光刻工藝光刻膠課件

集成電路工藝光刻1集成電路工藝光刻1光刻

1、基本描述和過程2、光刻膠3、顯影4、文獻2光刻

1、基本描述和過程2光刻

1、基本描述和過程2、光刻膠3、顯影4、文獻3光刻

1、基本描述和過程3光刻基本介紹光刻是通過一系列生產(chǎn)步驟，將晶圓表面薄膜的特定部分除去的工藝。在此之后，晶圓表面會留下帶有微圖形結構的薄膜。通過光刻工藝過程，最終在晶圓上保留的是特征圖形部分。4光刻基本介紹光刻是通過一系列生產(chǎn)步驟，將晶圓表面薄膜的特定部光刻三要素Usedforpreparingthesubstrateofawaferforthesubsequentprocessingstage.Elements(三要素）1）Lightsource–light,X-ray,electronorionbeams–Ultraviolet(UV)lightwithawavelengthof250-450nmisusedforsiliconprocess2）Mask(掩模板）–achromiumpatternonalighttransparentsubstrate(glass).3)Resist（光刻膠）–sensitivetothelightsource,about1μmthick,appliedonthesiliconwaferoranotherdepositionlayer–positiveandnegativeresist5光刻三要素Usedforpreparingthesu光刻工藝流程6光刻工藝流程61、氣相成底膜目的：增強硅片與光刻膠的黏附性底膜處理的步驟

1.硅片清洗不良的表面沾污會造成：光刻膠與硅片的黏附性差，可能會浮膠、鉆蝕顆粒沾污會造成不平坦的涂布，光刻膠針孔

2.脫水烘焙使硅片表面呈干燥疏水性

3.底膜處理

HMDS作用：影響硅片表面形成疏水表面增強硅片與膠的結合力方法有：沉浸式，旋涂法和蒸汽法71、氣相成底膜目的：增強硅片與光刻膠的黏附性72、旋轉(zhuǎn)涂膠涂膠工藝的目的就是在晶圓表面建立薄的、均勻的、并且沒有缺陷的光刻膠膜。旋轉(zhuǎn)涂膠的四個基本步驟82、旋轉(zhuǎn)涂膠涂膠工藝的目的就是在晶圓表面建立薄的、均勻的、并2、旋轉(zhuǎn)涂膠常用涂膠法：靜態(tài)旋轉(zhuǎn)和動態(tài)噴灑靜態(tài)涂膠：首先把光刻膠通過管道堆積在晶圓的中心，然后低速旋轉(zhuǎn)使光刻膠鋪開，再高速旋轉(zhuǎn)甩掉多余的光刻膠，高速旋轉(zhuǎn)時光刻膠中的溶劑會揮發(fā)一部分。92、旋轉(zhuǎn)涂膠常用涂膠法：靜態(tài)旋轉(zhuǎn)和動態(tài)噴灑92、旋轉(zhuǎn)涂膠

靜態(tài)涂膠時的堆積量非常關鍵，量少了會導致負膠不均勻，量大了會導致晶圓邊緣光刻膠的堆積甚至流到背面。102、旋轉(zhuǎn)涂膠靜態(tài)涂膠時的堆積量非常關鍵，量少了會導致2、旋轉(zhuǎn)涂膠

動態(tài)噴灑：隨著晶圓直徑越來越大，靜態(tài)涂膠已不能滿足要求，動態(tài)噴灑是以低速旋轉(zhuǎn)，目的是幫助光刻膠最初的擴散，用這種方法可以用較少量的光刻膠而達到更均勻的光刻膠膜，然后高速旋轉(zhuǎn)完成最終要求薄而均勻的光刻膠膜。112、旋轉(zhuǎn)涂膠動態(tài)噴灑：隨著晶圓直徑越來越大，靜態(tài)涂膠2、旋轉(zhuǎn)涂膠

涂膠的質(zhì)量要求是：（1）膜厚符合設計的要求，同時膜厚要均勻，膠面上看不到干涉花紋；（2）膠層內(nèi)無點缺陷（如針孔等）；（3）涂層表面無塵埃和碎屑等顆粒。122、旋轉(zhuǎn)涂膠涂膠的質(zhì)量要求是：（1）膜厚符合設計的要求，3、前烘目的：光刻膠中的溶劑部分揮發(fā)增強光刻膠的粘附性，光吸收及抗腐蝕能力緩和涂膠過程中光刻膠膜內(nèi)產(chǎn)生的應力如果沒有前烘，可能帶來的問題有：光刻膠發(fā)黏，易受顆粒污染光刻膠來自旋轉(zhuǎn)涂膠的內(nèi)在應力將導致粘附性問題溶劑含量過高導致顯影時由于溶解差異，而很難區(qū)分曝光和未曝光的光刻膠光刻膠散發(fā)的氣體可能污染光學系統(tǒng)的透鏡133、前烘目的：134、對準和曝光對準是把所需圖形在晶圓表面上定位或?qū)?，而曝光的目的是要是通過汞弧燈或其他輻射源將圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠圖層上。用盡可能短的時間使光刻膠充分感光，在顯影后獲得盡可能高的留膜率和近似垂直的光刻膠側(cè)壁和可控的線寬。144、對準和曝光對準是把所需圖形在晶圓表面上定位或?qū)?，而曝?、曝光后烘培

在曝光時由于駐波效應的存在，光刻膠側(cè)壁會有不平整的現(xiàn)象，曝光后進行烘烤，可使感光與未感光邊界處的高分子化合物重新分布，最后達到平衡，基本可以消除駐波效應。155、曝光后烘培在曝光時由于駐波效應的存在，光刻膠側(cè)壁6、顯影

顯影就是用顯影液溶解掉不需要的光刻膠，將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上。顯影中可能出現(xiàn)的問題：顯影不足：比正常線條要寬并且在側(cè)面有斜坡不完全顯影：在襯底上留下應去掉的光刻膠過顯影：除去了太多的光刻膠，引起圖形變窄和拙劣的外形166、顯影顯影就是用顯影液溶解掉不需要的光刻膠，將掩膜版7、堅膜烘焙目的是通過溶液的蒸發(fā)來固化光刻膠，此處理提高了光刻膠對襯底的粘附性，為下一步工藝做好準備。正膠的堅膜烘焙溫度約為120℃到140℃，這比軟烘溫度要高，但也不能太高，否則光刻膠就會流動從而破壞圖形。177、堅膜烘焙178、顯影檢查目的是查找光刻膠中成形圖形的缺陷顯影檢查用來檢查光刻工藝的好壞，為光學光刻工藝生產(chǎn)人員提供用于糾正的信息188、顯影檢查目的是查找光刻膠中成形圖形的缺陷18光刻

1、基本描述和過程2、光刻膠3、顯影4、文獻19光刻

1、基本描述和過程19光刻膠

定義:

