MC方案｜光刻膠旋涂曲線如何獲得？

旋涂曲線（spin curve）是光刻膠重要參數(shù)之一，他給我們選擇光刻膠提供了重要的指導(dǎo)意義。所以我們來(lái)介紹一下什么是旋涂曲線？怎樣使用旋涂曲線？如何獲得旋涂曲線？

什么是光刻膠旋涂曲線？

顧名思義，光刻膠旋涂曲線就是在旋涂工藝下，光刻膠的厚度與勻膠轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線。一般來(lái)說(shuō)，某一固定固含量的光刻膠在相同的勻膠條件下都會(huì)有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的膜厚值。這個(gè)厚度隨著勻膠轉(zhuǎn)速的提高而降低。下圖是一個(gè)典型的光刻膠旋涂曲線：

影響光刻膠旋涂曲線的因素主要有：

光刻膠種類和固含量：一般來(lái)說(shuō)，固含量越大，相同轉(zhuǎn)速下的厚度越厚，可以通過(guò)稀釋獲得較薄的光刻膠膠膜。

勻膠設(shè)備：市面常見的勻膠機(jī)在涂膠時(shí)也會(huì)有一定的差異，常見到的開放式勻膠機(jī)和加蓋共旋勻膠機(jī)，加蓋共旋的勻膠機(jī)在成膜質(zhì)量上優(yōu)于開放式勻膠機(jī)，但相同的勻膠條件下，其膜厚往往只有開放式膜厚的70%左右。

環(huán)境：如空氣濕度，一般來(lái)說(shuō)，光刻膠的厚度隨空氣濕度的增加而減小。

怎樣使用旋涂曲線？

綜上所述，旋涂曲線是關(guān)聯(lián)我們旋涂工藝和獲得膠膜的重要參數(shù)。那么我們?nèi)绾问褂眯壳€就很關(guān)鍵。

我們確定好我們所需要的光刻膠種類，往往在這個(gè)光刻膠種類下會(huì)有若干個(gè)光刻膠的子型號(hào)，部分廠家會(huì)將這些子型號(hào)的旋涂曲線繪制在一張表格上，方便我們對(duì)比。如下圖所示：

其次，圖中橫坐標(biāo)雖然是從幾百到8000rpm甚至是12000rpm的轉(zhuǎn)速，但是我們通常都不會(huì)用到過(guò)低或者過(guò)高的轉(zhuǎn)速，因?yàn)檫^(guò)低的轉(zhuǎn)速不容易獲得高質(zhì)量薄膜，過(guò)高的轉(zhuǎn)速可能在設(shè)備上有限制，在薄膜厚度變化上也不明顯。一般根據(jù)膠種類來(lái)區(qū)別，對(duì)于薄膠（1um以下），我們可以以4000rpm為參考點(diǎn)，對(duì)于厚膠（5um以上）以1000rpm為參考點(diǎn)。因?yàn)檫@兩個(gè)參考點(diǎn)是我們常用的勻膠轉(zhuǎn)速。

后，結(jié)合自己所需的膠厚值和4000rpm下的勻膠曲線值，找一個(gè)接近的型號(hào)選擇就好。

當(dāng)然，如果我們手頭上有一款膠的厚度略大，也可以通過(guò)稀釋的方法獲得薄膠，避免購(gòu)買新的光刻膠，這個(gè)時(shí)候，我們可以通過(guò)不同型號(hào)膠的旋涂曲線值以及型號(hào)對(duì)應(yīng)的固含量計(jì)算出稀釋比來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，嚴(yán)格意義來(lái)說(shuō)，我們并不推薦自己稀釋，因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程很容易引入污染和氣泡，影響光刻質(zhì)量。

怎樣獲得旋涂曲線？

上述介紹的是廠商提供的旋涂曲線我們?cè)诠饪棠z選型和使用中怎么利用，我們也介紹了影響一款膠的旋涂曲線的因素。因此，當(dāng)我們購(gòu)買了一款新的光刻膠產(chǎn)品后，由于我們的實(shí)驗(yàn)室條件和環(huán)境的差異性，嚴(yán)格意義上，我們需要針對(duì)這款膠做一個(gè)旋涂曲線，來(lái)確定真實(shí)的涂膠條件。那么如何獲得旋涂曲線？

下面介紹，我們需要?jiǎng)蚰z設(shè)備，也就是我們實(shí)驗(yàn)所用的勻膠機(jī)，下圖是的產(chǎn)品圖。

其次，我們需要膜后表征設(shè)備，光學(xué)膜厚儀（下圖所示）的優(yōu)勢(shì)是無(wú)損測(cè)量（相對(duì)來(lái)說(shuō)，需要注意光源的波長(zhǎng)有可能使光刻膠曝光），但是需要知道薄膜的折射率（特定波長(zhǎng)下）和消光系數(shù)，測(cè)量過(guò)程非常簡(jiǎn)單。但是需要注意，光刻膠產(chǎn)品資料上往往并不直接提供折射率參數(shù)，而是提供柯西系數(shù)，我們需要通過(guò)柯西公式帶入波長(zhǎng)計(jì)算得到折射率。

后，通過(guò)測(cè)量1000、2000、30000、4000、5000、6000……下的膜后值即可繪制出真實(shí)的旋涂曲線。獲得真實(shí)的旋涂曲線是我們后續(xù)做光刻膠劑量?jī)?yōu)化、lift-off工藝以及干法刻蝕工藝的重要指導(dǎo)參數(shù)。