CN101354534B - 光刻胶的涂布方法及光刻图形的形成方法 - Google Patents

Abstract

一种光刻胶的涂布方法，包括：提供半导体晶片；旋转所述半导体晶片，并向所述半导体晶片表面中央或接近中央的区域喷出光刻胶；其中，在旋转所述半导体晶片过程中，向该半导体晶片背面靠近边缘区域喷出气体，以防止光刻胶沿该半导体晶片边缘流动至背面。本发明还提供一种光刻图形的形成方法。该方法可减少或消除反溅引起的缺陷。

Description

光刻胶的涂布方法及光刻图形的形成方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种光刻胶的涂布方法及光刻图形的形成方法。

背景技术

半导体制造工艺中，通过一系列的光刻、刻蚀、掺杂、薄膜沉积、平坦化以及清洗等工艺在半导体晶片上形成具有各种功能的集成电路，其中，用于定义刻蚀或掺杂区域的光刻工艺起着十分重要的作用。

在光刻工艺中，首先在半导体晶片上形成光刻胶层；然后将该光刻胶层进行烘烤(Bake)后置于曝光设备中，通过曝光工艺对所述光刻胶层进行曝光，将掩模板上的图案转移到光刻胶层中；接着对曝光后的光刻胶层进行曝光后烘烤(Post Exposure Bake，PEB)，并通过显影工艺进行显影，在光刻胶层中形成光刻图形。

专利号为US6,410,194美国专利公开了一种光刻胶层的形成方法，在其公开的方法中，通过计算机确定待形成的光刻胶层的各种工艺参数，并根据所述的工艺参数，通过旋涂在半导体晶片表面形成光刻胶层。

一般的，旋涂方法形成光刻胶层的步骤如下：

首先需要将半导体晶片置于旋涂设备的支撑台上，通过真空吸附该半导体晶片；

通过马达驱动所述支撑台旋转，该支撑台带动所述半导体晶片旋转；

向所述半导体晶片表面的中央喷出光刻胶；

在所述半导体晶片的旋转的离心力的作用下，光刻胶沿半导体晶片表面向外铺开，并覆盖整个半导体晶片的表面，形成光刻胶层，多余的光刻胶被甩出所述半导体晶片的表面之外；

继续旋转半导体晶片的表面，使得半导体晶片表面不同位置的光刻胶层的厚度尽可能的一致，并使光刻胶层中的溶剂挥发；

在所述旋涂方法形成光刻胶层的步骤，需要向半导体晶片的背面边缘喷洒清洗液，对半导体晶片的背面进行清洗(Backrinse)，以去除光刻胶沿半导体晶片边缘流向背面造成的污染，该污染会通过该半导体晶片对曝光机的载片台造成污染，影响曝光工艺的线宽。

然而，通过清洗液对半导体晶片的背面进行清洗时，由于半导体晶片处于旋转状态，喷洒到半导体晶片背面的溶剂会被甩到旋涂设备的侧壁，并被反溅(Spatter)至光刻胶层的表面，造成缺陷(Defect)，该缺陷进一步使得形成的光刻图案具有缺陷，并引起刻蚀或离子注入的缺陷。