光學曝光過程中，為了將掩模上的圖形轉(zhuǎn)移到圓片上，輻照必須作用在光敏物質(zhì)上，該光敏物質(zhì)必須通過光照，改變材料性質(zhì)，使在完成光刻工藝后，達到轉(zhuǎn)移圖形的目的。該光敏物質(zhì)稱為光刻膠。它是一種對光敏感的有機化合物，它受紫外光曝光后，在顯影液中的溶解度會發(fā)生變化。作用：

a、將掩膜板上的圖形轉(zhuǎn)移到晶圓表面頂層的光刻膠中；

b、在后續(xù)工序中，保護下面的材料（刻蝕或離子注入）。

20光刻膠

定義:202121光刻膠的組成

樹脂：光刻膠樹脂是一種惰性的聚合物基質(zhì)，是用來將其它材料聚合在一起的粘合劑。光刻膠的粘附性、膠膜厚度等都是樹脂給的。感光劑：感光劑是光刻膠的核心部分，它對光形式的輻射能特別在紫外區(qū)會發(fā)生反應。曝光時間、光源所發(fā)射光線的強度都根據(jù)感光劑的特性選擇決定的。溶劑：光刻膠中容量最大的成分，感光劑和添加劑都是固態(tài)物質(zhì)，為了方便均勻的涂覆，要將它們加入溶劑進行溶解，形成液態(tài)物質(zhì)，且使之具有良好的流動性，可以通過旋轉(zhuǎn)方式涂布在晶圓表面。添加劑：用以改變光刻膠的某些特性，如改善光刻膠發(fā)生反射而添加染色劑。

22光刻膠的組成

樹脂：光刻膠樹脂是一種惰性的聚合物基質(zhì)，是用來光刻膠的組成23光刻膠的組成23光刻膠類型光刻膠根據(jù)其化學反應機理和顯影原理，可分負性膠和正性膠兩類。光照后形成不可溶物質(zhì)的是負性膠；反之，原本對某些溶劑是不可溶的，經(jīng)光照后變成可溶物質(zhì)的即為正性膠。利用這種性能，將光刻膠作涂層，就能在硅片表面刻蝕所需的電路圖形。正膠（PositivePhotoResist）：曝光前對顯影液不可溶，而曝光后變成了可溶的，能得到與掩模板遮光區(qū)相同的圖形。負膠（NegativePhotoResist）：反之。24光刻膠類型光刻膠根據(jù)其化學反應機理和顯影原理，可分負性膠和正waferPR掩模板氧化膜曝光顯影

正膠負膠25waferPR掩模板氧化膜曝光正光刻膠

受光輻射后聚合物發(fā)生變化，被輻射部分溶解，未被輻射部分保持不變。曝光時切斷樹脂聚合體主鏈和從鏈之間的聯(lián)系，達到削弱聚合體的目的，所以曝光后光刻膠在隨后的顯影處理中溶解度升高，曝光后溶解度幾乎是未曝光時的10倍；更高分辨率（無膨脹現(xiàn)象）在IC制造應用更為普遍；26正光刻膠

受光輻射后聚合物發(fā)生變化，被輻射部分溶解，未被輻射正光刻膠27正光刻膠27正膠IC主導28正膠IC主導28負光刻膠聚合物被輻射后不溶于顯影劑，精度遜于正膠在負膠曝光時，產(chǎn)生大量的交聯(lián)聚合，成為互相連接的大樹脂分子，很難在顯影液中溶解。從而負膠的曝光部分在顯影后保留。而未曝光部分則在顯影時去除。某種負膠中的加聚反應29負光刻膠聚合物被輻射后不溶于顯影劑，精度遜于正膠某種負膠中的負膠30負膠30顯影液不易進入正膠的未曝光部分，正膠光刻后線條不變形。顯影液會使負膠膨脹，線條變寬。雖然烘烤后能收縮，但易變形。所以負膠不適合2.0微米以下工藝使用。正膠是ULSI的主要光刻膠。正膠的針孔密度低，但對襯低的粘附差，通常用HMDS作增粘處理。負膠對襯底粘附好，針孔密度較高。3.正膠耐化學腐蝕，是良好的掩蔽薄膜。兩種光刻膠的性能31兩種光刻膠的性能31兩種光刻膠的性能32兩種光刻膠的性能32兩種光刻膠的性能

正膠優(yōu)點分辨率高、對比度好缺點粘附性差、抗刻蝕能力差、高成本靈敏度曝光區(qū)域光刻膠完全溶解時所需的能量負膠優(yōu)點良好的粘附能力和抗刻蝕能力、感光速度快缺點顯影時發(fā)生變形和膨脹，導致其分辨率靈敏度保留曝光區(qū)域光刻膠原始厚度的50%所需的能量33兩種光刻膠的性能

正膠優(yōu)點分辨率高、對比度好缺點粘附性差、抗DUV深紫外光刻膠

傳統(tǒng)DNQ膠的問題：1、對于<i線波長的光強烈吸收2、汞燈在DUV波段輸出光強不如i線和g線，因此靈敏度不夠3、量子效率提高有限（最大為1，一般0.3)原理：入射光子與PAG分子反應，產(chǎn)生酸分子，在后續(xù)的烘烤過程中，酸分子起催化劑作用，使曝光區(qū)域光刻膠改性總量子效率>>1，因此DUV膠的靈敏度有很大提高。g線、i線光刻膠靈敏度為100mJ/cm-2，DUV膠為20－40mJ/cm-2化學增強光刻膠PAG(photo-acidgenerator)34DUV深紫外光刻膠

