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光刻技術(shù)是大規(guī)模集成電路制造技術(shù)和微光學(xué)、微機械技術(shù)的先導(dǎo)和基礎(chǔ)，他決定了集成電路（IC）的集成度[1]。光刻版在使用過程中不可避免地會粘上灰塵、光刻膠等污染物，這些污染物的存在直接影響到光刻的效果。近些年，國家將 LED照明列入為重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)，LED 行業(yè)迅猛發(fā)展。
LED 制造過程中，具有光刻版的使用量多，使用頻繁的特點。大多生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，主要采用接觸式曝光。接觸式曝光雖然可以利用成本低
廉的設(shè)備達到較高的曝光精度，但是由于甩膠式涂膠方法會造成晶圓邊緣膠層過厚，在接觸式曝光過程中光刻版極易接觸到晶圓邊緣的光刻膠，
導(dǎo)致光刻膠粘附到光刻版表面（圖 1）。對于 IC 行業(yè)，因為線條更細，精度要求更高，所以光刻版的潔凈程度更加重要。對于硅片清洗而言，其顆粒移除率（PRE）不需要達到 100%，但對于光刻版而言卻并非如此，其原因是對于產(chǎn)品良率而言，光刻版表面顆粒的影響更大，單晶圓缺陷只影響一個缺陷，而一個光刻版卻影響到每一個芯片[2，3]。
由于零成像缺陷是可以實現(xiàn)的，工廠內(nèi)生產(chǎn)的光刻版需要經(jīng)常清洗。為了保證光刻版潔凈，必須定期對光刻版進行清洗，而清洗的效果與清洗工藝以及各清洗工藝在設(shè)備上的合理配置有著密切的聯(lián)系。
1 光刻版清洗工藝
1.1 光刻膠及其他有機污染物的去除對于光刻膠及其他有機污染物，比較常見的方法是通過有機溶劑將其溶解的方法將其去除，例如利用丙酮浸泡光刻版，在浸泡的同時可以超聲提高浸泡效果。對于比較干凈的光刻版，浸泡基本就能將有機污染物去除干凈。對于光刻膠較多的光刻版，浸泡只能將光刻膠泡軟，還需要用無塵布或無塵棉蘸丙酮輕輕擦洗，或在光刻版清洗設(shè)備中采用毛刷刷洗，通過外力將頑固的光刻膠去除掉。毛刷刷洗基本原理如圖 2 所示，光刻版勻速旋轉(zhuǎn)，噴嘴向光刻版表面噴灑丙酮等化學(xué)液，使得光刻膠由于溶解而變得松軟，然后毛刷接觸到光刻板表面，光刻板旋轉(zhuǎn)時與毛刷產(chǎn)生相對運動，輔以噴嘴噴出的化學(xué)液，對光刻版表面起到刷洗作用。刷洗完成后，通常采用高壓 DI 水沖洗光刻版，通過高壓微細水滴的沖擊力去除仍然吸附在光刻版表面的剩余光刻膠。
第二種辦法對于所有的有機材料都是有效的，它采用濃硫酸和 30%過氧化氫的混合物 （在>100 ℃時，混合比通常為 2:1～4:1），之后是去離子水（DI）沖洗，稱為 Piranha 刻蝕。這種方法對于特別難去除的光刻膠或由于接觸過高溫等環(huán)境導(dǎo)致已經(jīng)變性的光刻膠非常有效，并且可以得到很
高的去膠效率。隨后的清潔即去除圖案化、檢查和修復(fù)任何殘留在光刻版表面的光刻膠或顆粒污染物。在最有效的工藝中，強氧化劑清洗之后是氫氧化銨噴霧，以抵消殘留酸（從而形成硫酸銨，一種易去除的鹽）；然后用去離子水沖洗以消除硫酸銨。
1.2 無機顆粒污染物的去除
對于較大顆粒的去除，前面所述的有機溶劑去膠方式和氧化劑氧化方式都會緊接著用 DI 水沖洗或輔助高壓水沖洗，大顆粒已經(jīng)去除干凈。
