光刻与刻蚀工艺流程

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 ；
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。
T/℃
140 120 100
80 60 40 20
0 0
Biblioteka Baidu
20 40 60 80 100 120 t/min
氢氧化钠溶液
正胶工艺
退胶
基板处理
负胶工艺
涂胶 + 烘烤 曝光
显影、光刻
曝光时间差异
a) 、9s
b) 、10s (9.36μm )
c) 、11s (10.44μm )
d) 、12s (16.6μm )
显影
碳酸氢钠（1%）----负胶 HCL( 5% )---正胶
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。
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：
E(x)I(x)t
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；
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
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；
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
高分辨率 High Resolution； 高光敏性 High PR Sensitivity 精确对准 Precision Alignment
+PR & -PR
Negative Photo-resist 负性光刻胶－负胶
Positive Photo-resist 正性光刻胶－正胶
曝光后不可溶解 显影时未曝光的被溶解 便宜
曝光后可溶解 显影时曝光的被溶解 高分辨率
+PR & -PR基本原理
正胶工艺
基板处理
负胶工艺
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；
光刻胶涂布-旋转涂布法
No Image
滴胶 基片
旋转
旋涂结果
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。
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
•预烘
110 °C ；
•Mask制作、曝光
auto CAD / Corel-draw； 小型曝光机：中型曝光机
•坚膜 135 °C ； •退胶 NaOH ；
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。