CN208705657U - 扫描式光刻胶涂布系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种扫描式光刻胶涂布系统，所述扫描式光刻胶涂布系统包括：用于放置待涂布晶圆的晶圆承载台；多孔式光刻胶涂布头，包括内部设有容纳腔的涂布主体和与容纳腔连通且位于涂布主体下方的喷嘴；用于驱动多孔式光刻胶涂布头在待涂布晶圆的上方沿垂直于涂布主体长度方向的水平方向移动的第一驱动装置。本实用新型所提供的扫描式光刻胶涂布系统通过使用多孔式光刻胶涂布头进行扫描式涂布，并通过匀胶旋转使待涂布晶圆表面的光刻胶厚度分布更为均匀，进而改善光刻特征尺寸在晶圆面内的均匀性，提升产品的良率。

Description

扫描式光刻胶涂布系统

技术领域

本实用新型涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种扫描式光刻胶涂布系统。

背景技术

目前，在光刻胶涂布工艺中，常见的光刻胶涂布方法是旋转涂胶法。如图1所示，通过光刻胶供给管路101在晶圆102中心位置处喷涂光刻胶103，晶圆102在真空吸盘104带动下高速旋转，通过旋转产生的离心力，使光刻胶103均匀铺开到晶圆102的表面。该方法对于光刻胶材质、晶圆洁净度及晶圆转速等涂胶工艺参数都有较高要求，涂胶工艺参数稍有偏差就极易导致光刻胶在晶圆面内出现中心薄、边缘厚，或者中心厚、边缘薄的情况，进而导致特征尺寸出现与之相应的差异分布，最终影响产品良率。

如图2所示，是采用现有技术涂布的光刻胶在晶圆面内的厚度分布示意图，下端的灰度标尺代表了相应的光刻胶厚度，可以看出光刻胶在晶圆的中心和边缘区域的厚度有明显差异。而光刻胶厚度上的细微差异就有可能影响后续光刻工艺的品质。如图3所示，是采用现有技术所涂布的光刻胶进行光刻工艺后的晶圆面内特征尺寸分布示意图，图中每一网格代表光刻的一个曝光区域105，根据不同大小的特征尺寸分布区间按曝光区域进行了分类标注，依次标注为第一类曝光区域105a、第二类曝光区域105b、第三类曝光区域105c、第四类曝光区域105d，晶圆边缘的不完整曝光区域105e不计。作为示例，其中第一类曝光区域105a的特征尺寸范围为50～52nm、第二类曝光区域105b的特征尺寸范围为48～50nm、第三类曝光区域105c的特征尺寸范围为46～48nm、第四类曝光区域105c的特征尺寸范围为44～46nm。根据以上数据可知，特征尺寸在晶圆面内从中心到边缘存在严重的差异分布，其晶圆面内不均匀性甚至大于10％，严重影响了产品良率。在排除其他因素后可以推定，特征尺寸在晶圆面内的差异分布是由于现有技术涂布的光刻胶在晶圆面内的厚度差异导致的。

因此，有必要提出一种新的光刻胶涂布系统，解决上述问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种扫描式光刻胶涂布系统，用于解决光刻胶涂布后在晶圆面内的厚度分布不均匀的问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本实用新型提供一种扫描式光刻胶涂布系统，包括：

用于放置待涂布晶圆的晶圆承载台；

多孔式光刻胶涂布头，包括涂布主体及至少两个喷嘴；其中，所述涂布主体为内部设有容纳腔的中空结构，所述喷嘴位于所述涂布主体的下方，与所述容纳腔相连通，且沿所述涂布主体的长度方向排布；及

用于在光刻胶涂布过程中驱动所述多孔式光刻胶涂布头移动的第一驱动装置，与所述多孔式光刻胶涂布头相连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述多孔式光刻胶涂布头在所述待涂布晶圆上方移动时，所述涂布主体的中心在所述待涂布晶圆表面的投影与所述待涂布晶圆圆心的连线与所述涂布主体的长度方向相垂直。

作为本实用新型的一种优选方案，所述喷嘴的排列方式为均匀间隔排列。

作为本实用新型的一种优选方案，所述喷嘴排布区域的长度与所述涂布主体的长度相同，所述涂布主体的长度介于150mm～450mm之间。

作为本实用新型的一种优选方案，所述喷嘴的孔径介于0.6mm～1.0mm之间。

作为本实用新型的一种优选方案，所述喷嘴数量介于10～14个之间。

作为本实用新型的一种优选方案，所述晶圆承载台包括真空吸盘，所述扫描式光刻胶涂布系统还包括真空吸附装置，所述真空吸附装置与所述真空吸盘相连接，用于将所述晶圆真空吸附于所述晶圆承载台的表面。

