光刻工藝培訓(xùn)2013

光刻工藝原理（

LCD基礎(chǔ)知識(shí)

下圖是一個(gè)反射式TN型液晶顯示器的結(jié)構(gòu)圖

前部偏光片—玻璃—底板電極—周邊密封墊—傳導(dǎo)線(xiàn)路—分段電極—玻璃—終端引線(xiàn)—后部偏光片

從圖中可以看出,液晶顯示器是一個(gè)由上下兩片導(dǎo)電玻璃制成的液晶盒，盒內(nèi)充有液晶，四周用密封材料-膠框（一般為環(huán)氧樹(shù)脂）密封，盒的兩個(gè)外側(cè)貼有偏光片。

液晶盒中上下玻璃片之間的間隔，即通常所說(shuō)的盒厚，一般為幾個(gè)微米（人的準(zhǔn)確性直徑為幾十微米）。上下玻璃片內(nèi)側(cè)，對(duì)應(yīng)顯示圖形部分，鍍有透明的氧化甸-氧化錫（簡(jiǎn)稱(chēng)ITO）導(dǎo)電薄膜，即顯示電極。電極的作用主要是使外部電信號(hào)通過(guò)其加到液晶上去。

液晶盒中玻璃片內(nèi)側(cè)的整個(gè)顯示區(qū)覆蓋著一層定向?qū)?。定向?qū)拥淖饔檬鞘挂壕Х肿影刺囟ǖ姆较蚺帕?，這個(gè)定向?qū)油ǔＪ且槐痈叻肿佑袡C(jī)物，并經(jīng)摩擦處理；在TN型液晶顯示器中充有正性向列型液昌。液晶分子的定向就是使長(zhǎng)棒型的液晶分子平行于玻璃表面沿一個(gè)固定方向排列，分子長(zhǎng)軸的方向沿著定向處理的方向。上下玻璃表面的定向方向是相互垂直的，這樣，在垂直于玻璃片表面的方向，盒內(nèi)液晶分子的取向逐漸扭曲，從上玻璃片到下玻璃片扭曲了90°，這就是扭曲向列型液晶顯示器名稱(chēng)的由來(lái)。LCD基礎(chǔ)知識(shí)LCD基礎(chǔ)知識(shí)

正性L(fǎng)CD呈現(xiàn)白底黑字，在反射和透反射型LCD中顯示最佳；負(fù)性L(fǎng)CD呈現(xiàn)黑底白字，一般用于透射型LCD，加上背光源，字體清晰，易于閱讀。

正顯模式（白底黑字）負(fù)顯模式（黑底白字）5

光刻的定義

光刻是一種圖形復(fù)印和化學(xué)腐蝕相結(jié)合的精密表面加工技術(shù)。用照相復(fù)印的方法將掩模版上的圖案轉(zhuǎn)移到ITO玻璃表面的光刻膠上，以實(shí)現(xiàn)后續(xù)的有選擇刻蝕最終形成與掩膜版上圖形完全一致的ITO圖形

光刻的目的：光刻的目的就是在ITO玻璃上面刻蝕出與掩膜版完全對(duì)應(yīng)的幾何圖形。。61.是一種圖形轉(zhuǎn)移過(guò)程。

掩膜板上形成圖形

光刻把圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上，

刻蝕在ITO玻璃上形成電路圖形。2兩次圖形轉(zhuǎn)移：

圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠層光刻膠層到ITO玻璃。光刻主要材料1.ITO玻璃透光率、方塊電阻、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、表面狀態(tài)、平整度2.光刻膠感光度、分辨率、抗蝕性、粘附能力、穩(wěn)定性、粘度和表面張力3.曝光版表面狀態(tài)（臟、劃傷、折痕）、圖形完整一致性8ITO玻璃的基本結(jié)構(gòu):基板sio2

ITOITO玻璃的基本結(jié)構(gòu)9基板:常用的基板厚度有1.1mm;0.7mm;0.55mm;0.5mm,0.4mm

基板的主要生產(chǎn)廠(chǎng)家有：板硝子、旭硝子根據(jù)材料的不同,通常分為鈉鈣玻璃和硼硅玻璃兩種;LCD行業(yè)中較常用的為鈉鈣型玻璃.

