毕业设计（论文）报告题目光刻工艺的研究系别尚德光伏学院专业微电子技术（液晶显示技术与应用）班级0902学生姓名赵俊学号090425指导教师丁兰2012年4月光刻工艺的研究摘要：光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。
最重要的光刻工艺是在晶圆便面建立图形复制到硅片上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。
最后的步骤则是光刻胶的显影到最终检验。
本文主要介绍了传统光刻技术和高级光刻工艺。
开始介绍了光刻工艺的概述，以及光刻蚀工艺的概况。
系统介绍了关于光刻蚀和光刻胶的内容，包括光刻胶的组成及正负胶的比较。
然后以传统的十步法分类解析其内容，系统的介绍了这十步流程，然后介绍了光刻质量的分析方法。
最后为了展望未来光刻工艺的前景，本文又介绍了高级光刻工艺技术，先是提出集成电路中存在的问题，然后介绍了两种新型的光刻工艺技术，进一步深化我们对于光刻工艺的新技术、新工艺的认识。
关键词：光刻胶、曝光、最终检验、前景Semiconductor Lithography Technology Abstract：Lithography is one of the most important process in semiconductor manufacturing steps.Photolithography process is the most important established copy the graphic to the silicon wafer surface,ready for etching or ion implantation process to be done st step is photoresist developer to the ultimate test.This article primarily describes traditional lithography and advanced Photolithography process. Start the overview of lithography,etching and lithography profiles.Corrosion system introduced on the lithography and photoresists,including composition of the photoresist and positive and negative comparison of rubber.And then the traditional ten-step classification analysis of their content,describes the ten steps of system processes and describes quality analysis method of lithography.Finally in order to look to the future prospects of lithography,this article also describes advanced lithography technology,first raised problems in the integrated circuit,and then introduced the two new lithography technology,further deepening our awareness of new technology and new process of Photolithography process.Key Words:Photoresist、Exposure、Final testing、Prospects目录前言 (1)1.1光刻工艺的概述 (2)1.2光刻蚀工艺概况 (2)1.3光刻胶的组成材料及感光原理 (5)1.3.1光刻胶的组成材料 (5)1.3.3正胶和负胶的比较 (6)第2章光刻工艺流程 (7)2.1光刻工艺十步法 (7)2.1.1表面准备 (7)2.1.2涂光刻胶 (7)2.1.3软烘焙 (7)2.1.4对准和曝光 (8)2.1.5显影 (8)2.1.6坚膜 (8)2.1.7显影检验 (9)2.1.8刻蚀 (9)2.1.9光刻胶去除 (10)2.1.10最终目检 (10)2.2光刻质量分析 (11)2.2.1溶胶 (11)2.2.2小岛 (11)2.2.3针孔 (12)第3章高级光刻工艺 (13)3.1ULSI/VLSI集成电路图形处理过程中存在的问题 (13)3.2晶圆表面问题 (14)3.2.1光刻胶的光散现象 (14)3.2.2光刻胶里的反射现象 (14)3.3先进光刻胶工艺 (15)3.3.1复层光刻胶/表面成像 (15)3.3.2铜制造工艺 (16)3.3.3化学机械研磨 (17)附录 (19)附录1ULSI/VLSI (19)致谢 (20)参考文献 (21)前言光刻工艺作为推动半导体工业的“领头羊”，在半个世纪的进化历程中为整个产业的发展提供了最为有利的技术支撑，历经50年，集成电路已经从上市价60年代的每个芯片上仅有几十个期间发展到现在的每个芯片上可包含约10亿个器件。
