顯影液

顯影液是溶解由曝光造成的光刻膠的可溶解區域的一種化學溶劑 ^[1]  。對於負顯影工藝，顯影液通常是一種有機溶劑，如二甲苯 ^[1]  。對於正顯影工藝，圖1所示。顯影液是一種用水稀釋的強鹼溶液，早期的是氫氧化鉀與水的混合物，但這兩種都包含了可動離子玷污(MIC)。最普通的是四甲基氫氧化銨(TMAH) ^[1]  。

圖1 正膠顯影

工藝中主要用的顯影液是四甲基氫氧化銨(Tetramethylammonium Hydroxide, TMAH)，NTD顯影液是乙酸正丁酯(n-Butyl Acetate, nBA) ^[2]  。

TMAH水溶液的主要成分是水，佔99%以上。它被廣泛用於光刻工藝中的顯影。不管是I-線、248nm、193nm、193nm浸沒式或是EUV，都是使用TMAH水溶液做顯影液。有時為了避免光刻膠線條的倒塌，還可以在TMAH水溶液中添加很少量的表面活化劑。一般來説，一個Fab生產線只使用一種顯影液，顯影液通過管道輸送到每一個勻膠顯影設備，又叫做廠務集中供應(bulk delivery) ^[2]  。

隨着光刻線寬和均勻性的要求越來越高，光刻界也試圖改變現有的TMAH顯影液。例如，使用6.71 wt%的TBAH (tetrabutylammonium hydroxide)水溶液作為顯影液。初步的實驗結果顯示，TBAH能夠減少顯影時光刻膠的膨脹並使得光刻膠圖形表面更加不親水，能有效地減少線條的倒塌。而且，TBAH比TMAH有更高的顯影靈敏度。從20nm技術節點開始，負顯影技術(Negative Tone Develop, NTD)被廣泛用於關鍵層的光刻。負顯影技術中的關鍵材料是顯影液以及顯影后的沖洗液。它們不再是TMAH和去離子水，而是特殊設計的有機溶劑。

光刻膠在顯影液中的溶解行為與光刻膠的靈敏度以及最終圖形的邊緣粗糙度都有關聯。使用高速原子力顯微鏡(High Speed Atomic Force Microscopy, HS-AFM)可以原位(in-situ)觀察顯影時圖形形成的過程 ^[2]  。