CN103116248A - 涂布装置及其涂布方法 - Google Patents

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一种涂布装置，包括：横臂，所述横臂用于所述涂布装置的支撑；光刻胶喷吐装置，所述光刻胶喷吐装置具有活动设置在所述横臂上的活动支架，以及设置在所述活动支架之邻近所述待涂布半导体晶圆一侧并用于所述光刻胶喷吐的第一喷嘴；以及气体喷吹装置，所述气体喷吹装置进一步包括设置在所述待涂布半导体晶圆一侧的第二喷嘴，并活动设置在所述横臂上。本发明所述涂布装置具有气体喷吹装置，并可在光刻胶涂布过程中产生的离心力和气流推力的作用下，使得所述光刻胶沿着所述半导体晶圆的表面稳定、快速的推动液面向所述半导体晶圆的边缘流动，从而实现更易涂布的目的，不仅拓展了光刻胶的应用生命，而且降低生产成本。

Description

涂布装置及其涂布方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种涂布装置及其涂布方法。
背景技术
半导体制造工艺中，通过一系列的光刻、刻蚀、掺杂、薄膜沉积、平坦化，以及清洗等工艺在半导体晶圆上形成具有各种功能的集成电路。其中，用于定义刻蚀或掺杂区域的光刻工艺起着非常重要的作用。
在光刻工艺中，首先在半导体晶圆上涂敷形成光刻胶层；然后将所述光刻胶层进行烘烤后置于曝光设备中，通过曝光工艺对所述光刻胶层进行曝光，并将掩模板上的图案转移到光刻胶层中；最后对经过曝光的光刻胶层进行曝光后烘烤，并通过显影工艺进行显影，在光刻胶层中形成光刻图案。
在美国专利US6410194中揭露一种光刻胶层的形成方法，所述光刻胶层的形成方法是通过计算机确定待形成的光刻胶层的各种工艺参数，并根据所述的工艺参数，通过旋涂在所述半导体晶圆表面形成所述光刻胶层。一般地，旋涂方法形成所述光刻胶层的步骤包括，首先将半导体晶圆置于旋涂设备的支撑台上，通过真空吸附该半导体晶圆；然后驱动所述支撑台旋转，所述旋转体进而带动所述半导体晶圆旋转；最后在半导体晶圆表面的中央位置喷出光刻胶，并在所述半导体晶圆的旋转离心力作用下，所述光刻胶沿着所述半导体晶圆表面外铺，以形成所述光刻胶层。
但是，随着集成电路制造技术的发展，所述半导体晶圆的尺寸不断增加，而所述半导体晶圆的转速则需要不断下降，否则所述半导体晶圆容易甩出或因应力过大而破裂；若所述半导体晶圆的转速过低，则将造成角速度较低，所述光刻胶层均匀性控制的余量越来越小，容易导致在所述半导体晶圆边缘涂布异常。另一方面，对同一种黏度的光刻胶应用的膜厚范围也越来越小，这意味着为了适应不同膜厚的工艺需求，需要采用不同的光刻胶，进而大大地增加了生产成本。显然地，传统的旋转涂覆形成光刻胶层的方法已不能满足实际生产工艺之需。
故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种涂布装置及其涂布方法。
发明内容
本发明是针对现有技术中，传统的涂布装置导致光刻胶层均匀性控制的余量越来越小，容易导致在所述半导体晶圆边缘涂布异常等缺陷提供一种涂布装置。
本发明的又一目的是针对传统的涂布装置的涂布方法导致光刻胶层均匀性控制的余量越来越小，容易导致在所述半导体晶圆边缘涂布异常等缺陷，提供一种涂布方法。
为了解决上述问题，本发明提供一种涂布装置，所述涂布装置包括：横臂，所述横臂用于所述涂布装置的支撑；光刻胶喷吐装置，所述光刻胶喷吐装置具有活动设置在所述横臂上的活动支架，以及设置在所述活动支架之邻近所述待涂布半导体晶圆一侧并用于所述光刻胶喷吐的第一喷嘴；以及气体喷吹装置，所述气体喷吹装置进一步包括设置在所述待涂布半导体晶圆一侧的第二喷嘴，并活动设置在所述横臂上。
可选地，所述气体喷吹装置的第二喷嘴与所述光刻胶喷吐装置之间的距离根据所述光刻胶的不同黏度、半导体晶圆的表面覆盖程度，以及膜厚均匀度进行设置。
