Способ сушки подложек

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК АЗ 1633 и Н 01 ( 21/324 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР), 1977.74, кл, В 08 3/12, " 5 Х- коэффициент тепл териала подложки, Вт/м водят в парах воды и 100-105 С и давлении (1,0 в течение времени т, о формуле: ности мдМжку проп,роводС, выде и тем -1,025)пределя ерату 10 немого1 циент; туропроводнос,со скоростьюостоит в следук нд подложкотервалом "Ь",ющ де оп(56) Авторское свидетельсМ 580917, кл. В 08 В 3/02Патент США М 464371987,Заявка Японии М 6321/304, 1988,Изобретение относится к области электронной техники, в частности к технологии сушки поверхности полупроводниковых и стеклянных подложек, используемых при изготовлении фотошаблонных заготовок (фШЗ).Целью изобретения является повышение качества поверхности подложек и производительности.процесса.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе сушки подложек. включающем размещение подложек на подложкодержателе в вертикальном положении с заданным интервалом, выдержку при постоянной температуре и вертикальное вытягивание в парах воды с заданной скоростью, интервал "Ь" между подложками устанавливают в соответствии с соотношением:(54) СПОСОБ СУШКИ ПОДЛОЖЕК (57) Использование: изобретение может быть применено при обработке подложек, используемых при изготовлении фотошаблонных заготовок, Сущность: способ включает размещение подложек на подложкодержателе в вертикальном положении с определенным интервалом, выдержку в парах воды при температуре 100-105 С и давлении (1,02-1,025) . 105 Н/м в течение определенного времени и вертикальное вытягивание со скоростью 110-130 см/мин, 1 табл где К - безразмерный коэффК 1=(3,5-5,0) 101;д- толщина подложки, м- высота подложки, м;а - коэффициент темперасти материала подложки, м 2/а вытягивание осуществляют110-130 см/мин.Сущность изобретения сем. Размещение подложержателе вертикально с инределяемым по формуле:Ь=КХвыдержка в камере в парах воды при давлении (1,02-1,025) 10 н/м и температуре 100-105"С в течение времени 7, определяемого по формуле:т= К 1 д 1 э и последующее вертикальное вытягивание . их со скоростью 110-130 см/мин существен но повышают качество осушенной поверхности подложек.В процессе выдержки с указанными режимами в первоначальный момент времени влакный нагретый пар, заполняющий камеру под указанным давлением, быстро конденсируется на сравнительно холодной поверхности подложек. При этом поверхность подложек покрывается микрокаплями дистиллированной воды, количество кото рых быстро возрастает, превращаясь в тончайший слой конденсата, который равномерно распределяется по поверхности, В последующем под действием горячего пара, равномерно омывающего каждую 25 поверхность подложки в пространстве,необходимом и достаточном для теплообмена между паром и подложками без снижения температуры всего обьема пара, происходит интенсивный и равномерный двусто ронний прогрев подложки на всю ее толщину до температуры пара, близкой к 100 С. При этом конденсация пара на поверхности подложек постепенно прекращается и на ней остается вышеуказанный 35 тонкий равномерный слой конденсата. Равномерно прогретые во всем обьеме подложки, при вертикальном вытягивании их вместе с подложкодержателем из камеры с указанной скоростью, плавно в течение не , скольких секунд попадают из среды с повы-шенной относительной влажностью и.температурой в среду с низкой относительной влажностью и более низкой температурой. При этом оставшийся на поверхности 45 разогретой подложки тончайший слой конденсата тут же испаряется в среде с.