光刻胶回吸装置、光刻胶涂布设备及光刻胶涂布方法

摘要

本发明公开了一种光刻胶回吸装置、光刻胶涂布设备及光刻胶涂布方法，涉及半导体制造技术领域，其中光刻胶回吸装置包括监测器、通断回吸机构以及控制器，监测器安装在光刻胶涂布设备上，用于监测光刻胶涂布设备中光刻胶喷嘴内的光刻胶液柱；通断回吸机构设置在光刻胶涂布设备的光刻胶管路上，通断回吸机构中的调节组件用于调节光刻胶管路中光刻胶的回吸量，以控制与光刻胶管路连通的光刻胶喷嘴内的光刻胶液柱的位置；控制器分别与监测器和通断回吸机构信号连接，用于接收监测器反馈的信号，以及控制通断回吸机构的开闭。本发明公开的光刻胶回吸装置能够避免光刻胶因距离光刻胶喷嘴的开口过近而发生凝结或滴落。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种光刻胶回吸装置、光刻胶涂布设备及光刻胶涂布方法。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

光刻胶涂布工艺是半导体硅片制造过程中的重要工艺，光刻胶涂布时，通常先将硅片装在夹具上，在硅片上喷涂与光刻胶中的稀释剂成分类似的有机溶剂，然后再在硅片上喷涂光刻胶：喷嘴将光刻胶胶液滴在硅片上表面的中心位置，启动离心机带动硅片转动匀胶，使光刻胶胶液均匀流动至覆盖整个硅片的上表面，然后提高离心机的转速，使胶液在高速转动的离心力作用下迅速流动成膜，胶液中的稀释剂挥发后，在硅片上形成了一定厚度的胶层，最后关闭离心机。

在上述硅片转动匀胶的过程中，光刻胶喷嘴位于硅片的上方，处于工作等待阶段，此时光刻胶喷嘴内的光刻胶存在凝结或滴落的可能性，凝结会影响后续喷胶量的精确度，甚至阻塞喷嘴；滴落会导致光刻胶涂布工艺的不良，因此通常需要将光刻胶喷嘴内的光刻胶回吸，使光刻胶与喷嘴末端之间形成一定间距，从而防止光刻胶喷嘴中的光刻胶凝结或滴落，但现有技术中由于泵或阀门精确度较低，光刻胶的回吸量难以控制，仍容易发生凝结或滴落，影响光刻胶涂布工艺的效率以及半导体产品的良率。

发明内容

本发明的第一方面提出了一种光刻胶回吸装置，用于光刻胶涂布设备，所述光刻胶回吸装置包括：

监测器，所述监测器安装在所述光刻胶涂布设备上，用于监测所述光刻胶涂布设备中光刻胶喷嘴内的光刻胶液柱；

通断回吸机构，所述通断回吸机构设置在所述光刻胶涂布设备的光刻胶管路上，所述通断回吸机构包括回吸组件和调节组件，所述回吸组件用于对所述光刻胶管路中的光刻胶进行回吸，所述调节组件用于调节所述光刻胶管路中光刻胶的回吸量，以控制与所述光刻胶管路连通的所述光刻胶喷嘴内的光刻胶液柱的位置；

控制器，所述控制器分别与所述监测器和所述通断回吸机构信号连接，用于接收所述监测器反馈的信号，以及控制所述通断回吸机构的开闭。

本发明的第二方面提出了一种光刻胶涂布设备，所述光刻胶涂布设备包括：

载台，用于放置和吸附待涂布的硅片；

离心机，用于旋转所述硅片；

供胶装置，所述供胶装置包括机械臂、光刻胶管路和与所述光刻胶管路连通的光刻胶喷嘴，所述光刻胶喷嘴安装在所述机械臂上并能够随所述机械臂移动；

本发明第一方面提出的光刻胶回吸装置，所述通断回吸机构设置在所述光刻胶管路上。

本发明的第三方面提出了一种光刻胶涂布方法，所述光刻胶涂布方法通过本发明第二方面提出的光刻胶涂布设备来实施，所述光刻胶涂布方法包括如下步骤：

提供硅片，将所述硅片放置在载台上并吸附固定；

移动机械臂，光刻胶喷嘴随所述机械臂移动到所述硅片中心的正上方，在所述硅片的中心滴胶；

如果滴胶完成则打开通断回吸机构，所述通断回吸机构包括回吸组件和调节组件，所述回吸组件对光刻胶进行回吸；

监测器对所述光刻胶喷嘴内的光刻胶液柱进行监测，并计算所述光刻胶液柱的底端与所述光刻胶喷嘴出口之间的距离L；

当所述距离L大于或小于预设值时，所述监测器传递信号至控制器，所述控制器控制所述调节组件调整所述光刻胶的回吸量；

当所述距离L等于预设值时，所述控制器控制所述调节组件停止工作。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明实施方式的光刻胶回吸装置的结构示意图；

