Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm24化學增強式光阻深紫外線(DUV),l 248 nm光源:準分子雷射光強度遠低於水銀燈的 I-譜線(365 nm)的強度需要不同種類的光阻第24页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm25化學增強式光阻使用催化作用來增加光阻的有效感光度光阻受到DUV光線照射時，光阻中會生成光酸(photo-acid)曝光後烘烤(PEB)將晶圓加熱,而在催化反應中，熱能會驅使光酸擴散和增強感光度光酸移除保護群曝光的部份將被顯

11、影劑移除第25页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm26化學增強式光阻+H+加熱+H+曝光光阻曝光光阻 曝光後烘烤之前 曝光後烘烤之後+保護群保護群第26页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm27光阻的要項高解析力光阻越薄，解析力越高光阻越薄，對抗蝕刻和離子佈植能力也越抗蝕刻能力高好的附著力製程的自由度較大 對於製程條件改變的容忍度也越大(製程較穩定)第27页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.au

12、stin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm28光阻的物理性質光阻必須承受的製程條件塗佈,旋轉,烘烤,顯影.蝕刻阻抗遮蔽離子佈植製程第28页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm29光阻效能的因素解析力附著力曝光速率,感光力和曝光光源製程自由度針孔粒子和污染物的等級階梯覆蓋(Step Coverage)熱流量(Thermal Flow)第29页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm30解析度的性能在光阻層可

13、以產生的最小開口或空間.與曝光源和顯影過程等特別製程相關.光阻薄膜越薄，解析度越高.對抗蝕刻、離子佈質的遮蔽和無針孔則需要較厚的光阻薄膜正光阻因為聚合體的尺寸較小，所以有較好的解析力.第30页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm31光阻特性概要參數負光阻正光阻聚合物聚異戊二烯酚醛樹脂光反應聚合反應光溶解化作用感光劑提供有助於交連橡膠分子的自由基使曝光的樹脂變的能溶解基底溶液添加劑染料染料第31页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Boo

14、k.htm32微影製程第32页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm33微影製程的基本步驟光阻塗佈對準和曝光顯影第33页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm34基本步驟,舊技術 晶圓清洗脫水烘烤底漆層的旋轉塗佈與光阻軟烘烤對準和曝光顯影圖案檢視硬烘烤光阻塗佈顯影第34页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm35基本步驟,先進技術 晶圓清洗

15、預烤和底漆層塗佈光阻旋轉塗佈軟烘烤對準和曝光曝光後烘烤顯影硬烘烤圖案檢查光阻塗佈顯影軌道-步進機整合系統第35页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm36硬烘烤剝除光阻蝕刻先前的製程離子佈植退回表面預處理光阻塗佈軟烘烤對準及曝光顯影檢視曝光後烘烤驗過清洗晶圓軌道系統光學區間光學單元微影製程的流程圖第36页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm37晶圓清洗P型井區USGSTI多晶矽匣極氧化層第37页，本讲稿共196页Hong

16、Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm38預烤與底漆層蒸氣塗佈P型井區USGSTI多晶矽底漆層，附著層第38页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm39光阻塗佈P型井區USGSTI多晶矽光阻底漆層，附著層第39页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm40軟烘烤P型井區USGSTI多晶矽光阻第40页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.

17、cc.tx.us/HongXiao/Book.htm41對準和曝光P型井區USGSTI多晶矽光阻匣極光罩第41页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm42對準和曝光匣極光罩P型井區USGSTI多晶矽光阻第42页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm43曝光後烘烤P型井區USGSTI多晶矽光阻第43页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm44

18、顯影P型井區USGSTI多晶矽光阻第44页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm45硬烘烤P型井區USGSTI多晶矽光阻第45页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm46圖案檢視P型井區USGSTI多晶矽光阻第46页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm47清洗晶圓移除污染物移除微粒減少針孔和其他缺陷增加光阻的附著力基本步驟化學清洗超純水清

19、洗旋乾第47页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm48較早期的方法高壓氮氣吹乾旋轉刷洗高壓蒸氣吹乾微影製程,清洗第48页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm49旋乾旋乾化學清洗超純水清洗晶圓清洗製程第49页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm50脫水烘烤移除晶圓表面的濕氣提昇光阻和晶圓表面的附著力通常的溫度是100 C和底層漆塗佈整合