发明内容

本发明提供一种光刻胶的涂布方法及光刻图形的形成方法，该方法可减少或消除反溅造成的缺陷。

本发明提供的一种光刻胶的涂布方法，包括：

提供半导体晶片；

旋转所述半导体晶片，并向所述半导体晶片表面中央或接近中央的区域喷出光刻胶；

其中，在旋转所述半导体晶片过程中，向该半导体晶片背面靠近边缘区域喷出气体，以防止光刻胶沿该半导体晶片边缘流动至背面。

可选的，喷出的气体的方向垂直于所述半导体晶片的背面。

可选的，喷出的气体的方向倾斜于所述半导体晶片的背面，且倾斜的方向朝向所述半导体晶片的边缘。

可选的，喷出的气体的方向在半导体晶片背面的夹角为135度。

可选的，所述喷出的气体为惰性气体或氮气。

可选的，该方法进一步包括：在向所述半导体晶片表面中央喷出光刻胶之前，

向所述半导体晶片表面中央或接近中央的区域喷出RRC；

旋转所述半导体晶片，使RRC沿所述半导体晶片表面向边缘铺开，并向所述半导体晶片背面靠近边缘区域喷出气体，以防止RRC向所述半导体晶片背面流动。

可选的，该方法进一步包括：在向所述半导体晶片表面中央喷出光刻胶之前，

向所述半导体晶片表面中央或接近中央位置喷出RRC；

旋转所述半导体晶片，使RRC沿所述半导体晶片表面向边缘铺开，覆盖整个半导体晶片表面，并向所述半导体晶片背面靠近边缘区域喷出气体，以防止RRC向所述半导体晶片背面流动。

可选的，旋转所述半导体晶片的步骤如下：

以第一速率旋转所述半导体晶片；

以小于第一速率的第二速率旋转所述半导体晶片；

以大于第二速率且小于第一速率的第三速率旋转所述半导体晶片；

以小于第三速率的第四速率旋转所述半导体晶片。

可选的，在以第四速率旋转所述半导体晶片时，向所述半导体晶片表面的边缘喷出清洗液。

可选的，喷出的气体的流量根据半导体晶片旋转的速率不同而变化，当半导体晶片旋转速率增大时，减小喷出气体的流量；当半导体晶片旋转速率减小时，增大喷出气体的流量。

可选的，所述喷出的气体的流量为50至100m³/min。

本发明还提供一种光刻图形的形成方法，包括：

提供半导体晶片；

旋转所述半导体晶片，并向所述半导体晶片表面中央或接近中央的区域喷出光刻胶，使光刻胶沿该半导体晶片的表面向边缘铺开，在所述半导体晶片表面形成光刻胶层；

对所述光刻胶层进行软烘烤；

提供掩模板，通过曝光将掩模板上的图案转移到所述光刻胶层中；

对所述光刻胶层执行曝光后烘烤工艺；

对经过曝光后烘烤的光刻胶层执行显影工艺，在所述光刻胶层中形成光刻图形；

其中，在旋转所述半导体晶片过程中，向该半导体晶片背面靠近边缘区域喷出气体，以防止光刻胶沿该半导体晶片边缘流动至背面。

可选的，喷出的气体的方向垂直于所述半导体晶片的背面。

可选的，喷出的气体的方向倾斜于所述半导体晶片的背面，且倾斜的方向朝向所述半导体晶片的边缘。

可选的，所述喷出的气体为惰性气体或氮气。

可选的，该方法进一步包括：在向半导体晶片表面中央喷出光刻胶之前，

向所述半导体晶片表面中央或接近中央位置喷出RRC；

旋转所述半导体晶片，使RRC沿所述半导体晶片表面向边缘铺开，并向所述半导体晶片背面靠近边缘区域喷出气体，以防止所述RRC向所述半导体晶片背面流动。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

在旋转半导体晶片形成光刻胶层时，向半导体晶片背面靠近边缘区域喷出气体，喷出的气体的气流可阻止半导体晶片表面的光刻胶沿边缘向背面流动，减少或消除对半导体晶片背面的污染，从而可减少或消除该污染引起的曝光工艺中的缺陷，有助于减小半导体晶片的报废，提高产品的良率；

