CN112750756A - 一种晶圆上深孔结构涂覆光刻胶或保护隔离层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶圆上深孔结构涂覆光刻胶或保护隔离层的方法,属于集成电路制造晶圆工艺中的喷胶处理技术领域。该方法是对带有深孔结构的晶圆喷涂光刻胶或保护隔离层,采用两次喷涂方式,通过控制每次喷涂过程中的温度和/或压力,使晶圆上深孔的不同位置(侧壁、拐角及底部)均匀涂敷光刻胶或保护隔离层。本发明工艺方法可有效保证深孔侧壁、拐角及底部涂敷光刻胶及保护隔离层的均匀性,避免晶圆在制造过程中出现缺陷,满足制程要求。

Description

一种晶圆上深孔结构涂覆光刻胶或保护隔离层的方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造晶圆工艺中的喷胶处理技术领域,具体涉及一种晶圆上深孔结构涂覆光刻胶或保护隔离层的方法。
背景技术
TSV制程、MEMS制程需要在表面崎岖或带有深孔的晶圆上涂敷光刻胶或保护隔离层。这层光刻胶或保护隔离层需要顶部、拐角处、侧壁、底部各点涂敷厚度均匀一致,避免出现堆积及无涂敷情况。现有喷涂技术中,待加工喷涂的带深孔晶圆被放置在可旋转加热的吸附装置上。工艺过程仅采用一个温度,由于光刻胶或保护隔离层本身对温度敏感,不同温度流动性不同;或者工艺过程仅采用一种气体压力,由于压力不同,光刻胶或保护隔离层喷涂在深孔的位置不同,这将导致深孔拐角、侧壁、底部等处无法均匀涂敷甚至无法涂敷光刻胶及保护隔离层等问题,导致晶圆在后续加工工艺中出现缺陷,无法满足制程要求。
发明内容
为了解决现有晶圆上深孔结构各处光刻胶或保护隔离层涂敷厚度不能均匀一致的问题,本发明的目的在于提供一种晶圆上深孔结构涂覆光刻胶或保护隔离层的方法,该方法能够实现晶圆上深孔侧壁、拐角及底部光刻胶或保护隔离层的均匀涂敷。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案如下:
一种晶圆上深孔结构涂覆光刻胶或保护隔离层的方法,是对带有深孔结构的晶圆喷涂光刻胶或保护隔离层,采用两次喷涂方式,通过控制每次喷涂过程中的温度和/或压力,使晶圆上深孔的不同位置(顶部、侧壁、拐角及底部)均匀涂敷光刻胶或保护隔离层。该方法具体包括如下步骤:
(1)待喷涂晶圆放置于带有加热装置的载片台上;
(2)第一次喷涂:采用低温喷涂或低压喷涂,所述低温喷涂的温度范围为20-50℃,所述低压喷涂的压力范围为0-1Bar;
(3)第二次喷涂:如第一次喷涂为低温喷涂,则第二次喷涂采用高温喷涂;如第一次喷涂为低压喷涂,则第二次喷涂采用高压喷涂;所述高温喷涂的温度范围为70-150℃,所述高压喷涂的压力大于1Bar且小于等于10Bar。
所述低温喷涂过程中:将载片台温度设置为低温温度范围,在低温状态下,喷涂的光刻胶或保护隔离层具有强流动性,沿着深孔侧壁流淌至深孔底部(T6)、深孔下拐角(T5-1、T5-2)及深孔侧壁(T4-1、T4-2)的下半部。
所述低压喷涂过程中:将气体压力设置为低压范围,在低压状态下,光刻胶或保护隔离层喷洒力度小,行程短,粘附在深孔顶部(T1-2、T1-1)、上拐角(T2-1、T2-2)及侧壁上半部(T3-1、T3-2)。
进行第一次低温喷涂后,将载片台旋转0-180°后进行高温喷涂;载片台温度设置为高温,在高温状态下,喷涂的光刻胶或保护隔离层流动性差,涂敷在深孔顶部(T1-1、T1-2)、深孔上拐角(T2-1、T2-2)及深孔侧壁(T3-1、T3-2)上半部。
进行第一次低压喷涂后,将载片台旋转0-180°后进行高压喷涂;气体压力设置为高压,在高压状态下,光刻胶或保护隔离层喷洒力度大,行程大,粘附在深孔底部(T6)、下拐角(T5-1、T5-2)及侧壁下半部(T4-1、T4-2)。
所述低温喷涂和高温喷涂过程中的压力为0-10bar;所述低压喷涂和高压喷涂过程中的温度为30-150℃。
