光微影術 (optical lithography)

光微影術 (Optical Lithography)

1

• 光微影術之概念• 微影製程步驟

• 一般光罩的製作 -51

2

• 1. 晶片清洗 -17• 2. 去水烘烤 -19• 3. 塗底 -21• 4. 上光阻 -23• 5. 軟烤 -28• 6. 對準及曝光 -30

• 7. 顯影 -37• 8. 硬烤 -40• 9. 顯影檢查 -42• 10. 蝕刻 -44• 11. 去除光阻 -47• 12. 最終檢查 -49

光微影術之概念

3

4

IC 製程圖

資料來源：

旺宏電子

微影製程的目的

• 在將元件設計圖樣轉移至晶片上，其做法即應用光阻材料受光而改變鍵結狀況的特點，加上光罩的使用得以將光罩上的圖樣複製到已舖上光阻的晶片上，再經由顯影的程序將特定部分的光阻去除，即在晶片上呈現預定的元件設計圖樣。

5• http://www.mse.nsysu.edu.tw/ictmc/new_page_7.htm

微影

微影，簡單來說，是將光源透過有圖案的光罩，將光罩上的圖案完整地傳送到晶片表面所塗抹的感光材料（光阻）上，再進行去除或保留光阻的步驟，以完成圖案轉移。微影技術的解析度限定了半導體元件的最小線寬，而解析度主要由光阻性質與曝光設備及方法來決定。

• nano.me.hfu.edu.tw/report/photoelectronics/3.ppt

• 所謂的光微影術，• 簡單的說就是希望將設計好的線路圖形，

完整且精確地複製到晶圓上。• 如圖一所示，半導體廠首先需將設計好的

圖形製作成光罩（ photo mask ），應用光學成像的原理，將圖形投影至晶圓上。由光源發出的光，只有經過光罩透明區域的部分可以繼續通過透鏡，而呈像在晶圓表面。

7• NCHC奈米科學研究小組蘇俊鐘 2005/03/23 /http://nano.nchc.org.tw/dictionary/Optical_Lithography.html


• 圖一：為標準光微影製程，曝光源通過光罩、透鏡，最後將光罩圖形成像於晶圓上。 ( 取自 Ref. 1)

• 晶圓表面事先需經清潔處理，再塗抹上類似底片功能的感光化學物質，稱為光阻劑 (photo resist ）。通過光罩及透鏡的光線會與光阻劑產生反應，通常我們稱此步驟為曝光。


• 曝光後的晶圓需再經顯影 ( development ) 步驟，以化學方式處理晶圓上曝光與未曝光的光阻劑，即可將光罩上的圖形完整地轉移到晶片上，然後接續其他的製程。因此在光微影技術中，光罩、光阻劑、光阻塗佈顯影設備、對準曝光系統等，皆是在不同的製程中，可以視需要選擇使用不同的光阻劑，以移除或保留選定的圖形，類似雕刻中的陰刻或陽刻技巧。


• 如圖二所示，右邊使用的是正光阻，經光罩阻擋而未曝光的部份可以保護底下的晶圓，曝光的部份最後則經蝕刻移除；圖左使用的是負光阻，移除的是曝光的部份。



• 圖二：選擇使用不同的光阻劑的製程；右下圖使用的是正光阻，左下圖使用的是負光阻。 ( 取自 Ref. 2)

• 一般來說， IC 的密度越高，操作速度越快、平均成本也越低，因此半導體廠商無不絞盡腦汁要將半導體的線寬縮小，以便在晶圓上塞入更多電晶體。

• 然而，光微影術所能製作的最小線寬與光源的波長成正比，因此要得到更小的線寬，半導體製程不得不改採波長更短的光源。


微影製程步驟

14

微影製程步驟• 1. 晶片清洗：• 2. 去水烘烤：• 3. 塗底：• 4. 上光阻：• 5. 軟烤：• 6. 對準及曝光：

• 7. 顯影：• 8. 硬烤：• 9. 顯影檢查：• 10. 蝕刻：• 11. 去除光阻：• 12. 最終檢查：

15

一般光罩的製作

16

一般光罩的製作

步驟一步驟一

步驟二步驟二


步驟三步驟三

步驟四步驟四步驟四步驟四


步驟五步驟五

步驟六步驟六

步驟七步驟七


X 光深蝕刻光罩的製作步驟一步驟一

步驟二步驟二


步驟三步驟三

步驟四步驟四


步驟五步驟五

步驟六步驟六


：將光阻去除，留下金屬部分，完成光罩的製作

步驟七步驟七

步驟八步驟八


光微影術 (optical lithography)

Documents