使用这种光刻胶时，能够得到与掩膜版遮光图案相反的图形， 故称之为负胶。
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第8章光刻工艺
二、光刻胶 1、光刻胶的组成、分类
（2）光刻胶的组成
光刻胶里面有4种基本成分：（参见教材P135）
① 聚合物 ② 溶剂 ③ 光敏剂 ④ 添加剂
光刻胶中对光和能量敏感的物质； 其作用是使胶具有一定的粘度，能均匀涂覆； 有时也称为增感剂； 达到特定效果；
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第8章光刻工艺
一、概述 2、光刻的目的
光刻的目的就是：在介质薄膜（二氧化硅、氮化 硅、多晶硅等）、金属薄膜或金属合金薄膜上面 刻蚀出与掩膜版完全对应的几何图形，从而实现 选择性扩散和金属薄膜布线的目的。
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第8章光刻工艺
一、概述 3、光刻的目标（教材P130最上部分）
（1）尽可能接近特征图形尺寸。 （2）在晶圆表面正确定位图形（称为 Alignment或者Registration），包括套刻准 确。
第8章 光刻工艺
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第8章 光刻工艺
本章目标：
1、熟悉光刻工艺的流程 2、能够区别正胶和负胶 3、了解对准和曝光的光学方法 4、解释湿法刻蚀和干法刻蚀的方法和优缺点
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第8章 光刻工艺
一、概述 二、光刻胶 三、曝光、显影阶段 四、刻蚀、去胶阶段
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第8章 光刻工艺
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实验室匀胶机
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光刻胶旋涂机
EBR: Edge bead removal边缘修复
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硅片自动输送轨道系统；真空卡盘吸住硅片；胶盘 排气系统；可控旋转马达；给胶管和给胶泵 边缘清洗（去边）
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滴胶
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光刻胶吸回
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光刻胶旋涂
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第8章光刻工艺
二、光刻胶
4、对准和曝光 （4）曝光方法
① 光学曝光 A：接触式（教材P156）
接触式曝光需要人工在显 微镜下观察和套准图形并 使硅片与掩膜版紧贴，光 刻精度受到光学和机械系 统以及操作者的熟练程度 的限制。
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第8章光刻工艺
二、光刻胶 4、对准和曝光 （4）曝光方法
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第8章光刻工艺
二、光刻胶 2、光刻胶的参数
（1）感光度 用于表征光刻胶感光性能的。
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第8章光刻工艺
二、光刻胶 2、光刻胶的参数
（2）分辨率 指用某种光刻胶光刻时所能得到的光刻图形的最小尺寸。 它是表征光刻精度或清晰度能力的标志之一。 分辨率通常以每毫米内能刻蚀出可分辨的最多线条数目 来表示。 通常正胶的分辨率高于负胶。
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二、光刻胶
4、对准和曝光 （2）对准
对准原则： （教材P155最下面）
①第一个掩膜版的对准是把 掩膜版上的y轴与晶圆上的平 边成90度放置； ②后续的掩膜版都用对准标 记与上一层带有图形的掩膜 对准。
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第8章光刻工艺
二、光刻胶 4、对准和曝光 （2）对准
对准误差： （教材P155最下面） ① X或Y方向的平移； ② 转动
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第8章光刻工艺
二、光刻胶 2、光刻胶的参数
（5）针孔密度 单位面积上针孔数目称为针孔密度。光刻胶膜上的 针孔在刻蚀过程中会传递到衬底上，危害极大。 光刻胶层越薄，针孔越多，但太厚了又降低光刻胶的 分辨率。
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第8章光刻工艺
二、光刻胶 2、光刻胶的参数
（6）留膜率 留膜率是指曝光显影后的非溶性胶膜厚度与曝光前 的胶膜厚度之比。 刻蚀时起掩蔽作用的是显影后非溶性的胶膜，所以希 望光刻胶的留膜率越高越好。
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第8章光刻工艺
二、光刻胶 2、光刻胶的参数
（3）抗蚀性
在湿法刻蚀中，要求光刻胶能较长时间的经受酸、碱的浸蚀； 在干法刻蚀中，要求光刻胶能较长时间的经受等离子体的作用。
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第8章光刻工艺
二、光刻胶 2、光刻胶的参数
（4）粘附性 光刻胶与衬底（二氧化硅、金属等）之间粘附的牢 固程度直接影响到光刻的质量。
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第8章光刻工艺
二、光刻胶
5、X-射线抗蚀剂
在电子抗蚀剂如PMMA中加入铯、铊等，能增加抗蚀 剂对X-射线的吸收能力，可以使之作为X-射线抗蚀剂 。
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第8章 光刻工艺
