电子束胶光掩模板的去胶方法及其装置 【技术领域】
本发明涉及一种电子束胶光掩模板的去胶方法及其装置，属于半导体光掩模板的去胶技术领域。
背景技术
光掩模板(光罩)是集成电路芯片制造中用于批量印刷电路的模板。通过光刻方法，将光掩模板上的电路图案大批量印刷到硅晶圆上。因此光掩模板上的任何缺陷都会对芯片的成品率造成很大的影响。
光掩模板经过曝光、显影之后，需要去除表面的光刻胶。传统的深槽式浸泡去除光胶方式是将光掩模板放置在一个固定的槽体内，用专用的光胶剥离液或浓硫酸间隙性混合过氧化氢进行浸泡，再将光掩模板放置在清洗池内进行清洗，达到去除光该胶的目的。这种方法虽然生产效率高，但由于传统的化学槽设计和化学药液活性低且不稳定，而常规的去胶方法需15～30分钟，因此每块光掩模板去胶消耗化学药液2～3升，一方面工艺流程耗酸量大，另一方面，由于化学药液是循环使用，易造成交叉污染，去胶效果不稳定。再则因化学试剂易稀释，而增加光掩模板浸泡时间又会导致光掩模板上的铬层损伤。
另外一种是通过旋转喷淋方法去除光掩模板上的光刻胶，该去胶方法相对于传统的深槽式浸泡式能够有效节省耗酸量，由于药液活性强，去胶后药液直接排掉不再循环使用，不会造成交叉污染，去胶效果相对稳定。但这个方法对于掩模板边界不能进行有效的清洗，而且每次只能对掩模板的单面进行清洗，由于不能同时对光掩模板的正反两面进行清洗，其药液用量也不容小觑，而且去胶的生产效率不高。
发明目的
本发明的目的是提供一种能降低成本，去胶效率高的电子束胶光掩模板的去胶方法及其装置。
本发明为达到上述目的的技术方案是：一种电子束胶光掩模板的去胶装置，其特征在于：包括外槽体、内槽体、托架以及支座、驱动气缸和机座，安装在机座底部的驱动气缸其活塞杆通过联板与驱动连杆连接，驱动连杆与支座的连接座固定连接；所述的外槽体安装在机座的顶部，外槽体沿槽壁四周的上部安装有喷口向下倾斜的上喷嘴、底板上有排液流道；所述的内槽体通过支承架安装在外槽体内，内槽体底部具有开口；所述托架的托盘设置在内槽体内，且托盘底面有与内槽体密封的环形凸筋，托盘下部的托座穿出内槽体的开口与支座密封连接，托盘上设有用于支承光掩模板的两个以上凸起的支承座，托盘上的药液下出口和周边的两个以上药液侧出口分别与托架内的药液流道相通，托架的水道出口安装有下喷嘴，托架内的水道和上喷嘴分别与水管连接；所述支座包括上部的药液混合腔、下部的连接座以及设置在支座上两个独立与药液混合腔相通的进药孔，各进药孔的出口安装有单向阀、进口与药液管道连接，支座上的药液混合腔与托架的药液流道相通，套在支座外侧的柔性密封套两侧分别密封连接在外槽体和托架的托座上。
所述托架的托座和外槽体的底板上分别安装有连接件，柔性密封套两侧分别通过连接件与外槽体的底板和托架的托座密封连接。
所述的机座上还安装有过渡板，外槽体通过过渡板与机座连接。
所述驱动气缸两个以上安装在机座上，机座上分别安装有导套，安装在联板上的驱动连杆设置在导套内。
本发明的电子束胶光掩模板的去胶方法，其特征在于：(1)、将光掩模板平放在托盘的支承座上，驱动气缸带动托架下移将托盘压在内槽体上；(2)、将加热至50～120℃地浓硫酸与过氧化氢按体积比以2～12∶1在支座的药液混合腔内混合，并注入至内槽体内，当药液淹没光掩模板后，停止药液注入，将光掩模板浸泡1～10分钟，去除光掩模板表面的光刻胶；(3)、驱动气缸作上下往复运动带动驱动连杆使支座和托架上下移动，并开启设置在外槽体周壁上的上喷嘴以及设置在托盘上的下喷嘴，用去离子水冲洗光掩模板的上下两面1～10分钟，同时内槽体内的液体通过外槽体底板上的排液流道排出。
