CN102019266A

CN102019266A - 涂层材料的涂布方法

Info

Publication number: CN102019266A
Application number: CN2009101958407A
Authority: CN
Inventors: 章国伟; 张尔飚; 吴欣华; 刘贵娟
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2011-04-20

Abstract

本发明揭露了一种涂层材料的涂布方法，所述方法包括如下步骤：提供半导体晶片；向所述半导体晶片表面喷洒涂层材料；旋转所述半导体晶片以在所述半导体晶片表面形成涂层，其中所述半导体晶片的边缘区域的涂层厚度比中央区域的涂层厚度大；继续旋转所述半导体晶片，同时向所述半导体晶片边缘区域的部分区域喷洒清洗液；再次旋转所述半导体晶片。所述涂布方法可形成厚度均匀的涂层，解决了半导体晶片边缘较厚的涂层材料对曝光机台造成污染的问题，提高了产品的良率。

Description

涂层材料的涂布方法

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种涂层材料的涂布方法。

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，通过旋涂设备在半导体晶片上形成光刻胶层；然后，将所述光刻胶层进行烘烤后置于曝光设备中，通过曝光工艺对所述光刻胶层进行曝光，以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，并通过显影工艺进行显影，在光刻胶层中形成光刻图形。

一般的，用以形成光刻胶层的涂布方法包括如下步骤：

首先，需要将半导体晶片放置于旋涂设备的晶片支撑台上，通过真空吸附所述半导体晶片；

然后，将光刻胶喷头移动至所述半导体晶片的上方，所述半导体晶片处于静止状态，所述光刻胶喷头向所述半导体晶片表面喷洒光刻胶；

接着，通过马达驱动所述晶片支撑台旋转，所述晶片支撑台带动所述半导体晶片以较小的速率旋转，使光刻胶沿所述半导体晶片表面向外铺开，并覆盖整个半导体晶片的表面；

最后，以较大的速率继续旋转所述半导体晶片，使多余的光刻胶被甩出所述半导体晶片之外，并使光刻胶中的溶剂挥发，以在所述半导体晶片表面形成光刻胶层。

然而，在半导体晶片旋转的离心力的作用下，最终形成的光刻胶层的表面大致呈凹形，也就是说，所述半导体晶片的边缘区域聚集较多的光刻胶，而中央区域则较少，使得所述半导体晶片边缘区域的光刻胶层厚度比中央区域的光刻胶层厚度大，这极易导致光刻胶沿半导体晶片的侧边流向半导体晶片的背面而造成污染，并且所述半导体晶片还会对曝光机台的载片台造成污染，更为严重的是，半导体晶片表面的边缘较厚的光刻胶还将影响曝光工艺的线宽，使得在靠近半导体晶片侧边3mm范围内的产品的良率严重下降。

同样，利用所述旋涂设备在半导体晶片上形成其它涂层的过程中，例如在聚酰亚胺的涂布工艺中，在半导体晶片的旋转的离心力的作用下，形成的聚酰亚胺层的厚度也是不均匀的，半导体晶片的边缘区域的聚酰亚胺层厚度比中央区域的聚酰亚胺层的厚度大，这将影响后续的曝光工艺，给工艺生产带来巨大的损失。

发明内容

本发明提供一种涂布方法，所述涂布方法可以形成厚度均匀性较好的涂层，解决了半导体晶片边缘区域较厚的涂层对曝光机台造成污染的问题，提高了产品的良率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种涂层材料的涂布方法，包括如下步骤：提供一半导体晶片；向所述半导体晶片表面喷洒涂层材料；旋转所述半导体晶片以在所述半导体晶片表面形成涂层，其中所述半导体晶片的边缘区域的涂层厚度比中央区域的涂层厚度大；继续旋转所述半导体晶片，同时向所述半导体晶片边缘区域的部分区域喷洒清洗液；再次旋转所述半导体晶片。

可选的，所述涂层材料是光刻胶。

可选的，所述半导体晶片的边缘区域是靠近该半导体晶片侧边3mm的区域，所述半导体晶片边缘区域的部分区域是靠近该半导体晶片侧边1.5mm的区域，向所述半导体晶片边缘区域的部分区域喷洒的清洗液的体积为5～25ml。

