一种涂布机构以及在硅片上涂布HMDS的方法与流程

本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种涂布机构以及在硅片上涂布hmds的方法。

背景技术：

在光刻制程中，光阻在硅片上附着情况直接决定了关键图形的形成，光阻附着差会导致剥胶等严重的缺陷，经研究发现良好的附着力要求硅片接触角大于65度才能使光阻在硅片上附着符合制程要求，目前光阻涂布机采用气相六甲基二硅胺(hmds)来提高硅片接触角从而提高光阻与硅片的附着力，如图1所示。

影响hmds涂布性能的基本因素主要有硬件设计、hmds批次、制程温度、制程时间和衬底等，除此之外，较为关键的是如何在硅片上形成均匀的hmds分子层和硅片结合以确保硅片表面接触角满足制程需求。

目前光刻胶涂布机台都有涂布hmds的机构，如图2所示，该机构功能是将hmds气化，然后将hmds气体喷出与硅片结合来提高光阻与硅片的附着力，通常该机构将hmds气体通过硅片上方中央单孔排出并涂布在硅片上，但在具体制程中，需要耗费较长制程时间来确保硅片周边hmds涂布满足要求；如果制程时间不足会导致关键图形在烘烤后中央向边缘的附着力不同，会在后续制程中发生图形剥落形成缺陷，hmds形成的均匀性对关键图形附着至关重要，关键图形附着的差异直接关系图形的形成从而直接影响到器件的成品率。

同时，随着器件不断缩小，对于hmds气体的洁净的要求也不断提高，故有必要研究一种高效的设计方案来提高hmds在硅片上的附着力以及确保涂布在硅片上的hmds洁净。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种涂布机构以及在硅片上涂布hmds的方法，以减少在硅片上执行hmds涂布工艺的制程时间。

为解决上述技术问题，本发明提供一种涂布机构，用于对硅片执行涂布工艺，所述涂布机构包括：

涂布腔；

承盘，所述承盘位于所述涂布腔内，用于放置硅片；

送气管道，所述送气管道出口与所述涂布腔连通，用于输送气体以对所述硅片进行涂布；

排气管道，所述排气管道入口与所述涂布腔连通，用于排出对所述硅片进行涂布后多余的气体；

涂布通道机构，所述涂布通道机构位于所述涂布腔内且位于所述送气管道出口的下方以及所述排气管道入口的上方，与所述涂布腔的底面保持平行，所述涂布通道机构包括中央通道和周边通道，用于对所述硅片进行涂布的位置进行限定。

可选地，在所述的涂布机构中，所述中央通道呈圆柱型。

可选地，在所述的涂布机构中，所述中央通道的横截面半径为0.5cm～10cm。

可选地，在所述的涂布机构中，所述周边通道以一定距离围绕所述中央通道且向背离所述涂布腔中心的方向倾斜。

可选地，在所述的涂布机构中，所述周边通道与所述涂布腔底面所成的锐角角度范围为30°～80°。

可选地，在所述的涂布机构中，所述周边通道的横截面呈圆环状，圆环宽度为0.5cm～5cm。

可选地，在所述的涂布机构中，所述涂布腔呈圆柱型或立方型；所述送气管道通过所述涂布腔的顶壁中心与所述涂布腔连通；所述排气管道通过所述涂布腔的侧壁与所述涂布腔连通且所述排气管道入口位于所述承盘的下方。

可选地，在所述的涂布机构中，所述涂布腔包括上腔盖和下腔体，所述上腔盖和所述下腔体互相贴合，所述送气管道通过所述上腔盖的中心与所述涂布腔连通，所述排气管道通过所述下腔体的侧壁与所述涂布腔连通；所述涂布通道机构固定在所述上腔盖内壁上。

