[發明專利]微波勻膠設備及其方法

在審

• 申請號: 201110448765.8
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN103182359A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 王燕鵲;王磊
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: B05C11/08
• 分類號: B05C11/08;B05D3/06
• 代理公司: 北京藍智輝煌知識產權代理事務所(普通合伙) 11345
• 代理人: 陳紅

技術領域

本發明涉及一種半導體工藝設備及其方法，特別是涉及一種微波勻膠設備及其方法。

背景技術

由于光刻工藝流程中涂膠前要經過清潔處理，清潔處理后的基片表面會含有一定的水分，形成親水性表面，降低了光刻膠與基片表面的粘附能力。在光刻顯影過程中為避免脫膠現象，必須將其表面烘烤干燥，使得干燥的表面成為疏水性表面，以便增加光刻膠和基片表面的粘附能力。保持疏水性表面一般要求嚴格的室內溫度和/或濕度，例如濕度保持在50％以下，并且在基片完成前一步工藝之后盡可能快地對基片進行涂膠?；蛘甙鸦娣旁谟酶稍锴腋蓛舻牡獨鈨艋^的干燥器中。此外，加熱溫度超過750℃(高溫)，晶圓表面從化學性質上將恢復到疏水性條件。

目前采用的且效果較好的脫水處理方式是低溫烘烤，例如采用如圖1所示的勻膠裝置，其主要組成部件有腔室25內的噴嘴24和勻膠機旋轉臺21、以及腔室25外的存貯罐26。將硅片22放在勻膠機旋轉臺21上，打開真空將硅片吸住，從存貯罐將溶膠23吸出來通過噴嘴24，滴到硅片22中央，然后進行旋轉。將旋涂好薄膜的硅片從勻膠機上取下，然后再拿到烘箱中進行干燥。升溫速率慢，一般需要20-30分鐘。上述脫水烘烤時間較長，導致整體流程時間的浪費，環境溫度濕度要求達不到，容易發生脫膠，不耐刻蝕。

另外，對于親水表面還要進行增粘處理，增粘的作用是增強基片與光刻膠之間的粘著力。原因是絕大多數光刻膠所含的高分子聚合物是疏水的，而氧化物表面的羥基是親水的，親水性表面與膠的粘附性不好，因此需要利用增粘劑HMDS(六甲基二硅胺烷)。親水的帶羥基的硅烷醇→疏水的硅氧烷結構，既易與晶圓表面結合，又易與光刻膠粘合。

由于濕凝膠內包裹著大量溶劑和水，需要干燥后才能得到干凝膠膜，也即通過前烘固化光刻膠。一般干燥熱量總是從基片外部逐漸進入基片內部的，干燥過程中將會逸出許多氣體及有機物，上述添加的增粘劑HM?DS可能在前烘過程中從膠體內逸出，這不但造成了環境的污染，而且對操作人員的身心健康有害。此外，烘培加熱將使得膠體產生收縮，因而很容易導致干凝膠膜的開裂，最終影響涂層的完整性、使得曝光/光刻工藝精確度降低，影響所形成器件的性能。

綜上所述，現有的涂膠方法和設備存在耗時長、成本高、環境污染大、涂層可靠性差等缺點。

發明內容

本發明目的在于克服上述缺點，降低涂膠工藝的時間成本、減小環境污染以及提高涂層可靠性。

為此，本發明提供了一種微波勻膠設備，包括：托盤(10)，安裝于腔室內部，用于吸附基片(9)；噴嘴(7)，延伸入腔室內部，用于將去離子水、有機溶劑或光刻膠噴射到基片上；微波發生裝置(11)，安裝于腔室側壁，用于產生微波對基片提供熱量；溫控系統(12)，安裝于腔室上壁，用于控制微波發生裝置(11)以設定微波加熱的功率、頻率、時間。

進一步包括，去離子水儲罐(1)以及有機溶劑儲罐(4)，設置在腔室外部，用于向噴嘴(7)提供去離子水、有機溶劑。進一步包括，第一組閥門(3，5)以及流量計(6)，設置在去離子水儲罐(1)和/或有機溶劑儲罐(4)與噴嘴(7)之間，用于控制噴射到基片表面的去離子水或有機溶劑的液體流量。進一步包括，壓縮氮氣源(1)，連接至去離子水儲罐(1)和/或有機溶劑儲罐(4)，用于對去離子水或有機溶劑加壓，推動液體噴入噴嘴(7)。

進一步包括，滴膠管(8)，安裝于腔室上壁，用于容納光刻膠并向噴嘴(7)提供光刻膠。

進一步包括，排液口(16)，通過安裝于腔室下壁的第二組閥門(14)將腔室中的廢液排出。進一步包括，真空泵(15)，安裝于腔室外，連接于托盤(10)以產生吸附基片的吸附力從而吸附基片，或者連接于排液口(16)以抽出腔室內的廢液和/或廢膠。

進一步包括，電機(13)，安裝于腔室外，驅動托盤(10)旋轉。

此外，本發明還提供了一種采用上述設備的微波勻膠方法，包括步驟：步驟A，采用微波加熱對基片脫水；步驟B，通過旋轉法在基片上涂敷光刻膠；以及步驟C，采用微波加熱對基片干燥。

其中，步驟A具體包括，將基片(9)水平固定于托盤(10)上，關閉腔室，通過溫控系統(12)設置加熱溫度和時間，打開微波發生裝置(11)對基片進行微波加熱脫水。

步驟B具體包括，開真空泵(15)將基片吸住，滴管垂直基片并固定在基片正上方，將光刻膠通過滴膠管(8)滴在勻速旋轉的基片上，在托盤旋轉產生的離心力作用下，溶膠迅速均勻鋪展在基片表面形成薄膜。