CN209215861U - 光刻工艺中液体材料的输送装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光刻工艺中液体材料的输送装置，包括储存容器、泵、过滤器、四个阀门，泵的入口与储存容器通过管道相连接，第一阀门设于泵的出口和过滤器的第一接口之间，第二阀门设于过滤器的第二接口和喷嘴之间，第三阀门的一端通过管道连接在泵的出口和第一阀门之间，第三阀门的另一端通过管道连接在过滤器的第二接口和第二阀门之间，第四阀门的一端通过管道连接在第一阀门和过滤器第一接口之间，第四阀门的另一端通过管道连接至回收容器中；第一阀门和第二阀门的开关状态相同，第三阀门和第四阀门的开关状态相同。本实用新型可以加强对过滤膜上吸附颗粒的冲洗效果，有效减少旋涂后的缺陷数，降低更换过滤器和管道清洗所增加的生产成本。

Description

光刻工艺中液体材料的输送装置

技术领域

本实用新型属于半导体集成电路的设备，具体涉及一种光刻工艺中液体材料的输送装置。

背景技术

光刻是集成电路制造中的关键工艺，例如，一个典型的193nm浸没式光刻工艺流程主要依次由抗反射涂层旋涂、烘烤、光刻胶旋涂、烘烤、抗水涂层旋涂、烘烤、曝光、烘烤和显影组成。其中，整个工艺需要使用多种专用的光刻液体材料，例如各种抗反射涂层溶液、光刻胶、抗水涂层溶液、显影液以及各种有机溶剂等。这些光刻液体材料分别由专用的泵从储存容器中抽出，通过过滤器，经输送管路输送到工艺单元。

图1所示为现有的光刻工艺中液体材料输送系统的示意图，如图1所示，液体材料盛装在储存容器1中，在泵2的作用下液体材料被抽出并单向流经过滤器3，最终经管道输送至喷嘴处，对晶圆进行喷淋。过滤器3中设有过滤膜，利用过滤膜对光刻液体材料中的颗粒进行吸附/阻挡，随着使用时间的增加，过滤膜上积累的颗粒会不断增多同时团聚变大，因此过滤器必须进行定期更换。

旋涂后的胶膜晶圆必须保证干净且没有颗粒污染，这样才能降低由于这种缺陷而导致的良率降低问题。颗粒污染的主要原因就是输送系统中的过滤器，而光刻工艺中材料输送管路中的过滤器失效的主要原因是过滤膜阻挡/吸附的颗粒过多，过滤器失效后需要进行更换才能保证旋涂后晶圆上的颗粒数在规定范围内，从而降低由颗粒污染引起的缺陷。过滤器更换的同时还涉及输送管道的清洗，而输送管路的清洗需要耗费大量的溶剂和光刻材料，因此过滤器的更换及输送管路的清洗均会造成生产成本的增加。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种光刻材料输送管道的结构，可以解决现有输送系统中过滤器定期更换及输送管路清洗导致的成本增加问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的光刻工艺中液体材料的输送装置，包括储存容器、泵和过滤器，所述泵的入口与储存容器通过管道相连接，所述装置还包括第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门，所述第一阀门设于泵的出口和过滤器的第一接口之间，所述第二阀门设于过滤器的第二接口和喷嘴之间，所述第三阀门的一端通过管道连接在泵的出口和第一阀门之间，第三阀门的另一端通过管道连接在过滤器的第二接口和第二阀门之间，所述第四阀门的一端通过管道连接在第一阀门和过滤器第一接口之间，第四阀门的另一端通过管道连接至回收容器中；所述第一阀门和第二阀门的开关状态相同，所述第三阀门和第四阀门的开关状态相同。

在上述装置中，当第一阀门和第二阀门开启、第三阀门和第四阀门关闭时，所述输送装置为正向输送模式，储存容器中的液体材料经泵、第一阀门、过滤器、第二阀门和喷嘴对晶圆进行喷淋；当第三阀门和第四阀门开启、第一阀门和第二阀门关闭时，所述输送装置为反向输送模式，储存容器中的液体材料经泵、第三阀门、过滤器、第四阀门流至回收容器中。

进一步的，所述输送装置还包括控制单元，所述控制单元分别与泵、四个阀门连接。较佳的，所述第一阀门和第二阀门的开关状态与第三阀门和第四阀门的开关状态相反。优选的，所述控制单元控制第一阀门和第二阀门与第三阀门和第四阀门的打开频次以及第三阀门和第四阀门打开时泵的抽取流量。

