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材料与设备
涂胶设备背面冲洗功能的开发与研制
廖世荣，杨达永，方
佼
（华越微电子有限公司，浙江
绍兴
312016）
摘
要：本文根据涂胶设备在加工制品过程中所遇到的制品背面沾污问题，提出改进措施，并
属牛和属羊根据设备的具体情况，增加了涂胶设备的背面冲洗功能。使制品在涂胶过程中，及时地对制品背面进行冲洗，从而保证了制品背面的洁净度，对提高产品质量和提高产品的成品率有非常重要的意义，同时对开发一些技术要求较高的新品也有深远的影响。
关键词：涂胶机；光刻；烘炉；背面冲洗；分辨率；刻蚀
中图分类号：TN305
文献标识码：A
文章编号：1008-0147（2002）02-42-05
Development of Backside Cleaning Process for Coating Equipment
LIAO Shi -rong ，YANG Da -yong ，FANG jiao
（Huayue Microelectronics CO .LTD .，Shaoxing Zhejiang 312016，China ）
东海渔歌
Abstract ：
The wafers are always contaminated on backsides during coating.To add clean function to a
coater to keep the backsides of the wafers clear is necessary ，that will be helpful to improve the quality and to incresa yields of products ，and also ，to speed up the development of new products.
Keywords ：
Coater ；Photolithography ；Oven ；Clean of backside ；Resolution ；Etch
1前言
光刻技术一直在集成电路（IC ）工业的发展中
起着至关重要的作用，涂胶过程在光刻技术中也占有非常重要的地位，因为涂胶的质量直接决定光刻对位的质量，因此如何确保涂胶的质量就显得非常重要。对于目前本公司所使用的涂胶设备。属于八十年代中期产品，在设备的设计过程中存在一定的
缺陷，主要体现在没有背面冲洗功能。由于没有背
面冲洗功能，对制品和设备本身都会造成一定的沾污，严重制约一些技术要求较高的新产品的开发和生产。随着工艺技术的不断发展和产品的多样化和复杂化，对生产线上的工艺设备要求也越来越高，该设备的这个缺陷也将越来越不适应大批量生产的要求，因此开发涂胶机的背面冲洗功能是十分必要的，它可以很好地解决制品背面的沾污问题。
收稿日期：2001-10-30
2研发这个项目的技术背景
在日本富士通公司培训研修期间，我们参观了富士通203mm生产线。他们新生产线上的所有涂胶设备都有背面冲洗系统，在制品高速旋转的同时，使用显影液对制品背面进行及时冲洗，由于新甩出去的光刻胶没有经过高温处理，非常容易冲洗干净，因此可以达到非常好的冲洗效果。而我们引进的生产线所使用的涂胶设备属于八十年代中期产品，没有背面冲洗功能，随着生产线生产量的大幅度增加和使用时间的增加，没有背面冲洗功能的缺陷也日益突出，主要表现在以下3个方面：第一，从设备方面来说，由于我们引进的涂胶设备缺少背面冲洗功能，对制品背面产生了一定的沾污。当制品通过OVEN时，制品背面的沾污对OVEN表面也会形成一定的影响。日积月累，对设备OVEN部分的沾污会越来越严重，而且胶沾污经过高温烘烤后，无法清洗干净，时间久了，甚至会堵塞气孔，引起制品不能正常传送，引起设备故障，严重影响设备的正常运行。随着生产量的上升，生产与设备故障率高的矛盾将会更加突出。
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第二，制品背面沾污对制品的质量也会产生严重的影响。由于制品背面在涂胶过程中会发生沾污，经过多次匀胶和光刻后，制品背面的沾污会越来越严重，严重影响制品背面的平整度。而投影光刻机对制品的背面的平整度要求比较高（大约在10µm以下），如果制品背面的平整度超过10µm以上时，对制品质量会产生致命的影响，为了解决这个矛盾必须解决制品的背面沾污问题。