在摩尔定律的指引下，半导体的集成度一直处于高发展的状态，所以其关键工艺一直以来备受业界的关注。
集成电路在制造过程中经历了材料制备、掩膜、光刻、清洗、刻蚀、化学机械抛光等多道程序，其中尤以光刻工艺最为关键，决定着制造工艺的先进程度。
随着集成电路由微米级向纳米级发展，光刻采用的光波波长也从近紫外（NUV）区间的436nm、365nm波长进入到深紫外（DUV）区间的248nm、193nm波长。
目前大多芯片制造工艺采用了248nm和193nm光刻技术。
目前对于13.5nm波长的EUV极端院子外光刻技术研究也在提速前进。
光刻工艺世纪城电路关键技术之一,传统的工艺对于中等规模、大规模和某些ULSI集成电路，单层光刻胶成像的基本工艺完全使用。
然而随着ULSI/VLSI 集成电路要求的特征图形尺寸越来越小，缺陷密度越来越低，这些基本工艺明显力不能及。
本文比较系统的介绍了传统光刻的制造工艺：从表面准备到曝光，从曝光到最终检验以及关于一些新工艺及传统工艺的改进等内容。
第1章光刻工艺简介1.1光刻工艺的概述光刻工艺是一种用来去掉晶圆表面层上所规定的特定区域的基本操作（参见图1-1）。
Photolithography是用来定义这个基本操作的术语。
另外其他术语为Photo masking、Masking、Oxide或者Metal Removal（OR,MR）、Microlithography）。
图1-1光刻工艺是半导体工艺中非常最常用的工艺，也是非常关键的工艺之一；它是用来在不同的器件和电路表面上建立（水平）图形的工艺过程。
为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。
一般的光刻工艺流程包括前处理、匀胶、前烘、对准曝光、显影、后烘，可以根据实际情况调整流程中的操作。
根据曝光方式可分为接触式、接近式和投影式，根据光刻面数的不同有单面对准光刻和双面对准光刻，根据光刻胶类型不同，有薄胶光刻和厚胶光刻。
因为在光刻蚀工艺过程中的每一步都会有变异，所以对图形尺寸和缺陷水平的控制是很难的光刻的过程是一个权衡的过程。
除了对特征图形尺寸对准的控制，在工艺过程中的缺陷水平的控制同样也是非常重要的。
1.2光刻蚀工艺概况光刻蚀工艺是和照相、蜡纸印刷比较接近的一种多步骤的图形转移过程。
首先是在掩膜版上形成所需要的图形，之后通过光刻工艺把所需要的图形转移到晶圆表面的每一层。
图形转移是通过两步来完成的。
首先，图形被转移到光刻胶层（图1-2）。
光刻胶是和正常胶卷上所涂的物质比较相似的一种感光物质。
曝光后会导致它自身性质和结构的变化。
如图1-2所示，光刻胶被曝光的部分由可溶性物质变成了非溶性物质。
这种光刻胶类型被称为负胶，这种化学变化称为聚合（polymerization）。
通过化学溶剂（显影剂）把可以溶解的部分去掉，在光刻胶层就会留下一个孔，这个孔就是和掩膜版不透光的部分相对应的。
图1-2：第一次图形转换—掩膜/图形到光刻胶层第二次图形转移是从光刻胶层到晶圆层（图1-3）。
当刻蚀剂把晶圆表面没有被光刻胶盖住的部分去掉的时候，图形转移就发生了。
光刻胶的化学性决定了它不会在化学刻蚀溶剂中溶解或是慢慢溶解；它们是抗刻蚀的（etch resistant），因此它们称作Resist或是Photoresist。
在图1-2和图1-3的例子中，晶圆表面形成了空穴。
空穴的形成是由于在掩膜版上那一部分是不透光的。
如果掩膜版的图形是由不透光的区域决定的，称为亮场掩膜版（clear field mask）（图4）。
而在一个暗场掩膜版中，在掩膜版上图形是用相反的方式编码的。
如果按照同样的步骤，就会在晶圆表面留下凸起。
图1-3第二次图形转换图1-4掩膜/图形的极性刚刚我们介绍了对光有负效应的光刻胶，称为负胶。
同样还有对光有正效应的光刻胶，称为正胶。
光可以改变正胶的化学结构从不可溶到可溶。
这种变化称为光溶解（photosolubilization）。
图1-5显示了用正胶和亮场掩膜版在晶圆表面建立凸起的情况。
图1-5图形用正光刻胶和亮场掩膜版转移以建立凸起1.3光刻胶的组成材料及感光原理1.3.1光刻胶的组成材料光刻胶的生产既是为了普通的需求，也是为了特定的需求。
它们会根据不同的光的波长和不同的曝光源而进行调试。
光刻胶具有特定的热流程特点，用特定的方法配制而成来与特定的表面结合。
这些属性是由光刻胶里不同化学成分的类型、数量以及混合过程来决定的。
在光刻胶里面有四种基本的成份：聚合物、溶剂、感光剂和添加剂。
(如图1-6所示)成份功能聚合物当被对准机光源曝光时，聚合物结构由可容变成聚合（或反之）溶剂稀化光刻胶，通过旋转形成薄膜感光剂在曝光过程中控制和/或调节光刻胶的化学反应添加剂各种添加的化学成分实现工艺效果，例如染色图1-6光刻胶的成分1.3.2光刻胶的配制光刻胶的性能好坏与其配制有关。
配制的原则是光刻胶既有良好的抗蚀力，又要有较高的分辨率，但两者是相互矛盾的，抗蚀力强的胶要厚，但是光刻胶变后，其分辨率就下降了。
因此配制光刻胶时要使两者兼顾为好。
负性胶配置材料如下：聚乙烯醇肉桂酸酯10g5%~10%5-硝基苊1g0.25%~1%环已酮100ml90~95%正性胶配制材料如下：重氮荼醌磺酸酯0.2g酚醛树脂0.04g环已树脂0.02g乙醇乙醚4ml配制光刻胶时在暗室中操作，如果是自制光刻胶一定将配置好的光刻胶静置一段时间以后进行过滤，把一些难溶的细小颗粒过滤掉。