20、微影製程,預備處理過程第50页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm51提昇光阻在晶圓表面的附著力廣泛使用:六甲基二戊烷(HMDS)HMDS 蒸氣塗佈在光阻自旋塗佈之前在預烤製程中以臨場方式沉積在晶圓表面在光阻塗佈前，以冷卻平板降溫微影製程,底層漆第51页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm52底漆層蒸氣塗佈脫水烘烤晶圓預備處理反應室底漆層晶圓加熱平板加熱平板HMDS蒸氣蒸氣 預烤和底漆層蒸氣塗佈第52页，本讲稿共196页

21、Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm53晶圓冷卻晶圓在光阻塗佈前需要冷卻水冷式冷卻平板溫度影響光阻的黏滯性影響光阻自旋塗佈的厚度第53页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm54自旋塗佈晶圓放在一個帶有真空吸盤的轉軸上以高速旋轉液態裝阻在晶圓中間導入光阻藉由離心力散佈均勻的舖在晶圓表面第54页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm55黏滯性流體黏在固體表面

22、的特性影響光阻自旋塗佈的厚度與光阻的種類和溫度相關自旋轉數越高塗佈的均勻性越好第55页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm56光阻厚度與自旋轉速在不同的黏滯係數下的關係厚度(m)自旋轉速(rpm)07k2k3k4k5k6k0.51.01.52.02.53.03.5100 cst50 cst27 cst20 cst10 cst5 cst第56页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm57動態自旋轉速時間自旋轉速第57页，本讲稿

23、共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm58光阻自旋塗佈機讓光阻散佈在自旋的晶圓表面晶圓放在一個帶有真空吸盤的轉軸上慢轉速 500 rpm升高到 3000-7000 rpm第58页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm59自旋塗佈機從晶圓軌道系統的機械臂的自動晶圓裝載系統真空吸盤吸住晶圓阻擋污染物和排放端排放氣體的特徵可控制的自旋馬達輸配和輸配幫浦邊緣小珠的移除第59页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.aust

24、in.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm60光阻自旋塗佈機真空系統光阻邊緣球狀物移除法晶圓吸盤水套管排放端排氣第60页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm61光阻的應用轉軸光阻輸配噴嘴吸盤晶圓到真空幫浦第61页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm62光阻回收轉軸到真空幫浦光阻輸配噴嘴吸盤光阻回收晶圓第62页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/Hong

25、Xiao/Book.htm63光阻自旋塗佈轉軸到真空幫浦光阻輸配噴嘴吸盤光阻回收晶圓第63页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm64光阻自旋塗佈轉軸到真空幫浦光阻輸配噴嘴吸盤光阻回收晶圓第64页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm65光阻自旋塗佈轉軸到真空幫浦光阻輸配噴嘴吸盤光阻回收晶圓第65页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm66

26、光阻自旋塗佈轉軸到真空幫浦光阻輸配噴嘴吸盤光阻回收晶圓第66页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm67光阻自旋塗佈轉軸到真空幫浦光阻輸配噴嘴吸盤光阻回收晶圓第67页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm68光阻自旋塗佈轉軸到真空幫浦光阻輸配噴嘴吸盤光阻回收晶圓第68页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm69光阻自旋塗佈轉軸到真空幫浦光阻

27、輸配噴嘴吸盤光阻回收晶圓第69页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm70光阻自旋塗佈轉軸到真空幫浦光阻輸配噴嘴吸盤光阻回收晶圓第70页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm71光阻自旋塗佈轉軸到真空幫浦光阻輸配噴嘴吸盤光阻回收晶圓第71页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm72邊緣球狀物移除法(EBR)光阻散佈到邊緣在邊緣累積在機械晶圓

28、處理會撕裂晶圓邊緣的光阻堆積物而造成微粒狀物質的污染前端和後端的化學式邊緣球狀物移除法前端的光學式邊緣球狀物移除法第72页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm73化學式邊緣球狀物移除法轉軸至真空幫浦吸盤晶圓溶劑第73页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm74化學式邊緣球狀物移除法轉軸至真空幫浦吸盤晶圓溶劑第74页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/B

29、ook.htm75準備軟烘烤轉軸至真空幫浦吸盤晶圓第75页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm76光學式邊緣球狀物移除法在對準和曝光之後晶圓邊緣曝光(Wafer edge expose；WEE)邊緣上的曝光光阻在顯影過程溶解第76页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm77光學式邊緣球狀物移除法邊緣曝光轉軸吸盤晶圓光阻第77页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/Hong

