光刻工艺基础知识PHOTO.docx

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光刻工艺基础知识PHOTO

光刻工艺基础知识PHOTO（注：

引用资料）

　　光刻工艺基础知识

PHOTO

　　PHOTO流程?

　　答：

上光阻→曝光→显影→显影后检查→CD量测→Overlay量测

　　何为光阻？

其功能为何？

其分为哪两种？

　　答：

Photoresist（光阻）.是一种感光的物质，其作用是将Pattern从光罩（Reticle）上传递到Wafer上的一种介质。

其分为正光阻和负光阻。

　　何为正光阻?

　　答：

正光阻，是光阻的一种，这种光阻的特性是将其曝光之后，感光部分的性质会改变，并在之后的显影过程中被曝光的部分被去除。

　　何为负光阻?

　　答：

负光阻也是光阻的一种类型，将其曝光之后，感光部分的性质被改变，但是这种光阻的特性与正光阻的特性刚好相反，其感光部分在将来的显影过程中会被留下，而没有被感光的部分则被显影过程去除。

　　什幺是曝光？

什幺是显影？

　　答：

曝光就是通过光照射光阻，使其感光；显影就是将曝光完成后的图形处理，以将图形清晰的显现出来的过程。

　　何谓Photo?

　　答：

Photo=Photolithography,光刻，将图形从光罩上成象到光阻上的过程。

　　Photo主要流程为何?

　　答：

Photo的流程分为前处理，上光阻，SoftBake,曝光，PEB，显影，HardBake等

。

　　何谓PHOTO区之前处理?

　　答：

在Wafer上涂布光阻之前，需要先对Wafer表面进行一系列的处理工作，以使光阻能在后面的涂布过程中能够被更可靠的涂布。

前处理主要包括Bake，HDMS等过程。

其中通过Bake将Wafer表面吸收的水分去除，然后进行HDMS工作，以使Wafer表面更容易与光阻结合。

　　何谓上光阻?

　　答：

上光阻是为了在Wafer表面得到厚度均匀的光阻薄膜。

光阻通过喷嘴（Nozzle）被喷涂在高速旋转的Wafer表面，并在离心力的作用下被均匀的涂布在Wafer的表面。

　　何谓SoftBake?

　　答：

上完光阻之后，要进行SoftBake，其主要目的是通过SoftBake将光阻中的溶剂蒸发，并控制光阻的敏感度和将来的线宽，同时也将光阻中的残余内应力释放。

　　何谓曝光?

　　答：

曝光是将涂布在Wafer表面的光阻感光的过程，同时将光罩上的图形传递到Wafer上的过程。

　　何谓PEB（PostExposureBake）?

　　答：

PEB是在曝光结束后对光阻进行控制精密的Bake的过程。

其目的在于使被曝光的光阻进行充分的化学反应，以使被曝光的图形均匀化。

　　何谓显影?

　　答：

显影类似于洗照片，是将曝光完成的Wafer进行成象的过程，通过这个过程，成象在光阻上的图形被显现出来。

　　何谓HardBake?

　　答：

HardBake是通过烘烤使显影完成后残留在Wafer上的显影液蒸发，并且固化显影完成之后的光阻的图形的过程。

　　何为BARC?

何为TARC?

它们分别的作用是什幺？

　　答：

BARC=BottomAntiReflectiveCoating,TARC=TopAntiReflectiveCoating.BARC是被涂布在光阻下面的一层减少光的反射的物质，TARC则是被涂布在光阻上表面的一层减少光的反射的物质。

他们的作用分别是减少曝光过程中光在光阻的上下表面的反射，以使曝光的大部分能量都被光阻吸收。

　　何谓I-line？

　　答：

曝光过程中用到的光，由MercuryLamp（汞灯）产生，其波长为365nm，其波长较长，因此曝光完成后图形的分辨率较差，可应用在次重要的层次。

　　何谓DUV？

　　答：

曝光过程中用到的光，其波长为248nm，其波长较短，因此曝光完成后的图形分辨ott率较好，用于较为重要的制程中。

　　I-line与DUV主要不同处为何?

