一种单片硅晶圆气相HMDS涂布装置制造方法及图纸

一种单片硅晶圆气相HMDS涂布装置，涉及一种半导体制造技术，包括盘体组件和上盖组件，所述的盘体组件和上盖组件相互开合，所述的盘体组件与所述的上盖组件闭合时两者之间形成涂布腔且两者密封，所述的上盖组件与所述的盘体组件之间采用气体密封结构，所述气体密封结构内气体压力大于所述涂布腔内压力，所述的上盖组件内设置有与所述涂布腔连通的HMDS进气道和HMDS出气道。能够在常压情况下对晶圆进行涂布，涂布时HMDS流速低，每片晶圆HMDS涂布消耗量仅需1.125 L~1.67L，同时涂布的均匀性好。解决以往真空涂布时对设备结构和加工精度要求高，HMDS流速快消耗量多，同时涂布不均匀的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种单片硅晶圆气相HMDS涂布装置
本专利技术涉及一种半导体制造技术，尤其是一种HMDS涂布技术。
技术介绍
在半导体生产工艺中，光刻是最为重要的一个环节。光刻前涂胶工艺均匀性的好坏将直接影响光刻的质量。在涂胶工艺中，多数光刻胶是疏水性的，而硅片表面的羟基和残留的水分子是亲水的。因此需要在涂胶前涂覆增粘剂，增粘剂的作用是将硅片的亲水性改为疏水性，从而增加光刻胶与硅晶圆表面的粘附力。HMDS（六甲基二硅胺）是常用的增粘剂。常温下HMDS为无色透明液体，似胺味。HMDS有生殖毒性，而且极易挥发，使用时必须做好防护。目前常见的HMDS涂布方式分别为整盒涂覆和单片涂覆。整盒涂覆主要采用HMDS烘箱进行整体涂抹，这种涂抹方法具有极大的局限性，不仅对硅片的形状和大小有严格的要求，涂抹的均匀度也不佳。单片涂覆主要是以功能单元的形式集成在涂胶设备中，最常见的是制作一个密闭的腔室，腔室内抽真空，同时注入大量的HMDS蒸汽已达到涂布HMDS的目的。目前主流设备中均采用这种真空腔室的涂覆方法，但是这种方法存在以下几种问题：1、HMDS用量大，约30~40L/片，腔室内要一直处于真空环境（<-50kPa），需要注入大量的HMDS蒸汽才能达到全部涂覆的效果；2、装置的结构和加工精度要求高，腔体密封要求，运动机构的密封等对腔体的真空度影响大；3、涂抹的均匀性差，由于HMDS一直处于快速的流动状态，无法保证硅晶圆全部面积上得到均匀的涂覆。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提供了一种单片硅晶圆气相HMDS涂布装置，能够在常压情况下对晶圆进行涂布，涂布时HMDS流速低，每片晶圆HMDS涂布消耗量仅需1.125L~1.67L，同时涂布的均匀性好。解决以往真空涂布时对设备结构和加工精度要求高，HMDS流速快消耗量多，同时涂布不均匀的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：一种单片硅晶圆气相HMDS涂布装置，包括盘体组件和上盖组件，所述的盘体组件和上盖组件相互开合，所述的盘体组件与所述的上盖组件闭合时两者之间形成涂布腔且两者密封，所述的上盖组件与所述的盘体组件之间采用气体密封结构，所述气体密封结构内气体压力大于所述涂布腔内压力，所述的上盖组件内设置有与所述涂布腔连通的HMDS进气道和HMDS出气道。上述技术方案中，优选的，所述的上盖组件包括上盘盖，所述的盘体组件包括底托护罩，所述的底托护罩和所述的上盘盖之间设置有内层密封件和外层密封件，所述的内层密封件和所述的外层密封件之间具有缝隙，所述的底托护罩上设置有与缝隙相连的密封气体进气口。上述技术方案中，优选的，所述的内层密封件密封压力大于外层密封件的密封压力。上述技术方案中，优选的，所述的底托护罩内设置有环形密封气道，所述的环形密封气道连接所述的缝隙，所述的密封气体进气口连通所述环形密封气道底部。上述技术方案中，优选的，所述的上盖组件包括进气盖、进气上盖和进气内盖，所述的进气盖设置在所述的进气上盖上，所述的HMDS进气道和所述的HMDS出气道设置在所述的进气盖内，所述的进气内盖设置在所述的进气盖下方且所述的进气内盖上设置有与所述HMDS出气道连通的出气口，所述的进气上盖与所述的进气内盖之间设置有出气通道，所述的出气通道连通所述的HMDS出气道。上述技术方案中，优选的，所述的进气上盖与所述的上盘盖之间通过上盖压环固定，所述的上盖压环还连接有运动装置。上述技术方案中，优选的，所述的盘体组件包括上盘面和下盘面，所述的上盘面设置在所述下盘面上方，所述的上盘面用于固定晶圆，所述的下盘面内设置有用于加热晶圆的加热装置。上述技术方案中，优选的，所述的上盘面设置在所述进气内盖正下方。上述技术方案中，优选的，所述的进气内盖与所述的上盖压环密封连接，所述的进气内盖靠近所述上盖压环的边缘均匀设置有若干个排气口。上述技术方案中，优选的，进行气体密封的气体为氮气。公知的HMDS是一种半导体工业中光致刻蚀剂的粘结助剂，HMDS易燃有毒且沸点低，在进行HMDS涂布时需要对整个装置进行良好的密封，防止HMDS泄露。但是每片晶圆在涂布完成后需要将旧晶圆取出，新晶圆放入，这加大了HMDS涂布装置密封的难度。现有的HMDS涂布装置采用真空涂布法，既先将涂布腔先抽真空，确保涂布腔密封安全，然后快速向涂布腔内充入HMDS气体，这样就保证HMDS气体无法泄露。