CN102294317A - 光刻胶喷涂装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够减少设备投入成本、简化生产工艺操作、节约光刻胶用量和显著改善光刻胶涂布质量的光刻胶喷涂装置,包括供液系统、喷嘴、真空吸盘、由编码器控制的旋转马达,尤其是所述喷嘴为矩形长条状,该矩形长条状喷嘴的顶部有两根以上的输液管与供液系统相连,其中至少有一根光刻胶输液管,也至少有一根稀释剂输液管,所述矩形长条状喷嘴的底部设有液体出口。本发明还相应提供了利用本发明所述光刻胶喷涂装置涂布光刻胶的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于芯片制造领域的装置,尤其是涉及一种用于光刻工艺的光刻胶喷涂装置及方法。
背景技术
光刻胶(photoresist)又称光致抗蚀剂,其基本成分包括聚合物、感光剂和溶剂。当光刻胶被光刻机光源曝光时,聚合物结构可由可溶变成聚合(或反之),感光剂的功能是在曝光过程中控制和调节光刻胶的化学反应,溶剂可以起到稀释光刻胶的作用。
光刻工艺是芯片制造工艺过程中非常重要的一道工序,它是用来在不同的器件和电路表面上建立图形的工艺过程,是一种多步骤的图形转移过程。通过光刻工艺可以把所需的图形转移到晶圆表面的每一层。通常的光刻工艺包括涂胶、曝光和显影等步骤。其中涂胶就是要在晶圆表面建立薄的、均匀的,且没有缺陷的光刻胶膜。目前,常用的涂胶工艺都采用中心喷胶、旋转涂布的模式,有静态或动态旋转喷涂方式,即先将晶圆片置于光刻胶喷涂装置的晶圆片承载台上,光刻胶的圆形喷嘴将光刻胶喷涂于晶圆片表面,旋转晶圆片使中心的光刻胶向晶圆边缘部扩展,并且抛走多余的光刻胶,在晶圆片上得到平整均匀的光刻胶薄膜。但采用以上这样的喷胶方式,涂布初始必须采用很大的加速度达到一个很高的转速,例如,涂布8英寸的晶圆片,一般转速都在3500转/分以上,极易产生涂布缺陷。
常用的喷涂工艺在涂胶时,先用有机溶剂在晶圆片表面进行预浸润,用以改善光刻胶和晶圆片表面的亲和性,预浸润阶段马达带动晶圆片旋转的速度,一般对于8英寸的晶圆片是1200转/分-1700转/分,然后进行光刻胶的涂布,因此,涂胶时一般有两个圆形管状喷嘴,一个用于喷涂有机溶剂,另一个用于喷涂光刻胶。
涂布的光刻胶厚度主要由晶圆片旋转速度和光刻胶的黏度所决定。为保证光刻胶涂布过程中产生尽可能少的缺陷数目,不同尺寸的晶圆片的旋转速度必须控制在一定范围内。因此,某一黏度的光刻胶只能适用于一定的胶厚范围。为涂布不同的胶厚,必须准备多种黏度的光刻胶,即需要准备多套独立的光刻胶供液系统,这样就增加了设备的复杂程度和制造成本。
发明内容
本发明解决的问题是克服现有技术中的缺陷,提供一种光刻胶喷涂装置及方法。
本发明提供的光刻胶喷涂装置包括:供液系统、喷嘴、真空吸盘、由编码器控制的旋转马达,尤其是所述喷嘴为矩形长条状,该矩形长条状喷嘴的顶部有两根以上的输液管与供液系统相连,其中至少有一根光刻胶输液管,也至少有一根稀释剂输液管,所述矩形长条状喷嘴的底部设有液体出口。
可选地,所述喷嘴的顶部至少有一根光刻胶输液管为一根,其位于该喷嘴的顶部中央;所述喷嘴的顶部至少有一根稀释剂输液管为两根,其对称分布在第一根输液管的两侧。
