制作工艺的规范

六、制作工艺的规范
1. 玻璃洗净要求：采用刷洗、喷淋、超声波和UV清洗等方法，通过脱脂药液及清水的清洗，移除玻璃基板上的污染物、微粒，減少涂胶后針孔和其他缺陷产生，提高玻璃与光阻的结合能力。

项目	工艺注意事项	清洗对象	粒子	特点
刷洗(Brush)	毛刷的材质、下压量、转速、清洗液使用	大微粒子	＞10um	强大附着力去除
喷淋	药液压力控制、喷头选择	中微粒子	＞5um	非接触
二流体(BJ)	Air+DI水混合，压力5-15Mpa	中微粒子	3-5um	非接触
超声波	超声波使用波段、功率、Dip式	小微粒子	＜3um	非接触
UVCP	紫外波长185nm、254nm	有机分子		非接触

1. 二流体(BJ)：二流体是利用压缩空气高速流动，使液体微粒化的喷嘴。
二流体喷嘴的特性：是比一流体有更佳的喷雾粒径，更高速的喷雾速度，以及有更小的流量。
二流体喷嘴的优点：
A.微粒化性能佳
B.微粒化的喷雾粒径较一般喷嘴小，是为“雾状洗净”
C.利用空气的压力可提升洗净速度
D.与同一水量的一般喷嘴比较，可以通过有较大的异物，故能防止阻塞。
2.超声波清洗（UB）
直接超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。
（1）空化作用：空化作用就是超声波以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互性的高频变换方式向液体进行透射。在减压力作用时，液体中产生真空核群泡的现象，在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，由此剥离被清洗物表面的污垢达到洗净目的。
（2）直进流作用：超声波在液体中沿声的传播方向产生流动的现象称为直进流。通过直进流使被清洗物表面的微油污垢被搅拌，使溶解速度加快，对污物的搬运起着很大的作用。
（3）加速度：液体粒子推动产生的加速度。
3.UV光清洗：紫外光清洗技术是利用有机化合物的光敏氧化作用达到去除黏附在材料表面上的有机物质，经过光清洗后的材料表面可以达到“原子清洁度”。UV光源发射波长为185nm和254nm的光波，具有很高的能量，当这些光子作用到被清洗物体表面时，由于大多数碳氢化合物对185nm波长的紫外光具有较强的吸收能力，并在吸收185nm波长的紫外光的能量后分解成离子、游离态原子、受激分子和中子，这就是所谓光敏作用。空气中的氧气分子在吸收了185nm波长的紫外
光后也会产生臭氧和原子氧。臭氧对254nm波长的紫外光同样具有强烈的吸收作用，臭氧又分解为原子氧和氧气。其中原子氧是极活泼的,在它作用下，物体表面上的碳和碳氢化合物的分解物可化合成可挥发的气体：二氧化碳和水蒸气等逸出表面，从而全数清除了黏附在物体表面上的碳和有机污染物。

涂胶类型：辊涂（roll），刮涂（Slit)，旋涂（spin)
1. 辊涂（Rollcoater）的PR厚度主要决定于Roller本身，在Roller确定的情况下，提高PR厚度的办法就是提高光阻原料的固含量，通常情况下，固含量的提高意味着光阻粘度的提高，主要更改光阻内溶剂的成分。
早期用永光PI Roll 光阻测试,就有如下状况：
EPL392H：coating效果OK，因粘度为17cp，固含量22%，厚度≈1.4um,EPL392L：提高392H固含量至33%，粘度达到 50cp,厚度≈2.1um 。

2. 刮涂（ Slit Coater )主要控制方法：
a. 注胶速度：根据刀的宽度进行设定
b. 刮刀头到玻璃的间隙：80um
c. 刀头的行进速度：自动速度30%
d. 光阻粘度4-7cp，厚度1.5-2.0um

3. 旋涂 （Spin Coater)主要是转速控制
a. 转速A：使甩出的光阻预摊开，呈圆形状，太快无法甩出圆形，变成涂布 后有箭影；太慢无法达到最大圆形，效果不佳。
b. 转速B：使光阻全数摊开，均匀涂布于玻璃上，无箭影等。
c. 转速C：决定光阻的厚度。


4.预烘干（Prebake）：将PR内大部分溶剂（Solvent）去除，使光阻由原來的液态变为固态的薄膜，加强光阻层对玻璃表面的附著能力。
a.烘干条件：温度：T=90-120℃，时间t=1min；
b.预烘干后膜层含溶剂降到5-20%左右，因此厚度也将减少10-20%。
c.参数控制：烘干过度会造成光阻变脆而粘性降低，对光敏感性变差；烘干不够则光阻附着力差、溶剂含量高，膜层呈不透明状态，使曝光精准度变差，在显影时对无曝光的光阻选择性降低，导致显影后图形模糊。
d.预烘干设备：红外线隧道炉、烘箱、抬板炉、VCD+层式炉。
曝光（Exposure）：将铬版上定义好的图案，全数转移到玻璃基板的光刻胶上，正性的光刻胶感光膜层见光产生裂变。负性的光刻胶感光膜层见光产生聚合。目前工业界发展出三种型式的曝光系统：接触式，近接式，投影式。

类 型	优点	缺点	Gap	分辨率
接触式	较佳的解析度	有微粒附着	无	1um
近接式	品质比接触式好	解析度差	10-50um	2.5um
投影式	解析度好	曝光时间长	3-6cm	＜1um

