CN106941085A - 涂镀装置 - Google Patents

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CN106941085A CN201611258706.3A CN201611258706A CN106941085A CN 106941085 A CN106941085 A CN 106941085A CN 201611258706 A CN201611258706 A CN 201611258706A CN 106941085 A CN106941085 A CN 106941085A
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洪敏翔
黄腾億
田復仁
吴立仁
吴振名
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Abstract

本案介绍一涂镀装置，此涂镀装置包括晶圆座、涂镀材料源头、施配头、排气系统及衬里。晶圆座用以支撑晶圆。施配头用以在晶圆上施配涂镀材料。排气系统用以排出过量的涂镀材料。衬里至少部分地存在于排气系统内表面上。衬里具有对涂镀材料的耐粘性，及衬里耐粘性大于排气系统内表面的耐粘性。

Description

涂镀装置
技术领域
本揭示是关于一种涂镀装置。
背景技术
在半导体处理工业中，通过旋涂机器而将光阻剂涂布于半导体晶圆。晶圆置于平面真空晶圆座上及缓慢旋转，同时，经由接近晶圆中心的喷口而涂布光阻剂。当晶圆以高速旋转时，离心力使得光阻剂流向晶圆圆周，从而以平滑均匀的光阻剂涂层覆盖晶圆表面。过量光阻剂从晶圆边缘流下，被汇集及处理。
发明内容
根据本揭示案的一些实施例，涂镀装置包括晶圆座、涂镀材料源头、施配头、排气系统及衬里。晶圆座用以支撑晶圆。施配头用以在晶圆上施配涂镀材料。排气系统用以排出过量的涂镀材料。衬里至少部分地存在于排气系统的内表面上，其中衬里具有对涂镀材料的耐粘性，及衬里耐粘性大于排气系统内表面的耐粘性。
附图说明
本揭示案的态样最佳在阅读附图时根据下文的详细说明来进行理解。应注意，依据工业中的标准实务，多个特征并未按比例绘制。实际上，多个特征的尺寸可任意增大或缩小，以便使论述明晰。
图1是根据本揭示案的一些实施例的一涂镀装置的横剖面视图；
图2A至图2E是根据本揭示案的一些实施例的一表面处理方法中多个阶段的排气组件横剖面视图。
具体实施方式
以下揭示内容提供众多不同的实施例或实例以用于实施本案提供的标的物的不同特征。下文中描述组件及排列的特定实例以简化本揭示案。这些组件及排列当然仅为实例，及不意欲进行限制。例如，在下文的描述中，第一特征在第二特征上方或之上的形成可包括其中第一特征与第二特征以直接接触方式形成的实施例，及亦可包括其中在第一特征与第二特征之间形成额外特征以使得第一特征与第二特征无法直接接触的实施例。此外，本揭示案在多个实例中可重复元件符号及/或字母。此重复用于实现简化与明晰的目的，及其自身并不规定所论述的多个实施例及/或配置之间的关系。
此外，本案中可使用诸如“下方(beneath)”、“以下(below)”、“下部(lower)”、“上方(above)”、“上部(upper)”等等的空间相对术语，以便于描述一个元件或特征与另一或更多个元件或特征的关系，如附图中所图示。空间相对术语意欲包含在使用或操作中的装置除附图中绘示的定向以外的不同定向。设备可经旋转(旋转90度或其他定向)，本案中使用的空间相对描述词同样可相应地进行解释。