優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)鈉鈣型玻璃成本低含有鈉、鉀等離子,易產(chǎn)生滲透,影響產(chǎn)品性能硼硅型玻璃玻璃硬度高,透過(guò)率好成本較高鈉鈣型玻璃基本成份:成份Al2O3CaOFe2O3MgONa2O+K2OSO2SiO2含量0.5-1.97-120-0.21.0-4.513-150-0.370-73ITO玻璃的基本結(jié)構(gòu)10ITO玻璃的評(píng)價(jià)參數(shù)透過(guò)率：在波長(zhǎng)為550nm的光波照射下，具有SI02阻檔層玻璃的透過(guò)率不小于80%，其主要取決于玻璃材料、ITO厚度和折射率。透過(guò)率定義：透過(guò)玻璃的光通量T2與入射光通量T1之比的百分率Tt=T2/T1X100%。11方塊電阻:如圖d為膜厚，I為電流，L1為膜厚在電流方向上的長(zhǎng)度，L2為膜層在垂直電流方向的長(zhǎng)度，ρ為導(dǎo)電膜的體電阻率。ρ和d可以認(rèn)為是不變的定值，當(dāng)L1=L2時(shí)，為正方形的膜層，無(wú)論方塊大小如何，其電阻率為定值ρ/d，這就是方塊電阻的定義，即R□=ρ/dL2L1dIR=ρ×L1/(d×L2)ITO玻璃的評(píng)價(jià)參數(shù)12平整度:平整度可用h/1表示，意思為在長(zhǎng)度為L(zhǎng)的范圍內(nèi)，表面最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的差值為h。

Lh玻璃微觀(guān)表面ITO玻璃基板平整度參數(shù)包括：1、玻璃表面粗糙度；2、基板表面波紋度；3、基板翹曲度；4、基板垂直度；5、ITO膜表面粗糙度；6、ITO玻璃基板、膜厚均勻度。ITO玻璃的評(píng)價(jià)參數(shù)13化學(xué)穩(wěn)定性:ITO鍍膜層的耐化學(xué)性能應(yīng)符合表2中技術(shù)要求。a)耐堿性鍍層在溫度為60±2℃,濃度為10%的氫氧化鈉(分析純)溶液中浸泡5分鐘,ITO膜的方電阻與浸泡前的方電阻相比不得超過(guò)110%。b)耐酸性在25±2℃,6%鹽酸(分析純)溶液中浸泡2分鐘,ITO膜的方電阻與浸泡前的方電阻相比不得超過(guò)110%。c)耐溶劑性能將鍍膜玻璃放入丙酮(分析純)、無(wú)水乙醇(分析純)中浸泡5分鐘后，ITO膜的方電阻與浸泡前的方電阻相比不得超過(guò)110%。ITO玻璃的評(píng)價(jià)參數(shù)14熱穩(wěn)定性:在空氣中經(jīng)30分鐘300±5℃（觸摸屏用ITO玻璃是在200±5℃）高溫后，ITO膜的方阻的變化率小于300%表面狀態(tài):表面狀態(tài)會(huì)影響涂膠狀態(tài)，造成涂膠針孔，脫膜，為了獲得較好的表面狀態(tài)。用于COG產(chǎn)品的低阻值玻璃廠(chǎng)家一般采用墊塑料圈的包裝方式。ITO玻璃的評(píng)價(jià)參數(shù)15（1）Si02層的作用:主要是防止鈉鈣型基板中的金屬離子擴(kuò)散滲透到ITO層中,影響ITO層的導(dǎo)電能力.（2）SiO2層的膜厚:標(biāo)準(zhǔn)膜厚一般為20-30nm二、ITO玻璃的基本結(jié)構(gòu)Si02層：16ITO(IndiumTinOxid)層:為氧化銦錫的透明導(dǎo)電層,其中I表示In2O3，T表示SnO2,一般Sn（即Tin)的含量約為10%。隨著ITO層厚度的增加,ITO層的方塊電阻逐漸減小.二、ITO玻璃的基本結(jié)構(gòu)17三、ITO玻璃的分類(lèi)根據(jù)基板玻璃表面狀態(tài)的不同，通常分為以下三種類(lèi)型：類(lèi)型說(shuō)明TN未拋光型直接在玻璃的浮法面進(jìn)行鍍膜HTN簡(jiǎn)單拋光型/TN精選玻璃將玻璃的浮法面進(jìn)行簡(jiǎn)單的拋光后,在拋光面進(jìn)行鍍膜STN超拋光型將玻璃的浮法面進(jìn)行精細(xì)的拋光后,在拋光面進(jìn)行鍍膜ITO玻璃使用常見(jiàn)問(wèn)題ITO玻璃異常LCD的影響基板中的鈉離子發(fā)生滲透字肥基板的波紋度較差排骨彩虹面電阻不均蝕刻易發(fā)生斷短路玻璃表面較臟內(nèi)污,短斷路ITO測(cè)射不均上下短路翹曲度差LCD生產(chǎn)中定位不準(zhǔn)表面?zhèn)?、異物、氣泡LCD顯示效果異常磨邊倒角粗糙制程中易破損常見(jiàn)ITO玻璃異常對(duì)LCD產(chǎn)品的影響:未感光的光刻膠溶于顯影溶液，稱(chēng)為負(fù)性光刻膠感光的光刻膠溶于顯影溶液的稱(chēng)為正性光刻膠