可选地，所述气体喷吹装置的第二喷嘴呈扁平状，且所述第二喷嘴的长边与所述横臂的移动方向垂直。
可选地，所述气体喷吹装置所用气体为N2、洁净空气、惰性气体的至少其中之一。
为实现本发明之又一目的，本发明提供一种涂布装置的涂布方法，所述涂布方法包括以下步骤：
执行步骤S1：提供待涂布光刻胶的半导体晶圆，并固定设置在旋转台上；
执行步骤S2：移动所述光刻胶喷吐装置，并将所述光刻胶喷吐装置设置在所述待涂布半导体晶圆的中央位置处；
执行步骤S3：所述光刻胶喷吐装置在所述待涂布半导体晶圆的中央位置处喷吐光刻胶；
执行步骤S4：旋转所述半导体晶圆，并通过所述气体喷吹装置喷吹气流，在离心力和气流推力的作用下，所述光刻胶沿着所述半导体晶圆的表面铺展以形成所述光刻胶层。
可选地，所述流经第二喷嘴的气体压力根据所述光刻胶的不同黏度、半导体晶圆的表面覆盖程度，以及膜厚均匀度进行设置。
可选地，所述气体喷吹装置的第二喷嘴与所述待喷涂半导体晶圆之间的角度范围为0～90°。
可选地，所述角度的调节根据所述光刻胶的不同黏度、半导体晶圆的表面覆盖程度，以及膜厚均匀度进行设置。
可选地，所述涂布方法适于光刻工艺中所使用的G线（G-line）、I线（I-line）、KrF、ArF光刻胶、抗反材料，以及填充材料中的其中之一。
可选地，所述涂布方法适于5英寸、6英寸、8英寸、12英寸的硅片制造设备。
综上所述，本发明所述涂布装置具有气体喷吹装置，并可在光刻胶涂覆过程中产生的离心力和气流推力的作用下，使得所述光刻胶沿着所述半导体晶圆的表面铺展以形成所述光刻胶层；同时，所述气体喷吹装置的第二喷嘴与所述待喷涂半导体晶圆之间的角度可调，进一步稳定、快速的推动液面向所述半导体晶圆的边缘流动，从而实现更易涂布的目的，不仅拓展了光刻胶的应用生命，而且降低了生产成本。
附图说明
图1所示为本发明涂布装置的结构示意图；
图2所示为本发明涂布装置的喷吹过程示意图；
图3所示为本发明涂布装置的涂布方法的流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
请参阅图1，图1所示为本发明涂布装置的结构示意图。所示涂布装置及其所述涂布装置的涂布方法适于但不限于光刻工艺中所使用的G线（G-line）、I线（I-line）、KrF、ArF光刻胶、抗反材料，以及填充材料中的其中之一。所述涂布装置1包括横臂11，所述横臂11用于所述涂布装置1的支撑；光刻胶喷吐装置12，所述光刻胶喷吐装置12具有活动设置在所述横臂11上的活动支架121，以及设置在所述活动支架121之邻近所述待涂布半导体晶圆2一侧并用于所述光刻胶（未图示）喷吐的第一喷嘴122；以及气体喷吹装置13，所述气体喷吹装置13进一步包括设置在所述待涂布半导体晶圆2一侧的第二喷嘴131，并活动设置在所述横臂11上，且所述气体喷吹装置13的第二喷嘴131与所述光刻胶喷吐装置12之间的距离可根据所述光刻胶的不同黏度、半导体晶圆2的表面覆盖程度，以及膜厚均匀度进行设置。
为了更好的实施本发明，所述气体喷吹装置13的第二喷嘴131呈扁平状，且所述第二喷嘴131的长边与所述横臂11的移动方向垂直。流经所述第二喷嘴131的气体压力根据所述光刻胶的不同黏度、半导体晶圆2的表面覆盖程度，以及膜厚均匀度进行设置。所述气体喷吹装置13所用气体包括但不限于N2、洁净空气、惰性气体的至少其中之一。
请继续参阅图1，并结合参阅图2、图3，图2所示为本发明涂布装置的喷吹过程示意图。图3所示为本发明涂布装置的涂布方法的流程图。所述涂布装置1的涂布方法包括以下步骤：
执行步骤S1：提供待涂布光刻胶的半导体晶圆2，并固定设置在晶圆旋转台（未图示）上；
执行步骤S2：移动所述光刻胶喷吐装置12，并将所述光刻胶喷吐装置12设置在所述待涂布半导体晶圆2的中央位置21处；
