紫外線(UV)機台&製程簡介

玻璃清潔主要使用低污染、高時效之 Ultraviolet (UV)清洗機進行，它係利用紫外 光子對有機物質所起的光敏氧化作用以清洗黏附在玻璃表面上的有機化合物，但在清 洗過程中會因光敏氧化作用而產生具刺激氣 味之臭氧毒性氣體，並隨著 UV 清洗機 反應腔出片過程逸散至潔淨室

UV 洗淨原理-185 短波長的紫外線與大氣中的 O2 分子切斷成二個單氧 O+O;氧氣 再與大氧中的 O2 結合成 O3(臭氧);254 波長紫外線將 O3 分子鍵切斷產生 O2+O; 254 波長紫外線照射附著於被照物表面上的有機性污染物薄膜、直接破壞切斷其分子鍵。

被破壞切斷其分子鍵有機性污染原Ｃ(碳)Ｈ(氫)化合物與Ｏ單氧分子結合成 H2O 與 CO2、CO、NO2 等揮發性物質經排氣排出於大氣中，被照物的表面因此而潔淨。

圖 2-20 UV 製程原理

資料來源:Clean Technology department[17]

1.Dissociating chemical bond:

利用 UV Lamp 產生之波長 185;254nm 能量,打斷有機物之鍵結.

h(Planck constant):6.62× 10^-27 erg-sec c(the light velocity):2.99× 10¹⁰ cm/sec λ (the wave length) (cm)

N(Avogadro’s Number): 6.02×10²³ /mol

則獲得 185nm 產生 155kcal/mol;254nm 產生 113kcal/mol.可破壞之鍵結如下表

表 2-4 Various chemical bond energy 資料來源:友達光電 L5A

2.Oxidation decomposition action

UV Ray 使有機物發生酸化分解作用, O2+hγ → O3+O2+O^* 分解 O₃

Cm Hn Ok → Cm’ + Hn’+Ok’ → CO2(g) ↑ +H2 O(g) ↑ +CO;COOH(親水基) 則具親水基之有機物可用 detergent 去除

3.Reforming (親水化改質)

經由酸化分解,使有機物表面產生親水基 COOH/CO,可降低純水在其表面之接觸

Bond Bond Energy

(kcal/mol) Bond Bond Energy (kcal/mol)

C-C 84.3 O-O 32.9

C=C 140.5 O=O 117.5

C-H 97.6 O-H 109.3

C-F 115.2 H-F 134.9

C-Cl 76.9 H-Cl 101.9

C-N 63.6 N-H 91.9

C-O 76.4 Si-O 105.4

C=O 190 Si-C 69.8

Various chemical bond energy

角(Contact Angle),使純水較易去除有機之 particle 親水化之評價方法:

測量純水水滴在基板表面之 Contact Angle,contact angle 愈小,表示親水性佳 一般 UV 後, Contact Angle (θ )＜ 10⁰

圖 2-21 UV 接觸角 資料來源: 友達光電 L5A

2.5.2 Cleaner(洗淨機)機台&製程簡介

EnterRB CleanerSubs RinseAAjet RinseAir Knife

Enter：(入口搬送部)接收上游機台傳送過來的基板往下游模組傳送。

RB Cleaner：上下各兩支 roller brush 接觸基板進行洗淨的動作，清洗基板上較 大的 particle。

Subs Rinse：接收 R/B 傳送來的基板，並向基板表面及背面噴灑純水，沖洗藥 液。

AA jet Rinse：藉由高壓幫浦向基板的表面及背面噴射高壓純水，清洗基板上 較微小的 particle。

Air Knife：使用乾淨乾燥的壓縮空氣對基板表面進行吹氣,除去基板上的水分。

圖 2-22 Cleaner 結構圖 資料來源: 友達光電 L5A

圖 2-23 Cleaner brush particle remove 示意圖 資料來源:Shibaura 技術部[18]

High pressure jet:cleaned to particle size >3um

使用高壓水柱衝擊表面,並且故意造成 over flow 情形  使氣穴產生氣泡,則在氣 泡產生與消去中所產生的能量可加強去除能力

圖 2-24 CJ (high pressure cleaner jet) 資料來源: Shibaura 技術部[18]

2.5.3 Coater(吐塗機)機台&製程簡介

Slit Coater:塗佈光阻在基板上，以所設定的光阻吐出量來控制膜厚。

Spin Coater:將塗佈在基板上之光阻，以 RTC 機構的 Spin 轉速來控制膜厚。

圖 2-25 tok Spinless 示意圖 圖 2-26 tok Coater 機構示意圖 資料來源:tok 官方網站 資料來源: tok 官方網站[19]

表 2-5 tok 各型號對應世代表 資料來源:tok 官方網站[19]

2.5.3.1 VCD(Vacuum cold dry)

原理:水有固態、液態、氣態三中態相.根據熱力學中的相平衡理論,隨壓力的降 低,水的冰點變化不大,而沸點卻越來越低,向冰點靠近.當壓力降到一定的真空度時,水 的沸點和冰點重合,冰就可以不經液態而直接汽化為氣體。

