光刻胶涂布装置的制作方法

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种光刻胶涂布装置。

背景技术：

目前，半导体集成电路(ic)产业已经经历了指数式增长。ic材料和设计的技术进步已经产生了数代ic，其中，每代ic都比前一代ic具有更小和更复杂的电路。在ic的发展过程中，功能密度普遍增加，而几何尺寸(即使用制造工艺可以产生的最小部件)却已减小。除了ic部件变得更小更复杂之外，在其上制造ic的晶圆变的越来越大，这就对晶圆的质量要求越来越高。

在晶圆的制造过程中，需要经过多步工艺，例如表面清洗、初次氧化、化学气相沉积镀膜、化学机械研磨、光刻、退火、离子注入等。其中，光刻技术是指在光照作用下，借助光致抗蚀剂(又名光刻胶)将掩膜版上的图形转移到基片上的技术。光刻工艺中光刻胶的涂布是在光刻胶涂布装置中完成的。

在现有的光刻胶涂布装置中进行光刻胶旋涂时，所述晶圆被马达产生的动力带动并高速旋转，旋转产生的离心力将光刻胶涂覆在晶圆表面形成均匀的介质薄膜。然而，目前在涂布时，喷发的稀释剂(ok73)与光刻胶溶剂因离心力作用被从晶圆上甩出后撞击到所述光刻胶涂布装置的内壁上，其中，一部分稀释剂(ok73)与光刻胶溶剂的混合液体会随着所述涂布装置底部的排液管路排出；而剩余部分所述混合液体会残留在所述涂布装置的内壁上，这些残留在所述涂布装置内壁上的混合液体进行堆积，当经干燥之后，会产生胶体颗粒物，这些胶体颗粒物会污染后面的晶圆，导致图形缺陷；同时，堆砌起来的所述混合液体若不能及时去除，还会加大引起返溅残留缺陷。

现有技术中，为了避免所述混合液体堆积在涂布装置的内壁，解决方案是定期维护(pm)，将使用后的涂布装置的腔身和腔顶盖更换为清洁干净的腔身或腔顶盖，以预防缺陷的产生。但是，这种方式浪费人力物力，并影响了光刻胶涂布装置的生产效率。

因此，光刻胶涂布装置的生产效率有待提高。

技术实现要素：

本发明解决的问题是现有的光刻胶涂布装置生产效率低。

为解决上述问题，本发明提供一种光刻胶涂布装置，包括腔底座、腔身、腔顶盖，所述腔底座、所述腔身以及所述腔顶盖构成涂布腔室；所述腔顶盖内壁包括涂布溅射区，且所述涂布溅射区的材料为亲水性润湿材料。

可选的，位于所述涂布溅射区的所述腔顶盖内壁包括顶边与底边，所述顶边围成圆形，所述底边围成圆形，所述顶边直径小于所述底边直径，且所述顶边与所述底边的高度差为2mm-3mm。

可选的，由所述顶边至所述底边，沿高度方向上，所述腔顶盖内壁的直径逐渐增大，且所述腔顶盖内壁向外凸出。

可选的，所述亲水性润湿材料包括金属材料或高分子材料，所述金属材料或高分子材料的表面张力大小为40mn/m至75mn/m。

可选的，所述腔顶盖内壁还包括空白区，所述空白区的材料为超疏水性材料。

可选的，所述腔身或所述腔底座的材料为超疏水性材料。

可选的，所述超疏水性材料包括金属、陶瓷或高分子材料，所述金属、陶瓷或高分子材料的表面张力小于35mn/m。

可选的，所述腔身为圆台状，具有贯穿厚度的空腔。

可选的，所述腔身侧面与底面的夹角为15°-45°。

可选的，所述腔顶盖与所述腔底座围成腔室，所述腔身位于所述腔室内部。

可选的，所述腔顶盖与所述腔底座一体成型。

可选的，还包括排水孔，所述排水孔位于所述腔底座底部。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

液体接触到亲水性润湿材料时，亲水性润湿材料对水有较大的亲和能力，易吸引水分子，所以所述混合液体接触到亲水性润湿材料时，向四周散开发生反溅的情况减少，同时，由于所述混合液体与亲水性润湿材料接触时的接触面积小，滑落速度增大，更加容易排出，减小堆积，从而提高所述涂布装置的工作效率。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的光刻胶涂布装置的拆解结构示意图；

