显影工艺的技术指标及影响因素

显影工艺的几个关键技术指标

a.显影程度不够会造成不完全显影，导致底部有光刻胶残留、线宽偏小或线缝底部内凹；过显影会导致线缝偏大，过显影液会过多地从图形区边缘或表面上去除光刻胶。

b.侧壁角：湿法显影具有各向同性，显影液在垂直方向显影的同事，周围的光刻胶同时也会被溶解，这种现象称为湿法显影的底切现象。显影后光刻胶与金属层的侧壁角为锐角。侧壁角越小会导致边缘光刻胶过薄，在蚀刻的过程中无法起到保护的作用。

c.显影液表面张力：显影液表面张力越大，与光刻胶的接触越差，对于小线缝显影，显影液无法浸润导致显影效果不佳。当工艺节点过高时，还显影液对光刻胶浸润性差造成膨润现象，导致图案崩塌失真。同时，显影液表面张力越小，显影速度越快。

d.显影均匀性：显影过程即聚合物溶解过程，显影液浓度不均、温度不均、各位置接触液面时间不均均会影响各处显影程度，对于同一线宽的图形会造成显影后线缝不均现象。

影响显影工艺的几个因素

在显影过程中有一些关键参数是必须被关注的，这些参数包括显影时间、显影温度、显影液量、当量浓度、排风及清洗等。

a.显影时间：在光刻胶表面的显影液被清洗之前，显影液一直在和光刻胶进行反应。显影程度随显影时间的增加而变化。当然，在新的显影液中显影速率会高一些，随着显影的持续进行，显影液的浓度逐渐下降，显影的速率也会略微下降。为了便于生产控制，保证显影的一致性，一般会在显影速率发生明显变化前更换掉显影液。而且过短的显影时间会导致显影不充分，显影深度不够造成底部留胶、底部内凹或线缝偏小；显影时间过长会导致侧壁角偏小，线缝偏大。随着显影时间的增长，线缝大小两段呈线性增大，当显影部分未超过曝光区域时，斜率较大，当显影部分超过曝光区域时，斜率偏小。

b.显影温度：显影液的最佳工作温度是 15～25℃。其温度确定后，一般要求温度误差在±1℃（不严格的可以在±2℃）。显影温度直接决定了光刻胶的溶解速率。对于正性光刻胶而言，显影温度越低，显影速率越快；对于负性光刻胶而言，显影温度越低，显影速率越慢。显影期间的高温将促使化学反应速率提高，但是这将导致光刻胶的过度显影，并且造成关键尺寸的损失。较低的温度造成化学反应速率降低，导致光刻胶显影不足并造成关键尺寸的增加或显影不完全。这两种情况都会影响光学光刻技术的分辨率。可通过调节显影温度来匹配显影工艺，但因注意显影液温度与室内温度的温差不能过大。

c.显影液浓度：显影液浓度越大，显影速度越快，一般显影液浓度都为固定值，为了工艺匹配，可进行特殊定制。

d.光刻胶种类与厚度：不同种类的光刻胶因其化学结构不一样，显影工艺也不一样。甚至同一光刻胶不同厂家的显影工艺也存在细微差别。光刻胶越厚，显影时间需越长。

当然，不能忽略显影过程最为重要的显影均匀性问题，理论上，凡是能影响晶圆表面各处溶解速率的因素都必须考虑其均匀性。显影温度、显影液浓度、显影时间、光刻胶厚度与种类需均衡考虑来确定显影工艺。

05常见的显影问题

如果不能正确地控制显影工艺，图形传递的精确度就会出现问题，这些光刻胶的图形问题，如未能及时检出，传递到后续的刻蚀或者去胶工序中，就会对产品产生明显的不良影响。

常见的显影问题有3类，分别是显影不足、不完全显影和过显影。从外观上看，显影不足的线条比正常线条要宽，并且侧面有斜坡；不完全显影在晶圆片上留有在显影中应该去除的光刻胶，如下图所示，图（a）为不完全显影图，图（b）为正常显影图；过显影去除了过多的光刻胶，引起了图形的畸变。在一般情况下，以上3类问题可以通过调整显影时间来解决，有时也需要配合曝光剂量的调整来实现。