【实验目的】
1、 加深对图形转移工艺的认识。
2、 熟悉光刻机结构及光刻工艺参数的设定。
3、 了解硅片清洗工艺流程。

【实验原理】
　　光刻工艺是加工制造集成电路微图形结构的关键工艺技术，起源于印刷技术中的照相制版。是在一个平面（硅片）上，加工形成微图形。光刻工艺包括涂胶、曝光、显影、腐蚀等工序。集成电路对光刻的基本要求有如下几个方面：
　　1．高分辨率：一个由 10 万元件组成的集成电路，其图形最小条宽约为 3um，而由 500 万元件组成的集成电路，其图形最小条宽为 1.5—2um，百万以上元件组成的集成电路，其图形最小条宽≤1um，因此，集成度提高则要求条宽越细，也就要求光刻技术的图形分辨率越高。条宽是光刻水平的标志，代表集成电路发展的水平。
　　2．高灵敏度：灵敏度是指光刻机的感光速度，集成电路要求产量要大，因此，曝光时间应短，这就要求光刻胶的灵敏度要高。
　　3．低缺陷：如果一个集成电路芯片上出现一个缺陷，则整个芯片将失效，集成电路制造过程包含几十道工序，其中光刻工序就有 10 多次，因此，要求光刻工艺缺陷尽量少，否则，就无法制造集成电路。
　　4．精密的套刻对准：集成电路的图形结构需要多此光刻完成，每次曝光都需要相互套准，因此集成电路对光刻套准要求非常高，其误差允许为最小条宽的10%左右。
集成电路所用的光刻胶有正胶和负胶两种：正性光刻胶通常由碱溶性酚醛树脂、光敏阻溶剂及溶剂等组成，光敏剂可使光刻胶在显影液中溶解度减小，但曝光将使光敏阻溶剂分解，使光刻胶溶解度大大增加而被显掉，未曝光部分由于溶解度小而留下。负性光刻胶和正性光刻胶相反，负性光刻胶在曝光前能溶于显影液，曝光后，由于光化反应交链成难溶大分子而留下，未曝光部分溶于显影液而显掉，由此完成图形复制。

【实验设备与材料】
　　100E 光刻机、KW－4A 型匀胶机、Stripper-100 去胶机、通风柜、金相显微镜、光刻胶、显影液、氮气

【实验内容与步骤】
（a）实验内容
　　1、 完成光刻胶在硅片上涂胶过程，通过调节时间和转速，控制涂胶的厚度。
　　2、 完成曝光过程，通过调节曝光时间，达到更好的曝光效果。
　　3、 完成显影过程，调整显影参数，在显微镜下观察显影后的图案。

（b）实验准备
　　1、 清洗掩膜版和硅片，用氮气枪吹干。
　　2、 开前烘，坚膜烤板，前烘温度设定 100℃，坚膜温度为 100℃。
　　3、 涂胶前 15 分钟开启泵源，甩胶机电源，调整转速，以满足实验要求。
　　4、 光刻前 30 分钟，开启光刻机汞灯，用紫外辐射计测量，看各个方向的紫外辐射光强是否均匀。
　　5、 清洗胶瓶和吸管，并倒好光刻胶。
　　6、 开启净化显影机，准备好显影液和清洗液，设定显影、清洗和干燥的转速是时间。

（c）实验过程
　　涂胶：光刻工艺实验采用旋转涂胶法，涂胶前设定好转速和时间。将清洗完的硅片放在涂胶头上，滴上光刻胶进行涂胶，要求胶面均匀、无缺陷、无未涂区域。
　　前烘：将涂好光刻胶的硅片放入前烘烤板，并计时，前烘完成后将硅片取出。
　　对准：将掩膜版上在光刻机上，并进行图形套准。
　　曝光：将套准后的硅片顶紧，检查套准误差、检查曝光时间，确认无误后，进行曝光。
　　显影：手动显影，设定显影时间，显影后冲洗并用氮气吹干。
　　坚膜：显影后将硅片放入坚膜烤板上进行坚膜，设定坚膜时间。
　　腐蚀：将坚膜好的硅片准备腐蚀，首先确认氧化层厚度，计算腐蚀时间。然后进行腐蚀，腐蚀后冲水，甩干后在显微镜下检查是否腐蚀干净，若未腐蚀干净继续腐蚀。
　　去胶：硅片腐蚀完成后，在去胶液中将光刻胶去掉，并冲洗干净，实验结束。

（d）100E 曝光机操作过程
　　1、接通电源，开启真空，检查气表压力是否正常。
　　2、开机：按下机台“power”按钮，设备上电，打开电脑主机和显示屏电源。打开软件进入登录界面，点击主界面右下角的按钮 。
　　3、上片：放上掩模（将掩模与四个定位钉靠紧），按“MASK”按钮将掩模吸附到掩模架上。拖出样品托盘，将样品放在承片台上，然后将托盘推回原位（与平台平齐即可）。
　　4、摄像头操作：鼠标左键按住画布可以拖拽图像；点击放大按钮放大图像；点击缩小按钮缩小图像；L 控制左边摄像头， R 控制右边摄像头。
　　5、曝光控制及操作：在“Wafer TH”中输入硅片厚度，点击“Confirm”；在“ExposureTime”中输入曝光时间（单位秒）。
　　6、不需对准则曝光：点击“Exposure”（系统自动完成上升、调平）→待上升到曝光位置按“WAFER”按钮吸片→点击“Z↑”（根据实验确定点几下）→推出曝光机头→点击“Start”（待曝光数字变为 0，曝光完毕）→还原曝光机头→点击“Load” →按“WAFER”按钮（取消吸片，拉出托盘取样片）。
　　7、需要对准的曝光：点击“Focus”（电机带动样品台上升使样品自动调平）→点击“Z↑”（使 MASK 和 WAFER 的图案能同时看清楚）→调节 X、Y，对准后，按步骤 6 操作，完成曝光。
　　8、Z 轴位置控制：“Load”移动到装载位置；“Exposure”移动到曝光位置；“Focus” 移动到对准位置；“Z↑”、“Z↓”是手动微调 Z 轴位置。
　　9、系统设置：“Setting”设置参数；“Reset”让载片台回到初始位置；“Log”查看系统记录；“Engineer”显示当前用户。
　　10、关机：点击主界面右下角的按钮 ，关掉软件，然后关掉电脑和显示屏电源，再关掉设备电源。

实验视频：（请于校园网内，右键下载后播放）
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