图2示意性地示出了图1中光刻胶喷嘴的放大图；

图3示意性地示出了根据本发明实施方式的光刻胶涂布设备的部分结构示意图；

图4示意性地示出了根据本发明实施方式的光刻胶涂布方法的流程图。

附图标记如下：

10、监测器；

20、通断回吸机构；

30、控制器；

40、载台；

51、机械臂；52、光刻胶管路；53、光刻胶喷嘴；54、溶剂喷嘴；

60、光刻胶液柱；

70、硅片。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解的是，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反地，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1至图3所示，根据本发明的实施方式，本发明提出了一种光刻胶回吸装置，该光刻胶回吸装置包括监测器10、通断回吸机构20以及控制器30，当该光刻胶回吸装置用于光刻胶涂布设备时，监测器10安装在光刻胶涂布设备上，用于监测光刻胶涂布设备中光刻胶喷嘴53内的光刻胶液柱60；通断回吸机构20设置在光刻胶涂布设备的光刻胶管路52上，通断回吸机构20包括回吸组件和调节组件，其中，回吸组件用于对光刻胶管路52中的光刻胶进行回吸，调节组件用于调节光刻胶管路52中光刻胶的回吸量，以控制与光刻胶管路52连通的光刻胶喷嘴53内的光刻胶液柱60的位置；控制器30分别与监测器10和通断回吸机构20信号连接，用于接收监测器10反馈的信号，以及控制通断回吸机构20的开闭。

本发明提出的光刻胶回吸装置利用监测器10对光刻胶涂布设备中光刻胶喷嘴53内的光刻胶进行监测，监测器10与控制器30信号连接，在设定条件下将监测得到的数据信号反馈给控制器30，控制器30与通断回吸机构20信号连接，具体地，控制器30分别与回吸组件和调节组件信号连接，控制器30接受到信号后控制调节组件对光刻胶的回吸量进行调节。

具体地，监测器10主要监测光刻胶喷嘴53内光刻胶的位置，需要说明的是，如图1和图2所示，光刻胶在光刻胶喷嘴53中形成有待滴落的液柱，监测器10可以对上述光刻胶液柱60的底端与光刻胶喷嘴53的开口之间的间距进行监测，底端指的是光刻胶液柱60靠近光刻胶喷嘴53开口处的一端；也就是说，当光刻胶回吸后，光刻胶液柱60的底端与光刻胶喷嘴53的开口之间形成空气段，监测器10可以对该空气段的长度进行监测。

此外，监测器10也可以直接监测光刻胶喷嘴53内光刻胶液柱60的高度，并根据该高度判断光刻胶液柱60的底端与光刻胶喷嘴53的开口之间的距离。

监测器10可以设置为如红外传感器、相机等能够检测到光刻胶喷嘴53内的光刻胶含量的装置，示例性地，监测器10设置为红外传感器，以红外传感器为例，上述实施方式中的设定条件可以设置为：红外传感器实时监测光刻胶喷嘴53内的光刻胶液柱60，当光刻胶液柱60的底端与光刻胶喷嘴53的开口之间的距离大于或小于3mm时，红外传感器向控制器30传递控制通断回吸机构20中调节组件工作的信号。

如图1和图2所示，通断回吸机构20安装在光刻胶管路52上，通断回吸机构20中的回吸组件用于回吸光刻胶，调节组件用于调节光刻胶管路52中光刻胶的回吸量，从而使光刻胶喷嘴53中的光刻胶流动，改变光刻胶液柱60底端与光刻胶喷嘴53开口之间的距离。

示例性地，回吸组件可以包括电磁阀以及串联连接的一个溢流阀和一个节流阀，当滴胶完成后需要对光刻胶进行回吸时，节流阀受到弹簧预紧力的作用后内部活塞上行，内部压力减小，从而产生回吸力，对光刻胶管路52中的光刻胶进行回吸。在此基础上，当控制器30控制电磁阀打开时，回吸组件按照上述过程对光刻胶进行回吸；调节组件可以设置为自动回吸阀(Automatic Suck back Valve)。

