光刻与刻蚀工艺流程

光刻、显影工艺简介光刻胶(Photo-resist)概述+PR和–PR的区别描述光刻工艺的步骤四种对准和曝光系统光刻胶概述高分辨率

HighResolution；高光敏性

HighPRSensitivity精确对准

PrecisionAlignment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&-PRNegativePhoto-resist负性光刻胶－负胶PositivePhoto-resist正性光刻胶－正胶曝光后不可溶解曝光后可溶解显影时未曝光的被溶解显影时曝光的被溶解便宜高分辨率+PR&-PR基本原理正胶工艺负胶工艺基板处理涂胶+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-resistcoating•对准和曝光

Alignmentandexposure•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

autoCAD/Corel-draw；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)、9sb)、10s(9.36μm

)c)、11s(10.44μm

)d)、12s(16.6μm

)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烤，以挥发掉残留的显影液和水分，使胶膜致密坚固，进一步提高胶膜与基体表面的附着力和抗化学腐蚀性，减少刻蚀时所出现的钻蚀和针孔现象。氢氧化钠溶液退胶正胶工艺负胶工艺基板处理涂胶+烘烤曝光显影、光刻2023/3/22附录资料：不需要的可以自行删除2023/3/22步进电动机的工作原理与特点原理：步进电机是利用电磁铁原理,将脉冲信号转换成线位移或角位移的电机。每来一个电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移动一小段距离。特点：(1)来一个脉冲，转一个步距角。

(2)控制脉冲频率，可控制电机转速。

(3)改变脉冲顺序，改变转动方向。

(4)角位移量或线位移量与电脉冲数成正比.2023/3/22步进电动机结构注意：步进电机通的是直流电脉冲

步进电机主要由两部分构成：定子和转子。它们均由磁性材料构成。定、转子铁心由软磁材料或硅钢片叠成凸极结构，定、转子磁极上均有小齿，定、转子的齿数相等。其中定子有六个磁极,定子定子磁极上套有星形连接的三相控制绕组，每两个相对的磁极为一相，组成一相控制绕组,转子上没有绕组。转子上相邻两齿间的夹角称为齿距角2023/3/22工作方式步进电机的工作方式可分为：三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍等。一、三相单三拍（1）三相绕组联接方式：Y型（2）三相绕组中的通电顺序为：A相

B相

C相通电顺序也可以为：

A相C相B相

2023/3/22（3）工作过程引转子，由于磁力线总是要通过磁阻最小的路径闭合，因此会在磁力线扭曲时产生切向力而形成磁阻转矩，使转子转动，使转、定子的齿对齐停止转动。A相通电，A方向的磁通经转子形成闭合回路。若转子和磁场轴线方向原有一定角度，则在磁场的作用下，转子被磁化，吸A相通电使转子1、3齿和AA'对齐。CA'BB'C'A34122023/3/22CA'BB'C'A3412B相通电，转子2、4齿和B相轴线对齐，相对A相通电位置转30；1C'342CA'BB'AC相通电再转302023/3/22这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电，而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相单三拍。三相单三拍的特点：（1）每来一个电脉冲，转子转过30。此角称为步距角，用S表示。（2）转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序，改变通电顺序即可改变转向。2023/3/22二、三相单双六拍三相绕组的通电顺序为：

AABBBCCCAA

共六拍。工作过程：A相通电，转子1、3齿和A相对齐。CA'BB'C'A34122023/3/22所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对AA'通电，转子转了15°。（1）BB'磁场对2、4齿有磁拉力，该拉力使转子顺时针方向转动。A、B相同时通电（2）AA'磁场继续对1、3齿有拉力。CA'BB'C'A34122023/3/22总之，每个循环周期，有六种通电状态，所以称为三相六拍，步距角为15。CA'BB'C'A3412B相通电，转子2、4齿和B相对齐，又转了15。2023/3/22三、三相双三拍三相绕组的通电顺序为：

AB

BC

CA

AB

共三拍。AB通电CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A3412BC通电2023/3/22以上三种工作方式，三相双三拍和三相单双六拍较三相单三拍稳定，因此较常采用。工作方式为三相双三拍时，每通入一个电脉冲，转子也是转30，即S=30。CA通电CA'BB'C'A34122023/3/22步进电机通过一个电脉冲转子转过的角度,称为步距角。N:一个周期的运行拍数,即通电状态循环一周需要改变的次数Zr：转子齿数