作为本实用新型的一种优选方案，所述扫描式光刻胶涂布系统还包括第二驱动装置，所述第二驱动装置与所述晶圆承载台相连接，用于驱动所述晶圆承载台旋转。

如上所述，本实用新型提供一种扫描式光刻胶涂布系统，具有以下有益效果：

本实用新型通过引入一种新的扫描式光刻胶涂布系统，采用多孔式光刻胶涂布头对晶圆表面进行扫描式涂布光刻胶，并进行匀胶旋转，提高了光刻胶涂布厚度在晶圆面内的均匀性，进而改善了光刻特征尺寸在晶圆面内的均匀性，提升了产品良率。

附图说明

图1显示为现有技术中光刻胶旋转涂布法的示意图。

图2显示为采用现有技术涂布的光刻胶在晶圆面内的厚度分布示意图

图3显示为采用现有技术所涂布的光刻胶进行光刻工艺后的晶圆面内特征尺寸分布示意图

图4显示为本实用新型实施例一中提供的一种扫描式光刻胶涂布系统的截面示意图。

图5显示为本实用新型实施例一中多孔式光刻胶涂布头在待涂布晶圆上方移动时的示意图。

图6显示为本实用新型实施例二中提供的一种扫描式光刻胶涂布方法的流程图。

图7显示为本实用新型实施例二中多孔式光刻胶涂布头从初始位置移动至中间位置的示意图。

图8显示为本实用新型实施例二中多孔式光刻胶涂布头从初始位置移动至终止位置的示意图。

元件标号说明

101 光刻胶供给管路

102 晶圆

103 光刻胶

104 真空吸盘

105 曝光区域

105a 第一类曝光区域

105b 第二类曝光区域

105c 第三类曝光区域

105d 第四类曝光区域

105e 不完整曝光区域

201 晶圆承载台

201a 真空吸盘

202 待涂布晶圆

202a 涂布主体的中心在待涂布晶圆表面的投影

202b 待涂布晶圆圆心

203 多孔式光刻胶涂布头

203a 涂布主体

203b 喷嘴

203c 容纳腔

203d 初始位置

203e 中间位置

203f 终止位置

204 光刻胶供给源

205 供液管路

206 第一驱动装置

207 真空吸附装置

208 第二驱动装置

209 光刻胶

W1 涂布主体的长度

W2 待涂布晶圆的直径

d 喷嘴的孔径

S1～S4 本实用新型实施例二中提供的扫描式光刻胶涂布方法的步骤1)～4)

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图4至图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，虽图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图4至图5，本实用新型提供了一种扫描式光刻胶涂布系统，包括：

用于放置待涂布晶圆202的晶圆承载台201；

多孔式光刻胶涂布头203，包括涂布主体203a及至少两个喷嘴203b；其中，所述涂布主体203a为内部设有容纳腔203c的中空结构，所述喷嘴203b位于所述涂布主体203a的下方，与所述容纳腔203c相连通，且沿所述涂布主体203a的长度方向排布；及

用于在光刻胶涂布过程中驱动所述多孔式光刻胶涂布头203移动的第一驱动装置206，与所述多孔式光刻胶涂布头203相连接。

如图4所示，是本实用新型所提供的扫描式光刻胶涂布系统的截面示意图。待涂布晶圆202放置于晶圆承载台201上，多孔式光刻胶涂布头203位于所述待涂布晶圆202的上方。所述多孔式光刻胶涂布头203包括涂布主体203a及喷嘴203b。所述涂布主体203a为中空结构，内部设有容纳腔203c。所述喷嘴203b位于所述涂布主体203a的下方，与所述容纳腔203c相连通。所述喷嘴203b沿所述涂布主体203a的长度方向排布。第一驱动装置206连接所述多孔式光刻胶涂布头203，在光刻胶涂布过程中驱动所述多孔式光刻胶涂布头203移动。优选地，第一驱动装置206可以是电机及相应的机械传动结构，连接并驱动所述多孔式光刻胶涂布头203在所述待涂布晶圆202的上方沿垂直于所述涂布主体203a长度方向的水平方向移动。