较佳的，所述第三阀门和喷嘴之间还设有回吸阀。

较佳的，所述泵和储存容器之间还设有缓冲容器。

较佳的，所述过滤器中设有过滤膜。进一步的，所述过滤膜的材料为尼龙、聚乙烯和聚四氟乙烯。所述过滤膜的孔径为5nm～0.2μm。

本实用新型在现有的输送系统基础上增加了正向输送控制阀门(第一阀门和第二阀门)和反向输送控制阀门(第三阀门和第四阀门)，通过控制不同阀门的开启和关闭实现正向输送和反向输送的切换，而输送装置中液体材料的正向流动和反向流动可以对过滤器中的过滤膜进行正向冲洗和反向冲洗，从而加强对过滤膜上吸附颗粒的冲洗效果，有效减少旋涂后的缺陷数。同时，利用阀门切换液体流向还可以对管道进行冲洗，延长管道中过滤器的实际有效使用寿命，降低更换过滤器和管道清洗所增加的生产成本。

附图说明

图1为现有的光刻工艺中液体材料输送系统的示意图；

图2为本实用新型的光刻工艺中液体材料的输送装置的示意图；

图3为正向/反向冲洗频次与光刻胶图形缺陷密度的关系示意图。

其中附图标记说明如下：

1为储存容器；2为泵；3为过滤器；4为回吸阀；5为缓冲容器；6为回收容器；7为第一阀门；8为第二阀门；9为第三阀门；10为第四阀门。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型提供的光刻工艺中液体材料的输送装置，如图2所示，包括储存容器1、泵2、过滤器3、第一阀门7、第二阀门8、第三阀门9和第四阀门10，所述泵2的入口与储存容器1通过管道相连接，所述第一阀门7设于泵2的出口和过滤器3的第一接口之间，所述第二阀门8设于过滤器3的第二接口和喷嘴之间，所述第三阀门9的一端通过管道连接在泵2的出口和第一阀门7之间，第三阀门9的另一端通过管道连接在过滤器3的第二接口和第二阀门8之间，所述第四阀门10的一端通过管道连接在第一阀门7和过滤器3第一接口之间，第四阀门10的另一端通过管道连接至回收容器6中；所述第一阀门7和第二阀门8的开关状态相同，所述第三阀门9和第四阀门10的开关状态相同。

具体地，当第一阀门7和第二阀门8开启、第三阀门9和第四阀门10关闭时，所述输送装置为正向输送模式，储存容器1中的液体材料经泵2、第一阀门7、过滤器3、第二阀门8和喷嘴对晶圆进行喷淋，此时输送装置的主要作用是传输所需的光刻液体材料和冲洗管道；

当第三阀门9和第四阀门10开启、第一阀门7和第二阀门8关闭时，所述输送装置为反向输送模式，储存容器1中的液体材料经泵2、第三阀门9、过滤器3、第四阀门10流至回收容器6中，此时主要是对过滤器3进行反向冲洗，从而加强对过滤器中过滤膜上吸附颗粒的冲洗效果。

此外，如图2所示，第三阀门9和喷嘴之间还可以增设回吸阀4，泵2和储存容器1之间还可以增设缓冲容器5。本领域技术人员可以根据传输的具体光刻材料，例如抗反射涂层溶液、显影液、去离子水、光刻胶等，在上述输送装置中增加辅助器件。

所述过滤器3中设有过滤膜，该过滤膜的材料包括但不限于尼龙、聚乙烯和聚四氟乙烯，所述过滤膜的孔径可以为5nm～0.2μm但不限于此。

优选的，所述输送装置还可以包括控制单元(图中未示出)，所述控制单元分别与泵2、四个阀门连接，所述第一阀门7和第二阀门8的开关状态与第三阀门9和第四阀门10的开关状态相反。所述控制单元控制第一阀门7和第二阀门8与第三阀门9和第四阀门10的打开频次以及第三阀门9和第四阀门10打开时泵2的抽取流量，这样可以根据需要控制各阀门的开关状态，从而控制液体正向流动/反向流动的切换频率和液体流量。

