勻膠機膠嘴結晶問題分析
在半導體工業中,勻膠設備中有一個重要組成部分:光刻膠供應系統。其主要作用是將光刻膠定量地噴涂到晶片上,使其旋轉,在晶片表面形成一層厚度均勻的光刻膠。光刻膠主要由樹脂、感光劑和溶劑三部分組成,其中的溶劑作用是溶解固體樹脂和感光劑,使光刻膠處于液體狀態,以便通過旋涂的方式涂覆晶圓表面。溶劑容易揮發,暴露在空氣中就會揮發,使用光刻膠結晶。
晶化后的光刻膠會影響勻膠工藝,產生各種勻膠缺陷,同時結晶后的光刻膠會破壞表面張力,導致光刻膠滴落,嚴重的可能導致膠管中所有光刻膠滴落。用于晶片后道封裝的勻膠設備所使用的光刻膠粘度非常高,一般在1000~3000CP之間,如HD4100、JSR151等。因為光刻膠有較大的粘度,更易在噴嘴上形成結晶。前道工藝機臺不能用于高級封裝,因為先進封裝所用的機臺不能用于前道工藝機臺。
現有后道封裝勻膠機多數不具備專用的噴嘴清潔保濕功能,噴嘴主要依靠定時噴淋光刻膠(Dummy功能)來維持膠嘴的狀態。Dummy功能對高粘度的光刻膠的作用是有限的,如果噴嘴長時間不使用,在重新使用時還需要人工清洗,因此迫切需要解決膠嘴結晶問題。
要解決光刻膠噴嘴的結晶問題,可考慮兩個解決辦法:一是噴嘴定時噴膠功能,二是噴嘴保濕功能?,F在機臺具有的Dummy功能主要有兩個方面:一是Dummy在芯片開始批量處理之前(即在Lot處理之前)進行Dummy,以排出光刻膠噴嘴上凝結的光刻膠。根據使用的光刻膠特性,編輯配方設置每次吐膠次數和吐出時間,第二種是定時Dummy,也就是每隔一段時間做一次Dummy,間隔時間也可以通過編輯配方來設置。
軟件開始計數Dummy時間,當機臺空閑時,當時間到達設定值時刻刻膠噴嘴開始吐膠,其吐膠量和時間也按配方設定值來執行。在制作Dummy程序之前,軟件需要進行互鎖檢測,確保光刻膠噴頭位于光刻膠接盒的上面,避免光刻膠滴到其它位置。勻膠機工作臺的光刻膠臂可配置多路光刻膠噴嘴,對于膠臂上有兩個以上噴嘴的機臺,當一個噴嘴工作其余噴嘴空閑時,對于空閑噴嘴的Dummy需要等到機臺空閑時才能執行。
這可能帶來一個問題,當機臺運行時,空閑噴嘴不能進行定時Dummy過程,長時間無Dummy動作后,噴嘴結晶,導致光刻膠滴落。與此同時,由于機臺總是處理晶片,很可能光刻膠在吐膠過程中滴落到晶片上,造成兩種光刻膠的旋涂,從而產生工藝缺陷,而且該工藝缺陷不能在光刻流程中有效識別,最終會導致晶片報廢,因此危害極大。這一問題的實質是軟件調度和算法的問題,即當機臺上的勻膠單元處理晶片時,勻膠單元的運動是連續的,只有在出現故障報警時,才會中斷,以保證過程的穩定性和一致性。因此,從效率和安全角度考慮,不會中斷工藝流程,讓空閑噴嘴進行Dummy操作。
在半導體前道工藝生產線上使用的勻膠機臺面也會有許多噴嘴,但其噴嘴并沒有全部固定在膠臂上,當需要使用某一種噴嘴時膠臂會夾取該噴嘴,其余的噴嘴會安裝在一個固定位置上,因此前道所用的勻膠機可以有效地完成定時Dummy功能。由以上分析可知,機臺Dummy功能只能部分適用,不能有效解決噴嘴結晶問題。
第二方案是增加噴嘴保濕功能以解決結晶問題。它的基本原理是在相當封閉的空間中,利用溶劑的揮發性,在噴嘴周圍的封閉空間達到溶劑的飽和蒸汽壓,形成相對濕潤的環境,延緩或避免噴嘴產生結晶,見圖1。潤濕效果主要考慮三個方面的因素:1)選擇溶劑的種類,主要是溶劑的揮發性、成本、通用性等;2)噴嘴所處空間需要相對封閉,需要設計合適的封閉空間;(3)溶劑儲存空間的容量以及溶劑與空氣接觸的面積。
標簽:   勻膠機
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