光刻与刻蚀工艺流程

1、光刻、显影工艺简介,光刻胶概述,高分辨率 High Resolution； 高光敏性 High PR Sensitivity 精确对准 Precision Alignment,光刻胶是TFT制作的基本工艺材料之一：由树脂、感光化合物、溶剂 3 个基本部分组成,具有光化学敏感性：被紫外光、电子束、X射线、电子束等曝光光源照射后，发生光化学反应，溶解度发生变化,PR & -PR,PR & -PR基本原理,基板处理,涂胶 + 烘烤,曝光,显影、光刻,PR & -PR 树脂分子结构,正胶：曝光时切断树脂聚合体主链和从链之间的联系，达到削弱聚合体的目的，所以曝光后光刻胶在随后的显影处理中溶解度升高，曝光

2、后溶解度几乎是未曝光时的10倍；更高分辨率（无膨胀现象）在IC制造应用更为普遍； 负胶：曝光时树脂聚合体主链的随机十字链接更为紧密，并且从链下坠物增长，所以聚合体溶解度降低；由于光刻胶膨胀而使分辨率降低；其主溶剂，如二甲苯等会引起环境和安全问题,光刻基本步骤,涂胶 Photo-resist coating 对准和曝光 Alignment and exposure 显影 Development,详细光刻工序,基板清洗、烘干 目的：去除污染物、颗粒； 减少针孔和其它缺陷；提高光刻胶黏附性,PR涂布 小尺寸：旋涂； 中大尺寸：丝网印刷&滚轮,Mask制作、曝光 auto CAD / Corel-dr

3、aw； 小型曝光机：中型曝光机,预烘 110 C,坚膜 135 C,退胶 NaOH,光刻胶涂布-辊涂法,辊涂法主要是利用圆筒滚动的方法来转移光刻胶，如图所示，利用辊筒1和辊筒2的转动将光刻胶转移在刻有精细凹槽的辊筒2上，再通过辊筒2和辊筒3之间的挤压将辊筒2上凹槽里的光刻胶转移至基片上。这种方法的最大优点是可以实现流水线式运作，自动化程度高，生产效率也比较高。但是转移光刻胶均匀性不好，辊涂后的基片上也容易留下辊筒凹槽的痕迹，而且仪器清洗困难，辊筒也容易损坏，设备的购买成本和维护成本比较高,光刻胶涂布-丝网印刷法,丝网印刷的基本原理是：利用丝网印版图文部分的网孔渗透油墨，非图文部分的网孔不渗透油

4、墨的基本原理进行印刷。印刷时在丝网印版一端上倒入油墨，用刮印刮板在丝网印版上的油墨部位施加一定压力，同时朝丝网印版另一端移动，油墨在移动中被刮板从图文部分的网孔中挤压到承印物上，如图所示。印刷过程中刮板始终与丝网印版和基片呈线接触，一般接触角为30-60度。这种制作方法操作简单、成本低、易实现大面积制作等优点,光刻胶涂布-旋转涂布法,旋转涂布也称为甩胶，用转速和旋转时间可自由设定的甩胶机来进行，是利用高速旋转的离心力作用，将光刻胶在基片表面均匀地展开，多余的光刻胶被甩掉，最终获得一定厚度的光刻胶膜，光刻胶的膜厚是由光刻胶的粘度和甩胶的转速来控制，通常这种方法可以获得优于2%的涂布均匀性（边缘除

5、外）。光刻胶涂布的厚度与转速、时间、胶的特性有关系，此外旋转时产生的气流也会有一定的影响。同时也存在一定的缺陷：气泡、彗星(胶层上存在的一些颗粒)、条纹、边缘效应等，其中边缘效应对于小片和不规则片尤为明显,预 烘（前烘,目的：促使胶膜内溶剂充分地挥发，使胶膜干燥，以提高光刻胶在基片上的粘附性和均匀性，以及提高胶膜的耐磨性而不玷污mask； 前烘温度过高或时间太长：会导致光刻胶中的树脂分子发生光聚合或交联，造成显影困难，图形边缘锯齿严重。 反之：预烘烤不充分，光刻胶中的溶剂仍会有部分残留在胶膜中，曝光时会导致胶膜与掩膜版粘连，损害掩膜版；同时也影响到显影的质量，光刻胶在显影时容易脱落，光刻图形不

6、完整,Mask制作,注意：正图 / 反图,曝光剂量,曝光剂量是指光刻胶所吸收紫外光的总和，曝光剂量可用下式来表示,式中Ex为光刻胶的曝光剂量（mJ/cm2），Ix为曝光灯发出的光强（mW/cm2），t为曝光时间(s,在光刻工艺中， 当曝光剂量Ex E0时：光刻胶显影后能完全去除； 当曝光剂量Ex E0时: 光刻胶显影时会残留余胶,曝光时间差异,a) 、9s,b) 、10s (9.36m,c) 、11s (10.44m,d) 、12s (16.6m,碳酸氢钠（1%）-负胶 HCL( 5% )-正胶,显 影,喷淋 水浴,坚 膜,在显影过程中，显影液溶解掉了需要去除的那部分光刻胶膜，同时也使不需要去除的光刻胶膜软化，含有过多的水分，并且与基片的附着性变差，降低了后续刻蚀工艺的耐蚀性，必须经过一定温度和时间的烘