CN109062010A - 改善光刻胶表面粗糙度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改善光刻胶表面粗糙度的方法，涉及半导体集成电路制造技术，包括：应用HMDS对清洗过后的晶圆表面进行疏水化处理；将经疏水化处理过后的晶圆传送至匀胶显影机的冷板冷却至室温，通过转速为ω0的旋转涂胶方法将光刻胶均匀涂布在晶圆表面；以烘焙温度T0对涂有光刻胶的晶圆进行烘干；以转速ω1旋转经烘干后的晶圆，并同时用溶剂喷淋在光刻胶表面，其中ω1＜ω0；以及，以烘焙温度T1对经喷淋后的晶圆进行再次烘干，其中T1＜T0，以改善光刻胶表面的粗糙度，促使晶圆后续进行更均匀、充分的曝光。

Description

改善光刻胶表面粗糙度的方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造技术，尤其涉及一种改善光刻胶表面粗糙度的方法。
背景技术
在半导体集成电路制造技术中，光刻工艺是其中关键步骤之一。光刻胶为光刻工艺中最为关键的材料，当光刻胶被旋涂在晶圆表面后，必须经过烘焙处理，将光刻胶中的溶剂蒸发，从而改善光刻胶与晶圆之间的黏附性，提高光刻胶厚度均匀性以及在后续刻蚀工艺中的线宽均匀性。
随着光刻技术节点(28nm-20nm-14nm)的持续深入，所需光刻胶的厚度越来越薄，对光刻胶表面的均匀平整性以及颗粒缺陷控制要求也越来越高，旋涂表面凹凸不平整或者颗粒缺陷过多的光刻胶都会导致后续曝光图形的大面积失败，从而对生产工艺带来重大的经济损失。
目前，旋涂光刻胶后的晶圆在匀胶显影机的热盘内进行烘焙处理，由三个顶针承载旋涂有光刻胶的晶圆，使其与热盘保持25～100um的间隙，以改善烘焙温度的均匀性。然而，涂布后的光刻胶随着烘焙温度的提升，分子链运动逐渐加剧，分子间自由体积增大，其中溶剂的蒸发速率也逐渐加快。当光刻胶达到最高烘焙温度时，溶剂的蒸发速率也相应达到最大值。溶剂的快速蒸发极有可能会导致光刻胶表面膨胀呈现凸起的微观结构，粗糙度大大增加。可参阅图1，图1为现有技术中烘焙工艺后光刻胶表面示意图，如图1所示，涂覆于晶圆100上的光刻胶200的表面存在微观的凸起结构300。因此，在后续对光刻涂胶工艺本身带来的缺陷进行颗粒检测时，这些凸起结构300更加容易造成不良影响。
在半导体集成电路制造技术中，如何改善光刻胶表面的粗糙度是一个难题。
发明内容
本发明之目的在于提供一种改善光刻胶表面粗糙度的方法，包括：S1：应用六甲基二硅胺脘蒸汽(HMDS)对清洗过后的晶圆表面进行疏水化处理；S2：将经疏水化处理过后的晶圆传送至匀胶显影机的冷板冷却至室温，通过转速为ω0的旋转涂胶方法将光刻胶均匀涂布在晶圆表面；S3：以烘焙温度T0对涂有光刻胶的晶圆进行烘干；S4：以转速ω1旋转经步骤S3烘干后的晶圆，并同时用溶剂喷淋在光刻胶表面，其中ω1＜ω0；以及，S5：以烘焙温度T1对经步骤S4喷淋后的晶圆进行再次烘干，其中T1＜T0。
更进一步的，步骤S1中应用120℃六甲基二硅胺脘蒸汽(HMDS)对清洗过后的晶圆表面进行疏水化处理30s。
更进一步的，步骤S4中使用与光刻胶中的溶剂相同的溶剂对光刻胶表面进行喷淋。
更进一步的，ω1＝{(ω0-800)～(ω0-500)}r/min。
更进一步的，步骤S4中将溶剂喷淋在光刻胶表面的凸起结构上。
更进一步的，T1＝{(T0-50)～(T0-25)}℃。
在本发明一实施例中，通过将溶剂喷淋在光刻胶表面，将凸起结构溶解，并通过旋转使得该少量溶解的光刻胶均匀涂布，极大的改善了光刻胶表面的粗糙度，提高光刻胶表面颗粒检测的精确性；另一方面可以促使晶圆后续进行更均匀、充分的曝光，使光刻胶图形更完好的转移至硅衬底。
附图说明
图1为现有技术中烘焙工艺后光刻胶表面示意图。
图2为本发明一实施例的改善光刻胶表面粗糙度的方法的流程图。
图3为本发明一实施例的改善光刻胶表面粗糙度的过程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一实施例中，在于提供一种改善光刻胶表面粗糙度的方法，包括：应用六甲基二硅胺脘蒸汽(HMDS)对清洗过后的晶圆表面进行疏水化处理；将经疏水化处理过后的晶圆传送至匀胶显影机的冷板冷却至室温(如22℃)，通过转速为ω0的旋转涂胶方法将光刻胶均匀涂布在晶圆表面；以烘焙温度T0对涂有光刻胶的晶圆进行烘干；以转速ω1旋转经烘干后的晶圆，并同时用溶剂喷淋在光刻胶表面，其中ω1＜ω0；以及，以烘焙温度T1对经喷淋后的晶圆进行再次烘干，其中T1＜T0。