第三，通过对涂胶设备背面冲洗系统的改造，可以大大减少备件的消耗，根据富士通以前的实际情况，为了保证设备的正常运行，定期更换OVEN 部件，而OVEN部件非常昂贵，根据公司目前的情况，不可能对OVEN部件进行定期更换。为了解决这个矛盾，必须延长OVEN部件的使用寿命。而延长烘炉部件的使用寿命的唯一途径就必须尽量减少制品对OVEN部品的沾污。
从我们遇到的上述问题来看，问题的焦点在于如何减少制品背面的沾污。而减少对制品背面沾污的唯一方法就是采用背面冲洗，制品在涂胶高速旋转的过程中，及时对制品的背面进行冲洗，这样就可以保证制品在涂完胶后，保证制品背面的干净。同时也就大大减少了制品对涂胶设备OVEN表面的沾污，从而保证了OVEN表面的洁净度。
为了解决我们遇到的技术难题和设备故障率不断上升的问题，必须对目前生产线上使用的涂胶设备进行改造，增加设备的背面冲洗功能。为了解决这个问题，我们设立了科技攻关小组，对涂胶设备的技术资料进行了系统研究，并对显影机的出液系统进行了参考，最后根据设备的具体情况，提出了改造
方案，最后经过近半年的努力，终于完成了涂胶设备背面冲洗系统的改造，达到了非常好的冲洗效果。通过背面冲洗系统的改造，不仅可以解决OVEN的沾污问题，而且可以有效提高产品的质量和提高产品的成品率。
3研发这个项目的目的和意义
通过对匀胶设备增加背面冲洗功能的系统改造，将会大幅度减少制品背面的沾污，提高制品背面的平整度，提高投影光刻机对整个片子的曝光均匀性，提高图形的分辨率，从而提高制品的成品率；另外可以大幅度减少由于制品背面沾污而引起的对OVEN的沾污，提高OVEN部件的使用寿命，对提高设备的使用效率和降低设备的故障率也有非常重要的作用。进行背面冲洗改造的目的和意义主要体现在以下3个方面：
（1）通过对系统的改造，可以大大降低设备故障率，提高设备的平均无故障时间，从而提高设备的使用效率，对提高生产通量有非常重要的意义。由于制品在高速旋转的过程中，片子背面的四周会被一些甩出去的废胶所沾污，当匀完胶的制品通过气垫进入OVEN1和OVEN2进行烘烤时，制品背面的一部分胶就会沾污到OVEN的表面，由于胶的沾附能力比较强，一且沾污到烘炉的表面经过110℃左右的高温烘烤后，将无法清洗干净，日积月累，烘炉表面沾污将会越来越严重，甚至会造成烘炉表面的小气孔和吸附片子的真空小孔堵塞；另一方面随着沾污的不断加重，会严重影响到烘炉表面的平整度，经常引起制品不能正常传送，发和生设备故障。
（2）通过对系统的改造，可以大幅度降低对OVEN部件的沾污，大大延长OVEN部件的使用寿命。因为随着OVEN部件沾污的不断加重，将导致烘炉部件不能正常使用，必须对烘炉部件进行定期
更换，这样就会导致部品消耗的大幅度增加。通过系统改造，可以大幅度降低备件消耗。12画属木的字
（3）通过对匀胶系统的改造，可以提高图形的分辨率，不断适应新产品和新工艺开发的要求，对提高制品的质量和成品率也有十分重要的意义。也许大家都知道，光刻工程在集成电路行业的制造中起着举足轻重的作用，制品的加工一般必须经过12-18道匀胶和光刻过程，即使每次匀胶过程只有一点点沾污，经过多次匀胶后，制品背面四周的沾污就会越来越严重，一旦制品背面四周的的沾污某个地方超过10µm以上时，对制品这一区域的管芯质量将产生致命的影响。由于随着背面沾污的不断增加，将严重影响片子背面的平整度，在进行投影光刻时，就会影响片子四周管芯的质量。因为目前我们引进的光刻机的FOCUS深度在±6µm左右，当颗粒或尘埃的直径大小在10µm以下时，对制品的影响较小，如果大于10µm以上，就会直接影响制品的质量，经ET后，就会出现刻不干净的情况。特别是已经到最后几道工序的Al反刻会更加明显，如果制品背面四周出现超过10µm以上的胶沾污，就会引起在该处的局部区域产生Al连条，从而引起该区域的管芯报废。如果增加背面冲洗功能，将保证制品背面的清洁，而且保证制品背面的平整度，对保证制品四周管芯的质量有十分重要的意义。
4项目的可行性分析
根据设备的具体情况和我们遇到的技术难题，对匀胶设备增加背面冲洗功能是非常必要的。从设备的角度来看，通过增加外围的一些控制是可以实现的，但问题的难度是必须保证在匀胶的过程中，对制品的背面及时进行冲洗，而且必须通过程序来实现对电磁阀等进行有效地控制。主要的技术难点表现在以下3个方面：
