CN104730866A - 光刻胶喷嘴器件和光刻胶供应系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了包括光刻胶喷嘴器件的光刻胶供应系统的实施例。该光刻胶喷嘴器件包括管，该管包括第一部分、连接至第一部分的曲线部分和连接至曲线部分的第二部分。光刻胶喷嘴器件还包括连接至第二部分的喷嘴。本发明还提供了光刻胶喷嘴器件及光刻胶供应系统。

Description

光刻胶喷嘴器件和光刻胶供应系统

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及光刻胶喷嘴器件及光刻胶供应系统。

背景技术

半导体器件用于各种电子应用中，诸如个人电脑、手机、数码相机和其他电子设备。通常，通过在半导体衬底上方依次沉积绝缘层或介电层、导电材料层和半导体材料层，以及使用光刻图案化各种材料层以在其上形成电路组件和元件来制造半导体器件。通常在单个半导体晶圆上制造许多集成电路，并且通过沿划线在集成电路之间进行切割从而分开晶圆上的单独的管芯。例如，通常以多芯片模块或其他类型的封装形式来分别地封装单独的管芯。

在光刻工艺中，光刻胶施加于晶圆。光刻胶是当其暴露在辐射下时形成图案的材料。作为半导体制造工艺中的步骤，在晶圆的表面上分布光刻胶薄层，且光刻胶被曝光为图案。现在这些图案具有非常精细的细节，且光刻胶中的一些问题会导致曝光的光刻胶中的不符合要求的图像。尽管用于光刻工艺的现有器件和方法通常足以用于其预期目的，但是它们不是在所有方面都完全符合要求。因此，期望提供用于晶圆工艺装置的光刻胶解决方案。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种光刻胶喷嘴器件，包括：管，包括第一部分、连接至所述第一部分的曲线部分和连接至所述曲线部分的第二部分；以及喷嘴，连接至所述第二部分。

在该光刻胶喷嘴器件中，所述管由透光材料制成。

在该光刻胶喷嘴器件中，所述曲线部分具有直径和比所述直径长约2.5至约15倍的弧长度。

在该光刻胶喷嘴器件中，所述第一部分沿着水平方向延伸，而所述第二部分沿着垂直方向延伸。

在该光刻胶喷嘴器件中，所述曲线部分基本沿着圆形路径延伸。

在该光刻胶喷嘴器件中，所述曲线部分具有连接至所述第一部分的第一端和连接至所述第二部分的第二端，且在所述第一端处的所述圆形路径具有第一切线，且所述第一部分基本沿着所述第一切线延伸。

在该光刻胶喷嘴器件中，所述曲线部分具有连接至所述第一部分的第一端和连接至所述第二部分的第二端，且在所述第二端处的所述圆形路径具有第二切线，且所述第二部分基本沿着所述第二切线延伸。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于涂覆装置的光刻胶喷嘴器件，包括：保持框架，具有接收槽，位于所述涂覆装置中；管，设置在所述保持框架上，包括第一部分、连接至所述第一部分且位于所述接收槽中的曲线部分和连接至所述曲线部分的第二部分；以及喷嘴，连接至所述第二部分。

在该光刻胶喷嘴器件中，所述保持框架包括第一壁和连接至所述第一壁的第二壁，其中，所述第一壁和所述第二壁形成所述接收槽，所述第一部分穿过所述第一壁，且所述第二部分穿过所述第二壁。

在该光刻胶喷嘴器件中，所述第一壁基本垂直于所述第二壁。

在该光刻胶喷嘴器件中，所述管由透光材料制成。

在该光刻胶喷嘴器件中，所述曲线部分具有直径和比所述直径长约2.5倍至约15倍的弧长度。

在该光刻胶喷嘴器件中，所述第一部分沿着水平方向延伸，而所述第二部分沿着垂直方向延伸。

在该光刻胶喷嘴器件中，所述曲线部分基本沿着圆形路径延伸。

根据本发明的又一方面，提供了一种光刻胶供应系统，包括：缓冲罐，容纳光刻胶液体；泵，与所述缓冲罐连接，且接收所述光刻胶液体；管，包含与所述泵连接的第一部分，连接至所述第一部分的曲线部分和连接至所述曲线部分的第二部分；以及喷嘴，连接至所述第二部分；其中，所述泵将所述光刻胶液体通过所述管输送至所述喷嘴。

