工艺条件设定

10.5　工艺条件设定

剥离工艺条件的设定是以实验为基础的。各个厂家设定的工艺条件会有一些差别。这里以栅极光刻胶剥离为例，介绍工艺条件设定。

采用栅极-PR基板，配线情况为：上层钼铌700，下层铝钕2 000。

●栅极刻蚀条件：标准铝刻蚀液；刻蚀槽1：喷淋，Just Etch；刻蚀槽2：Puddle，O.E.80%。

●剥离设备工艺条件：剥离槽2，液切A/K流量：（300±50）L·min^-1（上下）；

DMSO1槽，入口Shower流量：（10.0±2.0）L·min^-1。

处理条件如表10.2所示。

表10.2　剥离实验条件

●剥离性相关实验条件是：处理时间以30s为基准。先改变剥离槽的处理时间，依次改变为15s和5s，DMSO1槽处理时间不变。然后改变DMSO1槽处理时间，分别变为15s，5s和0s。

最后，在DMSO1槽处理时间为0的情况下改变剥离槽2液切A/K和DMSO1槽入口Shower的条件，研究剥离液置换性相关条件。

上述工艺条件中除了剥离槽2液切A/K是在设备停止处理后手动调节液切A/K流量外，其余的都是在触摸屏中的Recipe中设置。

工艺条件变更方法是：机械手将该条件下要处理的第二张基板放至入口C/V上，收回机械手臂后，按下主显示屏上的“一时停止”按钮，观察触摸屏上的“基板Monitor”画面，等基板流过要进行条件变更的槽之后，再改变工艺条件，写入更改结果（否则基板会按照新的Recipe进行处理）。然后按下主显示屏上的“再启动”按钮，用新的Recipe处理基板。

实验结果分析如下。

（1）剥离处理时间参数设定。首先根据整条线的生产能力确定剥离处理的生产节拍，计算出剥离处理允许的最长时间。还要给剥离处理留出相应的时间余量，在剥离温度稍微降低、喷淋压力降低、剥离液使用一段时间后处理能力下降等情况出现时不会造成剥离残留。同时还要给相关工序留下适当的余量，例如，在Inline PR光刻胶厚度不均、光刻胶变质、干刻时灰化效果变差等情况出现时也不能出现剥离残留。还要考虑生产能力的提高和更换药液频度的降低。一般选择30s作为参考处理时间。剥离时间设定实验如表10.3所示。

表10.3　剥离时间设定

在50℃至70℃的温度范围内，即使剥离液温度在±10℃的情况下波动对工艺性能也基本没有影响。剥离时间设定为30s，余量已经足够。如果剥离的对象是干刻后的光刻胶，则干刻后要进行氧灰化处理，否则，这种光刻胶由于变质而难于剥离。经过氧气灰化的干刻光刻胶，可以采用与湿法刻蚀的光刻胶同样的处理条件进行光刻胶的剥离。

（2）DMSO置换条件设定。剥离铝配线光刻胶时，如果没有经DMSO置换或者置换不及时，钼铌下面的铝钕会被腐蚀造成下面的铝电极被刻蚀，如图10.8（b）所示。

图10.8　剥离时铝被腐蚀的示意

图10.9～图10.15所示是各种DMSO置换条件下得到的电极形貌。图10.9所示是无剥离液与DMSO置换处理的参考样品，可见铝电极被刻蚀得相当严重。

图10.9　无剥离液与DMSO置换处理的参考样品

图10.10　没有DMSO槽1入口淋浴和剥离槽2液切风刀、DMSO槽1和DMSO槽2处理时间都为零的样品

图10.10所示是没有DMSO槽1入口淋浴和剥离槽2液切风刀、DMSO槽1和DMSO槽2处理时间都为零的样品。基板中间配线断面形状和基板边角配线断面形状都非常粗糙。

图10.11所示是有DMSO槽1入口淋浴但没有剥离槽2液切风刀，DMSO槽1和DMSO槽2处理时间都为零的样品。基板中间配线断面形状和基板边角配线断面形状都有改进。

图10.11　有DMSO槽1入口淋浴但没有剥离槽2液切风刀，DMSO槽1和DMSO槽2处理时间都为零的样品

图10.12所示是没有DMSO槽1入口淋浴但有剥离槽2液切风刀，DMSO槽1和DMSO槽2处理时间都为零的样品。基板中间配线断面形状和基板边角配线断面形状都有改进。