（1）必须通过程序对电磁阀等进行有效控制。而在使用的控制系统中并没有多余的电磁阀，如何通过程序对电磁阀进行有效控制是我们遇到的最大难题。
（2）如何在胶盘的下部安装不锈钢细管，另外要保证不锈钢管以一定的角度对制品的背面进行冲洗，因此如何保证不锈钢细管以最佳角度进行安装，难度也比较大，而且同时要保证不影响拆卸胶盘。
（3）如何实现背面冲洗流量的控制。
根据我们遇到的技术难题，对设备的有关技术资料进行了研究，通过研究发现，该计算机系统为了人们以后对设备进行一些改造留下了扩展口，只要对控制系统的设置进行改变，就可以对计算机的输出接口进行有效扩展，把原来的电磁阀控制从原来的7个增加到14个，只要外接一些电磁阀就可以了，而且可以通过修改程序进行对电磁阀进行独立控制；对第二技术难题我们采用活接头的方法进行连接，当拆卸胶盘时，只要脱开活接头就可以了，对胶盘如何安装不锈钢细管的问题，我们也作了详细
的调查，问题也可以妥善地解决；对第三个技术难题，只要通过增加流量计的方法就可以解决，通过调节流量计对显影液的流量实现独立控制。
从以上几个方面进行分析，对涂胶设备进行背面冲洗系统的改造是完全可行的。
5背面冲洗功能的工作原理
通过对设备控制系统的设置进行修改，使计算机控制系统的输出接口扩展到14个，再对计算机应用程序进行修改，可以独立实现对电磁的控制，再利用电磁阀来控制气动阀，当气动阀找开时，显影液就流过气动阀，显影液的流量通过流量计进行控制，而显影液的喷射压力通过一个N
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阀来控制。利用这个控制系统就可以实现制品在高速旋转涂胶的同时，实现对制品的背面进行及时冲洗，从而保证制品背面的洁净度。
6技术指标与检查项目
（1）电磁阀等电气控制正常，工作稳定可靠；
（2）出液压力可以根据需要进行调节：0—29. 4×104Pa
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（3）出液流量可以根据需要进行调节；
0—50ml/c
（4）对制品质量方面的影响。收音机十大名牌
（5）对设备OVEN部分的影响。
（6）对设备故障率的影响。
7技术指标完成情况小结
（1）出液压力能够在0—29.4×104Pa的范围内正常进行任意调节，根据工艺的具体使用情况，压力调节到5.88×104Pa左右比较合适。
（2）出液流量能够在0-30ml/c的范围内可以任意进行调节，根据工艺的具体使用情况，流量调节到6-7ml/c左右就可以满足工艺要求。
（3）对制品背面冲洗效果的确认，经过确认，制品背面非常干净，冲洗效果非常好，达到了预期的目标。
（4）对OVEN表面沾污的确认，经过近12个月的运行，OVEN表面的沾污没有进一步的恶化，使OVEN保持了原来改造以前的外观，设备的故障率大幅度降低。
（5）经过背面冲洗的制品和没有经过背面冲洗的制品，经过同一台光刻机曝光后，制品四周区域的管芯的线条质量有明显改善，对中间区域的制品线条无明显改善。对Al反刻制品影响较大，局部发生Al连条的制品明显减少，对改善制品的质量和提高成品率有明显的效果。
8项目完成情况总结与结论
从对该系统背面冲洗的改造结果来看，达到了预期的效果，目前系统工作稳定可靠，OVEN部件没有被进一步沾污，运行12个多月以来，没有再发生OVEN部件设备故障的情况，设备故障率大幅度降低，大大提高了设备的使用效率；对制品的质量也有明显的改善。具体表现在以下几个方面：（1）通过背面冲洗系统的改造，大幅度减少对OVEN部件的沾污，大大延长了OVEN部件的使用寿命，目前对其他3台匀胶设备进行了同样的改造，效果也非常好，估计每年将为公司节省备件费用在50万元以上。
（2）设备故障率大幅度降低，设备使用效率有了很大的提高。从表1可以看出，在设备改造以前，由于OVEN引起的故障时间和故障次数明显有持续增加的趋势，对生产的影响越来越明显；与经过改造后的情况进行比较，由于OVEN故障引起的故障次数和故障时间已趋向于0，说明改造效果还是非常明
显的，同时对该设备的其他故障进行统计，该设备的平均无故障时间由改造前的486小时增加到改造后的1680小时。改造完成后，该设备的实际移动率平均达到80%以上，去年9月该设备的实际移动率高达89.5%，对保证生产的正常运行起到了非常重要的作用。
表1OVEN改造前后故障情况对照表
