徐茹，耿紅超，霍學(xué)兵

（合肥京東方光電技術(shù)有限公司，安徽合肥 230000）

光刻膠所有性能的評(píng)價(jià)都建立在涂膜工藝的基礎(chǔ)上，這就對(duì)光刻膠實(shí)驗(yàn)室涂膜提出了更高的要求，以達(dá)到產(chǎn)品性能檢測(cè)的準(zhǔn)確性及重復(fù)性更佳，涂膜工藝直接影響到涂膜的厚度、反復(fù)涂膜時(shí)的重復(fù)性。本文主要從涂膜用玻璃基板的尺寸、勻膠設(shè)備的設(shè)置及人員作業(yè)細(xì)節(jié)等方面研究如何提升實(shí)驗(yàn)室光刻膠評(píng)價(jià)時(shí)涂膜的均勻性及重復(fù)性。

1 光刻膠實(shí)驗(yàn)室涂膜工藝說(shuō)明

首先將光刻膠樣品在室溫（23.0±3）℃下進(jìn)行回溫，以達(dá)到光刻膠可以涂膜的正常粘度狀態(tài)[1]，其次用于涂膜的玻璃基板的準(zhǔn)備，最后設(shè)置旋涂?jī)x，打開(kāi)真空吸附泵進(jìn)行旋涂作業(yè)。

使用顯影液（KOH的稀釋液）超聲清洗玻璃基板，再使用純水將玻璃基板表面的顯影液沖洗干凈，接著使用氮?dú)飧稍镏筮M(jìn)行烘干作業(yè)，在涂膜前需使用紫外光進(jìn)行照射以除去表面有機(jī)物[2]。

旋涂作業(yè)開(kāi)始前設(shè)置旋涂轉(zhuǎn)速，將玻璃基板吸附在旋涂?jī)x上（使用MIKASA B150進(jìn)行作業(yè)），使用一次性滴管將光刻膠樣品滴在玻璃基板上，點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕進(jìn)行旋涂作業(yè)。影響旋涂膜厚均勻性的主要原因是玻璃基板尺寸大小及旋涂轉(zhuǎn)速設(shè)置等條件，我們將這些實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)涂膜的均勻性。

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及討論

2.1 玻璃基板尺寸對(duì)涂膜均勻性的影響

為明確玻璃基板尺寸大小對(duì)光刻膠涂膜均勻性的影響，減少其他因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，我們選擇同一個(gè)光刻膠，使用同一臺(tái)旋涂?jī)x，由同一名作業(yè)者進(jìn)行旋涂操作，對(duì)8 cm*8 cm、10 cm*10 cm及15 cm*15 cm三種尺寸玻璃基板進(jìn)行涂膜，在涂膜的玻璃基板前烘后進(jìn)行表面膜厚的測(cè)量，進(jìn)而計(jì)算膜厚的均勻性[3]。

（1）8 cm*8 cm玻璃基板膜厚測(cè)試結(jié)果

圖1 8 cm＊8 cm玻璃基板測(cè)試圖

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，玻璃基板①的表面膜厚均一性為6.58%（均一性計(jì)算方法：（最大值-最小值）/（最大值+最小值））。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，玻璃基板②的表面膜厚均一性為6.50%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與玻璃基板①一致。

圖2 8 cm＊8 cm玻璃基板測(cè)試圖

（2）10 cm*10 cm玻璃基板膜厚測(cè)試結(jié)果

圖3 10 cm＊10 cm玻璃基板測(cè)試圖

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，玻璃基板③的整體表面膜厚均一性為6.74%，但是6 cm*6 cm范圍內(nèi)的膜厚均一性為2.73%，表面均一性優(yōu)于8 cm*8 cm玻璃基板旋涂出來(lái)的膜厚。

圖4 10 cm＊10 cm玻璃基板測(cè)試圖

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，玻璃基板④的整體表面膜厚均一性為7.32%，但是6 cm*6 cm范圍內(nèi)的膜厚均一性為2.83%，表面均一性優(yōu)于8 cm*8 cm玻璃基板旋涂出來(lái)的膜厚。