图2为图1中沿a-a1切线的剖面图；

图3是本发明又一实施例提供的光刻胶涂布装置中腔顶盖的示意图；

图4是图3中沿b-b1切线的剖面图；

图5是本发明又一实施例提供的光刻胶涂布装置中腔身示意图；

图6是图5中沿c-c1切线的剖面图。

具体实施方式

由背景技术可知，目前所使用的涂布装置在光刻胶旋涂过程中，内壁容易堆积光刻胶混合液体，所堆积的光刻胶混合液体会污染晶圆，导致图形缺陷；同时，堆砌起来的所述混合液体还会引起返溅缺陷。所以需要对所述涂布装置进行定期维护清洁，以预防晶圆在光刻胶旋涂过程中产生缺陷。但是，这种方式浪费人力物力，极大地影响了光刻胶涂布装置的生产效率。

经研究发现，在进行光刻胶旋涂工艺时，所喷发出的液体是稀释剂(ok73)与光刻胶溶剂的混合液体，所述混合液体具有疏水性表征；而所述混合液体甩出后，一般会撞击在所述涂布装置内壁某个固定区域，这个区域一般都在所述涂布装置腔顶盖的涂布溅射区。目前技术中的涂布装置中的腔顶盖内壁材质一般为疏水性表征或者为其他非亲水性表征的普通材料，不具有抑制内壁上残余混合液体堆积的功能。

为解决上述问题，本发明提供一种光刻胶涂布装置，包括腔底座、腔身、腔顶盖，所述腔底座、所述腔身以及所述腔顶盖构成涂布腔室；涂布溅射区，位于所述腔顶盖内壁，且所述涂布溅射区的材料为亲水性润湿材料。亲水性材质可以减小液体与所述亲水性材质表面的接触角，从而使液体不易沾粘在所述涂布溅射区，增大了液体流动性；当进行涂布工艺时，由于离心力而飞出混合液体到达所述涂布溅射区更容易流动排出，避免产生堆积，减少反溅，从而提高所述涂布装置的工作效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

第一实施例

图1为一实施例提供的光刻胶涂布装置的拆解结构示意图。

参考图1，所述光刻胶涂布装置包括腔底座300、腔身200以及腔顶盖100，所述腔顶盖100与所述腔底座300可拆卸连接；所述腔身200与所述腔底座300可拆卸连接。

所述腔底座300底部为圆形，由圆心向外依次具有三个环形侧壁，分别为第一环形侧壁301、第二环形侧壁302、第三环形侧壁303；所述第一环形侧壁301与所述第二环形侧壁302之间围成第一环形腔，所述第二环形侧壁302与所述第三环形侧壁303之间围成第二环形腔。所述第一环形侧壁301的高度高于所述第二环形侧壁302以及所述第三环形侧壁303；所述第一环形侧壁301与所述第二环形侧壁302的高度差大于所述第一环形侧壁301与所述第三环形侧壁303的高度差。所述第一环形侧壁301内部用来放置晶圆承接装置。

所述腔身200为环状体，具有贯穿厚度的空腔。所述腔身200的内圈与所述第一环形侧壁301相接，所述腔身200的外壁跨过所述第二环形侧壁302，外圈置于所述第二环形侧壁302与所述第三环形侧壁303之间。

所述腔顶盖100为环状体，所述腔顶盖100、所述腔身200、所述腔底座300共同构成涂布腔室。具体的，所述腔顶盖100与所述腔底座300围成一个腔室，能够将所述腔身200包围在所述腔室内，目的是为光刻胶涂布工艺隔离出一个相对独立空间，以便涂布工艺时，更好的控制内部的温湿度、排风、阳压等操作需求。所述腔顶盖100可以分为上盖101和上侧壁102，所述上侧壁102与所述第三环形侧壁303相接，所述上盖101的高度高于所述腔身200的高度。

在其他实施例中，所述腔顶盖100与所述腔底座300一体成型。

需要说明的是，当进行光刻胶涂布工艺时，晶圆放置在晶圆承接装置上，所述晶圆被马达产生的动力带动并高速旋转，旋转产生的离心力将光刻胶涂覆在晶圆表面形成均匀的介质薄膜。在涂布时，喷发的稀释剂(ok73)与光刻胶溶剂因离心力作用被从晶圆上甩出后撞击到所述光刻胶涂布装置的内壁上，经研究发现，大部分稀释剂(ok73)与光刻胶溶剂的混合液体经离心力撞击到所述光刻胶涂布装置的内壁的某一区域(称为涂布溅射区)；若所述混合液体溅射到所述涂布溅射区之后，将随着所述涂布装置内壁上快速滑落并被排出，那么会很大程度减小背景内容所述的反溅缺陷。