низкой относительной влажностью за счет остаточ ного тепла подложки, не оставляя никакихследов В результате получают совершенно 50 сухую поверхность подложек, на которой практически отсутствуют пятна, потеки и точки. Равномерный прогрев подложки во всем ее обьеме и по всей поверхности, а также сравнительно большая скорость вы тягивания улучшают качество осушенной поверхности подложек и тем самым способствуют получению поверхности с равномерным распределением гидрофобности, что является необходимым требованием для качественного проведения последующих операций, например нанесения маскирующихслоев,Прирабочем давлении в камере менее1,02 10 н/м в условиях изохорного процесса и контакте парэ (рабочего тела) с сравнительно холодными подложкамипроисходит снижение температуры параниже температуры насыщения, что приводит к неравномерному и недостаточномупрогреву подложек и тем самым к снижениюкачества осушенной поверхности, т,е. появлению на ней точек. сыпи, потеков, и неравномерному распределению гидрофобности,При рабочем давлении в камере более1,025 10 н/м в условиях изохорного про 5цесса происходит образование в ней слишком большого количества перегретого пара,при котором первоначально снижается конденсация его на поверхности подложек, а вдальнейшем ухудшается процесс теплообмена между паром и поверхностью подложек, что приводит к неравномерному инедостаточному прогреву подложек и темсамым к снижению качества осушенной поверхности.При выдержке подложек в камере втечениевременит менее 3,5 10 ()секц .апроисходит их неравномерный и недостаточный прогрев, что приводит к снижению качества осушенной поверхности, т.е, кпоявлению на ней точек, сыпи, потеков и неравномерному распределению гидрофобности.При выдержке подложек в камере в.течение времени т более 5,0 10 ( ) сек11 дасостояние их прогрева не улучшается, атолько затягивается процесс сушки и,следовательно, снижается его производительность,При создании интервала "Ь" между вертикальностоящими подложками в камередменее 3,5 -м), в условиях конвективноготеплообмена между подложками и обтекающим их паром, суммарная толщина двухпристеночных слоев становится близкой квеличине укаэанного интервала и зто приводит к снижению температуры пара, находящегося между подложками, в результатечего они неравномерно прогреваются (хужепрогрев в центральной их части), что вызы-вает снижение качества осушенной поверхности, наличие на ней сыпи, точек, потекови неравномерное распределение гидрофобности. При создании интервала "Ь" между10 новременное попадание всех точек поверхности разогретых подложек из зоны высокой относительной влажности в зону с низкой относительной влажностью, в результате чего участки подложек, находящиеся внизу, за счет теплоотвода попадают в зону с низкой относительной влажностью 15 уже значительно остывшие, но недосохшие, что приводит к снижению качества осушенной поверхности и возникновению на ней 20 потеков, сыпи, а также к неравномерному распределению гидрофобности.При скорости вертикального вытягивания подложек более 130 см/мин происхо-. дит возникновение инерционных усилий в слое жидкости, находящемся на поверхности подложек, в результате этих усилий в нижней части подложек слой быстро увеличивается, вода стекает с поверхности струйками, что приводит к образованию на ней точек, потеков, сыпи, а также неравномерному распределению гидрофобности.Предлагаемый способ сушки подложек осуществляется на специальной установке для сушки подложек "Интеграция" следующим образом.П р и м е р 1, Подложки из кварцевого 3035 стекла размером 0,127 х 0,127 х 0,003 м 127 х 127 х 3,0 мм). прошедшие стадии механической обработки (шлифование; полирование) и 10-ти ступенчатой ультразвуковой отмывки, устанавливают вертикально на 40 подложкодержателе с интервалом между их поверхностями Ь=0,0102 м (10,2 мм). С помощью специального устройства подложкодержатель вместе с подложками опускают в камеру, в нижней части которой имеется 45 передвижная заслонка для подачи пара из емкости с кипящей водой. После спуска оставшегося в камере воздуха ее герметизируют, с 5 оэдавая в ней давление равное 1,023 10 н/м, а через открытую заслонку 50 подают горячий пар с температурой 103 С. При заданном давлении подложки выдерживают в камере в парах воды в течение времени, равном 193 сек 3,21 мин).