可选的，以第一速率旋转所述半导体晶片以在该半导体晶片表面形成涂层。

可选的，以第一速率旋转所述半导体晶片之前，还包括：以小于所述第一速率的第四速率旋转所述半导体晶片。

可选的，以第二速率继续旋转所述半导体晶片，其中所述第二速率小于所述第一速率，以第三速率再次旋转所述半导体晶片，其中所述第三速率大于所述第二速率并小于所述第一速率。

可选的，向所述半导体晶片表面的中央区域喷洒涂层材料。

可选的，在向所述半导体晶片表面的中央区域喷洒涂层材料之前，还包括：向所述半导体晶片表面的中央区域喷洒表面活性剂；以第五速率旋转所述半导体晶片。

可选的，以第六速率旋转所述半导体晶片，同时向所述半导体晶片表面的中央区域喷洒涂层材料。

可选的，所述涂层材料是聚酰亚胺。

与现有技术相比，本发明提供的涂层材料的涂布方法具有以下优点：

本发明在半导体晶片表面形成涂层之后，继续旋转该半导体晶片，并且同时向该半导体晶片边缘区域的部分区域喷洒清洗液，所述清洗液可去除该半导体晶片边缘区域的部分区域内的涂层，接下来再次旋转该半导体晶片，使该半导体晶片边缘区域的未被清洗掉的较厚的涂层材料向所述已被清洗液清洗过的区域流动，进一步进行平坦化，可形成厚度均匀性较好的涂层，解决了半导体晶片边缘区域较厚的涂层对曝光机台造成污染的问题，提高了产品的良率。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的涂布方法的流程图；

图2A至图2F为本发明实施例所提供的涂布方法的各步骤相应结构的剖面示意图。

具体实施方式

在背景技术中已经提及，在光刻胶以及聚酰亚胺等涂层材料的涂布工艺中，由于旋转所产生的离心力的影响，使得形成的涂层表面呈凹形，也就是说，半导体晶片的边缘区域聚集了较多的光刻胶，而中央区域则较少，使得半导体晶片的边缘区域的涂层厚度比中央区域的涂层厚度大，这不仅导致涂层材料沿半导体晶片的侧边流向背面而造成污染，还会导致半导体晶片对曝光机台的载片台造成污染，并且半导体晶片表面的边缘区域较厚的涂层材料还将影响曝光工艺的线宽，降低产品的良率，给工艺生产带来巨大的损失。

本发明的核心思想在于，提供一种涂层材料的涂布方法，所述方法可以形成厚度均匀的涂层，解决了半导体晶片边缘区域较厚的涂层材料对曝光机台造成污染的问题，极大的提高了产品的良率。

请参考图1，其为本发明实施例所提供的涂布方法的流程图，如图所示，所述方法包括步骤：

步骤S110，提供一半导体晶片；

步骤S120，向所述半导体晶片表面喷洒涂层材料；

步骤S130，旋转所述半导体晶片以在所述半导体晶片表面形成涂层，其中所述半导体晶片边缘区域的涂层厚度比中央区域的涂层厚度大；

步骤S140，继续旋转所述半导体晶片，同时向所述半导体晶片边缘区域的部分区域喷洒清洗液；

步骤S150，再次旋转所述半导体晶片。

本发明实施例所提供的涂布方法在半导体晶片表面形成涂层之后，继续旋转该半导体晶片，并且同时向该半导体晶片边缘区域的部分区域喷洒清洗液，所述清洗液可去除该半导体晶片边缘区域的部分区域内的涂层，接下来再次旋转该半导体晶片，使该半导体晶片边缘区域的未被清洗掉的较厚的涂层向所述已被清洗液清洗过的区域流动，进一步进行平坦化，可形成厚度均匀性较好的涂层，解决了半导体晶片边缘区域较厚的涂层对曝光机台造成污染的问题，提高了产品的良率。

下面将结合剖面示意图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应所述理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参照图2A，首先提供半导体晶片100，所述半导体晶片100可以是裸片或者已经具有半导体结构或器件的晶片，所述半导体晶片100需要涂布涂层材料。

本发明的一个具体实施例中，所述涂层材料是光刻胶，以使半导体晶片100执行光刻工艺。然而应认识到，在本发明的另一个具体实施例中，所述涂层材料也可以是其它可利用所述旋涂设备进行涂布工艺的材料，例如聚酰亚胺。

