處理技術

對於一個具成本效益的多功能高效微晶片製程,於生產計劃時,創新的處理技術相當重要。透過謹慎選擇適宜的方法,可明顯提升生產流程的效率、提高產量,並縮短總生產時間。SUSS MicroTec 的設備在流程的靈活度上相當出色。它們支持多種流程,可以很容易地進行改裝。

那一種流程最適合用來生產您的產品呢?

我們的目標是稱職地提供建議,並確保我們的客戶與其產品在市場上展露頭角。為能夠滿足全球性的流程支援 需求以及可行性的研究,SÜSS MicroTec 在各地區皆擁有應用實驗室。高素質的流程專家運用其專業與經驗隨時為客戶解決複雜的問題。

對準

曝光

塗佈

顯影

晶圓接合

暫時性晶圓接合

奈米壓印技術

雷射製程

電漿處理

光掩模处理技术

 

在單使用在對準器件晶圓同一面的結構  (例如:重佈線製程、微凸塊或相類似的結構)的壓印技術方面,光罩的位置標記透過頂部調整對準晶圓上的位置標記。依基板的特性,使用晶圓上儲存的位置資料或透過 SUSS MicroTec DirectAlign™ 產出的兩個現場圖片來做調整。

特色與優點

  • 光罩對準器中精準度之最
  • 清晰和強大的圖像識別,即使對比不明顯

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

如 MEMS、晶圓級封裝以及 3D 整合技術的應用,例如:中介層板上進行垂直穿孔 (TSV) 需要對準晶圓正面結構並將之轉印至背面。這類的調整更常使用光學的背面調整技術。內建的照相機系統能偵測光罩結構及晶圓背面結構,並將之互相對準。由於放置晶圓後會遮住光罩目標,因此其位置必須預先確定並儲存下來。此微整個對準系統特殊之處。

特色與優點

  • 透過 SUSS 光罩對準機的高機械精度與穩定性達成無與倫比的精確度

Available for:

Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

許多結構處理均以多層晶圓堆疊處理。透過紅外線曝光使得通常嵌在堆疊層之間調整記號得以識別及對準。

透過紅外線亦可對準嵌在其中的位置標記。這需要使用紅外線可穿透之材料,如:未參雜的矽,許多 Ill-V-半導體 (例如:GaAs)、暫時性接合和剝離方法使用之粘合劑。並應透過個別的檢驗檢查其可穿透性。

SUSS 提供多種具有強力紅外線光源與內建高效能相機系統的紅外線標記對準機。

特色與優點

  • 強力的紅外線光源與高效能相機系統

Available for:

Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

先將需轉印圖像的光罩對準並置於非常接近晶圓的位置( 即所謂「近接式微影 - "Proximity Lithography"」)。曝光時光罩圖像的陰影部分就會轉印至晶圓上。光罩與晶元間的確切距離以及光線亮度會影響曝光結果的品質。

因其安裝便捷的特性,被視為是3µm以上微結構製程中最經濟的技術。若使用接觸式曝光,線寬解析度可達次微米等級。一般使用於晶圓級晶片尺寸封裝、覆晶封裝、凸塊、微機電系統(MEMS), LED 以及功率裝置。本系統不但適用於大量生產,亦適用於產業研發的領域。

SUSS MicroTec 的光罩對準機使用近接式微影技術。

特色與優點

  • 高解析度、低光折射
  • 使用微透鏡,低異常

Available for:

Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

投影曝光同樣先將光罩對準晶圓,接著透過光罩和晶圓間的光源將光罩上的圖像投影至晶圓上。通常一次只有晶圓的一部分曝光。透過一步一步重複(步進重 複 - "Step and Repeat")步驟或連續性的方式(掃描 - "scan")將整片晶圓曝光。微影技術的種類和特性是以其解析度、精準度,以及曝光的效能來區分。

SUSS MicroTec 的投影式掃描技術結合了全晶圓對準曝光技術及傳統投影技術的優點於一身,成為光罩對準曝光機和傳統步進式曝光機以外的另一選擇。投影式掃描曝光機先將晶圓 對準含全晶圓圖像的光罩,並透過掃描程序完成光罩圖像的投影。相較於步進式曝光機,掃描式曝光機的產出高、成本低,且解析度可達 3µm。 
投影式掃描曝光在需要高解析度的製程、晶圓表面結構有明顯高低差以及厚膜光阻製程時特別能顯出其優點。 

特色與優點

  • 經濟的微影處理解決方案、高解析度可達 3µm
  • 於厚膜光阻製程可產出更陡峭的側壁角度

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Automated Projection Scanner

Semiautomated Projection Scanner

 

旋轉式塗佈是在旋轉基板均勻地塗以溶液。溶液,如感光塗層,通常分注在晶圓中心。隨後的加速度、最終轉速和各步驟的持續時間,使得塗料的一部分經離心分離形成厚度均勻的膜。除了處理參數外,溶液或感光塗層的物理性質決定了膜的厚度。

SUSS MicroTec 的 GYRSET 專利技術具有顯著的優勢。GYRSET的原理是,塗佈室在塗膠過程中同步旋轉,從而有效降低了旋轉基板上方的空氣湍流。在封閉的塗佈室中空氣比通常用溶劑 時更快速地飽和,使塗層乾燥緩慢,從而更均勻地分佈在基板上。這將大幅減少材料用量。

旋轉式塗佈不適用於有凹凸圖形的結構。

特色與優點

  • 旋轉式塗佈為操作簡單且廣泛應用的方法
  • 通過 GYRSET 專利塗膠技術減少材料消耗並降低成本

Available for:

Automated Coater and Developer

Semi-Automated Coater and Developer

使用噴霧式塗佈時,噴嘴會將欲塗抹的溶液噴在晶圓上。優化後的晶圓上方噴嘴移動路徑確保基板上塗層的均勻。 噴霧所用的液體通常粘度極低,能確保形成細小的液滴。
噴霧式塗佈即使在凹凸圖形上也能形成均勻的塗層,因此為該結構的第一選擇。噴霧式塗佈亦能噴塗方形基板。

特色與優點

  • 即使在崎嶇結構的表面上亦能形成均勻的表面塗層

Available for:

Automated Coater and Developer

Semi-Automated Coater

このプロセスでは、露光された基板に所定量の現像液を塗布し、適度に回転させて配分します。その際、現像液の表面張力によって、基板上に現像液が溜まった状態 (英語で「Puddle」) になります。現像時間が経過した後、現像液は高速回転によりウエハから飛ばされます。そして、脱イオン水でウエハを洗浄し、再び高速回転によって乾燥します。この手法のメリットは、現像液が少量しか必要でないこと、そして良好な現像結果が得られることです。

パドル現像方式は、大量の現像済みフォトレジストを取り除く場合や、起伏が高いパターンによって現像液の入れ替えが妨げられる場合など、現像液の飽和時には適していません。このような場合には、多段式パドル現像方式またはスプレー現像方式が使用されます。

特色與優點

  • M化学品用量低

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Automated Coater and Developer

Semi-Automated Coater and Developer

在噴霧式顯影期間曝光的基板會以低速旋轉。曝光區域會不斷覆蓋以剛噴灑上的顯影劑以免飽和。相對於浸置式顯影,噴霧式顯影具有可用於厚膜光阻以及進行大範圍顯影的優點。之後使用去離子水沖洗並持續乾燥旋轉便完成整個顯影過程。

特色與優點

  • 即使於厚膜光阻下亦能對整個晶圓均勻顯影。

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Automated Coater and Developer

Semi-Automated Coater and Developer

聚合物和黏著技術可以採用的材料相當多,包括環氧材料、乾性薄膜、BCB、聚醯亞胺及可紫外曝光化合物。

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Automated Bonder

Semi-Automated Bonder

陽極接合技術透過離子化玻璃將部件封裝在晶圓上。在玻璃/矽/玻璃的疊層接合中, 三層可以同時進行接合,可提高功能性和產量。

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Automated Bonder

Semi-Automated Bonder

晶圓的共晶接合利用了共晶金屬的特殊屬性。 像焊料一樣的合金即使在低溫下也能夠熔化。如此便能進行表面的平坦化處理。

共晶接合需要對接觸力和溫度的穩定性進行精確控制,以便控制共晶材料的回流。

Available for:

Automated Bonder

Semi-Automated Bonder

融合接合是兩種基板直接接觸後形成的自然相互黏著。拋光片在清洗後進行親水性加工,相互接觸並在高溫下降溫。 電漿活化等處理使得基板能夠在室溫下接合。

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Automated Bonder

Semi-Automated Bonder

Semi-Automated Bond Aligner

Semi-Automated Mask and Bond Aligner

此種方法通過網印將玻璃漿料塗在接合面上。熔化所產生的結構後,接觸至第二個基板。冷卻後即形成穩定的機械性連接。

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Automated Bonder

Semi-Automated Bonder

金屬擴散接合包括銅-銅、鋁-鋁、金-金和其他合金技術。另外,應用金屬擴散使兩個晶圓能夠在一個工作步驟中同時完成機械和電性兩種連接。這種技術被用在 3D 應用,如 3D 堆疊中。

Available for:

Automated Bonder

Semi-Automated Bonder

固液擴散鍵合(英文:SLID,solid-liquid inter-diffusion)的作用原理基於各種金屬的擴散及融合。鍵合後合金的融化溫度比鍵合溫度高出許多,大幅提高應用範圍。

Available for:

Automated Bonder

Semi-Automated Bonder

混合式鍵合的作用原理基於兩層金屬層受熱受壓結合並與融合鍵合整合。此過程中同時包含電子(金屬鍵合)與機械(融合鍵合)的結合。

Available for:

Automated Bonder

Semi-Automated Bonder

為了達成低風險的 薄晶圓處理 ,晶圓於薄化之前會放置於一個承載晶圓上。這個結合是為了後續的處理步驟 - 接合程序應在晶圓薄化處理完成後接著完成。

暫時性接合的必要步驟有

  • 塗佈釋放層 (塗佈 或 電漿活化)
  • 塗佈接著劑
  • 接合
  • 熱固化或 UV 硬化

開放的 SÜSS MicroTec 平臺可與現行所有通用暫時性接合的材料技術結合。除了現今已用於生產製程的方法外,SÜSS MicroTec 持續不斷取得更多材料的認證,並提供市面上最多元的接著劑選擇。

特色與優點

  • 開放、可靈活配置的接合技術平臺,可使用市面上所有接著劑以及加工方法。
  • 僅一機台即可完成塗佈接著層和釋放層,以及暫時性接合的動作
  • 內建晶圓厚度以及TTV量測度量衡

Available for:

Automated Temporary Bonder

Semi-Automated Bonder

在市場上可以買到不同的黏合層和分離層組合用於機械分離承載晶圓片與要加工的晶圓片。因此,能夠改變參數,如分離速度和力道,來支援相應的方法十分重要。這個過程應在監控下進行。剝離時,薄晶圓片保持在鋸齒薄膜上,使其即使在承載晶圓片分離後也能繼續進行加工。

SUSS MicroTec 的機械剝離方法在室溫下進行,並適用於所有通用的暫時性接合黏著劑和方法組合。剝離後,必須清洗晶圓片上黏合層和/或分離層的殘留物。不過放置晶圓片的幾種鋸齒薄膜接觸清洗介質時的穩定性有限。因此在清洗晶圓片的過程中需加以保護。

特色與優點

  • 開放、可靈活配置的接合技術平臺,可使用市面上所有接著劑以及加工方法
  • 受監控的剝離程序
  • 只有少數鋸齒薄膜需要在清潔晶片時加以保護

Available for:

Automated Debonder

SUSS MicroTec 的雷射玻璃技術,於剝離程序中使用一個對雷射波長具足夠穿透力的玻璃載具。透過波長 248nm 或 308 nm 的準分子(Excimer)雷射光將接著劑分離。相較於固態雷射器,準分子雷射能夠從與接近玻璃載具接面處進行切割。這個玻璃方法即為室溫法,並且不會在 剝離面上產生熱負載。    這個方法能夠達到相當高的熱承受力。

特色與優點

  • 雷射分離技術適用於許多熱容塑膠接著劑
  • 可使用普通玻璃載具,無須塗佈特殊釋放層
  • 不會於薄晶圓上產生熱負載

Available for:

Semi-Automated Debonder

壓印光刻技術為一種具成本優勢且高度可靠的製程方法,可應用在各式各樣的基板上建立奈米至微米範疇的三度立體圖形結構。
當執行壓印光刻製程時,將模板壓印在事先塗佈好光阻劑(感光材料)的基板上使光阻劑能填入模版的三度立體結構,接著透過紫外線曝光將光阻劑固化成型,完成壓印光刻製作。在壓印光刻製程中, 諸如三度立體圖形結構分佈,圖形線寬解析及圖形結構深寬比等都是製程品質控制的重要因素。 

由於壓印光刻技術與傳統半導體產業的製程相容,因此在諸如DFB lasers、HB LEDs、晶圓級封裝相機模組及MEMS等元件產品開發及生產扮演關鍵的角色。
SUSS MicroTec 的壓印光刻技術解決方案是以手動式Mask Aligner曝光機產品,支援廣泛的感光材料種類應用,最大基板尺寸可支援到 200 mm 。並且, Mask Aligner曝光機產品具有”模板與基板圖形對位”與”模板與基板平行度校正”的功能支援壓印光刻應用的製程需求。

利用紫外線奈米壓印光刻技術(UV-NIL,UV nano imprint lithography),SÜSS MicroTec 提供卓越的壓印製程,能精確地壓印圖型結構在基板上, 圖形最大的解析度可達到線寬在 50 nm 的設計結構。結構的呈像須透過石英玻璃製的模板,該模板會與基板上已塗佈的UV感光光阻劑接觸並且壓印。透過曝光機機台設定,可以精準的控制壓印光刻製程所需的壓印力、基板與模板間隙及曝光成型時間。
SUSS MicroTec 旗下的三種壓印製程中, UV-NIL方法提供最高的圖形解析度,且由於其製程操作的便利性,固其非常能符合在製程研發階段的需求。

優勢

  • 圖形線寬解析度可達 < 50 nm
  • 透過製程配方編輯器控制製程參數
  • 操作簡易
  • 壓印後, 基板上殘餘光阻厚度控制具有極高的一致性

Available for:

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

模板與基板共型壓印光刻(SCIL,substrat conformal imprint lithography)製程特別是應用在製程要求度高的壓印製程。SCIL所使用的壓印模板結合了”軟式立體圖形結構模板”與”玻璃載板”, 進而達到壓印模板與光阻表面貼合均勻,且精準的立體圖形結構壓印。
相較直接壓力壓印的方式, SCIL壓印乃透過毛細作用力進行,可以避免壓印接觸時所造成的圖形結構改變。此外,連續性接觸的壓印程序能有效避免模板與光阻貼合不良(空隙生成)的情況,藉以達到產品高良率與生產力的提升。
得利於卓越的圖形結構壓印複製及製程均勻性,模板與基板共型壓印光刻(SCIL)技術可滿足各種採用高端蝕刻光罩的製程,非常適用於生產光學元件,微機電系統元件/奈米微機電系統元件以及HB-LED 與VCELS (垂直共振腔面射型雷射)。
模板與基板共型壓印光刻(SCIL)技術係與 Philips Research 共同合作研發。

優勢

  • 最大壓印面積可達200 mm晶圓
  • 高解析度(小於 70 nm)
  • 高對準精度(± 1 µm)
  • 壓印模板的耐用性長

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Semi-Automated Mask Aligner

針對圖形結構在微米至奈米級範圍的壓印光刻製程應用,SUSS MicroTec 提供SMILE (SUSS MicroTec imprint lithography equipment)壓印技術作為解決方案。
因應不同的圖形壓印解析度需求, 分別提供兩種製程技術如下:
欲成像微米級圖型結構時,採用的是在基板中央區域塗覆感光聚合材料的方式,藉由感光聚合材料在基板中間區域均勻向外擴散至基板邊緣處, 充分的填滿模板的立體圖形結構完成壓印製程。藉由封閉式回饋迴路機制設計, 壓印製程間隙可以透過主動式的精準控制,使其在壓印後殘餘的感光劇和材料厚度能有效控制並具備高度的製程可靠性。
欲成像奈米級圖型結構時,採用的是具彈性(屈撓性)的模板,先將模板的中央區域與塗覆感光聚合物材料的基板中央區域接觸,然後逐步均勻的將接觸面由中央區域擴散到基板的邊區域完成壓印製程。
利用此方法可極為精準地呈像微米級及奈米級圖型結構,高度涵蓋了各種製程應用的可能性,並具備卓越的製程靈活度。SMILE 壓印技術可被應用在諸如MEMS微機電元件生產及晶圓級光學鏡頭模組封裝等。

優勢

  • 精準控制感光聚合材料膠層的厚度及均勻度
  • 可在晶圓製作雙面結構
  • 高對位準精度(± 1 µm)
  • 堆疊以及紫外線接合晶圓與光學透鏡
  • 採以邊緣接觸方式或運用緩衝晶圓設計以避免與晶圓上的元件區域直接接觸
  • 可支援操作翹曲晶圓

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Semi-Automated Mask Aligner

新的固態雷射技術(如:高效能、高雷射週期的皮秒脈衝 UV 雷射)將雷射的應用延伸至微結構處理的領域。目前多將其使用於 3D 整合製程的領域,例如:中介層的穿孔或重分佈製程(WLCSP / WLFO)。

準分子雷射(Excimer-Laser)的技術主要應用於蒸鍍。透過雷射光束的脈衝可使鍍料沉積於一表面。過程中,光化學反應會促成電子反應,形成單體與氣壓形式的瞬間高壓及爆炸式的噴附。所產生的熱效應相當低 - 此處理技術可保護對溫度敏感的材料。

在雷射處理系統的蒸鍍處理中最具代表性的就是可處理各種複雜性結構的光罩技術。透過光罩與晶圓之間的投影鏡片(類似曝光時所使用的步進式投影曝光裝 置)晶圓上會形成光罩結構。晶圓上結構的形成則是透過雷射光以步進重複(Step-and-Repeat-System)的方式直接使鍍料沉積於晶圓上。

準分子雷射亦可使用於分離基板或晶圓上。

特色與優點

  • 通過縮小鏡頭獲得 2.5 微米以下的高解析度

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Automated Excimer Laser Stepper

Plasma treatments alter the properties of the substrate surface and are used for wafer and direct bonding applications. To achieve uniform plasma discharge, two electrodes are required, at least one of which has to have a sufficiently thick dielectric layer, and the intermediate gap has to be sufficiently small. When alternating voltage is applied, a uniform discharge ensues even under atmospheric pressure, making the use of costly vacuum technology obsolete.

Wafer preparation for fusion bonding processes is a frequent plasma treatment application using the SELECT plasma tool from SUSS MicroTec. Pre-treatment ensures superior bond quality and at the same a high bond yield. In wet chemical and/or plasma processes, organic and particle contamination is removed, while the bonding surface is also rendered reactive, thus allowing stronger bonds to be achieved. Following these pre-treatment steps, post-bonding annealing can take place at temperatures far below 450 °C, This ensures the CMOS compatibility of the bonding process.

Highlights

  • Minimal thermal stress on wafers and components
  • Superior bonding forces
  • Reduced temperatures provide greater flexibility in the choice of materials

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Semi-Automated Mask Aligner

Semi-Automated Bond Aligner

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傳統電漿處理技術通常需要完整處理晶圓表面,這在某些情況下會影響相關微部件或者電子元件的功能。由 SUSS MicroTec 和 Fraunhofer Institut IST 研究所聯合研發的選擇性局部電漿處理技術,可選擇性的活化晶圓上微米小的區域並為它們提供官能層。它為部件的設計和製造提供了全新可能,特別是在微機電系 統(MEMS)應用方面,如微流體通道、生物晶片製造或者部件封裝。