1.Mask类型：乳剂型光罩(菲林Film mask/干版Emulsion mask)
铬膜型光罩(铬版Chrome mask)→苏打玻璃， 硼硅玻璃（低膨胀玻璃），石英玻璃

2.温度对铬版的影响

铬版结构


显影 Development：正性裂变的光刻胶遇到显影液后会融解，留下与Ｍask相同的图案；没有聚合的负性光刻胶遇到显影液后会融解，留下已经聚合的光刻胶（与Ｍask相反）的图案。常用有三种1显影方法
1. 浸没法（immersion）
2. 喷淋法（spray）
3. 搅拌法（puddle）
第三种方法是前两种方法的综合，后两种方法需要专门的设备。
显影液：0.45%NaOH(KOH无机碱)，2.38%TMAH（有机碱）、PGMEA（溶剂）
显影后通常会在玻璃与光刻胶交界处表面残留一层非常薄的胶质层（scum，几nm厚），特别是曝光图形深宽比（aspectratio）较高的情况尤为严重。通常采用在氧气等离子体中刻蚀0.5min，这个去除残胶的过程会影响曝光图形的精度。
坚膜 （post bake）：去除残余溶剂、显影时胶膜所吸收的显影液和残留水分，改善光刻胶的粘附性和抗蚀能力。
条件：温度100-140℃，时间10-30min
蚀刻（Etch)工艺：
金属（MoAlMo)蚀刻液配方

Al etchant成分	浓度	作用
磷酸（H3PO4）	70.20~72.93%	控制蚀刻率，Viscosity影响正向蚀刻率
硝酸（HNO3）	1.69~2.13%	控制蚀刻率
冰醋酸	9.95~10.95%	补充H离子，控制Side etch、
（CH3COOH）		表面张力影响正向蚀刻率

MoAlMo etchant蚀刻机理：硝酸使钼氧化成氧化钼（MoO3）,磷酸用于铝及氧化钼的溶解；冰醋酸用于降低降低刻蚀液的粘度以提高浸润性：
1).Mo+2HNO3-→ Mo03+H20+2N02↑。 2).Mo03+H20-→ H2Mo04(中间体)。
3).12H2MoO4+H3PO4 → H3[P(Mo3010)4]+12H2O。
4).2Al+2H3P04-2Al3+ +2PO43-「+3H2↑。 5).3H2+2HN03→·4H20+2NO↑。
NO2存于溶液中会阻挡蚀刻导致均匀不佳，故常添加surfactant来解决这个问题
目前的蚀刻液中的HAC就有降低表面张力，增加分散性的效果。
ITO 蚀刻配方
刻蚀液浓度配比一般为:
HCl：HNO3：H20=1：0.08：1(体积比)
HCl: 17.6 wt. %，HN03：1.6 wt.%（重量比）。
ITO的蚀刻机理：ITO的主要成分为氧化铟(In2 O3)：和二氧化锡(Sn02)，其中二氧化锡10%左右，是一种透明的导电膜，膜厚度为400A。刻蚀液的成分为盐酸、硝酸和去离子水的混合液，盐酸的作用是切断In--O、Sn--O的键，溶解1n2O3和SnO2，硝酸作为一种氧化剂，加入后可以调节平衡状态并提高刻蚀速度。
具体的化学反应如下：
1). In2O3 + 6HC —→ 2In3+ + 6Cl- + 3H20,
2). Sn02 + 4HCl —→Sn4++ 4Cl- + 2H2O,
3). HNO3—→ H++NO3-,
4). H++ Cl-—→HCl。
蚀刻速度：
浓度为6mol/ L 的盐酸单体的刻蚀速度为100 Å/min。
浓度为6mol/ L 的硝酸单体的刻蚀速度为2O Å/min。
除胶工艺：采用40℃的碱性溶液（4.5%NaOH或25%TMAH）浸泡，去除图案上面的光刻胶，留下要求的电极图案。
镀膜工艺
真空磁控溅射镀膜原理：在真空状态下，电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛仑磁力的影响，被束缚在靠近靶面的等离子体区域内，该区域内等离子体密度很高，二次电子在磁场的作用下围绕靶面作圆周运动，该电子的运动路径很长，在运动过程中不断的与氩原子发生碰撞电离出大量的氩离子轰击靶材，经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低，摆脱磁力线的束缚，远离靶材，最终沉积在基片上。
镀膜线的配置：电容式触摸屏用新型ITO导电玻璃（金属）镀膜生产线，设计有十五个真空腔体，其中进口室一个、出口室一个、进口缓冲室一个、出口缓冲室一个、进口传送室一个、出口传送室一个和传送室两个；溅射镀膜室七 个，每个溅射镀膜室可以同时安装四个阴极；高真空室采用插板阀隔离，通过改变气氛隔离效果可以实现多功能镀膜；基片架运行轨道采用磁导向传动；设备配有26台涡轮浮分子泵，13台机械泵以获得稳定的抽速和均匀的气体分布。
镀膜工艺参数：
1. 镀膜前真空度10-3Pa至10-4Pa，导入氩气时使真空度下降，镀膜时真空度保持在10-2Pa（辉光放电产生）。
2. 基板加热温度320-350 ℃。
3. Mo/Al/Mo < 3500Å Rs < 0.3 Ω/□。
4. ITO 300Å Rs < 110Ω/□。 金属膜Mo/Al/Mo结构图
ITO导电膜的原子结构图