然后，将所述半导体晶片100放置于旋涂设备的晶片支撑台上，所述晶片支撑台的表面具有真空吸盘，通过所述真空吸盘吸附所述半导体晶片100。

接着，向所述半导体晶片100表面喷洒光刻胶。

在本发明的一个具体实施例中，在向所述半导体晶片100表面喷洒光刻胶之前，首先向所述半导体晶片100表面喷洒表面活性剂(RRC)。

详细的，可将旋涂设备的表面活性剂喷头移动至半导体晶片100表面的上方位置，所述半导体晶片100处于静止状态，并向所述半导体晶片100表面的中央区域喷洒表面活性剂，喷洒的表面活性剂的体积可以为1.5～5cc。接着，通过驱动马达带动所述晶片支撑台旋转，所述晶片支撑台带动所述半导体晶片100以第五速率旋转，在离心力的作用下，使所述表面活性剂沿半导体晶片100的表面向边缘铺开，其中，所述第五速率可以为500～2500rpm，旋转的时间可以为0.5至5秒，通过旋转使得所述表面活性剂铺满整个半导体晶片100的表面，多余的表面活性剂通过旋转甩出半导体晶片100的表面。

在本发明的一个具体实施例中，通过在半导体晶片100表面先旋涂表面活性剂，可减少后续工艺中光刻胶在半导体晶片100表面流动的阻力，有助于减小光刻胶的用量，节约了生产成本。

在向所述半导体晶片100表面喷洒表面活性剂之后，向所述半导体晶片100表面喷洒光刻胶。

详细的，如图2B所示，将光刻胶喷头移动至所述半导体晶片100的中央区域的上方位置，并与所述半导体晶片100表面保持一定距离，所述半导体晶片100处于静止状态，所述光刻胶喷头向所述半导体晶片100表面中央区域喷洒光刻胶，以确保形成厚度一致的涂层。

可选的，可以第六速率旋转半导体晶片100，同时向所述半导体晶片100表面中央区域喷洒光刻胶，例如，所述第六速率可以为10～50rpm，旋转时间可以为10～20sec。其中，喷洒的光刻胶的数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，例如根据线宽以及刻蚀工艺的工艺参数决定。

接下来，如图2C所示，以小于所述第一速率的第四速率旋转所述半导体晶片100，通过离心作用，喷洒的光刻胶沿着半导体晶片100的表面由中心向边缘铺开，并布满整个半导体晶片100的表面；其中所述第四速率主要取决于所使用的光刻胶的粘度，例如，所述第四速率可以为500～1000rpm，以所述第四速率旋转的时间可以为5至25秒。

之后，如图2D所示，改变半导体晶片100的转速至第一速率，使多余的光刻胶被甩出半导体晶片之外，并使光刻胶中的溶剂挥发，以在所述半导体晶片表面形成涂层200，其中所述涂层是光刻胶层。其中所述第一速率可以根据要形成的光刻胶层的厚度做调整，例如，所述第一速率可以为800～4000rpm，以所述第一速率旋转的时间可以5至25秒。

由于旋转所产生的离心力的影响，半导体晶片100的边缘区域210的光刻胶层的厚度比中央区域220的光刻胶层厚度大，这不仅导致光刻胶沿半导体晶片100的侧边流向背面而造成污染，并且还会对曝光机台的载片台造成污染，更为严重的是，半导体晶片100表面的边缘较厚的光刻胶还将影响曝光工艺的线宽，降低产品的良率，给工艺生产带来巨大的损失。

在本发明的一个具体实施例中，所述边缘区域210是指靠近所述半导体晶片100的侧边3mm的区域，所述边缘区域210内的光刻胶层的厚度比中央区域220的厚度大。

与现有技术相比，本发明增加了以第二速率继续旋转所述半导体晶片100并且同时向所述半导体晶片100边缘区域210的部分区域喷洒清洗液的步骤，并增加了以第三速率再次旋转所述半导体晶片100的步骤。

具体的说，如图2E所示，在所述半导体晶片100表面形成涂层200之后，以第二速率继续旋转所述半导体晶片100，并且同时向所述半导体晶片100的边缘区域210的第一区域211内喷洒清洗液，所述清洗液可去除半导体晶片100表面的第一区域211内的光刻胶层，其中，所述第一区域211是指靠近半导体晶片100的侧边1.5mm的区域。所述第二速率小于所述第一速率，所述第二速率可以为500～800rpm，以所述第二速率旋转的时间可以5至25秒。

