光刻質(zhì)量的好壞對(duì)產(chǎn)品的性能影響很大,是影響成品率的關(guān)鍵因素之一。隨著高密度點(diǎn)陣類(lèi)液晶顯示器、有源矩陣液晶顯示器的飛速發(fā)展,顯示屏上的圖形越來(lái)越復(fù)雜,精密度越來(lái)越高,光刻技術(shù)就顯得更為重要。目前在生產(chǎn)中最普遍采用的光刻方法是接觸曝光法。
1)涂膠
涂膠是光刻的首道工序,它是在IT0玻璃表面上涂一層光刻膠。涂膠效果控制好壞直接影響光刻質(zhì)量,因此在操作時(shí)應(yīng)將光刻膠按要求準(zhǔn)備好,并控制好光刻膠的涂層厚度、均性和涂層表面狀態(tài)等。
涂膠方法有浸涂、甩涂、輥涂等,其中輥涂的涂覆質(zhì)量好于其他兩種,它是通過(guò)膠輥將光刻膠均勻地涂在玻璃上。為了保證膠膜的質(zhì)量,涂膠工序應(yīng)在潔凈條件下進(jìn)行,溫度為22+3℃,濕度低于60%,并在不含紫外光成分的黃燈條件下進(jìn)行操作。
光刻膠一般在低溫避光條件下存儲(chǔ),因此在使用光刻膠前一定先把膠從低溫條件下取出在使用場(chǎng)地放置至瓶?jī)?nèi)膠的溫度與環(huán)境溫度相同時(shí)才能打開(kāi)瓶蓋。
光刻膠的性能與光刻膠的配比有關(guān)。光刻膠配比的原則是,既要使光刻膠具有良好的抗蝕能力,又要有較高的分辨率。但是往往是互相矛盾的,不能同時(shí)達(dá)到。因此,必須根據(jù)不同的光刻對(duì)象和要求,選取不同的配比。
由于光刻膠中溶劑用量的多少?zèng)Q定著光刻膠的稀稠,從而影響光刻膠的厚薄。當(dāng)使用較稀的光刻膠的情況下,制備的光刻膠膜比較薄,光的散射和衍射作用的影響較弱,光刻出來(lái)的圖形清晰,邊緣整齊。當(dāng)使用較濃的光刻膠時(shí),制備的光刻膠膜比較厚,可以用來(lái)刻蝕較厚的ITO 層。
光刻膠的配制應(yīng)在潔凈度較高的暗室中紅燈或黃燈下進(jìn)行。用量筒按配方比例將原膠及溶劑分別量好,再將溶劑倒入原膠,用玻璃棒充分?jǐn)嚢枋顾鼈兙旌?。為了降低膠液中的固態(tài)含有率,改善膠膜和掩模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(tài)雜質(zhì)微粒濾除。通常采用的方法有加壓法、吸引法、自然滴下法。此外,也可以使用自然沉淀法或高速離心沉淀法進(jìn)行過(guò)濾。過(guò)濾好的光刻膠應(yīng)裝在暗色的玻璃瓶中,并保存在陰涼和干燥的暗箱里。
涂膠前的TT0玻璃表面狀況對(duì)光刻膠與ITO層黏附質(zhì)量影響極大,在生產(chǎn)中為保證TT0與光刻膠間有良好的接觸和黏附效果,清洗后的玻璃經(jīng)紫外光照射對(duì)其表面進(jìn)行活化處理,然后再涂光刻膠。
涂膠的質(zhì)量要求有如下幾條:
>膠與TO 黏附良好,不能有膠脫落現(xiàn)象
>涂層厚度均勻一致,不能有厚有薄,不然在顯影、刻蝕時(shí)會(huì)出現(xiàn)圖形缺陷》涂層表面狀態(tài)不能有條紋、針孔、突起等缺陷
2) 前烘
前烘的目的是促使膠膜內(nèi)溶劑充分揮發(fā),使膠膜干燥以增加膠膜與IO表面的黏附性和膠膜的耐磨性。曝光時(shí),掩模版與光刻膠即使接觸也不會(huì)損傷光刻膠膜和沾污掩模版。同時(shí),只有光刻膠干燥,在曝光時(shí),才能充分進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)。
目前常用的前烘方式有兩種:一種是在恒溫干燥箱中烘干;另一種是用紅外爐中烘干。前者采用電熱絲加熱至一定溫度,使光刻膠從外向里逐漸干燥,干燥時(shí)間較長(zhǎng);后者采用紅外光輻射,光刻膠的干燥是從膠膜與IO層交界面開(kāi)始逐漸向外揮發(fā)溶劑,其干燥效果好于前者且時(shí)間較短。
影響前烘質(zhì)量的主要因素是烘干溫度和烘干時(shí)間。膠膜烘烤不足時(shí)(溫度過(guò)低或時(shí)間過(guò)短),膠膜內(nèi)的溶劑未充分揮發(fā)掉,曝光顯影時(shí),未受光的部分也被溶除形成浮膠或使圖形變形;膠膜烘烤時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或溫度過(guò)高時(shí),會(huì)導(dǎo)致膠膜翹曲硬化,在顯影時(shí)會(huì)顯不出圖形或圖形留有底膜。
