一种小尺寸测试版脱膜方法及脱膜装置

技术领域

本发明属于掩膜版制造领域，更具体的说涉及一种小尺寸测试版脱膜方法及脱膜装置。

背景技术

在掩膜版制造中，调试光刻工艺时需要做一系列小尺寸掩膜版测试版，对于已显影、蚀刻的测试版，需要将表面的光刻胶去除。目前量产时用于脱膜的方法主要采用浓硫酸、双氧水等强氧化药液处理，首先将光刻胶氧化，最后用纯净水冲洗干净。

将对光刻胶进行强氧化处理主要存在以下缺陷，首先强氧化剂具有很强的腐蚀性，若手工脱膜，极易接触到皮肤，存在烧伤皮肤的风险；其次，强氧化药液成本较高，特别是在量产设备上，每次脱膜需消耗大量的药液，性价比低；最后，氧化处理光刻胶在脱膜效率不占优势，如量产设备上脱膜测试版一般耗时1小时左右。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小尺寸测试版脱膜方法及脱膜装置，解决背景技术中采用传统的氧化除胶存在的问题。

本发明技术方案一种小尺寸测试版脱膜方法，包括首先利用光照射测试版具有光刻胶的表面，光刻胶吸收光发生光解，使得光刻胶易溶于显影液；然后利用显影液冲洗被光照射后的测试版表面，将测试版表面发生光解的光刻胶冲洗溶解至无光刻胶残留；最后，用纯水冲洗测试版表面，至无显影液残留。

优选地，所述光为i线或g线。

优选地，所述光刻胶的制备原料中包括有成膜剂、感光剂和溶解剂，所述成膜剂为线性酚醛树脂，感光剂为重氮萘醌化合物，所述显影液为2.38％四甲基氢氧化铵。

优选地，所述测试版尺寸不大于9英寸。

优选地，所述测试版在脱膜过程中始终处于水平安装且旋转状态。

一种小尺寸测试版脱膜装置，基于前述的小尺寸测试版脱膜方法进行脱膜，所述脱膜装置包括用于固定测试版的测试版夹具和罩设在所述测试版夹具上且可相互替换的光照装置和冲洗装置；

所述测试版夹具包括可旋转平台和固定于所述可旋转平台上的可调夹持组件，所述可调夹持组件包括四呈矩阵排列的可伸缩夹持头，四所述可伸缩夹持头分别由测试版的四边夹紧待脱膜测试版；

所述光照装置包括不透明的罩箱，所述罩箱内顶面上设置有对测试版表面光刻胶进行光照处理的光源；

所述冲洗装置包括透明防水罩，所述透明防水罩内设置有若干朝向测试版的喷淋头，所述喷淋头包括显影液喷淋头和纯水喷淋头，所述显影液喷淋头上连接有显影液槽，所述纯水喷淋头上连接有水槽。

优选地，所述可旋转平台包括固定底座、安装在所述固定底座上的旋转驱动机构、由所述旋转驱动机构驱动并置于所述固定底座上的旋转置物架，所述可调夹持组件安装于所述旋转置物架上；

所述固定底座包括支撑架和置于所述支撑架上的固定台面，所述旋转置物架包括旋转平台和固定于所述旋转平台上表面的旋转支架，所述旋转平台置于所述固定台面上且旋转平台底面中心连接有穿过所述固定台面并与所述旋转驱动机构连接的转轴，所述可调夹持组件安装于所述旋转支架上；

所述旋转驱动机构包括与所述转轴固接的从动轮、与所述从动轮啮合的主动轮和驱动所述主动轮旋转的驱动电机；

所述旋转平台的底面与所述固定台面的上表面均分别设置有相对的环槽，所述环槽内设置有支撑球体；所述旋转支架包括固定于旋转平台表面上的四支撑立柱和由所述四支撑立柱支撑起的固定框，所述可调夹持组件安装于所述固定框上。

优选地，所述可伸缩夹持头包括相互固定的夹紧板和托板，所述夹紧板和托板组成一呈L型区域用于夹紧测试版，所述夹紧板上远离所述托板的背面朝向固定框且连接有调节螺杆和光滑导杆，所述调节螺杆和所述光滑导杆均穿过所述固定框；

所述调节螺杆朝向所述夹紧板的一端通过轴承连接有盖板，所述盖板与所述夹紧板固定安装，所述光滑导杆与所述夹紧板固定连接。

优选地，所述罩箱上还设置有触控屏和一组反向安装的不对称的通风风扇，所述光源为LED矩阵光源，且均与所述触控屏电连接。

优选地，所述透明防水罩内设置有照明光源，所述喷淋头均布安装在所述透明防水罩的内侧面上，且显影液喷淋头和纯水喷淋头间隔设置；所述显影液槽和水槽上分别连接有泵，且均置于透明防水罩外部。