傳統(tǒng)DNQ膠的問題：原理：入射光子與PADUV膠化學增強的基本原理要求對于環(huán)境和工藝參數(shù)控制嚴格，PEB溫度控制在幾分之一度。PAGINSOLINSOL聚合物長鏈酸INSOLINSOL聚合物長鏈SOLSOL聚合物長鏈酸SOLINSOL聚合物長鏈酸酸曝光曝光后烘烤（PEB）酸35DUV膠化學增強的基本原理要求對于環(huán)境和工藝參數(shù)控制嚴格，PEUVLithography—TheSuccessortoOpticalLithography?AbstractThispaperdiscussesthebasicconceptsandcurrentstateofdevelopmentofEUVlithography(EUVL),arelativelynewformoflithographythatusesextremeultraviolet(EUV)radiationwithawavelengthintherangeof10to14nanometer(nm)tocarryoutprojectionimaging.Currently,andforthelastseveraldecades,opticalprojectionlithographyhasbeenthelithographictechniqueusedinthehigh-volumemanufactureofintegratedcircuits.Itiswidelyanticipatedthatimprovementsinthistechnologywillallowittoremainthesemiconductorindustry’sworkhorsethroughthe100nmgenerationofdevices.However,sometimearoundtheyear2005,so-calledNext-GenerationLithographieswillberequired.EUVLisonesuchtechnologyvyingtobecomethesuccessortoopticallithography.36EUVLithography—TheSuccessorWhyEUVL?Inordertokeeppacewiththedemandfortheprintingofeversmallerfeatures,lithographytoolmanufacturershavefounditnecessarytograduallyreducethewavelengthofthelightusedforimagingandtodesignimagingsystemswitheverlargernumericalapertures.Thereasonsforthesechangescanbeunderstoodfromthefollowingequationsthatdescribetwoofthemostfundamentalcharacteristicsofanimagingsystem:itsresolution(RES)anddepthoffocus(DOF).TheseequationsareusuallyexpressedasRES=k1λ/NA(1a)andDOF=k2λ/(NA)2,(1b)whereλisthewavelengthoftheradiationusedtocarryouttheimaging,andNAisthenumericalapertureoftheimagingsystem(orcamera).TheseequationsshowthatbetterresolutioncanbeachievedbyreducingλandincreasingNA.37WhyEUVL?37Figure2:Theregionbetweenthelinesshowsthewavelengthandnumericalapertureofcamerassimultaneouslyhavingaresolutionof100nmorbetterandaDOFof0.5μmorbetter38Figure2:TheregionbetweentSourcesofEUVRadiationAnumberofsourcesofEUVradiationhavebeenusedtodateinthedevelopmentofEUVL.Radiationhasbeenobtainedfromavarietyoflaser-producedplasmasandfromthebendingmagnetsandtheundulatorsassociatedwithsynchrotrons.ResistsThemainproblemtobeconfrontedindevelopingasatisfactoryphotoresistforEUVListhestrongabsorptionofEUVradiationbyallmaterials.EUVresistswillmostlikelybestructuredsothatprintingoccursinaverythinimaginglayeratthesurfaceoftheresist.39SourcesofEUVRadiationResist1、靈敏度靈敏度的定義單位面積上入射的使光刻膠全部發(fā)生反應的最小光能量或最小電荷量（對電子束膠），稱為光刻膠的靈敏度，記為S

，S

越小，則靈敏度越高。

通常負膠的靈敏度高于正膠。

靈敏度太低會影響生產(chǎn)效率，所以通常希望光刻膠有較高的靈敏度。但靈敏度太高會影響分辨率。

光刻膠的特性401、靈敏度通常負膠的靈敏度高2、分辨率

下面討論分辨率與靈敏度的關系。當入射電子數(shù)為

N

時，由于隨機漲落，實際入射的電子數(shù)在范圍內(nèi)。為保證出現(xiàn)最低劑量時不少于規(guī)定劑量的90%，也即。由此可得。因此對于小尺寸曝光區(qū)，必須滿足

光刻工藝中影響分辨率的因素有：光源、曝光方式和光刻膠本身（包括靈敏度、對比度、顆粒的大小、顯影時的溶脹、電子散射等）。通常正膠的分辨率要高于負膠。NN±%10￡NN100min=N2minminminmin()10SWNqqNqWSS===412、分辨率下式中，Wmin

為最小尺寸，即分辨率?？梢姡綮`敏度越高（即S越?。?，則Wmin

就越大，分辨率就越差。minmin10qNqWSS==42式中，Wmin為最小尺寸，即分辨率?？梢?，若靈敏度越高（即3、對比度

對比度是圖中對數(shù)坐標下對比度曲線的斜率，表示光刻膠區(qū)分掩模上亮區(qū)和暗區(qū)的能力的大小，即對劑量變化的敏感程度。靈敏度曲線越陡，D0與D100的間距就越小，則就越大，這樣有助于得到清晰的圖形輪廓和高的分辨率。一般光刻膠的對比度在0.9~2.0之間。對于亞微米圖形，要求對比度大于1。

通常正膠的對比度要高于負膠。D0D100

對比度的定義為g433、對比度對

光進入光刻膠后，其強度按下式衰減

式中，α為光刻膠的光學吸收系數(shù),單位為長度的倒數(shù)。設TR為光刻膠的厚度，則可定義光刻膠的光吸收率為

對比度與光刻膠厚度的關系是可見減薄膠膜厚度有利于提高對比度和分辨率。但是，光刻膠很薄時，臺階覆蓋會變差，往往在為提高分辨率而降低膠的厚度時，要全面兼顧。

44光進入光刻膠后，其強度按下式衰減

一個與對比度有關的光刻膠性能指標是臨界調(diào)制傳輸函數(shù)CMTF

，代表在光刻膠上獲得能被分辨的圖形所必須的最小調(diào)制傳輸函數(shù)，其定義為

利用對比度的公式，可得

CMTF的典型值為0.4。如果實像的MTF小于CMTF，則其圖像就不能被分辨；如果實像的MTF大于CMTF，就有可能被分辨。

臨界調(diào)制傳輸函數(shù)45一個與對比度有關的光刻膠性能指標是臨界調(diào)制傳輸感光度：表征光刻膠對光線敏感程度的性能指標只有某一波長范圍的光才能使光刻膠發(fā)生光化學反應。留膜率:定義：曝光顯影后的非溶性膠膜厚度與曝光前的膠膜厚度之比.影響因素：膠自身性質(zhì)；吸收特性在曝光波長下的吸收率a：a太大:僅膠頂部被曝光。a太小:需很長曝光時間。?光化學吸收率即曝光前后吸收率之差。?影響因素:膠自身性質(zhì)光刻膠的性能指標46光刻膠的性能指標46光刻膠的性能指標粘附性：光刻膠與襯底之間粘附的牢固程度。影響因素：膠自身性質(zhì)；襯底的性質(zhì)及其表面狀態(tài)。針孔密度：單位面積上的針孔數(shù)。影響因素：膠自身性質(zhì)；環(huán)境潔凈度?？刮g性：能較長時間經(jīng)受酸、堿的浸蝕和等離子體的作用。影響因素：膠自身性質(zhì)；光刻工藝條件。性能穩(wěn)定性：暗反應和存儲性能退化。影響因素：膠自身性質(zhì)和存儲條件。47光刻膠的性能指標粘附性：光刻膠與襯底之間粘附的牢固程度。47光刻

1、基本描述和過程2、光刻膠3、顯影4、文獻48光刻

1、基本描述和過程48顯影顯影就是用顯影液去除已曝光部分的光刻膠，在硅片上形成所需圖形的過程。曝光部分的光刻膠與顯影液作用并溶解于水，未曝光部分不與顯影液作用并保持原狀。顯影液為堿性溶液，與光刻膠是一一對應的。49顯影顯影就是用顯影液去除已曝光部分的光刻膠，在硅片上形成所需