此外，相对于现有的通过清洗液清洗消除晶片背面污染的工艺，本发明的通过阻止污染产生的方法，更为彻底；

相对于清洗液，气体成本更低，从而也可以节省费用，降低成本。

附图说明

图1至图3为本发明的光刻胶的涂布方法的实施例的各步骤的示意图；

图4为本发明的光刻图形的形成方法的实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在光刻胶的涂布工艺中，为防止光刻胶沿半导体晶片边缘流向背面而造成污染，需要对半导体晶片背面喷洒清洗液，进行清洗；然而，该清洗液的清洗工艺伴随着半导体晶片的旋转，使得喷洒到半导体晶片背面的清洗液被甩到旋涂设备的侧壁，并被反溅至光刻胶层的表面，造成缺陷，本发明提供一种光刻胶的涂布方法，该方法能够避免所述缺陷的产生。

本发明的光刻胶的涂布方法的步骤如下：首先，提供待涂布光刻胶的半导体晶片；接着，向该半导体晶片表面中央或接近中央的区域喷出光刻胶；然后，旋转所述半导体晶片，在离心力的作用下，使得光刻胶沿该半导体晶片表面向边缘铺开，在旋转所述半导体晶片时，向该半导体晶片背面靠近边缘的区域喷出气体，以防止光刻胶沿半导体晶片的边缘流向背面，造成背面污染。该方法通过向半导体晶片背面喷出的气体的气流阻止光刻胶向背面流动，可避免在旋涂光刻胶过程中，光刻胶对半导体晶片背面的污染。

下面结合实施例对本发明的方法进行详细的描述。

图1至图3为本发明的光刻胶的涂布方法的实施例的工艺流程图。

如图1所示，提供半导体晶片11，该半导体晶片11可以是裸片(BareWafer)或者已经具有半导体结构或器件的晶片，该半导体晶片11需要涂布光刻胶，以执行光刻工艺。

将该半导体晶片11置于晶片支撑台(Wafer Chuck)10上，该支撑台10表面具有真空吸盘(未标示)，通过真空吸盘吸附所述半导体晶片11。

接着，向半导体晶片11表面喷出光刻胶。

在其中的一个实施例中，在向半导体晶片11表面喷出光刻胶之前，首先向半导体晶片11表面喷出RRC。

如图2所示的示意图，将RRC喷头12移动至半导体晶片11中央或靠近中央区域的上方位置，并于该半导体晶片11表面保持一定距离，该半导体晶片11处于静止状态，向半导体晶片11表面中央或靠近中央区域喷出RRC，喷出的RRC的量约为1.5至5cc。所述RRC为表面活性剂，通过在半导体晶片11表面先旋涂RRC，可减少后续工艺中光刻胶在半导体晶片11表面流动的阻力，有助于减小光刻胶的用量；

接着，通过驱动马达(未示出)带动所述晶片支撑台10旋转，该晶片支撑台10带动半导体晶片11旋转，在离心力的作用下，使RRC沿半导体晶片11的表面向边缘铺开，旋转的时间约为0.5S至1.5S，旋转的速度为1500至2500rpm，通过旋转使得RRC铺满整个半导体晶片11的表面，多余的RRC通过旋转甩出半导体晶片11的表面；

在旋转所述半导体晶片11的同时，向半导体晶片11背面靠近边缘区域喷出气体，以防止RRC沿边缘流向半导体晶片11的背面；如图2所示，数个喷头13位于所述支撑台10周围(这里仅示出两个)，喷头13的位置低于所述支撑台10的表面，所述喷头13可以向所述半导体晶片11背面靠近边缘区域喷出气体。

所述喷出的气体可以惰性气体或氮气，喷出的气体的方向可以垂直或倾斜于半导体晶片11的背面；在其中的一个实施例中，喷出的气体倾斜于半导体晶片11的背面，倾斜角(即喷出的气体的方向与半导体晶片背面的交角)为135度，喷出的气体在到达半导体晶片11的背面后，沿半导体晶片11的背面向边缘流动，形成的气流可阻止半导体晶片11表面的RRC流向背面。

在其它的实施例中，在喷出RRC后，可以以较低的速率旋转半导体晶片，例如低于1200rpm，使得RRC沿半导体晶片11表面有稍许铺开，但没有布满整个半导体晶片11的表面，同时也向半导体晶片11的背面靠近边缘区域喷出惰性气体或氮气。