该光刻胶供应系统还包括与所述缓冲罐连接且将所述光刻胶液体输送至所述缓冲罐的光刻胶容器。

该光刻胶供应系统还包括将气体输送至所述缓冲罐内的气泵，其中，通过气体的作用，所述缓冲罐中的压力增大，且所述光刻胶液体的一部分通过所述压力的作用从所述缓冲罐排出到达所述泵中。

在该光刻胶供应系统中，所述管由透光材料制成。

在该光刻胶供应系统中，所述曲线部分具有直径和比所述直径长约2.5倍至约15倍的弧长度。

在该光刻胶供应系统中，所述曲线部分沿着圆形路径延伸。

附图说明

为了更全面地理解本发明及其优势，现将结合附图所进行的以下描述作为参考，其中：

图1是根据本发明的一些实施例的光刻胶供应系统和涂覆装置的示意图。

图2是根据本发明的一些实施例的光刻胶喷嘴器件和涂覆装置的示意图。

图3是根据本发明的一些实施例的光刻胶喷嘴器件和涂覆装置的示意图。

图4是根据本发明的一些实施例的光刻胶喷嘴器件和涂覆装置的示意图。

图5是根据本发明的一些实施例的光刻胶喷嘴器件的示意图。

具体实施方式

下面详细讨论了本发明的各个实施例的制造和使用。然而，应该理解，各个实施例可以在各种具体环境中实现。所讨论的具体实施例仅仅用于示出的目的，而不用于限制本发明的范围。

应该理解，以下公开内容提供了许多不同的实施例或实例，用于实现本发明的不同特征。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。而且，在以下描述中，在第二工艺之前执行第一工艺可以包括在第一工艺之后立即执行第二工艺的实施例，并且还可以包括在第一工艺和第二工艺之间执行额外的工艺的实施例。为了简化和清楚的目的，各个部件可以以不同比例任意绘制。此外，在描述中，第一部件形成在第二部件上方或者上可以包括以直接接触或间接接触的方式形成第一部件和第二部件的实施例。

描述了实施例的一些变型例。应该理解，在该方法之前、期间和之后可提供额外的操作，且对于该方法的其他实施例，描述的一些操作可被替换或省略。

图1是根据本发明的一些实施例的光刻胶供应系统1和涂覆装置A1的示意图。光刻胶供应系统1被配置为给涂覆装置A1供应光刻胶液体L1。光刻胶供应系统1包括光刻胶容器10、缓冲罐20、气泵30、泵40和光刻胶喷嘴器件50。

光刻胶容器10被配置为容纳光刻胶液体L1。光刻胶容器10与缓冲罐20连接，且将光刻胶液体输送至缓冲罐20。光刻胶容器10包括瓶子11和设置在瓶子11的顶部开口上的密封帽12。瓶子11和密封帽12形成第一密封室13。光刻胶液体L1容纳在第一密封室13中。当瓶子11为空时，光刻胶容器10可替换为光刻胶供应系统1中的一个新的光刻胶容器10。

缓冲罐20也被配置为容纳光刻胶液体L1。缓冲罐20从光刻胶容器10接收光刻胶液体L1。当瓶子11为空时，光刻胶供应系统1通过缓冲罐20持续给涂覆装置A1供应光刻胶液体L1。在一些实施例中，缓冲罐20的体积大于光刻胶容器10的体积。

缓冲罐20包括罐体21和设置在罐体21的顶部开口上的密封盖22。罐体21和密封盖22形成第二密封室23。光刻胶容器10和缓冲罐20通过第一管T1彼此连接。第一管T1通过穿过密封帽12插入瓶子11。第一管T1的一端浸在瓶子11中的光刻胶液体L1中。第一管T1还通过穿过密封盖22插入罐体21中。第一管T1的一端浸在罐体21内的光刻胶液体L1中。