顯影將曝光后的硅片放到顯影液中。對于負膠，通過顯影溶解掉未曝光區(qū)的膠膜；對于正膠，通過顯影溶解掉曝光區(qū)的膠膜。幾乎所有的正膠都使用堿性顯影液。

顯影過程中膠膜會發(fā)生膨脹。正膠的膨脹可以忽略，而負膠的膨脹則可能使圖形尺寸發(fā)生變化。

顯影過程對溫度非常敏感。顯影過程可影響膠的對比度，從而影響膠的剖面形狀。50顯影顯影過程中膠膜會發(fā)生膨脹顯影缺陷:顯影過度:光刻膠太薄或者不均勻，顯影時間太長，光刻膠質(zhì)量太差（老化）顯影不足:光刻膠太厚或者不均勻，顯影時間太短，

顯影劑性能太弱（老化）顯影中的問題51顯影缺陷:顯影中的問題51負光刻膠顯影當負性光刻膠經(jīng)過曝光后，它會發(fā)生聚合，在聚合與未聚合之間有足夠高的分辨率，從而在顯影過程中聚合的區(qū)域只會失去很小部分光刻膠，而未聚合的區(qū)域則在顯影過程中分解，但由于兩個區(qū)域之間總是存在過渡區(qū)，過渡區(qū)是部分聚合的光刻膠，所以，顯影結束后必須及時沖洗，使顯影液很快稀釋，保證過渡區(qū)不被顯影，使顯影后的圖形得以完整。52負光刻膠顯影52正光刻膠顯影對于正性光刻膠，聚合與未聚合區(qū)域的溶解率約為1:4。這意味著在顯影中總會從聚合的區(qū)域失去一些光刻膠。使用過度的顯影液或顯影時間過長都會導致光刻膠太薄而不能使用。正性光刻膠的顯影工藝比負性光刻膠更為敏感，影響的因素有：軟烘焙時間和溫度、曝光度、顯影液濃度、時間、溫度以及顯影方法。顯影工藝參數(shù)由所有變量的測試來決定。顯影液早期用水稀釋的強堿溶液，如氫氧化鈉，現(xiàn)在用四甲基氫氧化銨53正光刻膠顯影53

顯影劑溫度和曝光關系與線寬變化的比較54顯影劑溫度和曝光關系與顯影方式顯影方式靜態(tài)浸漬顯影圓片靜止顯影液噴在圓片表面，依靠圓片表面張力使顯影液停留在圓片上，圓片輕輕的轉(zhuǎn)動，讓顯影液在圓片表面充分浸潤，一段時間后，高速旋轉(zhuǎn)將顯影液甩掉。旋轉(zhuǎn)噴霧顯影圓片旋轉(zhuǎn)由高壓氮氣將流經(jīng)噴嘴的顯影液打成微小的液珠噴射在圓片表面，數(shù)秒鐘顯影液就能均勻地覆蓋在整個圓片表面。影響顯影質(zhì)量因素顯影時間影響條寬控制精度顯影液的溫度影響顯影的速率55顯影方式顯影方式55旋覆浸沒顯影56旋覆浸沒顯影56連續(xù)噴霧光刻膠顯影57連續(xù)噴霧光刻膠顯影57堅膜在顯影過程中，顯影液溶解掉了需要去除的那部分光刻膠膜，同時也使不需要去除的光刻膠膜軟化，含有過多的水分，并且與基片的附著性變差，降低了后續(xù)刻蝕工藝的耐蝕性，必須經(jīng)過一定溫度和時間的烘烤，以揮發(fā)掉殘留的顯影液和水分，使膠膜致密堅固，進一步提高膠膜與基體表面的附著力和抗化學腐蝕性，減少刻蝕時所出現(xiàn)的鉆蝕和針孔現(xiàn)象。烘焙溫度太低，脫水和聚合不徹底，溫度太高光刻膠容易變軟甚至流動，所以溫度的控制極為嚴格。58堅膜在顯影過程中，顯影液溶解掉了需要去除的那部分光刻膠

任何一次工藝過后都要進行檢驗，經(jīng)檢驗合格的晶園流入下一道工藝，對顯影檢驗不合格的晶園可以返工重新曝光、顯影。工藝流程如圖所示。顯影檢驗的內(nèi)容圖形尺寸上的偏差，定位不準的圖形，表面問題（光刻膠的污染、空洞、或劃傷），以及污點和其他的表面不規(guī)則等。顯影檢查59顯影檢查59光刻