本发明技术方案的一种小尺寸测试版脱膜方法的有益效果是：利用与待去除光刻胶相适应的特定波长的光对光刻胶进行一定时间的照射，使得光刻胶吸收特定波长的光，发生光解反应，使得光解后的光刻胶易溶于一定浓度的显影液，最后利用显影液冲洗测试版及其上的光刻胶，实现光刻胶的去除。在整个除胶过程中，没有强氧化剂和腐蚀剂的使用，且不需要进行长时间浸泡，光解过程快速，效率高，安全环保。

本发明技术方案的一种小尺寸测试版脱膜装置的有益效果是：结构简单，操作方便，在测试版脱膜过程中，实现测试版的安装夹紧以及测试版的旋转，提高测试版光解过程中光刻胶吸收光的均匀度和冲洗完全。

附图说明

图1为现有技术中测试版光刻胶去除过程流程图，

图2为本发申请中测试版光刻胶去除过程流程图，

图3为本发明技术方案的一种小尺寸测试版脱膜装置结构示意图，也即光解工程示意图，

图4为本发明技术方案的一种小尺寸测试版脱膜装置结构中冲洗装置示意图，也即冲洗过程示意图，

图5为图4的俯视图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。

如图1所示，为现有技术中的掩膜版测试版脱膜工艺流程，主要步骤是：用强氧化剂浓硫酸和双氧水的混合液的浸泡和冲洗测试版，在光刻胶被浸泡氧化后，在用纯水进行冲洗，至掩膜版上无氧化溶液后再进行旋转甩干。在传统的脱膜工艺中，使用浓硫酸和双氧水的混合药液氧化光刻胶，需耗用大量的药液和纯净水进行冲洗清洁，这种方法一般是对于大尺寸掩膜版(Size≥520mm*800mm)能够有效保证其表面的洁净度，减少缺陷的发生。但是对于小尺寸(Size≤9inch)掩膜版的测试版，如果采用这种脱膜工艺，会耗费大量的材料成本和时间成本。

基于上述问题，本发明申请中提出了下面不需要采用强氧化剂对掩膜版测试版进行浸泡和冲洗的光刻胶去除技术方案。如图2所示，为本发明申请中测试版光刻胶去除过程流程图。

如图2所示，本发明技术方案一种小尺寸测试版脱膜方法，包括首先利用特定波长的光照射测试版具有光刻胶的表面，光刻胶吸收光发生光解，使得光刻胶易溶于显影液；然后利用显影液冲洗被光照射后的测试版表面，将测试版表面发生光解的光刻胶冲洗溶解至无光刻胶残留；最后，用纯水冲洗测试版表面，至无显影液残留。

基于上述技术方案，光作用于光刻胶其原理与光刻胶曝光原理相似。光刻胶曝光原理是：当前FPD掩膜版原材所用光刻胶为正性光刻胶，即被特定波长激光照射后，光刻胶成分发生变化，容易被显影液溶解。光刻胶一般由成膜剂、感光剂和溶剂组成。线性酚醛树脂是常用的成膜剂，在线性酚醛树脂中加入感光剂DNQ(重氮萘醌化合物)后，酚醛树脂与DNQ之间的偶氮连接反应，能够阻止光刻胶难溶于碱性水溶液TMAH(2.38％四甲基氢氧化铵)中，而在被特定波长的光照后，重氮萘醌化合物发生光解重排生成ICA(茚羧酸)，此物质极易溶解于TMAH药液。

基于上述光刻原理，鉴于i线(波长＝365nm)对DNQ(重氮萘醌)化合物的光照渗透性佳，选择365nm波长光源，照射测试版上需剥离的DNQ化合物，并设置光照时间，以2.38％浓度的TMAH(四甲基氢氧化铵)药液冲洗版面，将光刻胶溶解冲洗去除，最后再用纯水清洗版面并甩干。

本技术方案中，光为i线或g线。i线是指365nm紫外光，g线是指436nm可见光。光刻胶的制备原料中包括有成膜剂、感光剂和溶解剂，成膜剂为线性酚醛树脂，感光剂为重氮萘醌化合物，显影液为2.38％四甲基氢氧化铵。测试版尺寸不大于9英寸。测试版在脱膜过程中始终处于水平安装且旋转状态，在不同的步骤中，测试版旋转速度不同，在光照和冲洗中，低速旋转，在甩干中，高速旋转。

如图3至图5所示，本发明技术方案一种小尺寸测试版脱膜装置，基于前述的小尺寸测试版脱膜方法进行脱膜。脱膜装置包括用于固定测试版100的测试版夹具1和罩设在测试版夹具1上且可相互替换的光照装置3和冲洗装置4。在进行光照处理时，将光照装置3罩于测试版夹具1上，实现光照。在光照完成后，将光照装置3由测试版夹具1上撤下，更换上冲洗装置4，利用冲洗装置4对测试版夹具1上的测试版100进行冲洗，直至无光刻胶和显影液残留后，且测试版100在旋转中甩干，最后从测试版夹具100上撤下清洗装置4，将测试版100由测试版夹具1上卸下即可。