图10.12　没有DMSO槽1入口淋浴但有剥离槽2液切风刀，DMSO槽1和DMSO槽2处理时间都为零的样品

图10.13所示是有DMSO槽1入口淋浴和剥离槽2液切风刀，DMSO槽1和DMSO槽2处理时间都为零的样品。基板中间配线断面形状和基板边角配线断面形状都有改进。

图10.14所示是有DMSO槽1入口淋浴和剥离槽2液切风刀，DMSO槽1和DMSO槽2处理时间都为5s的样品。基板中间配线断面形状和基板边角配线断面形状都很光滑。

图10.13　有DMSO槽1入口淋浴和剥离槽2液切风刀，DMSO槽1和DMSO槽2处理时间都为零的样品

图10.14　有DMSO槽1入口淋浴和剥离槽2液切风刀，DMSO槽1和DMSO槽2处理时间都为5s的样品

图10.15所示是有DMSO槽1入口淋浴和剥离槽2液切风刀，DMSO槽1和DMSO槽2处理时间都为15s的样品。基板中间配线断面形状和基板边角配线断面形状和图10.14相比并没有明显改进。

图10.15　有DMSO槽1入口淋浴和剥离槽2液切风刀，DMSO槽1和DMSO槽2处理时间都为15s的样品

比较图10.9～图10.15可以确认，DMSO置换对改进电极图形形貌是有利的。但是置换条件需要经实验确定。在实验中发现，经过湿刻以后长期放置（一个月）的基板，铝配线的边缘会被氧化，形成一个保护膜，由于这个保护膜的作用，钼铌下面的铝钕一般也不会被腐蚀，形成过刻蚀的形状。

经过湿刻处理的图形进行光刻胶剥离时，如果DMSO不及时更换，则金属电极也会遭到破坏，如表10.4所示。

表10.4　剥离中铝被腐蚀的SEM照片

（3）剥离设备条件设定因子表。剥离设备条件设定时所需要考虑的主要项目及方法如表10.5所示，其中比较重要的项目是剥离性能、剥离液与DMSO的置换性能、水洗性能和干燥性能。它们的设定顺序是干燥性能→水洗性能→剥离性能→DMSO置换性能。可以使用铬膜基板对干燥性进行简单判断，并且干燥槽位于设备的最下游。灰尘状况和静电量在主要项目确定后进行。将制品评价放在最后，目的是为了提高整个剥离工艺的合格率。

通过大量的实验，剥离工艺的基本条件可以归纳如表10.6所示。剥离槽的入口可以不设置淋浴，但是第一个DMSO槽的入口需要有一个淋浴装置。所有装置的喷淋压力设置为0.05mPa。每个槽的处理时间设置为30s，为了防止剥离液进入DMSO槽，在剥离槽2设置一个空气刀装置。

表10.5　剥离设备条件设定检查项目

表10.6　剥离设备工艺条件设定结果

（4）作业安全。剥离液工作槽的温度较高，一般在60～70℃，有机溶剂会形成雾状蒸气，如果人吸入蒸气，则会产生麻痹性和黏膜刺激性；若液体不慎滴入眼睛，也会伤害角膜。

有机溶剂是易燃性液体，蒸气具有爆炸的可能性，与强酸性物质接触时会发生化学反应并发热，因此，作业者要采取下述对策并注意有关事项。

●作业者的安全对策：

　i）作业时必须穿戴面具、保护手套等保护器具；

　ii）避免沾染到皮肤、黏膜、衣着或眼睛；

　iii）作业场所禁止非工作人员出入；

　iv）室内作业时应立于上风处；

　v）每次作业后都应该将容器盖好；

　vi）避免与强酸性物质接触。

●防止火灾以及爆炸的对策：

　i）严禁火气；

　ii）注意火苗、静电、摩擦火花等导火源；

　iii）使用防爆型设备。

●注意事项：

　i）作业应该在通风良好的地方进行；

　ii）避免液体外露、满溢、飞散或产生过多蒸气；

　iii）作业场所附近应设置冲洗设备。以备紧急时冲洗眼睛或身体；

　iv）作业时应注意不得将容器翻倒、抛落、冲撞或拖拉。