气泵30被配置为将气体输送至光刻胶容器10和缓冲罐20。在一些实施例中，气体包括N₂。气泵30通过第二管T2与光刻胶容器10和缓冲罐20连接。第二管T2通过穿过密封帽12插入瓶子11。第二管T2的一端位于第一密封室13中且位于瓶子11中的光刻胶液体L1的上方。第二管T2也通过穿过密封盖22插入罐体21。第二管T2的一端位于第二密封室23中且位于罐体21中的光刻胶液体L1的上方。在一些实施例中，气泵30通过一个管与光刻胶容器10连接且通过另一个管与缓冲罐20连接。

当气体通过气泵30输送至光刻胶容器10时，光刻胶容器10中的第一密封室13的压力增大。因此，光刻胶容器10中的光刻胶液体L1通过第一管T1流入缓冲罐20。光刻胶容器10中的流入缓冲罐20的光刻胶液体L1的体积与输送至光刻胶容器10的气体的体积相对应。例如，气泵30将5ml气体输送至瓶子11，则5ml的光刻胶液体L1流至缓冲罐20。

此外，当气体输送至缓冲罐20时，缓冲罐20中的第二密封室23的压力增大。因此，缓冲罐20中的光刻胶液体L1流入泵40。缓冲罐20中流入泵40的光刻胶液体L1的体积与输送至缓冲罐20的气体和光刻胶液体L1的体积相对应。例如，3ml的气体和3ml的光刻胶液体L1输送至罐体21，则6ml的光刻胶液体L1流至泵40。

在一些实施例中，第一阀门V1设置在第二管T2上。第一阀门V1控制流入光刻胶容器10的气体的流速。在一些实施例中，第二阀门V2设置在第二管T2上。第二阀门V2控制流入缓冲罐20的气体的流速。而且，通过第一阀门V1和第二阀门V2，气泵30被配置为选择性地给光刻胶容器10或缓冲罐20供应气体。

例如，如果瓶子11是空的，且光刻胶容器10应该被替换，则第一阀门V1关闭，且气泵30将气体输送至缓冲罐20。此外，第三阀门V3设置在管T1上。当气泵30将气体输送至缓冲罐20时，第三阀门V3关闭，且避免光刻胶液体L1从第一管T1排出。因此，光刻胶供应系统1应该持续地给涂覆装置A1供应光刻胶液体L1。

另外，当缓冲罐20中的光刻胶液体L1低时，第二阀门V2关闭且气泵30将气体输送至光刻胶容器10。此外，第四阀门V4设置在罐体21上，且罐体21中的气体能够通过阀门V4排出。因此，当第四阀门V4打开时，光刻胶液体L1能够通过第一管T1装满罐体21。

泵40从缓冲罐20接收光刻胶液体L1。在一些实施例中，泵40是活塞泵。泵40被配置为提供涂覆光刻胶液体L1到达装置A1体积。例如，根据不同的半导体制造工艺，体积在约0.5ml至约8.0ml的范围内。

泵40包括缸体41和活塞42。缸体41包含光刻胶液体L1。活塞42可移动地设置在缸体41中。当活塞42从缸体41的第一侧411向缸体41的第二侧412移动一段距离时，活塞42将光刻胶液体L1推至光刻胶喷嘴器件50。该距离与缸体41的体积和大小相对应。例如，体积是约5ml，且距离是约10mm。在活塞42将光刻胶液体L1推至光刻胶喷嘴器件50之后，活塞42移动回缸体41的第一侧411，且缸体41填充有从缓冲罐20所输送的光刻胶液体L1。

在一些实施例中，泵40通过第三管T3与缓冲罐20连接。第三管T3与第二密封室23和缸体41相通。第三管T3的一端设置在罐体21的底部。第三管T3的另一端设置在缸体41的侧壁上。

第五阀门V5设置在第三管T3上。当活塞42将光刻胶液体L1推至光刻胶喷嘴器件50时，第五阀门V5关闭。在活塞42将光刻胶液体L1推至光刻胶喷嘴器件50之后，第五阀门V5打开，且活塞42移动回缸体41的第一侧411。