可选地，在所述的涂布机构中，所述承盘上设有一个或多个限位件，用于限定所述硅片的放置位置；所述承盘下设有一个或多个支撑件，用于支撑所述承盘。

可选地，在所述的涂布机构中，所述涂布机构还包括过滤装置，所述过滤装置位于所述中央通道和所述周边通道内，用于过滤气体中的杂质。

本发明还提供一种在硅片上涂布hmds的方法，所述方法包括：

将硅片放置在所述涂布腔内；

打开所述中央通道，输送hmds气体以对硅片中央区域进行涂布，经过时间t1后排出多余的hmds气体；

打开所述周边通道，输送hmds气体以对硅片周边进行涂布，经过时间t2后排出多余的hmds气体。

可选地，在所述的在硅片上涂布hmds的方法中，所述时间t1范围为3s～60s，所述时间t2范围为5s～70s。

在本发明提供的涂布机构和在硅片上涂布hmds的方法中，所述涂布机构包括涂布通道机构，所述涂布通道机构包括中央通道和周边通道，所述中央通道用于对硅片的中心区域进行涂布，所述周边通道用于对硅片的周边区域进行涂布，而且对硅片中心区域和周边区域的涂布是分步进行的，如此便可避免hmds气体重复在硅片中心区域进行涂布，而周边区域涂布不到位的问题，而且也从一定程度上减少了hmds从中心区域扩散到周边区域的时间，从而减少制程的总时间。

附图说明

图1是通过hmds以提高硅片接触角的反应机理图；

图2是现有技术中的hmds涂布机构的结构图；

图3是本发明实施例中的涂布机构的结构图；

图4是本发明实施例中的涂布通道机构的结构图；

图5是本发明实施例的在硅片上涂布hmds的方法的流程图；

图6为硅片接触角θ随hmds涂布时间t的变化示意图。

其中，各附图标记说明如下：

11-涂布腔；12-承盘；13-送气管道；14-排气管道；15-涂布通道机构；151-中央通道；152-周边通道。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种涂布机构以及在硅片上涂布hmds的方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如图3所示，是本实施例提供的涂布机构结构截面示意图，用于对硅片执行涂布工艺，所述涂布机构包括涂布腔11、承盘12、送气管道13、排气管道14以及涂布通道机构15。各组成部分的位置关系及功能如下：

所述承盘12位于所述涂布腔11内，优选的，靠近所述涂布腔11的底部，用于放置硅片；所述送气管道13出口与所述涂布腔11连通，用于输送气体以对所述硅片进行涂布；所述排气管道14入口与所述涂布腔11连通，用于排出对所述硅片进行涂布后多余的气体；所述涂布通道机构15位于所述涂布腔11内且位于所述送气管道13出口的下方以及所述排气管道14入口的上方，与所述涂布腔11的底面保持平行，具体的，所述涂布通道机构15靠近所述涂布腔11底面的第一表面与所述涂布腔11底面平行，进一步的，所述涂布通道机构15与所述第一表面相对的第二表面也与所述涂布腔11底面平行，所述涂布通道机构15包括中央通道151和周边通道152，用于对所述硅片进行涂布的位置进行限定，所述中央通道151用于对所述硅片的中心进行涂布，所述周边通道152用于对所述硅片的周边进行涂布。

其中，所述涂布腔11呈圆柱型或立方型，优选的，所述涂布腔11的形状为圆柱型，直径略大于所述承盘12的直径，但也不排除涂布腔11为立方型的情况，只需所述涂布腔11底面边长略大于承盘12的直径即可；所述送气管道13通过所述涂布腔11的顶壁中心与所述涂布腔11连通；所述排气管道14通过所述涂布腔11的侧壁与所述涂布腔11连通且所述排气管道14入口位于所述承盘12的下方，多余的气体通过所述承盘12和所述涂布腔11体之间的缝隙到达所述排气管道14入口后，通过所述排气管道14排出，因为气体的流向是一个从上到下的过程，如此设计使得在完成对硅片的涂布工艺后，多余的气体更易于被排出，以减少总制程的时间。进一步地，所述涂布腔11包括上腔盖和下腔体(图3中未做出区分)，所述上腔盖和所述下腔体互相贴合，所述送气管道13通过所述上腔盖的中心与所述涂布腔11连通，所述排气管道14通过所述下腔体的侧壁与所述涂布腔11连通且所述排气管道14入口位于所述承盘12的下方；所述涂布通道机构15固定在所述上腔盖内壁上。

另外，由于所述涂布通道机构15的所述中央通道151和所述周边通道152的设置、涂布工艺参数的设置均与硅片的放置位置存在一定的关系，故优选地，所述承盘12上设有一个或多个限位件121，用于限定硅片的放置位置，以达到预期的涂布效果；且，优选地，所述承盘12下设有一个或多个支撑件122，用于支撑所述承盘12，以使得所述承盘12和所述涂布腔11的底部之间存在一定的距离，如此便于多余的气体流向所述送气管道13口。当所述限位件121为一个时，所述限位件121可呈圆环状，当所述限位件121为多个时，各所述限位件121均匀分布在所述承盘的周边，所述支撑件122的具体位置在此不做出限定，只需使得所述承盘水平稳定放置即可。

