一种带自清洗功能的涂胶设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体生产和加工领域，更具体地说，涉及一种涂胶设备，该涂胶设备具有自清洗功能。
【背景技术】
[0002]在半导体生产和加工中，涂胶设备必不可少。目前市场上主流的涂胶机主要有两种，一种是旋转涂胶的装置，主要靠高速旋转把光刻胶涂覆均匀。另一种是靠一种光刻胶的喷头，比如超声或者雾化的喷头首先把光刻胶雾化以后喷涂在硅片表面。第一种机台主要适用于表面平整的工件，而第二种是在表面有结构的表面可以实现在凹凸表面上都比较均匀地涂覆。
[0003]一方面主要是光刻胶随着半导体制造工艺的发展，对光刻胶喷涂的均匀性和效率要求越来越高；另一方面，现在这两种机台目前都是采用一种常压下的涂胶腔，多余的胶体会粘附在腔壁上，需要定期进行清理。腔体的维护(preventive maintenance)非常麻烦，需要占用较多的时间，导致机台使用率不高，变相地增加了用户的使用成本。
[0004]同时，一般的涂胶设备，所使用的喷头通常固定，相应地，喷头的喷射范围也将是一定的，这样设计造成的问题在于:喷头的喷射范围并不一定能够覆盖待涂胶基板的全局；即使覆盖了基板的整个表面，也很难保证涂胶厚度的均匀性。
[0005]所以，面对日益提高的半导体加工要求，现有的涂胶设备亟待改进。
【发明内容】
[0006]为了顺应行业趋势，本发明提供了一种半导体涂胶设备，在真空的工艺腔内实现喷涂，在较低的压力下光刻胶可以更好地传播，喷涂的均匀性更好；同时，通过追加清洗管路，利用强氧化剂与有机溶剂的反应原理，实现了涂胶设备的自清洗功能，大幅度节省了腔体维护的耗时；同时，运动的喷嘴或载台保证了涂胶的全局性和均匀性。
[0007]上述发明目的的实现，有赖于下述技术方案的实施:
[0008]一种半导体基板的涂胶设备，具有密闭的反应室，所述涂胶设备还包括:
[0009]供给嘴，所述供给嘴提供涂胶所用的反应药剂；
[0010]基板载台，所述基板载台用于承载和固定基板；以及
[0011]洗剂通道；
[0012]其中，所述供给嘴在平行于所述基板载台的平面内相对于所述基板载台发生平移，所述洗剂通道内通入至少含有一种强氧化剂的清洗药剂，所述强氧化剂与涂胶完成后剩余的反应药剂发生反应。
[0013]优选地，所述涂胶设备具有抽气泵，所述抽气泵在涂胶之前将所述反应室抽至真空。
[0014]在本发明一实施例中，所述强氧化剂为等离子态的02。
[0015]在本发明一实施例中，所述涂胶设备还包括等离子发生器。
[0016]在本发明一实施例中，所述清洗药剂中掺杂有空气、IS气或氦气三者中的一种或几种。
[0017]在本发明一实施例中，所述等离子发生器为射频等离子发生器、变压器耦合等离子发生器、感应耦合等离子发生器或远程等离子发生器。
[0018]在本发明一实施例中，所述强氧化剂为03。
[0019]在本发明一实施例中，所述清洗药剂中掺杂有SF6。
[0020]进一步地，所述供给嘴的数目为一个，所述供给嘴为超声喷嘴，所述超声喷嘴在水平方向来回往返运动，所述基板载台不会在水平方向发生平移。
[0021]可选地，所述供给嘴为压缩喷嘴，所述压缩喷嘴设置在反应室顶部的中心位置且不发生移动，所述基板载台带动基板旋转，所述基板载台在水平面内来回往返运动。
[0022]可选地，所述供给嘴为压缩喷嘴，所述压缩喷嘴和所述基板载台均在水平面来回往返运动。
[0023]进一步地，所述反应药剂为光刻胶。
[0024]采用本发明的涂胶设备，将带来的好处在于，能够大幅度提高涂胶的均匀性和全局性，且自带的清洗功能节约下来的维护时间能够转化为设备的生产时间，提高涂胶设备的使用率。
【附图说明】
[0025]图1是本发明所述涂胶设备第一实施例的示意图；
[0026]图2是本发明所述涂胶设备第二实施例的示意图；