综上所述，本发明提出的光刻胶回吸装置通过设置控制器30和与控制器30信号连接的监测器10、通断回吸机构20，利用监测器10对光刻胶喷嘴53内的光刻胶进行监测，并在设定条件下将监测得到的信号反馈给控制器30，控制器30接受到信号后控制通断回吸机构20中的调节组件对光刻胶的回吸量进行调节，从而准确控制光刻胶的回吸量，避免了光刻胶因距离光刻胶喷嘴53的开口过近而发生凝结或滴落，从而提高了对光刻胶涂布工艺的效率。

进一步地，在一些可能的实施方式中，监测器10包括视觉相机，视觉相机能够对物体进行拍摄、储存及分析，本实施例中，视觉相机靠近光刻胶喷嘴53设置，对光刻胶喷嘴53内的光刻胶液柱60进行拍摄、储存及分析；在此基础上，视觉相机与控制器30信号连接，视觉相机采集到光刻胶喷嘴53内光刻胶的位置图像后，对图像进行分析处理，计算出光刻胶液柱60的底端与光刻胶喷嘴53出口之间的距离，视觉相机还可以判断上述距离是否符合需要对光刻胶进行回吸的设定条件，若符合，则传递信号给控制器30，使控制器30控制通断回吸机构20中的调节组件工作。

具体地，当光刻胶液柱60的底端与光刻胶喷嘴53出口之间的距离小于预设值时，视觉相机传递信号给控制器30，以使控制器30控制调节组件工作，调节组件增大光刻胶的回吸量至上述距离等于预设值；当光刻胶液柱60的底端与光刻胶喷嘴53出口之间的距离大于预设值时，视觉相机传递信号给控制器30，以使控制器30控制调节组件工作，调节组件减小光刻胶的回吸量至上述距离等于预设值；预设值可以根据实际需求进行设置，例如，预设值可以设置为3mm。

示例性地，视觉相机对光刻胶喷嘴53内的光刻胶液柱60进行实时拍照监测，并对光刻胶液柱60的位置图像进行处理计算，当光刻胶液柱60的底端与光刻胶喷嘴53出口之间的距离大于或小于3mm时，视觉相机向控制器30传递控制通断回吸机构20中的调节组件工作的信号；相应地，当光刻胶液柱60的底端与光刻胶喷嘴53出口之间的距离等于3mm时，视觉相机向控制器30传递控制通断回吸机构20中的调节组件停止工作的信号。由此，视觉相机能够实现对光刻胶喷嘴53内光刻胶的实时监测，从而及时发现光刻胶液柱60的底端与光刻胶喷嘴53开口之间的距离是否满足设定条件，保证了后续调节组件能够及时对光刻胶的回吸进行调整。

进一步地，通断回吸机构20中调节组件调节光刻胶回吸的范围为0-6mm。需要说明的是，光刻胶回吸的范围指的是，在通断回吸机构20中的回吸组件对光刻胶进行回吸时，调节组件能够控制光刻胶在光刻胶管路52内移动的范围，示例性地，光刻胶在光刻胶管路52中为液柱形态，以光刻胶液柱60的底端(位于光刻胶喷嘴53中或位于光刻胶管路52中)为参照点，当调节组件调节光刻胶的回吸量时，该参照点在或光刻胶喷嘴53中移动的距离范围为0-6mm。由此，调节组件能够实现对光刻胶的回吸量的有效控制，保证了光刻胶回吸效果。

本发明还提出了一种光刻胶涂布设备，如图3所示，光刻胶涂布设备包括载台40、离心机、供胶装置以及上述光刻胶回吸装置，其中，载台40用于放置和吸附固定待涂布的硅片70；离心机用于旋转硅片70，在一些可能的实施方式中，离心机与载台40连接，从而带动硅片70旋转；供胶装置用于将光刻胶滴涂在上述待涂布的硅片70上，供胶装置包括机械臂51、光刻胶管路52和与光刻胶喷嘴53，光刻胶喷嘴53与光刻胶管路52连通，且光刻胶喷嘴53安装在机械臂51上，在机械臂51的带动下，光刻就喷嘴在载台40的上方移动，待滴胶的光刻胶喷嘴53能够随机械臂51移动至硅片70中心的正上方。

上述光刻胶回吸装置安装在光刻胶涂布设备中，具体地，光刻胶回吸装置中的监测器10也可以安装在机械臂51上，并靠近光刻胶喷嘴53设置，监测器10可以滑动连接在机械臂51上，也可以固定连接在机械臂51上；通断回吸机构20设置在光刻胶管路52上，并与光刻胶管路52连通，以调节光刻胶管路52中光刻胶的流量。

