半导体工艺之从显影到最终检查(二)

文摘   2024-09-30 06:03   河北  

 1.液体的表面张力可以阻止化学品渗透到小开口中。 2.部分溶解的光刻胶碎片可能会附着在晶圆表面。 3.随着数百个晶圆通过它们进行处理,罐子可能会受到污染。 4.当它们被拉过液体表面时,晶圆可能会受到污染。 5.显影液(尤其是正性显影剂)可能会因使用而稀释。 6.为了消除问题1、2和3,频繁更换溶液会增加过程成本。 7.室温波动可能会导致显影液的显影速率发生变化。 8.晶圆必须迅速转移到干燥过程步骤,这引入了第三个步骤。


为了改善沉浸式显影过程,通常会向沉浸罐中添加一些东西。通过搅拌或摇动机构的机械搅拌来帮助均匀性和小开口的渗透。流行的搅拌系统是将聚四氟乙烯(特氟龙)包裹的磁铁与罐外的旋转磁场耦合。


搅动也是通过将超声波或兆声波传递到液体中来实现的。超声波会引起一种称为空化的现象。波中的能量使液体分离成微小的空腔,这些空腔立即坍塌。数以百万计的微观空腔的快速产生和坍塌创造了显影的均匀性,并帮助液体渗透到小开口中。兆声波(1 MHz)的能量减少了自然粘附在晶圆表面的停滞边界层。


通过向浴池中添加加热器和温度控制器,也可以增强均匀的显影速率。

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喷雾显影

化学显影的首选方法是喷雾。实际上,喷雾处理通常比沉浸系统更受青睐,用于任何湿法过程(清洁、显影、蚀刻),原因有很多。例如,喷雾系统大大减少了化学品的使用。过程改进包括由于喷雾压力的机械作用更好地定义了光刻胶边缘,并去除了部分聚合的光刻胶碎片。喷雾系统总是比沉浸系统更干净,因为每个晶圆都是用新鲜的化学品显影(或蚀刻或清洁)。


喷雾处理可以是单片或批量系统。在单晶圆配置中(如下图所示),晶圆被夹在真空吸盘上并旋转,而显影剂和冲洗液依次喷到表面上。冲洗后立即通过增加晶圆吸盘的旋转速度进行干燥。在外观和设计上,单晶圆喷雾显影系统与光刻胶旋涂机相同,但用于不同的化学品。单晶圆喷雾显影系统提供了通过集成显影和硬烤过程实现轨道自动化的优势。这些系统的一个主要过程优势是直接喷射化学品到晶圆上增加了均匀性。

正性光刻胶显影对温度更敏感。 问题是流体通过孔口在压力下快速冷却的现象。这种现象称为绝热冷却,与在分配过程中加压家庭清洁剂罐冷却的现象相同。用于正性光刻胶的喷雾显影剂通常具有加热的晶圆吸盘或加热的喷雾喷嘴以控制显影温度。喷雾显影正性光刻胶时遇到的其他问题包括使用碱性显影剂时机器的恶化,以及水基显影剂在喷嘴下压力下喷出时的起泡。批量开发者有两个版本,单船和多船。这些机器是之前描述的旋转冲洗干燥机。作为开发者,它们需要额外的管道以适应显影化学品,但适应了显影过程。一般来说,批量开发系统比直接喷雾、单晶圆系统更不均匀,因为喷雾不会直接冲击每个晶圆表面,正性光刻胶处理的温度控制更复杂。

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