CN102430495A

CN102430495A - 提高光刻胶膜与衬底表面粘合度的装置及其应用方法

Info

Publication number: CN102430495A
Application number: CN2011102064216A
Authority: CN
Inventors: 毛智彪; 戴韫青; 王剑
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2012-05-02

Abstract

本发明提供一种提高光刻胶膜与衬底表面粘合均匀度的装置，包括反应室，其特征在于，在反应室上方设有改性剂的主喷嘴，在反应室侧壁上设有用于喷射改性剂的可以调节位置和喷嘴方向的辅助喷嘴，所述主喷嘴正下方设有放置衬底硅片的加热台，所述反应室底部设有排气口。本发明提供的提高光刻胶膜与衬底表面粘合度的装置，在反应室内安装多个可调节的喷头，可以将粘度改性剂充分、均匀得覆盖在整个衬底硅片表面。利用粘度改性剂，改善衬底硅片表面粘合性的均匀度，有效地提高光刻胶膜与衬底表面的粘合度。

Description

提高光刻胶膜与衬底表面粘合度的装置及其应用方法

技术领域

本发明涉及一种集成电路制造过程中对衬底硅片处理的设备，尤其涉及一种在集成电路制造中提高光刻胶膜与衬底表面粘合度的装置以及使用该装置处理衬底硅片的方法。

背景技术

随着晶体管特征尺寸越做越小，光刻胶图形和衬底表面的接触面也越来越小，对光刻胶膜和衬底表面粘合均匀度提出了更高的要求。只有不断提高光刻胶膜和衬底表面粘合均匀度，才能保证好的产品良率。

集成电路生产工艺中的光学光刻技术是通过对涂布在衬底表面的光刻胶曝光和显影获得制造晶体管器件的结构图形。光刻胶通常是由有机高分子材料组成，其材料具有疏水特性。含硅衬底表面在接触水或环境湿气后会形成亲水性表面。由于两者之间具有亲水和疏水属性性质相反的基团，而不能很好地粘合在一起，从而会导致光刻胶图形倾倒或脱离衬底表面的情况。

当光刻胶膜与衬底表面粘合度不够时，曝光和显影后的光刻胶图形会发生倾倒，严重时会发生光刻胶图形从衬底表面脱离。当光刻胶膜与衬底表面粘合度均匀度不够好时，在硅片的局部区域会发生光刻胶图形倾倒或从衬底表面脱离。

发明内容

本发明提供的一种提高光刻胶膜与衬底表面粘合均匀度的装置，使用装置腔体内所含的多个喷头对衬底硅片表面进行粘合性改性处理。通过改善衬底硅片表面粘合性的均匀度，有效地提高光刻胶膜与衬底表面之间的粘合均匀度。

为了实现上述目的提供一种提高光刻胶膜与衬底表面粘合均匀度的装置，包括反应室，在反应室上方设有改性剂的主喷嘴，在反应室侧壁上设有用于喷射改性剂的可以调节位置和喷嘴方向的辅助喷嘴，所述主喷嘴正下方设有放置衬底硅片的加热台，所述反应室底部设有排气口。

在上述提供的提高光刻胶膜与衬底表面粘合均匀度的装置中，所述主喷嘴设置在反应室顶部正中央位置。

在上述提供的提高光刻胶膜与衬底表面粘合均匀度的装置中，所述辅助喷嘴在侧壁上相等间隔设置。

在上述提供的提高光刻胶膜与衬底表面粘合均匀度的装置中，所述主喷嘴和辅助喷嘴为可调节喷嘴。

在上述提供的提高光刻胶膜与衬底表面粘合均匀度的装置中，所述主喷嘴和辅助喷嘴的进料口处设有流量控制器。

本发明另外一个目的在于使用上述所提供提高光刻胶膜与衬底表面粘合均匀度的装置对衬底硅片进行处理以达到提高光刻胶膜与衬底表面之间的粘合均匀度效果。

为了实现上述目的，一种使用上述装置处理衬底硅片的方法，包括以下步骤：将衬底硅片置于反应室的加热台上，在加热台对衬底硅片加热的同时，通过主喷嘴和辅助喷嘴将能提供疏水基团的改性剂喷射在反应室中的衬底硅片的表面上；以提供具有疏水基团的改性剂与衬底硅片表面的亲水基团发生反应后，取出反应室内的硅片待后处理。

在整个对衬底硅片的过程中，改性剂选用三甲基硅醇。同样，改性剂也可以选用六甲基二硅胺烷，六甲基二硅胺烷接触与空气接触会分解成三甲基硅醇。

本发明提供的提高光刻胶膜与衬底表面粘合度的装置，在反应室内安装多个可调节的喷头，可以将粘度改性剂充分、均匀得覆盖在整个衬底硅片表面。利用粘度改性剂，改善衬底硅片表面粘合性的均匀度，有效地提高光刻胶膜与衬底表面的粘合度。