作为示例，所述扫描式光刻胶涂布系统还包括：

光刻胶供给源204；及

供液管路205，一端与所述光刻胶供给源相连接，另一端与所述容纳腔相连通。

光刻胶供给源204通过供液管路205连通所述容纳腔203c，向所述多孔式光刻胶涂布头203供给光刻胶。

作为示例，所述多孔式光刻胶涂布头203在所述待涂布晶圆202上方移动时，所述涂布主体203a的中心在所述待涂布晶圆202表面的投影202a与所述待涂布晶圆圆心202b的连线与所述涂布主体203a的长度方向相垂直。如图5所示，是所述多孔式光刻胶涂布头203在所述待涂布晶圆202上方移动时的示意图。其中，所述涂布主体203a的中心在所述待涂布晶圆202表面的投影202a与所述待涂布晶圆圆心202b可作一连线，该连线与所述涂布主体203a的长度方向相垂直。在光刻胶涂布过程中，所述多孔式光刻胶涂布头203沿所述连线方向移动，移动方向与所述涂布主体203a的长度方向相垂直。

作为示例，所述喷嘴203b排布区域的长度与所述涂布主体203a的长度W1相同。如图4所示，图中所有所述喷嘴203b的排布区域的长度与所述涂布主体203a的长度W1相同，这确保了所述喷嘴203b能够有效贴合所述涂布主体203a的长度，尽可能多地扩大其涂布覆盖区域。

作为示例，所述涂布主体203a的长度W1与所述待涂布晶圆202的直径W2相同。如图4所示，所述涂布主体203a的长度W1等于所述待涂布晶圆202的直径W2，所述涂布主体203a的长度W1完全覆盖整个所述待涂布晶圆202的直径W2，使所述喷嘴203b在喷涂光刻胶时，可以随所述涂布主体203a在水平方向上的移动而覆盖到整个所述待涂布晶圆202。在其他实施案例中，所述涂布主体203a的长度W1并不需要确保与所述待涂布晶圆202的直径W2完全相同，只要能够确保所述喷嘴203b的喷涂范围可以覆盖到整个晶圆即可。

作为示例，所述涂布主体203a的长度W1介于150mm～450mm之间。目前主流的晶圆尺寸为6英寸、8英寸、12英寸和18英寸，优选所述涂布主体203a的长度W1介于150mm～450mm之间，可以确保所述涂布主体203a的长度W1与所述待涂布晶圆202的直径W2相同。当然，在其他案例中，也可以根据晶圆的具体尺寸灵活决定所述涂布主体203a的长度。例如，对于4英寸晶圆，可以将所述涂布主体203a的长度定为100mm。

作为示例，所述喷嘴的排列方式为均匀间隔排列。

作为示例，所述喷嘴203b的孔径d介于0.6mm～1.0mm之间。如图4所示，所述喷嘴203b连接所述容纳腔203a，其孔径d影响了光刻胶的涂布流速及涂布范围。在本实施例中，所述喷嘴203b的孔径d优选为介于0.6mm～1.0mm之间。

作为示例，所述喷嘴203b数量介于10～14个之间。所述喷嘴203b的数量也影响了光刻胶的涂布流速及涂布范围。在本实施例中，所述喷嘴203b数量优选为介于10～14个之间。可以根据所述涂布主体203a的长度W1选取对应的所述喷嘴203b数量。优选地，对于所述涂布主体203a的长度W1为300mm时，选取的所述喷嘴203b数量为12个。

作为示例，所述晶圆承载台201包括真空吸盘201a，所述扫描式光刻胶涂布系统还包括真空吸附装置207，所述真空吸附装置207与所述真空吸盘201a相连接，用于将所述待涂布晶圆202真空吸附于所述晶圆承载台201的上表面。如图4所示，所述待涂布晶圆202通过真空吸盘201a吸附于所述晶圆承载台201的上表面，所述真空吸盘201a通过连接真空吸附装置207来确保真空度。优选地，所述真空吸附装置207可以是机械真空泵，通过真空管路连接到所述真空吸盘201a。

作为示例，所述扫描式光刻胶涂布系统还包括第二驱动装置208，所述第二驱动装置208与所述晶圆承载台201相连接，用于驱动所述晶圆承载台201旋转。在光刻胶涂布过程中，通过旋转所述待涂布晶圆202可以使光刻胶更均匀地分布到晶圆表面。采用第二驱动装置208与所述晶圆承载台201相连接，并驱动所述晶圆承载台201旋转，进而带动所述晶圆承载台201上的所述待涂布晶圆202一同旋转。

实施例二

请参阅图4至图8，本实用新型还提供了一种扫描式光刻胶涂布方法，包括如下步骤：

1)提供晶圆承载台201、多孔式光刻胶涂布头203、第一驱动装置206以及第二驱动装置208，所述多孔式光刻胶涂布头203由涂布主体203a及至少两个喷嘴203b构成，其中，所述涂布主体203a为内部设有容纳腔203c的中空结构，所述喷嘴203b位于所述涂布主体203a的下方，与所述容纳腔203c相连通，且沿所述涂布主体203a的长度方向排布，所述第一驱动装置206，与所述多孔式光刻胶涂布头203相连接，用于在光刻胶涂布过程中驱动所述多孔式光刻胶涂布头203移动，所述第二驱动装置208与所述晶圆承载台201相连接，用于驱动所述晶圆承载台201旋转；