所述深孔结构的深宽比为1:1-5:1。
上述步骤(2)和步骤(3)喷涂过程中,待喷涂的光刻胶或保护隔离层经超声雾化喷嘴或二流体喷嘴进行雾化,雾化液滴在加压气体的作用下加速喷向晶圆表面,形成光刻胶膜或保护隔离层。
上述步骤(2)和步骤(3)喷涂过程中,两次不同温度或压力作用下,涂敷结果互补,涂敷结果互补,光刻胶或保护隔离层达到深孔顶部(T1-1、T1-2)、上拐角处(T2-1、T2-2)、侧壁(T3-1、T3-2、T4-1、T4-2)、下拐角(T5-1、T5-2、)和底部(T6),各点涂敷厚度均匀一致,避免出现堆积及无涂敷情况。
本发明的优点及有益效果是:
1、本发明不改变原有的涂敷设备,只是通过工艺方法调节达到工艺结果改善,节省设备改造成本。
2、本发明调试简单,只需通过多种温度交替或多种气体压力交替,即可解决目前存在的深孔涂敷不均匀等问题,达到所述的工艺要求。
3、本发明实现了带深孔的晶圆深孔侧壁、拐角及底部的光刻胶或保护隔离层的均匀涂敷。本发明方法适用于TSV(硅通孔)制程、MEMS(微机电***)制程等。
附图说明
图1是晶圆上深孔结构的不同位置T1-T5示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例详述本发明。
本发明提供一种晶圆上深孔结构涂覆光刻胶或保护隔离层的方法,该方法所针对的晶圆上深孔结构的不同位置示意图如图1所示,各位置分别为深孔顶部T1(包括T1-1、T1-2)、上拐角处T2(包括T2-1、T2-2)、侧壁T3和T4(包括T3-1、T3-2、T4-1、T4-2)、下拐角T5(包括T5-1、T5-2)和底部(T6)。该方法采用多种工艺温度交替(低温-高温、高温-低温或低温-高温-低温)或多种气体压力大小交替(低压-高压、高压-低压或低压-高压-低压)的喷涂方式,使多种工艺温度或压力交替进行,涂敷结果互补,使光刻胶或保护隔离层达到深孔顶部(T1)、上拐角处(T2)、侧壁(T3、T4)、下拐角(T5、)底部(T6)各点涂敷厚度均匀一致,避免出现堆积及无涂敷情况。
喷涂过程为:待工艺晶圆放置于设置有加热装置的载片台上,采用超声波雾化喷嘴或二流体喷嘴将光刻胶或保护隔离层超微雾化,雾化液体颗粒在加压气体的作用下加速喷向晶圆表面。
以下实施例中,采用低温喷涂-高温喷涂工艺时,压力范围为0-10bar,采用低压喷涂-高压喷涂工艺时,温度范围为30-150度。
第一次喷涂后,将承片台旋转0-180°后,再进行第二次喷涂。
实施例1
本实施例中,深孔尺寸为100μm深,30μm宽,拐角处角度90°。涂敷化学品为某光刻胶,CP值为420cp。第一次涂敷时,载片台温度设置为40°。S形喷洒光刻胶后,载片台旋转90°。第二次涂敷时,载片台温度设置为90°。喷洒完成。
涂覆完成后,将深孔晶圆进行裂片,使用SEM检测样片截面处的形貌及膜厚值。形貌检测为深孔顶部(T1)、上拐角处(T2)、侧壁(T3、T4)、下拐角(T5、)底部(T6)各点涂敷厚度均匀一致,避免出现堆积及无涂敷情况。T1、T2、T3、T4、T5各处膜厚值为10±1μm,非均匀性为±5%。
实施例2
本实施例中,深孔尺寸为120μm深,20μm宽,拐角处角度75°。涂敷化学品为某光刻胶,CP值为1000cp。第一次涂敷时,气体压力设置为0.1bar。S形喷洒光刻胶后,载片台旋转90°。第二次涂敷时,气体压力设置为3.5bar。喷洒完成。
涂覆完成后,将深孔晶圆进行裂片,使用SEM检测样片截面处的形貌及膜厚值。形貌检测为深孔顶部(T1)、上拐角处(T2)、侧壁(T3、T4)、下拐角(T5、)底部(T6)各点涂敷厚度均匀一致,避免出现堆积及无涂敷情况。T1、T2、T3、T4、T5各处膜厚值为5﹢1μm,非均匀性为±10%。
实施例3