　　答：

光源不同，波长不同，因此应用的场合也不同。

I-Line主要用在较落后的制程（0.35微米以上）或者较先进制程（0.35微米以下）的Non-Criticallayer。

DUV则用在先进制程的Criticallayer上。

　　何为ExposureField?

　　答：

曝光区域，一次曝光所能覆盖的区域

　　何谓Stepper?

其功能为何?

　　答：

一种曝光机，其曝光动作为Stepbystep形式,一次曝整個exposurefield,一個一個曝過去

　　何谓Scanner?

其功能为何?

　　答：

一种曝光机，其曝光动作为Scanningandstep形式,在一個exposurefield曝光時,先Scan完整個field,Scan完後再移到下一個field.

　　何为象差？

　　答：

代表透镜成象的能力,越小越好.

　　Scanner比Stepper优点为何？

　　答：

ExposureField大，象差较小

　　曝光最重要的两个参数是什幺？

　　答：

Energy（曝光量）,Focus（焦距）。

如果能量和焦距调整的不好，就不能得到要求的分辨率和要求大小的图形，主要表现在图形的CD值超出要求的范围。

因此要求在生产时要时刻维持最佳的能量和焦距，这两个参数对于不同的产品会有不同。

　　何为Reticle?

　　答：

Reticle也称为Mask，翻译做光掩模板或者光罩，曝光过程中的原始图形的载体，通过曝光过程，这些图形的信息将被传递到芯片上。

　　何为Pellicle?

　　答：

Pellicle是Reticle上为了防止灰塵（dust）或者微塵粒子（Particle）落在光罩的图形面上的一层保护膜。

　　何为OPC光罩？

　　答：

OPC（OpticalProximityCorrection）为了增加曝光图案的真实性，做了一些修正的光罩，例如，0.18微米以下的Poly,Metallayer就是OPC光罩。

　　何为PSM光罩？

　　答：

PSM（PhaseShiftMask）不同于Crmask,利用相位干涉原理成象，目前大都应用在contactlayer以及较小CD的Criticallayer（如AA，POLY，METAL1）以增加图形的分辨率。

　　何为CRMask？

　　答：

传统的铬膜光罩,只是利用光讯0与1干涉成像,主要应用在较不Critical的layer

　　光罩编号各位代码都代表什幺？

　　答：

例如003700-156AA-1DA,0037代表产品号，00代表Specialcode,156代表layer,A代表客户版本，后一个A代表SMIC版本，1代表FAB1，D代表DUV（如果是J,则代表I-line）,A代表ASML机台（如果是C，则代表Canon机台）

　　光罩室同时不能超过多少人在其中？

　　答：

2人，为了避免产生更多的Particle和静电而损坏光罩。

　　存取光罩的基本原则是什幺？

　　答：

（1）光罩盒打开的情况下，不准进出MaskRoom,最多只准保持2个人

（2）戴上手套

（3）轻拿轻放

　　如何避免静电破坏Mask？

　　答：

光罩夹子上连一导线到金属桌面，可以将产生的静电导出。

　　光罩POD和FOUP能放在一起吗？

它们之间至少应该保持多远距离？

　　答：

不能放在一起，之间至少要有30公分的距离，防止搬动FOUP时碰撞光罩Pod而损坏光罩。

　　何谓Track?

　　答：

Photo制程中一系列步骤的组合，其包括：

Wafer的前、后处理，Coating（上光阻），和Develop（显影）等过程。

　　In-lineTrack机台有几个Coater槽，几个Developer槽？

　　答：

均为4个

　　机台上亮红灯的处理流程？

　　答：

机台上红灯亮起的时候表明机台处于异常状态，此时已经不能RUN货，因此应该及时CallE.E进行处理。

若EE现在无法立即解决，则将机台挂DOWN。

　　何谓WEE?

其功能为何?

