CN103219233B - 晶圆的平坦化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的晶圆的平坦化方法，通不断的过调整旋转承载台的转速，使得晶圆在涂敷填充材料后进行加速减速转动，能够有效地使得填充材料进入沟槽中，使得沟槽填充完整并获得较佳的平坦效果，解决了较深的沟槽使得焦深受到影响的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种晶圆的平坦化方法。
背景技术
随着半导体工艺的发展，器件的形式也多种多样。例如在MOS管的制造过程中，需要形成沟槽（trench），则这种晶圆就具有了拓扑差异（topology difference），对于拓扑差异较大的，例如沟槽深度大于2μm的晶圆，通常称为3D晶圆。
这种结构固然能够使得器件的性能得到提升，然而，沟槽的加深却会引发各种难题，例如光刻工艺中的焦深（Depth of Focus，DOF）就会受到很大的影响，所谓焦深，即通过固定的透镜系统，指定的物点可以构成清晰影像的像距范围，要想获得准确的DOF，晶圆的平坦度（任一选定区域中最高位置和最低位置的高度差）需要在0.5μm以下。对于深度小于2μm的沟槽而言，通过简单的材料填充即可将沟槽填平，从而可以得到较佳的DOF。然而，对于深度大于2μm的沟槽而言，采用目前的方法焦深仍然不能够达标，这就使得后续工艺无法进行。
具体的，请参考图1，其为现有技术中对于具有较深的沟槽10的晶圆1填充后的示意图，可知，填充后仅在沟槽10的底部和侧壁形成一薄层2，约0.5μm的厚度，然而薄层2也附着在沟槽边缘的上端，使得沟槽10的深度没有太大变化，未起到填充的效果，这是由于现有技术中仅仅只是采用普通的旋转涂敷及凝固的方法，使得填充材料形成在晶圆上，然而由于沟槽很深，材料层不能够填满，故完全不能达到正常需要，并且由于沟槽周围也存在填充材料，因此也造成了浪费。
因此，需要一种新的方法，来使得晶圆在光刻时保持平坦。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上不足，提供了一种晶圆的平坦化方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种晶圆的平坦化方法，包括：
步骤一：提供晶圆，并设置于一旋转承载台上，所述晶圆具有沟槽；
步骤二：所述旋转承载台在第一速度时，涂敷填充材料于所述晶圆上，并持续第一旋转速度第一时间段；
步骤三：在第一加速度下使得所述旋转承载台的转速降至第二速度，以使填充材料进入所述沟槽；
步骤四：使得所述旋转承载台在第三速度下持续第二时间段，使填充材料的粘稠度增加；
步骤五：在第二加速度下使得旋转承载台的转速升至第四速度，使得所述填充材料表面平坦化。
可选的，对于所述的晶圆的平坦化方法，进行多次步骤二至步骤五的过程。
可选的，对于所述的晶圆的平坦化方法，所述沟槽的深度大于2μm。
可选的，对于所述的晶圆的平坦化方法，所述第一速度为小于等于1000rpm。
可选的，对于所述的晶圆的平坦化方法，所述第一时间段为4s～10s
可选的，对于所述的晶圆的平坦化方法，所述第一加速度为10000rpm/s～50000rpm/s。
可选的，对于所述的晶圆的平坦化方法，所述第二速度为0～200rpm。
可选的，对于所述的晶圆的平坦化方法，所述第二时间段为大于等于15s。
可选的，对于所述的晶圆的平坦化方法，所述第三速度为0～600rpm。
可选的，对于所述的晶圆的平坦化方法，所述第二加速度为40000rpm/s～60000rpm/s。
可选的，对于所述的晶圆的平坦化方法，所述第四速度为2000rpm～5000rpm。
可选的，对于所述的晶圆的平坦化方法，在步骤五完成后，还包括在所述晶圆上涂敷光阻，进行光刻工艺。
本发明提供的晶圆的平坦化方法，通过调整旋转承载台的转速，使得晶圆在涂敷填充材料后进行加速减速转动，能够有效地使得填充材料进入沟槽中，使得沟槽填充完整并获得较佳的平坦效果，解决了较深的沟槽使得焦深受到影响的问题。
附图说明
图1是现有技术的对晶圆处理后的示意图；
图2是本发明实施例的晶圆的平坦化方法的流程图；
图3是本发明实施例的晶圆的平坦化方法的过程示意图；
图4是本发明实施例的晶圆的平坦化方法获得的晶圆的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明晶圆的平坦化方法作进一步详细说明。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，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提供一种晶圆的平坦化方法，以便使得在生产过程中面对具有较深的沟槽时，能够获得较佳的焦深。请参考图2所示的流程图，本方法包括如下步骤：
步骤S201，提供晶圆，并设置于一旋转承载台上，所述晶圆具有沟槽；
步骤S202，所述旋转承载台在第一速度时，涂敷填充材料于所述晶圆上，并持续第一旋转速度第一时间段；
步骤S203，在第一加速度下使得所述旋转承载台的转速降至第二速度，以使填充材料进入所述沟槽；
步骤S204，使得所述旋转承载台在第三速度下持续第二时间段，使填充材料的粘稠度增加；
步骤S205，在第二加速度下使得旋转承载台的转速升至第四速度，使得所述填充材料的表面平坦化；