图2为图1中所述腔顶盖100沿a-a1切线的剖面图。

参考图2，所述腔顶盖100内壁中一定范围内是涂布溅射区100a，需要说明的是，在实际工艺中，由于进行光刻胶涂布工艺时，马达转速不同，产生的离心力不同，溅射位置会有所不同，溅射一般在一定范围内，本实施例中，所述涂布溅射区100a为所述上盖101的内壁表面，那么空白区(未图示)为所述上侧壁102的内壁表面。

在其他实施例中，所述涂布溅射区100a为所述上盖101的部分内壁表面，则所述空白区为所述上盖101剩余部分表面以及所述上侧壁102的内壁表面。

本实施例中，所述涂布溅射区100a的材料为亲水性润湿材料。经研究可知，所述亲水性润湿材料的表面接触角在10°至90°之间，液体接触到亲水性润湿材料对水有较大的亲和能力，可以吸引水分子，或易溶解于水，材料与水之间的作用力大于水分之间的作用力，可被水湿润，称这种材料是亲水性材料。当液体接触到亲水性润湿材料时，可以减少向四周散开，反溅情况减小。并且当所述混合液体接触到亲水性材料表面时的接触角较小，滑落速度会增大。在进行光刻胶旋涂工艺时，所喷发出所述混合液体由于离心力溅射至所述涂布溅射区100a时，由于所述涂布溅射区100a是亲水性润湿材料，所以所述混合液体与所述涂布溅射区100a相接触时，四散反溅情况减小，滑落速度增大，容易排出，从而提高所述涂布装置的工作效率。

需要说明的是，所述上盖101可以为单层结构也可以为多层结构，当所述上盖101为单层结构时，所述涂布溅射区100a所在层的材料为亲水性润湿材料，即所述上盖101的材料为亲水性材料；当所述上盖101为多层结构时，所述涂布溅射区100a所在层的材料为亲水性润湿材料，即所述上盖101内，除所述涂布溅射区100a所在层为亲水性润湿材料外，其他层材料不受限制。

本实施例中，所述涂布溅射区100a的材料为金属，具体为铝或钛，所述铝或钛表面张力为40mn/m至75mn/m，当所述混合液体溅射在所述铝或钛表面时，滑落速度快，容易排出；所述涂布溅射区100a的所述腔顶盖100通过浇铸或锻造或者3d打印成型。

在其他实施例中，所述涂布溅射区100a的材料由高分子材料经材料转性得到，使其表面张力达到40mn/m至75mn/m之间，具体可以为聚四氟乙烯(ptfe)或聚偏氟乙烯(pvdf)等高分子材料通过纳米技术转性得到。加工工艺为热塑性塑料加工工艺。例如挤塑、注塑、浇注、模塑及传递模塑等。

第二实施例

本实施例中，所述光刻胶涂布装置的构造与第一实施例中相同，都是由腔底座、腔身以及腔顶盖构成，且所述腔底座、所述腔身以及所述腔顶盖构成涂布腔室。本实施例与第一实施例的区别在于所述腔顶盖以及所述腔身的形状或材料不同，下面进行详细叙述。

图3为又一实施例提供的光刻胶涂布装置中腔顶盖100的示意图，图4是图3中沿b-b1切线的剖面图。

参考图3与图4，本实施例中，所述上盖101为单层结构。位于所述涂布溅射区100a的所述腔顶盖100内壁包括顶边110与底边120，即所述上盖101包括顶边110与底边120，所述顶边110为所述涂布溅射区100a的顶部被沿垂直于轴线方向上的截面相截所得，所述顶边110围成圆形，所述底边120为所述涂布溅射区100a的底部被沿垂直于轴线方向上的截面相截所得，所述底边120围成圆形，所述顶边110直径小于所述底边120；所述顶边110与所述底边120的高度差h1为2mm-3mm。当所述顶边110与所述底边120的高度差h1小于2mm时，不利于所述混合液体溅射后向下滑落，很难达到减少堆积和反溅的效果；并且在实际使用中，所述高度差h1超过3mm时，所述混合液体溅射在所述涂布溅射区100a后的反溅角度难以控制，不利于所述混合液体的滑落和排出。

本实施例中，由所述顶边110至所述底边120，沿高度方向上，所述腔顶盖100内壁的直径逐渐增大，且位于所述涂布溅射区100a所述腔顶盖100内壁向外凸出(即所述腔顶盖100内壁形状类似于一个倒扣的碗的形状)。所述涂布溅射区100a为弧面，所述混合液体撞击所述涂布溅射区100a时，改变反溅轨迹，所述混合液体溅射到所述涂布溅射区100a后，不会反溅至晶圆上，起到减小反溅的效果，并且弧面与所述混合液体接触后，更容易滑落，保障所述腔顶盖100内部清洁。