最好浓硫酸加热至60～90℃，浓硫酸与过氧化氢体积比按4～8∶1混合，光掩模板在药液中浸泡时间为3～6分钟，用去离子水冲光掩模板的上下两面5～8分钟。
本发明采用内槽体和外槽体结构，而内槽体采用开口结构，将可移动托架的托盘设置在内槽体内而形成浅槽结构，托架的托座则穿过内槽体与支座连接，因此只需将光掩模板平放在托盘内，当托盘压接在内槽体上呈一个密封空间时，光掩模板横置浸没在药液中，以去除光掩模板表面的光刻胶。而当托架上移动时，使托架的托盘与内槽体脱离，将药液从内槽体排置外槽体内通过排液流道排出，故相对于传统槽式清洗，平躺浅槽式清洗可节省大量药液使用。经测算，传统光掩模板浸泡清洗工艺流程中，20升浓硫酸可洗7～8片光掩板模，平均每片光掩模板消耗2.5升浓硫酸，采用本发明的去胶方法每片光掩模板消耗400毫升，节约2.1升，按每天清洗40片计，浓硫酸成本15元/升左右，每天可节约药液成本在1200元左右。本发明的支座内设有药液混合腔，因此能将加热的浓硫酸与过氧化氢在线在该药液混合腔内进行混合再通过药液流道注入内槽体内，确保去胶时药液的最大活性，故只需1～10分钟浸泡进行去胶工艺，与传统工艺采用的15～30分钟酸浸泡，时间相比大为缩短，提高工艺产能，本发明能通过单向阀能防止药液从进药孔回流到药液管道里，提高工作可靠性。另外本发明采用药液下出口及两个以上的药液侧出口将药液注入到内槽体内，可分别对光掩模板上下两面同时进行药液喷淋和浸润，能光掩模板边界清洗干净，加之通过上喷嘴和下喷嘴双向喷淋冲清，同时对光掩模板进行双面清洗而大幅度缩短工艺流程时间，能显著减少化学药液的使用量，能使工艺成本大大降低。本发明将外槽体和驱动气缸和驱动连杆分离，防止清洗液对驱动机构的侵蚀，设备工作可靠，单片耗酸量少，无需循环使用药液，避免清洗时造成的交叉污染，清洗效果稳定。
【附图说明】
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的俯视结构示意图。
图3是内槽体的放大结构示意图。
图4是本发明药液在线混合的液压原理图。
图5是用本发明的去胶方法后所检测光掩模板缺陷颗粒数量的统计图。
图6是用深槽式浸泡去胶方法后所检测光掩模板缺陷颗粒数量的统计图。
其中：1-上喷嘴，2-外槽体，2-1-排液流道，3-内槽体，4-光掩模板，5-托架，5-1-托盘，5-2-支承座，5-3-水道，5-4-药液流道，5-5-托座，5-6-环形凸筋，5-7-药液侧出口，5-8-药液下出口，6-连接件，7-柔性密封套，8-下密封圈，9-支座，9-1-连接座，9-2-进药孔，9-3-药液混合腔10-过渡板，11-机座，12-驱动连杆，13-导套，14-联板，15-驱动气缸，16-药液管道，17-单向阀，18-密封圈，19-上密封圈，20-支承架，21-下喷嘴。
【具体实施方式】
见图1、2所示，本发明的电子束胶光掩模板的去胶装置，包括外槽体2、内槽体3、托架5以及支座9、驱动气缸15和机座11，本发明的驱动气缸15安装在机座11的底部，驱动气缸15的活塞杆通过联板14与驱动连杆12连接，驱动连杆12与支座9上的连接座9-1固定连接，各驱动气缸15上分别具有接口与外部的气流相通，通过压缩空气使驱动气缸15内的活塞杆轴向移动，而带动驱动连杆12使支座9上下移动。本发明为使驱动连杆12受力比较平稳，驱动气缸15可采用两个以上并安装在机座11上，如两个或四个驱动气缸15，各驱动气缸15的活塞杆分别与联板14连接，机座11上分别安装有上下导套13，安装在联板14上的驱动连杆12设置在导套13内。
