TWI515515B - A semiconductor film making thick film coating apparatus and a method of using the same - Google Patents

Description

一種半導體製成厚膠膜塗覆裝置及其使用方法

本發明屬於半導體加工領域，具體地說是一種半導體製成厚膠膜塗覆裝置及其使用方法。

在半導體加工領域，現有的噴塗光刻膠技術中，厚膠膜的塗覆是通過旋塗方式處理的，因為膠膜較厚，需要經過2次以上塗覆且攤膠過程較慢，產能很低，並且均勻性較難控制，而且晶圓旋塗處理後在邊緣還有一圈凸起，造成晶圓的邊緣不能利用，降低了產品的利用率。隨著半導體生產精細化和高集成化要求越來越高，晶圓生產率和成品率也越來越受到重視，而在各種處理過程中，晶片表面噴塗光刻膠的處理尤為重要，特別是對晶片表面噴塗處理速度的優化，對提高產能、降低成本、增加效益均有重要影響，但噴塗速度與噴塗厚度又存在必然的反比關係，當噴塗晶圓表面的光刻膠層要達到較厚的厚度時，需要往復進行多次噴塗，這也使得單片晶片噴塗加工耗時大幅度增加，造成產能降低。

本發明的目的在於提供一種半導體製成厚膠膜塗覆裝置及其使用方法，通過多個噴頭同步平移塗覆保證晶圓整體膜厚統一，杜絕晶 圓邊緣凸起。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種半導體製成厚膠膜塗覆裝置，包括電缸、噴頭、膠杯元件、旋轉吸附機構和基板，其中電缸和膠杯組件均設置於基板上，該電缸上設有移動樑，間距和高度均可調的噴頭設置於該移動樑上，該旋轉吸附機構上設有用於吸附晶圓並且可旋轉的吸附盤，該吸附盤設置於該膠杯組件的中部，該噴頭在膠膜塗覆時通過該電缸的移動樑帶動在該吸附盤上方水準移動。

該噴頭通過尺規和安裝架安裝在電缸的移動樑上，該移動樑上設有一個固定板，多個安裝架安裝在該固定板上，每個安裝架上均插裝有帶刻度的尺規，每個尺規下端固裝有噴頭。

該安裝架兩側設有用於調整各個安裝架間距用的長孔。

該安裝架上設有鎖緊螺栓，該噴頭通過該尺規沿安裝架移動調整高度，該尺規通過該鎖緊螺栓頂住固定。

該旋轉吸附機構除該吸附盤外還包括電機、傳動機構和旋轉軸，其中旋轉軸可轉動地安裝在該基板上，該電機設於基板下側並通過該傳動機構與該旋轉軸相連。

該旋轉軸內設有真空通道，該吸附盤上側設有溝槽，該溝槽與旋轉軸上的真空通道相通，該旋轉軸下端設有一個旋轉滑環，該旋轉軸通過該旋轉滑環與真空管路相連通。

該傳動機構為帶輪傳動機構，包括通過傳送帶相連的主動輪和從動輪，其中主動輪固裝在該電機的輸出軸上，從動輪固裝在該旋轉軸 上。

一種半導體製成厚膠膜塗覆裝置的塗覆方法，其特徵在於：待加工的晶圓放置於吸附盤上，多個噴頭通過電缸驅動同步水準移動噴灑光刻膠，然後晶圓通過吸附盤吸附固定，多個噴頭通過電缸驅動同步水準移動噴灑霧化的光阻。