然后，如图3所示，将光刻胶喷头14移动至半导体晶片11中央或靠近中央区域的上方位置，向半导体晶片11中央或靠近中央区域喷出光刻胶，并旋转所述半导体晶片11；

喷出的光刻胶的用量根据要形成的光刻胶层的厚度决定，光刻胶的种类根据光刻工艺的工艺参数，例如线宽，以及刻蚀工艺的工艺参数决定；

通过旋转所述半导体晶片11，在离心力的作用下，使光刻胶沿该半导体晶片表面向边缘铺开，在半导体晶片11表面形成光刻胶层；在旋转所述光刻胶层11时，向半导体晶片11背面靠近边缘区域喷出气体，以防止光刻胶向该半导体晶片11背面流动；喷出的气体可以是惰性气体或氮气。

在其中的一个实施例中，喷出的气体的方向垂直于半导体晶片11的背面，在喷出的气体到达半导体晶片11的背面后，沿半导体晶片11背面向边缘流动，形成的气流可阻止在旋涂过程中光刻胶向半导体晶片11背面流动，减少或消除光刻胶对半导体晶片11背面的污染；

在其中的一个实施例中，喷出的气体的方向倾斜于所述半导体晶片11的背面，且倾斜的方向朝向所述半导体晶片11的边缘，喷出的气体的方向与半导体晶片背面的夹角为135度，在喷出的气体到达半导体晶片11的背面后，沿半导体晶片11背面向边缘流动，形成的气流可阻止在旋涂过程中光刻胶向半导体晶片11背面流动，减少或消除光刻胶对半导体晶片11背面的污染；

在其中的一个实施例中，旋转所述半导体晶片11的步骤如下：

步骤一，使所述半导体晶片11以较快的第一速率旋转，通过离心作用，喷出光刻胶沿着半导体晶片11表面向边缘铺开，并布满整个半导体晶片11的表面；所述第一速率可以为3000至4500rpm，所述第一速率旋转的时间可以是0.1至1s；通过第一速率的旋转，光刻胶布满整个半导体晶片11的表面，多余的光刻胶被甩出半导体晶片11之外；

步骤二，改变半导体晶片11的转速至第二速率，所述第二速率小于所述第一速率。

由于第一速率的较大，使得半导体晶片11表面的光刻胶的表面呈凹型，半导体晶片11边缘聚集较多的光刻胶，而中央较少，通过减小旋转速率使所述半导体晶片11表面的光刻胶回流；所述第二速率可以为50至300rpm，时间为0.1至1.5s。

将所述半导体晶片11的旋转速率由较高的第一速率在较短的时间内下降至较低的第二速率，对所述半导体晶片11表面的光刻胶进行回流，使得位于边缘的光刻胶向中央方向移动，可起到平坦化作用。

步骤三，提高所述半导体晶片11的旋转速率至第三速率，所述第三速率大于所述第二速率且小于所述第一速率，进一步进行平坦化。所述第三速率可以为1500至3000rpm，时间可以为0.1至25s。通过该步骤的旋转可形成厚度均匀性较好的光刻胶层；

步骤四，以小于第三速率的第四速率旋转所述半导体晶片11，进一步平坦化，同时可以向半导体晶片11的边缘喷出清洗液，去除边缘较厚的光刻胶。

在旋转所述半导体晶片11时，对半导体晶片11背面喷出气体的流量可以根据半导体晶片11旋转的速率不同而变化，当半导体晶片11旋转速率增大时，减小喷出气体的流量；当半导体晶片11旋转速率减小时，增大喷出气体的流量，以此可以减小对气体的用量。

在旋转半导体晶片11形成光刻胶层时，向半导体晶片11背面靠近边缘区域喷出气体，喷出的气体的气流可阻止半导体晶片表面的光刻胶沿边缘向背面流动，减少或消除对半导体晶片背面的污染，从而可减少或消除该污染引起的曝光工艺中的缺陷，有助于减小半导体晶片的报废，提高产品的良率；

