引言

隨著半導(dǎo)體技術(shù)向高密度、高性能方向發(fā)展，疊層晶圓技術(shù)成為關(guān)鍵。在疊層晶圓制造過程中，光刻膠剝離液的性能對(duì)工藝質(zhì)量和器件可靠性影響重大。同時(shí)，精確測量光刻圖形是保障疊層晶圓制造精度的重要環(huán)節(jié)，白光干涉儀為此提供了有效的技術(shù)手段。

用于疊層晶圓的光刻膠剝離液

性能要求

疊層晶圓結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)光刻膠剝離液提出了嚴(yán)苛要求。首先，剝離液需具備高效的光刻膠溶解能力，能快速去除多層光刻膠，以提高生產(chǎn)效率。其次，剝離液必須對(duì)晶圓材料及已集成的器件結(jié)構(gòu)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和兼容性，避免腐蝕晶圓表面、損傷器件，影響疊層晶圓的電學(xué)性能和可靠性。此外，剝離液應(yīng)具備低揮發(fā)性和低毒性，符合環(huán)保要求，同時(shí)具有良好的清洗性，便于剝離后殘留液體的去除 。

成分構(gòu)成

常用的疊層晶圓光刻膠剝離液主要由溶劑、堿性物質(zhì)、表面活性劑、緩蝕劑和絡(luò)合劑等成分組成。溶劑通常選用水或有機(jī)溶劑，水基溶劑環(huán)保但對(duì)部分光刻膠溶解能力有限，有機(jī)溶劑如 N - 甲基吡咯烷酮（NMP）對(duì)光刻膠溶解能力強(qiáng)，但存在揮發(fā)性問題 。堿性物質(zhì)如氫氧化鉀、四甲基氫氧化銨等，用于與光刻膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，破壞其分子結(jié)構(gòu)。表面活性劑可降低溶液表面張力，增強(qiáng)剝離液對(duì)光刻膠的浸潤性和滲透能力。緩蝕劑能保護(hù)晶圓材料和器件結(jié)構(gòu)不被腐蝕，如苯并三氮唑可防止金屬層被氧化。絡(luò)合劑則用于絡(luò)合金屬離子，防止其在晶圓表面沉積。

制備方法

制備時(shí)，先將溶劑加入反應(yīng)容器中，在攪拌狀態(tài)下依次加入堿性物質(zhì)、表面活性劑、緩蝕劑和絡(luò)合劑。攪拌速度控制在 200 - 500 轉(zhuǎn) / 分鐘，攪拌時(shí)間約 30 - 60 分鐘，確保各成分充分溶解和混合均勻。之后，對(duì)混合溶液進(jìn)行過濾處理，去除可能存在的雜質(zhì)顆粒，得到澄清透明的光刻膠剝離液。制備過程中需嚴(yán)格控制各成分比例，并根據(jù)光刻膠類型和晶圓材料特性進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

白光干涉儀在光刻圖形測量中的應(yīng)用

測量原理

白光干涉儀基于光的干涉特性，將白光光源發(fā)出的光經(jīng)分光鏡分為測量光和參考光。測量光照射到待測光刻圖形表面反射回來，與參考光相遇產(chǎn)生干涉條紋。由于光刻圖形不同位置的高度差異，導(dǎo)致反射光的光程差不同，進(jìn)而形成不同的干涉條紋圖案。通過分析干涉條紋的形狀、間距和強(qiáng)度等信息，結(jié)合光程差與表面高度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可精確計(jì)算出光刻圖形的高度、深度、線寬等參數(shù)。

測量優(yōu)勢(shì)

白光干涉儀具備高精度、非接觸式測量的特點(diǎn)，其測量精度可達(dá)納米級(jí)別，能夠精準(zhǔn)捕捉光刻圖形細(xì)微的尺寸變化。非接觸測量避免了對(duì)脆弱光刻圖形的物理損傷，保證了樣品的完整性。同時(shí)，測量速度快，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線檢測，并能通過專業(yè)軟件對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，直觀呈現(xiàn)光刻圖形的形貌特征，便于工藝優(yōu)化和質(zhì)量控制。

實(shí)際應(yīng)用

在疊層晶圓光刻工藝中，白光干涉儀在多個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用。光刻膠涂覆后，可測量光刻膠的厚度均勻性，評(píng)估涂膠工藝質(zhì)量；光刻完成后，測量光刻圖形的初始形貌和尺寸，判斷光刻工藝是否達(dá)標(biāo)；在光刻膠剝離過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測光刻圖形的變化，判斷剝離是否均勻、是否對(duì)圖形造成損傷；剝離完成后，精確測量殘留光刻膠的厚度、晶圓表面的粗糙度以及光刻圖形的最終尺寸，為優(yōu)化光刻膠剝離液配方和剝離工藝提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，確保疊層晶圓制造質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

TopMap Micro View白光干涉3D輪廓儀

一款可以“實(shí)時(shí)”動(dòng)態(tài)/靜態(tài) 微納級(jí)3D輪廓測量的白光干涉儀

1)一改傳統(tǒng)白光干涉操作復(fù)雜的問題，實(shí)現(xiàn)一鍵智能聚焦掃描，亞納米精度下實(shí)現(xiàn)卓越的重復(fù)性表現(xiàn)。

2)系統(tǒng)集成CST連續(xù)掃描技術(shù)，Z向測量范圍高達(dá)100mm，不受物鏡放大倍率的影響的高精度垂直分辨率，為復(fù)雜形貌測量提供全面解決方案。

3）可搭載多普勒激光測振系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)“動(dòng)態(tài)”3D輪廓測量。

實(shí)際案例

1，優(yōu)于1nm分辨率，輕松測量硅片表面粗糙度測量，Ra=0.7nm

2，毫米級(jí)視野，實(shí)現(xiàn)5nm-有機(jī)油膜厚度掃描

3，卓越的“高深寬比”測量能力，實(shí)現(xiàn)光刻圖形凹槽深度和開口寬度測量。

審核編輯 黃宇