CN111672720B - 喷涂方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种喷涂方法，包括喷涂处理和成膜处理。本发明的所述喷涂方法通过位置控制部使喷涂部水平移动至所述喷涂部的底部中心正对待处理基板表面的第一位置，控制所述喷涂部进行所述水平移动的同时向所述待处理基板喷涂图形转移介质，并通过旋转驱动部带动所述待处理基板旋转，有利于图形转移介质在所述待处理基板表面形成螺旋状分布，以进一步通过所述成膜处理在所述待处理基板表面形成良好的均匀性且无色差的光阻。

Description

喷涂方法

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，尤其涉及喷涂方法。

背景技术

晶圆涂布光阻设备是半导体制造领域中光刻工艺的核心设备之一，其中的涂胶单元是最重要的功能单元。晶圆经过涂胶单元后，在晶圆表面会涂覆有目标厚度的光阻，光阻涂覆的均匀与否直接影响后续曝光时线宽的稳定性。随着半导体器件线宽尺寸的不断缩小，对光阻涂布的均匀性要求就越来越严格，因此提升涂胶单元的工艺效果就尤为重要。

公开号为CN110879509A的专利申请公开了一种涂胶方法，该方法将具有多个喷洒孔的喷淋头设置于晶圆的上方，然后通过控制晶圆的旋转速率和旋转时间使得晶圆表面的光阻具有良好的均匀性。然而，该方法仅适用于涂覆动力粘度低的光刻胶，动力粘度高的光刻胶则容易堵塞喷淋孔，无法保证涂覆的均匀性，甚至会妨碍涂覆的正常进行。

因此，有必要开发新型的喷涂方法以解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种喷涂方法，以通过涂胶装置在待处理基板的表面均匀且无色差涂覆动力粘度为300厘泊-4000厘泊的图形转移介质。

为实现上述目的，本发明的所述涂胶装置包括载片部、喷涂部、位置控制部和旋转驱动部，所述喷涂方法包括：

S1：将所述待处理基板装载于所述载片部后，通过所述位置控制部使所述喷涂部的底部中心正对所述待处理基板的表面中心；

S2：通过所述位置控制部使所述喷涂部水平移动至所述喷涂部的底部中心正对所述待处理基板表面的第一位置，控制所述喷涂部进行所述水平移动的同时向所述待处理基板喷涂所述图形转移介质，并过所述旋转驱动部带动所述待处理基板旋转，以进行喷涂处理；

S3：所述喷涂处理完成后，通过所述旋转驱动部带动所述待处理基板旋转，以进行成膜处理。

本发明的所述喷涂方法的有益效果在于：所述步骤S2中，通过所述位置控制部使所述喷涂部水平移动至所述喷涂部的底部中心正对所述待处理基板表面的第一位置，控制所述喷涂部进行所述水平移动的同时向所述待处理基板喷涂所述图形转移介质，并通过所述旋转驱动部带动所述待处理基板旋转，有利于图形转移介质在所述待处理基板表面呈螺旋状分布，以进一步通过所述成膜处理在所述待处理基板表面形成良好的均匀性且无色差的光阻。

优选的，所述待处理基板的表面呈圆形，且直径为200-300毫米。其有益效果在于：有利于形成均匀且无色差的光阻。

进一步优选的，所述步骤S2中，通过所述位置控制部使所述第一位置与所述待处理基板的表面中心的直线距离为所述待处理基板半径的40-60%。其有益效果在于：有利于图形转移介质在所述待处理基板表面形成合理的螺旋状分布。

进一步优选的，所述步骤S1还包括，通过所述位置控制部使所述喷涂部底部距离所述待处理基板表面的垂直距离为5-15毫米。

进一步优选的，所述步骤S2中，所述水平移动的速率为2-10毫米/秒，通过所述旋转驱动部带动所述待处理基板以30-100转/秒的速率连续旋转，并通过所述喷涂部控制所述图形转移介质的流量为0.5-4毫升/秒，以完成所述喷涂处理。其有益效果在于：有利于图形转移介质在所述待处理基板表面形成螺旋状分布。