但是这种涂布模式中HMDS气体的流速快，需要大致20L的HMDS才能完成涂布工作，而且由于HMDS气体流速快晶圆表面的涂布并不能保证均匀，晶圆涂布的废品率高。本专利技术则是一种常压环境下HMDS涂布装置，相比现有的涂布装置本专利技术则在密封结构上作出了改进，采用气体密封与密封件结合的结构。本专利技术在底托护罩和上盘盖之间设置有内层密封件和外层密封件，在内层密封件和外层密封件之间设置气道密封结构，气道密封结构可以为气体墙，这样即使HMDS气体从内层密封件泄露，也能被保持一定压力的气体墙挡住，防止HMDS泄露。不仅如此，本专利技术内层密封件密封压力大于外层密封件的密封压力，这种设置可以保证气体墙高压力的同时又能防止气体墙破坏内层密封件，因为气体墙压力过高后可以通过外层密封件泄压，不影响内层密封件的性能，同时气体墙对内层密封件的压力又能阻止HMDS气体的泄露。即使底托护罩和上盘盖之间的开合出现瑕疵，内层密封件和外层密封件没有完全密封，但本装置涂布腔内为常压，气体墙的压力大于涂布腔内压力，即使出现泄漏点，也是气体墙的气体充入到涂布腔内，并且工作人员可以根据气体墙气体的消耗量判定涂布腔是否泄露，快速做出反应。又因为本装置涂布腔内可以设置成常压，相比现有的涂布装置，本装置内的HMDS气体的流速可以大大的降低，因此本装置还设置有进气内盖，进气内盖主要起到对涂布腔内HMDS气体导流的作用，使得HMDS气体可以完全覆盖晶圆表面，提高晶圆涂布的均匀率，同样由于低流速的作用，对于单个晶圆的涂布仅需要1.125L~1.67L，比现有装置至少节约了10多倍。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：能够在常压情况下对晶圆进行涂布，涂布时HMDS流速低，每片晶圆HMDS涂布消耗量仅需1.125L~1.67L，同时涂布的均匀性好。解决以往真空涂布时对设备结构和加工精度要求高，HMDS流速快消耗量多，同时涂布不均匀的问题。附图说明图1是本专利技术示意图。图2是本专利技术HMDS气体在涂布内腔流动路径示意图。图3是本专利技术气体密封结构示意图。图4是本专利技术HMDS气体浓度调节系统示意图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。实施例1，如图1至图4所示，一种单片硅晶圆气相HMDS涂布装置，包括盘体组件1和上盖组件2，所述的盘体组件1和上盖组件2相互开合，所述的盘体组件1与所述的上盖组件2闭合时两者之间形成涂布腔10且两者密封。所述的上盖组件2包括上盘盖21，所述的盘体组件1包括底托护罩11，所述的上盖组件2与所述的盘体组件1之间采用气体密封结构，气体密封结构包括在所述底托护罩11和所述上盘盖21之间设置的内层密封件4和外层密封件3，所述的内层密封件4和所述的外层密封件3之间具有缝隙，所述的底托护罩11内设置有环形密封气道112，所述的环形密封气道112连接所述的缝隙，所述环形密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单片硅晶圆气相HMDS涂布装置，其特征为，包括盘体组件和上盖组件，所述的盘体组件和上盖组件相互开合，所述的盘体组件与所述的上盖组件闭合时两者之间形成涂布腔且两者密封，所述的上盖组件与所述的盘体组件之间采用气体密封结构，所述气体密封结构内气体压力大于所述涂布腔内压力，所述的上盖组件内设置有与所述涂布腔连通的HMDS进气道和HMDS出气道。

【技术特征摘要】
1.一种单片硅晶圆气相HMDS涂布装置，其特征为，包括盘体组件和上盖组件，所述的盘体组件和上盖组件相互开合，所述的盘体组件与所述的上盖组件闭合时两者之间形成涂布腔且两者密封，所述的上盖组件与所述的盘体组件之间采用气体密封结构，所述气体密封结构内气体压力大于所述涂布腔内压力，所述的上盖组件内设置有与所述涂布腔连通的HMDS进气道和HMDS出气道。2.根据权利要求1所述的一种单片硅晶圆气相HMDS涂布装置，其特征为，所述的上盖组件包括上盘盖，所述的盘体组件包括底托护罩，所述的底托护罩和所述的上盘盖之间设置有内层密封件和外层密封件，所述的内层密封件和所述的外层密封件之间具有缝隙，所述的底托护罩上设置有与缝隙相连的密封气体进气口。3.根据权利要求2所述的一种单片硅晶圆气相HMDS涂布装置，其特征为，所述的内层密封件密封压力大于外层密封件的密封压力。4.根据权利要求3所述的一种单片硅晶圆气相HMDS涂布装置，其特征为，所述的底托护罩内设置有环形密封气道，所述的环形密封气道连接所述的缝隙，所述的密封气体进气口连通所述环形密封气道底部。5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种单片硅晶圆气相HMDS涂布装置，其特征为，所述的上盖组件包括进气盖、进气上盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅立超，施科科，
申请(专利权)人：宁波润华全芯微电子设备有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33