該噴頭通過電缸驅動多次往復移動噴灑霧化的光阻，每次噴灑前晶圓通過吸附盤帶動旋轉。

本發明的優點與積極效果為：

1、本發明通過多個噴頭同步平移塗覆保證晶圓整體膜厚統一，並且有效杜絕晶圓邊緣凸起。

2、本發明的多個噴頭間距可調，每個噴頭的高度也可以通過尺規精確調整，且噴頭移動速度也可以調整，整個裝置使用方便靈活。

1‧‧‧電缸

2‧‧‧移動樑

3‧‧‧固定板

4‧‧‧尺規

5‧‧‧安裝架

6‧‧‧噴頭

7‧‧‧膠杯元件

8‧‧‧旋轉吸附機構

9‧‧‧吸附盤

10‧‧‧支承架

11‧‧‧基板

12‧‧‧電機

13‧‧‧主動輪

14‧‧‧支塊

15‧‧‧從動輪

16‧‧‧旋轉軸

17‧‧‧旋轉滑環

18‧‧‧鎖緊螺栓

19‧‧‧真空通道

20‧‧‧溝槽

圖1為本發明的結構立體圖， 圖2為圖1中本發明的主視圖， 圖3為圖2中本發明的旋轉軸結構示意圖， 圖4為圖3中吸附盤的俯視圖， 圖5為晶圓經旋塗處理後的截面示意圖， 圖6為晶圓經圖1中本發明處理後的截面示意圖。

下面結合附圖對本發明作進一步詳述。

如圖1~2所示，本發明包括電缸1、固定板3、尺規4、噴頭6、膠杯元件7、旋轉吸附機構8和基板11，其中基板11固裝於本發明外部的設備架體上，電缸1通過一個支承架10安裝在該基板11上，該電缸1上設有移動樑2，該移動樑2相對於該支承架10的長度方向垂直設置，該移動樑2上設有一個固定板3，多個尺規4分別通過安裝架5安裝在該固定板3上，在每個尺規4下端均固裝有一個噴頭6，所有噴頭6均通過該電缸1驅動沿X向同步平移。該電缸1和噴頭6均為市購產品，本實施例中，該電缸1的型號為ICSA2-BA1H-I-50-40-T2-5L-CT，生產廠家為IAI公司，該噴頭6的型號為120-2-16-11-230-030，生產廠家為SONO-TEK公司。

該安裝架5通過螺釘固裝於該固定板3上，每個安裝架5兩側的安裝孔均為沿該移動樑2長度方向設置的長孔，該長孔即用於調整各個安裝架5之間距離，進而調整各個噴頭6之間的距離，如圖1所示，該安裝架5上設有鎖緊螺栓18，尺規4通過沿安裝架5上下移動調整噴頭6高度，當噴頭6位置確定後，通過旋擰該鎖緊螺栓18將尺規4頂住固定，該尺規4上設有刻度以便於精確調整。

如圖2所示，該旋轉吸附機構8包括吸附盤9、電機12、傳動機構、旋轉軸16和旋轉滑環17，其中旋轉軸16通過支塊14支承可轉動地安裝在該基板11上，該吸附盤9固裝在該旋轉軸16位於基板11上側的一端，如圖1所示，該基板11上設有防止塗膠溢出的膠杯組件7，該吸附盤9設置於該膠杯組件7的中部。該電機12通過一個支架安裝在基板11 下側並通過一個傳動機構與該旋轉軸16相連，該傳動機構為帶輪傳動機構，包括通過傳送帶相連的主動輪13和從動輪15，其中主動輪13固裝在電機12的輸出軸上，從動輪15固裝在該旋轉軸16上，該旋轉軸16即通過該電機12驅動旋轉。

如圖3所示，該旋轉軸16內設有真空通道19，如圖4所示，該吸附盤9上側設有溝槽20，該溝槽深度0.2mm~3mm，寬度0.5~5mm(以吸附晶圓後不發生明顯變形為准)，該溝槽20與旋轉軸16上的真空通道19相通。如圖2所示，該旋轉軸16下端通過一個旋轉滑環17與真空管路相連通，該旋轉軸16下端的可轉動地容置於該旋轉滑環17中且該旋轉滑環17與旋轉軸16為密封連接，該旋轉滑環17固裝於設備架體上並與真空管路密封連通。

