CN1501442A - 光刻胶沉积设备以及使用该设备形成光刻胶薄膜的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种光刻胶沉积设备以及一种使用该设备形成光刻胶薄膜的方法。光刻胶沉积设备包括：真空室(它包括在其上加载基片的基片支架)，连接于真空室的光刻胶存储罐，以及连接于光刻胶存储罐的压电装置(它把在光刻胶存储罐中存储的液态光刻胶汽化为雾化的光刻胶以向真空室提供雾化光刻胶)。由于在光刻胶存储罐中汽化液态光刻胶，并且在稀薄的大气压下在真空室中把雾化的光刻胶沉积为光刻胶薄膜，所以可以大大改善最终光刻胶薄膜的厚度均匀性。由于不需要高速旋转基片，所以可以防止对基片的损害。此外，由于光刻胶沉积设备在光刻胶沉积期间使用了边缘覆盖层，所以不需要从基片边缘去除不需要光刻胶的附加工序，由此改进了制造合格率并降低了制造成本。

Description

光刻胶沉积设备以及使用该设备形成光刻胶薄膜的方法

技术领域

本发明涉及一种光刻胶沉积设备以及使用该设备形成光刻胶薄膜的方法，并且尤其涉及在半导体晶片或玻璃基片上沉积光刻胶薄膜的设备以及使用该设备形成光刻胶薄膜的方法。

背景技术

一般说来，在集成电路半导体器件、液晶显示屏、等离子体显示屏等的制造中需要在半导体晶片或玻璃基片上形成预定的材料图形。

预定材料图形的形成包括在半导体晶片或玻璃基片上沉积的材料层之上涂覆光刻胶，通过曝光形成光刻胶图形，以及通过把光刻胶图形用作蚀刻掩膜把材料层蚀刻为预定材料图形。在材料层上涂覆光刻胶中，使用光刻胶涂覆设备。将参照图1详细描述光刻胶涂覆设备。

图1示出了常规光刻胶涂覆设备。参照图1，常规光刻胶涂覆设备包括在处理槽1中的真空吸盘15(它固定基片13，例如半导体晶片或玻璃基片)，通过杆17连接于真空吸盘15并旋转基片13的电机19，以及布置在基片13之上并把光刻胶喷涂于基片13上的光刻胶喷管23。常规光刻胶涂覆设备采用自旋涂覆的方法把光刻胶涂覆在基片13表面，其中当电机19和杆17以恒定速度旋转加载在真空吸盘15之上的基片13时，就把大量光刻胶21涂于基片13表面，并且由于离心力而在基片13上散开以形成光刻胶薄膜。

由于常规光刻胶涂覆设备采用自旋涂覆方法以沉积光刻胶，所以在基片上最后所得到的光刻胶薄膜在厚度均匀性上是欠缺的。此外，在光刻胶沉积期间的高速旋转会损害基片，尤其是大基片，并且会进一步降低光刻胶薄膜厚度的均匀性。

用于常规光刻胶涂覆设备的自旋涂覆方法需要大量光刻胶以及在涂覆光刻胶之后从基片边缘去除多余光刻胶的附加工序。

发明内容

因此，本发明提供一种光刻胶沉积设备，它形成具有均匀厚度的光刻胶薄膜，但不损害基片，也无需在常规光刻胶涂覆设备中应用自旋涂覆方法时所遇到的需要大量光刻胶以及从基片边缘去除多余光刻胶的附加工序。

本发明还提供一种使用该光刻胶沉积设备形成光刻胶薄膜的方法。

在一个方面，本发明提供一种光刻胶沉积设备，包括：真空室，它包括在其上加载基片的基片支架；连接于真空室的光刻胶存储罐；以及连接于光刻胶存储罐的压电装置，它把在光刻胶存储罐中存储的液态光刻胶汽化为雾化的光刻胶以向真空室供给雾化光刻胶。

根据本发明的光刻胶沉积设备可以进一步包括光刻胶供应管，它是通过真空室的上壳体安装的并通过它向真空室提供雾化光刻胶。根据本发明的光刻胶沉积设备进一步包括覆盖基片支架上所加载基片边缘的边缘覆盖层以防止在基片边缘上形成光刻胶薄膜。

