光刻技术

第一章光刻技術

1.光刻工藝流程簡介:

光刻是一種圖形復印和化學腐蝕相結合,綜合性的精密表面加工技術.在液晶顯示器生產過程中,光刻的目的就是按照產品設計要求,在導電玻璃上涂覆感光膠,並進行曝光,然後利用光刻膠保護作用,對ITO導電層進行的選擇化學腐蝕,從而在ITO導電玻璃上得到與掩膜版完全對應的圖形.

光刻是液晶顯示器制造過程中的關鍵工藝之一,光刻質量的好壞對產品的性能影響很大,是影響成品率的關鍵因素之一,隨著高密度點陣類液晶示器.有源矩陣液晶顯示器的飛速發展,顯示屏上的圖形越來越復雜,精密度越來越高,光刻技術就顯得更為重要.

目前在生產中最普遍采用的光刻方法是接觸曝光法.光刻工藝流程的一般分為涂膠,前烘,曝光,顯

光刻膠的性能與光刻膠的配比有關.配比的選擇原則是:既要使光膠具有良好的抗蝕能力,又要有較高的分辨率,但二者往往是矛盾的,不能同時達到,因此,必須根據不同的光刻對象和要求,選擇不同的配比,.

由于光刻膠中溶齊用量的多少決定著光刻膠的稀稠,從而影響光刻膠的厚薄,故當的刻蝕細小圖形時,為提高分辨率,必須采用較稀的膠,使光刻膠膜薄一些.這樣光的散射和折身作影響較弱,光刻出來的圖形清晰,邊緣整齊,但當被刻蝕的ITO層較厚時,由一腐蝕時間較長,為了滿足抗蝕能力的要求,需采用較濃的光刻膠.

光刻膠的配比應在暗室(潔淨度較高的房間)中紅燈或黃燈下進行,用量筒按配方比例將原膠及溶劑中分別量好,再將溶劑倒入原膠,用玻璃捧充分攪拌使之混合均勻為了降低膠液中的固態含有率,改善膠膜和掩膜版的接觸以減少膠膜針孔和提高分辨率,必須把配制好的光刻膠中未能溶解的固態雜質微粒濾除,通常使用的方法有加壓法,吸引法,自然滴下法,此外,也有使用自然沉澱法或高速離心沉澱法進行過濾.

過濾好的光刻膠應裝在暗色的玻璃瓶中,並保存在陰涼和干燥的暗箱里.

3.光刻工藝原理及操作:

3.1.涂膠

如前所述,ITO玻璃表面狀況對光刻膠與ITO粘附質量影響很大,它直接影響光刻的質量和成敗,在生產中,為了保證ITO層與光刻膠之間有良好的接觸和粘附,清洗後的玻璃應產即送往光刻工序進行

涂膠,如果玻璃擱置較久或刻返工,必須重新對玻璃表面清洗處理,再進行涂膠和光刻.

所謂涂膠就是在待光刻的ITO玻璃表面涂覆一層光刻膠膜,涂膠要求是:粘附性良好,均勻厚薄適當.若膠膜太薄,則針孔較多,抗蝕能力差,膠膜太厚,則分辨率低.

涂膠方法有浸涂法,噴涂法及輥涂法等,目前常用的是輥涂法和旋轉法,為了保證膠膜質量,涂膠應在超淨工作台或防塵操作箱內進行,涂膠台內溫度應保持在20---25度範圍內,相對濕度低于60%,涂膠要在黃燈或紅燈照明條件下進行,以防止光刻膠露光失效.

3.2.前烘

前烘就是將涂好膠的玻璃進行加熱處理,讓膠體內的溶劑充分地揮發,使膠膜干澡以增加膠膜與ITO膜的粘附性和膠膜的耐磨性,這樣,當曝光進行對準時,膠膜與掩膜版才不易劃傷,磨損和沾污,同時,只有光刻膠干燥後,在曝光時才能進行光化學反應;

前烘的方法有二種:一種是在恆溫干燥箱中烘烤,具體條件視膠的種類和性質而定;另一種方法是

用紅外燈烘烤,即將玻璃放在干淨的容器內,用紅外燈從底部照射幾分鐘.此法的優點是膠膜的干燥過

程是從ITO層與膠的交界面開始進行,溶劑逐漸從內部表面揮發,這種干燥效果較好而且烘烤時間短.

