ITO玻璃光刻工艺的研究

第20卷　第1期

2005年2月

　液　晶　与　显　示

　Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays

Vol.20,No.1

　Feb.

,2005

文章编号:100722780(2005)0120022205

ITO 玻璃光刻工艺的研究

张麦丽1,王秀峰1,牟　强2,张方辉2

(1.陕西科技大学材料科学与工程学院,陕西咸阳　712081,E 2mail :zhangmaili @ ;

2.陕西科技大学电气与电子工程学院,陕西咸阳　712081)

摘　要:将光刻胶涂敷在带有ITO 薄膜的玻璃表面上,利用紫外光对其进行光刻,通过金相显微镜观察刻蚀后的ITO 表面形貌,定性地讨论各个工艺的不同对刻蚀后的电极的影响,得到最佳清洗工艺为:洗涤剂棉球擦洗,然后分别用丙酮、蒸馏水超声清洗两次,烘干;对于正性光刻胶RZ J 2390P G ,最佳实验效果的曝光时间为5min ;最佳显影时间为2min ;最佳刻蚀时间为

6min ,为OL ED 得到精细阳极奠定了基础。

关键词:ITO ;光刻;曝光时间;显影时间;刻蚀时间

中图分类号:TN27;TN305.7 文献标识码:A

收稿日期:2004211202;修订日期:2004211223

基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.50372038)

1　引 言

从20世纪40年代起诞生的几项高技术的发

明和随后形成的产业,将人类社会推向了以技术进步为标志的高科技时代。在对人类影响重大的技术中,微电子技术的出现和应用最引人注目[1～3]。微电子技术的发展,主要依赖于制作技术的进步,微细加工技术的进步起着决定性的作用。利用光刻工艺的微细加工技术,已成为决定未来半导体产业发展的决定性因素[4,5]。

随着集成度的不断提高,人们对光刻技术的分辨率要求也越来越高[6,7]。对于一定的光刻机,在设备分辨率能满足要求的情况下,工艺过程的控制是提高整体分辨率的重点[8,9]。本实验采用Hg 灯的I 线(365nm ),对光刻工艺过程中影响其刻蚀结果分辨率的各种因素做了一些系统的分析,优化实验工艺,得到满足要求的精细条纹。

2　实 验

2.1　实验原料

本实验采用苏州瑞红有限公司生产的正胶光刻胶RZ J 2390P G ,正胶稀释剂RZR 23100,正胶显影液RZX 23038。2.2　实验仪器

本实验采用KW 24A 型台式匀胶机进行涂

胶;采用U2000225型光刻机进行曝光实验;采用长春光机所生产的润湿角测量仪测量其润湿角;采用金相显微镜观察其表面形貌。2.3　实验过程

本实验的实验过程如图1所示。2.4　结果测试

采用金相显微镜对每一个实验过程的结果进行观察,以确定最佳实验工艺。

3　结果与分析

3.1　IT O 表面清洁度的影响

在ITO 表面光刻出0.2mm 的电极,这就要求玻璃表面在涂胶之前必须是洁净的[10]。因为在光刻过程中玻璃表面的杂质和水分将严重影响光刻胶与其表面的黏附性与润湿性。润湿是液体表面与固体表面相互接触的过程,因此所发生的变化是由固2液界面取代了原来的液体表面和固体表面。润湿程度通常用接触角θ表示,它反映液、固两个表面的亲密接触程度。当θ值为零时润湿程度最大,称完全润湿或铺展。我们对此进行研究,用3组不同的清洗工艺对ITO 进行清洗:(1)首先用洗涤剂棉球擦洗,然后用丙酮、蒸馏水超声清洗两次,每次9min ,然后放在烘箱中干燥待用;(2)首先用洗涤剂棉球擦洗,然后用丙酮

图1　ITO光刻工艺过程

Fig.1　Photoengraving technological process of ITO2coated glass

超声清洗两次,每次9min,然后放在烘箱中干燥待用;(3)首先用洗涤剂棉球擦洗,然后用丙酮、蒸馏水超声清洗两次,每次9min,不烘干。光刻胶在不同清洗工艺清洗过的ITO表面形成的润湿角测试结果如表1。由表1可以看出,实验(1)结果最好,主要是因为丙酮是有机物,蒸发后在ITO表面会残留一些有机物,影响胶的铺展性和黏附性。在涂胶的过程中,玻璃表面上的颗粒杂质和水分将导致不平坦的光刻胶涂布或在光刻胶中产生针孔、小气泡(如图2),会在显影和刻蚀过程中引起光刻胶的漂移问题,光刻胶漂移将导致ITO在刻蚀中出现钻蚀,最终影响图形的分辨率。在电极光刻过程中,杂质和水分还会引起电路断路或短路,严重影响实验结果。

表1　光刻胶在不同清洗工艺清洗过的IT O表面形成的润湿角测试结果

Table1　Measurement results of wetting angle of photoetching glue with cleaned ITO surface in defferent cleaning processes

样　品没有清洗的ITO第一组实验第二组实验第三组实验润湿角(°)240121732

第1期 张麦丽,等:ITO玻璃光刻工艺的研究

图2　玻璃表面上的杂质和水分在光刻胶中引起的缺陷

Fig.2　Defect on the surface of photoetching glue caused by impurity and moisture

3.2　曝光时间的影响

将涂过胶的ITO 玻璃放在光刻机上进行光

刻,为研究曝光时间对刻蚀后的ITO 电极的影响,我们分别用I 线(365nm )曝光4,5,6min ,将曝光后的样品进行显影,其结果如图3所示。由图3可以看出

,曝光时间为4min 时(如图3(b )),

显影后还存在着大量光刻胶,刻蚀后测电极的电阻,发现电极处发生短路,ITO 没有完全刻蚀。曝光时间为6min 时(如图3(a )),显影后在光刻胶边缘发现大量的缺口,说明曝光时间过长。曝光时间为5min 时(如图3(c )),光刻效果较好。

在涂敷相同厚度光刻胶的情况下曝光时间越

图3　曝光时间的影响

Fig.3　Influence of exposure time on etched electrode

长,曝光量就越强

,通过光刻胶的曝光量即使衰减

了一部分,到达最下层时所剩曝光量仍然很强,使得不应发生化学反应的光刻胶也发生了反应生成羧酸,显影后周边这些光刻胶被显影掉而导致图形侧墙倾斜以至钻蚀(从剖面图4上可以看到),而实际从显微镜下看到的只是图形边缘线条变细,严重的话,光刻图形变形、尺寸减小。要获得垂直侧墙图形,光刻胶必须只吸收入射辐射光强的一小部分,一般小于20%。如果吸收的入射辐射光强太少,即曝光时间太短,则无法使上层光刻胶发生完全化学反应,而最下层光刻胶要么没有发生化学反应或者也发生部分化学反应,在显影的过程中显影液就无法洗净不需要的光刻胶,这

样ITO 表面上就会残留大量的光刻胶,影响电极的形成。

图4　光刻胶对入射光的过多吸收

Fig.4　Over absorption of incident light in photoetching glue

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