进一步优选的，所述步骤S5中，所述成膜处理的次数至少为2，以控制形成的光阻的厚度和均匀性。

进一步优选的，所述成膜处理包括第一成膜处理，所述步骤S5中，所述对心喷涂处理完成后，通过所述旋转驱动部对所述待处理基板进行第一驱动处理，以带动所述待处理基板以200-1000转/秒的速率旋转，直至所述图形转移介质铺满所述待处理基板的表面，以完成所述第一成膜处理。

进一步优选的，所述成膜处理还包括第二成膜处理，所述步骤S5中，所述第一成膜处理完成后，通过所述旋转驱动部对所述待处理基板进行第二驱动处理，以带动所述待处理基板以1000-3500转/秒的速率旋转，直至所述图形转移介质均匀涂覆于所述待处理基板表面，以完成所述第二成膜处理。

进一步优选的，通过所述旋转驱动部对所述待处理基板进行所述第一驱动处理和所述第二驱动处理中的任意一种的过程中，所述待处理基板以同一速率进行旋转。

进一步优选的，所述第一驱动处理和所述第二驱动处理的任意一种由顺次进行的若干子驱动处理组成，所述旋转驱动部通过不同的所述子驱动处理带动所述待处理基板以不同的速率旋转。

进一步优选的，所述待处理基板的旋转速率随所述子驱动处理次数的增加而升高。

附图说明

图1为本发明实施例的喷涂方法的流程图；

图2为本发明实施例的涂胶装置的结构示意图；

图3为本发明实施例的待处理基板的工作状态示意图；

图4为本发明实施例的图形转移介质在待处理基板表面的分布状态示意图；

图5为本发明实施例的涂胶基板的照片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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作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。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种喷涂方法，以通过涂胶装置在待处理基板的表面均匀且无色差涂覆动力粘度不低于4000厘泊的图形转移介质。

图1为本发明实施例的喷涂方法的流程图。参照图1，所述喷涂方法包括：

S1：将所述待处理基板装载于所述载片部后，通过所述位置控制部使所述喷涂部的底部中心正对所述待处理基板的表面中心；

S2：通过所述位置控制部使所述喷涂部沿第一方向水平移动至所述喷涂部的底部中心正对所述待处理基板表面的第一位置，控制所述喷涂部进行所述水平移动的同时向所述待处理基板喷涂所述图形转移介质，并通过所述旋转驱动部带动所述待处理基板旋转，以进行喷涂处理；

S3：所述喷涂处理完成后，通过所述旋转驱动部带动所述待处理基板旋转，以进行成膜处理。

图2为本发明实施例的涂胶装置的结构示意图。图3为本发明实施例的待处理基板的工作状态示意图。

参照图2和图3，涂胶装置2包括载片部21、喷涂部22、位置控制部23和旋转驱动部24。待处理基板31装载于所述载片部21，以涂覆图形转移介质。所述图形转移介质的含义为：将所需要的图形从掩模版转移到待加工基板上的介质。

本发明一些实施例中，所述待处理基板31的直径为200-300毫米，所述图形转移介质的动力粘度不低于300厘泊-4000厘泊。

本发明实施例1-3中，所述待处理基板31为晶圆，所述图形转移介质为光刻胶，每种光刻胶的动力粘度分别为420厘泊、2000厘泊和3000厘泊，每种晶圆的直径分别为200毫米、300毫米和300毫米。

本发明一些实施例的所述步骤S1中，将所述待处理基板31通过真空吸附的方式装载于所述载片部21。

具体的，参照图2和图3，所述载片部21连接有真空泵25，且包括设置于顶部的真空吸盘（图中未标示），所述真空吸盘（图中未标示）与所述真空泵25相通，以通过所述真空泵25抽气，进而使所述待处理基板31吸附于所述载片部21顶部的真空吸盘（图中未标示）。所述载片部21的具体结构为本领域技术人员所公知，在此不做赘述。

