MC方案｜光刻膠旋涂曲線如何獲得？

旋涂曲線（spin curve）是光刻膠重要參數之一，他給我們選擇光刻膠提供了重要的指導意義。所以我們來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速的關系曲線。一般來說，某一固定固含量的光刻膠在相同的勻膠條件下都會有一個相對穩定的膜厚值。這個厚度隨著勻膠轉速的提高而降低。下圖是一個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：一般來說，固含量越大，相同轉速下的厚度越厚，可以通過稀釋獲得較薄的光刻膠膠膜。

勻膠設備：市面常見的勻膠機在涂膠時也會有一定的差異，常見到的開放式勻膠機和加蓋共旋勻膠機，加蓋共旋的勻膠機在成膜質量上優于開放式勻膠機，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。

環境：如空氣濕度，一般來說，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，旋涂曲線是關聯我們旋涂工藝和獲得膠膜的重要參數。那么我們如何使用旋涂曲線就很關鍵。

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

其次，圖中橫坐標雖然是從幾百到8000rpm甚至是12000rpm的轉速，但是我們通常都不會用到過低或者過高的轉速，因為過低的轉速不容易獲得高質量薄膜，過高的轉速可能在設備上有限制，在薄膜厚度變化上也不明顯。一般根據膠種類來區別，對于薄膠（1um以下），我們可以以4000rpm為參考點，對于厚膠（5um以上）以1000rpm為參考點。因為這兩個參考點是我們常用的勻膠轉速。

后，結合自己所需的膠厚值和4000rpm下的勻膠曲線值，找一個接近的型號選擇就好。

當然，如果我們手頭上有一款膠的厚度略大，也可以通過稀釋的方法獲得薄膠，避免購買新的光刻膠，這個時候，我們可以通過不同型號膠的旋涂曲線值以及型號對應的固含量計算出稀釋比來實現。當然，嚴格意義來說，我們并不推薦自己稀釋，因為這個過程很容易引入污染和氣泡，影響光刻質量。

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在光刻膠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，當我們購買了一款新的光刻膠產品后，由于我們的實驗室條件和環境的差異性，嚴格意義上，我們需要針對這款膠做一個旋涂曲線，來確定真實的涂膠條件。那么如何獲得旋涂曲線？

下面介紹，我們需要勻膠設備，也就是我們實驗所用的勻膠機，下圖是的產品圖。

其次，我們需要膜后表征設備，光學膜厚儀（下圖所示）的優勢是無損測量（相對來說，需要注意光源的波長有可能使光刻膠曝光），但是需要知道薄膜的折射率（特定波長下）和消光系數，測量過程非常簡單。但是需要注意，光刻膠產品資料上往往并不直接提供折射率參數，而是提供柯西系數，我們需要通過柯西公式帶入波長計算得到折射率。

后，通過測量1000、2000、30000、4000、5000、6000……下的膜后值即可繪制出真實的旋涂曲線。獲得真實的旋涂曲線是我們后續做光刻膠劑量優化、lift-off工藝以及干法刻蝕工藝的重要指導參數。