在一些实施例中，通过混合树脂、光敏剂和溶剂来制造光刻胶液体L1。由于光刻胶液体L1具有粘性，所以在混合工艺期间，在光刻胶液体L1中包括一些气泡和气体。通常，从工厂获得填充有光刻胶液体L1的光刻胶容器10。一些气泡B1通常保留在光刻胶容器10的光刻胶液体L1中。因此，过滤器F1设置在第三管T3上以在光刻胶液体流入缸体41之前，去除几乎所有的气泡B1。而且，由于光刻胶液体L1通过气体的作用从光刻胶容器10和缓冲罐20排出，所以一些气体溶解在光刻胶液体L1中。

由于一些气泡B1可能未被过滤器F1去除且进入缸体41，所以第四管T4设置在缸体41的侧壁上且第六阀门V6设置在第四管T4上。在活塞42将光刻胶液体L1推至光刻胶喷嘴器件50预定的次数（诸如三千次）之后，打开第六阀门V6且一些光刻胶液体L1从缸体41排出。检查从缸体41所排出的光刻胶液体L1是否存在气泡B1。

如果在光刻胶液体L1中有气泡B1，应该更换过滤器F1。由于光刻胶供应系统1的一些部分（诸如阀门）也会产生气泡B1，所以也应该检查阀门。然而，用于检查光刻胶液体L1的时间比较长。例如，在活塞42将光刻胶液体L1推至光刻胶喷嘴器件50预定的次数之后，执行光刻胶液体L1的检查工艺。一些气泡B1会在两种检查工艺之间输送至涂覆装置A1。

图2是根据本发明的一些实施例的光刻胶喷嘴器件50和涂覆装置A1的示意图。涂覆装置A1包括处理室A11和晶圆卡盘A12。晶圆卡盘A12设置在处理室A11中。晶圆W1设置在晶圆卡盘A12上。

光刻胶喷嘴器件50位于处理室A11中。光刻胶喷嘴器件50被配置为将光刻胶液体L1喷射在晶圆W1上。当光刻胶液体L1在晶圆W1上流动时，通过晶圆卡盘A12旋转晶圆W1，且光刻胶液体L1均匀地覆盖晶圆W1的顶面。

光刻胶喷嘴器件50通过第五管T5与泵40连接。光刻胶喷嘴器件50包括喷嘴51和保持元件52。喷嘴51设置在保持元件52的底面上。保持元件52具有保持主体521、通道522和紧固元件523。通道522位于保持主体521中。通道522与喷嘴51和第五管T5相通。第五管T5通过紧固元件523固定在保持主体521上。在一些实施例中，紧固元件523是螺母。

如图1所示，第五管T5还连接至缸体41的第二侧412。缸体41中的光刻胶液体L1通过第五管T5和通道522流至喷嘴51。如图1所示的第七阀门V7设置在第五管T5上。在活塞42将光刻胶液体L1通过第五管T5推至喷嘴51之后，关闭第七阀门V7。因此，避免喷嘴51和通道522中的光刻胶液体L1回收至缸体41。

然而，在一些实施例中，在泵40回收一点点光刻胶液体L1之后关闭第七阀门V7。如图2所示，喷嘴51中的光刻胶液体L1与排出口511有一段距离。因此，避免喷嘴51中的光刻胶液体L1在关闭第七阀门V7之后不期望地落在晶圆W1上。

在一些实施例中，通道522是L型结构。通道522具有第一平直部分5221和第二平直部分5222。第一平直部分5221平行于水平方向D2。第二平直部分5222平行于垂直方向D1。第一平直部分5221和第二平直部分5222的连接位置5223是90°的角度。因此，光刻胶液体L1通过连接位置5223流过第一平直部分5221和第二平直部分5222是不平滑的。

当泵40从第五管T5回收一点点光刻胶液体L1时，在连接位置5223处的光刻胶液体L1的液压减小。因此，溶解在光刻胶液体L1中的气体被释放且形成一些气泡B1。气泡B1可以与从喷嘴51所喷射的光刻胶液体L1一起落在晶圆W1上。气泡B1可以在晶圆W1上造成一些缺陷。

图3是根据本发明的一些实施例的光刻胶喷嘴器件50和涂覆装置A1的示意图。如图3所示，位于保持主体521中的通道522包括第一平直部分5221、第二平直部分5222和弯曲部分5224。

