CN111318430A - 旋涂方法及旋涂装置 - Google Patents

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Abstract

一种旋涂方法，通过涂料喷嘴向位于夹盘上的基板涂覆涂料材料，包括：将基板定位于夹盘上，夹盘的中心轴与第一轴重合；倾斜夹盘，使夹盘的中心轴与第二轴重合；使夹盘带动基板转动，转动包括以第一轴为轴的转动及/或以第二轴为轴的转动；根据夹盘的转速及倾斜角度调节涂料喷嘴相对于基板的中心的距离；利用涂料喷嘴向基板涂覆涂料。本发明的旋涂方法在减小所述涂料的用量的同时不至于降低所述涂料在所述基板上的均匀度。本发明还提供一种旋涂装置。

Description

旋涂方法及旋涂装置
技术领域
本发明涉及半导体加工领域，具体涉及一种旋涂方法及旋涂装置。
背景技术
在半导体器件加工过程中，有许多制程需要在基板的表面上形成薄膜。例如，在用于在基板上形成精细图案的光刻制程中，首先需要在基板上形成称为光致抗蚀剂(或光刻胶)的光敏聚合物膜。光刻胶薄膜的厚度和均匀度是涂布的重要指标。
目前，形成这种薄膜的最常用的方法是旋涂法。具体地，请参见图1，将基板200定位于夹盘10上。夹盘10具有在水平面上支撑基板的支撑表面。通常通过真空装置产生负压将基板200牢固地保持在支撑表面上的适当位置。涂料通过涂料喷嘴20喷到基板200的中央，然后夹盘10通过高速旋转，从而作用在涂料上的离心力使其在基板200的整个表面上向外扩展，且多余的涂料从基板200上被甩掉。可以理解，夹盘10的转速越快，涂料越快到达基板200的表面的边缘。然而，转速越快，涂料中的溶剂挥发得越快，使涂料固化的速度变快。因此更快的转速需要使用更多的涂料，否则涂料在扩散至基板200的表面的边缘之前就已经固化，无法满足涂布的均匀度的要求。可见，如何在保证涂布的厚度与均匀度的前提下减少涂料的使用量为本领域关心的一个问题。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种解决上述问题的旋涂方法及旋涂装置。
一种旋涂方法，通过涂料喷嘴向位于夹盘上的基板涂覆涂料材料，包括以下步骤：
将所述基板定位于所述夹盘上，所述夹盘的中心轴与第一轴重合；
倾斜所述夹盘，使所述夹盘的中心轴与第二轴重合；
使所述夹盘带动所述基板转动，所述转动包括以所述第一轴为轴的转动及/或以所述第二轴为轴的转动；
根据所述夹盘的转速及倾斜角度调节所述涂料喷嘴相对于所述基板的中心的距离；
利用所述涂料喷嘴向所述基板涂覆涂料。
一种旋涂装置，包括至少一转台、至少一夹盘、至少一涂料喷嘴、至少一调节机构及控制机构，所述夹盘位于所述转台上，用于定位基板，所述转台能使所述夹盘倾斜并带动所述夹盘转动，所述涂料喷嘴位于所述夹盘远离所述转台的一侧，所述调节机构与所述涂料喷嘴相连接，能够调节所述涂料喷嘴相对于所述夹盘的位置，
所述旋涂装置还包括至少一转速感测器与至少一倾角感测器，所述转速感测器用于感测所述夹盘的转速，所述倾角感测器用于感测所述夹盘的倾斜角度；
所述控制机构分别与所述转台、所述调节机构、所述转速感测器及所述倾角感测器通信连接，所述控制机构能根据所述转速感测器感测到的所述夹盘的转速及所述倾角感测器感测到的所述夹盘的倾斜角度控制所述调节机构调节所述涂料喷嘴相对于所述夹盘的中心的距离。
本发明提供的旋涂方法，使所述夹盘倾斜并以第一轴及/或第二轴转动，倾斜的所述夹盘可利用所述涂料的重力加快所述涂料向所述基板的边缘的运动，并且根据所述夹盘的转速及倾斜角度调节所述涂料喷嘴相对于所述基板的中心的距离，在减小所述涂料的用量的同时不至于降低所述涂料在所述基板上的均匀度。
附图说明
图1是目前的旋涂装置的示意图。
图2是本发明一实施例提供的旋涂方法的流程示意图。
