Устройство для нанесения фоторезиста на полупроводниковые пластины
DEVICE FOR APPLYING PHOTORESIST TO SEMICONDUCTOR WAFERS

Изобретение относится к технике для нанесения резиста на полупроводниковые пластины и может быть использовано для нанесения фоторезиста в полупроводниковом производстве при изготовлении ИС, БИС и СБИС в автоматической кластерной линии фотолитографии.
Известно устройство для нанесения фоторезиста, содержащее столик с приводом его вращения, размещенное над столиком сопло для подачи фоторезиста, соединенное трубопроводом с емкостью для фоторезиста (описание к SU 1398700, опубликовано 2.01.1988).
Устройство обладает следующими недостатками:
- возможность подсыхания фоторезиста на выходе сопла подачи резиста, т.к. сопло остается открытым в процессе функционирования установки, что отражается на качестве нанесения пленки;
Известно устройство для выброса фоторезиста на подложку, в котором установлен специальный клапан подсоса остатков фоторезиста в трубке вверх в полость трубки, что позволяет исключить возможность попадания остатков фоторезиста на поверхность подложки, что позволяет улучшить качество наносимой пленки фоторезиста (JP 58 - 170771(A) 16. 09. 1983).
В то же время остается такой недостаток, как возможность подсыхания фоторезиста на выходе сопла, подающего фоторезист и отсутствие возможности промывки ванны от отработанного фоторезиста, что значительно снижает качество наносимой пленки т.к. пыль от засохшего фоторезиста может осаждаться на пленке.
Известна установка для нанесения резиста, включающая камеру с ванной, внутри которой размещен распылитель (капельница) для подачи жидкого резиста на поверхность подложки, удерживаемой подложкодержателем (столик вакуумный) с возможностью свободного вращения (JP 86176404(A), 25. 07. 86).
В известной установке частично решена задача поддержания постоянных температурных условий операции нанесения фоторезиста на подложки путем создания рубашки вокруг подложки, на которой формируется пленка фоторезиста. При этом остается возможность подсыхания фоторезиста на выходе сопла, подающего фоторезист и отсутствует возможность промывки ванны устройства от фоторезиста непосредственно на устройстве без снятия ванны.
Известно устройство для нанесения фоторезиста на подложки, содержащее камеру для нанесения, столик (подложкодержатель) с приводом его вращения, установленный в ванне для нанесения фоторезиста, блок подачи фоторезиста с дозатором и соплом, соединенным с рабочей емкостью для фоторезиста Устройство снабжено подвижным соплом подачи фоторезиста, содержащим чашеобразную насадку, установленную на конце сопла, с конусной поверхностью по периферии торца насадки, взаимодействующей с неподвижной подпружиненной опорой, содержащей по периферии, ответный конус (описание к патенту RU 2402102 С1, МПК H01L 21/312 (2006.01), опубликовано: 20.10.2010 Бюл. №29, прототип).
Известное устройство позволяет частично уменьшить подсыхание фоторезиста в сопле в нерабочем положении, т.к. пары за счет малой дозы растворителя слишком быстро уходят из под колпака и эффект устранения подсыхания пропадает. Кроме того, отсутствует возможность промывки ванны от фоторезиста непосредственно на устройстве без снятия ванны.
Задача изобретения - расширение технических возможностей, повышение производительности и улучшение условий труда, повышение качества формирования пленки фоторезиста.
Технический результат - снижение отрицательного влияния подсыхающего фоторезиста на технологический процесс нанесения последнего и эксплуатацию устройства.
Технический результат достигается тем, что устройство для нанесения фоторезиста на полупроводниковые пластины, включающее пластинодержатель с приводом вращения, установленный в ванне, и сопло подачи фоторезиста, дополнительно снабжено трубопроводом для подачи очищающей жидкости, размещенным в ванне, и соплом для подачи растворителя, при этом оба сопла установлены на кронштейне с возможностью перемещения последних из рабочей зоны ванны в нерабочую к подставке, выполненной в виде цилиндрической емкости с двумя отверстиями в крышке под установку сопел и кольцевым сливным порогом в центре дна.
Трубопровод для подачи очищающей жидкости может быть выполнен в виде изогнутой трубки с отверстиями, встроенной в кольцевой паз по периметру боковой стенки ванны
На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2- вид А - А фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б - Б фиг. 1; на фиг. 4 - трубки для подачи очищающей жидкости в ванну, вид В- В фиг. 1.
Устройство для нанесения фоторезиста на полупроводниковые пластины содержит робот-манипулятор с захватом 1, базовую плиту 2, на которой размещены блок технологической обработки 3, блок поступательного перемещения 4 и подставка 5.
Блок технологической обработки 3 содержит ванну технологической обработки 6 со сливным патрубком 7, центрифугу 8, на валу которой установлен пластинодержатель в виде вакуумного столика 9, на котором размещается обрабатываемая пластина 10. Центрифуга 8 имеет возможность вертикального перемещения с помощью пневмоцилиндра 11, установленного на кронштейне 12, закрепленного на плите 2.
Внутренняя полость ванны 6 дополнительно снабжена кольцевым П-образным пазом 13 и двумя радиальными отверстиями 14 в стенке. В кольцевой П-образный паз 13 и в отверстия 14 вставлена трубка 15, согнутая по внутреннему диаметру паза, и, имеющая два патрубка 16 и 17, оси внутренних каналов которых перпендикулярны оси кольцевого канала 18 трубки 15. Патрубок 17 предназначен для исключения застойных зон с целью поддержания воды необходимого качества. Кроме того, наружная круговая поверхность трубки 15, обращенная внутрь центра объема ванны 6 снабжена радиальными отверстиями 19.