1、基本描述和過程2、光刻膠3、顯影4、文獻60光刻

1、基本描述和過程60高分辨率I-line正性光刻膠的制備及應用性能研究摘要：利用兩種不同重均分子量的改性酚醛樹脂（PF）與一種三個酯化度的四羥基二苯甲酮―重氮萘醌磺酸酯光敏劑（PAC）按比例配制，加入適量助劑優(yōu)化感光性能，制備出一種應用于電子觸屏加工領域的I-line正性光刻膠，其具有刻蝕精度高、工藝性能優(yōu)良、單位成本較低等優(yōu)勢特點。試驗方法正性光刻膠的制備將兩種不同重均分子量PF與PGMEA溶劑按照質(zhì)量比1∶5進行溶解，同時要求避光攪拌，待樹脂充分溶解后，再加入3%～4%比例的4HBP-215DNQ和助劑（包括EDL、MIBK、HBP）等。持續(xù)避光攪拌一小時以上，無不溶沉淀即可，置于5℃以下冰箱冷藏，密封保存。61高分辨率I-line正性光刻膠的制備及應用性能研究摘要：結果與討論酚醛樹脂選型比較實驗采用的是在間、對甲酚樹脂基礎上改性而成不同重均分子量的兩種酚醛樹脂，作為成膜材料。標記為1號樹脂和2號樹脂。1號樹脂是使用普通加成縮合法合成的大分子量酚醛樹脂，2號樹脂采用兩步法[4]合成了一種分子量?。∕W＝2007）且分子量分布系數(shù)窄（D＝1.4）的酚醛樹脂，分子量表征如圖362結果與討論62由圖4可見，1號樹脂樣品刻蝕輪廓明顯，但膜曝光部分沒有被溶解完全，因其分子量較大，阻溶能力太強，弱堿顯影性能不夠理想；2號樹脂樣品分子量較小，阻溶能力不足，造成非曝光區(qū)域溶解，曝光輪廓邊緣模糊；1、2號混合樹脂曝光輪廓清晰，顯影效果明顯，不同分子量的樹脂提高了曝光區(qū)與非曝光區(qū)的溶解速率反差，使得分辨率提高。63由圖4可見，1號樹脂樣品刻蝕輪廓明顯，但膜曝光部分沒有被環(huán)保溶劑選型比較為了提高光刻膠的物理性能和安全性，本文篩選出幾種涂料油墨行業(yè)常用的環(huán)保溶劑，如丙二醇甲醚醋酸酯（PGMEA）、乙二醇單乙醚等。此外，還可加入沸點較高的溶劑如N,N-二甲基甲酰胺（DMF）等[7]。分別用PGMEA與DMF作為溶劑，配制樣品，對比前烘烤時間的情況，如表2所示由表2可知，PGMEA較DMF優(yōu)先揮發(fā)完全，完成固化成膜過程，這與PGMEA沸點略低于DMF的規(guī)律相符。前烘烤時間上兩者相差不大，因此在優(yōu)先選擇較為環(huán)保的PGMEA作溶劑同時，可以根據(jù)固體原料的溶解效率適當加入DMF作為輔助。64環(huán)保溶劑選型比較由表2可知，PGMEA較DMF優(yōu)先揮發(fā)光敏劑分子結構選型比較實驗所依據(jù)的是“PF-DNQ”體系光化學反應原理，其中DNQ的作用是促進曝光區(qū)域的溶解，抑制非曝光區(qū)域的溶解。使用一種含有三個酯化度的四羥基二苯甲酮-215重氮萘醌磺酸酯和一種全酯化的三羥基二苯甲酮-215重氮萘醌磺酸酯分別作為光敏劑配膠，顯影效果對比如圖6所示。65光敏劑分子結構選型比較65由圖6可見，不同接枝母體結構的DNQ光敏劑在分辨率和感光性能上存在差異。光敏劑的酯化度越高，對樹脂的溶解抑制性越強，膠的分辨率越高。在多于四個羥基后，分子的空間位阻對感光性能開始產(chǎn)生不利影響。另一方面，全酯化的光敏劑又存在難以溶解的問題。因此，提出利用二苯甲酮骨架結構制備出含有單個羥基并且由于空間位阻而未被酯化的光敏劑，這類含不飽和酯化度的光敏劑相對于全酯化的光敏劑，溶解抑制作用沒有下降，保持了原有的高分辨率，而且感光性和溶解性更好。66由圖6可見，不同接枝母體結構的DNQ光敏劑在分辨率和感光光敏劑（PAC）與助劑添加量比較光敏劑由于其較高的酯化度會造成本身溶解度的降低，其溶解性能和溶解效率是影響配制光刻膠效率的關鍵環(huán)節(jié)。以配方中光敏劑用量比例為1.0倍計，分別取用1.5倍、1.0倍、0.5倍和0.5倍含助劑（PAC/HBP＝3∶1）作為光敏劑進行樣品配制，對比檢測顯影時間，結果如表3所示。67光敏劑（PAC）與助劑添加量比較67由表3可知，PAC用量越多，顯影時間越短，是因為光反應原料濃度增加使曝光時能量吸收更為充分，顯影效率隨之提高。但制樣中存在PAC溶解度偏低，不能完全溶解的情況。使用含助劑HBP的光敏劑PAC，能夠起到溶解（曝光區(qū)域樹脂膜）促進的作用，加快顯影速度。結論1）成膜酚醛樹脂的重均分子量應呈現(xiàn)兩極化分布，利用不同分子量樹脂的溶解速率反差，可以明顯提高分辨率。2）根據(jù)固體原料溶解性能和前烘烤所需時間，優(yōu)先選用常見的涂料環(huán)保溶劑PGMEA，其具有易得和成本低的優(yōu)勢。3）光敏劑接枝母體結構對“PF-DNQ”體系的光化學反應有明顯影響，該體系所使用的接枝母體在感光性能上的最優(yōu)指向是含三個酯化度的2,3,4,4’-四羥基二苯甲酮。4）使用助劑HBP可以有效減少溶解度低的光敏劑用量，提高固體原料溶解速率，并保持顯影效率，能夠顯著降低單位成本。68由表3可知，PAC用量越多，顯影時間越短，是因為光反應原參考文獻69參考文獻69集成電路工藝光刻70集成電路工藝光刻1光刻

1、基本描述和過程2、光刻膠3、顯影4、文獻71光刻

1、基本描述和過程2光刻

1、基本描述和過程2、光刻膠3、顯影4、文獻72光刻

1、基本描述和過程3光刻基本介紹光刻是通過一系列生產(chǎn)步驟，將晶圓表面薄膜的特定部分除去的工藝。在此之后，晶圓表面會留下帶有微圖形結構的薄膜。通過光刻工藝過程，最終在晶圓上保留的是特征圖形部分。73光刻基本介紹光刻是通過一系列生產(chǎn)步驟，將晶圓表面薄膜的特定部光刻三要素Usedforpreparingthesubstrateofawaferforthesubsequentprocessingstage.Elements(三要素）1）Lightsource–light,X-ray,electronorionbeams–Ultraviolet(UV)lightwithawavelengthof250-450nmisusedforsiliconprocess2）Mask(掩模板）–achromiumpatternonalighttransparentsubstrate(glass).3)Resist（光刻膠）–sensitivetothelightsource,about1μmthick,appliedonthesiliconwaferoranotherdepositionlayer–positiveandnegativeresist74光刻三要素Usedforpreparingthesu光刻工藝流程75光刻工藝流程61、氣相成底膜目的：增強硅片與光刻膠的黏附性底膜處理的步驟

1.硅片清洗不良的表面沾污會造成：光刻膠與硅片的黏附性差，可能會浮膠、鉆蝕顆粒沾污會造成不平坦的涂布，光刻膠針孔

2.脫水烘焙使硅片表面呈干燥疏水性

3.底膜處理

HMDS作用：影響硅片表面形成疏水表面增強硅片與膠的結合力方法有：沉浸式，旋涂法和蒸汽法761、氣相成底膜目的：增強硅片與光刻膠的黏附性72、旋轉(zhuǎn)涂膠涂膠工藝的目的就是在晶圓表面建立薄的、均勻的、并且沒有缺陷的光刻膠膜。旋轉(zhuǎn)涂膠的四個基本步驟772、旋轉(zhuǎn)涂膠涂膠工藝的目的就是在晶圓表面建立薄的、均勻的、并2、旋轉(zhuǎn)涂膠常用涂膠法：靜態(tài)旋轉(zhuǎn)和動態(tài)噴灑靜態(tài)涂膠：首先把光刻膠通過管道堆積在晶圓的中心，然后低速旋轉(zhuǎn)使光刻膠鋪開，再高速旋轉(zhuǎn)甩掉多余的光刻膠，高速旋轉(zhuǎn)時光刻膠中的溶劑會揮發(fā)一部分。782、旋轉(zhuǎn)涂膠常用涂膠法：靜態(tài)旋轉(zhuǎn)和動態(tài)噴灑92、旋轉(zhuǎn)涂膠

靜態(tài)涂膠時的堆積量非常關鍵，量少了會導致負膠不均勻，量大了會導致晶圓邊緣光刻膠的堆積甚至流到背面。792、旋轉(zhuǎn)涂膠靜態(tài)涂膠時的堆積量非常關鍵，量少了會導致2、旋轉(zhuǎn)涂膠