在一些实施例中，弯曲部分5224具有在约1cm至约3cm的范围内的直径E1和在约2cm至约4cm的范围内的长度。弯曲部分5224具有直径E1和比直径E1长约1至约2倍的长度。在一些实施例中，曲线部分542的曲率在约0.5cm^-1至约1cm^-1的范围内。由于长度较短，所以光刻胶液体L1通过弯曲部分5224流过第一平直部分5221和第二平直部分5222仍然不够平滑。在弯曲部分5224处仍然会产生少量气泡B1。

通常，第五管T5由遮光材料制成以使第五管T5中的光刻胶液体L1免受环境光的影响。保持元件52也由遮光材料制成。然而，不能直接检测位于通道522中的气泡B1。因此，提供了另一个实施例。

图4是根据本发明的一些实施例的光刻胶喷嘴器件50和涂覆装置A1的示意图。图5根据本发明的一些实施例的光刻胶喷嘴器件50。光刻胶喷嘴器件50包括喷嘴51、保持框架53和管54。喷嘴51、保持框架53和管54位于处理室A11中。喷嘴51设置在保持框架53的底面上。管54设置在保持框架53上。管54与第五管T5和喷嘴51相通。

保持框架53还包括第一壁531和连接至第一壁531的第二壁532。第一壁531和第二壁532形成接收槽533。在一些实施例中，第一壁531基本上垂直于第二壁532。第一壁531基本上在垂直方向D1上延伸，而第二壁532基本上在水平方向D2上延伸。

管54包括第一部分541、曲线部分542和第二部分543。第一部分541穿过第一壁531。曲线部分542连接至第一部分541和第二部分543。曲线部分542位于接收槽533中。第二部分543穿过第二壁532。第二部分543连接至喷嘴51。

在一些实施例中，管54由透光材料制成。由于保持框架53未覆盖曲线部分542，所以可以从涂覆装置A1的外部直接检测曲线部分542的内侧。因此，可以更频繁地检测光刻胶喷嘴器件50中的光刻胶液体L1。如果在管54中产生一些气泡B1，则气泡B1可以在短时间内被检测到并被去除，且由气泡B1导致的晶圆W1的缺陷会减少。

在一些实施例中，如图5所示，第一部分541沿着水平方向D2延伸。第二部分543沿着垂直方向D1延伸。喷嘴51沿着垂直方向D1延伸。

在一些实施例中，曲线部分542的弧长度在约5cm至约16cm的范围内。例如，弧长度是约7cm。曲线部分542的直径E2在约1cm至约5cm的范围内。例如，直径E2是约2cm。弧长度比直径E2长约2.5至约15倍。例如，弧长度比直径E2长约3.5倍。

在一些实施例中，曲线部分542沿着圆形路径P1延伸。曲线部分542的弧度为约π/2rad。在一些实施例中，曲线部分542的曲率在约0.1cm^-1至约0.4cm^-1的范围内。例如，曲率是约0.3cm^-1。

在一些实施例中，曲线部分542具有连接至第一部分541的第一端542a和连接至第二部分543的第二端542b。在第一端542a处的圆形路径P1具有第一切线J1，且第一部分541沿着第一切线J1延伸。在第二端542b处的圆形路径P1具有第二切线J2，且第二部分543基本上沿着第二切线J2延伸。

通过曲线部分542的结构，光刻胶液体L1通过曲线部分542流过第一部分541和第二部分543是平滑的。因此，当一些光刻胶液体L1回收至缸体41时，曲线部分542中的压力没有大幅减小。在管54中产生的气泡B1大幅减少或可忽略。

提供了光刻胶供应系统和光刻胶喷嘴器件的实施例。喷嘴被配置为将光刻胶液体喷射在涂覆装置中的晶圆上。连接至喷嘴的管包括曲线部分。因此，在管中流动的光刻胶液体是平滑的。通过回收光刻胶液体的泵在管中所产生的一些气泡减少或可忽略。而且，管由透光材料制作。从涂覆装置的外部可直接检测管中的光刻胶液体。因此，可以频繁地检测管中的光刻胶液体。

