CN1082244C - 在半导体器件上形成光刻胶膜的装置及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明在半导体器件中形成光刻胶膜的方法包括以下步骤：第一步在晶片上涂光刻胶，第二步将高压氮气分散在晶片上用于消除光刻胶膜上形成的微波纹、针孔和脱皮部分，第三步用分散开的高温干燥的氮气除去含在光刻胶膜内的溶剂并烘干光刻胶膜。

Description

在半导体器件上形成光刻胶膜的装置及其形成方法
本发明涉及在半导体器件上形成光刻胶膜的装置及其形成方法，特别涉及在晶片上形成光刻胶膜后，通过在第一和第二操作室中所实施的后处理形成均匀的光刻胶膜的装置及其形成方法。
通常，制造半导体器件的光刻工艺包括光刻胶膜的涂胶工艺、曝光工艺和显影工艺。在涂胶工艺中，在真空状态下将光刻胶分散在固定于旋转吸盘上的晶片上。分配完光刻胶后，旋转吸盘高速旋转。同样，晶片也旋转，因此，通过离心力，分散在晶片中央部分的光刻胶就均匀地分布在晶片的整个表面上。涂胶工艺之后，进行烘焙工艺用于除去含在光刻胶膜9中的溶剂。
如图1A所示，在通过该工艺涂于晶片8上的光刻胶膜9上存在着肉眼看不见的微波纹A。同样，如图1B所示，在光刻胶膜9中也形成了多个针孔B和脱皮部分C。在这种状态下，如果进行曝光工艺，微波A、针孔B和鼓起部分C都会导致微散焦。
此外，在烘焙工艺中，晶片8放置在加热装置或放置于烘箱中。晶片在加热装置上以接触方式被加热，或在烘箱中以常规方式被加热。因此，光刻胶膜9不会均匀地烘干，特别是光刻胶膜9的内部不会被完全烘干。此外，使用加热装置时，由于热量由晶片的底部传到光刻胶膜，图形会由于加热受到损伤，从而降低了器件的特性。
因此本发明的目的在于提供一种形成光刻胶膜的方法和装置，这种方法和装置可使光刻胶膜表面平面化并使光刻胶膜彻底烘干。
根据本发明形成光刻胶膜的装置包括：在晶片上涂光刻胶的光刻胶涂敷装置；第一操作室，在其中高压氮气被分散开使所述晶片上形成的光刻胶膜的表面平面化，所述第一操作室与所述光刻胶涂敷装置相邻；和第二操作室，在其中高温的干燥氮气被分散开用于除去含在光刻胶膜内的溶剂并烘干光刻胶膜，所述第二操作室与所述第一操作室相邻；其中，所述第一操作室包括：外壳；接在所述外壳上端的供气管；用于安装并冷却由所述光刻胶涂敷装置传来的所述晶片的激冷板；用于接收由所述光刻胶涂敷装置传来的所述晶片的晶片装料门；和将所述晶片传送到所述第二操作室的卸料门，所述晶片装料门和卸料门分别形成在所述外壳的两个侧壁上；所述第二操作室包括：外壳；接在所述外壳上端的供气管；用于固定由所述光刻胶涂敷装置传来的所述晶片的真空吸盘；用于接收由所述第一操作室传来的所述晶片的晶片装料门；和将传送所述晶片的卸料门，所述晶片装料门和卸料门分别形成在所述外壳的两侧壁上。
分散在第一操作室内的氮气以4到20℃的温度、103.38×104到172.29×104帕斯卡(150到250磅/平方英寸)的高压进行分散，分散在第二操作室内的干燥氮气以100到200℃的温度、34.45×104到103.38×104帕斯卡(50到150磅/平方英寸)的高压进行分散。
根据本发明形成光刻胶膜的方法包括以下步骤：第一步在晶片上涂光刻胶，第二步将高压氮气分散在晶片上用于消除光刻胶膜上形成的微波纹、针孔和脱皮部分，第三步将高温的干燥氮气分散开用于除去含在光刻胶膜内的溶剂并烘干光刻胶膜。
在第一步中使用的氮气被分散开的温度为4到20摄氏度且高压为103.38×104到172.29×104帕斯卡，在第二步中使用的干燥氮气被分散开的高温从100到200摄氏度且压力为34.45×104到103.38×104帕斯卡。
通过结合附图阅读实施例的详细介绍可更好地理解本发明的其它目的和优点。
图1A和1B为用常规方法形成光刻胶膜的半导体器件的剖面图。
