CN111983893A - 一种应用于表面有台阶的晶圆的涂胶及光刻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光刻工艺技术领域，具体涉及一种应用于表面有台阶的晶圆的涂胶及光刻方法，包括以下步骤:在晶圆表面进行增粘处理；对增粘处理后的晶圆进行涂胶，以在所述晶圆的表面形成光刻胶层；对所述光刻胶层进行第一次烘烤；对第一次烘烤后的光刻胶层进行第二次烘烤，其中，所述第二次烘烤的温度小于所述第一次烘烤的温度。当晶圆表面有比较大的起伏时(例如台阶高度大于5um)，再通过旋转涂胶后，很容易在台阶处形成起泡。本发明是通过增加第二次烘烤使得气泡得以去除，而且也不会影响显影效果。
Description
技术领域
本发明涉及光刻工艺技术领域，具体涉及一种应用于表面有台阶的晶圆的涂胶及光刻方法。
背景技术
光刻是集成电路制造中的一道关键工艺，它是利用光化学反应原理把事先制备在掩膜版上的图形转印到一个衬底上，使选择性刻蚀和离子注入成为可能。光刻是微纳器件制备过程中的一个至关重要的环节；不管是半导体器件、光电器件，还是微机电***的制备都离不开光刻工艺。
目前按照标准工艺光刻在衬底上进行光刻工艺时，如图1所示，由于衬底表面出现较大的台阶，涂胶之后会在台阶处容易产生气泡，由于气泡区域失去了支撑，在后续工艺中就会形成断裂，直接会形成坏斑，进而影响成像质量。
发明内容
为克服上述技术问题，本发明提出一种应用于表面有台阶的晶圆的涂胶及光刻方法，在去除气泡的同时不会对显影的效果造成影响。
为了实现上述目的，本发明提供了一种应用于表面有台阶的晶圆的涂胶方法，包括以下步骤：
在晶圆表面进行增粘处理；
对增粘处理后的晶圆进行涂胶，以在所述晶圆的表面形成光刻胶层；
对所述光刻胶层进行第一次烘烤；
对第一次烘烤后的光刻胶层进行第二次烘烤，其中，所述第二次烘烤的温度小于所述第一次烘烤的温度。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为现有技术中图形化光刻胶层的结构示意图；
图2为本发明的实施例中图形化光刻胶层的结构示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
本发明的实施例涉及一种图形化光刻胶层的制备方法，包括以下步骤：
1)在晶圆表面进行增粘处理，其中，所述晶圆为表面具有台阶的晶圆；
具体地，在晶圆表面涂布增粘剂，增粘剂是六甲基二硅氮烷(HMDS)。在这步工艺中，晶圆先被传送至反应腔体，该反应腔体是一个密封结构，底部有可对晶圆加热的热板，加热温度一般为90-150℃。当晶圆被送入腔体后，会对腔体进行抽真空处理，同时对腔体真空进行检测，该步骤的目的是防止HMDS泄露，对人和环境造成污染。之后HMDS被氮气携带进入反应腔体内，与放置在腔体内的晶圆进行反应，将晶圆表面的状态由亲水性转变为疏水性。具体反应过程如下：
反应时间一般在60s-300s之间，之所以要在涂胶前进行该该步骤的主要原因是由于光刻胶是疏水性，而未处理的晶圆为亲水性，从而导致光刻胶无法与晶圆很好黏附在一起，导致出现涂胶缺陷，且容易出现光刻后图形剥落。2)对增粘处理后的晶圆进行涂胶，以在晶圆的表面形成光刻胶层；
具体地，首先以一定的转速旋转晶圆，同时对晶圆喷涂光刻胶，持续一定时间，在本发明的实施例中所述涂胶的时间为20-25秒。相对传统工艺，本发明减少了涂胶时间，可减少单片耗胶量，并可消除晶圆背面胶残留。然后使晶圆静止一定时间，在本发明的实施例中对晶圆进行静置的时间为25-35秒，增加静置时间，可减少晶圆表面气泡缺陷数量。接着对晶圆进行匀胶操作，匀胶共分为三步，首先调整晶圆转速为一较低值，进行一定时间的第一步匀胶；然后调整晶圆转速至较高转速，进行一定时间的第二步匀胶；最后调整晶圆转速至一中间转速，进行一定时间的第三步匀胶，匀胶操作结束。在本发明的一个实施例中，喷涂时晶圆的转速为500RPM，时间为20s。匀胶转速依次分为三步，转速及时间分别为:800RPM，时间17s；4000RPM，时间5s；1500RPM，时间55s，静置时间30s。在其他不同的厚膜工艺中，本领域技术人员可以根据需要采用其他参数。上述第一步中的晶圆转速小于第三步中的晶圆转速小于第二步中的晶圆转速时，能进一步减少气泡，提供成品率。
作为示例，光刻胶层可以为正性光刻胶层。对所述正性光刻胶层进行曝光后，使用显影液可以将曝光区域的光刻胶予以去除。
3)对光刻胶层进行第一次烘烤；
具体地，采用恒温热板烘烤的方式对表面覆盖光刻胶的晶圆进行烘烤，该步骤烘烤的目的是蒸发光刻胶中的有机溶剂，热板温度和烘烤时间本领域技术人员可根据需要自行调节。但该步骤的温度不易过高，且时间不易过长，否则会影响显影的结果。