本技术方案中，测试版夹具1包括可旋转平台和固定于可旋转平台上的可调夹持组件，可调夹持组件包括四呈矩阵排列的可伸缩夹持头104，四可伸缩夹持头104分别由测试版100的四边夹紧待脱膜测试版。

可旋转平台包括固定底座101、安装在固定底座101上的旋转驱动机构102、由旋转驱动机构102驱动并置于固定底座101上的旋转置物架103。可调夹持组件安装于旋转置物架103上。旋转驱动机构102通过旋转置物架103带动旋转置物架103上可调夹持组件夹紧的测试版旋转，在整个除胶处理中，测试版100均处于旋转状态，确保光照均匀和冲洗均匀彻底。

如图3和图4所示，固定底座101包括支撑架10和置于支撑架10上的固定台面11。旋转置物架103包括旋转平台16和固定于旋转平台16上表面的旋转支架17。旋转平台16置于固定台面11上且旋转平台16底面中心连接有穿过固定台面11并与旋转驱动机构102连接的转轴12。可调夹持组件安装于旋转支架17上。

旋转驱动机构102包括与转轴12固接的从动轮13、与从动轮13啮合的主动轮14和驱动主动轮14旋转的驱动电机15。驱动电机15为伺服电动，能够精准控制器转速和工作时间，确保在整个除胶过程中进行调速。

旋转平台16的底面与固定台面11的上表面均分别设置有相对的环槽，环槽内设置有支撑球体19。支撑球体19的设置，一方面实现旋转平台16与固定台面11的支撑，同时降低旋转平台16与固定台面11之间的摩擦力，便于旋转平台16顺畅旋转。旋转支架17包括固定于旋转平台16表面上的四支撑立柱和由四支撑立柱支撑起的固定框18，可调夹持组件安装于固定框18上。支撑立柱和固定框18固定为一整体。

基于上述技术方案，四可伸缩夹持头104实现测试版100的夹紧，在驱动电机15在整个测试版100除胶处理中，带动可伸缩夹持头104夹紧的测试版进行旋转，优选的进行逆时针旋转，确保除胶中光照均匀和冲洗彻底，无残留。

如图4和图5所示，可伸缩夹持头104包括相互固定的夹紧板21和托板22，夹紧板21和托板22组成一呈L型区域用于夹紧测试版。夹紧板21上远离托板22的背面朝向固定框18且连接有调节螺杆23和光滑导杆24。调节螺杆23和光滑导杆24均穿过固定框18。调节螺杆23与夹紧板21活动连接，调节螺杆23旋转，向前推动或向后拉动夹紧板21移动，实现测试版100的夹紧和放松。光滑导杆24的设置，确保夹紧板21的稳定和移动。

如图4，调节螺杆23朝向夹紧板21的一端通过轴承连接有盖板25，盖板25与夹紧板21固定安装。光滑导杆24与夹紧板21固定连接。轴承的设置，使得调节螺杆23旋转，不会带动夹紧板21旋转，同时配合光滑导杆24的限制，使得夹紧板21仅仅向前推动或向后拉动夹紧板21移动，实现测试版100的夹紧和放松。

如图3所示，光照装置3包括不透明的罩箱31，罩箱31内顶面上设置有对测试版表面光刻胶进行照射的光源32。罩箱31上还设置有触控屏和一组反向安装的不对称的通风风扇33，两通风风扇33分别实现在光照处理中，将罩箱31内的高温气体(空气)排出，将外部的常温空气输入罩箱31内，将罩箱31内温度带出，实现罩箱31内降温，。光源32为LED矩阵光源，且均与触控屏电连接。触控屏内安装有控制器，实现对光源32工作光照强度、时间和时长进行调节。还能够对通风风扇33工作时间和功率的调节。

如图4和图5所示，冲洗装置4包括透明防水罩41，透明防水罩41内设置有若干朝向测试版100的喷淋头。喷淋头包括显影液喷淋头42和纯水喷淋头43。显影液喷淋头42上连接有显影液槽，纯水喷淋头43上连接有水槽。透明防水罩41内设置有照明光源，喷淋头均布安装在透明防水罩的内侧面上，且显影液喷淋头和纯水喷淋头间隔设置。显影液槽和水槽上分别连接有泵，且均置于透明防水罩外部。本技术方案中，采用透明防水罩41以及在其内设置照明光源，便于操作人员在观察冲洗工作情况。显影液槽和水槽上分别连接的泵依次先后工作，分别实现显影液冲洗和纯水冲洗。

在纯水冲洗完成后，泵停止工作，此时驱动电机15继续工作，且转速加快，实现将测试版上纯水甩干，在测试版甩干后，撤下透明防水罩41即可对测试版进行卸料，完成在整个测试版除胶操作。

本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。