同时，相对于现有的通过清洗液清洗消除晶片背面污染的工艺，本发明通过阻止污染产生的方法，更为彻底；相对于清洗液，气体成本更低，从而也可以节省费用，降低成本。

本发明还提供一种光刻图形的形成方法，图4为本发明的光刻图形的形成方法的实施例的流程图。

如图4所示，步骤S100，提供半导体晶片；

步骤S110，旋转所述半导体晶片，并向半导体晶片表面中央或接近中央的区域喷出光刻胶，使光刻胶沿该半导体晶片的表面向边缘铺开，在所述半导体晶片表面形成光刻胶层；其中，在旋转所述半导体晶片过程中，向该半导体晶片背面靠近边缘区域喷出气体，以防止光刻胶向该半导体晶片背面流动；

所述喷出的气体的方向可以垂直于或倾斜于所述半导体晶片的背面；

所述喷出的气体可以是惰性气体或氮气；

在其它的实施例中，在向所述半导体晶片表面中央喷出光刻胶之前，可以向所述半导体晶片表面中央或接近中央位置喷出RRC；旋转所述半导体晶片，使RRC沿所述半导体晶片表面向边缘铺开，并向所述半导体晶片背面靠近边缘区域喷出气体，以防止所述RRC向晶片背面流动，然后再在所述RRC上形成光刻胶层；

步骤S120，对所述光刻胶层进行软烘烤(Soft Bake)；通过软烘烤，可去除光刻胶层中的水分。

步骤S130，提供掩模板，通过曝光将掩模板上的图案转移到所述光刻胶层中；

步骤S140，对所述光刻胶层执行曝光后烘烤工艺；

步骤S150，向所述光刻胶层上喷出显影液，对该光刻胶层执行显影工艺，在所述光刻胶层中形成光刻图形。

本实施例的光刻图形的形成工艺中，在旋转半导体晶片形成光刻胶层时，向半导体晶片背面喷出气体，通过喷出的气体的气流可阻止半导体晶片表面的光刻胶沿边缘向背面流动，减少或消除对半导体晶片背面的污染，从而可减少或消除该污染引起的曝光工艺中的缺陷，有助于减小半导体晶片的报废，提高产品的良率；

同时，相对于现有的通过清洗液清洗消除晶片背面污染的工艺，本发明通过阻止污染产生的方法，更为彻底；相对于清洗液，气体成本更低，从而也可以节省费用，降低成本。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (15)