На каретке блока поступательного перемещения 4, установлен механизм вертикального перемещения 20, на котором размещен кронштейн 21. На кронштейне 21 размещаются два сопла. Сопло 22 для подачи фоторезиста и сопло 23 для подачи растворителя.
В исходном положении кронштейна 21 сопло 22 и сопло 23 установлены в отверстия крышки (не показаны) подставки 5 и их выходы размещены во внутренней полости 24 подставки 5. Последняя выполнена в виде цилиндрической емкости с двумя отверстиями в крышке под установку сопел и кольцевым сливным порогом 25 в центре дна. Высота цилиндрической стенки порога 25 меньше высоты стенки емкости подставки. Внутренняя полость 24 подставки 5 имеет кольцевую форму 27 ограниченную дном 28. Сливной порог 25 соединен с патрубком 29 для отвода растворителя.
Работа устройства осуществляется следующим образом
Захват робота 1 перемещает пластину 10 в зону блока технологической обработки 3 устройства и останавливается над центром столика вакуумного 9 центрифуги 8, размещенной в ванне 6. Пневмоцилиндр 11 поднимает центрифугу 8 вверх вместе со столиком вакуумным 9 и верхняя плоскость столика вакуумного 9, поднимая пластину 10 снимает ее с захвата робота 1, поднимая ее над захватом. Пластина 10 фиксируется на столике 9 вакуумом. Захват робота 1 отходит на исходное положение.
Центрифуга 8 вместе со столиком 9 и зафиксированной пластиной 10 с помощью пневмоцилиндра 11 опускается в ванну 6 и начинается процесс нанесения фоторезиста на поверхность пластины 10.
Механизм вертикального перемещения 20 блока перемещения 4 поднимает кронштейн 21 с соплом 22 для подачи фоторезиста и соплом 23 для подачи растворителя и механизм поступательного перемещения 20 перемещает кронштейн 21 с соплами 22 и 23 в рабочую зону ванны 6 и механизм 20 устанавливает сопла 22 и 23 над пластиной 10 на определенной высоте. Причем ось сопла 22 для подачи фоторезиста устанавливается над центром столика 9.
Из сопла 22 подается доза фоторезиста на поверхность пластины 10. Кронштейн 21 с соплами 22 и 23 удаляется из рабочей зоны ванны 6 и ставится на подставку 5, сопла 22 и 23 попадают во внутреннюю полость 24 подставки 5. Причем ось сопла 22 совпадает с осью сливного порога 25 и канала отвода 2. Сопло 23 устанавливается над кольцевой полостью 27. Из сопла 23 подается растворитель, который заполняет полость 27. При заполнении полости 27 растворитель переливается через патрубок сливного порога 25 и сливается в канал отвода 29. Полость 27 всегда заполнена растворителем, благодаря чему в полости 24 всегда присутствуют пары растворителя, которые не дают возможности подсыхания фоторезиста в сопле 22.
Поданный фоторезист на пластину 10 несколько секунд растекается по поверхности пластины 10 и центрифуга 8 начинается вращение столика вакуумного 9 с пластиной 10 с большой скоростью. Происходит формирование тонкой пленки фоторезиста на поверхности пластины 10.
Излишки фоторезиста, под действием центробежных сил, сбрасываются с поверхности пластины, оседают на стенках ванны 6, стекают на дно ванны 6, а часть их удаляется из ванны через сливное отверстие 7.
Со временем часть загрязнений из фоторезиста может подсыхать и явиться источником пыли, которая может осаждаться на поверхности обрабатываемых пластин и снижать качество наносимой пленки фоторезиста. С целью снижения влияния таких загрязнений на качество наносимых пленок фоторезиста ванны периодически снимают с устройства и отмывают в специальных местах. Затем их сушат и ставят на место.
Данный факт обслуживания устройства приводит к необходимости останавливать техпроцесс и проводить ручные работы по отмывке ванны и подготовке ее к работе. Это приводит к сокращению производительности оборудования, кроме того, ручные работы приводят к загрязнению рабочего пространства от действий наладчиков.
В предлагаемом устройстве вышеуказанный недостаток отсутствует. Ванна 6 периодически промывается без снятия ее с рабочего места.
Процесс промывки ванны 6 осуществляется следующим образом. На столик 9 устанавливают профилактическую пластину(не показана). Сопла 22 и 23 вводятся в рабочую зону ванны методом, описанным выше с одним условием, что ось сопла 23 совпадает с центром столика 9. Профилактическую пластину вращают. В сопло 23 подают растворитель, который, попадая на поверхность пластины под действием центробежных сил, сбрасывается с поверхности пластины, отмывая стенки ванны 6. В кольцевой канал 18 трубки 15 через входной штуцер 16 подают растворитель, вытекающий через отверстия 19, дополнительно промывая дно ванны 6. Кроме того, излишки растворителя вытекают через штуцер 17, промывая полость 18 трубки 15 устраняя застойную зону.
После промывки ванны 6 подача растворителя прекращается. Кронштейн 21 с соплами 22 и 23 возвращается в исходное положение, устанавливая сопла 22 и 23 в полость 24 подставки 5.