用于叠层晶圆的光刻胶剥离液及白光干涉仪在光刻图形的测量

引言

随着半导体技术向高密度、高性能方向发展，叠层晶圆技术成为关键。在叠层晶圆制造过程中，光刻胶剥离液的性能对工艺质量和器件可靠性影响重大。同时，精确测量光刻图形是保障叠层晶圆制造精度的重要环节，白光干涉仪为此提供了有效的技术手段。

用于叠层晶圆的光刻胶剥离液

性能要求

叠层晶圆结构复杂，对光刻胶剥离液提出了严苛要求。首先，剥离液需具备高效的光刻胶溶解能力，能快速去除多层光刻胶，以提高生产效率。其次，剥离液必须对晶圆材料及已集成的器件结构具有良好的化学稳定性和兼容性，避免腐蚀晶圆表面、损伤器件，影响叠层晶圆的电学性能和可靠性。此外，剥离液应具备低挥发性和低毒性，符合环保要求，同时具有良好的清洗性，便于剥离后残留液体的去除 。

成分构成

常用的叠层晶圆光刻胶剥离液主要由溶剂、碱性物质、表面活性剂、缓蚀剂和络合剂等成分组成。溶剂通常选用水或有机溶剂，水基溶剂环保但对部分光刻胶溶解能力有限，有机溶剂如 N - 甲基吡咯烷酮（NMP）对光刻胶溶解能力强，但存在挥发性问题 。碱性物质如氢氧化钾、四甲基氢氧化铵等，用于与光刻胶发生化学反应，破坏其分子结构。表面活性剂可降低溶液表面张力，增强剥离液对光刻胶的浸润性和渗透能力。缓蚀剂能保护晶圆材料和器件结构不被腐蚀，如苯并三氮唑可防止金属层被氧化。络合剂则用于络合金属离子，防止其在晶圆表面沉积。

制备方法

制备时，先将溶剂加入反应容器中，在搅拌状态下依次加入碱性物质、表面活性剂、缓蚀剂和络合剂。搅拌速度控制在 200 - 500 转 / 分钟，搅拌时间约 30 - 60 分钟，确保各成分充分溶解和混合均匀。之后，对混合溶液进行过滤处理，去除可能存在的杂质颗粒，得到澄清透明的光刻胶剥离液。制备过程中需严格控制各成分比例，并根据光刻胶类型和晶圆材料特性进行优化调整。

白光干涉仪在光刻图形测量中的应用

测量原理

白光干涉仪基于光的干涉特性，将白光光源发出的光经分光镜分为测量光和参考光。测量光照射到待测光刻图形表面反射回来，与参考光相遇产生干涉条纹。由于光刻图形不同位置的高度差异，导致反射光的光程差不同，进而形成不同的干涉条纹图案。通过分析干涉条纹的形状、间距和强度等信息，结合光程差与表面高度的对应关系，可精确计算出光刻图形的高度、深度、线宽等参数。

测量优势

白光干涉仪具备高精度、非接触式测量的特点，其测量精度可达纳米级别，能够精准捕捉光刻图形细微的尺寸变化。非接触测量避免了对脆弱光刻图形的物理损伤，保证了样品的完整性。同时，测量速度快，可实现实时在线检测，并能通过专业软件对测量数据进行可视化处理，直观呈现光刻图形的形貌特征，便于工艺优化和质量控制。

实际应用

在叠层晶圆光刻工艺中，白光干涉仪在多个环节发挥重要作用。光刻胶涂覆后，可测量光刻胶的厚度均匀性，评估涂胶工艺质量；光刻完成后，测量光刻图形的初始形貌和尺寸，判断光刻工艺是否达标；在光刻胶剥离过程中，实时监测光刻图形的变化，判断剥离是否均匀、是否对图形造成损伤；剥离完成后，精确测量残留光刻胶的厚度、晶圆表面的粗糙度以及光刻图形的最终尺寸，为优化光刻胶剥离液配方和剥离工艺提供准确的数据支持，确保叠层晶圆制造质量符合设计要求。

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