影響前烘質量的主要因素是溫度和時間.烘烤不足時(溫度態低或時間短),在膠膜與ITO層交界面處,膠中的溶劑未充分揮發掉,在曝光時就會阻礙抗蝕劑分子的交聯,在顯影時一部隊膠被溶除,形成浮膠或使圖形變形,烘烤過頭時(溫度太高或時間太長),會導致膠膜翹曲或膠面硬化,形成不易溶于顯影

液的薄膜而留下來,顯影不干淨,或膠面發皺,發黑,失去抗蝕能力.

3.3.曝光

曝光就是在涂好刻膠的玻璃表面覆蓋掩膜版,用汞燈產生的紫外光進行選擇性照射,使受光照部分的光刻膠生光化學反應,改變了這部分膠膜在顯影液中的溶解度.顯影後,光刻膠膜就呈現出與掩膜版

相對應的圖形.

目前的光刻在部分采用接觸式曝光,因為這種曝光法所用的設備簡單,操作方便,它包括“定位”

和“曝光”兩個步聚,定位對光刻精度影響很大,是光刻中十分重要的一環,要認真對準.一般的操作程

序是:先預熱紫光燈,待光掩膜版安裝在支架上;將光刻掩膜版支架放下,仔細調節平台微動裝置,使掩

膜版上定位標志與平台(或玻璃)的定位標志準確套合.定位好後就可進行曝光.曝光後的玻璃片經顯影後用氣槍將表面水漬吹干,並檢查定位是否正確.

曝光時間,白光源到ITO玻璃的距離,光源強弱,光刻膠的感光性能及掩膜版,玻璃厚薄等因素決定.一般就應先試曝一片,經顯影檢查後,再決定是否調節曝光時間,如果曝光時間過短,光刻膠感光不足,

則其光化學反應不充分,光刻膠的抗蝕性能降低,顯影時部分膠會溶解,此時在顯微鏡下可觀察到膠膜

發黑,若曝光時間過長,會使光刻膠本不該感光的部分的邊緣被微弱感光,即產生暈光現象,腐蝕後邊界模糊或出現皺紋,使分辨率降低.

為了保證曝光質量,在操作中注意以下幾點:

(1)定位必須嚴格套準.

(2)光刻掩膜版必須平整地貼在玻璃上,不能有空隙,若存在空隙,則不該曝光的地方也會受到光

的照射,使圖形產生崎產;

(3)曝光操作中,應注意動作要輕,保護好掩膜版不致劃傷.

(4)曝光時間必須準確控制.

3.4. 顯影(正性感光膠)

顯影的目的是將感光部分的光刻膠溶除,留下未感光部分膠膜,從而顯現所需要的圖形(注意:此時的ITO層仍是完整的).顯影過程如下: 將曝光後的玻璃放入顯影液中,並采用機械或人工的辦法輕輕搖動玻璃,使顯液均勻,按照規定的時間顯影後,提起玻璃,依次用過濾水,去離子水噴淋和漂洗.

顯影必須徹底,以使邊緣整齊,顯影要嚴格控制好顯影時間,若顯影時間不足,則在未感光處(應該

去除光刻膠處)留下不易查覺的一薄層光刻膠層(它可能在堅膜或腐蝕時被感光而增加了抗蝕性),在腐蝕ITO之初,它起了阻蝕作用,而隨著腐蝕液對這一薄層的穿透和破壞,則使這部分的ITO層腐蝕不徹底,形成斑紋或小島(踫到這種情況可適當延長腐蝕時間).常用顯影液為0.7%的NaOH溶液.