動態(tài)噴灑：隨著晶圓直徑越來越大，靜態(tài)涂膠已不能滿足要求，動態(tài)噴灑是以低速旋轉(zhuǎn)，目的是幫助光刻膠最初的擴散，用這種方法可以用較少量的光刻膠而達到更均勻的光刻膠膜，然后高速旋轉(zhuǎn)完成最終要求薄而均勻的光刻膠膜。802、旋轉(zhuǎn)涂膠動態(tài)噴灑：隨著晶圓直徑越來越大，靜態(tài)涂膠2、旋轉(zhuǎn)涂膠

涂膠的質(zhì)量要求是：（1）膜厚符合設計的要求，同時膜厚要均勻，膠面上看不到干涉花紋；（2）膠層內(nèi)無點缺陷（如針孔等）；（3）涂層表面無塵埃和碎屑等顆粒。812、旋轉(zhuǎn)涂膠涂膠的質(zhì)量要求是：（1）膜厚符合設計的要求，3、前烘目的：光刻膠中的溶劑部分揮發(fā)增強光刻膠的粘附性，光吸收及抗腐蝕能力緩和涂膠過程中光刻膠膜內(nèi)產(chǎn)生的應力如果沒有前烘，可能帶來的問題有：光刻膠發(fā)黏，易受顆粒污染光刻膠來自旋轉(zhuǎn)涂膠的內(nèi)在應力將導致粘附性問題溶劑含量過高導致顯影時由于溶解差異，而很難區(qū)分曝光和未曝光的光刻膠光刻膠散發(fā)的氣體可能污染光學系統(tǒng)的透鏡823、前烘目的：134、對準和曝光對準是把所需圖形在晶圓表面上定位或?qū)?，而曝光的目的是要是通過汞弧燈或其他輻射源將圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠圖層上。用盡可能短的時間使光刻膠充分感光，在顯影后獲得盡可能高的留膜率和近似垂直的光刻膠側(cè)壁和可控的線寬。834、對準和曝光對準是把所需圖形在晶圓表面上定位或?qū)?，而曝?、曝光后烘培

在曝光時由于駐波效應的存在，光刻膠側(cè)壁會有不平整的現(xiàn)象，曝光后進行烘烤，可使感光與未感光邊界處的高分子化合物重新分布，最后達到平衡，基本可以消除駐波效應。845、曝光后烘培在曝光時由于駐波效應的存在，光刻膠側(cè)壁6、顯影

顯影就是用顯影液溶解掉不需要的光刻膠，將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上。顯影中可能出現(xiàn)的問題：顯影不足：比正常線條要寬并且在側(cè)面有斜坡不完全顯影：在襯底上留下應去掉的光刻膠過顯影：除去了太多的光刻膠，引起圖形變窄和拙劣的外形856、顯影顯影就是用顯影液溶解掉不需要的光刻膠，將掩膜版7、堅膜烘焙目的是通過溶液的蒸發(fā)來固化光刻膠，此處理提高了光刻膠對襯底的粘附性，為下一步工藝做好準備。正膠的堅膜烘焙溫度約為120℃到140℃，這比軟烘溫度要高，但也不能太高，否則光刻膠就會流動從而破壞圖形。867、堅膜烘焙178、顯影檢查目的是查找光刻膠中成形圖形的缺陷顯影檢查用來檢查光刻工藝的好壞，為光學光刻工藝生產(chǎn)人員提供用于糾正的信息878、顯影檢查目的是查找光刻膠中成形圖形的缺陷18光刻

1、基本描述和過程2、光刻膠3、顯影4、文獻88光刻

1、基本描述和過程19光刻膠

定義:

光學曝光過程中，為了將掩模上的圖形轉(zhuǎn)移到圓片上，輻照必須作用在光敏物質(zhì)上，該光敏物質(zhì)必須通過光照，改變材料性質(zhì)，使在完成光刻工藝后，達到轉(zhuǎn)移圖形的目的。該光敏物質(zhì)稱為光刻膠。它是一種對光敏感的有機化合物，它受紫外光曝光后，在顯影液中的溶解度會發(fā)生變化。作用：

a、將掩膜板上的圖形轉(zhuǎn)移到晶圓表面頂層的光刻膠中；

b、在后續(xù)工序中，保護下面的材料（刻蝕或離子注入）。

89光刻膠

定義:209021光刻膠的組成

樹脂：光刻膠樹脂是一種惰性的聚合物基質(zhì)，是用來將其它材料聚合在一起的粘合劑。光刻膠的粘附性、膠膜厚度等都是樹脂給的。感光劑：感光劑是光刻膠的核心部分，它對光形式的輻射能特別在紫外區(qū)會發(fā)生反應。曝光時間、光源所發(fā)射光線的強度都根據(jù)感光劑的特性選擇決定的。溶劑：光刻膠中容量最大的成分，感光劑和添加劑都是固態(tài)物質(zhì)，為了方便均勻的涂覆，要將它們加入溶劑進行溶解，形成液態(tài)物質(zhì)，且使之具有良好的流動性，可以通過旋轉(zhuǎn)方式涂布在晶圓表面。添加劑：用以改變光刻膠的某些特性，如改善光刻膠發(fā)生反射而添加染色劑。

91光刻膠的組成

樹脂：光刻膠樹脂是一種惰性的聚合物基質(zhì)，是用來光刻膠的組成92光刻膠的組成23光刻膠類型光刻膠根據(jù)其化學反應機理和顯影原理，可分負性膠和正性膠兩類。光照后形成不可溶物質(zhì)的是負性膠；反之，原本對某些溶劑是不可溶的，經(jīng)光照后變成可溶物質(zhì)的即為正性膠。利用這種性能，將光刻膠作涂層，就能在硅片表面刻蝕所需的電路圖形。正膠（PositivePhotoResist）：曝光前對顯影液不可溶，而曝光后變成了可溶的，能得到與掩模板遮光區(qū)相同的圖形。負膠（NegativePhotoResist）：反之。93光刻膠類型光刻膠根據(jù)其化學反應機理和顯影原理，可分負性膠和正waferPR掩模板氧化膜曝光顯影

正膠負膠94waferPR掩模板氧化膜曝光正光刻膠

受光輻射后聚合物發(fā)生變化，被輻射部分溶解，未被輻射部分保持不變。曝光時切斷樹脂聚合體主鏈和從鏈之間的聯(lián)系，達到削弱聚合體的目的，所以曝光后光刻膠在隨后的顯影處理中溶解度升高，曝光后溶解度幾乎是未曝光時的10倍；更高分辨率（無膨脹現(xiàn)象）在IC制造應用更為普遍；95正光刻膠