图1是根据本揭示案的一些实施例的涂镀装置100的横剖面视图。涂镀装置100包括晶圆座(chuck)110、涂镀材料200的源头120、施配头130、排气系统140及衬里150。晶圆座110用以支撑晶圆300。施配头130用以在晶圆300上施配涂镀材料200。排气系统140用以排出过量的涂镀材料200。衬里150至少部分地存在于排气系统140的内表面140a上。衬里150对涂镀材料200具有耐粘性，及衬里150耐粘性大于排气系统140的内表面140a的耐粘性。
在本揭示案的一些实施例中，涂镀材料200可为液态光阻剂、液态聚酰亚胺或其他流体。在本揭示案的一些实施例中，涂镀材料200可比水具有更大粘性。
在本揭示案的一些实施例中，涂镀装置100进一步包括可在晶圆座110上方延伸的施配臂160。施配臂160可包括连接源头120及施配头130的管件，以使得涂镀材料200可从源头120流经施配臂160到达施配头130，随后施配在晶圆300上。
排气系统140亦可被视作提供多种功能的流体传输机构，如汇集过量涂镀材料200、传输过量涂镀材料200、监控排气系统140内气体压力及监控排出气体流速。
更详细而言，在本揭示案的一些实施例中，排气系统140可包括杯件142、排气管144、取样管146、压力感测器147及排气风扇148。应注意，针对排气系统140而言，一或更多个元件是可选择设置的，如取样管146、压力感测器147或排气风扇148，这些元件不应被视作排气系统140的限制。
杯件142至少部分地存在于晶圆座110下方。在本揭示案的一些实施例中，杯件142可围绕晶圆座110及晶圆300。杯件142在其顶部上具有开口142a，及在其底部上具有排放开口142b。开口142a形成于晶圆座110上方，以使得施配头130可通过重力经由开口142a而将涂镀材料200注射在晶圆300上。排放开口142b形成于晶圆座110下方，以使得杯件142中的液体，如过量的涂镀材料200可流向排放开口142b，并通过重力(及对吸力作反应)而流出杯件142。
在本揭示案的一些实施例中，排气管144与排放开口142b形成流体连通。在本揭示案的一些实施例中，排气管144的一端连接至排放开口142b，及排气管144的另一端可连接至汇集槽400以用于处理过量的涂镀材料200。排气风扇148或另一个吸气器(未图示)可与排气管144连接，及与排气管144形成流体连通以用于在排气系统140排气入口管处产生吸力。经由此种配置，过量的涂镀材料200可从杯件142中被抽出，而从排气系统140中被排出。
在本揭示案的一些实施例中，取样管146与气管144形成流体连通。例如，如图1所示，取样管146连接至排气管144，并且可具有比排气管144直径更小的直径。取样管146可连接到排气系统140的压力感测器147。在本揭示案的一些实施例中，压力感测器147与取样管146形成流体连通以量测排气管144压力。
在涂覆操作制程中，涂镀材料200从源头120发送至施配头130。晶圆座110在固定碗或杯件142内以高速旋转晶圆300，通常高达约100至2000rpm。可在通过施配臂160的操作而将涂镀材料200经由杯件142的开口142a施配至晶圆300中心上之后或同时旋转晶圆300。施配在晶圆300中心上的涂镀材料200在旋转晶圆300的离心力所产生的表面张力下朝晶圆边缘向外散布，以使得涂镀材料200均匀地涂覆在晶圆300表面上。杯件142接住从旋转晶圆300排出的过量涂镀材料200。制程期间产生并由杯件142汇集的过量涂镀材料200从杯件142中经由排气管144而排出，此排气管144可连接至汇集槽400。
在本揭示案的一些实施例中，杯件142由聚(苯基醚)(poly(phenyl ether)；PPE)制成，及排气管144及取样管146可由不锈钢制成。排气系统140的内表面140a上的水接触角度(此排气系统140的内表面140a可包括杯件142的内表面142c、排气管144的内表面144a及取样管146的内表面146a)可小于110度。具体而言，内表面140a上的水接触角度可处于自约25度至约38度的范围中。