可选地,所述喷嘴底部的液体出口是若干小孔。
可选地,所述喷嘴底部的小孔沿一条直线依次间隔排开,该小孔所在的直线平行于该喷嘴底部矩形的长边,且位于该喷嘴底部矩形的中间。
可选地,所述喷嘴底部小孔的口径在该喷嘴的不同部位是不同的,中心位置的孔径小,该中心位置两侧的孔径逐渐增大。
可选地,所述喷嘴底部的液体出口是细缝。
可选地,所述喷嘴底部细缝是一条直线细缝,该直线细缝平行于该喷嘴底部矩形的长边,且位于该喷嘴底部矩形的中间。
可选地,所述喷嘴细缝的间隙在该喷嘴的不同部位是不同的,中心位置的细缝间隙小,该中心位置两侧的细缝间隙逐渐增大。
相应地,本发明还提供了利用所述的光刻胶喷涂装置的涂布方法,其步骤包括:
矩形长条状喷嘴移到晶圆片中心位置;
预浸润,即马达通过真空吸盘带动晶圆片旋转,同时供液系统通过稀释剂输液管向喷嘴提供稀释剂,经所述矩形长条状喷嘴对晶圆片喷涂稀释剂,稀释剂从晶圆片中心缓慢向该晶圆片四周铺开,布满整个晶圆片;
停止稀释剂的供液;
喷涂光刻胶;
匀胶,形成均匀稳定的特定膜厚。
以上所述喷涂光刻胶的步骤进一步包括:
马达继续带动晶圆片旋转;
供液系统通过光刻胶输液管向所述矩形长条状喷嘴提供光刻胶;
所述矩形长条状喷嘴对晶圆片涂布光刻胶,该光刻胶从晶圆片中心向晶圆片四周扩展开,布满整个晶圆片。
本发明还同时提供了利用所述的光刻胶喷涂装置的第二种涂布方法,其步骤包括:
矩形长条状喷嘴移到晶圆片中心位置;
预浸润,即马达通过真空吸盘带动晶圆片旋转,同时供液系统通过稀释剂输液管向喷嘴提供稀释剂,经所述矩形长条状喷嘴对晶圆片喷涂稀释剂,稀释剂从晶圆片中心缓慢向该晶圆片四周铺开,布满整个晶圆片;
喷涂光刻胶;
匀胶,形成均匀稳定的特定膜厚。
以上第二种涂布方法中所述喷涂光刻胶的步骤进一步包括:
马达继续带动晶圆片旋转;
所述供液系统通过光刻胶输液管和稀释剂输液管同时向所述矩形长条状喷嘴提供光刻胶和稀释剂;
光刻胶在所述矩形长条状喷嘴内被稀释;
所述矩形长条状喷嘴对晶圆片涂布经过稀释的光刻胶,该光刻胶从晶圆片中心向晶圆片四周扩展开,布满整个晶圆片。
上述利用本发明所述光刻胶喷涂装置的涂布方法中,在所述预浸润阶段马达通过真空吸盘带动晶圆片旋转的转速是:对于8英寸晶圆片为500转/分以下;在所述喷涂光刻胶阶段马达通过带动晶圆片旋转的转速是:对于8英寸晶圆片为1600转/分-2200转/分。
与现有技术相比,本发明具有以下主要优点:
(1)使用本发明的矩形长条状喷嘴,涂布时的马达初始加速度和转速较低,减少了光刻胶涂布缺陷。
(2)浸润晶圆片用的稀释剂是一种有机溶剂,其与光刻胶是从同一个矩形长条状喷嘴中喷出,而不是像常规方法那样分别从两个圆形管状喷嘴中喷出,且两个圆形管状喷嘴切换使用。这样既简化了设备操作,又提高了晶圆片浸润效果,减少了光刻胶用量。
(3)使用黏度大的光刻胶,必要时在喷胶过程中采用有机溶剂即所述稀释剂同步稀释光刻胶,以让一种黏度较大的光刻胶可以覆盖更大的膜厚范围,减少了所需光刻胶的黏度种类,降低了设备复杂程度,减少了设备成本。
(4)采用矩形长条状喷嘴,在晶圆片上的覆盖范围较大,改善了涂布的覆盖效果,可以显著降低光刻胶用量,尤其是利用黏度大的光刻胶涂布厚的光刻胶。
附图说明