受光輻射后聚合物發(fā)生變化，被輻射部分溶解，未被輻射正光刻膠96正光刻膠27正膠IC主導97正膠IC主導28負光刻膠聚合物被輻射后不溶于顯影劑，精度遜于正膠在負膠曝光時，產(chǎn)生大量的交聯(lián)聚合，成為互相連接的大樹脂分子，很難在顯影液中溶解。從而負膠的曝光部分在顯影后保留。而未曝光部分則在顯影時去除。某種負膠中的加聚反應98負光刻膠聚合物被輻射后不溶于顯影劑，精度遜于正膠某種負膠中的負膠99負膠30顯影液不易進入正膠的未曝光部分，正膠光刻后線條不變形。顯影液會使負膠膨脹，線條變寬。雖然烘烤后能收縮，但易變形。所以負膠不適合2.0微米以下工藝使用。正膠是ULSI的主要光刻膠。正膠的針孔密度低，但對襯低的粘附差，通常用HMDS作增粘處理。負膠對襯底粘附好，針孔密度較高。3.正膠耐化學腐蝕，是良好的掩蔽薄膜。兩種光刻膠的性能100兩種光刻膠的性能31兩種光刻膠的性能101兩種光刻膠的性能32兩種光刻膠的性能

正膠優(yōu)點分辨率高、對比度好缺點粘附性差、抗刻蝕能力差、高成本靈敏度曝光區(qū)域光刻膠完全溶解時所需的能量負膠優(yōu)點良好的粘附能力和抗刻蝕能力、感光速度快缺點顯影時發(fā)生變形和膨脹，導致其分辨率靈敏度保留曝光區(qū)域光刻膠原始厚度的50%所需的能量102兩種光刻膠的性能

正膠優(yōu)點分辨率高、對比度好缺點粘附性差、抗DUV深紫外光刻膠

傳統(tǒng)DNQ膠的問題：1、對于<i線波長的光強烈吸收2、汞燈在DUV波段輸出光強不如i線和g線，因此靈敏度不夠3、量子效率提高有限（最大為1，一般0.3)原理：入射光子與PAG分子反應，產(chǎn)生酸分子，在后續(xù)的烘烤過程中，酸分子起催化劑作用，使曝光區(qū)域光刻膠改性總量子效率>>1，因此DUV膠的靈敏度有很大提高。g線、i線光刻膠靈敏度為100mJ/cm-2，DUV膠為20－40mJ/cm-2化學增強光刻膠PAG(photo-acidgenerator)103DUV深紫外光刻膠

傳統(tǒng)DNQ膠的問題：原理：入射光子與PADUV膠化學增強的基本原理要求對于環(huán)境和工藝參數(shù)控制嚴格，PEB溫度控制在幾分之一度。PAGINSOLINSOL聚合物長鏈酸INSOLINSOL聚合物長鏈SOLSOL聚合物長鏈酸SOLINSOL聚合物長鏈酸酸曝光曝光后烘烤（PEB）酸104DUV膠化學增強的基本原理要求對于環(huán)境和工藝參數(shù)控制嚴格，PEUVLithography—TheSuccessortoOpticalLithography?AbstractThispaperdiscussesthebasicconceptsandcurrentstateofdevelopmentofEUVlithography(EUVL),arelativelynewformoflithographythatusesextremeultraviolet(EUV)radiationwithawavelengthintherangeof10to14nanometer(nm)tocarryoutprojectionimaging.Currently,andforthelastseveraldecades,opticalprojectionlithographyhasbeenthelithographictechniqueusedinthehigh-volumemanufactureofintegratedcircuits.Itiswidelyanticipatedthatimprovementsinthistechnologywillallowittoremainthesemiconductorindustry’sworkhorsethroughthe100nmgenerationofdevices.However,sometimearoundtheyear2005,so-calledNext-GenerationLithographieswillberequired.EUVLisonesuchtechnologyvyingtobecomethesuccessortoopticallithography.105EUVLithography—TheSuccessorWhyEUVL?Inordertokeeppacewiththedemandfortheprintingofeversmallerfeatures,lithographytoolmanufacturershavefounditnecessarytograduallyreducethewavelengthofthelightusedforimagingandtodesignimagingsystemswitheverlargernumericalapertures.Thereasonsforthesechangescanbeunderstoodfromthefollowingequationsthatdescribetwoofthemostfundamentalcharacteristicsofanimagingsystem:itsresolution(RES)anddepthoffocus(DOF).TheseequationsareusuallyexpressedasRES=k1λ/NA(1a)andDOF=k2λ/(NA)2,(1b)whereλisthewavelengthoftheradiationusedtocarryouttheimaging,andNAisthenumericalapertureoftheimagingsystem(orcamera).TheseequationsshowthatbetterresolutioncanbeachievedbyreducingλandincreasingNA.106WhyEUVL?37Figure2:Theregionbetweenthelinesshowsthewavelengthandnumericalapertureofcamerassimultaneouslyhavingaresolutionof100nmorbetterandaDOFof0.5μmorbetter107Figure2:TheregionbetweentSourcesofEUVRadiationAnumberofsourcesofEUVradiationhavebeenusedtodateinthedevelopmentofEUVL.Radiationhasbeenobtainedfromavarietyoflaser-producedplasmasandfromthebendingmagnetsandtheundulatorsassociatedwithsynchrotrons.ResistsThemainproblemtobeconfrontedindevelopingasatisfactoryphotoresistforEUVListhestrongabsorptionofEUVradiationbyallmaterials.EUVresistswillmostlikelybestructuredsothatprintingoccursinaverythinimaginglayeratthesurfaceoftheresist.108SourcesofEUVRadiationResist1、靈敏度靈敏度的定義單位面積上入射的使光刻膠全部發(fā)生反應的最小光能量或最小電荷量（對電子束膠），稱為光刻膠的靈敏度，記為S

，S

越小，則靈敏度越高。

通常負膠的靈敏度高于正膠。

靈敏度太低會影響生產(chǎn)效率，所以通常希望光刻膠有較高的靈敏度。但靈敏度太高會影響分辨率。

光刻膠的特性1091、靈敏度通常負膠的靈敏度高2、分辨率

下面討論分辨率與靈敏度的關系。當入射電子數(shù)為

N

時，由于隨機漲落，實際入射的電子數(shù)在范圍內(nèi)。為保證出現(xiàn)最低劑量時不少于規(guī)定劑量的90%，也即。由此可得。因此對于小尺寸曝光區(qū)，必須滿足

光刻工藝中影響分辨率的因素有：光源、曝光方式和光刻膠本身（包括靈敏度、對比度、顆粒的大小、顯影時的溶脹、電子散射等）。通常正膠的分辨率要高于負膠。NN±%10￡NN100min=N2minminminmin()10SWNqqNqWSS===1102、分辨率下式中，Wmin