执行步骤S3：所述光刻胶喷吐装置12在所述待涂布半导体晶圆2的中央位置21处喷吐光刻胶；
执行步骤S4：旋转所述半导体晶圆2，并通过所述气体喷吹装置13喷吹气流，在离心力和气流推力的作用下，所述光刻胶沿着所述半导体晶圆2的表面铺展以形成所述光刻胶层（未图示）。
其中，为了推动液面稳定、快速向所述半导体晶圆2的边缘流动，在所述涂覆过程中，可以调节所述气体喷吹装置13的第二喷嘴131与所述待喷涂半导体晶圆之间的角度，所述角度范围为0～90°。所述角度的调节根据所述光刻胶的不同黏度、半导体晶圆2的表面覆盖程度，以及膜厚均匀度进行设置。
明显地，本领域技术人员可以理解地，本发明所述涂布装置及其涂布方法适用于各种尺寸的光刻胶涂胶设备，包括但不限于5英寸、6英寸、8英寸、12英寸、以及更加大尺寸的硅片制造设备。
综上所述，本发明所述涂布装置1具有气体喷吹装置13，并可在光刻胶涂覆过程中产生的离心力和气流推力的作用下，使得所述光刻胶沿着所述半导体晶圆2的表面铺展以形成所述光刻胶层；同时，所述气体喷吹装置13的第二喷嘴131与所述待喷涂半导体晶圆2之间的角度可调，进一步稳定、快速的推动液面向所述半导体晶圆2的边缘流动，从而实现更易涂布的目的，不仅拓展了光刻胶的应用生命，而且降低了生产成本。
本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (10)

1.一种涂布装置，其特征在于，所述涂布装置包括：
横臂，所述横臂用于所述涂布装置的支撑；
光刻胶喷吐装置，所述光刻胶喷吐装置具有活动设置在所述横臂上的活动支架，以及设置在所述活动支架之邻近所述待涂布半导体晶圆一侧并用于所述光刻胶喷吐的第一喷嘴；以及，
气体喷吹装置，所述气体喷吹装置进一步包括设置在所述待涂布半导体晶圆一侧的第二喷嘴，并活动设置在所述横臂上。
2.如权利要求1所述的涂布装置，其特征在于，所述气体喷吹装置的第二喷嘴与所述光刻胶喷吐装置之间的距离根据所述光刻胶的不同黏度、半导体晶圆的表面覆盖程度，以及膜厚均匀度进行设置。
3.如权利要求1所述的涂布装置，其特征在于，所述气体喷吹装置的第二喷嘴呈扁平状，且所述第二喷嘴的长边与所述横臂的移动方向垂直。
4.如权利要求1所述的涂布装置，其特征在于，所述气体喷吹装置所用气体为N2、洁净空气、惰性气体的至少其中之一。
5.如权利要求1所述的涂布装置的涂布方法，其特征在于，所述涂布方法包括以下步骤：
执行步骤S1：提供待涂布光刻胶的半导体晶圆，并固定设置在旋转台上；
执行步骤S2：移动所述光刻胶喷吐装置，并将所述光刻胶喷吐装置设置在所述待涂布半导体晶圆的中央位置处；
执行步骤S3：所述光刻胶喷吐装置在所述待涂布半导体晶圆的中央位置处喷吐光刻胶；
执行步骤S4：旋转所述半导体晶圆，并通过所述气体喷吹装置喷吹气流，在离心力和气流推力的作用下，所述光刻胶沿着所述半导体晶圆的表面铺展以形成所述光刻胶层。
6.如权利要求5所述的涂布方法，其特征在于，所述流经第二喷嘴的气体压力根据所述光刻胶的不同黏度、半导体晶圆的表面覆盖程度，以及膜厚均匀度进行设置。
7.如权利要求5所述的涂布方法，其特征在于，所述气体喷吹装置的第二喷嘴与所述待喷涂半导体晶圆之间的角度范围为0～90°。
8.如权利要求7所述的涂布方法，其特征在于，所述角度的调节根据所述光刻胶的不同黏度、半导体晶圆的表面覆盖程度，以及膜厚均匀度进行设置。
9.如权利要求5所述的涂布方法，其特征在于，所述涂布方法适于光刻工艺中所使用的G线（G-line）、I线（I-line）、KrF、ArF光刻胶、抗反材料，以及填充材料中的其中之一。
10.如权利要求5所述的涂布方法，其特征在于，所述涂布方法适于5英寸、6英寸、8英寸、12英寸的硅片制造设备。
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