摘要

 簡要介紹關(guān)于光刻膠的顯影過程和光刻工藝處理的一些相關(guān)內(nèi)容。

引言

光刻工藝可用五個指標(biāo)來衡量其效果：分辨率、靈敏度、套刻對準(zhǔn)精度、缺陷率和硅片加工過程處理問題，其中有 3 個指標(biāo)，分辨率、靈敏度和缺陷率是與涂膠顯影的工藝精度有重要聯(lián)系。 

正文 

顯影過程是將曝光后的光刻膠中與紫外光發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的部分除去或保留下來的過程。顯影的主要過程如下： 

對準(zhǔn)曝光→曝光后烘→顯影→堅膜→顯影檢測。

1、 對準(zhǔn)曝光（Alignment and Exposure）

對準(zhǔn)曝光階段是光刻工藝的重要階段，使用的掩膜曝光機，即光刻機，集中了光刻工藝中最重要的工藝技術(shù)。

對準(zhǔn)曝光過程通常在黃光實驗室（圖 1）中進(jìn)行。

 圖 1 黃光實驗室

使用的光刻機（圖 2）也根據(jù)不同的曝光原理，分為接觸式曝光，接近式曝光和投影式曝光。也可按自動化程度高低分成手動式，半自動式，和全自動式光刻機。

圖 2 光刻機

2、 曝光后烘（PEB） 

曝光后應(yīng)盡快進(jìn)行顯影步驟中的烘干處理，從而有效降低駐波效應(yīng)的影響，這是由于曝光過程中，入射光和反射光會產(chǎn)生相互干涉，其光強會沿著膠體水平方向形成波紋形狀，即駐波。 

目前通常采用曝光后立刻烘干方式，即 PEB，減少駐波效應(yīng)帶來的影響。

左圖：無 PEB 右圖：PEB 之后

3、顯影（develop）

 PEB 之后，硅片冷卻至 23℃左右，與顯影液溫度相同，并與顯影液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 

一般來說，顯影過程中被曝光和未曝光部分的光刻膠都會與光刻膠發(fā)生反應(yīng)，因此，為得到良好的顯影效果，可以通過改變顯影液成分，顯影溫度，顯影方式，與顯影步驟等因素來加快曝光與為曝光部分光刻膠的溶解速率。 

若對顯影的要求不高，可以直接將硅片放入顯影液槽中浸泡然后取出。對于大部分對顯影要求較高的生產(chǎn)及實驗過程，通常使用專用的勻膠顯影機來自動控制顯影過程，如圖 3 所示。

 圖 3 勻膠顯影機

 目前，顯影主要有三種方法，即連續(xù)噴霧顯影（SPRAY）、旋轉(zhuǎn)浸潤顯影（IMMESESEION）和靜態(tài)顯影（PUDDLE）。

4、堅膜（HB Hardbake）

堅膜也稱為硬烘，是對顯影后的光刻膠加熱烘干，促使光刻膠與硅片粘著牢固，并且沒有發(fā)生形變。堅膜階段的溫度一般控制在 100-120℃之間，若加熱溫度過高會使得光刻膠軟化，如圖 4 所示，并導(dǎo)致后期去膠困難。

一般使用熱板或烘箱來控制溫度變化。

 圖 4 后烘加熱過高，光刻膠軟化

5、顯影檢測（ADI，After Development Inspection）

ADI是檢查硅片表面的缺陷。通常將一個無缺陷的標(biāo)準(zhǔn)圖形存于電腦中，然后用每個芯片的圖形與標(biāo)準(zhǔn)相比較，觀察出現(xiàn)多少不同的點，就會在硅片的defect map 中顯示多少個缺陷。

在顯影溶解過程中，如果不能很好的控制顯影過程，光刻膠圖形就會出現(xiàn)顯影不足，不完全顯影，過顯影等問題，如圖5所示。

圖 5 光刻膠顯影問題