CN114054288B - 涂胶机的控制方法、涂胶机的控制系统以及涂胶机 - Google Patents

Abstract

本申请属于半导体技术领域，具体涉及一种涂胶机的控制方法、涂胶机的控制系统以及涂胶机，该涂胶机的控制方法包括获取光刻胶膜层的需求厚度，控制光刻胶流向晶圆，根据需求厚度，改变晶圆的转速。根据发明实施例的涂胶机的控制方法，在进行晶圆涂胶的过程中，控制晶圆的转速发生变化，能够实现一种光刻胶采用不同的转速进行旋转，形成不同厚度的膜层，扩大了一种光刻胶在不同的转速下所形成的膜层厚度的范围，进而减少涂胶机上所装设的光刻胶的种类，降低了成本投入。另外，通过改变晶圆的旋转速度，快速去除光刻胶中的气泡，改善线宽粗糙度。

Description

涂胶机的控制方法、涂胶机的控制系统以及涂胶机

技术领域

本申请属于半导体技术领域，具体涉及一种涂胶机的控制方法、涂胶机的控制系统以及涂胶机。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

随着半导体技术节点以及机台的演进，芯片制造商在成本的考量下持续挑战增加器件在晶圆上的密度，集成电路中器件的密集度越来越高，半导体器件的特征关键尺寸不断减小，已逼近达到光刻的光学物理极限，以现有的光刻工艺形成的掩模图形难以满足半导体器件持续减小的特征关键尺寸的需求，遏制了半导体技术的发展。半导体制造工艺中的缺陷是影响半导体器件的良率以及器件性能的一个主要因素。在光刻工艺中，线宽粗糙度(Line Width Roughness，简称LWR)就是一项重要指标。当光刻胶图形的线宽粗糙度越小时，越能够将图形精确地转移至基底上，因而越有助于提高器件的性能。

现有技术中，要形成不同厚度的薄膜，通过使用不同黏度和种类的光刻胶并改变涂抹光刻胶的涂胶转速来实现，但当涂胶转速高于2500转/分时，涂胶腔内会形成轮流，导致晶圆边缘的涂胶均匀性变差，因此为达到所需要的涂胶厚度，就需要使用不同粘度的光刻胶，导致生产成本投入高。

发明内容

本申请的第一方面提出了一种涂胶机的控制方法，包括：

获取光刻胶膜层的需求厚度；

控制光刻胶流向晶圆；

根据所述需求厚度，改变所述晶圆的转速。

本申请的第二方面提出了一种涂胶机的控制系统，用于上述任一技术方案的涂胶机的控制方法，包括：

控制模块，所述控制模块用于控制光刻胶流向晶圆；

获取模块，所述获取模块用于获取光刻胶膜层的需求厚度；

改变模块，所述改变模块用于根据所述需求厚度，改变所述晶圆的转速。

本申请的第三方面提出了一种涂胶机，包括：

装载台，所述装载台设置成用于装载晶圆；

胶瓶，所述胶瓶中盛有光刻胶；

喷管，所述喷管连接在所述胶瓶上，且所述喷管的出胶口位于所述装载台的上方；

动力泵，所述动力泵连接在所述喷管上；

控制器，所述装载台和所述动力泵均与所述控制器电连接，所述控制器设置成控制所述装载台以改变所述晶圆的转速，以执行上述任一技术方案的涂胶机的控制方法。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请实施例的涂胶机的控制方法的流程示意图；

图2为图1所示的根据需求厚度，改变所述晶圆的转速的流程示意图；

图3为图2所示的根据所述需求厚度，控制所述晶圆的转速在第一转速区间和第二转速区间之间进行切换的流程示意图；

图4为本申请实施例的涂胶机的控制方法的完整流程图；

图5为现有技术中光刻胶A、光刻胶B、和光刻胶C分别对应的光刻胶膜层的厚度示意图；

图6为采用本申请的涂胶机的控制方法实现光刻胶C制造两种不同厚度的光刻胶膜层的示意图；

图7为本申请实施例的涂胶机的控制方法的转速切换的示意图；

图8为本申请实施例的涂胶机的控制系统的结构框图；

图9为本申请实施例的涂胶机的装置示意图。

附图标记：

1、装载台；

2、胶瓶；

3、喷管；

4、动力泵；

5、控制器；

6、晶圆。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1至图7所示，本申请的实施例提供了一种涂胶机的控制方法，包括：

