顯影與蝕刻：刻線是怎樣“長”出來的

曝光之後，圖形還只是光阻裡看不太出來的“潛像”。顯影把它變成膠圖形，蝕刻把它變成鉻圖形，去膠後刻線才真正出現。本文講這三步的原理，重點說清楚側蝕、欠蝕刻和過蝕刻怎樣影響線寬。

曝光結束後，把基板拿出來看，膠面上幾乎看不出圖形。被照過和沒被照過的膠，區別在化學性質上，這叫“潛像”。接下來要連做三步：顯影、蝕刻、去膠，刻線才算真正“長”出來。

顯影：把潛像變成膠圖形

常用的正性膠，曝光後在鹼性顯影液裡溶得很快，沒曝光的部分溶得很慢。浸泡或噴淋一段時間後，曝光區的膠被溶掉，下面的鉻露出來，再用水沖洗終止顯影，見圖1 第一步。

顯影要控制時間、溫度和濃度：

• 顯影不足：開口底部留下一層薄膠，下面的鉻蝕刻不掉，形成殘鉻。
• 顯影過度：沒曝光的膠也被溶掉一些，膠線邊緣後退，開口變寬。

顯影后一般要檢查一遍。這時發現問題，還可以去膠、重新塗膠曝光；一旦蝕刻了鉻，就沒有回頭路了。很多製程還會在蝕刻前再烘一次，讓膠更耐蝕刻。

蝕刻：溶掉露出來的鉻

鉻的溼法蝕刻常用以硝酸鈰銨為主的蝕刻液。它能溶掉鉻，卻不傷玻璃，也基本不傷膠。蝕刻到縫裡的鉻溶完時，透光區會從發暗變成透明，可以據此判斷終點。

溼法蝕刻有一個繞不開的特點：它是各向同性的，往下溶多少，往兩側也溶多少。鉻被一路溶到膠的下面，這叫側蝕（見圖1 第二步）。

側蝕與線寬控制

去膠後，鉻線寬度大致等於：

鉻線寬 ≈ 膠線寬 − 2 × 側蝕量

鉻膜只有約 0.1 μm 厚，側蝕量也在這個量級。為了保證每個開口都蝕刻乾淨，實際還要適當過蝕刻一點，側蝕會再增加一些。假設每邊側蝕 0.15 μm，鉻線就比膠線窄約 0.3 μm：

可見同樣的側蝕，對粗線幾乎沒影響，對細線就很明顯。常見的應對辦法有：在光罩上把線預先畫寬一點作補償；把鉻膜厚度和蝕刻時間控制穩定；對更細的圖形，也可以用等離子體幹法蝕刻來減小側蝕。

欠蝕刻和過蝕刻

見圖2。

• 欠蝕刻：縫裡還留著一層薄鉻，透光縫變窄甚至不通，訊號幅度下降，佔空比也會偏。
• 過蝕刻：側蝕過多，鉻線變細、邊緣變毛糙；嚴重時細線下面被掏空，出現斷線。

蝕刻速度受溫度、濃度、攪動和蝕刻液使用次數的影響，所以生產中要監控蝕刻液狀態，並用首片測線寬來校正時間。整片鉻膜厚度不均，也會讓一部分割槽域欠蝕、另一部分過蝕。

去膠：讓鉻線完整露出

蝕刻完成後，用去膠液或氧等離子體把剩下的膠去除乾淨。殘膠會粘附顆粒，影響後面的清洗和粘接，也會讓區域性透光不均。去膠後的基板就有了完整的鉻刻線，接下來可以測線寬、查缺陷。

小結

顯影把潛像變成膠圖形，蝕刻把膠圖形變成鉻圖形，去膠讓鉻線露出來。溼法蝕刻的側蝕讓鉻線比膠線略窄，線越細，影響越大。顯影和蝕刻都要“剛剛好”：不足會留殘鉻，過頭會讓線變細、斷線。

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