在缺乏衬里的情况下，因为涂镀材料可接触杯件及管的内表面，因此涂镀材料可能粘在杯件及管的内表面上。因而，涂镀材料残余物可形成于排气系统的内表面上。经过较长时间，涂镀材料残余物可阻塞涂镀装置的排气系统。
在本揭示案的一些实施例中，衬里150存在于排气系统140的内表面140a上，以用于使内表面140a与涂镀材料200隔绝。在本揭示案的一些实施例中，衬里150由疏水材料制成。在本揭示案的一些实施例中，衬里150由包括氟的材料制成，如氟碳基聚合物。衬里150可具有一水接触角度，此水接触角度大于排气系统140内表面140a的水接触角度。例如，衬里150表面上的水接触角度可处于自约100度至约120度的范围中，如从约110度至约115度。由于此种配置，衬里150的耐粘性大于排气系统140内表面140a的耐粘性。
在涂覆制程期间，因为涂镀材料200接触具有优良耐粘性的衬里150，而非表面140，因此较不易发生排气系统140阻塞。此外，在涂覆制程之后，排气系统140可以清洗液体冲洗排气系统140，如耐还原消耗(Reducing Resist Consumption；RRC)溶剂。经由衬里150的存在，排气系统140与涂镀材料200残余物之间的粘附力变小，因此涂镀材料200残余物可易于通过冲洗制程而从衬里150移除。
现将更详细地描述衬里150。衬里150可包括第一部分152、第二部分154以及第三部分156。第一部分152存在于杯件142内表面142c上且具有一水接触角度，此水接触角度大于杯件142的内表面142c的水接触角度。第二部分154存在于排气管144内表面144a上且具有一水接触角度，此水接触角度大于排气管144的内表面144a的水接触角度。第三部分156存在于取样管146内表面146a上且具有一水接触角度，此水接触角度大于取样管146的内表面146a的水接触角度。
在本揭示案的一些实施例中，第一部分152、第二部分154以及第三部分156分别地将内表面142c、内表面144a以及内表面146a隔绝于涂镀材料200。
在本揭示案的一些实施例中，衬里150可完整覆盖内表面140a。亦即，第一部分152、第二部分154以及第三部分156分别完整覆盖内表面142c、内表面144a以及内表面146a。然而，衬里150配置不应限制本揭示案的范畴。尽管未绘示，但在本揭示案的一些实施例中，衬里150可部分地覆盖排气系统140的内表面140a。例如，第二部分154及第三部分156可分别完整覆盖内表面144a及内表面146a，但第一部分152部分地覆盖杯件142的内表面142c。第一部分152覆盖杯件142侧壁且具有一高度，此高度大于晶圆座110的高度。在本揭示案的一些实施例中，第一部分152的高度可基于杯件142及晶圆座110的尺寸、涂镀材料200及转速而设计，以便防止从旋转晶圆300排出的过量涂镀材料200溅射杯件142的内表面142c。因此，杯件142的内表面142c可部分地曝露，但免于接触过量的涂镀材料200。
在此实施例中，第一部分152、第二部分154以及第三部分156连接，以使得排气系统140的全部内表面140a免于曝露于或接触涂镀材料200。然而，衬里150的此种配置不应限制本揭示案的范畴。在其他实施例中，尽管本案未图示，但第一部分152、第二部分154以及第三部分156可连接，排气系统140可部分地曝露于或接触涂镀材料200。换言之，在实际应用中，衬里150可存在于内表面140a的一部分上。例如，衬里150可存在于杯件142的内表面142c、排气管144的内表面144a以及取样管146的内表面146a中一或两者上。