2)提供待涂布晶圆202，将所述待涂布晶圆202放置于所述晶圆承载台201上；

3)利用第一驱动装置206驱动所述多孔式光刻胶涂布头203沿垂直于所述涂布主体203a长度方向的水平方向自所述待涂布晶圆202一侧向另一侧移动的同时使用所述多孔式光刻胶涂布头203a向所述待涂布晶圆202表面涂布光刻胶；及

4)利用第二驱动装置208驱动所述晶圆承载台201以第一转速旋转，使所述待涂布晶圆202在所述多孔式光刻胶涂布头203停止喷涂光刻胶后进行匀胶旋转，以使所述待涂布晶圆202表面的光刻胶均匀分布。

在步骤1)中，请参阅图6的S1步骤，提供本实用新型所述的扫描式光刻胶涂布系统。在本实施例所提供的扫描式光刻胶涂布方法中，采用实施例一中所提供的扫描式光刻胶涂布系统进行光刻胶涂布。

在步骤2)中，请参阅图6的S2步骤及图4和图5，提供待涂布晶圆202，将所述待涂布晶圆202放置于所述晶圆承载台201上。

在步骤3)中，请参阅图6的S3步骤及图5、图7和图8，利用第一驱动装置206驱动所述多孔式光刻胶涂布头203沿垂直于所述涂布主体203a长度方向的水平方向自所述待涂布晶圆202一侧向另一侧移动的同时使用所述多孔式光刻胶涂布头203向所述待涂布晶圆202表面涂布光刻胶。如图5所示，在光刻胶涂布过程中，所述多孔式光刻胶涂布头203沿垂直于所述涂布主体203a长度方向的水平方向自所述待涂布晶圆202一侧向另一侧移动。优选地，是从所述待涂布晶圆202直径的端点位置移动至所述直径另一端的端点位置。如图7所示，是所述多孔式光刻胶涂布头203从初始位置203d沿箭头方向移动至中间位置203e的示意图，所述多孔式光刻胶涂布头203在移动的同时，向所述待涂布晶圆202的表面涂布光刻胶209。如图8所示，是所述多孔式光刻胶涂布头203从初始位置203d移动至终止位置203f的示意图，所述多孔式光刻胶涂布头203在移动的同时，向所述待涂布晶圆202的表面涂布光刻胶209，从而使光刻胶209涂布至整个所述待涂布晶圆202的表面。

在步骤4)中，请参阅图6的S4步骤及图5，利用第二驱动装置208驱动所述晶圆承载台201以第一转速旋转，使所述待涂布晶圆202在所述多孔式光刻胶涂布头203停止喷涂光刻胶后进行匀胶旋转，以使所述待涂布晶圆202表面的光刻胶均匀分布。经过步骤3)后，所述待涂布晶圆202表面各处都已涂布覆盖了一层光刻胶。为了使所述光刻胶的分布更为均匀并获得设定的光刻胶目标厚度，还需要使待涂布晶圆202以第一转速旋转，使表面的光刻胶均匀分布，并甩去多余的光刻胶，以达到目标厚度。

作为示例，在步骤3)中，向所述待涂布晶圆202表面涂布所述光刻胶的同时驱动所述晶圆承载台201以第二转速旋转。作为优选方案，在步骤3)中，在所述多孔式光刻胶涂布头203移动并涂布光刻胶时，所述待涂布晶圆202以第二转速旋转。这样可以进一步优化涂布过程，使步骤3)完成后的所述待涂布晶圆202表面的光刻胶分布更为均匀，以利于后续步骤4)的匀胶旋转。

作为示例，所述第二转速低于1500转/分钟。在步骤4)中，所述待涂布晶圆202以第二转速旋转，只是为了使涂布时的光刻胶分布更为均匀，第二转速旋转过快可能导致所述待涂布晶圆202表面的光刻胶被提前大量甩出。在本实施例中，所述第二转速优选为低于1500转/分钟。