選擇性局部電漿處理為有凹凸圖形和無凹凸圖形的晶圓提供了不同的方法。 對於有凹凸圖形的晶圓,電漿活化若非應用在凹處,則僅用在凸處,但在無凹凸圖形的基板上,應使用需要進行選擇性處理的第二種方法。

特色與優點

  • 保護敏感部件
  • 透過用選擇性活化替代額外的光罩步驟,節約成本

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Semi-Automated Mask Aligner

Semi-Automated Bond Aligner

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融合接合技術的晶圓預處理在實際接合步驟之前。 這種預處理能同時保證極高的接合品質。通過濕式化學和/或電漿處理不僅去除了有機汙物和顆粒,同時還活化了接合表面,以此達到更牢固的接合效果。此外,經 上述預處理接合後的降溫溫度可以遠低於 450°C。 因此,可以保證接合技術對 CMOS 的相容性。

特色與優點

  • 晶圓和部件的熱負荷較低
  • 較高的接合力
  • 由於溫度較低,在材料的選擇上具有更大的靈活性

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Semi-Automated Mask Aligner

Semi-Automated Bond Aligner

生产器件过程中,掩模上的污渍会对光刻设备的成像过程产生极其不利影响。 尺寸小于1微米的颗粒与有机和无机物质污染一样也会威胁生产。  由于会变得更重,必须准备、清洗并处理光掩模。 即使下一代光刻技术(next-generation lithography)对 22nm- (或更小)的技术也需要非常有效的清洗方法,以尽可能地防止结构破坏或光学特性改变。 必须达到“零颗粒”。

各种不同光掩模,从所有可能材料制成的传统二元掩模到移相掩模,都可充当衬底 。  它们中的每一个都需要特殊的技术。  

完整的清洗过程包括: 

  • 表面处理
  • 清除光刻胶和有机物质
  • 清除颗粒
  • 清除残留离子
  • 干燥并保持表面干净。

在光掩模的清洗中通常采用物理和化学清洗技术相结合的方式来去除颗粒以及有机和无机污染物。

对于193i光刻和极紫外(EUV)光刻中所使用的光掩模,将高精度兆声与具有多种不同介质的二元纳米喷射技术相结合,这已被证明是一种极有效的去颗粒方法。

此外,创新的生态原位紫外技术为维护结构完好提供了非常广泛的无化学应用,如表面处理、光刻胶剥离、去除有机污物和最终清洗。 这样可以避免结构受损或者光掩模的光学性质发生改变。

我们的客户可以从中得到以下好处

  • 高效清洁以及较高的第一清洗产量 (first past cleaning yield)
  • 减少结构损坏
  • 通过原位紫外技术覆盖各种工艺
  • 保持分辨率
  • 降低成本 (CoO)

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使用湿法清洗之前,需要激活光掩模表面。 以此改变表面能量状态并且从疏水性转化为亲水性。

使用172纳米紫外光处理表面是一种干化学激活方法。 但SPM(浓硫酸、过氧化氢 混合物)工艺以及在液体中的原位紫外诱导产生 都是基于湿化学法工艺。 以上三种方法都旨在通过不断增加光掩模表面的羟基来去除表面疏水层。

我们的客户可以从中得到以下好处

  • 在方法的选择上具有灵活性

长使用寿命的光掩模会减少客户购置成本 (CoO)。 为此掩模表面在清洗后应以尽可能的保持干净。 这个因素在使用极紫外光刻技术时变得更加重要,其中扫描装置的兼容性起着决定性作用并且应避免因交叉污染引起曝光设备停机。

湿法清洗之后的表面保存和净化工艺旨在去除仍残留在表面的和造成灰霾以及潮气分子的有机和无机离子。

SUSS MicroTec 光掩模清洗设备提供一系列后处理工艺。 根据衬底类型以及要求, 要么使用高温烘烤、软 RTP(“快速热处理”,一种在真空中红外曝光的方法),要么使用 172纳米紫外光曝光,以确保光掩模结构完整。

我们的客户可以从中得到以下好处

  • 满足不同类型光掩模特殊要求的技术

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