[发明专利]基于微波处理的光罩盒固化工艺及装置

说明书

本发明涉及一种固化工艺及装置，具体涉及一种基于微波处理的光罩盒固化工艺及装置。向树脂材料中加入碳材料，进行热注入成型工艺制成光罩盒，然后降至室温，将光罩盒移动到微波处理炉正下方，将微波处理炉完全覆盖住光罩盒，启动微波电源进行固化，并利用红外温度传感器监控光罩盒表面温度；开启微波炉侧面的进气门，启动热气流加热装置，使用热气流喷射光罩盒，关闭高压喷射气流，部件固化和表面缺陷消除完成。本发明避免引入挥发性有机物杂质，有效去除热塑成型工艺造成的部件表面缺陷，固化速度快，效率高，能耗低，均匀性好，安全性高；本发明同时提供其装置。

技术领域

本发明涉及一种固化工艺及装置，具体涉及一种基于微波处理的光罩盒固化工艺及装置。

背景技术

光刻(photolithography)是半导体器件制造工艺中的一个重要步骤，该步骤利用曝光和显影在光刻胶层上刻画几何图形结构，然后通过刻蚀工艺将光掩模上的图形转移到所在衬底上。这里所说的衬底不仅包含硅晶圆，还可以是其他金属层、介质层，例如玻璃、蓝宝石，碳化硅等材料，应用范围包括但不仅限于半导体(Semiconductor)行业，液晶显示行业(LED)或者平板显示行业(FPD)。

光刻技术中最关键的耗材材料称为光罩，包括倍缩光掩模(英文：Reticle)和光掩模(英文：Mask或者Photomask)两种。目前最先进的极紫外光光刻技术用的是光掩模。光罩的材质包括石英玻璃、金属铬和感光胶，该产品是由石英玻璃作为衬底，在其上面镀上一层金属铬和感光胶，成为一种感光材料，把已设计好的电路图形通过电子激光设备曝光在感光胶上，被曝光的区域会被显影出来，在金属铬上形成电路图形，成为类似曝光后的底片的光掩模版，然后应用于对集成电路进行投影定位，通过集成电路光刻机对所投影的电路进行光蚀刻，其生产加工工序为：曝光，显影，去感光胶，最后应用于光蚀刻。

光罩在多个行业尤其是半导体行业的大量运用衍生了庞大的产业供应链，SEMI(国际半导体产业协会)公布最新半导体光罩市场总结报告(Photomask CharacterizationSummary)，2017年全球光罩市场增长13％，以37.5亿美元市值创下历史新高，光罩支出占整体晶圆制造材料的13％，占比仅小于硅材料及半导体气体，预计于2019年市值将超越40亿美元大关。光罩盒(包括光罩传送盒和光罩存放盒)作为光罩运输和保存的主要载具，2017年的销售量超过五百万单位，其2017年市场规模也达到了6.2亿美元。

在半导体器件生产中，零缺陷光罩是实现芯片制造高良率的关键因素之一，光罩的使用环境要求极低污染。这对光罩盒提出了严苛的要求，因为光罩95％的时间是放置在光罩盒内保存，而光罩盒的污染物尤其是挥发性有机污染(英文：volatile organiccontamination)会使污染物从光罩盒材料表面通过物理接触和空气触媒扩散到光罩表面，形成缺陷并最终降低了晶圆厂的良率，因为光罩上的缺陷或图案位置错误会被复制到产品晶圆(比如8寸或12寸晶圆)的数以万计的芯片上。

按照目前主流的生产工艺，光罩盒的主要原材料中必须添加固化剂。固化剂是指即能使高聚物分子间产生交联的物质，可以增加产品的不溶性和不熔性。主要是胺类、有机酸酐类和脂肪酸类等。固化剂的作用是使低分子聚合物或单体化合物经化学反应生成高分子化合物；或使线型高分子化合物交联成体型高分子化合物，从而使粘接具有一定的机械强度和稳定性。固化剂的种类随基料品种不同而异(如：脲醛胶黏剂选用乌洛托品或苯磺酸；环氧树酯胶黏剂选用胺；酸酐或咪唑类等)。

化学固化剂虽然只占光罩盒器件总重量的0.2％左右，当分解成气态小分子有机物，其体积为光罩盒器件总体积的3.2倍左右。当有机固化剂随着时间的推移慢慢渗透到光罩盒表面，并有可能通过物理接触光罩的背面，或者通过空气传播到光罩的正面，从而在光罩表面形成有机污染或缺陷，导致光罩无法使用或者需要返工清除缺陷，增加了生产成本和降低了晶圆生产线的产能。