本实施例中,深孔尺寸为150μm深,30μm宽,拐角处角度75°。涂敷化学品为某光刻胶,CP值为1000cp。第一次涂敷时,载片台温度设置为30°,气体压力设置为0.3bar。S形喷洒光刻胶后,载片台旋转90°。第二次涂敷时,载片台温度设置为120°,气体压力设置为5.0bar。喷洒完成。
涂覆完成后,将深孔晶圆进行裂片,使用SEM检测样片截面处的形貌及膜厚值。形貌检测为深孔顶部(T1)、上拐角处(T2)、侧壁(T3、T4)、下拐角(T5、)底部(T6)各点涂敷厚度均匀一致,避免出现堆积及无涂敷情况。T1、T2、T3、T4、T5各处膜厚值为3﹢1μm,非均匀性为±16.7%。
实施结果表明,本发明针对带深孔的晶圆喷涂光刻胶或保护隔离层过程中,采用工艺温度交替(低温-高温)或气体压力大小交替(低压-高压)方式,实现了带深孔的晶圆深孔侧壁、拐角及底部的光刻胶或保护隔离层的均匀涂敷。

Claims (10)

1.一种晶圆上深孔结构涂覆光刻胶或保护隔离层的方法,其特征在于:该方法是对带有深孔结构的晶圆喷涂光刻胶或保护隔离层,采用两次喷涂方式,通过控制每次喷涂过程中的温度和/或压力,使晶圆上深孔的不同位置均匀涂敷光刻胶或保护隔离层。
2.根据权利要求1所述的晶圆上深孔结构涂覆光刻胶或保护隔离层的方法,其特征在于:该方法具体包括如下步骤:
(1)待喷涂晶圆放置于带有加热装置的载片台上;
(2)第一次喷涂:采用低温喷涂或低压喷涂,所述低温喷涂的温度范围为20-50℃,所述低压喷涂的压力范围为0-1Bar;
(3)第二次喷涂:如第一次喷涂为低温喷涂,则第二次喷涂采用高温喷涂;如第一次喷涂为低压喷涂,则第二次喷涂采用高压喷涂;所述高温喷涂的温度范围为70-150℃,所述高压喷涂的压力大于1Bar且小于等于10Bar。
3.根据权利要求2所述的晶圆上深孔结构涂覆光刻胶或保护隔离层的方法,其特征在于:所述低温喷涂过程中:将载片台温度设置为低温温度范围,在低温状态下,喷涂的光刻胶或保护隔离层具有强流动性,沿着深孔侧壁流淌至深孔底部、深孔下拐角及深孔侧壁的下半部。
4.根据权利要求2所述的晶圆上深孔结构涂覆光刻胶或保护隔离层的方法,其特征在于:所述低压喷涂过程中:将气体压力设置为低压范围,在低压状态下,光刻胶或保护隔离层喷洒力度小,行程短,粘附在深孔顶部、上拐角及侧壁上半部。
5.根据权利要求2所述的晶圆上深孔结构涂覆光刻胶或保护隔离层的方法,其特征在于:进行第一次低温喷涂后,将载片台旋转0-180°后进行高温喷涂;载片台温度设置为高温,在高温状态下,喷涂的光刻胶或保护隔离层流动性差,涂敷在深孔顶部、深孔上拐角及深孔侧壁上半部。
6.根据权利要求2所述的晶圆上深孔结构涂覆光刻胶或保护隔离层的方法,其特征在于:进行第一次低压喷涂后,将载片台旋转0-180°后进行高压喷涂;气体压力设置为高压,在高压状态下,光刻胶或保护隔离层喷洒力度大,行程大,粘附在深孔底部、下拐角及侧壁下半部。
7.根据权利要求2所述的晶圆上深孔结构涂覆光刻胶或保护隔离层的方法,其特征在于:所述低温喷涂和高温喷涂过程中的压力为0-10bar;所述低压喷涂和高压喷涂过程中的温度为30-150℃。
8.根据权利要求1所述的晶圆上深孔结构涂覆光刻胶或保护隔离层的方法,其特征在于:所述深孔结构的深宽比为1:1-5:1。
9.根据权利要求2所述的晶圆上深孔结构涂覆光刻胶或保护隔离层的方法,其特征在于:步骤(2)和步骤(3)喷涂过程中,待喷涂的光刻胶或保护隔离层经超声雾化喷嘴或二流体喷嘴进行雾化,雾化液滴在加压气体的作用下加速喷向晶圆表面,形成光刻胶膜或保护隔离层。
10.根据权利要求9所述的晶圆上深孔结构涂覆光刻胶或保护隔离层的方法,其特征在于:步骤(2)和步骤(3)喷涂过程中,两次不同温度或压力作用下,涂敷结果互补,光刻胶或保护隔离层达到深孔顶部、上拐角处、侧壁、下拐角和底部,各点涂敷厚度均匀一致,避免出现堆积及无涂敷情况。
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