附图说明

图1是本发明提供的提高光刻胶膜与衬底表面粘合均匀度装置的结构示意图。

图2是本发明中采用六甲基二硅胺烷作为改性剂反应的反应机理。

具体实施方式

本发明提供的提高光刻胶膜与衬底表面粘合均匀度装置，包括反应室。在反应室上方设有改性剂的主喷嘴，在反应室侧壁上设有用于喷射改性剂的可以调节位置和喷嘴方向的辅助喷嘴，主喷嘴正下方设有放置衬底硅片的加热台，反应室底部设有排气口。在反应室内安装多个可调节的喷头，通过这些喷嘴将能够提供疏水基团的改性剂均匀的喷射到衬底硅片的表面。

由于常见光刻胶是由有机高分子材料组成，其材料特性是疏水性的。含硅衬底的表面在接触水或环境湿气后会形成亲水性表面，与有机高分子材料不能很好地粘合，会出现光刻胶图形倾倒或脱离衬底表面的情况。本发明对亲水性的衬底表面进行处理，使亲水性变为疏水性的表面。

下面对本发明做进行详细描述，以使更好的理解本发明创造，但下述描述并不限制本发明的范围。

实施例1

在提高光刻胶膜与衬底表面粘合均匀度的装置内设有反应室，在反应室的上方设有主喷嘴1，大部分的三甲基硅醇通过该口进入反应室。主喷嘴1设置在反应室顶部正中央位置，主喷嘴1正下方设有加热台4。在反应室的侧壁上设有辅助喷嘴21、22，小部分三甲基硅醇通过辅助喷嘴21、22进入反应室中，可以使得衬底硅片3边缘部分也接触到三甲基硅醇。主喷嘴1和辅助喷嘴21、22有调节角度的功能，可以根据实际生产情况调节喷嘴喷射的角度。在主喷嘴1和辅助喷嘴21、22设置有流量控制器，用于控制进入反应室内三甲基硅醇的进量。在反应室底部设有排气口51、52，反应生成的气体以及反应中的已反应及未反应溶液从过该孔离开反应室。

当需要对衬底硅片3表面进行处理时，将衬底硅片3放在反应室中的加热台4上。加热台4对衬底硅片3开始加热，同时三甲基硅醇通过主喷嘴1和辅助喷嘴21、22进入反应室中，均匀地散布在衬底硅片2的表面，使三甲基硅烷基在衬底硅片3表面均匀地发生置换反应。待反应结束后，取出反应室中的衬底硅片3。将衬底硅片3放入光刻胶旋涂腔体，对衬底硅片3进行旋涂光刻胶，即在衬底硅片3上形成粘合均匀的光刻胶膜。

在衬底硅片3上形成的光刻胶膜与衬底硅片3有着很好粘合性，并且光刻胶膜的厚度均匀。

实施例2

由于三甲基硅醇 –Si—OH键中的羟基不稳定，容易发生醚化反应，因本实施例中，采用六甲基二硅胺烷作为改性剂。

利用六甲基二硅胺烷（Hexamethyl disilylamine，HMDS）与空气接触会分解成三甲基硅醇。用接触空气生成的产物与亲水性衬底硅片接触形成疏水形衬底硅片，从而达到改变衬底硅片表面粘合性目的，经过处理后的衬底表面可以和光刻胶膜形成良好的粘合效果。六甲基二硅胺烷与衬底硅片反应机理如图2所示。

具体操作方法参照实施例1所述方法实施。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims

1.一种提高光刻胶膜与衬底表面粘合均匀度的装置，包括反应室，其特征在于，在反应室上方设有改性剂的主喷嘴，在反应室侧壁上设有用于喷射改性剂的可以调节位置和喷嘴方向的辅助喷嘴，所述主喷嘴正下方设有放置衬底硅片的加热台，所述反应室底部设有排气口。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主喷嘴设置在反应室顶部正中央位置。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助喷嘴在侧壁上相等间隔设置。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主喷嘴和辅助喷嘴为角度可调节喷嘴。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主喷嘴和辅助喷嘴的进料口处设有流量控制器。

6.一种使用权利要求1所述装置处理衬底硅片的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将衬底硅片置于反应室的加热台上，在加热台对衬底硅片加热的同时，通过主喷嘴和辅助喷嘴将能提供疏水基团的改性剂喷射在反应室中的衬底硅片的表面上；以提供具有疏水基团的改性剂与衬底硅片表面的亲水基团发生反应后，取出反应室内的硅片待后处理。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述提供疏水基团的改性剂为三甲基硅。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述提供疏水基团的改性剂为六甲基二硅胺烷。