匀胶胶厚均匀性的研究

徐建建

（双环电子集团贝迪斯电子有限公司，安徽 蚌埠 233010）

一、概述

片式电阻器的生产，在实现阻值的过程中一般采用两种方式，一种是激光调阻，通过采用高频的激光打点，聚焦在膜层表面，产生的高温瞬间使得电阻表面的合金膜层汽化，一般采用对刀切的方式来实现电阻图形，达到提高阻值的目的。由于激光产生的高温，在其切割的路径上，合金膜层会被高温氧化，后续产品的加工过程变化量变大且离散，导致最终产品的一致性及长期稳定性受到一定的影响。

另一种方式，就是采用光刻的工艺，利用曝光机曝光的方法，将掩膜版的电阻图形印制在涂有光刻胶的电阻合金膜层上，曝光后被掩膜版覆盖的光刻胶部分得到保护，而未被掩膜版覆盖的光刻胶部分，被紫外光照射后光刻胶发生分解反应，后期在经过显影液的清洗，将曝光后的光刻胶去除，得到掩膜版上预期的图形，再经过湿法刻蚀去除没有光刻胶保护的电阻合金膜层，来得到想要的电阻图形实现阻值的提高。

光刻工艺的优点是显而易见的，最主要的是图形分辨率高，还原度高，不像激光调阻使合金膜层受到高温影响，产品一致性及长期稳定性好，但是光刻工艺同样由于操作的复杂程度、选取原材料价格以及设备价格，都导致光刻的成本的提高，一般来说光刻的成本将会占到整个成产成本的三到四成，同时又影响最终产品质量，故光刻工艺一般都是关键工艺。片式薄膜电阻器本身的电阻膜层较薄，又对电阻图形要求精密，所以对光刻工艺的第一工步——匀胶提出了较高的要求，光刻胶的厚度和均匀性就成为匀胶工艺的重要性能指标。

目前大多数光刻胶的匀胶工艺普遍采用的是旋转匀胶法，旋转匀胶法工艺简单、设备价格低廉，胶厚控制难度低，故本公司也是采用旋转匀胶法，本文对旋转匀胶法的胶厚均匀性进行了研究介绍。

二、匀胶工艺简介

所谓旋转匀胶法就是，首先把光刻胶通过滴管滴在缓慢旋转的基片中心处，光刻胶会逐步扩散到基片整个表面，形成最初的光刻胶薄膜，此时基片加速旋转到设定的转速，基片在高速旋转过程中产生的离心力，会将基片表面多余的光刻胶甩出，同时在表面张力的作用下，胶膜厚度逐渐变的更薄，直到达到需要的厚度，从而使基片上得到厚度均匀的光刻胶薄膜。

三、转速、时间对胶厚均匀性的影响

要想光刻出的图形满足工艺的要求，那么光刻胶的厚度也必须满足设计的要求，光刻胶太厚，曝光不充分，最后的图形残留太多；光刻胶太薄，曝光太过，图形会有残缺；所以同一块基片，如果光刻胶涂覆有的地方厚，有的地方薄，在同一曝光时间下，有的地方曝光不充分，有的地方曝光太过，都会导致最终的电阻图形受到影响。本次研究使用粘度为50mpa.s的正性光刻胶，通过调整基片的旋转速度和旋转时间，可以得到厚度不同的光刻胶膜。

本次研究选取转转速度参数有每分钟2000转、2500转、3000转、3500转、4000转、4500转、5000转，以及旋转时间为 15S、20S、25S、30S、35S、40S，匀胶完成后，使用台阶仪对各参数下的胶膜厚度进行测试，形成表1的数据。

表1 不同转速、时间下胶厚

为了更直观的观察，将上表的数据做成折线图，如图1所示。

图1 折线图

从图1可以看到，光刻胶在50mpa．s粘度下，当基片的旋转速度高或旋转时间长时，因为离心力很大，大量的光刻胶被甩出，致使胶膜太薄；当基片转速低或者旋转时间短时，因为产生的离心力不足，光刻胶不能完全扩散并覆盖整个基片表面，致使光刻胶膜厚薄不匀。所以如果想要控制好胶厚，必须根据所选用的光刻胶粘度不同，来确定基片的旋转速度和旋转时间，以获得适合产品的胶厚和均匀性，来满足后面曝光的工艺需求。

四、前烘温度、时间对显影图形的影响

匀胶结束后的光刻胶还处于未固化的状态，此时若进行曝光，会污染掩膜版，所以必须对光刻胶进行前烘，使光刻胶略微固化，并提高和基片的附着力。本文研究了不同前烘温度、时间对匀胶后的基片进行处理，然后曝光、显影观察图形之间的差别，并形成表2。

表2 前烘温度、时间对显影的影响

80±5 15±5 图形满足要求60±5 15±5 光刻胶未固化，污染掩膜版

通过上表可以看出，当烘烤时间一定时，前烘温度越高，光刻胶的感光度越低，前烘温度越低，光刻胶中的溶剂难以彻底挥发，胶层过软，容易粘到掩膜版。通过试验发现，当前烘温度85℃时，时间20分钟，所获得的图形最好。

五、结语

经过对匀胶工艺的钻研，剖析了匀胶工艺的中基片旋转速度和旋转时间对胶厚均匀性的影响，和前烘处理中温度、时间对显影图形的影响，以期使匀胶工艺减小对光刻的影响，使最后的电阻图形能够满足要求，从而提高最终片式薄膜电阻器的可靠性和一致性。

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