為最小尺寸，即分辨率?？梢姡綮`敏度越高（即S越?。?，則Wmin

就越大，分辨率就越差。minmin10qNqWSS==111式中，Wmin為最小尺寸，即分辨率。可見，若靈敏度越高（即3、對比度

對比度是圖中對數(shù)坐標下對比度曲線的斜率，表示光刻膠區(qū)分掩模上亮區(qū)和暗區(qū)的能力的大小，即對劑量變化的敏感程度。靈敏度曲線越陡，D0與D100的間距就越小，則就越大，這樣有助于得到清晰的圖形輪廓和高的分辨率。一般光刻膠的對比度在0.9~2.0之間。對于亞微米圖形，要求對比度大于1。

通常正膠的對比度要高于負膠。D0D100

對比度的定義為g1123、對比度對

光進入光刻膠后，其強度按下式衰減

式中，α為光刻膠的光學吸收系數(shù),單位為長度的倒數(shù)。設TR為光刻膠的厚度，則可定義光刻膠的光吸收率為

對比度與光刻膠厚度的關系是可見減薄膠膜厚度有利于提高對比度和分辨率。但是，光刻膠很薄時，臺階覆蓋會變差，往往在為提高分辨率而降低膠的厚度時，要全面兼顧。

113光進入光刻膠后，其強度按下式衰減

一個與對比度有關的光刻膠性能指標是臨界調(diào)制傳輸函數(shù)CMTF

，代表在光刻膠上獲得能被分辨的圖形所必須的最小調(diào)制傳輸函數(shù)，其定義為

利用對比度的公式，可得

CMTF的典型值為0.4。如果實像的MTF小于CMTF，則其圖像就不能被分辨；如果實像的MTF大于CMTF，就有可能被分辨。

臨界調(diào)制傳輸函數(shù)114一個與對比度有關的光刻膠性能指標是臨界調(diào)制傳輸感光度：表征光刻膠對光線敏感程度的性能指標只有某一波長范圍的光才能使光刻膠發(fā)生光化學反應。留膜率:定義：曝光顯影后的非溶性膠膜厚度與曝光前的膠膜厚度之比.影響因素：膠自身性質(zhì)；吸收特性在曝光波長下的吸收率a：a太大:僅膠頂部被曝光。a太小:需很長曝光時間。?光化學吸收率即曝光前后吸收率之差。?影響因素:膠自身性質(zhì)光刻膠的性能指標115光刻膠的性能指標46光刻膠的性能指標粘附性：光刻膠與襯底之間粘附的牢固程度。影響因素：膠自身性質(zhì)；襯底的性質(zhì)及其表面狀態(tài)。針孔密度：單位面積上的針孔數(shù)。影響因素：膠自身性質(zhì)；環(huán)境潔凈度。抗蝕性：能較長時間經(jīng)受酸、堿的浸蝕和等離子體的作用。影響因素：膠自身性質(zhì)；光刻工藝條件。性能穩(wěn)定性：暗反應和存儲性能退化。影響因素：膠自身性質(zhì)和存儲條件。116光刻膠的性能指標粘附性：光刻膠與襯底之間粘附的牢固程度。47光刻

1、基本描述和過程2、光刻膠3、顯影4、文獻117光刻

1、基本描述和過程48顯影顯影就是用顯影液去除已曝光部分的光刻膠，在硅片上形成所需圖形的過程。曝光部分的光刻膠與顯影液作用并溶解于水，未曝光部分不與顯影液作用并保持原狀。顯影液為堿性溶液，與光刻膠是一一對應的。118顯影顯影就是用顯影液去除已曝光部分的光刻膠，在硅片上形成所需

顯影將曝光后的硅片放到顯影液中。對于負膠，通過顯影溶解掉未曝光區(qū)的膠膜；對于正膠，通過顯影溶解掉曝光區(qū)的膠膜。幾乎所有的正膠都使用堿性顯影液。

顯影過程中膠膜會發(fā)生膨脹。正膠的膨脹可以忽略，而負膠的膨脹則可能使圖形尺寸發(fā)生變化。

顯影過程對溫度非常敏感。顯影過程可影響膠的對比度，從而影響膠的剖面形狀。119顯影顯影過程中膠膜會發(fā)生膨脹顯影缺陷:顯影過度:光刻膠太薄或者不均勻，顯影時間太長，光刻膠質(zhì)量太差（老化）顯影不足:光刻膠太厚或者不均勻，顯影時間太短，

顯影劑性能太弱（老化）顯影中的問題120顯影缺陷:顯影中的問題51負光刻膠顯影當負性光刻膠經(jīng)過曝光后，它會發(fā)生聚合，在聚合與未聚合之間有足夠高的分辨率，從而在顯影過程中聚合的區(qū)域只會失去很小部分光刻膠，而未聚合的區(qū)域則在顯影過程中分解，但由于兩個區(qū)域之間總是存在過渡區(qū)，過渡區(qū)是部分聚合的光刻膠，所以，顯影結束后必須及時沖洗，使顯影液很快稀釋，保證過渡區(qū)不被顯影，使顯影后的圖形得以完整。121負光刻膠顯影52正光刻膠顯影對于正性光刻膠，聚合與未聚合區(qū)域的溶解率約為1:4。這意味著在顯影中總會從聚合的區(qū)域失去一些光刻膠。使用過度的顯影液或顯影時間過長都會導致光刻膠太薄而不能使用。正性光刻膠的顯影工藝比負性光刻膠更為敏感，影響的因素有：軟烘焙時間和溫度、曝光度、顯影液濃度、時間、溫度以及顯影方法。顯影工藝參數(shù)由所有變量的測試來決定。顯影液早期用水稀釋的強堿溶液，如氫氧化鈉，現(xiàn)在用四甲基氫氧化銨122正光刻膠顯影53

顯影劑溫度和曝光關系與線寬變化的比較123顯影劑溫度和曝光關系與顯影方式顯影方式靜態(tài)浸漬顯影圓片靜止顯影液噴在圓片表面，依靠圓片表面張力使顯影液停留在圓片上，圓片輕輕的轉(zhuǎn)動，讓顯影液在圓片表面充分浸潤，一段時間后，高速旋轉(zhuǎn)將顯影液甩掉。旋轉(zhuǎn)噴霧顯影圓片旋轉(zhuǎn)由高壓氮氣將流經(jīng)噴嘴的顯影液打成微小的液珠噴射在圓片表面，數(shù)秒鐘顯影液就能均勻地覆蓋在整個圓片表面。影響顯影質(zhì)量因素顯影時間影響條寬控制精度顯影液的溫度影響顯影的速率124顯影方式顯影方式55旋覆浸沒顯影125旋覆浸沒顯影56連續(xù)噴霧光刻膠顯影126連續(xù)噴霧光刻膠顯影57堅