根据本发明的光刻胶沉积设备可以进一步在真空室中基片上方包括调整盘，它调整雾化的光刻胶以使雾化光刻胶在基片上方散开。根据本发明的光刻胶沉积设备可以进一步包括连接于液态光刻胶容器的液态光刻胶泵，它从液态光刻胶容器抽吸液态光刻胶，并把所抽吸的液态光刻胶泵送到光刻胶存储罐中。

根据本发明的光刻胶沉积设备可以进一步包括连接于光刻胶存储罐的泵，它控制光刻胶存储罐的内部压强。在根据本发明的光刻胶沉积设备中，可以把压电装置布置得与光刻胶存储罐的外底部接触或布置在光刻胶存储罐内。

在另一方面，本发明提供一种形成光刻胶薄膜的方法，该方法包括：在置于真空室中的基片支架上加载基片；把液态光刻胶容器中的液态光刻胶传送到连接于真空室的光刻胶存储罐；以及压电装置把在光刻胶存储罐中存储的液态光刻胶汽化为雾化光刻胶以使在基片上把雾化光刻胶沉积为光刻胶薄膜。

根据本发明的光刻胶薄膜形成方法中，可以同时进行把液态光刻胶提供到光刻胶存储罐中以及把液态光刻胶汽化为雾化光刻胶。根据本发明的光刻胶薄膜形成方法可以进一步包括在形成光刻胶薄膜之后加热基片以从光刻胶薄膜去除溶剂。

当已形成光刻胶薄膜时，把真空室的内部压强控制在稀薄的大气压中，例如在500-10^-nTorr的范围内，其中n是整数。可以与光刻胶存储罐的外底部接触或在光刻胶存储罐内安置把液态光刻胶汽化为雾化光刻胶的压电装置。

如上所述，在根据本发明使用光刻胶沉积设备形成光刻胶薄膜的方法中，在光刻胶存储罐内把液态光刻胶汽化为雾化光刻胶，并且随后在稀薄的大气压下在真空室中的基片上沉积光刻胶，这样就大大改善了光刻胶薄膜厚度的均匀性。

附图说明

通过参照附图详细描述示例的实施例，本发明的以上特点和优点就会更加明显，其中：

图1示出常规的光刻胶涂覆设备；

图2示出根据本发明实施例的光刻胶沉积设备；以及

图3示出根据本发明使用图2的光刻胶沉积设备形成光刻胶薄膜方法的流程图。

具体实施方式

将参照附图更完整地描述本发明，图中示出了本发明的示例实施例。然而，本发明可以以许多形式实施，并不应仅限于这里所提出的实施例构成；而是，提供这些实施例以使本文所揭示的内容能彻底和完整，并将对本领域的技术人员完整地传达本发明的理念。

图2中示出了根据本发明实施例光刻胶沉积设备的结构。参照图2，根据本发明的光刻胶沉积设备包括真空室104，其中放置基片支架103。由壳体105限定真空室104的内部空间。安置了覆盖基片支架上加载的基片101边缘的边缘覆盖层106，以使在基片101的边缘上不形成光刻胶薄膜。控制真空室104压强的第一泵107连接于真空室104。在真空室104的壳体105中安置控制真空室104温度的加热器109。

通过真空室104的壳体上面形成了光刻胶供应管111，通过它把雾化光刻胶提供到真空室104中。在基片101上面安置把通过光刻胶供应管111引入真空室104的雾化光刻胶调整的调整盘113，这样可以在基片101的上方散开雾化光刻胶。经过调整盘的雾化光刻胶沉积在基片101上，并且随后通过基片支架103和真空室104的下壳体之间的空间排出真空室104。以下描述把液态光刻胶变为雾化光刻胶的单元。