获取光刻胶膜层的需求厚度；

控制光刻胶流向晶圆6；

根据需求厚度，改变晶圆6的转速。

根据本申请实施例的涂胶机的控制方法，现有技术中，在晶圆6还未旋转时光刻胶已经流向了晶圆6，造成晶圆6的浪费，且涂胶机以定速1200RPM(revolutions per minute，最高转速，单位为转/分钟)-2500RPM进行旋转，一种光刻胶的黏度固定，在转速不变的情况下，旋转后所形成光刻胶膜层的厚度唯一，当涂胶转速高于2500转/分时，会导致涂胶腔内会形成轮流，导致晶圆边缘的涂胶均匀性变差，膜层中也会产生气泡，膜层成型不理想。要实现多种不同厚度的膜层以满足不同的加工需求，需要在涂胶机上装设有多种光刻胶，造成成本投入高。在进行晶圆6涂胶的过程中，控制晶圆6的转速发生变化，能够实现一种光刻胶采用不同的转速进行旋转，形成不同厚度的膜层，扩大了一种光刻胶在不同的转速下所形成的膜层的厚度范围，进而减少涂胶机上所装设的光刻胶的种类，降低了成本投入，提高了生产效率。另外，通过改变晶圆6的旋转速度，能够快速去除光刻胶中的气泡，增加了光刻胶的密度，改善了线宽粗糙度，提高了膜层的品质，进而提高了晶圆6的成品率。

在本申请的一些实施例中，如图2和图4所示，改变晶圆6在涂抹光刻胶过程中的转速可以是在两种不同的速度范围之间切换，也可以是在三种不同的速度范围之间切换，在一个实施例中，在两种不同的速度范围之间切换。具体的根据需求厚度，改变晶圆6的转速包括：根据需求厚度，控制晶圆6的转速在第一转速区间和第二转速区间之间进行切换；如果晶圆6的转速在第一转速区间和第二转速区间之间进行切换的次数达到预设次数，控制晶圆6停止转动。其中，第一转速区间可以大于或小于第二转速区间，只要保证第一转速区间和第二转速区间之间具有速度差即可。由较大的速度区间向较小的速度区间变化，光刻胶受到向心力，光刻胶向晶圆6的中心流动以减少在晶圆6边缘产生的乱流，进而使光刻胶的表面趋于平坦，弥补因溶剂蒸发造成的凹陷，由较小的速度区间向较大的速度区间变化，光刻胶受到离心力，光刻胶向晶圆6的边缘流动以覆盖晶圆6的表面，避免出现波浪式膜层、螺旋式膜层或日晕式膜层。针对不同的光刻胶种类和光刻胶膜层的需求厚度，需要多次进行转速的切换。

在本申请的一些实施例中，如图3和图4所示，晶圆6在第一转速区间内的旋转时间和第二转速区间内的旋转时间需要限定一个数值范围，既要保证光刻胶能够覆盖晶圆6的表面，也要保证膜层各处的厚度的均匀性。具体的，根据需求厚度，控制晶圆6的转速在第一转速区间和第二转速区间之间进行切换包括根据需求厚度，控制晶圆6的转速在第一转速区间旋转第一预设时间；如果达到第一预设时间，控制转速的转速在第二转速区间旋转第二预设时间；如果达到第二预设时间，确定转速完成一次切换。晶圆6旋转第一预设时间和第二预设时间后，认为完成了一次速度的改变。根据前文所述，不同的光刻胶种类和光刻胶膜层的需求厚度，需要完成不同次数的切换，直至切换次数满足预设次数，才能确定晶圆6的光刻胶膜层加工完成可以进入下一工序。光刻胶膜层的厚度计算公式为

其中，t为光刻胶膜层的厚度，K为常数，C为光刻胶中聚合物含量，η为分子量，ω为转速，根据公式可知，改变转速也就是改变光刻胶膜层的厚度。下面对使用一种光刻胶实现两种不同厚度的光刻胶膜层进行具体说明：如图5所示，在现有技术中，光刻胶A的黏度为2.0，能够形成厚度为a的膜层，光刻胶B的黏度为1.5，能够形成厚度为b的膜层，光刻胶C的黏度为1.0，能够形成厚度为c的膜层，光刻胶的种类、黏度和膜层厚度的对应关系固定，且a＞b＞c，光刻胶的黏度与膜层厚度成正相关。如图6所示，采用本申请后，可以实现光刻胶C的黏度1.0既能够形成厚度为b的膜层，也能够实现厚度为c的膜层，进而涂胶机上可以不再装设光刻胶B，节省了成本投入，提高了生产效率。