　　答：

WaferEdgeExposure。

由于Wafer边缘的光阻通常会涂布的不均匀，因此一般不能得到较好的图形，而且有时还会因此造成光阻peeling而影响其它部分的图形，因此将WaferEdge的光阻曝光，进而在显影的时候将其去除，这样便可以消除影响。

　　何为PEB？

其功能为何？

　　答：

PostExposureBake，其功能在于可以得到质量较好的图形。

（消除standingwaves）

　　PHOTOPOLYIMIDE所用的光阻是正光阻还是负光阻

　　答：

目前正负光阻都有，SMICFAB内用的为负光阻。

　　RUN货结束后如何判断是否有wafer被reject？

　　答：

查看RUN之前lot里有多少Wafer,再看Run之后lot里的WAFER是否有少掉，如果有少，则进一步查看机台是否有Reject记录。

　　何谓Overlay?

其功能为何?

　　答：

迭对测量仪。

由于集成电路是由很多层电路重迭组成的，因此必须保证每一层与前面或者后面的层的对准精度，如果对准精度超出要求范围内，则可能造成整个电路不能完成设计的工作。

因此在每一层的制作的过程中，要对其与前层的对准精度进行测量，如果测量值超出要求，则必须采取相应措施调整processcondition.

　　何谓ADICD?

　　答：

CriticalDimension，光罩图案中最小的线宽。

曝光过后，它的图形也被复制在Wafer上，通常如果这些最小的线宽能够成功的成象，同时曝光的其它的图形也能够成功的成象。

因此通常测量CD的值来确定process的条件是否合适。

　　何谓CD-SEM?

其功能为何?

　　答：

扫描电子显微镜。

是一种测量用的仪器，通常可以用于测量CD以及观察图案。

　　PRS的制程目的为何？

　　答：

PRS（ProcessReleaseStandard）通过选择不同的条件（能量和焦距）对Wafer曝光，以选择最佳的processcondition。

　　何为ADI？

ADI需检查的项目有哪些？

　　答：

AfterDevelopInspection，曝光和显影完成之后，通过ADI机台对所产生的图形的定性检查，看其是否正常，其检查项目包括：

LayerID,LockingCorner,Vernier,PhotoMacroDefect

　　何为OOC,OOS，OCAP？

　　答：

OOC=outofcontrol,OOS=OutofSpec,OCAP=outofcontrolactionplan

　　当需要追货的时候，是否需要将ETCH没有下机台的货追回来？

　　答：

需要。

因为通常是process出现了异常，而且影响到了一些货，因此为了减少损失，必须把还没有ETCH的货追回来，否则ETCH之后就无法挽回损失。

　　PHOTOADI检查的SITE是每片几个点？

　　答：

5点，Wafer中间一点，周围四点。

　　PHOTOOVERLAY检查的SITE是每片几个点？

　　答：

20

　　PHOTOADI检查的片数一般是哪几片？

　　答：

#1，#6，#15，#24;统计随机的考量

　　何谓RTMS，其主要功能是什幺？

　　答：

RTMS（ReticleManagementSystem）光罩管理系统用于trace光罩的History,Status,Location,andInformation以便于光罩管理

　　PHOTO区的主机台进行PM的周期？

　　答：

一周一次

　　PHOTO区的控片主要有几种类型

　　答：

（1）Particle:

作为Particlemonitor用的芯片,使用前测前需小于10颗

（2）ChuckParticle:

作为Scanner测试Chuck平坦度的专用芯片,其平坦度要求非常高（3）Focus:

作为ScannerDailymonitorbest的wafer（4）CD:

做为photo区dailymonitorCD稳定度的wafer（5）PRthickness:

做为光阻厚度测量的wafer（6）PDM:

做为photodefectmonitor的wafer

　　当TRACK刚显示光阻用完时，其实机台中还有光阻吗？

　　答：

有少量光阻

　　当TRACK刚显示光阻用完时，其实机台中还有光阻吗？

　　答：

有少量光阻

　　WAFERSORTER有读WAFER刻号的功能吗？

　　答：

有

　　光刻部的主要机台是什幺?

它们的作用是什幺?

　　答：

光刻部的主要机台是:

TRACK（涂胶显影机）,Sanner（扫描曝光机）

　　为什幺说光刻技术最象日常生活中的照相技术

　　答：

Track把光刻胶涂附到芯片上就等同于底片,而曝光机就是一台最高级的照相机.光罩上的电路图形就是"人物".通过对准,对焦,打开快门,让一定量的光照过光罩,其图像呈现在芯片的光刻胶上,曝光后的芯片被送回Track的显影槽,被显影液浸泡,曝光的光刻胶被洗掉,图形就显现出来了.

