光刻工艺分析1-芯片工程师资深教程

光刻是一种图形复印和化学腐蚀相结合的精密表面加工技术，简单的说是将图形转移到一个平面的任一复制过程。在前文中，对光刻流程，光刻胶，浸没式光刻，EUV光刻进行了阐述。本文将继续深入探讨光刻工艺，结合一线操作流程。有不足之处，欢迎各位读者交流。您的点赞关注，是我创作的动力。下图为简单的芯片制程晶圆。

光刻的目的：1.在晶圆表面建立尽可能接近设计规则中所要求尺寸的图形。2. 在晶圆表面正确定位图形。所要求的图形尺寸，即晶圆的分辨率，也称为电路的特征图形尺寸或是图像尺寸。电路图形必须正确地定位于晶圆表面，电路图形上的单独的每一部分之间的相对位置也必须是正确的。因为最终的图形是多次曝光后形成，即用多个掩膜版按照特定的顺序在晶圆表面一层一层叠加建立起来。如果其中一次曝光定位不准，将会导致整个电路失效。下图为光刻图形。

正性光刻：把与掩膜版上图形相同的图形复制到晶圆表面。负性光刻：把与掩膜版上图形相反的图形复制到晶圆表面。下图为光刻图形对比。

光刻工艺流程：光刻工艺一般可以分为8个步骤。1. 气相成底膜。2. 旋转涂胶。3. 软烘。4. 对准和曝光。5. 曝光后烘焙。6. 显影。7. 坚膜烘焙。8. 显影检查。

气相成底膜：为了确保光刻胶能和晶圆表面很好粘结，必须进行表面处理。包括三个阶段：微粒清除，脱水和打底膜。微粒清除，晶圆表面有可能吸附一些颗粒状的污染物。脱水烘焙：经过清洁处理后的晶圆表面可能会含有一定的水分（亲水性表面），所以必须脱水烘焙使其达到清洁干燥（恨水性表面），以便增加光刻胶和晶圆表面的粘附能力。打底膜，其目的是进一步保证光刻胶和晶圆表面的粘结能力。

旋转涂胶：其目的是在晶圆表面建立薄而均匀并且没有缺陷的光刻胶膜。光刻胶膜的最终厚度是由光刻胶的粘度，旋转速度，表面张力和光刻胶的干燥性决定的。软烘：光刻胶是一种粘稠体，涂胶结束后并不能直接进行曝光，必须经过烘焙，使光刻胶中的溶剂蒸发。烘焙的参数有时间和温度。烘焙后的光刻胶仍然保持“软”状态，但和晶圆的粘结更加牢靠。下图为手动涂胶装置

对准和曝光：对准把所需图形在晶圆表面上定位或对准。曝光是通过曝光灯或其他辐射源将图形转移到光刻胶上。对准使用到了对准标记，对准标记是一个特殊的图形。分布在每个芯片图形的边缘。经过光刻工艺，对准标记就永远留在芯片表面，同时作为下一次对准使用。曝光系统包括一个曝光光源和一个将辐射光线导向到晶圆表面上的机械装置。（未完待续。。。）