在一些实施例中，提供了光刻胶喷嘴器件。光刻胶喷嘴器件包括管，该管包括第一部分、连接至第一部分的曲线部分和连接至曲线部分的第二部分。光刻胶喷嘴器件也包括连接至第二部分的喷嘴。

在一些实施例中，提供了用于涂覆装置的光刻胶喷嘴器件。光刻胶喷嘴器件包括具有接收槽的保持框架。保持框架位于涂覆装置中。光刻胶喷嘴器件也包括设置在保持框架上的管。该管包括第一部分、连接至第一部分且位于接收槽中的曲线部分和连接至曲线部分的第二部分。光刻胶喷嘴器件还包括连接至第二部分的喷嘴。

在一些实施例中，提供了光刻胶供应系统。光刻胶供应系统包括容纳光刻胶液体的缓冲罐和与缓冲罐连接且接收光刻胶液体的泵。光刻胶供应系统也包括管，该管包括与泵连接的第一部分、连接至第一部分的曲线部分和连接至曲线部分的第二部分。光刻胶供应系统还包括连接至第二部分的喷嘴。泵将光刻胶液体通过管输送至喷嘴。

尽管已经详细地描述了本发明的实施例及其优势，但应该理解，在不背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，在此可以作出各种改变、替换和更改。例如，本领域技术人员可以很容易地理解在不超出本发明范围的情况下，在此描述的许多特征、功能、工艺和材料可以改变。此外，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法和步骤的特定实施例。作为本领域普通技术人员将容易从本发明的公开理解，根据本发明，现有的或今后开发的执行与在此描述的相应实施例基本相同的功能或获得基本相同结果的工艺、机器、制造，材料组分、装置、方法或步骤可以被使用。因此，所附权利要求旨在包括在这样的工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法或步骤的范围内。此外，每个权利要求构成单独的实施例，并且各个权利要求和实施例的组合在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种光刻胶喷嘴器件，包括：

管，包括第一部分、连接至所述第一部分的曲线部分和连接至所述曲线部分的第二部分；以及

喷嘴，连接至所述第二部分。

2.根据权利要求1所述的光刻胶喷嘴器件，其中，所述管由透光材料制成。

3.根据权利要求1所述的光刻胶喷嘴器件，其中，所述曲线部分具有直径和比所述直径长约2.5至约15倍的弧长度。

4.根据权利要求1所述的光刻胶喷嘴器件，其中，所述第一部分沿着水平方向延伸，而所述第二部分沿着垂直方向延伸。

5.根据权利要求1所述的光刻胶喷嘴器件，其中，所述曲线部分基本沿着圆形路径延伸。

6.根据权利要求5所述的光刻胶喷嘴器件，其中，所述曲线部分具有连接至所述第一部分的第一端和连接至所述第二部分的第二端，且在所述第一端处的所述圆形路径具有第一切线，且所述第一部分基本沿着所述第一切线延伸。

7.根据权利要求5所述的光刻胶喷嘴器件，其中，所述曲线部分具有连接至所述第一部分的第一端和连接至所述第二部分的第二端，且在所述第二端处的所述圆形路径具有第二切线，且所述第二部分基本沿着所述第二切线延伸。

8.一种用于涂覆装置的光刻胶喷嘴器件，包括：

保持框架，具有接收槽，位于所述涂覆装置中；

管，设置在所述保持框架上，包括第一部分、连接至所述第一部分且位于所述接收槽中的曲线部分和连接至所述曲线部分的第二部分；以及

喷嘴，连接至所述第二部分。

9.根据权利要求8所述的光刻胶喷嘴器件，其中，所述保持框架包括第一壁和连接至所述第一壁的第二壁，其中，所述第一壁和所述第二壁形成所述接收槽，所述第一部分穿过所述第一壁，且所述第二部分穿过所述第二壁。

10.一种光刻胶供应系统，包括：

缓冲罐，容纳光刻胶液体；

泵，与所述缓冲罐连接，且接收所述光刻胶液体；

管，包含与所述泵连接的第一部分，连接至所述第一部分的曲线部分和连接至所述曲线部分的第二部分；以及

喷嘴，连接至所述第二部分；

其中，所述泵将所述光刻胶液体通过所述管输送至所述喷嘴。