见图1所示，本发明外槽体2安装在机座11的顶部，该机座11上还安装有过渡板10，外槽体2通过过渡板10安装在机座11上，外槽体2沿槽壁四周的上部安装有喷口向下倾斜的上喷嘴1，能将清冼水冲向光掩模板4的上表面，本发明的上喷嘴1采有常规结构，而上喷嘴1通过安装座安装在外槽体2的槽壁上，外槽体2的底板上具有排液流道2-1，将流入外槽体2内的液体通过排液流道2-1排出。见图1、3所示，本发明的内槽体3通过支承架20安装在外槽体2内，且内槽体3底部具有开口，托架5的托盘5-1设置在内槽体3内，托盘5-1的底面具有与内槽体3密封的环形凸筋5-6，该环形凸筋5-6可设置多圈，以减少药液的渗漏，本发明托盘5-1下部的托座5-5穿出内槽体3的开口与支座9密封连接，见图1、3所示，该托座5-5与支座9之间安装有密封圈18，托盘5-1上设有用于支承光掩模板4的两个以上的支承座5-2，本发明的托盘5-1可呈内凹形或平板形，内槽体3的四周槽壁的高度大于托盘5-1的支承座5-2和光掩模板4的高度之和，本发明托盘5-1上设有药液下出口5-8，通过药液下出口5-8对光掩模板4的下表面进行冲淋浸，托盘5-1沿其周边设置的两个以上的药液侧出口5-7，该药液侧出口5-7采用如图3所示斜置，或设置在托盘5-1的侧面，可通过斜置的药液侧出口5-7使药液通过内槽体的内侧壁反射至光掩模板4的侧部和上部，通过药液侧出口5-7使药液对光掩模板4的侧部和上部进行冲淋浸，药液下出口5-8和药液侧出口5-7均与托架5内的药液流道5-4相通，通过托架5将药液注入到内槽体3内，对光掩模板4进行浸泡，并能减少药液的用量。见图1、2所示，本发明的托架5内还设有水道5-3，水道5-3出口安装有两个以上的下喷嘴21，托架5内的水道5-3和上喷嘴1分别与水管连接，通过上喷嘴1和下喷嘴21对光掩模板4的上下两面同时进行清洗。见图1所示，本发明的支座9包括上部的药液混合腔9-3、下部的连接座9-1以及设置在支座9上两个独立与药液混合腔9-3相通的进药孔9-2，各进药孔9-2的出口安装有单向阀17，进药孔9-2的进口与药液管道16连接，通过单向阀17防止药液从进药孔9-2回流到药液管道16内，支座9上的药液混合腔9-3与托架5上的药液流道5-4相通，见图1、4所示，本发明浓硫酸与过氧化氢在支座9上的药液混合腔9-3在线混合后注入内槽体3内，该浓硫酸与过氧化氢分别通过各自的液压泵、药液管道16和单向阀17后进入支座9的药液混合腔9-3内混合，该药液的流量由各管路上的压力阀控制，本发明可在线对浓硫酸进行加热，浓硫酸与过氧化氢混合达到60～120℃的温度，以提供高活性的药效，提高去胶效率。见图1～3所示，本发明套在支座9外侧的柔性密封套7两侧分别密封连接在外槽体2和托架5的托座5-5上，通过该柔性密封套7使药液不会外流，而侵蚀到清洗槽下方的驱动机构。为安装方便，并能保持较好的密封效果，本发明托架5的托座5-5和外槽体2的底板上分别安装有连接件6，连接件6为环槽形，柔性密封套7两侧分别安装在连接件6上，柔性密封套7两侧分别安装有下密封圈8和上密封圈19与外槽体2的底板及托架5的托座5-5密封，本发明的柔性密封套7两侧采用耐腐蚀的材料制成的安装座以及可折叠、耐腐的套管，以确保驱动连杆12的工作行程。
本发明的电子束胶光掩模的去胶方法，按以下步骤进行，
实施例1