[0027]图3是本发明所述涂胶设备第三实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0028]通过下属具体实施例的阐释，有助于本领域相关技术人员更加全面地知悉本发明技术方案的具体内容，进而完美重现技术方案中各部分的重要细节:
[0029]如附图1中所展示的，是本发明所述涂胶设备的第一具体实施例。在该实施例中，涂胶设备提供了一个密闭的反应室101，将涂胶环境与外界相互隔离。由于该涂胶设备用于涂胶工艺，该实施例中所使用的反应药剂为光刻胶，也是涂胶工艺中最常用的反应药剂中的一种。光刻胶通过药液管路109输送至供给嘴，更具体地说，是一个位置固定压缩喷嘴102，当然也可以是高压喷嘴，将光刻胶喷涂至反应室101内的基板表面。压缩喷嘴102设置在反应室101顶部的中心位置，在整个工艺过程中并不发生移动。
[0030]反应室101可以用干泵或气泵抽成低于一个大气压的真空，本发明中光刻胶首先在高压喷嘴或者超声能量的喷嘴之后，形成雾状，在较低压力下雾状的光刻胶会更容易自由地扩散，因为具有更长的平均自由程，更容的扩散效果可以实现更好的光刻胶涂覆效果.提高了涂胶的均匀性。
[0031]反应室101内设置有用于承载和固定基板的基板载台104，该基板载台104能够带动基板一起旋转，并且在水平方向，还能够来回的移动，移动的方向与图1中箭头所标示的移动方向一致。压缩喷嘴102向下喷射的光刻胶能够覆盖一定范围，在基板载台104的旋转作用下，光刻胶呈一圈一圈的环形涂敷至基板表面；在加上基板载台104有规律的左右来回做往返运动，就能够将光刻胶高效、均匀的涂布满整个基板的表面。
[0032]由于半导体工艺中，工艺处理所使用的药液，通常来讲是有机溶剂，而这些有机溶剂在反应过程中并不会被全部消耗掉，所以该实施例中的涂胶设备在涂敷处理完成后，必然会在反应室101内残留许多剩余的光刻胶。这些光刻胶本身通常会具有一定的粘滞性，加之基板载台104的旋转，容易使残留的光刻胶甩至反应室101的内壁并紧紧的贴附，难以除去。还有一部分光刻胶，会由于有机溶剂的挥发性缘故，以气相的形态充斥在反应室101内，对未来涂胶工艺的顺利进行造成影响。因此，在涂敷工艺完成后，有必要想办法将残留的有机溶剂处理干净，排出反应室101，而这对于以往的涂胶设备来说，通常是非常困难的。
[0033]而面对这一问题，该实施例给出的解决方案是为涂胶设备增加了一路洗剂通道103，在涂敷工艺完成后由洗剂通道103向涂胶设备的反应室101内通入清洗药剂，清洗药剂中的氧化剂成分与残留的有机溶剂发生反应，最终转化为二氧化碳和水，由涂胶设备的排出系统一并排放至外界。
[0034]具体到上述的第一实施例，洗剂通道103中所通的清洗药剂为氧气和氩气的混合气体。为了达到强氧化剂的目的，有必要在该清洗药剂进入反应室101之前，首先对清洗药剂进行等离子处理，使作为氧化剂成分的氧气分子转化为氧化性更强的氧气的等离子态。所以，在图1中可以看到，洗剂通道103和反应室101之间加装了一台离子发生器，这个离子发生器是通过射频的方式激发离子态的，所以是一台射频离子发生器105，射频离子发生器105的功率可以人为调节，从而有助于工作人员控制反应的进程和速率。
[0035]氧气分子在激活能量的作用下产生有活性的氧原子，这些活性氧原子能够与涂胶所使用的有机溶剂发生反应生成水和二氧化碳。但是，这一机制尚无前例地，被应用于半导体涂胶设备中，实现清洗功能。清洗过程中光刻胶与强氧化剂的反应机理可以用如下的方程式进行表示:
[0036]氧气分子在激活能量的作用下产生含有活性氧原子的等离子:
[0037]O2 = 20+e
[0038]之后是这些活性氧原子与光刻胶发生反应生成二氧化碳和水
[0039]0+0rganic (PR) = C02+H20, PR 是光刻胶(Photo Re