三、曝光、显影阶段
1、表面准备 2、涂光刻胶 3、前烘 4、对准和曝光 5、显影
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第8章 光刻工艺
一、概述
1、光刻的定义 2、光刻的目的 3、光刻的目标 4、光刻工艺步骤概述
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第8章光刻工艺
一、概述 1、光刻的定义
光刻是图形复印与腐蚀作用相结合，在晶片表面薄 膜上制备图形的精密表面工艺技术。 英 文 术 语 是 Photolithography( 照 相 平 板 ) ， Photomasking（光掩模）等。
第8章光刻工艺
二、光刻胶
4、对准和曝光 （4）曝光方法
参见教材P154图8.43
① 光学曝光 A：接触式 B：接近式 C：投影式 D：步进式
② 非光学曝光 A：电子束 B：X射线
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第8章光刻工艺
二、光刻胶
4、对准和曝光 （4）曝光方法
由于衍射极限的限制，在超大规模集成电路的生产上 光学光刻已逐渐被电子束光刻，X-射线光刻等新技术 代替。但是光学光刻在对分辨率要求不高的器件和电 路上仍被普遍采用。
① 光学曝光 A：接触式（教材P156）
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第8章光刻工艺
二、光刻胶
3、正胶、负胶的比较（*）
正胶
负胶
①
不易氧化
易氧化而使光刻胶膜变薄
②
成本高
成本低
③ 图形边缘整齐、陡直，无溶胀现象
易吸收显影液而溶涨
④
分辨率更高
⑤
去胶较容易
⑥
抗蚀性强于正胶
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第8章光刻工艺
二、光刻胶
4、电子抗蚀剂
正性抗蚀剂
在电子束辐射下发生胶联反应，由于
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第8章光刻工艺
二、光刻胶 1、光刻胶的组成、分类
光刻时接受图像的介质称为光刻胶，以光刻胶构成的 图形作为掩膜对薄膜进行腐蚀，图形就转移到晶片表 面的薄膜上了，所以也将光刻胶称为抗蚀剂。 （1）光刻胶的分类 ① 根据曝光源和用途 A. 光学光刻胶（主要是紫外线）
B. 电子抗蚀剂 C. X-射线抗蚀剂
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预烘和底胶蒸气涂覆
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脱水烘培
第8章光刻工艺
二、光刻胶
4、对准和曝光 （1）概述
对准和曝光(A&E)： （教材P153最下） ① 把所需图形在晶圆表面上定位或对准 ② 通过曝光灯或其他辐射源将图形转移到光刻胶涂层上 光刻胶是光刻工艺的材料核心 A&E则是光刻工艺的设备核心。
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第8章光刻工艺
一、概述 4、光刻工艺步骤概述（**）
（1）图形转移的两个阶段 ② 图形从光刻胶层转移到晶圆层
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4、光刻工艺步骤概述（**） （2）十步法
第8章 光刻工艺
一、概述
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第8章 光刻工艺
二、光刻胶
1、光刻胶的组成、分类 2、光刻胶的参数 3、正负胶比较 4、电子抗蚀剂 5、X-射线抗蚀剂
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第8章光刻工艺
二、光刻胶 1、光刻胶的组成、分类
（3）正胶
当前常用的正胶由以下物质组成的：酚醛树脂、光敏剂 邻 重 氮 醌 和 溶 剂 二 甲 氧 基 乙 醛 等 。 响 应 波 长 330430nm，胶膜厚1-3μm，显影液是氢氧化钠等碱性物 质。曝光的光刻胶光分解后易溶于显影液，未曝光的胶 膜难溶于碱性显影液。
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第8章光刻工艺
二、光刻胶 3、正、负胶的比较
（1）正、负胶和掩膜版极性的结合（参见教材P131和P132）
掩模板的 图形是由 不透光的 区域决定
的
在掩膜板上 的图形是用 相反的方式 微电子编工码业的基础
第8章光刻工艺
二、光刻胶 3、正、负胶的比较
（2）负胶
负胶大多数由长链高分子有机物组成。 例如：由顺聚异戊二烯、对辐照敏感的交联剂以及溶剂组成的 负胶，响应波长330-430nm，胶膜厚度0.3-1μm，显影液是 有机溶剂如二甲苯等。曝光的顺聚异戊二烯在交联剂作用下交 联，成为体形高分子并固化，不再溶于有机溶剂构成的显影液， 而未曝光的长链高分子溶于显影液，显影时被去掉。
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第8章光刻工艺
二、光刻胶 2、涂光刻胶
要求： ① 胶膜均匀（均匀性达到正负0.01微米的误差） ② 达到预期的厚度 ③ 与衬底薄膜粘附性好 ④ 无灰尘和夹杂物 ⑤ 使用黄光或红光照明，防止光刻胶失效
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第8章光刻工艺
二、光刻胶 2、涂光刻胶
（1）静态涂胶工艺
在光刻胶被分散开之后，高速旋转还要持续一段时间以便使 光刻胶干燥。
三、曝光显影阶段 1、表面准备
（1）微粒清除 （2）保持衬底表面的憎水性（P144最下部分）
① 室内湿度保持在50%以下，并尽可能快地进行光刻 ② 把晶圆存储在干净的氮气净化过的干燥器 ③ 采用HF结尾的清洗工艺 ④ 脱水烘培 ⑤ 涂底胶（六甲基乙硅烷HMDS）（沉浸式或旋转式）
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Wafer Clean Process（新方法）
微电子工艺基础
Photoresist Spin Coating
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Photoresist Spin Coating