正膠在紫外線(xiàn)照射后,曝光區(qū)的鄰重氮茶釀化合物發(fā)生光解反應(yīng)重排生成茚羧酸,使膠膜加速溶于稀堿水溶液,未曝光區(qū)由于沒(méi)有發(fā)生變化,而沒(méi)有加速作用,從而在曝光區(qū)和未曝光區(qū)產(chǎn)生了-個(gè)溶解速率差,經(jīng)稀堿水溶液顯影后產(chǎn)生正性圖像光刻膠光刻膠由三部分組成：1，樹(shù)脂（聚合物材料）,2，感光劑；3，溶劑。正性光刻膠正性光刻膠受光或紫外線(xiàn)照射后感光的部分發(fā)生光分解反應(yīng)，可溶于顯影液，未感光的部分顯影后仍然留在玻璃的表面正膠：曝光前不可溶，曝光后可溶光刻膠對(duì)大部分可見(jiàn)光敏感，對(duì)黃光不敏感。因此光刻通常在黃光室（YellowRoom））內(nèi)進(jìn)行光刻膠的成分添加劑:控制光刻膠材料特殊方面的化學(xué)物質(zhì)溶劑:使光刻膠具有流動(dòng)性感光劑:光刻膠材料的光敏成分樹(shù)脂:作為粘合劑的聚合物的混合物,給予光刻膠機(jī)械和化學(xué)性質(zhì)鄰重氮萘醌化合物線(xiàn)性酚醛樹(shù)脂22光刻膠中的感光劑是光刻膠材料中的光敏成分。即對(duì)光能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。如果聚合物中不添加感光劑，那么它對(duì)光的敏感性差，而且光譜范圍較寬，添加特定的感光劑后，可以增加感光靈敏度，而且限制反應(yīng)光的光譜范圍，或者把反應(yīng)光限制在某一波長(zhǎng)的光。光刻膠中容量最大的成分是溶劑。添加溶劑的目的是光刻膠處于液態(tài)，以便使光刻膠能夠通過(guò)旋轉(zhuǎn)的方法涂在玻璃表面。絕大多數(shù)的溶劑在曝光前揮發(fā)，對(duì)于光刻膠的光化學(xué)性質(zhì)幾乎沒(méi)有影響。添加劑（Additive），用以改變光刻膠的某些特性，如改善光刻膠發(fā)生反射而添加染色劑等。