本发明一些实施例的所述步骤S1中，先通过所述位置控制部23使所述喷涂部22的底部中心正对所述待处理基板31的表面中心。

参照图2和图3，所述喷涂部22包括位于底部的喷嘴221，所述位置控制部23连接于所述喷涂部22，以驱动所述喷涂部22移动，从而控制所述喷嘴221的位置。

本发明一些实施例中，所述位置控制部23包括相互连接的吊臂和驱动电缸，具体的结构以及装配方式请参见CN109807003A，在此不做赘述。

本发明一些实施例中，所述步骤S1还包括：通过所述位置控制部23控制所述喷涂部22的底部距离所述待处理基板31表面的垂直距离为5-15毫米。

本发明实施例1-3中，具体通过所述位置控制部23控制所述喷涂部22的底部距离所述晶圆的垂直距离均为10毫米。

图4为本发明一些实施例的图形转移介质在待处理基板表面的分布状态示意图。

本发明一些实施例中，参照图3和图4，所述待处理基板31表面呈圆形，所述步骤S1中，所述喷嘴221的底部中心正对所述待处理基板31的表面中心311，所述步骤S2中，通过所述位置控制部23使所述喷嘴221朝向所述待处理基板31的外边缘312水平移动直至所述喷嘴221的底部中心正对所述待处理基板31表面的第一位置313，控制所述喷涂部22进行所述水平移动的同时向所述待处理基板31喷涂所述图形转移介质，并通过所述旋转驱动部24带动所述待处理基板31旋转，以进行喷涂处理。所述喷涂处理使图形转移介质32呈螺旋状分布。

所述水平移动具体指所述喷涂部22移动，使所述喷嘴221底部相对所述待处理基板31表面的垂直距离不变，且所述喷嘴221朝向所述外边缘312运动。

本发明一些实施例中，所述第一位置与所述待处理基板31表面中心311的直线距离为所述待处理基板31半径的40-60%，从而有利于在后续所述步骤S2进行的所述偏心喷涂处理的过程中，使所述图形转移介质在所述待处理基板31表面呈螺旋状分布。

本发明实施例1-3中，所述第一位置与所述晶圆中心的直线距离分别为所述晶圆径的40%、50%和60%。

本发明一些实施例的步骤S2中，通过所述旋转驱动部24带动所述待处理基板31以30-100转/秒的速率连续旋转，并通过所述喷涂部22控制所述图形转移介质的流量为0.5-4毫升/秒，以完成所述喷涂处理，从而有利于图形转移介质在所述待处理基板31表面形成螺旋状分布。

具体的，参照图2和图3，所述旋转驱动部24与所述载片部21顶部的真空吸盘（图中未标示）相连，以带动所述待处理基板31绕自身的中心轴线旋转。所述旋转驱动部24的具体结构以及装配方式为本领域技术人员所公知，在此不做赘述。

进一步的，所述喷涂部22还包括导液管路222，以从外部容器中向所述喷嘴221提供所述图形转移介质。

本发明一些实施例中，所述水平移动的速率为2-10毫米/秒。

本发明实施例1-3的所述步骤S2中，所述连续旋转的速率分别为50转/秒、70转/秒以及90转/秒，所述水平移动的速率分别为4毫米/秒、6毫米/秒和8毫米/秒。所述喷嘴221提供所述光刻胶的流量均为1毫升/秒。

本发明一些实施例的所述步骤S5中，所述成膜处理的次数至少为2，以控制形成的光阻的厚度和均匀性。

本发明一些实施例中，所述成膜处理包括第一成膜处理和第二成膜处理。

本发明一些实施例中，所述对心喷涂处理完成后，通过所述旋转驱动部24对所述待处理基板31进行第一驱动处理，以带动所述待处理基板31以200-1000转/秒的速率旋转，直至所述图形转移介质铺满所述待处理基板31的表面，以完成所述第一成膜处理。

