光刻版清洗工艺及设备研究

：目　电子工业专用ｉ殳菩　清洗技术与设备　光刻版清洗工艺及设备研究　刘永进，刘玉倩，宋文超　（中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京１０１６０１）　摘　要：光刻版的洁净程度直接影响到光刻的效果，定期对光刻版进行清洗是保证光刻版洁净　的必要手段。根据光刻版污染物的特点介绍了多种光刻版清洗工艺，并介绍了相关工艺设备的种　类及组成，最后通过试验考查了工艺设备的使用效果。　关键词：光刻版；清洗；工艺；设备　中图分类号：ＴＮ３０５．９４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—４５０７（２０１３）１　１—００１９—０４　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ　Ｃｌｅａｎｉｎｇ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ　ＬＩＵ　ＹｏｎＮｉｎ，ＬＩＵ　Ｙｕｑｉａｎ，ＳＯＮＧ　Ｗｅｎｅｈａｏ　（Ｔｈｅ　４５　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　ＣＥＴＣ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１　０　１　６０　１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｈｅｔｈｅｒ　ｔｈｅ　ｐｈｏｔｏｍａｓｋ　ｉｓ　ｃｌｅａｎ　ａｆｆｅｃｔｓ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｅｘｐｏｓｕｒｅ，ＳＯ　ｉｔ　ｉｓ　ｎｅｅｄｅｄ　ｔｏ　ｃｌｅａｎ　ｐｈｏｔｏｍａｓｋｓ　ｒｅｇｕｌａｒｌｙ．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｂｒｏｕｇｈｔ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｎｄ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｗａｓ　ｖａｌｉｄａｔｅｄ　ｏｎ　ａｎ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ：Ｃｌｅａｎｉｎｇ：Ｐｒｏｃｅｓｓ；Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　光刻技术是大规模集成电路制造技术和微光　学、微机械技术的先导和基础，他决定了集成电路　（ＩＣ）的集成度Ⅲ。光刻版在使用过程中不可避免的　会粘上灰尘、光刻胶等污染物，这些污染物的存在　直接影响到光刻的效果。近些年，国家将ＬＥＤ照明　列入国家的重点发展产业，ＬＥＤ行业迅猛发展。　ＬＥＤ制造过程中，具有光刻版的使用量多，使用频　法会造成晶圆边缘胶层过厚，在接触式曝光过程中　光刻版极易接触到晶圆边缘的光刻胶，导致光刻胶　粘附到光刻版表面（见图１所示）。对于ＩＣ行业，因　为线条更细，精度要求更高，所以光刻版的洁净程　度更加至关重要。对于硅片清洗而言，其颗粒移除　率（ＰＲＥ）不需要达到１００％，但对于光刻版而言却　并非如此，其原因是对于产品良率而言，光刻版表　面颗粒的影响更大，单晶圆缺陷只影响一个缺陷，　而一个光刻版却影响到每一个芯片ｌ　２ｌ　。　由于零成像缺陷是可以实现的，工厂内生产　繁的特点。大多生产厂家为了节省成本，主要采用　接触式曝光。接触式曝光虽然可以利用成本低廉的　设备达到较高的曝光精度，但是由于甩胶式涂胶方　收稿日期：２０１３—０８．０８　清洗技术与设备　电子工业毫用设备　－　的光刻版需要经常清洗。为了保证光刻版洁净，必　的，它采用浓硫酸和３０％过氧化氢的混合物（在　＞１００℃时，混合比通常为２：１～４：１），之后是去离　子水（ＤＩ）冲洗，称为Ｐｉｒａｎｈａ刻蚀。这种＿方法对于　须定期对光刻版进行清洗，而清洗的效果与清洗　工艺以及各清洗工艺在设备上的合理配置有着密　切的联系。　图１带有光刻胶的光刻版　１光刻版清洗工艺　１．１光刻胶及其他有机污染物的去除　对于光刻胶及其他有机污染物，比较常见的方　法是通过有机溶剂将其溶解去除，例如利用丙酮浸　泡光刻版，在浸泡的同时可以超声提高浸泡效果。　对于比较干净的光刻版，浸泡基本就能将有机污染　物去除干净。对于光刻胶较多的光刻版，浸泡只能　将光刻胶泡软，还需要用无尘布或无尘棉蘸丙酮轻　轻擦洗，或在光刻版清洗设备中采用毛刷刷洗，通　过外力将顽固的光刻胶去除掉。毛刷刷洗基本原理　如图２所示，光刻版匀速旋转，喷嘴向光刻版表面　喷洒丙酮等化学液，使得光刻胶由于溶解而变得松　软，然后毛刷接触到光刻板表面，光刻板旋转时与　毛刷产生相对运动，辅以喷嘴喷出的化学液，对光　刻版表面起到刷洗作用。刷洗完成后，通常采用高　压ＤＩ水冲洗光刻版，通过高压微细水滴的冲击力　去除仍然吸附在光刻版表面的剩余光刻胶。　第：种办法对于所有的有机材料都是有效　图２光刻版毛刷刷洗工艺基本原理　特别难去除的光刻胶或由于接触过高温等环境导　致已经变性的光刻胶非常有效，并日．可以得到很　高的去胶效率。随后的清洁即去除图案化、检查和　修复任何残留在光刻版表面的光刻胶或颗粒污染　物。在最有效的＿丁艺中，强氧化剂清洗之后是氢氧　化铵喷雾，以抵消残留酸（从而形成硫酸铵，一种易　去除的盐）；然后用去离子水冲洗以消除硫酸铵。　１．２无机颗粒污染物的去除　对于较大颗粒的去除，前面所述的有机溶剂　去胶方式和氧化剂氧化ｌ方式都会紧接着用ＤＩ水　冲洗或辅助高压水冲沈，大颗粒已经去除．Ｆ净。　对于较小颗粒（０．２～０．５　ｍ），由　光刻版表　面静流层（Ｖｉｓｃｏｕｓ　ｂｏｕｎｄａｒｙ　ｌａｙｅｒ）的存在，普通的　ＤＩ水冲洗的方式无法将其去除。通常采用存ＤＩ　水中加兆声的方式，利用兆声产生高速水分子流　动，清洗微小颗粒。图３表示的是一种在单片旋转　清洗设备上常用的兆声喷头清洗方式。　图３兆声ＤＩ水清洗示意图　１．３干燥　在手工清洗工艺中，一般采用氮气喷枪将光　刻版吹干，这种方式受人为囚素影响大，人手接触　光刻版时可能将其再次污染，氮气喷枪使用不当　导致液体飞溅，易在光刻版表面残留水渍。　目前比较成熟的干燥方式是在单片旋转清洗　设备上采用高速旋转产生的离心力将光刻版甩干，