图1是本发明光刻胶喷涂装置的一个实施例的示意图。
图2是矩形长条状喷嘴示意图。
图3是矩形长条状喷嘴的立体示意图。
图4是利用本发明光刻胶喷涂装置的第一种涂布方法流程图。
图5是利用本发明光刻胶喷涂装置的第二种涂布方法流程图。
具体实施方式
本发明的光刻胶喷涂装置的喷嘴采用矩形长条状,稀释剂和光刻胶都从该矩形长条状的喷嘴喷出,改变了常规涂胶用两个圆形管状喷嘴,一个用于涂布有机溶剂,另一个用于涂布光刻胶,且两个圆形管状喷嘴切换使用的方式。本发明所述供液系统可以分先后或同时向所述矩形长条状喷嘴提供稀释剂和光刻胶,黏度较大的光刻胶可以经稀释后再向晶圆片喷涂,即本发明所述的光刻胶喷涂装置能够以稀释剂调节光刻胶的黏度。因此,在一定的转速范围内,一种黏度的光刻胶可以覆盖更大的膜厚范围。
下面结合附图对本发明实施例的具体实施方式做详细说明。
图1是本发明光刻胶喷涂装置的一个实施例的示意图。所述光刻胶喷涂装置包括供液系统101、喷嘴102、真空吸盘103、由编码器105控制的旋转马达104,尤其是,所述喷嘴为矩形长条状,该矩形长条状喷嘴102的顶部通过输液管与供液系统101相连,所述矩形长条状喷嘴102的底部设有液体出口。
图1中的106代表晶圆片。
图2是矩形长条状喷嘴示意图。该喷嘴的顶部有一根光刻胶输液管201,其位于该喷嘴的顶部中央;在该输液管201的两侧对称分布有两根稀释剂输液管202及203。在该喷嘴底部的液体出口是若干小孔,该小孔沿一条直线依次间隔排开,该小孔所在的直线平行于该喷嘴底部矩形的长边,且位于该喷嘴底部矩形的中间。所述喷嘴底部小孔的口径在该喷嘴的不同部位是不同的,中心位置的孔径小,该中心位置两侧的孔径逐渐增大。
本发明实施例所述的矩形长条状喷嘴底部的液体出口也可以是细缝,具体地说可以是一条直线细缝(图中未标出),该直线细缝平行于该喷嘴底部矩形的长边,且位于该喷嘴底部矩形的中间。所述喷嘴细缝的间隙在该喷嘴的不同部位是不同的,中心位置的细缝间隙小,该中心位置两侧的细缝间隙逐渐增大。
图3是矩形长条状喷嘴的立体示意图。所述喷嘴分为主体部分301和液体出口部分302。该喷嘴的顶部与光刻胶输液管201、稀释液输液管202及203相连。
本发明采用以上所述的矩形长条状喷嘴的结构,至少可以带来了下列技术效果:
(1)常用的光刻胶喷涂一般都采用中心喷胶、旋转涂布的方式,为使光刻胶匀胶至晶圆片边缘,并保证光刻胶膜的平整性,喷胶时的转速及加速度极大,极易产出光刻胶的涂布缺陷。采用矩形长条状喷嘴,由于喷嘴在晶圆片上的覆盖范围大,涂布光刻胶时的马达初始加速度和转速可以较低,能够减少光刻胶的涂布缺陷。
(2)在通常的圆形管状喷嘴中心喷胶的模式下,对光刻胶的涂布,尤其是对于黏度较大、需要涂布较厚的光刻胶膜,为将喷在中心区域的光刻胶涂布到整个晶圆片以达到一定的片内均匀性,除了喷胶时使用较大的马达旋转速度外,一般还要加大光刻胶的喷胶量,导致材料成本增加。而本方法采用的矩形长条状喷嘴可以改善涂布光刻胶的覆盖性能,显著降低光刻胶用量,尤其是利用黏度大的光刻胶涂布厚的光刻胶膜。