在本揭示案的一些实施例中，第一部分152、第二部分154以及第三部分156可由相同或不同的材料制成。可根据涂镀材料200及排气系统140的内表面140a的材料选择第一部分152、第二部分154以及第三部分156的材料，以具有充足的耐粘性。具体而言，衬里150的第一部分152的耐粘性大于杯件142的内表面142c的耐粘性。衬里150的第二部分154的耐粘性大于排气管144的内表面144a的耐粘性。衬里150的第三部分156的耐粘性大于取样管146的内表面146a的耐粘性。
而且，尽管第一部分152、第二部分154及第三部分156经绘示具有相同厚度，但实际上，第一部分152、第二部分154及第三部分156可具有不同的厚度。
在本揭示案的一些实施例中，取样管146及压力感测器147用于监控及查核阻塞程度。此处，取样管146在排气管144中将气体发送至压力感测器147，压力感测器147量测排气管144中的气压。
在正常条件下，排气系统140(包括至少杯件142及排气管144)大体上不含有会阻碍废气自杯件142经由杯件的排放开口142b及经由排气管144自由流动的涂镀材料200的残余物或沉积物，排出气体的压力大体上处于正常范围内，举例而言，如压力感测器147在排气管144中测得的排出气体的压力。然而，如若排气管144中排出气体的测得压力不在正常范围中，则此指示排气管144中的异常情况，例如光阻剂积聚或光阻剂颗粒堆积而部分地或完全地妨碍排气系统140。随后，可采取措施以从排气系统140的内表面140a移除光阻剂、光阻剂颗粒或其他阻塞物。
在理想操作制程中，涂镀材料200不进入取样管146。然而，实际上，少量涂镀材料200仍可能进入取样管146，例如归因于毛细管效应。在本揭示案的实施例中，第三部分156安置在取样管146的内表面146a上，以可轻松移除进入取样管146的少量涂镀材料200。
在本揭示案的一些实施例中，量测排出气体流速的流量感测器(未图示)可与取样管146连接，以替代用于监控及查核阻塞程度的压力感测器147。应注意，本案中所述压力感测器147或流量感测器(未图示)不应限制本揭示案的范畴，及多种已知技术可在本案中实施以用于监控阻塞程度。
此外，除监控阻塞程度的配置之外，涂镀装置100可具有其他配置，此配置中具有衬里150的一部分。此项技术的一般技术者将理解，衬里150亦可配置用于使涂镀装置100的这些额外表面隔绝于涂镀材料200。
图2A至图2E是根据本揭示案的一些示例性实施例的一排气组件500在表面处理方法的多个阶段的横剖面视图。在本揭示案的一些实施例中，排气组件500用于组装至涂镀装置。
请参看图2A，提供排气组件500。排气组件500用以处理可流动材料(如图1中图示的过量涂镀材料200)。例如，排气组件500可用于汇集或传输可流动材料。此处，排气组件500经绘示为具有内表面502的管件。在本揭示案的一些实施例中，排气组件500可用作涂镀装置100的杯件142、排气管144及(见图1)取样管146中的一者。
随后，请参看图2B，将第一涂料610至少涂布在排气组件500的内表面502上。第一涂料610可包括第一溶剂612及在第一溶剂612中散布或溶于第一溶剂612的第一颗粒614。例如，第一溶剂612可为离子液体、无水酒精等等。第一个颗粒614可为氟碳基聚合物等等。
有多种方法可用于将第一涂料610涂布在排气组件500的内表面502上。根据排气组件500的大小，在此说明两种示例性方法。
在排气组件500较大的情况下(例如排气组件500的长度、宽度与高度中的至少一者大于约100毫米)，则可实施毛刷涂布方法。毛刷(未图示)可首先通过第一涂料610润湿，随后被插入排气组件500中以用于刷排气组件500的内表面502。经由此种制程，第一涂料610可刷在排气组件500的内表面502上。