對于較小顆粒（0.2～0.5 μm），由于光刻版表面靜流層（Viscous boundary layer）的存在，普通的DI 水沖洗的方式無法將其去除。通常采用在 DI水中加兆聲的方式，利用兆聲產(chǎn)生高速水分子流動，清洗微小顆粒。圖 3 表示的是一種在單片旋轉(zhuǎn)清洗設(shè)備上常用的兆聲噴頭清洗方式。
1.3 干燥
在手工清洗工藝中，一般采用氮氣噴槍將光刻版吹干，這種方式受人為因素影響大，人手接觸光刻版時可能將其再次污染，氮氣噴槍使用不當(dāng)導(dǎo)致液體飛濺，易在光刻版表面殘留水漬。
目前比較成熟的干燥方式是在單片旋轉(zhuǎn)清洗設(shè)備上采用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將光刻版甩干，在這個過程中可以采用氮氣噴頭提高干燥速度。若仍需要提高效率，氮氣也可以采用加熱的方式或氮氣噴頭在光刻版表面做掃描運動（見圖 4）。
2 光刻版清洗典型設(shè)備結(jié)構(gòu)
光刻版清洗設(shè)備整體結(jié)構(gòu)根據(jù)其自動化水平可以分為半自動光刻版清洗機和全自動光刻版清洗機。圖 5、圖 6 是兩種設(shè)備的臺面布局圖，圖 7是單片旋轉(zhuǎn)清洗腔功能示意圖。
對于半自動光刻版清洗機，通常配置一個浸泡工位和一個單片旋轉(zhuǎn)清洗工位。光刻版先在浸泡工位內(nèi)浸泡，然后拿到單片旋轉(zhuǎn)清洗腔內(nèi)清洗、甩干。這種設(shè)備操作簡單，設(shè)備價格低，適用于光刻版不經(jīng)常清洗的半導(dǎo)體廠家。
對于全自動光刻版清洗機，通常配置上下料工位、傳輸機械手、1~2 個單片旋轉(zhuǎn)清洗腔、光刻版自動翻轉(zhuǎn)工位等。只需要將裝有光刻版的片架放到上下料工位，啟動程序，設(shè)備會自動完成光刻版的傳輸、雙面清洗、干燥等。這種設(shè)備智能化程度高，一次可以清洗 10~20 塊光刻版，且工藝效果
和工藝一致性好。全自動光刻版清洗機適用于光刻版清洗量大，曝光工藝主要還采用接觸接近式曝光的半導(dǎo)體廠家，例如 LED 生產(chǎn)廠家。
如圖 7 所示，單片旋轉(zhuǎn)清洗腔主要工作原理
是在光刻版旋轉(zhuǎn)的同時采用擺臂噴頭向其表面依次噴灑各種化學(xué)液或 DI 水。這種方式使得反應(yīng)了的藥液馬上流走，能夠保證噴到光刻表面的都是新鮮的化學(xué)液，從而防止交叉污染，保證了清洗的效果。單片旋轉(zhuǎn)清洗腔采用集成度很高的模塊化設(shè)計，在其中包含了外腔、防濺腔、旋轉(zhuǎn)卡盤、自動門、罩子、各種工藝等。工藝可以根據(jù)需要選擇化學(xué)液（例如 ACETONE、IPA）、毛刷 刷 洗、常 壓 DI水、兆聲 DI 水、高壓 DI 水（或高壓熱 DI 水）、氮氣（或熱氮氣）等，工藝組合靈活，適用性強。
3 光刻版清洗效果
在前面所述的全自動光刻版清洗機上，對某LED 廠家的光刻版進行了清洗，清洗前后在 200倍的顯微鏡下效果如圖 8 所示。能夠很明顯看到，光刻膠被有效去除。
4 結(jié) 論
本文指出了光刻版清洗的重要性，闡述了兩種常用的光刻版清洗工藝，列舉了較成熟的半自動光刻版清洗機和全自動光刻版清洗機的主要結(jié)構(gòu)及組成及其適用對象，最終通過在全自動光刻版清洗機上進行了試驗，得到了非常理想的工藝效果。（來源于：期刊：電子工業(yè)專用設(shè)備）
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