(3)本发明实施例的矩形长条状喷嘴底部的液体出口是一条沿直线依次间隔排开的小孔或是一条直线细缝,且所述小孔和直线细缝中心位置的液体出口较小,该中心位置两侧的液体出口逐渐增大。喷胶时,晶圆片最中心区域喷出的胶量较少,最中心区域两侧喷出的胶量逐渐增多,即喷涂在晶圆片上的光刻胶具有更合理的初始分布状态,这有利于光刻胶进一步向晶圆片周边均匀地扩展开。因此,通过矩形长条状喷嘴喷胶时,采用较低的转速就可以把光刻胶均匀涂布在晶圆片上。
(4)采用矩形长条状喷嘴,浸润晶圆片用的有机溶剂即稀释剂与光刻胶都是从同一个喷嘴喷出,而不像常规方法分别从两个圆形管状喷嘴喷出,且两个圆形管状喷嘴切换使用,既简化了设备操作,又提高了浸润效果。
(5)在芯片制造工艺中,对芯片的膜厚有多种要求,为此需准备不同黏度的光刻胶安装在设备中,以满足生产需求。每一种黏度的光刻胶都需要独立的光刻胶供应系统,增加了设备投入成本。而矩形长条状喷嘴对黏度大的光刻胶,可以在喷胶过程中采用稀释剂同步稀释,以让某种黏度的光刻胶能够覆盖更大的膜厚范围,减少了需提供的光刻胶的黏度种类,降低了设备复杂程度和成本。
图4是本发明喷涂光刻胶的方法流程图。本发明利用光刻胶喷涂装置喷涂光刻胶的方法包括以下步骤:
矩形长条状喷嘴移到晶圆片中心位置;
预浸润,即马达通过真空吸盘带动晶圆片旋转,同时供液系统通过稀释剂输液管向喷嘴提供稀释剂,经所述矩形长条状喷嘴对晶圆片喷涂稀释剂,稀释剂从晶圆片中心缓慢向该晶圆片四周铺开,布满整个晶圆片;
停止稀释剂的供液;
马达继续带动晶圆片旋转;
供液系统通过光刻胶输液管向所述矩形长条状喷嘴提供光刻胶;
所述矩形长条状喷嘴对晶圆片涂布光刻胶,该光刻胶从晶圆片中心向晶圆片四周扩展开,布满整个晶圆片;
匀胶,形成均匀稳定的特定膜厚。
本发明同时还公开了利用所述光刻胶喷涂装置的涂布光刻胶的第二种方法,图5是本发明喷涂光刻胶的第二种方法的流程图,包括步骤:
矩形长条状喷嘴移到晶圆片中心位置;
预浸润,即马达通过真空吸盘带动晶圆片旋转,同时供液系统通过稀释剂输液管向喷嘴提供稀释剂,经所述矩形长条状喷嘴对晶圆片喷涂稀释剂,稀释剂从晶圆片中心缓慢向该晶圆片四周铺开,布满整个晶圆片;
马达继续带动晶圆片旋转;
所述供液系统通过光刻胶输液管和稀释剂输液管同时向所述矩形长条状喷嘴提供光刻胶和稀释剂;
光刻胶在所述矩形长条状喷嘴内被稀释;
所述矩形长条状喷嘴对晶圆片涂布经过稀释的光刻胶,该光刻胶从晶圆片中心向晶圆片四周扩展开,布满整个晶圆片;
匀胶,形成均匀稳定的特定膜厚。
上述利用本发明所述光刻胶喷涂装置的涂布方法中,在所述预浸润阶段马达通过真空吸盘带动晶圆片旋转的转速是:对于8英寸晶圆片为500转/分以下;在所述喷涂光刻胶阶段马达带动晶圆片旋转的转速是:对于8英寸晶圆片为1600转/分-2200转/分。
虽然本发明以优选实施例方式进行了描述,但其并不是用来限定本发明,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以做出可能的变动和修改,因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (14)
1.一种光刻胶喷涂装置,包括供液系统、喷嘴、真空吸盘、由编码器控制的旋转马达,其特征在于,所述喷嘴为矩形长条状,该矩形长条状喷嘴的顶部有两根以上的输液管与供液系统相连,其中至少有一根光刻胶输液管,也至少有一根稀释剂输液管,所述矩形长条状喷嘴的底部设有液体出口。