在本申请的一些实施例中，在一个实施例中，预设次数为2次-15次，根据不同的光刻胶种类和光刻胶膜层的需求厚度决定。如图7所示，预设次数为4次。

在本申请的一些实施例中，如图7所示，根据前文所述，是在两种不同的速度范围之间切换，第一转速区间可以大于或小于第二转速区间，在一个实施例中，第一转速区间大于第二转速区间。先由较大的第二转速区间向较小的第一转速区间变化，光刻胶受到向心力，光刻胶向晶圆6的中心流动以减少在晶圆6边缘的乱流，进而使光刻胶的表面趋于平坦，弥补因溶剂蒸发造成的凹陷，再由较小的第一转速区间向较大的第二转速区间变化，光刻胶受到离心力，光刻胶向晶圆6的边缘流动以覆盖晶圆6的表面。通过离心力和向心力的交替，减少乱流，使膜层的表面区域平坦，避免出现波浪式膜层、螺旋式膜层或日晕式膜层。

在本申请的一些实施例中，如图7所示，根据前文所述，第一转速区间和第二转速区间之间要具有速度差，也就是第一转速区间的最小值大于第二转速区间的最大值。第一转速区间的转速范围为2500RPM-4000RPM，第二转速区间的转速范围为500RPM-2500RPM。晶圆6以高度进行旋转时，能够消除光刻胶中的气泡，加快软烘工艺阶段中溶剂的蒸发过程，增加光刻胶膜层的密度，能够阻挡气体进入，同时改善了线宽粗糙度。在一个实施例中，第一转速区间的转速范围为2000RPM-3900RPM，第二转速区间的转速范围为500RPM-1200RPM。

在本申请的一些实施例中，如图7所示，在控制光刻胶流向晶圆6之前还需要给晶圆6一个初始旋转速度，使其在第三转速区间内旋转，确定光刻胶已经流到晶圆6表面后，控制晶圆6的转速由第三转速区间向第一转速区间改变，再由第一转速区间向第二转速区间改变，进而在第一转速区间和第二转速区间之间交替切换。第三转速区间的转速范围为100RPM-3000RPM。综上所述，先控制晶圆6以2000RPM-3000RPM的转速旋转同时控制光刻胶流向晶圆6，再控制晶圆6的转速向100RPM-200RPM逐渐减速，然后控制晶圆6的转速由100RPM-200RPM向第一转速区间逐渐增加，自进入第一转速区间后进行第一转速区间和第二转速区间之间的切换。当切换次数满足预设次数后，控制晶圆6的转速由最后一次切换中的第二转速区间向1200RPM-2500RPM的转速范围切换并以转速为1200RPM-2500RPM运行一段时间，一段时间后，控制晶圆6的转速逐渐降低至0，完成晶圆6的涂胶过程。

在本申请的一些实施例中，为了使光刻胶膜层更加均匀，第一预设时间和第二预设时间不宜过长，造成晶圆6边缘或中心光刻胶堆积。在一个实施例中，第一预设时间和第二预设时间均为1s(second秒)-2.5s。需要说明的是，由第一转速区间切换至第二转速区间所需的时间远小于第一预设时间和第二预设时间，可以忽略不计。

如图8所示，本申请的实施例还提供了一种涂胶机的控制系统，用于执行上述任一实施例的涂胶机的控制方法，包括：

控制模块，控制模块用于控制光刻胶流向晶圆6；

获取模块，获取模块用于获取光刻胶膜层的需求厚度；

改变模块，改变模块用于根据需求厚度，改变晶圆6的转速。

根据本实施例的涂胶机的控制系统，通过控制模块能够控制进行涂胶的时间，控制光刻胶流向晶圆6，还能够控制晶圆6的转速。通过获取模块获取光刻胶膜层的需求厚度，需求厚度不同决定了使用一种光刻胶进行涂胶时的转速不同，再根据改变模块实现转速的改变。