本发明一些实施例的所述第一成膜处理的过程中，通过所述旋转驱动部24对所述待处理基板31进行所述第一驱动处理的过程中，所述待处理基板31以同一速率进行旋转。

本发明一些的所述第一成膜处理中，所述第一驱动处理包括若干子驱动处理，通过所述旋转驱动部24带动所述待处理基板31进行所述若干子驱动处理。

本发明一些实施例中，所述第一驱动处理由顺次进行的若干子驱动处理组成，所述旋转驱动部24通过不同的所述子驱动处理带动所述待处理基板31以不同的速率旋转。

本发明一些实施例的所述第一驱动处理的过程中，所述待处理基板31的旋转速率随所述子驱动处理次数的增加而升高。具体的，所述若干子驱动处理顺次连续进行。“顺次连续进行”的含义为不同子驱动处理切换的过程中，所述待处理基板31的旋转不会停止。

具体的，本发明实施例1-3中的所述第一驱动处理均由顺次连续进行的第一次子驱动处理和第二次子驱动处理组成。

本发明实施例1中，通过所述旋转驱动部24带动所述晶圆以200转/秒的速率连续旋转2秒以完成第一次子驱动处理，然后将旋转速率提升至500转/秒并连续旋转2秒，以完成第二次子驱动处理。

本发明实施例2中，通过所述旋转驱动部24带动所述晶圆以300转/秒的速率连续旋转2秒以完成第一次子驱动处理，然后将旋转速率提升至600转/秒并连续旋转2秒，以完成第二次子驱动处理。

本发明实施例3中，通过所述旋转驱动部24带动所述晶圆以500转/秒的速率连续旋转2秒以完成第一次子驱动处理，将旋转速率提升至800转/秒并连续旋转2秒，以完成第二次子驱动处理。

本发明一些实施例中，所述第一成膜处理完成后，通过所述旋转驱动部24对所述待处理基板31进行第二驱动处理，以带动所述待处理基板31以1000-3500转/秒的速率旋转，直至所述图形转移介质均匀涂覆于所述待处理基板31表面，以完成所述第二成膜处理。

本发明一些实施例中，所述第二驱动处理由顺次进行的若干子驱动处理组成，所述旋转驱动部24通过不同的所述子驱动处理带动所述待处理基板31以不同的速率旋转。

本发明一些实施例的所述第二驱动处理的过程中，所述待处理基板31的旋转速率随所述子驱动处理次数的增加而升高。具体的，所述若干子驱动处理顺次连续进行。“顺次连续进行”的含义为不同子驱动处理切换的过程中，所述待处理基板31的旋转不会停止。

具体的，本发明实施例1-3中的所述第二驱动处理均由顺次连续进行的第一次子驱动处理和第二次子驱动处理组成。

本发明实施例1中，通过所述旋转驱动部24带动所述晶圆以1200转/秒的速率连续旋转5秒以完成第一次子驱动处理，然后将旋转速率提升至3000转/秒并连续旋转35秒，以完成第二次子驱动处理。

本发明实施例2中，通过所述旋转驱动部24带动所述晶圆以1400转/秒的速率连续旋转5秒以完成第一次子驱动处理，然后将旋转速率提升至2500转/秒并连续旋转35秒，以完成第二次子驱动处理。

本发明实施例3中，通过所述旋转驱动部24带动所述晶圆以1500转/秒的速率连续旋转5秒以完成第一次子驱动处理，然后将旋转速率提升至2000转/秒并连续旋转35秒，以完成第二次子驱动处理。