30、Xiao/Book.htm78轉軸至真空幫浦吸盤晶圓圖案化光阻邊緣光阻移除光學式邊緣球狀物移除法顯影後第78页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm79軟烘烤使光阻中的溶劑大部分被汽化驅逐溶劑使光阻易形成薄膜，但是也會吸收輻射影像附著力軟烘烤的時間和溫度以矩陣計算來決定過度烘烤:過早的聚合作用，曝光度不靈敏烘烤不足:影像附著力和曝光不靈敏第79页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm80軟烘烤加熱平板加熱平板對流烤箱紅外線烤

31、箱微波烤箱第80页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm81烘烤系統加熱器加熱器真空晶圓加熱器加熱器熱氮氣晶圓微波源真空晶圓光阻吸盤加熱平板對流烤箱微波烤箱第81页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm82加熱平板工業上廣泛的使用背面加熱避免形成硬外殼整合在晶圓軌道系統,塗佈、烘烤和顯影在同一條線上加熱器晶圓第82页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/B

32、ook.htm83晶圓冷卻需要冷卻到室溫水冷式冷卻平板矽的熱膨脹速率:2.510-6/C 對 8 吋(200 mm)晶圓,1 C 的改變將引起直徑0.5 mm的差異第83页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm84對準和曝光IC製造中最關鍵的製程IC生產工廠中最昂貴的工具(步進機.最具挑戰性的技術決定圖案上的最小尺寸目前的 0.18 mm 將向 0.13 mm推進第84页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm85對準和曝光的

33、工具接觸式印像機鄰接式印像機投影式印像機步進機第85页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm86接觸式印像機最簡單的設備在1970年代中期以前使用解析力:可達到次微米與晶圓光罩直接接觸，限制了光罩的壽命粒子第86页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm87接觸式印像機光源透鏡光罩光阻晶圓第87页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm88接觸

34、式印像法N型矽光阻紫外線光罩第88页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm89鄰接式印像機光罩距晶圓表面約 10 mm沒有直接的接觸光罩的壽命較長解析力:3 mm第89页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm90鄰接式印像機光源透鏡光罩光阻晶圓10 mm第90页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm91鄰接式印像法N型矽光阻紫外線10 mm

35、光罩第91页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm92投影式印像機操作就像投影機一樣光罩 對晶圓,1:1解析力大約 1 mm第92页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm93光源透鏡光罩光阻晶圓投影式曝光系統第93页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm94光源透鏡光罩光阻晶圓光罩與晶圓同步移動狹縫透鏡掃描投影式曝光系統第94页，本讲稿共1

36、96页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm95步進機在先進的IC生產工廠中最流行的微影製程工具波長越短圖案化的解析度越好最小圖形尺寸0.25 mm以下非常昂貴第95页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm96問與答為什麼 5:1縮小比例在半導體工業會比 10:1 來的普及?10:1 的圖像縮小會比5:1的圖像縮小有較佳的光學微影解析度.然而他的光罩曝光面積只有5:1縮小比例光罩的四分之一,這表示總共的曝光時間將會是四倍.第96页，本讲稿共1

37、96页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm97步進式曝光系統晶圓平台投影透鏡光源倍縮光罩晶圓投影透鏡第97页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm98步進式對準及曝光系統的示意圖晶圓平台干涉儀鏡面組對準雷射投影透鏡晶圓干涉雷射XY倍縮光罩平台參考記號光源倍縮光罩第98页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm99曝光光源短波長高強度穩定高壓水銀燈管準分子雷射

38、第99页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm100水銀燈的光譜G-線(436)H-線(405)I-線(365)300400500600波長(nm)強度(a.u)深紫外線(260)第100页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm101微影技術的光源第101页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm102曝光控制曝光取決於光的強度和曝光的時間和

39、照相機的曝光相似強度由電力控制光強度可調整經常定期性的校正光線的強度第102页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm103問題當倍縮光罩仍留在步進機的倍縮光罩平台時，工程師就執行例行的照明器光強度(illuminator intensity)的校正工作，試問會導致哪種問題?第103页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm104答因為被縮光罩阻擋一些來自照明器的光線，在晶圓平台上的光感測器會接收到比沒有倍縮光罩時要少的光子.因

40、此讀數比實際值來的低。要把光源校正到所需的水準，使用的電力要增加，光的強度也將比原來應有的值高，錯誤的校正會造成光阻的過度曝光。.第104页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm105駐波效應入射光和反射光產生干涉光阻層產生週期性過度曝光和曝光不足的條紋狀結構影響微影技術的解析度第105页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm106駐波強度光強度光阻的表面基片的表面/nPR建設性干涉,曝光過度平均強度破壞性干涉,曝光不足第1

