由于光刻胶技术资料给出的曝光剂量为参考值,而各个实验室与产线的设备和环境又具有较大的差异,因此在做正式光刻之前,往往需要通过实验来确定当前条件下某光刻胶的曝光剂量。我们通常的做法是在同一片衬底上,在不同区域进行多个剂量的曝光,再对显影后的曝光结果进行评估,确定最优曝光剂量,我们称之为多剂量曝光实验。有时一次实验无法获得很准确的最优曝光剂量,可以再次实验迭代缩小剂量范围,直至获得最佳参数值。
根据光刻胶的种类以及用途不同,显影液分类如下:
溶剂型显影液,主要用于传统负胶和SU8胶等光刻胶的显影。溶剂型显影液具有一定的挥发性,一般具有芳香或刺激性气味。碱性显影液,主要用于正胶和新型负胶的显影。对于半导体器件,尤其是硅器件等对离子沾污极其敏感的领域,碱性显影液为2.38%的TMAH溶液,其缺点是吸入与皮肤接触毒性很强,人体接触后应大量用水清洗。对离子沾污不敏感的领域,可以采用KOH,NaCO3,NaOH等碱性物质配置水溶液作为显影液使用,即安全又价格低廉。
为了增强显影液的显影能力,原厂出品的显影液往往还配有一定的表面活性剂。
显影工艺主要由显影方式、显影温度和显影时间决定。
主要的显影方式分为:
槽式浸泡显影
可将衬底竖直或平躺的方式放置在显影槽中,让显影液完全淹没衬底,可以多片也可以单片进行浸泡。显影过程中可以通过晃动,搅拌等方式来提升显影的均匀性和显影速率。此方式多以手动为主,实验室中较常见,缺点是均匀性、一致性和准确性较差。
单片浸泡显影
将衬底置于可旋转的卡盘上,显影液滴在衬底中心,通过卡盘旋转的离心力,显影液流经整个衬底表面,整个显影过程保持新鲜显影液不断流经衬底表面。当显影结束时,用水冲洗衬底表面,然后卡盘启动高速旋转,将衬底甩干。其优点是均匀性一致性好。对于厚度较厚的光刻胶,显影液可采用喷射方式不断冲洗衬底表面,以置换微细结构中被消耗的显影液,提高显影效率和光刻胶图形形貌垂直度。
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