改造前（OVEN部分5B、5C故障情况统计）改造后（OVEN部分5B、5C故障情况统计）时间故障次数故障时间时间故障次数故障时间1999年1月—6月420小时2000年5月00 1999年7月322小时2000年6月00 1999年8月319小时2000年7月00 1999年9月528小时2000年8月00 1999年10月420.5小时2000年9月00 1999年11月637小时2000年10月00 1999年12月634.5小时2000年11月00 2000年1月636小时2000年12月00 2000年2月742小时2001年1月00 2000年3月747小时2001年2月00 2000年4月762.5小时2001年3月00
（3）对制品的表面质量也有较大的影响，由于经设备改造后OVEN部分的设备故障已没有发生，因此由于用镊子夹制品而引起的制品划伤的片子也大幅度减少。
（4）对制品的内在质量和制品的成品率也有较大幅度的提高。由于对制品背面进行冲洗，使制品四周的管芯质量有明显的提高，对AL反刻引起的制品局部区域报废的制品也大幅度减少，根据实际情况预测，通过设备方面的改造，可以使制品的有效管芯数增加1%—2%，每年将为公司带来几百万元的
经济效益。
9展望
目前我们国内的许多生产线的大部分涂胶设备都没有背面冲洗功能，因此这个项目的开发与研制具有明显的实际意义，其它生产线可以根据他们涂胶设备的具体情况进行必要的改造，我们相信，通过对他们生产线的涂胶设备的改造，必将提高他们设备的利用效率，降低设备的故障率，同时对提高他们产品的质量也将产生深远的影响。参考文献：
［1］《ASP -L5涂胶设备使用说明书》［2］《ASP -L5涂胶设备电气原理书》
［3］《ASP -L5涂胶设备机械原理图与气路图》［4］《ADC -L5显影设备气路图与出液系统图》
作者简介：廖世荣1991年毕业于杭州大学电子工程系
电子技术专业，工程师，原任华越微电子有限公司硅片制造一厂光刻工程经理与副主任工程师，目前任硅片制造一厂副厂长.
偶像剧吻戏杨达永1987年毕业于西安交通大学电子工程系，工程师，
目前任华越微电子有限公司硅片制造一厂市场部经理.
方佼1984年毕业于西北电讯工程学院，高级工程师，目
怎样做剁椒鱼头
前任华越微电子有限公司硅片制造一厂光刻工程经理.
（上接第22页）
测定样品为200mg/1的标准溶液（GBSZ50001—88），相对误差为-0.5%，表明本仪器与国标法对工业废水的测定结果无显著性差异。
4结束语
本系统充分利用现有的通讯信道，通过GSM 数据通讯平台，以廉价的方式达到了远程控制与远程通讯的目的。监测终端以库仑法为基础测定COD 值，结果可靠、快捷，每隔十五分钟可向监控中心传送一次数据。无人值守的智能监测终端不但节省了大量的人力物力，而且使监控中心可随时获得实时数据和历史数据，这对于分析、预测和控制地区的污染都是极其重要的。自该系统在本地区投入运行以来，给企业和地方都带来了较大的经济效益和社会
效益。
参考文献：
［1］废水监测分析方法指南.中国环境科学出版社，2000，4.［2］废水监测分析方法.中国环境科学出版社，1998，10.［3］现代科学仪器.1999，1.
作者简介：冯斌（1956—），女（汉族），江苏省人。江南
大学信息工程学院副教授、在读博士研究生。目前主要从事计算机应用、工业过程控制以及传感器方面的研究.
须文波（1946—），男（汉族），江苏省人。江南大学信息工
程学院教授、博导。长期从事计算机系统集成、生化工程计算机控制方面的研究.
黄松林（1972—）男，（汉族），浙江省人。江南大学信息工
程学院硕士研究生。目前主要从事计算机网络、工业过程控制的研究""""""""""""""#
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综合信息
高速小型异物监控器
通常，半导体工艺线上的异物检查主要是硅片抽样检查。但由制作装置等产生的大量异物，往往在抽样检查时遗漏。因而使制品成品率大幅度下降。因此，最近日立公司开发了一种能全部检出工艺线上由各种因素产生的异物的监控器。
新开发的IS -1500小型异物监控器采用了新开发的检出光学系统，用60秒钟可检出1枚成品圆片（已制作好电路图形的）（效率是原来的两倍）上异物，并可检出工艺线上全部异物。而且为考虑到净化间安放设备情况，该设备占地面积仅为0.63m 2。
（康顺）
