勻膠過(guò)程中氣泡的產(chǎn)生及消除措施
在使用光刻膠時(shí),我們往往會(huì)遇到氣泡的問(wèn)題,而且氣泡的存在往往會(huì)直接影響光刻質(zhì)量,因此我們需要搞清楚氣泡產(chǎn)生的原因和怎樣消除氣泡帶來(lái)的不良影響。光刻膠的氣泡產(chǎn)生的因素是多種多樣的,想要搞清楚氣泡產(chǎn)生的原因,我們需要按照出現(xiàn)(或者發(fā)現(xiàn))氣泡產(chǎn)生的環(huán)節(jié)進(jìn)行分析,接下來(lái)我們按照涂膠烘烤過(guò)程、曝光過(guò)程來(lái)介紹幾種常見(jiàn)的氣泡產(chǎn)生原因和消除方法:
勻膠機(jī)旋涂光刻膠時(shí)發(fā)現(xiàn)氣泡
在涂布光刻膠前如果光刻膠瓶子有搖動(dòng)或移動(dòng)時(shí),或者自己稀釋光刻膠時(shí),通常會(huì)出現(xiàn)氣泡。如果在打開(kāi)光刻膠試劑瓶后立即執(zhí)行涂覆步驟,特別是如果沖冰箱中取出的光刻膠未等待溫度調(diào)節(jié)到室溫就打開(kāi)瓶蓋,則氣泡也可能會(huì)出現(xiàn)。此外,使用移液管或移液器取光刻膠時(shí)不正確的操作方式也會(huì)造成了氣泡以及由此導(dǎo)致的光刻膠膜的不均勻性(如果將移液管拉得太快,負(fù)壓會(huì)太大,引入氣泡)。
如果在涂布前幾個(gè)小時(shí)將光刻膠至于室溫下待光刻膠溫度調(diào)節(jié)至室溫,則可以避免此問(wèn)題?;蝿?dòng)或者稀釋后的光刻膠瓶的蓋子應(yīng)在涂覆前幾個(gè)小時(shí)打開(kāi),以平衡壓力差,此后應(yīng)保持瓶子不受干擾。較厚的光刻膠需要幾個(gè)小時(shí)才能完成此過(guò)程,較薄的抗蝕劑則需要更少的時(shí)間。超聲波可能有助于去除厚膠中的氣泡。在此,更重要的是潔凈室條件的影響,因?yàn)楦邼穸纫部赡軐?dǎo)致氣泡的形成。
上述氣泡多為空氣氣泡或者水汽形成的氣泡,當(dāng)然還有可能是氮?dú)鈿馀?,這種氣泡是由于液態(tài)光刻膠中光活性化合物的逐漸分解產(chǎn)生的N2-氣泡。這種氣泡往往出現(xiàn)在光刻膠經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的儲(chǔ)存然后在光刻膠瓶子打開(kāi)的時(shí)候N2溶解于光刻膠中形成氣泡。在涂膠前的根據(jù)光刻膠的黏度情況靜置幾個(gè)小時(shí)(厚膠甚至1 – 2天)將有助于釋放氣泡。另一個(gè)氮源是使用分配系統(tǒng)將光刻膠從瓶子中分配至襯底過(guò)程中引入的。
烘烤過(guò)程中出現(xiàn)氣泡
有些光刻膠產(chǎn)品(特別是厚膠)含有揮發(fā)性樹(shù)脂或溶劑化合物,會(huì)在常規(guī)的前烘溫度下?lián)]發(fā),從而在光刻膠膜中形成大到肉眼可見(jiàn)的氣泡。在這種情況下,加熱到最后的前烘溫度應(yīng)該足夠緩慢,以允許揮發(fā)性化合物在不形成氣泡的情況下釋放。這可以通過(guò)帶有頂針式熱板來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)榻佑|熱板上的溫度上升通常為60、80、100°C,不利于氣體的釋放?;蛘呃迷O(shè)置烤箱里的溫度升速來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然,我們一般不建議厚膠使用烘箱來(lái)處理前烘。
某些聚合物底物在前烘過(guò)程中會(huì)釋放揮發(fā)性氣體,這些揮發(fā)性氣體在上述光刻膠膜中形成氣泡。因此在涂布光刻膠之前加熱基材可能會(huì)有所幫助。
當(dāng)然,也有可能在前烘之前,那些小得看不見(jiàn)的氣泡已經(jīng)被加入到光刻膠膜中,而在前烘過(guò)程中,它們聚集在一起形成了更大可見(jiàn)的氣泡。
曝光過(guò)程中或之后產(chǎn)生氣泡
過(guò)高的曝光劑也是導(dǎo)致氣泡的重要因素。優(yōu)化合適的曝光劑量則可以避免此類(lèi)氣泡的產(chǎn)生。另外,前烘過(guò)程中溶劑沒(méi)有完全烘干烘透,則在曝光過(guò)程中及曝光后釋放出來(lái)也有可能會(huì)形成氣泡。當(dāng)然,超過(guò)質(zhì)保期的光刻膠在曝光過(guò)程中還有可能是其中的光敏物質(zhì)釋放含N的氣體釋放形成氣泡。這種情況下,我們需要注意使用合適的曝光劑量、充分的烘烤溫度和時(shí)間,避免使用過(guò)期太久的光刻膠即可有效避免氣泡的產(chǎn)生。
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