图3是本发明一实施例提供的旋涂装置的示意图。
图4是图3所示的旋涂装置的夹盘倾斜后的状态示意图。
图5是图4所述的旋涂装置的溶剂喷嘴向基板涂覆溶剂的状态示意图。
图6是图4所述的旋涂装置的涂料喷嘴向基板涂覆涂料的状态示意图。
图7是图1与图3所示的旋涂装置涂覆的涂料在基板上的运动轨迹的对比示意图。
主要元件符号说明
旋涂装置 100
夹盘 10
第一表面 11
第二表面 12
涂料喷嘴 20
调节阀 21
溶剂喷嘴 30
转台 40
倾斜驱动件 41
转动驱动件 42
竖直部 43
倾斜部 44
连接件 45
调节机构 50
感测机构 70
转速感测器 71
倾角感测器 72
图像感测器 73
腔室 80
基板 200
涂料 300
溶剂 400
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当一个元件或组件被认为是“连接”另一个元件或组件，它可以是直接连接到另一个元件或组件或者可能同时存在居中设置的元件或组件。当一个元件或组件被认为是“设置在”另一个元件或组件，它可以是直接设置在另一个元件或组件上或者可能同时存在居中设置的元件或组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参见图2至图7，本发明的实施例提供一种旋涂方法，利用涂料喷嘴20向位于夹盘10上的基板200涂覆涂料300。在本实施例中，所述涂料300为光刻胶，但不限于此。所述旋涂方法包括以下步骤：
步骤S1：请参见图3，将所述基板200定位于所述夹盘10上，所述夹盘10的中心轴与第一轴A重合。
在本实施例中，所述第一轴A为过所述夹盘10的中心的竖直的轴。
在本步骤中，所述夹盘10包括但不限于利用真空吸附所述基板200及利用静电吸附所述基板200。
步骤S2：请参见图4，倾斜所述夹盘10，所述夹盘10的中心轴与第二轴B重合。
可以理解，在本步骤中，所述基板200被所述夹盘10带动至倾斜。
在本实施例中，所述第二轴B为过所述夹盘10的中心的与所述第一轴A形成一锐角的轴。
步骤S3：使所述夹盘10带动所述基板200转动，所述转动包括以所述第一轴A为轴的转动及/或以所述第二轴B的转动。
步骤S4：请参见图5，利用溶剂喷嘴30向所述基板200涂覆溶剂400，使所述溶剂400覆盖整个所述基板200的表面。
步骤S5：请参见图6，根据所述夹盘10的转速及倾斜角度调节所述涂料喷嘴20相对于所述基板200的中心的距离。
在一些实施例中，所述涂料喷嘴20相对于所述基板200的中心的距离由所述涂料300从所述涂料喷嘴20喷出的速度决定。具体地，所述涂料300从所述涂料喷嘴20喷出的速度较大时，使所述涂料喷嘴20相对于所述基板200的中心的距离调节至较远，反之则较近。在一些实施例中，所述涂料喷嘴20相对于所述基板200的中心的距离还由所述涂料300的黏度决定。当使用较高黏度的所述涂料300时，使所述涂料喷嘴20相对于所述基板200的中心的距离调节至较远，反之则较近。在一些实施例中，所述涂料喷嘴20相对于所述基板200的中心的距离还由所述涂料300的使用量决定。当所述涂料300的使用量较多时，使所述涂料喷嘴20相对于所述基板200的中心的距离调节至远，反之则较近。
步骤S6：调节所述涂料喷嘴20的口径。
当涂料的使用量减低时，可能会因为液压降低或内外压力突然变化，使涂料被回吸(suck back)至所述涂料喷嘴20内，并且所述涂料喷嘴20前端的涂料会滴落(droplet)至所述基板200上，造成涂布不均及涂料浪费的问题。在本实施例中，调小所述涂料喷嘴20的口径，以维持液压或减小液压降低的影响，从而降低涂料回吸及滴落的发生概率，避免涂布不均及涂料浪费的问题。
步骤S7：利用所述涂料喷嘴20向所述基板200涂覆涂料300。