质量流量控制器(MFC)115和光刻胶存储罐117串接于光刻胶供应管111。换句话说，光刻胶存储罐117通过光刻胶供应管连接于真空室104。光刻胶存储罐117连接于控制光刻胶存储罐117内部压强的第二泵119。在光刻胶存储罐117中把液态光刻胶汽化为雾化光刻胶并把雾化光刻胶提供到光刻胶室104中的压电装置121连接于光刻胶存储罐117。例如，压电装置121可以是振动器。虽然图2中把压电装置121描述为与光刻胶存储罐117的外底部相接触，但是可在光刻胶存储罐内部安装压电装置121。压电装置121通过与压电装置控制器123连接传输能量来汽化光刻胶存储罐117中的液态光刻胶。汽化液态光刻胶的量可由光刻胶存储罐117的内部压强、压电装置控制器123的控制能力等控制。

光刻胶存储罐117连接于液态光刻胶容器125。液态光刻胶泵131连接于液态光刻胶容器125。液态光刻胶泵131从液态光刻胶容器125抽吸液态光刻胶并通过第一过滤器127和入口阀129(它们通过液态光刻胶供应管126连接于液态光刻胶泵131)把液态光刻胶泵送到光刻胶存储罐117中。第一过滤器127从液态光刻胶去除杂质。

光刻胶存储罐117连接于惰性气体管道133，通过它把诸如氮或氦的惰性气体提供到光刻胶存储罐117中。光刻胶存储罐117的内部压强和真空室104的内部压强(把惰性气体通过光刻胶供应管111提供到其中)可以使用惰性气体来控制。在惰性气体管道133中安置去除杂质的第二过滤器135。

在下文中，参照图2和3描述了根据本发明使用如上所述的光刻胶沉积设备在基片上形成光刻胶薄膜的方法。

图3是根据本发明实施例使用图2的光刻胶沉积设备形成光刻胶薄膜方法的流程图。

特别是，在步骤201中，在真空室104中把基片101加载到基片支架103上。接着，在步骤203中，为了把真空室104的内部压强控制到低于大气压的水平(比如在500-10^-nTorr的范围内，其中n是整数)，使连接于真空室104的第一泵107工作。在步骤205中，使用加热器109把基片支架103的温度控制到预定的水平，例如25-200℃。

接着，在步骤207中，使用第二泵119把光刻胶存储罐117的内部压强控制到低于大气压的水平，例如在100-200Torr的范围内。在步骤209中，使用液态光刻胶泵131通过第一过滤器127和入口阀129把液态光刻胶容器125中的液态光刻胶提供到光刻胶存储罐117中。通过开关控制，开启入口阀129以使液态光刻胶进入光刻胶存储罐117，或者关闭入口阀129暂停把液态光刻胶提供到光刻胶存储罐117。

接着，在步骤211中，使用压电装置212和压电装置控制器123把提供到液态光刻胶存储罐117中的液态光刻胶转换到雾化光刻胶。如上所述，把压电装置121安置得与光刻胶存储罐117的外底部相接触或安置在光刻胶存储罐117内，并且把液态光刻胶汽化为雾化光刻胶。雾化光刻胶最初存储在光刻胶存储罐117中。虽然，在实施例中以分开的步骤来描述把液态光刻胶提供到光刻胶存储罐117中(步骤209)以及把光刻胶存储罐117中的液态光刻胶汽化为雾化光刻胶(步骤211)，但是可以在把液态光刻胶提供到光刻胶存储罐117中的同时把液态光刻胶汽化为雾化光刻胶。

接着，在步骤213，为了在加载于晶片支架103之上的基片101上形成光刻胶薄膜，在预定时段以预定流率通过MFC 115和光刻胶供应管111把光刻胶存储罐117中的雾化光刻胶提供到真空室104中。当使用以上所述的雾化光刻胶在稀薄的大气压下在真空室104中的基片101上形成光刻胶薄膜时，就可以显著地改善光刻胶薄膜厚度的均匀性。

接着，在步骤215中停止提供雾化光刻胶。换句话说，为了暂停把液态光刻胶提供到光刻胶存储罐117中，就关闭入口阀129。还暂停压电装置121和压电装置控制器123的工作以停止在光刻胶存储罐117中把液态光刻胶汽化为雾化光刻胶。

