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晶圆显影方式之浸泡式显影和喷淋式显影

晶圆显影过程是光刻工序中必不可少的步骤,显影过程已经经历了几十年的创新和进步。那么常见的显影方式有几种?显影液的种类有哪些?显影的机理是什么?显影主要的控制因素有哪些?

什么是显影?

显影(photoresist developing),显影是将显影液应用于曝光后的光刻胶。显影液是一种化学溶剂,作用是洗去光刻胶中被曝光或未被曝光的部分,从而在晶圆上得到出所需的图案。

具体来说:

在正胶中,曝光部分在显影过程中会被洗去。

在负胶中,未曝光部分在显影过程中会被洗去。

显影液的显影机理

正胶

当正胶受到曝光时,光敏基团发生光化学反应,会生成酸性基团,放出氮气,酸性基团与显影液反应,光刻胶的结构被破坏,因此曝光后的光刻胶便被洗去。由于曝光后的光刻胶含有很多酸性基团,所以显影液一般为微碱性的溶液。

负胶

当负胶受到曝光时,由于光敏基团的反应,光刻胶中的聚合物分子会交联为网状结构,使得曝光后的光刻胶在结构上更加稳定和不易溶解。显影液会溶解掉未被曝光(未交联)的光刻胶,而曝光区域的光刻胶则保持不变。

常见的显影方式

浸泡式显影:

操作:在浸泡式显影中,晶圆完全浸没在显影液中一段固定的时间。

优点:

过程简单。

可以获得均匀的显影效果,因为整个晶圆都被显影液均匀地覆盖。

通常用于实验室和研究环境,因为它容易实施且不需要复杂的设备。

缺点:

不适合于大规模生产,因为需要大量的显影液。

显影液可能被污染,尤其是在连续显影多个晶圆的情况下。

控制因素:温度,时间,浓度,显影液流动性。同一种显影液,温度越高,浓度越大,搅拌越剧烈,显影速率越快。

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喷淋式显影:

操作:喷洒式显影使用专门的设备,将显影液以雾化的形式均匀地喷洒到晶圆表面。

优点:

高效且节省显影液。因为只有需要的显影液量被喷洒到晶圆上,所以浪费很少。

可以提供非常均匀的显影效果,显影时晶圆一边喷洒一边转动。

更适合大规模生产,因为它可以快速、连续地处理多个晶圆。

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缺点:

需要更复杂的设备和更精细的工艺参数控制,以确保喷洒是均匀的。

如果喷洒不均匀,可能会导致显影效果不一致。

控制因素:温度,时间,浓度,喷洒压力,流量,晶圆转速等。

显影液种类

正性显影液:TMAH,NaOH,AZ 400K ,AZ 826 MIF,AZ ECI 3027等

负性光刻胶:AZ 326 MIF Developer、AZ 726 MIF Developer,AZ 826 MIF Developer等。

上面列举的只是常见的显影液,一般要根据不同的光刻胶,不同的分辨率,不同的胶厚来选择合适的显影液。

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