在排气组件500较小的情况下(例如排气组件500的长度、宽度与高度中的一者小于100毫米)，可实施浸没方法。可用第一涂料610充填碗(未图示)至一位准，此位准大于排气组件500的高度，将排气组件500放入碗中及浸没在第一涂料610中。由于内表面502上第一涂料610的表面张力，当从碗中取出排气组件500时，第一涂料610可粘附至排气组件500的内表面502。经由此种制程，第一涂料610的层可保留在排气组件500的内表面502上。
应注意，本案展示方法不应限制本揭示案的范畴，及其他方法可用于将第一涂料610涂布到内表面502上。
接着，请参看图2C，移除第一涂料610中的第一溶剂612(见图2B)以形成衬里600’。在本揭示案的一些实施例中，有多种方法用于移除第一涂料610中的第一溶剂612(见图2B)。在一实例中，排气组件500中的第一溶剂612(见图2B)可在室温下风干。在另一实例中，排气组件500可在炉子中在预定温度范围下被烘烤，如从约80℃到约150℃。因而，第一溶剂612可从第一涂料610(见图2B)中蒸发，衬里600’形成在排气组件500的内表面502上。其他干燥方法亦可借由移除第一涂料610中的第一溶剂612而使用。
在本揭示案的一些实施例中，选择第一涂料610的材料(见图2B)以使得利用此材料获得的衬里600'具有疏水性。例如，选择第一涂料610的材料(见图2B)以使得衬里600’表面上的水接触角度可处于自约100至约120度的范围中，如自约110度至约115度。
至此，可获得具有衬里600'的排气组件500。衬里600'的厚度可取决于第一涂料610(见图2B)与排气组件500内表面502之间的表面张力。有时，此厚度实际应用而言可能略为过薄，从而产生一些问题，例如剥脱。为了增大衬里600'的厚度，可执行图2D与图2E中的制程。
请参看图2D，第二涂料620被涂布在排气组件500内表面(衬里600'的表面616)上。第二涂料620可包括第二溶剂622，及散布或溶于第二溶剂622中的第二颗粒624。例如，第二溶剂622可为离子液体、无水酒精等等。第二颗粒624可为氟碳基聚合物等等。因此，第二涂料620的材料及组成可等同于或不同于第一涂料610的材料及组成(见图2B)。
在第一涂料610的情况下(见图2B)，毛刷涂覆或浸没方法可用于在内表面502上涂布第二涂料620。有关细节类似于第一涂料610的细节(见图2B)，因此将不重复。
接着，请参见图2E，第二涂料620中的第二溶剂622(见图2D)被移除以使衬里600'变厚。如针对第一涂料610所述(见图2B)，用于移除第二涂料620中的第二溶剂622(见图2D)的方法可包括风干或炉子烘烤。有关细节类似于第一涂料610的细节(见图2B)，因此将不重复。
因而，衬里600'包括两层而变得更厚。尽管本案中仅描述两层衬里600'的形成，此种配置不应限制本揭示案的范畴。在本揭示案的一些实施例中，衬里600'可包括两层以上，且可重复数次涂布、涂覆及烘干涂层的步骤。另一方面，在本揭示案的一些实施例中，图2D及图2E中图示的步骤可省略，及排气组件500可涂有仅单层衬里600'。
在衬里600'形成之后，排气组件500组装在涂镀装置(见图1)上。经由此种配置，当可流动液体流经排气组件500时，衬里600'可隔绝可流动液体，使其不接触排气组件500的内表面502，进而减少阻塞问题。
根据本揭示案的一些实施例，涂镀装置包括晶圆座、涂镀材料源头、施配头、排气系统及衬里。晶圆座用以支撑晶圆。施配头用以在晶圆上施配涂镀材料。排气系统用以排出过量的涂镀材料。衬里至少部分地存在于排气系统的内表面上，其中衬里具有对涂镀材料的耐粘性，及衬里耐粘性大于排气系统内表面的耐粘性。
于本揭示案的部分实施例中，衬里由疏水材料制成。
于本揭示案的部分实施例中，衬里由包含氟的材料制成。