接着，在步骤217中，为了从光刻胶存储罐117和真空室104清除剩余的雾化光刻胶，通过惰性气体管道133把诸如氮或氦的惰性气体提供到光刻胶存储罐117中。

接着，在步骤219中，为了从光刻胶薄膜汽化并去除溶剂，通过加热器109加热真空室104中的基片支架103。根据本发明的光刻胶沉积设备可以同时沉积光刻胶薄膜以及从光刻胶薄膜去除溶剂，这在现有技术中是在不同单元分开进行的。结果，减少了光刻胶薄膜中的微粒量以及半导体器件制造中的工艺步骤数，由此减少了制造成本并改进了生产率。

接着，通过经由惰性气体管道133把惰性气体提供到真空室104来使真空室的内部压强回到大气压，并且从真空室104卸载在其上形成了光刻胶薄膜的基片101。结果，在基片101上形成光刻胶薄膜的一个周期就完成了。

如上所述，根据本发明的光刻胶沉积设备在稀薄的大气压下的真空室上沉积雾化的光刻胶，而不是液态的光刻胶。这样可以大大改进基片上最后得到的光刻胶薄膜厚度的均匀性。此外，由于不需要高速旋转基片，就能防止在常规光刻胶涂覆设备中发生的对基片的损害，由此改善了制造合格率并降低了制造成本。

不同于使用自旋涂覆技术的常规光刻胶涂覆设备，当使用根据本发明的光刻胶沉积设备时，可以减少所使用的光刻胶量，和不需要从基片边缘去除不需要的光刻胶的附加工序，由此改进了生产率。此外，在沉积光刻胶之后通过加热基片可以立即去除光刻胶中的溶剂。

Claims (12)

1.一种光刻胶沉积设备，包括：

真空室，它包括在其上加载基片的基片支架；

连接于真空室的光刻胶存储罐；以及

连接于光刻胶存储罐的压电装置，它把在光刻胶存储罐中存储的液态光刻胶汽化为雾化的光刻胶以向真空室提供雾化光刻胶。

2.按权利要求1所述的光刻胶沉积设备，进一步包括光刻胶供应管，把它安装在通过真空室的上壳体并通过它向真空室提供雾化光刻胶。

3.按权利要求1所述的光刻胶沉积设备，进一步包括边缘覆盖层，它覆盖基片支架上所加载基片边缘以防止在基片边缘上形成光刻胶薄膜。

4.按权利要求1所述的光刻胶沉积设备，进一步包括在真空室中在基片上方的调整盘，它调整雾化的光刻胶以使雾化光刻胶在基片上方散开。

5.按权利要求1所述的光刻胶沉积设备，进一步包括连接于液态光刻胶容器的液态光刻胶泵，它从液态光刻胶容器抽吸液态光刻胶，并把所抽吸的液态光刻胶泵送到光刻胶存储罐中。

6.按权利要求1所述的光刻胶沉积设备，进一步包括连接于光刻胶存储罐的泵，它控制光刻胶存储罐的内部压强。

7.按权利要求1所述的光刻胶沉积设备，其特征在于把压电装置安装得与光刻胶存储罐的外底部相接触或安装在光刻胶存储罐内。

8.一种形成光刻胶薄膜的方法，该方法包括：

在置于真空室中的基片支架上加载基片；

把液态光刻胶容器中的液态光刻胶传送到连接于真空室的光刻胶存储罐；以及

压电装置把在光刻胶存储罐中存储的液态光刻胶汽化为雾化光刻胶以使在基片上把雾化光刻胶沉积为光刻胶薄膜。

9.按权利要求8所述的方法，其特征在于同时进行把液态光刻胶提供到光刻胶存储罐中以及把液态光刻胶汽化为雾化光刻胶。

10.按权利要求8所述的方法，进一步包括在形成光刻胶薄膜之后加热基片以从光刻胶薄膜去除溶剂。

11.按权利要求8所述的方法，其特征在于当形成光刻胶薄膜时，真空室的内部压强是在500-10^-nTorr的范围内，其中n是整数。

12.按权利要求8所述的方法，其特征在于与光刻胶存储罐的外底部接触或在光刻胶存储罐内安置把液态光刻胶汽化为雾化光刻胶的压电装置。

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