显影与蚀刻：刻线是怎样“长”出来的

曝光之后，图形还只是光刻胶里看不太出来的“潜像”。显影把它变成胶图形，蚀刻把它变成铬图形，去胶后刻线才真正出现。本文讲这三步的原理，重点说清楚侧蚀、欠蚀刻和过蚀刻怎样影响线宽。

曝光结束后，把基板拿出来看，胶面上几乎看不出图形。被照过和没被照过的胶，区别在化学性质上，这叫“潜像”。接下来要连做三步：显影、蚀刻、去胶，刻线才算真正“长”出来。

显影：把潜像变成胶图形

常用的正性胶，曝光后在碱性显影液里溶得很快，没曝光的部分溶得很慢。浸泡或喷淋一段时间后，曝光区的胶被溶掉，下面的铬露出来，再用水冲洗终止显影，见图1 第一步。

显影要控制时间、温度和浓度：

• 显影不足：开口底部留下一层薄胶，下面的铬蚀刻不掉，形成残铬。
• 显影过度：没曝光的胶也被溶掉一些，胶线边缘后退，开口变宽。

显影后一般要检查一遍。这时发现问题，还可以去胶、重新涂胶曝光；一旦蚀刻了铬，就没有回头路了。很多工艺还会在蚀刻前再烘一次，让胶更耐蚀刻。

蚀刻：溶掉露出来的铬

铬的湿法蚀刻常用以硝酸铈铵为主的蚀刻液。它能溶掉铬，却不伤玻璃，也基本不伤胶。蚀刻到缝里的铬溶完时，透光区会从发暗变成透明，可以据此判断终点。

湿法蚀刻有一个绕不开的特点：它是各向同性的，往下溶多少，往两侧也溶多少。铬被一路溶到胶的下面，这叫侧蚀（见图1 第二步）。

侧蚀与线宽控制

去胶后，铬线宽度大致等于：

铬线宽 ≈ 胶线宽 − 2 × 侧蚀量

铬膜只有约 0.1 μm 厚，侧蚀量也在这个量级。为了保证每个开口都蚀刻干净，实际还要适当过蚀刻一点，侧蚀会再增加一些。假设每边侧蚀 0.15 μm，铬线就比胶线窄约 0.3 μm：

可见同样的侧蚀，对粗线几乎没影响，对细线就很明显。常见的应对办法有：在掩模上把线预先画宽一点作补偿；把铬膜厚度和蚀刻时间控制稳定；对更细的图形，也可以用等离子体干法蚀刻来减小侧蚀。

欠蚀刻和过蚀刻

见图2。

• 欠蚀刻：缝里还留着一层薄铬，透光缝变窄甚至不通，信号幅度下降，占空比也会偏。
• 过蚀刻：侧蚀过多，铬线变细、边缘变毛糙；严重时细线下面被掏空，出现断线。

蚀刻速度受温度、浓度、搅动和蚀刻液使用次数的影响，所以生产中要监控蚀刻液状态，并用首片测线宽来校正时间。整片铬膜厚度不均，也会让一部分区域欠蚀、另一部分过蚀。

去胶：让铬线完整露出

蚀刻完成后，用去胶液或氧等离子体把剩下的胶去除干净。残胶会粘附颗粒，影响后面的清洗和粘接，也会让局部透光不均。去胶后的基板就有了完整的铬刻线，接下来可以测线宽、查缺陷。

小结

显影把潜像变成胶图形，蚀刻把胶图形变成铬图形，去胶让铬线露出来。湿法蚀刻的侧蚀让铬线比胶线略窄，线越细，影响越大。显影和蚀刻都要“刚刚好”：不足会留残铬，过头会让线变细、断线。

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