（3）15 cm*15 cm玻璃基板膜厚測(cè)試結(jié)果

圖5 15 cm＊15 cm玻璃基板測(cè)試圖

圖6 15 cm＊15 cm玻璃基板6 cm＊6 cm范圍測(cè)試圖

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，玻璃基板⑤的整體表面膜厚均一性為7.54%，雖然玻璃基板整體的膜厚均一性沒(méi)有太大的改善效果，但是在中間區(qū)域6 cm*6 cm范圍內(nèi)的膜厚均一性達(dá)到1.33%，涂膜表面均一性優(yōu)于8 cm*8 cm及10 cm*10 cm玻璃基板旋涂出來(lái)的膜厚。

圖7 15 cm＊15 cm玻璃基板測(cè)試圖

圖8 15 cm＊15 cm玻璃基板6 cm＊6 cm范圍測(cè)試圖

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，玻璃基板⑥的整體表面膜厚均一性為6.98%，雖然玻璃基板整體的膜厚均一性沒(méi)有太大的改善效果，但是在中間區(qū)域6 cm*6 cm范圍內(nèi)的膜厚均一性達(dá)到1.45%，涂膜表面均一性優(yōu)于8 cm*8 cm及10 cm*10 cm玻璃基板旋涂出來(lái)的膜厚。

由此可見(jiàn)，在相同操作方法的情況下，大尺寸玻璃基板的整體均一性雖然變化不明顯，但在排除玻璃基板邊緣處的影響后，涂膜的均一性隨著玻璃基板尺寸的變大而變得更好。在大尺寸的基板上涂膜后，由于存在大范圍比較好的均一性，大大提升了玻璃基板的可檢測(cè)區(qū)域，減少人員作業(yè)產(chǎn)生的測(cè)試數(shù)據(jù)波動(dòng)。

2.2 旋涂設(shè)備對(duì)涂片膜厚的影響

不同的旋涂設(shè)備有不同的設(shè)置方法，首先在實(shí)驗(yàn)之前先確保旋涂設(shè)備在各個(gè)轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)15 cm*15 cm玻璃基板進(jìn)行測(cè)試，然后將旋涂?jī)x設(shè)置為有加速減速和無(wú)加速減速的兩種條件進(jìn)行膜厚均一性測(cè)試。

（1）不設(shè)置Slope涂布

圖9 無(wú)slope設(shè)置轉(zhuǎn)速圖

圖10 無(wú)slope設(shè)置15 cm基板膜厚測(cè)試圖

圖11 無(wú)slope設(shè)置15 cm基板6 cm范圍膜厚測(cè)試圖

旋涂設(shè)備直接設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)時(shí)間，不設(shè)置加速及減速時(shí)間，直接對(duì)樣品進(jìn)行涂布測(cè)試。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，玻璃基板在不設(shè)置Slope情況下的整體表面膜厚均一性為8.78%，中間區(qū)域6 cm*6 cm范圍內(nèi)的膜厚均一性為2.12%，涂膜表面均一性不如設(shè)置Slope的涂膜表面均一性。

圖12 有slope設(shè)置轉(zhuǎn)速圖

（2）設(shè)置Slope涂布旋涂設(shè)備設(shè)置一個(gè)加速及減速時(shí)間進(jìn)行樣品涂布。上述實(shí)驗(yàn)玻璃基板⑤⑥即按照設(shè)置Slope模式進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)于不設(shè)置Slope的膜厚均一性。

3 結(jié)論

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在相同涂布工藝下，大尺寸玻璃基板的涂膜均一性優(yōu)于小尺寸玻璃基板，且大尺寸玻璃基板在涂膜后在可選擇評(píng)價(jià)的6 cm*6 cm范圍內(nèi)均一性比較好，在產(chǎn)品評(píng)價(jià)時(shí)可大大降低人員操作間差異性。

同時(shí)在玻璃基板尺寸相同的條件下，我們?cè)谕坎甲鳂I(yè)時(shí)將設(shè)備設(shè)置為緩慢加速及減速的情況下涂膜均一性優(yōu)于不設(shè)置slope的情況。