在上述旋涂方法中，以所述第二轴B为轴的转动能向所述涂料300提供离心力，倾斜的所述夹盘10可利用所述涂料300的重力加快所述涂料300向所述基板200的边缘的运动，涂料300的运动轨迹如图7所示从曲线a变成曲线b，从而减小所述涂料300的用量的同时不至于降低所述涂料300在所述基板200上的均匀度。
请参见图3至图6，本发明的实施例还提供一种旋涂装置100。所述旋涂装置100包括夹盘10、涂料喷嘴20、溶剂喷嘴30、转台40、调节机构50及控制机构(图未示)。所述夹盘10连接于所述转台40，用于定位基板200。所述转台40能使所述夹盘10倾斜并带动所述夹盘10转动。所述溶剂喷嘴30及所述涂料喷嘴20分别位于所述夹盘10远离所述转台40的一侧。所述调节机构50分别与所述涂料喷嘴20及所述溶剂喷嘴30相连接，能够分别调节所述涂料喷嘴20及所述溶剂喷嘴30相对于所述夹盘10的位置。
在一些实施例中，所述夹盘10可以利用真空吸附所述基板200。在另一些实施例中，所述夹盘10可以利用静电吸附所述基板200。
所述夹盘10呈圆板状，包括两相对的第一表面11及第二表面12。所述第一表面11用于定位所述基板200。所述第二表面12与所述转台40转动连接。
所述转台40包括倾斜驱动件41、转动驱动件42、竖直部43、倾斜部44及连接件45。所述竖直部43的一端与所述倾斜部44的一端通过所述连接件45连接。所述倾斜驱动件41驱动所述倾斜部44相对于所述竖直部43倾斜。所述倾斜部44与所述夹盘10的第二表面12转动连接。所述转动驱动件42驱动所述夹盘10转动。在本实施例中，所述夹盘10的转动包括以所述第一轴A为轴的转动及/或以所述第二轴B的转动。
所述溶剂喷嘴30用于向所述基板200涂覆溶剂400。在本实施例中，所述溶剂喷嘴30供应所述溶剂400时朝向所述夹盘10的中心。所述溶剂400为降低所述基板200的表面张力的溶剂，以使所述涂料300更易于在所述基板200的表面扩散，从而令所述涂料300在保证均匀度及厚度的情况下能够减少使用量。
所述涂料喷嘴20用于向所述基板200涂覆涂料300。在本实施例中，所述涂料喷嘴20供应所述涂料300时朝向所述夹盘10的中心。所述涂料300包括但不限于光刻胶。
进一步地，所述旋涂装置100还包括调节阀21，能够调节所述涂料喷嘴20的口径。在本实施例中，当涂料300的使用量减低时，可能会因为液压降低或内外压力突然变化，使涂料被回吸(suck back)至所述涂料喷嘴20内，并且所述涂料喷嘴20前端的涂料会滴落(droplet)至所述基板200上，造成涂布不均及涂料浪费的问题。在本实施例中，调小所述涂料喷嘴20的口径，以维持液压或减小液压降低的影响，从而降低涂料回吸及滴落的发生概率，避免涂布不均及涂料浪费的问题。
所述旋涂装置100还包括感测机构70。所述感测机构70包括转速感测器71、倾角感测器72及图像感测器73。所述转速感测器71用于感测所述夹盘10的转速。所述夹盘10的转速包括受所述转动驱动件42驱动作的以所述第一轴A为轴转动的转速及/或以所述夹盘10的中心轴为轴转动的转速。所述倾角感测器用于感测所述夹盘的倾斜角度，即所述倾斜驱动件41使所述倾斜部44相对于所述竖直部43倾斜的角度。所述图像感测器73位于所述夹盘10远离所述转台40的一侧，用于获取所述涂料300在所述基板200上的扩散情况的图像。
所述控制机构分别与所述转台40、所述调节机构50、所述感测机构70通信连接。所述控制机构能根据所述转速感测器71感测到的所述夹盘10的转速及所述倾角感测器72感测到的所述夹盘10的倾斜角度控制所述调节机构50调节所述涂料喷嘴20相对于所述夹盘10的中心的距离。
进一步地，所述旋涂装置100还包括腔室80。所述腔室80用于容纳所述夹盘10、所述涂料喷嘴20、所述溶剂喷嘴30、所述转台40及所述感测机构70。