После этого камеру разгерметизируют и 55 подложки на подложкодержателе вытягивают вертикально вверх со скоростью 120 см/мин в зону с относительно низкой влажностью, где хорошо прогретые подложки дподложками в камере более 5(м) в условиях конвективного теплообмена практически не улучшается равномерность прогрева подложек, но при групповой сушке подложек возникает необходимость значительного5 увеличенияобъема камеры, что ведет к снижению производительности процесса,При скорости вертикального вытягивания менее 110 см/мин происходит неодмгновенно высыхают, Качество поверхности осушенных подложек определяют визуальным контролем в проходящем и отраженном свете УФ-источника и устанавливают, что на ней практически отсутствуют точки, сыпь, потеки (11 8 фь). Распределение гидрофобности по поверхности осушенных подложек контролируют с помощью определения краевого угла смачивания Ю на установке измерения краевого угла смачивания "Ук.ус". По результатам измерения угла смачивания в различных точках поверхности подложек вычисляют градиент краевого угла смачивания, который характеризует распределение гидрофобности по поверхности осушенных подложек и составляет 1,2 О. После проведения указанных методов контроля на поверхность подложек наносят .маскирующий слой, Дефекты маскирующего слоя контролируют при 50" увеличении под микроскопом МБС(5,1), После контроля маскированных. подложек подсчитывают процент выхода годных, который составляет в этом примере -83,7.Остальные примеры выполнения предлагаемого способа с использованием подложек иэ различных материалов приведены в таблице. Примеры 1-9 выполнены в пределах, заявленных в формуле. Примеры 10-19 показывают выход эа пределы. Примеры 20-24 - по прототипу. Из приведенных примеров видно, что использование предлагаемого способа позволяет получать поверхность осушенных подложек высокого качества, практически без сыпи, точек и потеков от 11,8 до 19,1), с равномерным распределением гидрофобности по поверхности от 1,2 до 2,4 ), необходимым для получения маскирующих слоев с минимальным количеством дефектов (от 5,1 до 12,5 О), а также повысить производительность процесса сушки до 270 шт/час - для оконного стекла, до 480 шт/час - для кварцевого стекла и до 3500 шт/час для кремния по сравнению с прототипом, по которому она составляет соответственно 110, 110, 230 шт/час. Выход годных составляет 70,8- 83,7 фД. Предполагаемый годовой экономический эффект от внедрения изобретения составит 105 тыс. рублей.Формула изобретения Способ сушки подложек, включающий размещение подложек на подложкодержателе в вертикальном положении с заданным интервалом, выдержку при постоянной температуре и вертикальное вытягивание в парах воды с заданной скоростью, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества поверхности подложек и производительности процесса. интервал "Ь" между1816331 Параметрм процесса Параметры подложки РТ пп Безразмер- Время аы-" Ра ныд козф" дереки да Габаритныереэмерыподложки,м, (нм) опарна коэффициенттепло"пооаодностинатериале.подложки,Оти а Коэффициент тенператТропроеодности натериалз подложки, а,иэсек Наторкал поцложкн п дложки н(нм фициент, подложек а К О манере, Р,а,аэ 9 то 4251 О А 0,127 0 127 (127 ХТ 27 нов,дгде К - коэффициент, Вт/мРС, К=3,5-5;д- толщина подложки; м,А- коэффициент теплопроводности материала подложки, 8 т/м зС,выдержку проводят в парах воды при температуре 100-105 Сидавлении(1,02-1,025) 10 н/м в течение времени т, определяемогопо формулет=К 1 с,5 где К( - без)азмерныи коэффициент,К 1=(3,5-5;О) 10- высота Р)одложки, м;а - коэффициент температуропроводности материала подложки, м /с,10 а вытягивание осуществляют со скоростью110-130 см/мин,10 1816331 аблиць Продолжение т Прона.волиткгьараметры процесса Качество лпверкности етним ппдпоцекПараметры процесса Процйнтьык ьпп КоввФициент К,От/н СС корост ьеотикальноговытягиванияпорлонек,9, сн/иин температура в манере, с,фС Интервал меклу паеерчностями поалокек в манере, Ь,м(мн) НалиКаличиедепектовцвсмцрупщего слоя47,3 6,7 2 35,2 225 Э 2,6 Составитель И,УткинаТехред М.Моргентал Редактор Корректор М.Петрова Заказ 1652 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 100 3 105 4 103 5 00 6 105 7 . 103 В 100 9 105 ОЭраспределение гидрппобности ло ловеркности подппцек (по градиенту краевого угла сцачцвания),в 295 70, 303 55,4ЗОЭ 55,5 303 48,7 303 50,3 290 48,5 310 ЬВ,Ь