作为示例，在步骤4)中，所述第一转速介于500～3000转/分钟。在经过步骤3)的光刻胶涂布后，所述待涂布晶圆202表面都已覆盖了一层光刻胶，在步骤4)中，通过所述第一转速使所述光刻胶更为均匀地分布，并甩出多余的光刻胶，使其达到设定的目标厚度。在本实施例中，所述第一转速优选为介于500～3000转/分钟。在其他实施案例中，所述第一转速也可以根据光刻胶的不同材质及光刻胶的目标厚度进行更改，以光刻胶均匀分布至所述待涂布晶圆202表面并达到目标厚度为宜；所述第一转速也可以设定为介于500～3000转/分钟之间变速旋转，以满足进行匀胶旋转及甩出多余光刻胶时的不同需求。

作为示例，在步骤3)中，所述多孔式光刻胶涂布头的移动速度介于45毫米/秒至100毫米/秒之间。在本实施例中，所述多孔式光刻胶涂布头的移动速度优选为介于45毫米/秒至100毫米/秒之间，所述移动速度的选择需要结合光刻胶的流量及所述第二转速进行选择，在确保光刻胶涂布均匀性的同时，提升光刻胶涂布机台的产能。

作为示例，在步骤3)中，进入所述多孔式光刻胶涂布头内的光刻胶的流量介于0.5毫升/秒至10毫升/秒之间。在本实施例中，进入所述多孔式光刻胶涂布头内的光刻胶的流量优选为介于0.5毫升/秒至10毫升/秒之间。进入所述多孔式光刻胶涂布头内的光刻胶的流量需要综合考量所述多孔式光刻胶涂布头的移动速度、光刻胶的材质及所述喷嘴203b的孔径等参数，以使所述光刻胶能够均匀分布于所述待涂布晶圆202表面。

综上所述，本实用新型提供了一种扫描式光刻胶涂布系统，所述扫描式光刻胶涂布系统包括：晶圆承载台，用于放置待涂布晶圆；多孔式光刻胶涂布头，包括涂布主体及喷嘴；其中，所述涂布主体为内部设有容纳腔的中空结构，所述喷嘴位于所述涂布主体的下方，与所述容纳腔相连通，且沿所述涂布主体的长度方向排布；第一驱动装置，与所述多孔式光刻胶涂布头相连接，用于在光刻胶涂布过程中驱动所述多孔式光刻胶涂布头在所述待涂布晶圆的上方沿垂直于所述涂布主体长度方向的水平方向移动。本实用新型所提供的扫描式光刻胶涂布系统通过使用多孔式光刻胶涂布头对待涂布晶圆进行扫描式涂布，并通过匀胶旋转使所述待涂布晶圆表面的光刻胶厚度分布更为均匀，进而改善光刻特征尺寸在晶圆面内的均匀性，提升产品的良率。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种扫描式光刻胶涂布系统，其特征在于，包括：

用于放置待涂布晶圆的晶圆承载台；

多孔式光刻胶涂布头，包括涂布主体及至少两个喷嘴；其中，所述涂布主体为内部设有容纳腔的中空结构，所述喷嘴位于所述涂布主体的下方，与所述容纳腔相连通，且沿所述涂布主体的长度方向排布；及

用于在光刻胶涂布过程中驱动所述多孔式光刻胶涂布头移动的第一驱动装置，与所述多孔式光刻胶涂布头相连接。

2.根据权利要求1所述的扫描式光刻胶涂布系统，其特征在于，所述多孔式光刻胶涂布头在所述待涂布晶圆上方移动时，所述涂布主体的中心在所述待涂布晶圆表面的投影与所述待涂布晶圆圆心的连线与所述涂布主体的长度方向相垂直。

3.根据权利要求1所述的扫描式光刻胶涂布系统，其特征在于，所述喷嘴的排列方式为均匀间隔排列。

4.根据权利要求1所述的扫描式光刻胶涂布系统，其特征在于，所述喷嘴排布区域的长度与所述涂布主体的长度相同，所述涂布主体的长度介于150mm～450mm之间。

5.根据权利要求1所述的扫描式光刻胶涂布系统，其特征在于，所述喷嘴的孔径介于0.6mm～1.0mm之间。

6.根据权利要求1所述的扫描式光刻胶涂布系统，其特征在于，所述喷嘴数量介于10～14个之间。

7.根据权利要求1所述的扫描式光刻胶涂布系统，其特征在于，所述晶圆承载台包括真空吸盘，所述扫描式光刻胶涂布系统还包括真空吸附装置，所述真空吸附装置与所述真空吸盘相连接，用于将所述晶圆真空吸附于所述晶圆承载台的表面。

8.根据权利要求1所述的扫描式光刻胶涂布系统，其特征在于，所述扫描式光刻胶涂布系统还包括第二驱动装置，所述第二驱动装置与所述晶圆承载台相连接，用于驱动所述晶圆承载台旋转。