3) 曝光
曝光就是在涂好光刻膠的玻璃表面覆蓋掩模版,通過(guò)紫外光進(jìn)行選擇性照射,使受光照部位的光刻膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng),改變了這部分膠膜在顯影液中的溶解度。顯影后,光刻膠膜顯現(xiàn)出與掩模版相對(duì)應(yīng)的圖形。
一般曝光的操作過(guò)程是先將曝光機(jī)的紫外光燈打開(kāi)預(yù)熱,待電源穩(wěn)定,光刻版放在版框上通過(guò)顯微鏡進(jìn)行初對(duì)位。初調(diào)好的版框圖形面向下放入曝光機(jī)框架上,取一張涂有光刻膠的玻璃,膠面朝上放在曝光平臺(tái),用定位銷(xiāo)定位。曝光做實(shí)驗(yàn),曝光的玻璃經(jīng)顯影取出,在顯微鏡下檢查玻璃與版對(duì)位精度,不符合要求時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)平臺(tái)定位銷(xiāo)使版的對(duì)位標(biāo)記滿(mǎn)足要求。
曝光時(shí)間和曝光強(qiáng)度選擇是根據(jù)版的質(zhì)量、光刻膠性質(zhì)、光源強(qiáng)弱和光源到TTO玻璃的距離等因素來(lái)確定的,一般通過(guò)做一張?jiān)嚻?jīng)顯影后檢查圖形效果再?zèng)Q定曝光條件。曝光時(shí)間過(guò)短,光刻膠感光不足,其化學(xué)反應(yīng)不充分,顯影時(shí)受光部分溶解不徹底,易留底膜;曝光時(shí)間過(guò)長(zhǎng),不該曝光部分邊緣也被微弱感光,刻蝕后圖形邊界模糊,細(xì)線(xiàn)條變形嚴(yán)重。
4)顯影
顯影就是將感光部分的光刻膠溶除,留下未感光部分的膠膜從而顯示所需的圖形。
顯影過(guò)程是將曝光后的玻璃放入顯影槽中,顯影液通過(guò)搖擺的噴頭噴灑在玻璃的光刻膠面上,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間顯出圖形后,玻璃再通過(guò)水洗,將顯影液沖掉。
顯影時(shí)必須控制好時(shí)間和溫度,溫度和時(shí)間直接影響顯影速度,若顯影時(shí)間不足或溫度低,則感光部的光刻膠不能完全溶解,留有一層光刻膠,在刻蝕時(shí),這層膠會(huì)對(duì)0膜起保護(hù)作用,使應(yīng)該刻蝕的ITO被保護(hù)下來(lái)。若顯影時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或溫度過(guò)高,顯影時(shí)未被曝光的光刻膠會(huì)被從邊緣向里鉆溶,使圖形邊緣變差,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使光刻膠大片剝落形成脫膠。
5)堅(jiān)膜
由于顯影時(shí)光刻膠膜發(fā)生軟化、膨脹,影響膠膜的抗蝕能力,因此顯影后必須用適當(dāng)溫度烘焙玻璃以除去水分,增強(qiáng)膠膜與玻璃的黏附性,這個(gè)過(guò)程叫堅(jiān)膜。堅(jiān)膜的方法有兩種:一種是用烘箱堅(jiān)膜;另一種是用紅外光堅(jiān)膜。
6)刻蝕
刻蝕是用一定比例的酸液把玻璃上未受光刻膠保護(hù)的ITO膜腐蝕掉,而將有光刻膠保護(hù)的ITO 膜保存下來(lái),最終形成ITO 圖形。
選用的腐蝕液必須能腐蝕掉ITO膠又不能損傷玻璃表面和光刻膠,一般選用一定比例的HCI、HNO,和水的混合液。
刻蝕的溫度和時(shí)間對(duì)刻蝕效果影響很大,兩者的變化也影響到刻蝕速度。一般恒定刻蝕溫度,用時(shí)間調(diào)整刻蝕效果。刻蝕時(shí)間應(yīng)由刻蝕速度和ITO膜厚度來(lái)確定,ITO膜越厚刻蝕時(shí)間就越長(zhǎng)。
7)去膜和清洗
去膜是在一定溫度條件下,用堿液沖洗并用滾刷擦洗玻璃以保證將玻璃上殘膠去除干凈同時(shí)用滾刷擦洗玻璃,最后用高純水沖洗玻璃上殘留堿液同時(shí)沖洗殘膠。