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光刻胶涂覆工艺—旋涂

为了确保光刻工艺的可重复性、可靠性和可接受性,必须在基板表面上均匀涂覆光刻胶。光刻胶通常分散在溶剂或水溶液中,是一种高粘度材料。根据工艺要求,有许多工艺可用于涂覆光刻胶。

旋涂是用光刻胶涂覆基材时最常用的方法。这是一种具有很高吞吐量和均匀性潜力的方法。旋涂的原理是,通常将几毫升光刻胶分配到以数 1000 rpm(通常为 4000 rpm)旋转的基板上。抗蚀剂可以在基板静止时点胶,然后加速到速度(静态旋涂),也可以在晶圆已经旋转时点胶(动态旋涂)。在纺丝过程中,任何多余的抗蚀剂都会从基材边缘剥离出来。

光刻胶在晶片表面承受的离心力使粘性抗蚀剂扩散成均匀的薄膜。该薄膜的高度直接由基板的转速控制,使操作员能够达到所需的薄膜厚度。除了旋转速度外,旋转时间还可用于控制薄膜厚度。这是由于用于分散抗蚀剂的一些溶剂或水性液体的蒸发,这导致抗蚀剂进一步变薄。溶剂的损失也会导致薄膜的稳定,因此在以后处理基材时不会塌陷。

旋涂的主要优点是包衣步骤非常短,通常为10-20秒,当与点胶和处理时间相结合时,可以导致处理时间少于1分钟。另一个优点是获得的薄膜非常光滑,并且可以非常精确地重复控制厚度。

旋涂的缺点和局限性出现在使用非圆形基材或厚(非常粘性)的抗蚀剂时。在这些情况下,边缘,尤其是角落的空气湍流会导致抗蚀剂加速干燥。然后,这种过度干燥会抑制这些区域的抗蚀剂的分拆,导致抗蚀剂珠在基材周围积聚;这种堆积的抗蚀剂侧壁称为边缘珠。在更先进的旋涂系统中,已经开发了通过精确应用溶剂去除该边缘珠或通过控制空气湍流来限制其生长的技术。

可能影响旋涂的另一个限制是,如果基材表面具有大量特征或不同的形貌,则薄膜厚度的均匀性会受到影响。孔洞或空间中抗蚀剂的堆积导致特征边缘的薄膜变厚和薄膜变薄。这可以通过两级旋转曲线或使用一种替代涂层技术来克服。

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