CN107783374A - 一种控制光刻胶溅射的涂胶机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种控制光刻胶溅射的涂胶机系统，结构简明，实现成本低，在产业上能够有效减轻光刻胶溅射问题对涂胶工艺的影响。该控制光刻胶溅射的涂胶机系统，包括涂胶机腔体和设置于涂胶机内腔的载片台以及晶圆；涂胶机腔体的竖直方向设置有抽气系统，涂胶机内腔的侧壁在高度方向上对应于晶圆及其以上的区域向内倾斜，使得光刻胶微粒溅射的主要方向改为向下溅射，涂胶机腔体的侧壁顶端向腔体轴心延展形成导流护板，整体形成从顶端中心向两侧下行的气流导向，使得从晶圆表面甩出的光刻胶微粒被抽气系统带走。因此，本发明提升了光刻胶的表面一致性以及光刻工艺的稳定性，提高了产品良率和产出。

Description

一种控制光刻胶溅射的涂胶机系统
技术领域
本发明涉及一种涂胶机系统。
背景技术
光刻工艺是半导体加工工艺中非常重要的一个步骤，其通过在晶圆衬底材料、介质薄膜、金属薄膜形成与掩膜版完全对应几何图形的光刻胶，从而为实现选择性腐蚀、选择性扩散和金属薄膜布线等做准备。晶圆经过光刻涂胶工艺，在表面形成厚度、机械特性、耐腐蚀性等特性均一致的光刻胶层，为后续工艺做准备。光刻胶存在沾污、颗粒、彗尾、破损等缺陷，会破坏光刻图形的完整性，影响该区域的芯片性能，严重时可导致芯片失效。如何合理地设计涂胶机，以保证涂胶质量，是每个设备厂家必须考虑的问题。
光刻胶涂胶工艺过程，就是让晶圆处于低速旋转状态的同时将光刻胶滴落在晶圆的中心区域，依靠离心力平铺在晶圆表面，随后让晶圆处于高速旋转状态，在离心力的作用下，将表面多余的光刻胶甩出晶圆，使得晶圆表面的光刻胶厚度达到均匀一致。如图1、图2所示，这种涂胶方法，部分光刻胶会在晶圆高速旋转状态下，从晶圆表面甩出，经过涂胶机内腔体的反弹，重新回到晶圆表面，形成大小不一的彗尾或者晕圈，这个现象叫做光刻胶溅射现象。对于3寸的晶圆，以晶圆旋转速度为5000rpm计算，光刻胶甩出晶圆的速度为19.94m/sec，其撞击涂胶机内腔的能量非常大。光刻胶溅射现象产生的彗尾、晕圈或者沾污，会破坏光刻图形的完整性，影响产品性能。
现有的涂胶机普遍存在光刻胶溅射的问题，用户只能使用较低的晶圆转速来减轻光刻胶溅射现象，并没有彻底解决该问题。另有尝试通过对涂胶机内腔的结构作较为复杂的设计，来抑制光刻胶溅射现象，通过将改造涂胶机内腔结构以及表面疏水性，减少光刻胶在腔体内侧的粘附，从而抑制光刻胶溅射的现象，这种方案实现成本较高，维护不便。
发明内容
本发明提出一种控制光刻胶溅射的涂胶机系统，结构简明，实现成本低，在产业上能够有效减轻光刻胶溅射问题对涂胶工艺的影响。
本发明深入分析了光刻胶溅射的根本原因，通过主动引导光刻胶溅射方向，使其与涂胶机腔体内的气流方向一致，达到光刻胶微粒被抽气系统迅速抽走，减轻对光刻涂胶工艺影响的效果。方案具体如下：
该控制光刻胶溅射的涂胶机系统，包括涂胶机腔体和设置于涂胶机内腔的载片台以及晶圆；涂胶机腔体的竖直方向设置有抽气系统，涂胶机内腔的侧壁在高度方向上对应于晶圆及其以上的区域向内倾斜，使得光刻胶微粒溅射的主要方向改为向下溅射，涂胶机腔体的侧壁顶端向腔体轴心延展形成导流护板，整体形成从顶端中心向两侧下行的气流导向，使得从晶圆表面甩出的光刻胶微粒被抽气系统带走。
基于以上方案，本发明还进一步作了如下优化：
抽气系统包括设置于涂胶机腔体底部的抽气装置和设置于涂胶机腔体上方的进气装置，产生自上而下的气流，以迅速抽走含有光刻胶微粒的空气。
上述向内倾斜的倾斜角度为45度至60度。
上述导流护板的内径比晶圆大30mm～50mm。
涂胶机内腔靠近底面还设置有导流板，导流板一端接设置于涂胶机腔体底部的抽气孔，另一端向涂胶机内腔侧壁方向水平延伸，形成涂胶机内腔下部的风道。
本发明具有以下技术效果：
系统结构简明，实现成本低，维护方便，有效地控制了晶圆高速旋转产生的光刻胶溅射现象，减少光刻胶微粒引起的缺陷，提升光刻胶的表面一致性，提升了光刻工艺的稳定性，提高产品良率和产出。
附图说明
图1为本申请分析的光刻胶溅射剖面示意图。
图2为图1的俯视示意图。
图3为本发明的涂胶机腔体结构示意图。
图4为本发明的涂胶机整体系统示意图。
附图标号说明：
1-载片台；2-晶圆；3-(涂胶机内腔侧壁的)倾斜区域；4-导流护板；5-抽气孔；6-(底部的)导流板。
具体实施方式
以下结合附图以及实施例对本发明作进一步详述：
如图3、图4所示，本发明的涂胶机腔体设计为侧壁上部倾斜以及侧壁顶端向轴心延展形成导流护板的内腔结构，增加从上而下的排风，迅速抽走涂胶过程中产生的(悬浮的)光刻胶微粒。
涂胶机内腔的侧壁在高度方向上对应于晶圆2及其以上的部分改为倾斜区域3，目的是将光刻胶微粒溅射的主要方向从之前的四周方向随机溅射更改为向下溅射，减轻其对晶圆表面的影响。倾斜角度在45度至60度比较合适。
顶端的导流护板4形成从中心向两侧的气流方向，使得小概率向上溅射的光刻胶微粒也可以被抽气系统带走，使其不会对晶圆表面产生影响。其设计尺寸比晶圆大30mm～50mm即可。
涂胶机上方增加进气装置，产生自上而下的气流，气流进入涂胶机内腔并贴近侧壁下行，再经导流板6与涂胶机内腔底面形成的风道最终从底部的抽气孔5导出，即带走含有光刻胶微粒的空气。

Claims (5)

1.一种控制光刻胶溅射的涂胶机系统，包括涂胶机腔体和设置于涂胶机内腔的载片台以及晶圆；其特征在于：涂胶机腔体的竖直方向设置有抽气系统，涂胶机内腔的侧壁在高度方向上对应于晶圆及其以上的区域向内倾斜，使得光刻胶微粒溅射的主要方向改为向下溅射，涂胶机腔体的侧壁顶端向腔体轴心延展形成导流护板，整体形成从顶端中心向两侧下行的气流导向，使得从晶圆表面甩出的光刻胶微粒被抽气系统带走。
2.根据权利要求1所述的控制光刻胶溅射的涂胶机系统，其特征在于：所述抽气系统包括设置于涂胶机腔体底部的抽气装置和设置于涂胶机腔体上方的进气装置，产生自上而下的气流，以迅速抽走含有光刻胶微粒的空气。
3.根据权利要求1所述的控制光刻胶溅射的涂胶机系统，其特征在于：所述向内倾斜的倾斜角度为45度至60度。
4.根据权利要求1所述的控制光刻胶溅射的涂胶机系统，其特征在于：所述导流护板的内径比晶圆大30mm～50mm。
5.根据权利要求2所述的控制光刻胶溅射的涂胶机系统，其特征在于：涂胶机内腔靠近底面设置有导流板，导流板一端接设置于涂胶机腔体底部的抽气孔，另一端向涂胶机内腔侧壁方向水平延伸，形成涂胶机内腔下部的风道。
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