2.根据权利要求1所述的光刻胶喷涂装置,其特征在于,所述喷嘴的顶部至少有一根光刻胶输液管为一根,其位于该喷嘴的顶部中央;所述喷嘴的顶部至少有一根稀释剂输液管为两根,其对称分布在第一根输液管的两侧。
3.根据权利要求1所述的光刻胶喷涂装置,其特征在于,所述喷嘴底部的液体出口是若干小孔。
4.根据权利要求3所述的光刻胶喷涂装置,其特征在于,所述喷嘴底部的小孔沿一条直线依次间隔排开,该小孔所在的直线平行于该喷嘴底部矩形的长边,且位于该喷嘴底部矩形的中间。
5.根据权利要求4所述的光刻胶喷涂装置,其特征在于,所述喷嘴底部小孔的口径在该喷嘴的不同部位是不同的,中心位置的孔径小,该中心位置两侧的孔径逐渐增大。
6.根据权利要求1所述的光刻胶喷涂装置,其特征在于,所述喷嘴底部的液体出口是细缝。
7.根据权利要求6所述的光刻胶喷涂装置,其特征在于,所述喷嘴底部细缝是一条直线细缝,该直线细缝平行于该喷嘴底部矩形的长边,且位于该喷嘴底部矩形的中间。
8.根据权利要求7所述的光刻胶喷涂装置,其特征在于,所述喷嘴细缝的间隙在该喷嘴的不同部位是不同的,中心位置的细缝间隙小,该中心位置两侧的细缝间隙逐渐增大。
9.一种利用权利要求1所述的光刻胶喷涂装置的涂布方法,其特征在于,包括步骤:
矩形长条状喷嘴移到晶圆片中心位置;
预浸润,即马达通过真空吸盘带动晶圆片旋转,同时供液系统通过稀释剂输液管向喷嘴提供稀释剂,经所述矩形长条状喷嘴对晶圆片喷涂稀释剂,稀释剂从晶圆片中心缓慢向该晶圆片四周铺开,布满整个晶圆片;
停止稀释剂的供液;
喷涂光刻胶;
匀胶,形成均匀稳定的特定膜厚。
10.根据权利要求9所述的涂布方法,其特征在于,所述喷涂光刻胶的步骤进一步包括:
马达继续带动晶圆片旋转;
供液系统通过光刻胶输液管向所述矩形长条状喷嘴提供光刻胶;
所述矩形长条状喷嘴对晶圆片涂布光刻胶,该光刻胶从晶圆片中心向晶圆片四周扩展开,布满整个晶圆片。
11.一种利用权利要求1所述的光刻胶喷涂装置的涂布方法,其特征在于,包括步骤:
矩形长条状喷嘴移到晶圆片中心位置;
预浸润,即马达通过真空吸盘带动晶圆片旋转,同时供液系统通过稀释剂输液管向喷嘴提供稀释剂,经所述矩形长条状喷嘴对晶圆片喷涂稀释剂,稀释剂从晶圆片中心缓慢向该晶圆片四周铺开,布满整个晶圆片;
喷涂光刻胶;
匀胶,形成均匀稳定的特定膜厚。
12.根据权利要求11所述的涂布方法,其特征在于,所述喷涂光刻胶的步骤进一步包括:
马达继续带动晶圆片旋转;
所述供液系统通过光刻胶输液管和稀释剂输液管同时向所述矩形长条状喷嘴提供光刻胶和稀释剂;
光刻胶在所述矩形长条状喷嘴内被稀释;
所述矩形长条状喷嘴对晶圆片涂布经过稀释的光刻胶,该光刻胶从晶圆片中心向晶圆片四周扩展开,布满整个晶圆片。
13.根据权利要求9或11所述的涂布方法,其特征在于,所述预浸润阶段马达带动晶圆片旋转的转速是:对于8英寸晶圆片为500转/分以下。
14.根据权利要求10或12所述的涂布方法,其特征在于,所述喷涂光刻胶阶段马达带动晶圆片旋转的转速是:对于8英寸晶圆片为1600转/分-2200转/分。
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