如图9所示，本申请的实施例还提供了一种涂胶机，包括：

装载台1，装载台1设置成用于装载晶圆6；

胶瓶2，胶瓶2中盛有光刻胶；

喷管3，喷管3连接在胶瓶2上，且喷管3的出胶口位于装载台1的上方；

动力泵4，动力泵4连接在喷管3上；

控制器5，装载台1和动力泵4均与控制器5电连接，控制器5设置成控制装载台1以改变晶圆6的转速，以执行上述任一实施例的涂胶机的控制方法。

根据本实施例的涂胶机，将晶圆6放置在装载台1上，控制器5执行上述任一实施例中的涂胶机的控制方法。当确定晶圆6已经被放置在装载台1上，控制器5控制动力泵4开启，使胶瓶2中的光刻胶在动力泵4的作用下经过喷管3流向晶圆6，喷管3的出胶口位于装载台1的上方，尽可能使光刻胶流向晶圆6的中心位置，便于在旋转时使光刻胶能够均匀覆盖在晶圆6的表面。控制器5获取光刻胶膜层的需求厚度，根据需求厚度的不同，改变晶圆6的转速，能够实现一种光刻胶采用不同的转速进行旋转时，形成不同厚度的膜层，扩大了一种光刻胶在不同的转速下所形成的膜层厚度的范围，进而减少涂胶机上所装设的光刻胶的种类，降低了成本投入，提高了生产效率。

在本申请的一些实施例中，装载台1的直径为90mm(millimeter毫米)-120mm，根据前文所述，晶圆6的转速在第一转速区间内时最高可达到4000RPM，转速过高，为了保证晶圆6在旋转过程中装载台1足以支撑晶圆6并使晶圆6一直停留在装载台1上，增大了装载台1的尺寸。

在本申请的一些实施例中，装载台1为吸盘，吸盘的压力为-95Kpa(千帕)至-75Kpa。装载台1采用真空负压的形式使晶圆6能够停留在装载台1上，由于晶圆6在第一转速区间的转速最高可达4000RPM，因此对真空负压的范围作出改变，使其在-95Kpa至-75Kpa之间，增加了晶圆6在旋转过程中的可靠性，避免由于转速过快造成的晶圆6掉落，进而提高了生产效率。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种涂胶机的控制方法，其特征在于，包括：

获取光刻胶膜层的需求厚度；

控制光刻胶流向晶圆；

根据所述需求厚度，改变所述晶圆的转速；

所述根据所述需求厚度，改变所述晶圆的转速包括：

根据所述需求厚度，控制所述晶圆的转速在第一转速区间和第二转速区间之间进行切换；

如果所述晶圆的转速在所述第一转速区间和所述第二转速区间之间进行切换的次数达到预设次数，控制所述晶圆停止转动；

所述根据所述需求厚度，控制所述晶圆的转速在第一转速区间和第二转速区间之间进行切换包括：

根据所述需求厚度，控制所述晶圆的转速在所述第一转速区间旋转第一预设时间；

如果达到所述第一预设时间，控制所述晶圆的转速在所述第二转速区间旋转第二预设时间；

如果达到所述第二预设时间，确定转速完成一次切换；

所述第一转速区间大于所述第二转速区间。

2.根据权利要求1所述的涂胶机的控制方法，其特征在于，所述预设次数为2次-15次。

3.根据权利要求1所述的涂胶机的控制方法，其特征在于，所述第一转速区间的转速范围为2500RPM-4000RPM，所述第二转速区间的转速范围为500RPM-2500RPM。

4.根据权利要求3所述的涂胶机的控制方法，其特征在于，所述第一转速区间的转速范围为2000RPM-3900RPM，所述第二转速区间的转速范围为500RPM-1200RPM。

5.根据权利要求1所述的涂胶机的控制方法，其特征在于，所述第一预设时间和所述第二预设时间均为1s-2.5s。

6.一种涂胶机的控制系统，用于执行权利要求1-5任一项所述的涂胶机的控制方法，其特征在于，包括：

控制模块，所述控制模块用于控制光刻胶流向晶圆；

获取模块，所述获取模块用于获取光刻胶膜层的需求厚度；

改变模块，所述改变模块用于根据所述需求厚度，改变所述晶圆的转速。

7.一种涂胶机，其特征在于，包括：

装载台，所述装载台设置成用于装载晶圆；

胶瓶，所述胶瓶中盛有光刻胶；

喷管，所述喷管连接在所述胶瓶上，且所述喷管的出胶口位于所述装载台的上方；

动力泵，所述动力泵连接在所述喷管上；

控制器，所述装载台和所述动力泵均与所述控制器电连接，所述控制器设置成控制所述装载台以改变所述晶圆的转速，以执行如权利要求1-5任一项所述的涂胶机的控制方法。

8.根据权利要求7所述的涂胶机，其特征在于，所述装载台的直径为90mm-120mm。

9.根据权利要求7所述的涂胶机，其特征在于，所述装载台为吸盘，所述吸盘的压力为-95Kpa至-75Kpa。