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电子产品润湿-HMDS处理的工作原理

来源：大昌洋行（上海）有限公司（大昌华嘉科学仪器部）分类：工作原理 2024-05-14 10:45:06 21阅读次数

作者：Susanna Laurén，Biolin Scientific

良好的附着力在电子制造的许多过程中都十分重要。最关键的过程之一是光刻胶的应用。适当的光刻胶粘合对成功的光刻工艺至关重要。在显影或刻蚀过程中失去附着力将导致图案错误，这些错误对正在制造的设备有害。长期以来，人们认识到光刻胶和硅晶圆之间需要粘合。最常用的方法是六甲基二硅氮烷（HMDS）处理。

? 什么是六甲基二硅氮烷（HMDS）处理

六甲基二硅氮烷（HMDS）通常应用在光刻胶之前。1970年，IBM的R.H.Collins和F.T.Devers在美国专利3,549,368中首次描述了HMDS作为光刻胶粘合促进剂的用途。该工艺已经从将晶圆浸入HMDS溶液中的基于溶液的方法发展到基于蒸汽的工艺。虽然HMDS可以通过旋涂应用于晶圆上，但通常不建议这样做，因为HMDS厚层的蒸汽蒸发可能会在后期引起问题。最典型的是HMDS应用于真空室中，该真空室将基材加热于暴露的HMDS蒸汽相结合。

? HMDS可提高光刻胶的附着力

硅晶片的表面通常是亲水的，因为从环境湿度中吸附了一层水。为了使光刻胶具有适当的附着力，需要使表面更具疏水性，以更好地与光刻胶的化学性质相匹配。该过程的第一步称为脱水烘烤。顾名思义，该步骤的目的是从晶圆表面除去水。该步骤通常在真空中进行，需要大约140至160℃的温度。如果不除去水层，则在随后的显影或化学蚀刻过程中存在光刻胶分层的风险。然而，在此步骤之后，晶圆的表面仍然是亲水的，因为脱水使表面处于天然状态。在天然状态下，硅晶圆的顶部有一层薄薄的天然氧化物，当暴露在大气湿度下时会形成。从化学角度来说，这是硅表面的OH基团。为了使光刻胶正常粘附，表面需要更具疏水性。

脱水烘烤会去除晶圆表面多余的材料（即吸附的水），而HMDS处理将添加单层材料，使其对光刻胶更具吸引力。脱水烘烤后，表面暴露在HMDS蒸汽中，通常在设置为130至160℃的热底漆烤箱中。晶圆表面上的OH基团将与HMDS的甲基反应，使表面更具疏水性。然后，表面与光刻胶的化学成分更好的匹配，但也不太容易吸水。

? 如何确定HMDS处理成功

由于光刻胶粘附是光刻过程的关键部分，因此确保HMDS处理成功是非常重要的。可以通过水接触角的测量轻松判断。由于HMDS处理前硅晶圆的表面是亲水的，因此水接触角相对较低，约为40度。在HMDS处理后，由于处理表面的疏水性更强，水接触角显著增加。接触角通常在65度和80度之间时获得最佳效果。

水接触角很容易测定，因为测量只需要一小滴去离子水。水接触角对表面非常敏感，可以检测不同样品之间和整个表面的微小变化。

如果想了解有关如何使用接触角测量来获得更多附着力的信息，请联系DKSH索取更多相关资料。

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