半导体制造领域显影工艺及显影喷嘴的发展

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

半导体制造领域显影工艺及显影喷嘴的发展
光刻是半导体加工工艺中的“核心工艺”，在一个完 整 的硅 片加 工 流程 中 ，光 刻 成 本 占整 个 工 艺 成本 的百分 之 三 十多 [1]。常规 光刻 工艺 过程 包括 晶圆表 面 清洗烘 干 、涂 光刻 胶 (匀 胶 )、软 烘 焙 、对 准 和 曝 光 、显 影 、硬烘 焙 、刻 蚀 、光 刻胶 去除 、检 测等 多道 工序 j。
显 影 工艺 是 光刻 工 艺 中的 重 要 一 环 ，显 影 质 量 的好 坏决 定 了芯 片 特征 尺寸 能否 达到 预定 要求 。显 影 喷嘴 是显 影设 备 的关 键 部 件 ，它 负责 将 显 影 液 涂 布 在 晶圆上 ，该过 程在 显 影过 程 中最 容易 出现 缺 陷 ，所 以显影喷 嘴 的设计 尤 为重 要 。本 文就 半导 体制 造领 域 显影工艺及 显 影 喷嘴 的发 展进 行 论述 。
1 显 影 工艺 的发 展及 国 内外对 显 影工 艺 的研 究
1．1 显 影 工艺
显 影 工艺 是光 刻 工 艺 中的 中间 工 序 ，其 目的 是 去除 晶 圆上部 分 光刻 胶 ，形成 三 维 的物理 图形 ，从 而将掩
膜 版上 的电路 结构 准 确 地 复 制 到 硅 片 的 光 刻胶 层 上 。显 影过 程 中 ，显 影 液 与 曝光 区域 的光 刻 胶 会 发 生 酸碱中和反 应 ，显影 后 要 通过 去 离 子 水 清 除 反 应 中的 残 留物口]。显影 的重 点 是 保证 特 征 尺 寸 (集 成 电路 制 造 中半 导体 器 件 的最小 线 条宽 度 )达到要 求 ，特征 尺 寸达 到了要求 ，则 认 为加 工 中产 生 的所 有 几 何 特 征 都 是 符合要求 的 。
传 统 的显 影 工艺 有 3种 ：浸没 式显 影 、连续 喷雾显影 和旋 转 浸没 式显 影r4]。浸 没式 显 影是早 期 的一 种非常 简单 的显影 方 法 ，它通 过 将 一 盒 硅 片 固定 浸 没 在 显影 液 中实 现显 影 ，在需 要大 规模 生 产 晶圆 的今 天 ，该 方法早 已被 淘 汰 。浸没 式 显 影 会 使 用 很 多显 影 液 ，且显影 过程 中显影 液浓 度 会 发 生 变 化 ，对 于 高 密 度 的 集成电路 ，浸没 式显 影 均 匀性 低 ，还 容 易 引 入 杂 质离 子 ，造成 污染 。
连续 喷雾 显影 是将 显 影液 以雾状 形式 喷洒 到 晶圆上 ，同 时 晶 圆 以 100r／min～ 500r／min的速 度 旋 转 。
该方 法 容易 导致 显影单 元 内有过 多 的小水 滴式 的显影液 ，它们 类似 一个 个透 镜 ，对 后续 的工 艺会 造成 不 良影
响 。另外 显影 液 以雾 状 形 式 喷 出 ，从 高压 区进 入低 压区 ，会发 生 绝 热 冷 却 效 应 ，从 而改 变 显 影 单 元 内 的 温度 ，为此 还需 添加 一个 加热 系统 。
旋转 浸没 式显 影 主要 有 4个 步 骤 ：首先 将 显影 液通 过滴 管滴 到 晶圆上 ，此 时 晶 圆是 固定 的或 者 是低 速旋转 ；然 后 晶圆加 速旋 转 ，显影液 受 到径 向离心 力 的作用 而 向外运 动 ，从 而逐 渐铺 满整个 晶圆 ，同时多余 的显影 液被甩 出晶 圆 ，静 置一 段 时 间使显 影 液 与光 刻 胶 发生充 分 反应 ；接下 来 用 DI水 清 洗 晶 圆表 面 ，最 后 旋 转
晶圆进 行甩 干 。该 方 法 常 常 需要 进 行 多 次 重 复 ，以 保障光刻 胶 与 显 影 液 充 分 反 应 。旋 转 浸 没 式 显 影 过 程中 ，晶 圆表 面的显 影 液在 表 面张 力 和 离 心力 的作 用 下分 布不 均匀 ，中间薄边 缘厚 ，从 而导致 了显 影均 匀性 的下 降 。