所述清洗液是一种能够溶解光刻胶的化学液体。其中，喷洒的清洗液型号和数量根据边缘区域内的光刻胶层的厚度、光刻胶种类以及半导体晶片的尺寸等因素决定，本领域技术人员通过实验即可获得所述具体数值。例如，向所述半导体晶片100表面的第一区域211内喷洒的清洗液的体积可以为5～25ml。

接下来，如图2F所示，以第三速率再次旋转所述半导体晶片100，依靠旋转所产生的离心力，使边缘区域210中未被清洗的第二区域212中的较厚的光刻胶层向所述已被清洗液清洗过的第一区域211流动，使第二区域212中多余的光刻胶覆盖所述第一区域211，使所述光刻胶层200进一步平坦化，以形成厚度均匀性较好的光刻胶层，解决了半导体晶片边缘较厚的涂层对曝光机台造成污染的问题，提高了产品的良率。其中，所述第三速率大于所述第二速率并小于所述第一速率，例如，所述第三速率可以为600～2000rpm，以所述第三速率旋转时间可以为5至25秒。

综上所述，本发明提供一种涂层材料的涂布方法，所述方法包括如下步骤：提供半导体晶片；向所述半导体晶片表面喷洒涂层材料；旋转所述半导体晶片以在所述半导体晶片表面形成涂层，其中所述半导体晶片的边缘区域的涂层厚度比中央区域的涂层厚度大；继续旋转所述半导体晶片，同时向所述半导体晶片边缘区域的部分区域喷洒清洗液；再次旋转所述半导体晶片。所述涂布方法可形成厚度均匀的涂层，解决了半导体晶片边缘较厚的涂层材料对曝光机台造成污染的问题，提高了产品的良率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种涂层材料的涂布方法，包括：

提供半导体晶片；

向所述半导体晶片表面喷洒涂层材料；

旋转所述半导体晶片以在所述半导体晶片表面形成涂层，其中所述半导体晶片边缘区域的涂层厚度比中央区域的涂层厚度大；

继续旋转所述半导体晶片，同时向所述半导体晶片边缘区域的部分区域喷洒清洗液；

再次旋转所述半导体晶片。

2.如权利要求1所述的涂布方法，其特征在于，所述涂层材料是光刻胶。

3.如权利要求2所述的涂布方法，其特征在于，所述半导体晶片的边缘区域是靠近该半导体晶片侧边3mm的区域。

4.如权利要求3所述的涂布方法，其特征在于，所述半导体晶片边缘区域的部分区域是靠近该半导体晶片侧边1.5mm的区域。

5.如权利要求4所述的涂布方法，其特征在于，向所述半导体晶片边缘区域的部分区域喷洒的清洗液的体积为5～25ml。

6.如权利要求5所述的涂布方法，其特征在于，以第一速率旋转所述半导体晶片以在所述半导体晶片表面形成涂层。

7.如权利要求6所述的涂布方法，其特征在于，以第一速率旋转所述半导体晶片之前，还包括：

以小于所述第一速率的第四速率旋转所述半导体晶片。

8.如权利要求7中任意一项所述的涂布方法，其特征在于，以第二速率继续旋转所述半导体晶片，其中所述第二速率小于所述第一速率。

9.如权利要求8所述的涂布方法，其特征在于，以第三速率再次旋转所述半导体晶片，其中所述第三速率大于所述第二速率并小于所述第一速率。

10.如权利要求9所述的涂布方法，其特征在于，向所述半导体晶片表面的中央区域喷洒涂层材料。

11.如权利要求10所述的涂布方法，其特征在于，在向所述半导体晶片表面的中央区域喷洒涂层材料之前，还包括：

向所述半导体晶片表面的中央区域喷洒表面活性剂；

以第五速率旋转所述半导体晶片。

12.如权利要求11所述的涂布方法，其特征在于，以第六速率旋转所述半导体晶片，同时向所述半导体晶片表面的中央区域喷洒涂层材料。

13.如权利要求1所述的涂布方法，其特征在于，所述涂层材料是聚酰亚胺。