进一步地，光刻胶涂布设备中，光刻胶喷嘴53和光刻胶管路52的数量相等，光刻胶喷嘴53设置有多个，相应地，光刻胶管路52的数量也设置为多个，每个光刻胶喷嘴53与一条光刻胶管路52对应连通，每条光刻胶管路52上设置一个通断回吸机构20，用于对该光刻胶管路52中的光刻胶流量进行控制，由此，便于对每个光刻胶喷嘴53内的光刻胶位置进行控制。

进一步地，供胶装置还包括溶剂喷嘴54，溶剂喷嘴54用于盛放和喷涂与光刻胶中的稀释剂成分类似的有机溶剂，从而辅助光刻胶在硅片70上流动；本实施例中，溶剂喷嘴54的数量为一个或多个，溶剂喷嘴54安装在机械臂51上并能够随机械臂51移动。

示例性地，如图3所示，溶剂喷嘴54的数量为两个，光刻胶喷嘴53的数量为十个，两个溶剂喷嘴54位于十个光刻胶喷嘴53的中间，在工作过程中，溶剂喷嘴54和光刻胶喷嘴53随机械臂51在放置硅片70的载台40上方移动。

另外，本发明实施例提出的光刻胶涂布设备的其它的各部分结构请参考现有技术，光刻胶涂布设备具有与上述光刻胶回吸装置相同的优点，在此不再赘述。

如图4所示，本发明另外提出了一种光刻胶涂布方法，该光刻胶涂布方法通过如上的光刻胶涂布设备来实施，光刻胶涂布方法包括如下步骤：

提供硅片70，将硅片70放置在载台40上并吸附固定；具体地，可以通过真空吸附将硅片70固定在载台40上。

移动机械臂51，光刻胶喷嘴53随机械臂51移动到硅片70中心的正上方，在硅片70的中心滴胶；

如果滴胶完成则打开通断回吸机构20，通断回吸机构20包括回吸组件和调节组件，回吸组件开启后对光刻胶进行回吸；如图2所示，滴胶后，光刻胶被回吸组件回吸，光刻胶喷嘴53内的光刻胶液柱60底端朝远离光刻胶喷嘴53开口的方向移动，从而在光刻喷嘴内形成一段空气段，也就是说，光刻胶液柱60的底端与光刻胶喷嘴53出口之间产生距离，该距离记为L。

监测器10对光刻胶喷嘴53内的光刻胶液柱60进行监测，并计算光刻胶液柱60的底端与光刻胶喷嘴53出口之间的距离L；示例性地，监测器10设置为视觉相机，视觉相机对光刻胶喷嘴53内光刻胶液柱60底端与光刻胶喷嘴53出口之间的距离进行拍摄和计算。

当监测器10监测到距离L大于或小于预设值时，监测器10传递信号至控制器30，控制器30控制通断回吸机构20中的调节组件开始工作，调节组件对光刻胶的回吸量进行调整，进一步地，调节组件将距离L调整至预设值；本步骤中，预设值可以根据实际需求进行设定，能防止光刻胶喷嘴53内的光刻胶凝结或滴落即可。示例性地，预设值可以设置为3mm。

示例性地，当距离L大于3mm时，调节组件减小光刻胶的回吸量，使光刻胶喷嘴53内的光刻胶朝喷嘴出口移动，直至距离L等于3mm；当距离L小于3mm时，调节组件增大光刻胶的回吸量，使光刻胶喷嘴53内的光刻胶朝远离喷嘴出口的方向移动，直至距离L等于3mm；

当距离L等于预设值时，控制器30控制调节组件停止工作；需要说明的是，本实施例中，调节组件不仅能调节光刻胶管路52以及光刻胶喷嘴53内的光刻胶的回吸量，还能够调节光刻胶的回吸速度。

滴胶完成后，光刻胶涂布设备中的离心机开启，离心机带动硅片70旋转，使硅片70上的光刻胶均匀扩散至覆盖硅片70的上表面，完成光刻胶涂布。

根据本发明提出的光刻胶涂布方法，通过在光刻胶涂布设备上设置监测器10、控制器30以及通断回吸机构20，能够实时监测和控制光刻胶管路52内光刻胶的流量，从而控制光刻胶喷嘴53内的光刻胶，防止其凝结或滴落。

在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。