　　光刻技术的英文是什幺

　　答：

PhotoLithography

　　常听说的.18或点13技术是指什幺?

　　答：

它是指某个产品,它的最小"CD"的大小为0.18umor0.13um.越小集成度可以越高,每个芯片上可做的芯片数量越多,难度也越大.它是代表工艺水平的重要参数.

　　从点18工艺到点13工艺到点零9.难度在哪里?

　　答：

难度在光刻部,因为图形越来越小,曝光机分辨率有限.

　　曝光机的NA是什幺?

　　答：

NA是曝光机的透镜的数值孔径;是光罩对透镜张开的角度的正玹值.最大是1;先进的曝光机的NA在0.5---0.85之间.

　　曝光机分辨率是由哪些参数决定的?

　　答：

分辨率=k1*Lamda/NA.Lamda是用于曝光的光波长;NA是曝光机的透镜的数值孔径;k1是标志工艺水准的参数,通常在0.4--0.7之间.

　　如何提高曝光机的分辨率呢?

　　答：

减短曝光的光波长,选择新的光源;把透镜做大,提高NA.

　　现在的生产线上,曝光机的光源有几种,波长多少?

　　答：

有三种:

高压汞灯光谱中的365nm谱线,我们也称其为I-line;KrF激光器,产生248nm的光;ArF激光器,产生193nm的光;

　　下一代曝光机光源是什幺?

　　答：

F2激光器.波长157nm

　　我们可否一直把波长缩短,以提高分辨率?

困难在哪里?

　　答：

不可以.困难在透镜材料.能透过157nm的材料是CaF2,其晶体很难生长.还未发现能透过更短波长的材料.

　　为什幺光刻区采用黄光照明？

　　答：

因为白光中包含365nm成份会使光阻曝光,所以采用黄光;就象洗像的暗房采用暗红光照明.

　　什幺是SEM

　　答：

扫描电子显微镜（ScanElectronicMicroscope）光刻部常用的也称道CDSEM.用它来测量CD

　　如何做Overlay测量呢?

　　答：

芯片（Wafer）被送进Overlay机台中.先确定Wafer的位置从而找到OverlayMARK.这个MARK是一个方块IN方块的结构.大方块是前层,小方块是当层;通过小方块是否在大方块中心来确定Overlay的好坏.

　　生产线上最贵的机器是什幺

　　答：

曝光机;5-15百万美金/台

　　曝光机贵在哪里?

　　答：

曝光机贵在它的光学成像系统（它的成像系统由15到20个直径在200300MM的透镜组成.波面相位差只有最好象机的5%.它有精密的定位系统（使用激光工作台）

　　激光工作台的定位精度有多高?

　　答：

现用的曝光机的激光工作台定位的重复精度小于10nm

　　曝光机是如何保证Overlay<50nm

　　答：

曝光机要保证每层的图形之间对准精度<50nm.它首先要有一个精准的激光工作台,它把wafer移动到准确的位置.再就是成像系统,它带来的图像变形<35nm.

　　在WAFER上,什幺叫一个Field?

　　答：

光罩上图形成象在WAFER上,最大只有26X33mm一块（这一块就叫一个Field）,激光工作台把WAFER移动一个Field的位置，再曝一次光，再移动再曝光。

直到覆盖整片WAFER。

所以，一片WAFER上有约100左右Field.

　　什幺叫一个Die?

　　答：

一个Die也叫一个Chip;它是一个功能完整的芯片。

一个Field可包含多个Die;

　　为什幺曝光机的绰号是“印钞机”

　　答：

曝光机很贵；一天的折旧有3万-9万人民币之多;所以必须充份利用它的产能,它一天可产出1600片WAFER。

　　Track和Scanner内主要使用什幺手段传递Wafer：

　　答：

机器人手臂（robot）,Scanner的ROBOT有真空（VACCUM）来吸住WAFER.TRACK的ROBOT设计独特,用边缘HOLDWAFER.