具体的，请参阅图2，图2为本发明一实施例的改善光刻胶表面粗糙度的方法的流程图，并请参阅图3，图3为本发明一实施例的改善光刻胶表面粗糙度的过程示意图。如图2和图3所示，该改善光刻胶表面粗糙度的方法包括：
S1：应用六甲基二硅胺脘蒸汽(HMDS)对清洗过后的晶圆表面进行疏水化处理。
具体的，在本发明一实施例中，应用120℃六甲基二硅胺脘蒸汽(HMDS)对清洗过后的晶圆100表面进行疏水化处理30s。
S2：将经疏水化处理过后的晶圆传送至匀胶显影机的冷板冷却至室温(如22℃)，通过转速为ω0的旋转涂胶方法将光刻胶均匀涂布在晶圆表面。
具体的，本发明一实施例中，可采用业界常用的标准旋转涂胶方法将光刻胶200均匀涂布在晶圆表面，本发明对旋转涂胶方法不做限定。ω0亦可根据实际应用的光刻胶的材料设定。
S3：以烘焙温度T0对涂有光刻胶的晶圆进行烘干。
具体的，本发明一实施例中，对烘焙温度T0不做限定，T0可根据实际应用的光刻胶的材料设定。如图3所示的经步骤S3烘干后，晶圆100上的光刻胶200内的溶剂被蒸发掉，然而快速蒸发的溶剂会导致光刻胶表面分子链运动进一步加剧，从而使光刻胶表面膨胀而容易形成微观的凸起结构300，粗糙度加大。
S4：以转速ω1旋转经步骤S3烘干后的晶圆，并同时用溶剂喷淋在光刻胶表面，其中ω1＜ω0。
具体的，如图3所示的步骤S4中，使用与光刻胶中的溶剂相同的溶剂对光刻胶表面进行喷淋，则喷淋的溶剂400将光刻胶200表面的凸起结构300溶解，形成少量溶解的光刻胶，同时以转速ω1旋转晶圆，使得该少量溶解的光刻胶再次均匀涂布在前层光刻胶表面。
如上所述，转速ω1小于转速ω0，也即以相对于标准旋转涂胶方法的转速ω0较小的转速ω1旋转晶圆，即可使喷淋的溶剂400将光刻胶200表面的凸起结构300溶解，又可使该少量溶解的光刻胶再次均匀涂布在前层光刻胶表面，且减少光刻机的损耗。具体的，本发明一实施例中，ω1＝{(ω0-800)～(ω0-500)}r/min，也即ω1介于(ω0-800)r/min至(ω0-500)r/min之间。
具体的，在本发明一实施例中，将溶剂400喷淋在光刻胶表面的凸起结构300上。
S5：以烘焙温度T1对经步骤S4喷淋后的晶圆进行再次烘干，其中T1＜T0。
具体的，如图3所示的步骤S5后，经再次烘干后光刻胶200表面的凸起结构300被溶剂溶解，二次旋涂成膜，如此通过将溶剂喷淋在光刻胶表面，将凸起结构溶解，并通过旋转使得该少量溶解的光刻胶均匀涂布，极大的改善了光刻胶表面的粗糙度，提高光刻胶表面颗粒检测的精确性；另一方面可以促使晶圆后续进行更均匀、充分的曝光，使光刻胶图形更完好的转移至硅衬底。
如上所述，转速T1小于转速T0，也即以相对步骤S3中的烘焙温度较低的温度对喷淋后的晶圆再次烘干。具体的，本发明一实施例中，T1＝{(T0-50)～(T0-25)}℃，也即T1介于(T0-50)℃至(T0-25)℃之间。
如此，在本发明一实施例中，通过将溶剂喷淋在光刻胶表面，将凸起结构溶解，并通过旋转使得该少量溶解的光刻胶均匀涂布，极大的改善了光刻胶表面的粗糙度，提高光刻胶表面颗粒检测的精确性；另一方面可以促使晶圆后续进行更均匀、充分的曝光，使光刻胶图形更完好的转移至硅衬底。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种改善光刻胶表面粗糙度的方法，其特征在于，包括：
S1：应用六甲基二硅胺脘蒸汽(HMDS)对清洗过后的晶圆表面进行疏水化处理；
S2：将经疏水化处理过后的晶圆传送至匀胶显影机的冷板冷却至室温，通过转速为ω0的旋转涂胶方法将光刻胶均匀涂布在晶圆表面；
S3：以烘焙温度T0对涂有光刻胶的晶圆进行烘干；
S4：以转速ω1旋转经步骤S3烘干后的晶圆，并同时用溶剂喷淋在光刻胶表面，其中ω1＜ω0；以及
S5：以烘焙温度T1对经步骤S4喷淋后的晶圆进行再次烘干，其中T1＜T0。
2.根据权利要求1所述的改善光刻胶表面粗糙度的方法，其特征在于，步骤S1中应用120℃六甲基二硅胺脘蒸汽(HMDS)对清洗过后的晶圆表面进行疏水化处理30s。
3.根据权利要求1所述的改善光刻胶表面粗糙度的方法，其特征在于，步骤S4中使用与光刻胶中的溶剂相同的溶剂对光刻胶表面进行喷淋。
4.根据权利要求1所述的改善光刻胶表面粗糙度的方法，其特征在于，ω1＝{(ω0-800)～(ω0-500)}r/min。
5.根据权利要求1所述的改善光刻胶表面粗糙度的方法，其特征在于，步骤S4中将溶剂喷淋在光刻胶表面的凸起结构上。
6.根据权利要求1所述的改善光刻胶表面粗糙度的方法，其特征在于，T1＝{(T0-50)～(T0-25)}℃。
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