请参考图4，具体地，所述中央通道151呈圆柱型，所述中央通道151的(沿着水平方向的)横截面半径为0.5cm～10cm，例如可为0.5cm、2cm、5cm、8cm和10cm等；所述周边通道152围绕所述中央通道151且向背离述涂布腔11中心的方向倾斜，与所述涂布腔11底面或者说与所述涂布腔11底面的平行面所成的锐角角度范围为30°～80°，例如可为30°、50°、60°和80°等，如此设计，可使得气体经由所述周边通道152时更好地向周边扩散；所述周边通道152的横截面呈圆环状，圆环宽度为0.5cm～5cm，例如可为0.5cm、1cm、3cm和5cm等。所述中央通道151和所述周边通道152可为如图4所示的整体型通道，也可为由多个子通道构成的组合型通道。所述涂布通道机构15还包括过滤装置(图中未示出)，所述过滤装置位于在所述中央通道151和所述周边通道152内，用于过滤气体中的杂质。所述过滤装置具体可以固定在所述中央通道151和所述周边通道152内，其例如可以是一片过滤网等。

鉴于以上所述涂布机构，本实施例还提供一种利用所述涂布机构在硅片上涂布hmds的方法，所述方法包括：

步骤s01:将硅片放置在所述涂布腔11内；

步骤s02:打开所述中央通道151，输送hmds气体以对硅片中央区域进行涂布，经过时间t1后排出多余的hmds气体；

步骤s03:打开所述周边通道152，输送hmds气体以对硅片周边进行涂布，经过时间t2后排出多余的hmds气体。

其中，所述时间t1范围为3s～60s，例如可为3s、10s、20s、30s、50s、60s，所述时间t2范围为5s～70s，例如可为5s、10s、30s、50s、70s，具体时间根据制程需求来进行设定。

在步骤s02中，所述中央通道151打开时，所述周边通道152处于关闭的状态，在步骤s03中，所述周边通道152打开时，所述中央通道151处于关闭的状态。另外，步骤s02和步骤s03可以互换，也就是说，也可以先对硅片周边进行涂布而后再对硅片中央区域进行涂布。

如上所述，在现有技术中，用于在硅片上涂布hmds气体的涂布机构通常将hmds气体通过硅片上方中央单孔排出，但在具体制程中，需要耗费较长制程时间来确保硅片周边hmds涂布满足要求；如果制程时间不足会导致关键图形在烘烤后中央向边缘的附着力不同，会在后续制程中发生图形剥落形成缺陷。而本实施例所提供的涂布机构包括涂布通道机构，所述涂布通道机构包括中央通道和周边通道，所述中央通道用于对硅片的中心区域进行涂布，所述周边通道用于对硅片的周边区域进行涂布，而且对硅片中心区域和周边区域的涂布是分步进行的，如此便可避免hmds气体重复在硅片中心区域进行涂布，而周边区域涂布不到位的问题，而且也从一定程度上减少了hmds从中心区域扩散到周边区域的时间，从而减少制程的总时间。如图6所示，为硅片中央区域和硅片周边的接触角θ随hmds涂布时间t的变化曲线图。具体地，曲线6a表示通过现有技术或通过本实施例提供的涂布机构和在硅片上涂布hmds的方法对硅片进行涂布，硅片中央区域的接触角θ随时间t的变化；曲线6b表示通过本实施例提供的涂布机构和在硅片上涂布hmds的方法对硅片进行涂布，硅片周边区域的接触角θ随时间t的变化；曲线6c表示通过现有技术对硅片进行涂布，硅片周边区域的接触角θ随时间t的变化。从图中可以看出，在同样使得硅片周边区域的接触角达到制程标准(大于65°)的情况下，与现有技术相比，通过本实施例提供的涂布机构和在硅片上涂布hmds的方法对周边区域进行涂布所用时间缩短了t1，改善效果明显。

进一步地，本实施例中，所述涂布通道机构还包括过滤装置，用于对hmds气体中的杂质进行过滤，如此便可提高涂布在硅片上的hmds气体的洁净度，以避免杂质涂布在硅片上对硅片的接触角造成一定的影响。

综上所述，通过在硅片上涂布hmds使得硅片表面接触角满足制程需求的前提下，本发明提供的涂布机构以及在硅片上涂布hmds的方法与现有技术相比，减少了制程的总时间，也减少了hmds的杂质缺陷。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。