　　可否用肉眼直接观察测量Scanner曝光光源输出的光

　　答：

绝对禁止;强光对眼睛会有伤害

　　为什幺黄光区内只有Scanner应用Foundation（底座）

　　答：

Scanner曝光对稳定性有极高要求（减震）

　　近代光刻技术分哪几个阶段?

　　答：

从80’S至今可分4阶段:

它是由曝光光源波长划分的;高压水银灯的G-line（438nm）,I-line（365nm）;excimerlaserKrF（248nm）,ArFlaser（193nm）

　　I-linescanner的工作范围是多少?

　　答：

CD>0.35um以上的图层（LAYER）

　　KrFscanner的工作范围是多少?

　　答：

CD>0.13um以上的图层（LAYER）

　　ArFscanner的工作范围是多少?

　　答：

CD>0.08um以上的图层（LAYER）

　　什幺是DUVSCANNER

　　答：

DUVSCANNER　是指所用光源为ＤeepUltraVoliet,超紫外线．即现用的248nm,193nmScanner

　　Scanner在曝光中可以达到精确度宏观理解：

　　答：

Scanner是一个集机，光，电为一体的高精密机器；为控制iverlay<40nm,在曝光

过程中，光罩和Wafer的运动要保持很高的同步性．在250nm/秒的扫描曝光时，两者同步位置<10nm．相当于两架时速1000公里／小时的波音747飞机前后飞行，相距小于10微米

　　光罩的结构如何？

　　答：

光罩是一块石英玻璃，它的一面镀有一层铬膜（不透光）．在制造光罩时，用电子束或激光在铬膜上写上电路图形（把部分铬膜刻掉，透光）．在距铬膜5mm的地方覆盖一极薄的透明膜（叫pellicle），保护铬膜不受外界污染.

　　在超净室（cleanroom）为什幺不能携带普通纸

　　答：

普通纸张是由大量短纤维压制而成，磨擦或撕割都会产生大量微小尘埃（particle）．进cleanroom要带专用的CleanroomPaper.

　　如何做CD测量呢?

　　答：

芯片（Wafer）被送进CDSEM中.电子束扫过光阻图形（Pattern）.有光阻的地方和无光阻的地方产生的二次电子数量不同;处理此信号可的图像.对图像进行测量得CD.

　　什幺是DOF

　　答：

DOF也叫DepthOfFocus,与照相中所说的景深相似.光罩上图形会在透镜的另一侧的某个平面成像,我们称之为像平面（ImagePlan）,只有将像平面与光阻平面重合（InFocus）才能印出清晰图形.当离开一段距离后,图像模糊.这一可清晰成像的距离叫DOF

　　曝光显影后产生的光阻图形（Pattern）的作用是什幺？

　　答：

曝光显影后产生的光阻图形有两个作用：

一是作刻蚀的模板，未盖有光阻的地方与刻蚀气体反应，被吃掉．去除光阻后，就会有电路图形留在芯片上．另一作用是充当例子注入的模板．

　　光阻种类有多少？

　　答：

光阻种类有很多．可根据它所适用的曝光波长分为I-line光阻,KrF光阻和ArF光阻

　　光阻层的厚度大约为多少？

　　答：

光阻层的厚度与光阻种类有关．I-line光阻最厚，0.7umto3um.KrF光阻0.4-0.9um.ArF光阻0.2-0.5um.

　　哪些因素影响光阻厚度？

　　答：

光阻厚度与芯片（ＷＡＦＥＲ）的旋转速度有关，越快越薄，与光阻粘稠度有关

．

　　哪些因素影响光阻厚度的均匀度？

　　答：

光阻厚度均匀度与芯片（ＷＡＦＥＲ）的旋转加速度有关，越快越均匀，与旋转加减速的时间点有关．

　　当显影液或光阻不慎溅入眼睛中如何处理

　　答：

大量清水冲洗眼睛，并查阅显影液的ＣＳＤＳ（ChemicalSafetyDataSheet）,把它提供给医生，以协助治疗