10.光刻胶如何选择最佳显影液,显影液浓度和温度等因素对显影结果有何影响?

在显影过程中,正胶是通过去除曝光区域的光刻胶来获得结构,而如果使用负胶,则去除未曝光区域。为了获得可重复的结果,  强烈建议温度在 21 和 23 °C 0.5 °C 之间进行。

Allresist 提供两种不同类型的显影剂,它们是碱缓冲系统(AR 300-26、AR 300-35)或非金属离子(无缓冲)TMAH 显影剂(AR 300-44 … 475):

显影液 AR 300-26 是一种具有高活性的碱缓冲系统,如果需要高对比度、陡峭的边缘和短的显影时间,则优选用于显影 > 5 µm 的厚胶。作为显影剂浓缩物,该显影液通常需要用去离子水稀释后使用,也可用于喷雾显影。

显影液 AR 300-35 是一种具有广泛工艺范围的碱缓冲系统,特别是在对比度和灵敏度方面具有广泛的变化范围。这种适用于大多数光刻胶的多功能显影液以显影液浓缩液的形式提供,可以用去离子水稀释。未稀释的显影液主要用于开发 3 – 6 µm 胶厚。该显影液适用于含铝表面,因为它(与其他显影剂相比)不会腐蚀铝。

显影液AR 300-40系列 由四种不同浓度的非金属离子显影液组成,特别能满足半导体行业微光刻应用的高要求。使用这些显影液可将金属离子污染样品表面的可能性降至最低。它们具有出色的性能,可作为碱性水溶液使用,不会留下任何残留物。每个显影液都针对不同的光刻胶系统 AR-P 3000-5000 和 7000 进行了微调。

与缓冲系统相比,非金属离子显影液对稀释变化更敏感。这些显影液应非常小心地稀释,如果可能的话,在使用前立即使用天平,以确保可重复的结果。

较高的显影液浓度 导致正胶显影液系统的过显影。所需更小的曝光剂量和较短的显影时间,工艺窗口变小。可能的缺点可能是对于正胶的未曝光区域的暗腐蚀较为严重以及工艺稳定性更低低(反应太快)。使用更高浓度的显影液浓度,负胶则需要更高的曝光剂量来进行交联。

较低的显影液浓度 提供较高的对比度,例如正胶,并减少未曝光或部分曝光的边界区域的光刻胶的厚度损失,即使在较长的显影时间下也是如此。使用稀释后的碱缓冲系统(AR 300-26、AR 300-35)可以获得最佳对比度值。在这种情况下,必须增加所需的曝光剂量。在较低的显影液浓度下,负胶需要较低的曝光剂量(用于交联)。然而,完成显影的时间被延长了。作为显影液强度的经验法则:高速(强)或高对比度(弱)。

用于浸没式显影的显影槽中显影液的 使用寿命受到工艺吞吐量和空气中 CO 2 吸收等因素的限制。吞吐量取决于曝光区域的比例。CO 2 吸收也是由于显影液瓶子的频繁打开引起的,并导致显影速度降低。

现有的不同显影方式有:

浸没式显影:晶圆完全浸入显影槽中并移动。

搅拌式显影:将一定量的显影剂放在晶圆上,然后轻轻地来回转动晶圆。

喷淋式显影:显影液通过喷嘴喷射到旋转的样品上。这种显影速度明显快于其他方法。

在碱性水溶液显影过程中不应出现中断。如果晶圆在显影后用水冲洗然后再次继续显影,显影速率将显着提高。

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