图2为根据本发明的装置的平面图。
图3A为图2中显示的第一操作室的剖面图。
图3B为图2中显示的第二操作室的剖面图。
图4A和4B为根据本发明的方法形成光刻胶膜的半导体器件的剖面图。
下面将结合附图详细地介绍根据本发明形成光刻胶膜的装置和方法。
参见图2，形成光刻胶膜的装置10包括光刻胶涂敷装置20、第一操作室30和第二操作室40。按一种布局来安装光刻胶涂敷装置20、第一操作室30和第二操作室40，以便通过晶片传送系统，将晶片依次在光刻胶涂敷装置20、第一操作室30和第二操作室40中传送。
光刻胶涂敷装置20包括一个在晶片表面上分配光刻胶的喷嘴，和一个旋转晶片的常规旋转器。
如图3A所示，第一操作室30包括外壳31。供气管35A接在外壳31的上端，缓冲器32和分散器33安装在供气管35A的下端。在外壳31的底部，放置一个用于安装并冷却晶片W的激冷板34，而光刻胶膜就形成在该晶片上，排气口35B也形成在外壳31上。另一方面，晶片装料门36A和卸料门36B分别形成在外壳31的两个侧壁上。
高压和低温氮气(N2)通过供气管35A输入到外壳31中。氮气的流量被缓冲器32降低，之后有多个细孔的分散器33将氮气分散开。温度大约为4摄氏度的冷却剂在其上安放了晶片W的激冷板34内循环，因此，晶片W被冷却。
如图3B所示，第二操作室40包括外壳41。供气管45A接在外壳41的上端，缓冲器42和分散器43安装在供气管45A的下端。在外壳41的底部，放置一个夹紧晶片W的真空吸盘44，还形成一排气口45B。另一方面，晶片装料门46A和卸料门46B分别形成在外壳41的两个侧壁上。
高温的干燥N2通过供气管45A输入到外壳41中。氮气的流量由缓冲器42降低，之后有多个细孔的分散器43将氮气分散开。
同时，装置10还包括分别将晶片W由光刻胶涂敷装置20传送到第一操作室30并将晶片W由第一操作室30传送到第二操作室40的晶片传送系统(未显示)。晶片传送系统分别位于光刻胶涂敷装置20与第一操作室30之间，以及第一操作室30与第二操作室40之间。
使用以上介绍的装置形成光刻胶膜的方法说明如下：
参见图4A，通过光刻胶涂敷装置20在晶片W上形成光刻胶膜P。如前所述，在光刻胶膜P内形成有肉眼无法看到的微波纹A、针孔B和脱皮部分C。
涂光刻胶的工艺完成后，显示在图4A中的晶片W从光刻胶涂敷装置20通过晶片装料门36A传送到第一操作室30，然后安装在激冷板34上。通过供气管35A提供低温和高压的N2，N2由分散器33分散开。因此，N2的压力均匀地作用在晶片W表面上。在第一操作室30的工艺过程中，N2以4到20℃的温度、103.38×104到172.29×104帕斯卡的高压进行分散，持续大约1到10分钟。
图4B为高压N2被分散后显示光刻胶膜状态的器件剖面图。如图4B所示，高压N2被分散开后，微波纹A、针孔B和脱皮部分C都消失了，且光刻胶膜P的厚度变得很均匀。
在晶片W上高压N2被分散后，通过第一操作室30的晶片卸料门36B和第二操作室40的装料门46A，将图4B中显示的晶片W由第一操作室30传送到第二操作室40，并将晶片W安装在真空吸盘44上。通过供气管45A交替输入高温的干燥N2和空气。N2由分散器43分散开。因此，高温的干燥N2就将含在光刻胶膜P内的溶剂气化，光刻胶膜P变成固态。在第二操作室40的烘干过程中，N2以100到200℃的温度、34.36×104到103.38×104帕斯卡的高压进行分散，持续大约2到10分钟。
同时，在第二操作室40的烘焙过程中，由于热量是由晶片W的顶部，也就是，光刻胶膜P开始传输的，因此，提高了烘干效率并且对在晶片中形成的图形的损伤可减到最小。
如上面所提到的，在本发明中，通过分散高压的N2，可消除光刻胶膜内形成的微波纹、针孔和脱皮部分，且光刻胶膜的厚度变得很均匀。同样，通过分散高温的N2可除去含在光刻胶膜内的溶剂。此外，提高了光刻胶烘干效率，且可使晶片的损伤减到最小。