在本发明的一个实施例中，第一次烘烤的温度为110℃，时间为90s。本领域普通技术人员可以根据需要采用其他参数。
4)对第一次烘烤后的光刻胶层进行第二次烘烤；
由于晶圆表面有高度大于5um的台阶，通过旋转涂胶时，在台阶处就会有一些气体被封在光刻胶下面，如果不去除就进行曝光，最终的光刻结果会出现起泡缺陷，影响产品良率。本发明的第二步烘烤可以很好的去除台阶处的起泡。
具体地，采用恒温热板烘烤的方式对表面覆盖有光刻胶的晶圆进行烘烤，值得一提的是，烘烤时间过长将会使曝光后的显影变得很困难，无法显影干净，因此本实施例没有延长第一烘烤的时间来去除气泡，而是通过单独添加第二烘烤步骤，并调节第二烘烤温度，这样既可以去除气泡，也不会影响显影。
其中，第二次烘烤的温度为80-110℃，第二次烘烤的温度小于第一次烘烤的温度，如果高于第一次烘烤温度，会影响最终的显影结果；
值得一提的是，烘烤时间的长短会影响起泡去除效果，如果时间太短不能够将起泡完全去除，而太长将会增加显影难度，因此第二次烘烤的时间跟第一次烘烤的时间相比大为缩短，优选为100-300s。
在本发明的一个实施例中，第二次烘烤的烘烤温度为90℃，时间为120s，在其它实施例中第二次烘烤的时间还可以为100秒或300秒。本领域普通技术人员可以根据需要采用其他参数。
5)使用掩膜版对光刻胶层进行曝光，以在光刻胶层内形成曝光区域；
6)对曝光后的光刻胶层进行第三次烘烤；
具体地，第三次烘烤的烘烤温度为110℃，时间为90。对于I-Line光刻来说，该步骤的主要作用是改善光刻图形侧面的驻波效应。由于光在传播过程中有波粒二象性，因此光刻后的图形，如果直接显影，就会得到有正旋曲线形状的侧壁。为得到陡直的侧壁，就需要在曝光后对晶圆进行烘烤。同样，本次烘烤采用的也是恒温热板烘烤，来改善图形侧壁形貌。本领域普通技术人员可以根据需要采用其他参数。
7)对第三次烘烤后的光刻胶层进行显影，以去除曝光区域内的光刻胶。
具体的，显影液通过喷头喷洒到整片晶圆，当布满后，晶圆处于静止状态。该阶段为显影液和感光后的光刻胶的反应阶段，反应时间会直接影响显影效果，一般会采用30s-300s，具体时间可以根据实际情况来调整。显影结束后，就会进入定影过程。在本过程中，去离子水会通过喷头喷到晶圆表面，同时晶圆会进行高速旋转，将去离子水甩到整片晶圆，通过离心力将显影液以及显影副产物冲出晶圆。所以该转速会影响冲洗效果，显影副产物如无法被完全冲出会造成晶圆表面的缺陷，影响良率。该转速一般为1500rpm-3000rpm之间。
如图1-2所示，将传统方案形成的光刻胶层和本申请的方案形成的光刻胶层进行对比，可以发现，传统方案形成的光刻胶层在台阶处容易有气泡100产生，本申请通过增加第二次烘烤使得气泡得以去除，而且也不会影响显影。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种应用于表面有台阶的晶圆的涂胶方法，其特征在于，包括以下步骤：
在晶圆表面进行增粘处理；
对增粘处理后的晶圆进行涂胶，以在所述晶圆的表面形成光刻胶层；
对所述光刻胶层进行第一次烘烤；
对第一次烘烤后的光刻胶层进行第二次烘烤，其中，所述第二次烘烤的温度小于所述第一次烘烤的温度。
2.根据权利要求1所述的应用于表面有台阶的晶圆的涂胶方法，其特征在于，所述涂胶的步骤包括：
旋转晶圆，采用喷涂旋转式对晶圆进行涂布；
对涂布后的晶圆进行静置；
旋转晶圆进行匀胶。
3.根据权利要求2所述的应用于表面有台阶的晶圆的涂胶方法，其特征在于，所述匀胶的步骤包括：
首先调整晶圆转速为第一转速，进行第一步匀胶；
然后调整晶圆转速至第二转速，进行第二步匀胶；
最后调整晶圆转速至第三转速，进行第三步匀胶。
4.根据权利要求3所述的应用于表面有台阶的晶圆的涂胶方法，其特征在于，所述第一转速小于第三转速，所述第三转速小于第二转速。
5.一种光刻方法，其特征在于，包括如1-4任一项所述的应用于表面有台阶的晶圆的涂胶方法,在进行第二次烘烤之后还包括以下步骤：
使用掩膜版对所述光刻胶层进行曝光，以在所述光刻胶层内形成曝光区域；
对曝光后的所述光刻胶层进行第三次烘烤；
对第三次烘烤后的所述光刻胶层进行显影，以去除所述曝光区域内的光刻胶。
6.根据权利要求5所述的光刻方法，其特征在于，所述第一次烘烤的温度为90-110℃，所述第二次烘烤的温度为80-110℃。
7.根据权利要求5所述的光刻方法，其特征在于，所述第一次烘烤的时间为60-110s，所述第二次烘烤的温度为100-300s。
8.根据权利要求5所述的光刻方法，其特征在于，所述第一次烘烤和第二次烘烤均是使用热板烘烤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |