勻膠過程介紹:一個典型的勻膠過程包括滴膠,高速旋轉(zhuǎn)以及干燥(溶劑揮發(fā))幾個步驟。滴膠這一步把光刻膠滴注到基片表面上,高速旋轉(zhuǎn)把光刻膠鋪展到基片上形成薄層,干燥這一步除去膠層中多余的溶劑。兩種常用的滴膠方式是靜態(tài)滴膠和動態(tài)滴膠。
靜態(tài)滴膠就是簡單地把光刻膠滴注到靜止的基片表面的中心,滴膠量為1-10ml不等。滴膠的多少應根據(jù)光刻膠的粘度和基片的大小來確定。粘度比較高或基片比較大,往往需要滴較多的膠,以保證在高速旋轉(zhuǎn)階段整個基片上都涂到膠。
動態(tài)滴膠方式是在基片低速(通常在500轉(zhuǎn)/分左右)旋轉(zhuǎn)的同時進行滴膠,“動態(tài)”的作用是讓光刻膠容易在基片上鋪展開,減少光刻膠的浪費,采用動態(tài)滴膠不需要很多光刻膠就能潤濕(鋪展覆蓋)整個基片表面。尤其是當光刻膠或基片本身潤濕性不好的情況下,動態(tài)滴膠尤其適用,不會產(chǎn)生針孔。滴膠之后,下一步是高速旋轉(zhuǎn)。使光刻膠層變薄達到終要求的膜厚,這個階段的轉(zhuǎn)速一般在1500-6000轉(zhuǎn)/分,轉(zhuǎn)速的選定同樣要看光刻膠的性能(包括粘度,溶劑揮發(fā)速度,固體含量以及表面張力等)以及基片的大小??焖傩D(zhuǎn)的時間可以從10秒到幾分鐘。勻膠的轉(zhuǎn)速以及勻膠時間往往能決定終膠膜的厚度。
一般來說,勻膠轉(zhuǎn)速快,時間長,膜厚就薄。影響勻膠過程的可變因素很多,這些因素在勻膠時往往相互抵消并趨于平衡。所以好給予勻膠過程以足夠的時間,讓諸多影響因素達到平衡。勻膠工藝中重要的一個因素就是可重復性。微細的工藝參數(shù)變化會帶來薄膜特性巨大的差異,下面對一些可變的因素進行分析:
旋轉(zhuǎn)速度:勻膠轉(zhuǎn)速是勻膠過程中重要的因素?;霓D(zhuǎn)速(rpm)不僅影響到作用于光刻膠的離心力,而且還關系到緊挨著基片表面空氣的*湍動和基片與空氣的相對運動速度。光刻膠的終膜厚通常都由勻膠轉(zhuǎn)速所決定。尤其在高速旋轉(zhuǎn)這個階段,轉(zhuǎn)速±50rpm這樣微小變化就能造成終膜厚產(chǎn)生10%的偏差。膜厚在很大程度上是作用于液體光刻膠上﹑方向朝基片邊緣的剪刀力與影響光刻膠粘度的干燥(溶劑揮發(fā))速率之間平衡的結(jié)果。隨著光刻膠中溶劑不斷揮發(fā),粘度越來越大,直到基片旋轉(zhuǎn)作用于光刻膠的離心力不再能使光刻膠在基片表面移動。到這個點上,膠膜厚度不會隨勻膠時間延長而變薄。(汶顥臺式勻膠機轉(zhuǎn)速在300-4500RPM可調(diào))
加速度
勻膠過程中基片的加速度也會對膠膜的性能產(chǎn)生影響。因為在基片旋轉(zhuǎn)的第一階段,光刻膠就開始干燥(溶劑揮發(fā))了。所以精確控制加速度很重要。在一些勻膠過程中,光刻膠中50%的溶劑就在勻膠過程開始的幾秒鐘內(nèi)揮發(fā)掉了。在已經(jīng)光刻有圖形的基片上勻膠,加速度對膠膜質(zhì)量同樣起重要作用。在許多情況下,基片上已經(jīng)由前面工序留下來的精細圖形。因此,在這樣的基片上穿越這些圖形均勻涂膠是重要的。勻膠過程總是對光刻膠產(chǎn)生離心力,而恰恰是加速度對光刻膠產(chǎn)生扭力(twistingforce),這個扭力使光刻膠在已有圖形的周圍散開,這樣就可能以另一種方式用光刻膠覆蓋基片上有圖形的部分。
排風
所有勻膠過程中光刻膠的干燥速度不僅取決于光刻膠的自身性質(zhì)(如所用溶劑體系的揮發(fā)性),而且還取決于勻膠過程中基片周圍的空氣狀況。一塊濕布在干燥有風的日子干得快,而在潮濕氣候條件下干得慢。光刻膠的干燥速度與此相似,也受周圍環(huán)境條件的影響。大家都知道,像空氣溫度、濕度這樣的因素對決定膠膜性質(zhì)有重要的作用。勻膠的時候,減小基片上面的空氣的流動,以及因空氣流動引起的湍流(turbulence),或者至少保持穩(wěn)定也是十分重要的。
干燥速度以及與其相關的終膜厚也受到環(huán)境濕度的影響,相對濕度僅僅幾個百分點的變化卻可造成膜厚很大的變化。