将光掩模板放在托架5的支承座5-2上，驱动气缸15带动托架5下移将托盘5-1压在内槽体3上，使得托架5和内槽体3之间构成密封空间，在线将加热至50～80℃的浓硫酸与过氧化氢按体积比以2～6∶1在支座9的药液混合腔9-3内混合，并注入至内槽体3内，该浓硫酸与过氧化氢分别通过各自的液压泵、药液管道16、支座9内的进药孔9-2和单向阀17后而进入药液混合腔9-3内混合，再通过托盘5-1内的药液流道5-4、底部的药液下出口5-8及药液侧出口5-7在内槽体3内蓄积，通过药液下出口5-8及药液侧出口5-7分别对光掩模板4上下两面同时进行药液喷淋和浸润，而提高清洗效果，当药液淹没光掩模板4后停止注入，光掩模板4在药液中浸泡5～10分钟，利用浓硫酸与过氧化氢按混合后具有的超强氧化性和强腐蚀性，将光掩模板4表面光胶剥离干净，以去除光掩模板4表面的光刻胶。驱动气缸15作上下往复运动带动驱动连杆12使支座9和托架5上下移动，并开启设置在外槽体2周壁上的上喷嘴1以及托盘5-1上的下喷嘴21，去离子水同时冲洗随托盘5-1移动的光掩模板4的上下两面5～10分钟，将光掩模板4表面残留药液冲洗干净，内槽体3内的液体通过外槽体2底板上的排液流道2-1排出。
实施例2
将光掩模板放在托架5的支承座5-2上，该托架5的托盘5-1位于内槽体3内并能上下移动，驱动气缸15带动托架5下移将托盘5-1压在内槽体3上，使得托架5和内槽体3之间构成密封空间。在线将加热至60～90℃的浓硫酸与过氧化氢按体积比以4～8∶1在支座的药液混合腔9-3内混合，并注入至内槽体3内该浓硫酸与过氧化氢分别通过各自的液压泵、药液管道16、支座9内的进药孔9-2和单向阀17后而进入药液混合腔9-3内混合，再通过托盘5-1内的药液流道5-4、底部的药液下出口5-8及药液侧出口5-7在内槽体3内蓄积，当药液淹没光掩模板4后停止注入，通过药液下出口5-8及药液侧出口5-7分别对光掩模板4上下两面同时进行药液喷淋和浸润，光掩模板4在药液中浸泡3～6分钟，利用浓硫酸与过氧化氢按混合后具有的超强氧化性和强腐蚀性，将光掩模板表面光胶剥离干净，以去除光掩模板表面的光刻胶。驱动气缸15作上下往复运动带动驱动连杆12使支座9和托架5上下移动，并开启设置在外槽体2周壁上的上喷嘴1以及托盘5-1上的下喷嘴21，用去离子水冲洗随托盘5-1移动的光掩模板的上下两面5～8分钟，将光掩模板4表面残留药液冲洗干净，同时内槽体3内的液体通过外槽体2底板上的排液流道2-1排出。
实施例3
将光掩模板放在托架5的支承座5-2上，该托架5的托盘5-1位于内槽体3内并能上下移动，驱动气缸15带动托架5下移将托盘5-1压在内槽体3上，使得托架5和内槽体3之间构成密封空间，在线将加热至90～120℃的浓硫酸与过氧化氢按体积比以5～9∶1在支座的药液混合腔9-3内混合后注入至内槽体3内，当药液淹没光掩模板后停止注入，光掩模板在药液中浸泡1～5分钟，利用浓硫酸与过氧化氢按混合后具有的超强氧化性和强腐蚀性，将光掩模板表面光胶剥离干净，以去除光掩模板表面的光刻胶。驱动气缸15作上下往复运动带动驱动连杆12使支座9和托架5上下移动，并开启设置在外槽体2周壁上的上喷嘴1以及托盘5-1上的下喷嘴21，用去离子水冲洗随托盘5-1移动的光掩模板的上下两面1～5分钟，将光掩模板4表面残留药液冲洗干净，同时内槽体3内的液体通过外槽体2底板上的排液流道2-1排出。
见图5、6所示，用本发明的去胶方法对光掩模板进行处理，与深槽式浸泡去除光胶方法对光掩模板进行处理后进行检测对比统计，随着缺陷颗粒粒径的减小，缺陷颗粒数的数量明显比用传统方法少，非常显著地提高了光掩模工艺制作水平。