本發明的工作原理為：

如圖5所示，現有技術中，晶圓經旋塗處理後在邊緣還有一圈凸起，造成晶圓的邊緣不能利用。

本發明在待噴塗加工的晶圓放置於吸附盤9上後，多個噴頭6通過電缸1驅動水準同步移動噴灑光刻膠，使噴灑光刻膠連續掃描整個晶圓表面，然後晶圓通過吸附盤9真空吸附固定，多個噴頭6通過電缸1驅動水準同步移動將霧化的光阻均勻噴灑到晶圓表面，膠膜厚度和均勻性可以通過噴頭6的移動速度以及光阻的噴灑量調整，為了達到要求的膠膜厚度，可能一次塗覆不能滿足，如圖6所示，本發明可以通過電缸1驅動噴頭6的多次往復勻速移動，使噴頭6噴灑的光阻在晶圓上形成多層膠膜，從而達到需求的厚度，每次噴灑前吸附盤9可以以任意角度旋轉帶動晶圓 轉動，使噴灑的路徑相互錯開達到互補，從而達到獲得均勻性更好的塗膜。電缸1的移動樑2上設有固定板3，噴頭6通過尺規4和安裝架5設置於該固定板3上，各個噴頭6之間的距離通過安裝架5上的長孔調整，每個噴頭6的高度通過尺規4精確調整。

1‧‧‧電缸

2‧‧‧移動樑

3‧‧‧固定板

4‧‧‧尺規

5‧‧‧安裝架

6‧‧‧噴頭

7‧‧‧膠杯元件

8‧‧‧旋轉吸附機構

9‧‧‧吸附盤

10‧‧‧支承架

11‧‧‧基板

18‧‧‧鎖緊螺栓

Claims (8)

1. 一種半導體製成厚膠膜塗覆裝置，其特徵在於：包括電缸、噴頭、膠杯元件、旋轉吸附機構和基板，其中電缸和膠杯組件均設置於基板上，該電缸上設有移動樑，間距和高度均可調的噴頭設置於該移動樑上，該旋轉吸附機構上設有用於吸附晶圓並且可旋轉的吸附盤，該吸附盤設置於該膠杯組件的中部，該噴頭在膠膜塗覆時通過該電缸的移動樑帶動在該吸附盤上方水準移動；該噴頭通過尺規和安裝架安裝在電缸的移動樑上，該移動樑上設有一個固定板，多個安裝架安裝在該固定板上，每個安裝架上均插裝有帶刻度的尺規，每個尺規下端固裝有噴頭。
2. 如請求項1所述的半導體製成厚膠膜塗覆裝置，其中，該安裝架兩側設有用於調整各個安裝架間距用的長孔。
3. 如請求項1或2所述的半導體製成厚膠膜塗覆裝置，其中，該安裝架上設有鎖緊螺栓，該噴頭通過該尺規沿安裝架移動調整高度，該尺規通過該鎖緊螺栓頂住固定。
4. 如請求項1所述的半導體製成厚膠膜塗覆裝置，其中，該旋轉吸附機構除該吸附盤外還包括電機、傳動機構和旋轉軸，其中旋轉軸可轉動地安裝在該基板上，該電機設於基板下側並通過該傳動機構與該旋轉軸相連。
5. 如請求項4所述的半導體製成厚膠膜塗覆裝置，其中，該旋轉軸內設有真空通道，該吸附盤上側設有溝槽，該溝槽與旋轉軸上的真空通道相通，該旋轉軸下端設有一個旋轉滑環，該旋轉軸通過該旋轉滑環與真空管路 相連通。
6. 如請求項4所述的半導體製成厚膠膜塗覆裝置，其中，該傳動機構為帶輪傳動機構，包括通過傳送帶相連的主動輪和從動輪，其中主動輪固裝在該電機的輸出軸上，從動輪固裝在該旋轉軸上。
7. 如請求項1~6中任一項所述的半導體製成厚膠膜塗覆裝置，其中，待加工的晶圓放置於吸附盤上，多個噴頭通過電缸驅動同步水準移動噴灑光刻膠，然後晶圓通過吸附盤吸附固定，多個噴頭通過電缸驅動同步水準移動噴灑霧化的光阻。
8. 一種如請求項7中任一請求項所述的一種半導體製成厚膠膜塗覆裝置的塗覆方法，其特徵在於：該噴頭通過電缸驅動多次往復移動噴灑霧化的光阻，每次噴灑前晶圓通過吸附盤帶動旋轉。