1.一种光刻胶的涂布方法，其特征在于，包括：

提供半导体晶片；

旋转所述半导体晶片，并向所述半导体晶片表面中央或接近中央的区域喷出光刻胶；

其中，在旋转所述半导体晶片过程中，向该半导体晶片背面靠近边缘区域喷出气体，以防止光刻胶沿该半导体晶片边缘流动至背面；

旋转所述半导体晶片的步骤如下：

以第一速率旋转所述半导体晶片；

以小于第一速率的第二速率旋转所述半导体晶片；

以大于第二速率且小于第一速率的第三速率旋转所述半导体晶片；

以小于第三速率的第四速率旋转所述半导体晶片。

2.如权利要求1所述的光刻胶的涂布方法，其特征在于：喷出的气体的方向垂直于所述半导体晶片的背面。

3.如权利要求1所述的光刻胶的涂布方法，其特征在于：喷出的气体的方向倾斜于所述半导体晶片的背面，且倾斜的方向朝向所述半导体晶片的边缘。

4.如权利要求3所述的光刻胶的涂布方法，其特征在于：喷出的气体的方向在半导体晶片背面的夹角为135度。

5.如权利要求1至4任一权利要求所述的光刻胶的涂布方法，其特征在于：所述喷出的气体为惰性气体或氮气。

6.如权利要求1所述的光刻胶的涂布方法，其特征在于，该方法进一步包括：在向所述半导体晶片表面中央喷出光刻胶之前，

向所述半导体晶片表面中央或接近中央的区域喷出用于减小光刻胶用量的表面活性剂；

旋转所述半导体晶片，使用于减小光刻胶用量的表面活性剂沿所述半导体晶片表面向边缘铺开，并向所述半导体晶片背面靠近边缘区域喷出气体，以防止用于减小光刻胶用量的表面活性剂向所述半导体晶片背面流动。

7.如权利要求1所述的光刻胶的涂布方法，其特征在于，该方法进一步包括：在向所述半导体晶片表面中央喷出光刻胶之前，

向所述半导体晶片表面中央或接近中央位置喷出用于减小光刻胶用量的表面活性剂；

旋转所述半导体晶片，使用于减小光刻胶用量的表面活性剂沿所述半导体晶片表面向边缘铺开，覆盖整个半导体晶片表面，并向所述半导体晶片背面靠近边缘区域喷出气体，以防止用于减小光刻胶用量的表面活性剂向所述半导体晶片背面流动。

8.如权利要求1所述的光刻胶的涂布方法，其特征在于：在以第四速率旋转所述半导体晶片时，向所述半导体晶片表面的边缘喷出清洗液。

9.如权利要求1所述的光刻胶的涂布方法，其特征在于：喷出的气体的流量根据半导体晶片旋转的速率不同而变化，当半导体晶片旋转速率增大时，减小喷出气体的流量；当半导体晶片旋转速率减小时，增大喷出气体的流量。

10.如权利要求1所述的光刻胶的涂布方法，其特征在于：所述喷出的气体的流量为50至100m³/min。

11.一种光刻图形的形成方法，其特征在于，包括：

提供半导体晶片；

旋转所述半导体晶片，并向所述半导体晶片表面中央或接近中央的区域喷出光刻胶，使光刻胶沿该半导体晶片的表面向边缘铺开，在所述半导体晶片表面形成光刻胶层；

对所述光刻胶层进行软烘烤；

提供掩模板，通过曝光将掩模板上的图案转移到所述光刻胶层中；

对所述光刻胶层执行曝光后烘烤工艺；

对经过曝光后烘烤的光刻胶层执行显影工艺，在所述光刻胶层中形成光刻图形；

其中，在旋转所述半导体晶片过程中，向该半导体晶片背面靠近边缘区域喷出气体，以防止光刻胶沿该半导体晶片边缘流动至背面；

旋转所述半导体晶片的步骤如下：

以第一速率旋转所述半导体晶片；

以小于第一速率的第二速率旋转所述半导体晶片；

以大于第二速率且小于第一速率的第三速率旋转所述半导体晶片；

以小于第三速率的第四速率旋转所述半导体晶片。

12.如权利要求11所述的光刻图形的形成方法，其特征在于：喷出的气体的方向垂直于所述半导体晶片的背面。

13.如权利要求11所述的光刻图形的形成方法，其特征在于：喷出的气体的方向倾斜于所述半导体晶片的背面，且倾斜的方向朝向所述半导体晶片的边缘。

14.如权利要求11所述的光刻图形的形成方法，其特征在于：所述喷出的气体为惰性气体或氮气。

15.如权利要求11所述的光刻图形的形成方法，其特征在于，该方法进一步包括：在向半导体晶片表面中央喷出光刻胶之前，

向所述半导体晶片表面中央或接近中央位置喷出用于减小光刻胶用量的表面活性剂；

旋转所述半导体晶片，使用于减小光刻胶用量的表面活性剂沿所述半导体晶片表面向边缘铺开，并向所述半导体晶片背面靠近边缘区域喷出气体，以防止所述用于减小光刻胶用量的表面活性剂向所述半导体晶片背面流动。

Images