常見的晶圓顯影方式

文章來源：Tom聊芯片制造

原文作者：芯片智造

晶圓顯影過程是光刻工序中必不可少的步驟，顯影過程已經(jīng)經(jīng)歷了幾十年的創(chuàng)新和進(jìn)步。那么常見的顯影方式有幾種？顯影液的種類有哪些？顯影的機(jī)理是什么？顯影主要的控制因素有哪些？

什么是顯影？

顯影（photoresist developing），顯影是將顯影液應(yīng)用于曝光后的光刻膠。顯影液是一種化學(xué)溶劑，作用是洗去光刻膠中被曝光或未被曝光的部分，從而在晶圓上得到出所需的圖案。

具體來說：

在正膠中，曝光部分在顯影過程中會(huì)被洗去。

在負(fù)膠中，未曝光部分在顯影過程中會(huì)被洗去。

顯影液的顯影機(jī)理

正膠

當(dāng)正膠受到曝光時(shí)，光敏基團(tuán)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，會(huì)生成酸性基團(tuán)，放出氮?dú)?，酸性基團(tuán)與顯影液反應(yīng)，光刻膠的結(jié)構(gòu)被破壞，因此曝光后的光刻膠便被洗去。由于曝光后的光刻膠含有很多酸性基團(tuán)，所以顯影液一般為微堿性的溶液。

負(fù)膠

當(dāng)負(fù)膠受到曝光時(shí)，由于光敏基團(tuán)的反應(yīng)，光刻膠中的聚合物分子會(huì)交聯(lián)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得曝光后的光刻膠在結(jié)構(gòu)上更加穩(wěn)定和不易溶解。顯影液會(huì)溶解掉未被曝光（未交聯(lián)）的光刻膠，而曝光區(qū)域的光刻膠則保持不變。

常見的顯影方式

浸泡式顯影：

操作：在浸泡式顯影中，晶圓完全浸沒在顯影液中一段固定的時(shí)間。

優(yōu)點(diǎn)：

過程簡(jiǎn)單。

可以獲得均勻的顯影效果，因?yàn)檎麄€(gè)晶圓都被顯影液均勻地覆蓋。

通常用于實(shí)驗(yàn)室和研究環(huán)境，因?yàn)樗菀讓?shí)施且不需要復(fù)雜的設(shè)備。

缺點(diǎn)：

不適合于大規(guī)模生產(chǎn)，因?yàn)樾枰罅康娘@影液。

顯影液可能被污染，尤其是在連續(xù)顯影多個(gè)晶圓的情況下。

控制因素：溫度，時(shí)間，濃度，顯影液流動(dòng)性。同一種顯影液，溫度越高，濃度越大，攪拌越劇烈，顯影速率越快。

噴灑式顯影：

操作：噴灑式顯影使用專門的設(shè)備，將顯影液以霧化的形式均勻地噴灑到晶圓表面。

優(yōu)點(diǎn)：

高效且節(jié)省顯影液。因?yàn)橹挥行枰娘@影液量被噴灑到晶圓上，所以浪費(fèi)很少。

可以提供非常均勻的顯影效果，顯影時(shí)晶圓一邊噴灑一邊轉(zhuǎn)動(dòng)。

更適合大規(guī)模生產(chǎn)，因?yàn)樗梢钥焖佟⑦B續(xù)地處理多個(gè)晶圓。

缺點(diǎn)：

需要更復(fù)雜的設(shè)備和更精細(xì)的工藝參數(shù)控制，以確保噴灑是均勻的。

如果噴灑不均勻，可能會(huì)導(dǎo)致顯影效果不一致。

控制因素：溫度，時(shí)間，濃度，噴灑壓力，流量，晶圓轉(zhuǎn)速等。

顯影液種類

正性顯影液：TMAH，NaOH，AZ 400K ，AZ 826 MIF，AZ ECI 3027等

負(fù)性光刻膠：AZ 326 MIF Developer、AZ 726 MIF Developer，AZ 826 MIF Developer等。

上面列舉的只是常見的顯影液，一般要根據(jù)不同的光刻膠，不同的分辨率，不同的膠厚來選擇合適的顯影液。

審核編輯：湯梓紅