前面的说明，虽然在对优选实施例的说明中带有某种程度上的特殊性，但这仅是对本发明原理的说明，应该理解本发明并不局限在这里公开和图示的优选实施例。在本发明的范围和精神内做出的适当变形都将包括在本发明的另外的实施例中。

Claims (10)

1.一种在半导体器件中形成光刻胶膜的装置，包括：
在晶片上涂光刻胶的光刻胶涂敷装置；
第一操作室，在其中高压氮气被分散开使所述晶片上形成的光刻胶膜的表面平面化，所述第一操作室与所述光刻胶涂敷装置相邻；和
第二操作室，在其中高温的干燥氮气被分散开用于除去含在光刻胶膜内的溶剂并烘干光刻胶膜，所述第二操作室与所述第一操作室相邻；
其中，所述第一操作室包括：
外壳；
接在所述外壳上端的供气管；
用于安装并冷却由所述光刻胶涂敷装置传来的所述晶片的激冷板；
用于接收由所述光刻胶涂敷装置传来的所述晶片的晶片装料门；和
将所述晶片传送到所述第二操作室的卸料门，所述晶片装料门和卸料门分别形成在所述外壳的两个侧壁上；
所述第二操作室包括：
外壳；
接在所述外壳上端的供气管；
用于固定由所述光刻胶涂敷装置传来的所述晶片的真空吸盘；
用于接收由所述第一操作室传来的所述晶片的晶片装料门；和
将传送所述晶片的卸料门，所述晶片装料门和卸料门分别形成在所述外壳的两侧壁上。
2.根据权利要求1所述的在半导体器件中形成光刻胶膜的装置，其特征在于，所述装置还包括分别将所述晶片由所述光刻胶涂敷装置传送到所述第一操作室并将所述晶片由所述第一操作室传送到所述第二操作室的晶片传送系统，所述晶片传送系统位于所述光刻胶涂敷装置与所述第一操作室之间，以及所述第一操作室与所述第二操作室之间。
3.根据权利要求1所述的在半导体器件中形成光刻胶膜的装置，其特征在于，所述第一操作室还包括降低氮气流量的缓冲器和分散所述氮气的分散器，所述缓冲器和所述分散器安装在所述供气管的下端。
4.根据权利要求1所述的在半导体器件中形成光刻胶膜的装置，其特征在于，在所述第一操作室中所分散的氮气以4到20℃的温度、103.38×104到172.29×104帕斯卡的高压进行分散，持续大约1到10分钟。
5.根据权利要求1所述的在半导体器件中形成光刻胶膜的装置，其特征在于，所述第二操作室还包括降低所述氮气流量的缓冲器和分散所述氮气的分散器，所述缓冲器和所述分散器安装在所述供气管的下端。
6.根据权利要求1所述的在半导体器件中形成光刻胶膜的装置，其特征在于，在所述第二操作室中所分散的所述干燥的氮气以100到200℃的温度、34.36×104到103.38×104帕斯卡的高压进行分散，在所述第二操作室中持续大约2到10分钟。
7.在半导体器件中形成光刻胶膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步在晶片上涂光刻胶；
第二步将高压氮气分散在所述晶片上用于消除光刻胶膜上形成的微波纹、针孔和脱皮部分；
第三步用分散开的高温干燥的氮气除去含在所述光刻胶膜内的溶剂并烘干所述光刻胶膜。
8.根据权利要求7所述的在半导体器件中形成光刻胶膜的方法，其特征在于，用在所述第一步中分散的所述氮气以4到20℃的温度、103.38×104到172.29×104帕斯卡的高压进行分散，持续时间为1到10分钟。
9.根据权利要求7所述的在半导体器件中形成光刻胶膜的方法，其特征在于，用在所述第二步中分散的所述干燥的氮气以100到200℃的温度、34.46×104到103.38×104帕斯卡的高压进行分散，持续时间为2到10分钟。
10.根据权利要求7所述的在半导体器件中形成光刻胶膜的方法，其特征在于，在所述第二步中交替地提供所述干燥的氮气和空气。
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