于本揭示案的部分实施例中，衬里由包括氟碳基聚合物的材料制成。
于本揭示案的部分实施例中，排气系统包括排放开口及排气管，排放开口存在于晶圆座下方，及排气管与排放开口流体连通，衬里至少存在于排气管的内表面上，及衬里的耐粘性大于排气管的内表面的耐粘性。
于本揭示案的部分实施例中，排气系统进一步包括一排气风扇，与排气管流动连通。
于本揭示案的部分实施例中，排气系统包括一杯件，杯件存在于晶圆座下方及杯件中具有排放开口，衬里至少存在于杯件的内表面上，及衬里的耐粘性大于杯件的内表面的耐粘性。
于本揭示案的部分实施例中，排气系统包括排放开口、排气管，及取样管，排放开口存在于晶圆座下方，排气管与排放开口流动连通，及取样管与排气管流体连通，衬里至少存在于取样管的内表面上，及衬里的耐粘性大于取样管的内表面的耐粘性。
于本揭示案的部分实施例中，排气系统进一步包括压力感测器，与取样管流动连通，以量测排气管的压力。
根据本揭示案的一些实施例，涂镀装置包括晶圆座、涂镀材料源、施配头、排放开口、流体传输机构及衬里。晶圆座用以支撑晶圆。施配头用以在晶圆上施配涂镀材料。排放开口存在于晶圆座下方。流体传输机构与排放开口形成流体连通。衬里至少部分地存在于流体传输机构内表面上。衬里具有一水接触角度，此水接触角度大于流体传输机构内表面的水接触角度。
于本揭示案的部分实施例中，流体传输机构包括排气管，排气管与排放开口流体连通，衬里至少存在于排气管的内表面上，及衬里的水接触角度大于排气管的内表面的水接触角度。
于本揭示案的部分实施例中，流体传输机构包括杯件，杯件存在于晶圆座下方，排放开口存在于杯件中，衬里至少存在于杯件的内表面上，及衬里的水接触角度大于杯件的内表面的水接触角度。
于本揭示案的部分实施例中，流体传输机构包括排气管及取样管，排气管与排放开口流动连通，及取样管与排气管流体连通，衬里至少存在于取样管的内表面上，及衬里的水接触角度大于取样管的内表面的水接触角度。
根据本揭示案的一些实施例，表面处理方法包括：在排气组件内表面上形成至少一衬里，其中此衬里由一材料制成，此材料具有一水接触角度，此水接触角度大于排气组件内表面的水接触角度；及在涂镀装置上组装排气组件。
于本揭示案的部分实施例中，衬里的材料包括氟碳基聚合物。
于本揭示案的部分实施例中，形成衬里的步骤包括在排气组件的内表面上至少涂布第一涂料；及移除第一涂料中的第一溶剂，以形成衬里。
于本揭示案的部分实施例中，涂布第一涂料的步骤包括将第一涂料至少刷涂在排气组件的内表面上。
于本揭示案的部分实施例中，涂布第一涂料的步骤包括使排气组件浸没在第一涂料中。
于本揭示案的部分实施例中，移除第一溶剂的步骤包括在室温下使第一溶剂干燥。
于本揭示案的部分实施例中，形成衬里的步骤进一步包括在排气组件的内表面上涂布第二涂料；及移除该第二涂料中的一第二溶剂，以使该衬里变厚。
前述内容概括数个实施例的特征，以便彼等熟悉此项技术者可更佳地理解本揭示案的态样。彼等熟悉此项技术者应了解，本揭示案可易于用作设计或修正其他制程及结构的基础，以实现与本案介绍的实施例相同的目的及/或达到与其相同的优势。彼等熟悉此项技术者亦应了解，此种同等构造不脱离本揭示案的精神及范畴，及可在不脱离本揭示案精神及范畴的情况下在本案中进行多种变更、取代及更动。

Claims (1)

1.一种涂镀装置，其特征在于，包含：
一晶圆座，用以支撑一晶圆；
一涂镀材料的一源头；
一施配头，用以在该晶圆上施配该涂镀材料；
一排气系统，用以排出该过量的涂镀材料；及
一衬里，至少部分地存在于该排气系统的一内表面上，其中该衬里具有对该涂镀材料的一耐粘性，及该衬里耐粘性大于该排气系统的该内表面的一耐粘性。
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