[发明专利]微波匀胶设备及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体工艺设备及其方法，特别是涉及一种微波匀胶设备及其方法。

背景技术

由于光刻工艺流程中涂胶前要经过清洁处理，清洁处理后的基片表面会含有一定的水分，形成亲水性表面，降低了光刻胶与基片表面的粘附能力。在光刻显影过程中为避免脱胶现象，必须将其表面烘烤干燥，使得干燥的表面成为疏水性表面，以便增加光刻胶和基片表面的粘附能力。保持疏水性表面一般要求严格的室内温度和/或湿度，例如湿度保持在50％以下，并且在基片完成前一步工艺之后尽可能快地对基片进行涂胶。或者把基片存放在用干燥且干净的氮气净化过的干燥器中。此外，加热温度超过750℃(高温)，晶圆表面从化学性质上将恢复到疏水性条件。

目前采用的且效果较好的脱水处理方式是低温烘烤，例如采用如图1所示的匀胶装置，其主要组成部件有腔室25内的喷嘴24和匀胶机旋转台21、以及腔室25外的存贮罐26。将硅片22放在匀胶机旋转台21上，打开真空将硅片吸住，从存贮罐将溶胶23吸出来通过喷嘴24，滴到硅片22中央，然后进行旋转。将旋涂好薄膜的硅片从匀胶机上取下，然后再拿到烘箱中进行干燥。升温速率慢，一般需要20-30分钟。上述脱水烘烤时间较长，导致整体流程时间的浪费，环境温度湿度要求达不到，容易发生脱胶，不耐刻蚀。

另外，对于亲水表面还要进行增粘处理，增粘的作用是增强基片与光刻胶之间的粘着力。原因是绝大多数光刻胶所含的高分子聚合物是疏水的，而氧化物表面的羟基是亲水的，亲水性表面与胶的粘附性不好，因此需要利用增粘剂HMDS(六甲基二硅胺烷)。亲水的带羟基的硅烷醇→疏水的硅氧烷结构，既易与晶圆表面结合，又易与光刻胶粘合。

由于湿凝胶内包裹着大量溶剂和水，需要干燥后才能得到干凝胶膜，也即通过前烘固化光刻胶。一般干燥热量总是从基片外部逐渐进入基片内部的，干燥过程中将会逸出许多气体及有机物，上述添加的增粘剂HM DS可能在前烘过程中从胶体内逸出，这不但造成了环境的污染，而且对操作人员的身心健康有害。此外，烘培加热将使得胶体产生收缩，因而很容易导致干凝胶膜的开裂，最终影响涂层的完整性、使得曝光/光刻工艺精确度降低，影响所形成器件的性能。

综上所述，现有的涂胶方法和设备存在耗时长、成本高、环境污染大、涂层可靠性差等缺点。

发明内容

本发明目的在于克服上述缺点，降低涂胶工艺的时间成本、减小环境污染以及提高涂层可靠性。

为此，本发明提供了一种微波匀胶设备，包括：托盘(10)，安装于腔室内部，用于吸附基片(9)；喷嘴(7)，延伸入腔室内部，用于将去离子水、有机溶剂或光刻胶喷射到基片上；微波发生装置(11)，安装于腔室侧壁，用于产生微波对基片提供热量；温控系统(12)，安装于腔室上壁，用于控制微波发生装置(11)以设定微波加热的功率、频率、时间。

进一步包括，去离子水储罐(1)以及有机溶剂储罐(4)，设置在腔室外部，用于向喷嘴(7)提供去离子水、有机溶剂。进一步包括，第一组阀门(3，5)以及流量计(6)，设置在去离子水储罐(1)和/或有机溶剂储罐(4)与喷嘴(7)之间，用于控制喷射到基片表面的去离子水或有机溶剂的液体流量。进一步包括，压缩氮气源(1)，连接至去离子水储罐(1)和/或有机溶剂储罐(4)，用于对去离子水或有机溶剂加压，推动液体喷入喷嘴(7)。

进一步包括，滴胶管(8)，安装于腔室上壁，用于容纳光刻胶并向喷嘴(7)提供光刻胶。

进一步包括，排液口(16)，通过安装于腔室下壁的第二组阀门(14)将腔室中的废液排出。进一步包括，真空泵(15)，安装于腔室外，连接于托盘(10)以产生吸附基片的吸附力从而吸附基片，或者连接于排液口(16)以抽出腔室内的废液和/或废胶。

进一步包括，电机(13)，安装于腔室外，驱动托盘(10)旋转。

此外，本发明还提供了一种采用上述设备的微波匀胶方法，包括步骤：步骤A，采用微波加热对基片脱水；步骤B，通过旋转法在基片上涂敷光刻胶；以及步骤C，采用微波加热对基片干燥。

其中，步骤A具体包括，将基片(9)水平固定于托盘(10)上，关闭腔室，通过温控系统(12)设置加热温度和时间，打开微波发生装置(11)对基片进行微波加热脱水。

步骤B具体包括，开真空泵(15)将基片吸住，滴管垂直基片并固定在基片正上方，将光刻胶通过滴胶管(8)滴在匀速旋转的基片上，在托盘旋转产生的离心力作用下，溶胶迅速均匀铺展在基片表面形成薄膜。