使用时，所述基板200定位于所述夹盘10上，所述夹盘10吸附固定住所述基板200；所述倾斜驱动件41使所述倾斜部44相对于所述竖直部43倾斜，在本实施例中，倾斜至所述夹盘10的中心轴与所述第二轴B重合；所述转动驱动件42驱动所述夹盘10以所述第一轴A及/或所述第二轴B转动；所述溶剂喷嘴30被所述调节机构50驱动至所述夹盘10的上方并向所述基板200涂覆溶剂400后，所述调节机构50驱动所述溶剂喷嘴30远离所述夹盘10，在本实施例中，向所述基板200的表面的中心涂覆溶剂400；所述涂料喷嘴20被所述调节机构50驱动至所述夹盘10的上方，所述控制机构根据所述转速感测器71感测到的所述夹盘10的转速及所述倾角感测器72感测到的所述夹盘10的倾斜角度控制所述调节机构50调节所述涂料喷嘴20相对于所述夹盘10的中心的距离；所述涂料喷嘴20向所述基板200涂覆所述涂料300后，所述调节机构50驱动所述涂料喷嘴20远离所述夹盘10；所述图像感测器73获取所述涂料300在所述基板200上的扩散情况的图像，至所述涂料300的厚度达到所需的厚度时，所述转动驱动件42停止驱动，倾斜驱动件41使所述倾斜部44转回至与所述竖直部43同轴，完成作业。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种旋涂方法，通过涂料喷嘴向位于夹盘上的基板涂覆涂料材料，其特征在于，包括以下步骤：
将所述基板定位于所述夹盘上，所述夹盘的中心轴与第一轴重合；
倾斜所述夹盘，使所述夹盘的中心轴与第二轴重合；
使所述夹盘带动所述基板转动，所述转动包括以所述第一轴为轴的转动及/或以所述第二轴为轴的转动；
根据所述夹盘的转速及倾斜角度调节所述涂料喷嘴相对于所述基板的中心的距离；
利用所述涂料喷嘴向所述基板涂覆涂料。
2.如权利要求1所述的旋涂方法，其特征在于，还包括调节所述涂料喷嘴的口径的步骤。
3.如权利要求1所述的旋涂方法，其特征在于，所述涂料喷嘴相对于所述基板的中心的距离还由所述涂料从所述涂料喷嘴喷出的速度决定。
4.如权利要求3所述的旋涂方法，其特征在于，所述涂料喷嘴相对于所述基板的中心的距离还由所述涂料的黏度决定。
5.如权利要求4所述的旋涂方法，其特征在于，所述涂料喷嘴相对于所述基板的中心的距离还由所述涂料的使用量决定。
6.如权利要求1所述的旋涂方法，其特征在于，调节所述涂料喷嘴的位置之前还包括利用溶剂喷嘴向所述基板涂覆溶剂，使所述溶剂覆盖整个所述基板的步骤。
7.一种旋涂装置，包括至少一转台、至少一夹盘、至少一涂料喷嘴、至少一调节机构及控制机构，所述夹盘位于所述转台上，用于定位基板，其特征在于，所述转台能使所述夹盘倾斜并带动所述夹盘转动，所述涂料喷嘴位于所述夹盘远离所述转台的一侧，所述调节机构与所述涂料喷嘴相连接，能够调节所述涂料喷嘴相对于所述夹盘的位置，
所述旋涂装置还包括至少一转速感测器与至少一倾角感测器，所述转速感测器用于感测所述夹盘的转速，所述倾角感测器用于感测所述夹盘的倾斜角度；
所述控制机构分别与所述转台、所述调节机构、所述转速感测器及所述倾角感测器通信连接，所述控制机构能根据所述转速感测器感测到的所述夹盘的转速及所述倾角感测器感测到的所述夹盘的倾斜角度控制所述调节机构调节所述涂料喷嘴相对于所述夹盘的中心的距离。
8.如权利要求7所述的旋涂装置，其特征在于，所述旋涂装置还包括调节阀，能够调节所述涂料喷嘴的口径。
9.如权利要求7所述的旋涂装置，其特征在于，所述旋涂装置还包括溶剂喷嘴，所述溶剂喷嘴位于所述夹盘远离所述转台的一侧并用于向所述基板涂覆溶剂。
10.如权利要求7所述的旋涂装置，其特征在于，所述旋涂装置还包括图像感测器，用于获取所述涂料在所述基板上的扩散情况的图像。
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