图3所示为利用本实用新型的输送装置对光刻胶输送系统的过滤器进行冲洗时，采用不同冲洗频次的正向/反向输送模式与光刻胶图形的缺陷密度之间的关系示意图，其中横坐标为正向/反向输送次数之比，纵坐标为缺陷密度。对比实验中只进行正向输送模式但不进行反向冲洗(第一柱形图)，其它工艺条件均保持一致，结果如图3所示，首先，增加反向冲洗过滤器的结构设计可以有效地减少光刻胶图形的缺陷；其次，增大反向冲洗的频率可以进一步降低光刻胶图形的缺陷密度。因此，在现有技术的基础上，本实用新型通过增加管路和阀门使得输送装置可以在供料的空闲时间进行反向冲洗(有规律的或无规律的)，而且本领域技术人员通过控制正/反管路的切换，改变正/反冲洗的频率比，实现正向冲洗和反向冲洗的频次和冲洗剂量的配合，从而有效减少旋涂后胶膜上的缺陷并对光刻胶上的图形缺陷进行调控，以适用于不同工艺节点下对缺陷密度的需求。

本实用新型在现有的输送系统基础上增加了正向输送控制阀门(第一阀门和第二阀门)和反向输送控制阀门(第三阀门和第四阀门)，通过控制不同阀门的开启和关闭实现正向输送和反向输送的切换，而输送装置中液体材料的正向流动和反向流动可以对过滤器中的过滤膜进行正向冲洗和反向冲洗，从而加强对过滤膜上吸附颗粒的冲洗效果，有效减少旋涂后的缺陷数。同时，利用阀门切换液体流向还可以对管道进行冲洗，延长管道中过滤器的实际有效使用寿命，降低更换过滤器和管道清洗所增加的生产成本。

以上通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，该实施例仅仅是本实用新型的较佳实施例，本实用新型并不局限于上述实施方式。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员对输送装置中的辅助器件等做出的等效置换和改进，均应视为在本实用新型所保护的技术范畴内。

Claims (10)

1.一种光刻工艺中液体材料的输送装置，包括储存容器、泵和过滤器，所述泵的入口与储存容器通过管道相连接，其特征在于，所述装置还包括第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门，所述第一阀门设于泵的出口和过滤器的第一接口之间，所述第二阀门设于过滤器的第二接口和喷嘴之间，所述第三阀门的一端通过管道连接在泵的出口和第一阀门之间，第三阀门的另一端通过管道连接在过滤器的第二接口和第二阀门之间，所述第四阀门的一端通过管道连接在第一阀门和过滤器第一接口之间，第四阀门的另一端通过管道连接至回收容器中；所述第一阀门和第二阀门的开关状态相同，所述第三阀门和第四阀门的开关状态相同。

2.根据权利要求1所述的光刻工艺中液体材料的输送装置，其特征在于，

当第一阀门和第二阀门开启、第三阀门和第四阀门关闭时，所述输送装置为正向输送模式，储存容器中的液体材料经泵、第一阀门、过滤器、第二阀门和喷嘴对晶圆进行喷淋；

当第三阀门和第四阀门开启、第一阀门和第二阀门关闭时，所述输送装置为反向输送模式，储存容器中的液体材料经泵、第三阀门、过滤器、第四阀门流至回收容器中。

3.根据权利要求1或2所述的光刻工艺中液体材料的输送装置，其特征在于，所述输送装置还包括控制单元，所述控制单元分别与泵、四个阀门连接。

4.根据权利要求1所述的光刻工艺中液体材料的输送装置，其特征在于，所述第三阀门和喷嘴之间还设有回吸阀。

5.根据权利要求1所述的光刻工艺中液体材料的输送装置，其特征在于，所述泵和储存容器之间还设有缓冲容器。

6.根据权利要求1所述的光刻工艺中液体材料的输送装置，其特征在于，所述过滤器中设有过滤膜。

7.根据权利要求6所述的光刻工艺中液体材料的输送装置，其特征在于，所述过滤膜的材料为尼龙、聚乙烯和聚四氟乙烯。

8.根据权利要求6所述的光刻工艺中液体材料的输送装置，其特征在于，所述过滤膜的孔径为5nm～0.2μm。

9.根据权利要求3所述的光刻工艺中液体材料的输送装置，其特征在于，所述第一阀门和第二阀门的开关状态与第三阀门和第四阀门的开关状态相反。

10.根据权利要求9所述的光刻工艺中液体材料的输送装置，其特征在于，所述控制单元控制第一阀门和第二阀门与第三阀门和第四阀门的打开频次以及第三阀门和第四阀门打开时泵的抽取流量。