[发明专利]涂胶机的排气控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种涂胶机的排气控制装置。

背景技术

半导体制造工艺中，光刻工艺一直被认为是集成电路制造中最关键的步骤，在整个工艺过程中需要被多次使用，其稳定性、可靠性和工艺成品率对产品的质量、良率和成本有着重要的影响。光刻的本质是把临时电路结构以图形的形式复制到以后要进行刻蚀或离子注入的晶片上。光刻工艺是一个复杂的过程，首先在晶片上覆盖一层感光材料--光刻胶，再将平行光经过一掩膜版照射在光刻胶上使其曝光而变质，最后利用显影液进行显影完成图形转移。其中光刻胶的均匀度对光刻工艺的质量有很大的影响，只有光刻胶具有良好的附着性、抗刻蚀性及高分辨率才能实现完整的图形转移。所以对于半导体制造工艺，光刻胶的形成质量非常重要。

申请号为97111875.2的中国专利公开了一种形成光刻胶膜的方法，该方法在旋涂光刻胶后，用高压氮气分散在晶片上消除胶膜上的微波纹、针孔和脱皮部分，再用高温干燥的氮气除去胶膜内的溶剂，改善了光刻胶膜中出现的一些缺陷，但是该方法不能防止这类缺陷的产生，只能是在一定程度上降低其危害性。此外，该方法对涂胶机的改动也较多，实现较为困难；其还需增加N₂下对晶片的加热处理，不利于器件性能的提高。

若能在光刻胶的形成过程中防止缺陷产生，对于提高光刻胶的形成质量而言，是更为理想的方法，为此需要对光刻胶的形成过程进行分析，对可能引起缺陷的过程进行改进。光刻中一般是利用旋转涂胶的方法在晶片表面涂上一层均匀的液相光刻胶材料。涂胶时所用的设备称为涂胶机(Spin Coater)或匀胶机，其工作原理是高速旋转晶片，利用离心力使滴在晶片上的胶液均匀地涂在晶片上。图1为现有涂胶机的结构示意图，如图1所示，为了进行旋转涂胶，首先将晶片101吸附在一个载片台102上，该载片台表面有很多真空孔，并与真空管103相联，以便当其在电机104带动下进行旋转时能吸住晶片101；然后，将一定数量的液体光刻胶通过喷嘴105滴在晶片上，该喷嘴具有一回吸部件，以防止残胶滴在晶片表面；接着，旋转晶片，得到一层均匀的光刻胶涂层。此外，将涂胶机的腔室106与排气管107相连，以便在光刻胶的涂胶过程中对腔室进行排气处理。在涂胶过程中，涂胶机的排气速率一定要准确控制，其控制不良会影响直接到光刻胶的形成质量，在胶膜中形成微波纹、针孔和脱皮等缺陷。如，若涂胶过程中排气过强，会产生太大的气流导致光刻胶过于干燥，引起光刻胶脱皮；若排气不良则可能导致杂质颗粒不能被气流带走，而是沉积在晶片上造成玷污，形成针孔缺陷。

为此，若能准确控制涂胶机的排气量，对于减少光刻胶中的缺陷，提高光刻胶的形成质量是很有利的。

图2为现有的涂胶机排气控制装置的示意图。对于涂胶机，其载片台静止时所需的排气量与旋转涂胶时所需的排气量是不同的，前者在50Pa左右时，后者可能需要在100Pa左右，因而现有的排气控制装置一般由两个控制阀组成。如图2所示，现有的涂胶机的排气控制装置由与总排气管201相连的第一控制阀202和与涂胶机排气管205相连的第二控制阀203组成。其中，第一控制阀202一般按所需排气量较大的旋转涂胶时的排气量进行手动设置，如设置排气量为100Pa；第二控制阀203是由电磁开关阀204控制开、关的控制阀，其设置值按所需流量较小的静止时的排气量设置。当涂胶机处于旋涂状态时，所需的排气量较大，涂胶机设置程序给电磁阀一个“关”信号，控制第二控制阀处于关的状态，涂胶机的排气量仅受第一控制阀限制，即排气量可达100Pa；当涂胶机处于静止状态时，所需的排气量较小，涂胶机设置程序给电磁阀一个“开”信号，控制第二控制阀处于开的状态，此时涂胶机的排气量还会受到第二控制阀所设置的排气量大小的限制，涂胶机的排气量减小，如为50Pa。现有的涂胶机的排气控制装置中虽然通过对第二控制阀的自动开关控制，实现了对排气量的双档位的自动控制，满足了涂胶工艺的基本排气要求，但其对双档位的排气量大小仍均停留在通过手动调节实现的阶段，给实际操作带来了一些不便之处。

在实际工艺中，涂胶机的排气量时常会偏离设置值，引起这一现象的原因主要有两个：一是因工厂的总排气量的变化引起的涂胶机排气量的波动；二是在排气过程中，常有一些细小的杂质颗粒被带到排气管中，在排气管壁上附着，这也会引起涂胶机的排气量偏离设置值。而现有涂胶机的两个控制阀都是通过手动调节排气量的大小，不具备按实际排气量自动调节的能力，即不具备抗排气量波动的能力，不能实现涂胶机排气量的准确控制。