附性
4.减少驻波效应（Standing Wave Effect)
烘烤不足（Underbake）减弱光刻胶的强度（抗刻蚀能力和离子注入 中的阻挡能力）；降低针孔填充能力（Gapfill Capability for the needle hole）；降低与基底的黏附能力。烘烤过度（Overbake）引起光刻胶的 流动，使图形精度降低，分辨率变差。
8、显影 Development
部分
从掩膜版转移图形到光刻胶上
显影液溶剂溶解掉光刻胶中软化
三个基本步骤:
– 显影 – 漂洗 – 干燥
Development Profiles
9、坚膜 Hard Bake
1.完全蒸发掉光刻胶里面的溶剂
2.坚膜，以提高光刻胶在离子注入或刻蚀
中保护下表面的能力 3.进一步增强光刻胶与硅片表面之间的黏
最为活跃的193nm浸入式光刻
浸入式光刻技术与传统光刻技术的比较
最为活跃的193nm浸入式光刻
在传统的光刻技术中，其镜头与光刻胶 之间的介质是空气，而所谓浸入式技术是将 空气介质换成液体。实际上，浸入式技术利 用光通过液体介质后光源波长缩短来提高分 辨率，其缩短的倍率即为液体介质的折射率。 例如，在193nm光刻机中，在光源与硅片 （光刻胶）之间加入水作为介质，而水的折 射率约为1.4，则波长可缩短为 193/1.4=132nm。（容易知道波长减少，能量 增加！）
Photolithography
为什么要“重点”研究光刻？
半导体工艺的不断进步由光刻工艺决定
为什么要“重点”研究光刻？
业界之前所预测的光刻技术发展路线图
光刻概述 Photolithography
• 临时性地涂覆光刻胶到硅片上
• 转移设计图形到光刻胶上
• IC制造中最重要的工艺
• 占用40 to 50% 芯片制造时间 • 决定着芯片的最小特征尺寸
预烘和底胶蒸பைடு நூலகம்涂覆
3、光刻胶涂覆 Photoresist Coating
圆片放置在真空卡盘上
高速旋转 液态光刻胶滴在圆片中心 光刻胶以离心力向外扩展 均匀涂覆在圆片表面
实验室匀胶机
Photoresist Spin Coater
EBR: Edge bead removal边缘修复
滴胶
光刻胶吸回
10、图形检测 Pattern Inspection
1.对准问题：
重叠和错位，掩膜旋转， 圆片旋转，X方向错位， Y方向错位 2.临界尺寸
3.表面不规则：
划痕、针孔、瑕疵和污 染物
临界尺寸Critical Dimension
集成电路工艺所采用的光刻技术
• 主流光刻技术: 248nm DUV技术 （KrF准分子激光）-> 0.10um 特征尺寸 193nm DUV技术 （ArF准分子激光）-> 90nm特征尺寸 193nm 沉浸式技术 （ArF准分子激光）-> 65nm特征尺寸 • 新一代的替代光刻技术: 157nm F2 EUV光刻 紫外线光刻 电子束投影光刻 X射线光刻 离子束光刻 纳米印制光刻
化学清洗
漂洗
烘干
2、预烘和底胶涂覆 Pre-bake and Primer Vapor
预烘： 脱水烘焙
去除圆片表面的潮气
增强光刻胶与表面的黏附性 通常大约100 °C 与底胶涂覆合并进行 底胶涂覆： 增强光刻胶(PR)和圆片表面的黏附性
广泛使用: (HMDS)六甲基二硅胺
在PR旋转涂覆前HMDS蒸气涂覆 PR涂覆前用冷却板冷却圆片
前景光明的EUV极端远紫外光刻
EUV是目前距实用话最近的一种深亚微米的光刻技术。 他仍然采用前面提到的分步投影光刻系统，只是改变光源的 波长，即采用波长更短的远紫外线。采用的EUV进行光刻的 主要难点是很难找到合适的制作掩膜版的材料和光学系统。
光刻技术的原理
光刻的基本原理: 是利用光致抗蚀剂（或称光刻胶）感光后因光化学 反应而形成耐蚀性的特点，将掩模板上的图形刻制到被 加工表面上。
光刻工序
1、清洗硅片 Wafer Clean
去除污染物 去除颗粒 减少针孔和其它缺 陷 提高光刻胶黏附性 基本步骤 – 化学清洗 – 漂洗 – 烘干
清洗硅片 Wafer Clean
Photoresist Spin Coating
Edge Bead Removal
Ready For Soft Bake
4、前烘 Soft Bake
蒸发光刻胶中的溶剂
溶剂能使涂覆的光刻胶更薄 但吸收热量且影响光刻胶的黏附 性 过多的烘烤使光刻胶聚合，感光 灵敏度变差 烘烤不够影响黏附性和曝光
Baking Systems
5、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，位于切割槽 上。另外层间对准，即套刻精度, 保证图形与硅片上已经存在的图 形之间的对准。
6、曝光Exposure
曝光方法： a、接触式曝光（Contact Printing）掩膜 板直接与光刻胶层接触。 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。 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。 d、步进式曝光(Stepper)
当22nm工艺节点来临之时， 又将要会采用什么样的光刻工艺 呢？
为什么22nm节点之后光刻就这么难？
由上图可知高频光的能量较高，低频光的能量较低， 在工艺尺寸一再减小的基础上，可见光已经不能很 好的完成光刻工作了！
听听来自工业界的声音！
2011年国际固态电路会议(ISSCC2011) 上，IBM, 台积电等厂商均表示将继续在 22/20nm节点制程应用平面结构的体硅 晶体管工艺，光刻技术方面，22/20nm 节点主要几家芯片厂商也将继续使用基 于193nm液浸式光刻系统的双重成像 （double patterning）技术。不过固态电 路协会的另外一位重要成员Intel则继续 保持沉默。
曝光中最重要的两个参数是： 1.曝光能量（Energy） 2.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
7、后烘 Post Exposure Bake
a、减少驻波效应 b、激发化学增强光刻胶的PAG产 生的酸与光刻胶上的保护基团发 生反应并移除基团使之能溶解于 显影液