本发明实施例中，使用光学显微镜观察经所述喷涂方法得到的涂胶基板。具体的观察方法为本领域技术人员使用的常规技术手段，在此不作赘述。

图5为本发明实施例1的涂胶基板的照片。

以实施例1得到的涂胶基板为例，参照图5，涂胶基板51表面的光阻颜色均匀无色差，且无风纹等异常现象。

本发明实施例采用美国Filmetrics公司生产的型号为F50的光学膜厚仪对所述涂胶基板表面的光阻进行环型49点测量，以统计光阻的平均厚度和均匀性。具体的测量和统计方法为本领域技术人员使用的常规技术手段，在此不作赘述。

本发明实施例中，经所述喷涂方法得到的所述涂胶基板表面的光阻的平均厚度为3微米-10微米，均匀性小于3%，均能达到量产要求。

具体的，本发明实施例1-3中，光阻的平均厚度分别为3.2微米、5.5微米和9.7微米，均匀性均小于3%。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (4)

1.一种喷涂方法，通过涂胶装置在待处理基板的表面涂覆图形转移介质，所述涂胶装置包括载片部、喷涂部、位置控制部和旋转驱动部，其特征在于，所述图形转移介质的动力粘度为300厘泊-4000厘泊，所述喷涂方法包括：

S1：将所述待处理基板装载于所述载片部后，通过所述位置控制部使所述喷涂部的底部中心正对所述待处理基板的表面中心；

S2：通过所述位置控制部使所述喷涂部水平移动至所述喷涂部的底部中心正对所述待处理基板表面的第一位置，控制所述喷涂部进行所述水平移动的同时向所述待处理基板喷涂所述图形转移介质，并通过所述旋转驱动部带动所述待处理基板旋转，以进行喷涂处理；

S3：所述喷涂处理完成后，通过所述旋转驱动部带动所述待处理基板旋转，以进行成膜处理；

所述待处理基板表面呈圆形，且直径为200-300毫米；

所述步骤S2中，通过所述位置控制部使所述第一位置与所述待处理基板表面的中心的直线距离为所述待处理基板半径的40-60%；

所述步骤S1还包括，通过所述位置控制部使所述喷涂部底部距离所述待处理基板表面的垂直距离为5-15毫米；

所述步骤S2中，所述水平移动的速率为2-10毫米/秒，通过所述旋转驱动部带动所述待处理基板以30-100转/秒的速率连续旋转，并通过所述喷涂部控制所述图形转移介质的流量为0.5-4毫升/秒，以完成所述喷涂处理；

所述步骤S3中，所述成膜处理的次数至少为2，以控制形成的光阻的厚度和均匀性；

所述成膜处理包括第一成膜处理，所述步骤S3中，所述喷涂处理完成后，通过所述旋转驱动部对所述待处理基板进行第一驱动处理，以带动所述待处理基板以200-1000转/秒的速率旋转，直至所述图形转移介质铺满所述待处理基板的表面，以完成所述第一成膜处理；

所述成膜处理还包括第二成膜处理，所述步骤S3中，所述第一成膜处理完成后，通过所述旋转驱动部对所述待处理基板进行第二驱动处理，以带动所述待处理基板以1000-3500转/秒的速率旋转，直至所述图形转移介质均匀涂覆于所述待处理基板表面，以完成所述第二成膜处理。

2.根据权利要求1所述的喷涂方法，其特征在于，通过所述旋转驱动部对所述待处理基板进行所述第一驱动处理和所述第二驱动处理中的任意一种的过程中，所述待处理基板以同一速率进行旋转。

3.根据权利要求1所述的喷涂方法，其特征在于，所述第一驱动处理和所述第二驱动处理的任意一种由顺次进行的若干子驱动处理组成，所述旋转驱动部通过不同的所述子驱动处理带动所述待处理基板以不同的速率旋转。

4.根据权利要求3所述的喷涂方法，其特征在于，所述待处理基板的旋转速率随所述子驱动处理次数的增加而升高。

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