在其他实施例中，所述腔顶盖100内壁的周向直径增大，使得所述涂布溅射区100a相对远离中心，使得由于离心力飞出的所述混合液体溅射在所述涂布溅射区100a时，动能减少，从而减少反溅，进一步提高所述涂布装置的工作效率。

本实施例中，所述腔顶盖100中，非所述涂布溅射区100a的材料为超疏水性材料，即所述上侧壁102的材料为超疏水性材料。超疏水材料表面稳定接触角大于150°，滚动接触角小于10°，能够实现疏水与疏油功能，同时具有自洁功能，使所述混合液体在其表面接触面积大幅减小，形成水珠式流动，当在所述涂布溅射区100a的所述混合液体滑下，至所述上侧壁102位置时，所述混合液体更加容易排出，并且能够保障所述腔顶盖100内壁的清洁，可以减少人工维护的成本，也提高所述光刻胶涂布装置的工作效率。

本实施例中，所述超疏水性材料包括金属、陶瓷或高分子材料。金属、陶瓷或高分子通过一定处理都可获得超疏水性能，具体获得超疏水性能需要使其表面张力达到一定要求。例如，对于金属而言，本身并不具备超疏水特性，可以通过腐蚀刻蚀来使所述金属表面粗糙，再通过氟化处理使表面张力降低，就可以获得大于150度的接触角，从而变成超疏水材料。相比而言，高分子的表面能通常都很低，更容易变成超疏水材料，例如聚四氟乙烯，只要使得所述聚四氟乙烯表面粗糙达到一定程度，就可以使其表面张力达到要求，从而具有超疏水材料性能。

本实施例中，所述金属、陶瓷或高分子材料的表面张力小于35mn/m，当所述金属、陶瓷或高分子材料的表面张力小于35mn/m时，所述混合液体在其表面的滑落速度更快。具体可以使用聚六氟丙烯材料，所述聚六氟丙烯材料的表面张力为16mn/m；还可以使用聚全氟乙丙烯，所述聚全氟乙丙烯的表面张力为18mn/m-22mn/m。

图5是本发明又一实施例提供的光刻胶涂布装置中腔身示意图。图6是图5中沿c-c1切线的剖面图。

参考图5与图6，本实施例中，所述腔身200为圆台状，具有贯穿厚度的空腔，所述腔身200侧面与底面的夹角为15°-45°。由于在进行光刻胶涂布工艺时，所述混合液体会掉落在所述侧面201的外表面，当所述侧面为倾斜平面时，利于液体的滑落。

本实施例中，所述侧面201与水平面的夹角θ为15°-45°，所述夹角θ越大，越利于液体的滑落。由于所述夹角θ受到整个涂布装置结构的限制，所述夹角θ不超过45°，当超过45°时，所述涂布装置的性能无法保障；当所述夹角θ小于15°时，液体在所述侧面上的流动性就会很差，造成所述混合液体在所述侧面201上堆积。

本实施例中，所述腔身200的材料为超疏水材料。超疏水材料表面稳定接触角大于150°，滚动接触角小于10°，能够实现疏水与疏油功能，同时具有自洁功能，使所述混合液体在所述腔身200表面接触面积大幅减小，形成水珠式流动，能够保障所述腔身200表面干净清洁，可以减少人工维护的成本，也提高所述光刻胶涂布装置的工作效率。

本实施例中，所述腔身200的材料为金属、陶瓷或高分子材料。与前文所述的超疏水特性的材料一样，可以利用纳米技术来实现转性，使其具有超疏水特性。

继续参考图1，本实施例中，所述腔底座300的材料为超疏水性材料，与前文中超疏水性材料作用一样，当所述混合液体滑落至所述腔底座300内部时，利用超疏水性材料的性能，使得所述混合液体在所述腔底座300的流动性更好；所述光刻胶涂布装置内部具有排水孔(未图示)，所述排水孔位于所述腔底座300底部，具体的，位于所述第二环形侧壁302与所述第三环形侧壁303之间，为贯穿所述腔底座300的圆孔；当所述腔身200表面的所述混合液体以及所述腔顶盖100内壁的混合液体滑落至所述腔底座底部，更容易随着所述排水孔排出，保障了所述光刻胶涂布装置干净整洁。

所述光刻胶涂布装置能够自动有效抑制内壁上的残余光刻胶以及防止所述残余光刻胶的挂壁和堆积，节省定期维护费用，同时起到减小反溅的作用，避免了反溅缺陷，提高了所述光刻胶涂布装置的工作效率。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。