摘要

 簡要介紹關于光刻膠的顯影過程和光刻工藝處理的一些相關內容。

引言

光刻工藝可用五個指標來衡量其效果：分辨率、靈敏度、套刻對準精度、缺陷率和硅片加工過程處理問題，其中有 3 個指標，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系。 

正文 

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

對準曝光→曝光后烘→顯影→堅膜→顯影檢測。

1、 對準曝光（Alignment and Exposure）

對準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。

對準曝光過程通常在黃光實驗室（圖 1）中進行。

 圖 1 黃光實驗室

使用的光刻機（圖 2）也根據不同的曝光原理，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） 

曝光后應盡快進行顯影步驟中的烘干處理，從而有效降低駐波效應的影響，這是由于曝光過程中，入射光和反射光會產生相互干涉，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，并與顯影液發生化學反應。 

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生反應，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，即連續噴霧顯影（SPRAY）、旋轉浸潤顯影（IMMESESEION）和靜態顯影（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準圖形存于電腦中，然后用每個芯片的圖形與標準相比較，觀察出現多少不同的點，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