VCD process:將被 substrate 放在密閉的 chamber 內，以真空系統抽真空，使 photo resist 內部的 solvent 通過壓力差或濃度差擴散到表面，同時真空狀態下 solvent 沸點 降低，當 chamber 內壓力降到一定時 solvent 揮發至 chamber 並由真空 pump 抽去.排 放至 trap tank.回原為液狀.由廠務回收.回收過程可再經由冷凝器分離不同 solvent.達 到 solvent 回收效果。

VCD key issue 凸沸 issueVCD 抽氣速率過快造成集中大 sheet 四各角落 調整 slow or main damper 或調整 slow valve 開啟時間

要強制開啟時產生震動大部分發生於 N2 purge valve purge 時未開啟.

例:chamber purge 4*100L 才可到達 V0.少一顆 N2 purge 只可達到 3*100L 使內部壓 力較外部小暫解 1.關小 N2 流量.使 pressure sensor 與 chamber 內壓力 offset 變小(開 大 N2 總量雖然變大.但是 pressure sensor 與 chamber 內壓力 offset 會相對變大.)2.修正 V0 offset.

2.5.4 HPCP(預烤機)機台&製程簡介

HP：預先烘烤使基板上的光阻之着密性增加。即所謂的軟烤（Pre-bake），溫度 般在 120 至 150℃。

CP: 使基板降溫至室溫,以達到曝光製程所須的精度要求 (尤其是 BM 製程)。溫度一 般小於 25℃。一般來說為增加產能，會增加 HP 的數量，而降低 CP 的數量，而降低 CP 數量時會使冷卻曲線更陡峭，造成靜電增加，使玻璃破碎。

(1)The Function of P-CP:

使玻璃進入 Canon 曝光時,玻璃表面溫度精準度達到 23 ± 0.5 ℃.避免因為玻璃溫 度差異影響到 Total Pitch.例: Corning Eagle 2000 熱膨脹係數: 31.8 x 10 –7/℃,溫度差 異 1 ℃時,G5 size glass 長邊約增加 3.975um.

(2)P-CP design is similar with CP. The chiller type is different.

Normal CP Chiller: 高功率/控溫精準度較低 P-CP chiller: 低功率/控溫精度較高

圖 2-25 HPCP 外觀結構示意圖

資料來源:Clean technology 技術部[17]

圖 2-28 HPCP 基板動作順序

資料來源:Clean technology 技術部[17]

2.5.5 Alignment(曝光機)機台&製程簡介

正型光阻曝到 UV 光後到 Develop 會被顯影液洗掉，而負型光阻則是相反的。曝 光反應機制：曝光可以解釋為光引發劑吸收光能後分解成游離基，游離基再引發光聚 合單體進行聚合交聯反應,反應後形成曝光，而曝光能量的定義為能有效且均勻的引 發曝光的能 量。曝光能量定義 E=IT(E=總曝光量 mj/cm2；I=光的強度 mw/ cm2； T=

時間 sec)算法為 Power=照度 x 時間如有 DUV filter 則 Power= 照度 x 時間 x(0.8~0.85)。

圖 2-29 Deco Alignment 機構示意圖 資料來源:Deco 技術部

2.5.6 Developer(顯影機)機台&製程簡介

因所使用光阻型態之不同，故顯影段有區分為以下兩種顯影製程

正顯影:採用 paddle 讓顯影液附著在基板上的方式顯影，因正顯影之顯影液成本比較 高，故採用 paddle 讓顯影液附著在基板上的方式顯影，以減少成本。

負顯影機：採用 Nozzle shower 的方式顯影。

顯影機由以下單元組合而成：

組成: EnterDevelopSubs RinseHi pressure Rinsedirect Rinse Air Knife

Enter：(入口搬送部)接收上游機台所傳送過來的基板，並往裝置內傳送。

Develop：

a.從設置在搬運滾軸上方的 SPRAY NOZZLE 向玻璃基板表面噴射顯像液。

b.在第 3 槽的後半部設置 BRUSH,進行基板背部刷洗。

c.在第 4 槽後半部出口裝設有液切 ROLLER,功能在防止藥液被帶到下一個模組。

Subs Rinse：將顯影槽送過來的基板用循環水進行液刀和噴射處理 沖洗藥液水洗槽右側安裝 brush 進行基板背面刷洗。

Hi pressure Rin/Sub Rinse：藉由高壓幫浦向基板的表面及背面噴射高壓純水，清洗基 板上較微小的

Particle direct Rinse：利用廠務端所直接提供的純水洗淨基板。

Air Knife：使用乾淨乾燥

圖 2-28 Deco configuration of developer Equipment 資料來源:Deco 技術部[20]

圖 2-29 Developer 顯影方式(水平 vs 傾斜)