樹(shù)脂是一種惰性的聚合物，包括碳、氫、氧的有機(jī)高分子。用于把光刻膠中的不同材料聚在一起的粘合劑。給與光刻膠的機(jī)械與化學(xué)性質(zhì)（如粘附性、膠膜厚度、熱穩(wěn)定性等）光刻膠的物理特性1、分辨率:是區(qū)別表面上兩個(gè)或更多的鄰近特征圖形的能力.一種解釋分辨率的實(shí)際方法是通過(guò)玻璃上形成符合質(zhì)量規(guī)范要求的最小特征圖形.形成的關(guān)鍵尺寸越小,光刻膠的分辨能力和光刻系統(tǒng)就越好.2、對(duì)比度:是光刻膠上從曝光區(qū)到非曝光區(qū)過(guò)渡的陡度。對(duì)比度代表著只適于在掩膜板透光區(qū)規(guī)定范圍內(nèi)曝光的光刻膠的能力。高對(duì)比度產(chǎn)生的垂直的光刻膠側(cè)墻是理想的。3、感光度：是硅片表面光刻膠中產(chǎn)生一個(gè)良好圖形所需的一定波長(zhǎng)光的最小能量值,提供給光刻膠的光能量值通常稱(chēng)為曝光量。單位：毫焦/平方厘米或mJ/cm2。4、粘度:指的是對(duì)于液體光刻膠來(lái)說(shuō)其流動(dòng)特性的定量指標(biāo).粘滯性隨著光刻膠中的溶劑的減少而增加；高的粘滯性會(huì)產(chǎn)生厚的光刻膠；越小的粘滯性，就有越均勻的光刻膠厚度。光刻膠的比重是衡量光刻膠的密度的指標(biāo)。它與光刻膠中的固體含量有關(guān)。較大的比重意味著光刻膠中含有更多的固體，粘滯性更高、流動(dòng)性更差。粘度的單位：泊（poise），光刻膠一般用厘泊（cps，厘泊為1%泊）來(lái)度量。百分泊即厘泊為絕對(duì)粘滯率；運(yùn)動(dòng)粘滯率定義為：運(yùn)動(dòng)粘滯率=絕對(duì)粘滯率/比重。單位：百分斯托克斯（cs）＝cps/SG。5、粘附性:光刻膠的粘附性描述了光刻膠粘著于襯底的強(qiáng)度。光刻膠粘附性的不足會(huì)導(dǎo)致脫膠.光刻膠的粘附性必須經(jīng)受住曝光,顯影和刻蝕工藝。6、抗蝕性:光刻膠膠膜必須保持它的粘附性,并在后續(xù)的濕刻和干刻中保護(hù)襯底表面,這種性質(zhì)就被稱(chēng)為抗蝕性.7、表面張力:指的是液體中將表面分子拉向液體主體內(nèi)的分子間吸引力.光刻膠具有產(chǎn)生相對(duì)大的表面張力的分子間力,所以在不同的工藝步驟中光刻膠分子會(huì)聚在一起.同時(shí)光刻膠的表面張力必須足夠小,從而在應(yīng)用時(shí)能提供良好的流動(dòng)性和硅的覆蓋.

小分子力引起小大分子力引起大的表面張力的表面張力光刻版的種類(lèi)菲林版硌版菲林版成本低，制作容易，分辨率低，耐磨性不好，易劃傷變形，容易出現(xiàn)顯示缺陷，光刻精度不好，與絲網(wǎng)配套性差。硌版堅(jiān)固耐磨，壽命長(zhǎng)，分辨率高，可以做0.18微米的光刻版，對(duì)比度高，金屬的穩(wěn)定性好，成本高。

掩膜版質(zhì)量要求

圖形符合設(shè)計(jì)要求，尺寸準(zhǔn)確，不發(fā)生變形。一套母版的各個(gè)分版之間應(yīng)一一套準(zhǔn)。版黑白反差大，一般應(yīng)在2.5以上。反差也叫光密度差，光密度用D表示，它是阻擋光通過(guò)的能力：D=Lg(I入/I透)圖形邊緣光滑陡直，無(wú)毛刺，過(guò)渡小。版面光潔，針孔、小島，以及劃痕少。光學(xué)曝光a,接觸式b,接近式