具体的，可以将所述晶圆放置于曝光设备的涂胶机（track）中，利用涂胶机上具有可旋转的旋转承载台，又具有可提供填充材料的结构来完成本发明的操作，其他具有类似结构的设备亦可，在此不作一一列举。所述晶圆为3D晶圆，即具有深度大于2μm的沟槽。
接着，使得旋转承载台带动晶圆旋转，达到第一速度，可以小于等于1000rpm之间，然后将填充材料涂敷与晶圆上，这可以使得填充材料的涂敷较为均匀，以方便后续操作。所述填充材料可以是底部抗反射材料（BARC）、深紫外线吸收氧化（DUO，Deep Ultra VioletLight Absorbing Oxide）材料等。该过程持续约为4s～10s，以使得填充材料能够充分和均匀的形成在晶圆上。
然后，使得旋转承载台突然制动，将速度急速降低至0～200rpm之间，以使得晶圆发生“震动”，从而使得填充材料由于惯性而进入沟槽中，在此可以采用加速度为10000rpm/s～50000rpm/s这一范围来达到这一效果。
然后保持晶圆处于一个较低的运动速度下，例如是在0～600rpm，持续较长的一个时间段，在本实施例中采用15s以上的时间，从而使得填充材料在进入沟槽后，能够缓慢运动，使得填充材料较均匀的存在于沟槽中，这也能够将可能形成的孔隙消除，以去除里面的空气，并且，在填充材料分布均匀后，使之逐渐的凝结。
上述过程中形成的填充材料通常其表面不均匀，有着凹凸不平的结构，在此本实施例采用突然加速的方法，依然利用惯性将其上表面甩平，具体可以是，采用40000rpm/s～60000rpm/s的加速度，本实施例采用50000rpm/s的加速度，使得晶圆达到2000～5000rpm的转速，这可以有效的解决填充材料表面不平整的问题，同时能够有效的减少非沟槽处填充材料的厚度，甚至非沟槽处不存在填充材料。
请参考图3，由于沟槽较深，一次上述过程通常不能够使得沟槽填满，因此需要再进行一次上述过程，以达到如图4所示的效果，具体的，图4中沟槽基本填充完整，与周围的高度差很小，甚至几乎不存在，并且表明平坦，从而完全不影响光刻工艺中的焦深。在此需要说明，本发明并不限制于至多2次的填充过程，这只是考虑到通常2次填充便可达到较佳的效果，对于例如由于沟槽过深所导致的2次依然不能够填充完整的，可视情况增加填充次数。
请继续参考图3，在图3中，可以看到，晶圆100上表面不存在填充材料102，填充材料102皆存在与沟槽101中，并且，在沟槽中底部的填充材料102的厚度a要比侧壁处的填充材料102的厚度b大得多，这不是如图1所示的现有技术所能达到的，而图3中所示的这种形状也进一步说明了本发明的方法能够有效的填充较深的沟槽。
在形成如图4所示的结构后，可继续在所述晶圆100上涂敷光阻，进行光刻工艺，以及其他后续过程。
本发明提供的晶圆的平坦化方法，通不断的过调整旋转承载台的转速，使得晶圆在涂敷填充材料后进行加速减速转动，能够有效地使得填充材料进入沟槽中，使得沟槽填充完整并获得较佳的平坦效果，解决了较深的沟槽使得焦深受到影响的问题。
显然，本领域的技术人员可以对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，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (11)
1.一种晶圆的平坦化方法，其特征在于，包括：
步骤一：提供晶圆，并设置于一旋转承载台上，所述晶圆具有沟槽；
步骤二：所述旋转承载台在第一速度时，涂敷填充材料于所述晶圆上，并持续第一旋转速度第一时间段；
步骤三：在第一加速度下使得所述旋转承载台的转速降至第二速度，所述第一加速度为10000rpm/s～50000rpm/s，以使填充材料进入所述沟槽；
步骤四：使得所述旋转承载台在第三速度下持续第二时间段，使填充材料的粘稠度增加；
步骤五：在第二加速度下使得旋转承载台的转速升至第四速度，使得所述填充材料的表面平坦化。
2.如权利要求1所述的晶圆的平坦化方法，其特征在于，进行多次步骤二至步骤五的过程。
3.如权利要求1所述的晶圆的平坦化方法，其特征在于，所述沟槽的深度大于2μm
4.如权利要求1所述的晶圆的平坦化方法，其特征在于，所述第一速度为小于等于1000rpm。
5.如权利要求1所述的晶圆的平坦化方法，其特征在于，所述第一时间段为4s～10s
6.如权利要求1所述的晶圆的平坦化方法，其特征在于，所述第二速度为0～200rpm。
7.如权利要求1所述的晶圆的平坦化方法，其特征在于，所述第二时间段为大于等于15s。
8.如权利要求1所述的晶圆的平坦化方法，其特征在于，所述第三速度为0～600rpm。
9.如权利要求1所述的晶圆的平坦化方法，其特征在于，所述第二加速度为40000rpm/s～60000rpm/s。
10.如权利要求1所述的晶圆的平坦化方法，其特征在于，所述第四速度为2000rpm～5000rpm。
11.如权利要求1或2所述的晶圆的平坦化方法，其特征在于，在步骤五完成后，还包括在所述晶圆上涂敷光阻，进行光刻工艺。
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| CN102160152A (zh) * | 2008-09-24 | 2011-08-17 | 东京毅力科创株式会社 | 化学机械研磨装置、化学机械研磨方法以及控制程序 |
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