原创 常见的晶圆显影方式及优缺点

晶圆显影过程是光刻工序中必不可少的步骤，显影过程已经经历了几十年的创新和进步。那么常见的显影方式有几种？显影液的种类有哪些？显影的机理是什么？显影主要的控制因素有哪些？

什么是显影？

显影（photoresist developing），显影是将显影液应用于曝光后的光刻胶。显影液是一种化学溶剂，作用是洗去光刻胶中被曝光或未被曝光的部分，从而在晶圆上得到出所需的图案。

具体来说：

在正胶中，曝光部分在显影过程中会被洗去。

在负胶中，未曝光部分在显影过程中会被洗去。

显影液的显影机理

正胶

当正胶受到曝光时，光敏基团发生光化学反应，会生成酸性基团，放出氮气，酸性基团与显影液反应，光刻胶的结构被破坏，因此曝光后的光刻胶便被洗去。由于曝光后的光刻胶含有很多酸性基团，所以显影液一般为微碱性的溶液。

负胶

当负胶受到曝光时，由于光敏基团的反应，光刻胶中的聚合物分子会交联为网状结构，使得曝光后的光刻胶在结构上更加稳定和不易溶解。显影液会溶解掉未被曝光（未交联）的光刻胶，而曝光区域的光刻胶则保持不变。

常见的显影方式

浸泡式显影：

操作：在浸泡式显影中，晶圆完全浸没在显影液中一段固定的时间。

优点：

过程简单。

可以获得均匀的显影效果，因为整个晶圆都被显影液均匀地覆盖。

通常用于实验室和研究环境，因为它容易实施且不需要复杂的设备。

缺点：

不适合于大规模生产，因为需要大量的显影液。

显影液可能被污染，尤其是在连续显影多个晶圆的情况下。

控制因素：温度，时间，浓度，显影液流动性。同一种显影液，温度越高，浓度越大，搅拌越剧烈，显影速率越快。

喷淋式显影：

操作：喷洒式显影使用专门的设备，将显影液以雾化的形式均匀地喷洒到晶圆表面。

优点：

高效且节省显影液。因为只有需要的显影液量被喷洒到晶圆上，所以浪费很少。

可以提供非常均匀的显影效果，显影时晶圆一边喷洒一边转动。

更适合大规模生产，因为它可以快速、连续地处理多个晶圆。

缺点：

需要更复杂的设备和更精细的工艺参数控制，以确保喷洒是均匀的。

如果喷洒不均匀，可能会导致显影效果不一致。

控制因素：温度，时间，浓度，喷洒压力，流量，晶圆转速等。

显影液种类

正性显影液：TMAH，NaOH，AZ 400K ，AZ 826 MIF，AZ ECI 3027等

负性光刻胶：AZ 326 MIF Developer、AZ 726 MIF Developer，AZ 826 MIF Developer等。

上面列举的只是常见的显影液，一般要根据不同的光刻胶，不同的分辨率，不同的胶厚来选择合适的显影液。

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