41、06页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm107駐波在光阻上的效應光阻/nPR基片過度曝光曝光不足第107页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm108曝光後的烘烤(PEB)光阻玻璃型過渡溫度Tg烘烤溫度要比Tg高提供熱能使光阻分子產生熱運動將過度曝光和曝光不足的光阻分子重新排列平均駐波的效應平滑光阻的側避和增加解析度第108页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/Hon

42、gXiao/Book.htm109曝光後的烘烤(PEB)對深紫外線製程所使用的化學增強型光阻,曝光後的烘烤提供酸擴散和增強時所需的熱量.在曝光後的烘烤製程之後,由於酸的增強作用而產生顯著的化學變化，因此曝光區域的圖像就會呈現在光阻上第109页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm110曝光後的烘烤(PEB)曝光後的烘烤經常使用溫度在範圍110 到 130 C的加熱平板烘烤約一分鐘.對於相同種類的光阻，曝光後的烘烤經常比軟烘烤所需的烘烤溫度來的高.曝光後的烘烤不足將無法完全消除駐波的圖案,過度的烘烤則會造成光阻

43、的聚合作用且影響光阻顯影的製程第110页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm111曝光後烘烤可減少駐波效應光阻基片第111页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm112晶圓冷卻在曝光後的烘烤植之後，晶圓放在冷卻平板上在送到顯影製程前冷卻到室溫高溫加速化學反應並且引起過度顯影,光阻關鍵尺寸損失(CD loss)第112页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao

44、/Book.htm113顯影顯影劑溶解光阻軟化的部分從光罩或倍縮光罩轉移圖像三個基本步驟:顯影洗滌乾燥第113页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm114旋乾旋乾顯影洗滌顯影製程的三個步驟第114页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm115顯影劑正光阻通常使用弱鹼溶液最常使用的一種是氫氧化四甲基氨【tetramethyl ammonium hydride,TMAH,(CH3)4NOH】第115页，本讲稿共196页Hong

45、 Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm116顯影光阻光阻光阻光阻基片基片基片基片薄膜薄膜薄膜薄膜光罩曝光顯影蝕刻光阻塗佈第116页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm117不同顯影步驟所造成的光阻輪廓光阻光阻基片基片光阻基片光阻基片正常顯影顯影不足過度顯影不完全顯影第117页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm118顯影溶液 正光阻 負光阻顯影劑氫氧化四甲基氨

46、二甲苯洗滌液 超純水乙酸丁酯第118页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm119真空顯影液晶圓吸盤水套管排放端超純水自旋顯影系統示意圖第119页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm120光學式的邊緣球狀物移除曝光轉軸吸盤晶圓光阻光源光束第120页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm121光學式的邊緣球狀物移除曝光轉軸吸盤晶圓光阻光源光

47、束曝光的光阻第121页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm122應用顯影溶液轉軸吸盤晶圓曝光的光阻顯影液輸配噴嘴至真空幫浦第122页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm123應用顯影溶液轉軸至真空幫浦吸盤晶圓曝光的光阻第123页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm124顯影液自旋轉軸至真空幫浦吸盤晶圓圖案化光阻邊緣光阻移除第124页，

48、本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm125超純水洗滌轉軸至真空幫浦吸盤晶圓超純水輸配噴嘴第125页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm126旋乾轉軸至真空幫浦吸盤晶圓第126页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm127準備好到下一個步驟轉軸吸盤晶圓第127页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.t

49、x.us/HongXiao/Book.htm128泥漿式顯影晶圓泥漿顯影液形成泥漿泥漿覆蓋在整個晶圓上自旋洗滌和乾燥第128页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm129硬烘烤將所有在光阻中的溶劑蒸發去除改進光阻蝕刻和離子佈植的抵抗力改進光阻表面的附著力聚合作用和穩定光阻光阻流動填滿針孔第129页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm130藉熱流填滿光阻的針孔光阻基片基片光阻針孔第130页，本讲稿共196页Hong Xiao

50、,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm131硬烘烤通常使用的方法是加熱平板經檢視後在烤箱中進行硬烘烤的溫度:100 到 130 C 烘烤時間約 1 到 2 分鐘對相同的光阻，硬烘烤溫度通常會比軟烘烤的溫度還要高些第131页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm132硬烘烤烘烤不足 不足的熱聚合作用光阻蝕刻速率高附著力差過度烘烤 流動過度而影響到微影技術製程的解析度第132页，本讲稿共196页Hong Xiao,Ph.D.www2.austin.cc.tx.us