CN103365075B - 一种能消除晶圆表面彩纹的光刻工艺方法 - Google Patents

一种能消除晶圆表面彩纹的光刻工艺方法 Download PDF

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本发明涉及一种能消除晶圆表面彩纹的光刻工艺方法，具体包含：步骤1、在旋转机带动载片台及晶圆一同旋转时，向晶圆的表面持续涂覆稀释剂；步骤2、在旋转机带动载片台及晶圆一同旋转时，向晶圆的表面涂覆光刻胶；步骤3、光刻胶成膜；步骤4、洗边，利用光阻去除溶剂清洗晶圆边缘位置处的光刻胶；步骤5、旋干残留在晶圆边缘位置处的光阻去除溶剂。本发明方法通过利用旋转机的不同旋转速度带动晶圆旋转，并在各个不同转速阶段持续对晶圆表面涂覆稀释剂，达到预先对晶圆表面进行清洗的作用，从而减少光刻胶涂覆过程中彩纹的产生并降低返工率。

Description

一种能消除晶圆表面彩纹的光刻工艺方法
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种光刻工艺流程方法，可消除晶圆表面的彩纹缺陷。
背景技术
现有技术中，在半导体光刻工艺流程中，将晶圆放置在载片台上，并对晶圆表面涂覆光刻胶的制程具体包含以下步骤：
步骤1、涂覆稀释剂：保持旋转机停止旋转，持续向晶圆表面涂覆1.5秒左右的稀释剂；随后启动旋转机，使其以每分钟2000转的固定速度带动载片台及载片台上的晶圆一起旋转大约1秒的时间，使得稀释剂在离心力的作用下散布至整个晶圆表面，以对晶圆表面进行预湿处理，可减少后续步骤中的光刻胶用量。
步骤2、涂覆光刻胶：使旋转机以每分钟3000转的固定速度带动载片台及载片台上的晶圆一起旋转大约1.5秒的时间，在旋转的同时，向晶圆表面涂覆光刻胶，直至晶圆表面全部被光刻胶覆盖。
步骤3、光刻胶成膜：使旋转机继续带动载片台上的晶圆一同旋转，将涂覆在晶圆表面的光刻胶均匀覆盖，并且使得光刻胶干燥从而形成光阻薄膜。
步骤4、洗边：使旋转机继续带动载片台上的晶圆一同旋转，同时利用光阻去除溶剂对晶圆边缘一圈的光刻胶进行清洗切除。
步骤5、旋干：使旋转机继续带动载片台上的晶圆一同旋转，利用离心力的作用干燥晶圆表面的光阻去除溶剂；最后关闭旋转机，载片台及晶圆停止旋转，整个对晶圆表面涂覆光刻胶的制程完成。
但是在按照上述现有技术的步骤进行晶圆表面涂覆光刻胶的制程中，可能存在以下问题和缺陷。由于晶圆本身表面可能存在一些颗粒（Particle），使得光刻胶在涂覆过程中不能均匀覆盖晶圆表面，光刻胶涂覆厚度的差异导致所产生颜色的差异，从而使得晶圆表面产生彩纹（Rainbow）。
当在涂覆光刻胶的过程中产生这样的彩纹缺陷时，晶圆必须在ADI（AfterDevelop Inspection，显影后检查，即在晶圆进行曝光和显影完成后，将晶圆通过ADI机器，对晶圆表面图案进行定性检查）的工序后进行返工（Rework），即通过去除晶圆表面的光刻胶的同时来去除晶圆表面的颗粒，然后再重新对晶圆表面进行涂覆光刻胶的制程，从而导致工作效率的降低和产品成本的增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能消除晶圆表面彩纹的光刻工艺方法，通过利用旋转机的不同旋转速度带动晶圆旋转，并在各个不同转速阶段持续对晶圆表面涂覆稀释剂，达到预先对晶圆表面进行清洗的作用，从而减少光刻胶涂覆过程中彩纹的产生并降低返工率。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种能消除晶圆表面彩纹的光刻工艺方法，具体包含以下步骤：
步骤1、在旋转机带动载片台及晶圆一同旋转时，向晶圆的表面持续涂覆稀释剂；
步骤2、在旋转机带动载片台及晶圆一同旋转时，向晶圆的表面涂覆光刻胶；
步骤3、光刻胶成膜；
步骤4、洗边，即利用光阻去除溶剂清洗晶圆边缘位置处的光刻胶；
步骤5、旋干残留在晶圆边缘位置处的光阻去除溶剂。
所述步骤1具体包含以下子步骤：
步骤1.1、移动光阻手臂，直至该移动光阻手臂上的稀释剂喷嘴位于晶圆中心位置的上方；
步骤1.2、启动旋转机并带动载片台及晶圆一同旋转，调整旋转机的旋转速度依次处于若干个不同转速阶段，并在各个不同转速阶段持续涂覆稀释剂，该稀释剂由稀释剂喷嘴中喷射出并涂覆在晶圆的表面上；
步骤1.3、稀释剂喷嘴停止向晶圆表面涂覆稀释剂，并保持旋转机带动载片台及晶圆一起旋转，使得稀释剂在离心力的作用下均匀散布至整个晶圆的表面，对晶圆的表面进行预湿处理。
所述步骤1.2中，旋转机的旋转速度为100转/分钟～3000转/分钟。
所述步骤1.2中，旋转机每个不同的转速阶段持续1.5秒～3秒，用于在当前转速阶段持续向晶圆表面涂覆稀释剂。
所述步骤2具体包含以下子步骤：
步骤2.1、移动光阻手臂，直至该移动光阻手臂上的光阻喷嘴位于晶圆中心位置的上方；
步骤2.2、保持旋转机旋转，并带动载片台上的晶圆一同旋转，同时，光刻胶由光阻喷嘴中喷射出并涂覆在晶圆上，直至晶圆表面全部被光刻胶覆盖。
所述步骤3具体包含以下子步骤：
步骤3.1、移动光阻手臂，使其离开晶圆的上方并返回至原始位置；
步骤3.2、保持旋转机旋转，并带动载片台上的晶圆一同旋转，使得涂覆在晶圆表面的光刻胶均匀覆盖，并且使得光刻胶干燥从而形成光阻薄膜。
所述步骤4具体包含以下子步骤：
步骤4.1、移动边缘光阻去除手臂至晶圆的边缘位置的上方；
步骤4.2、保持旋转机旋转，并带动载片台上的晶圆一同旋转，同时，光阻去除溶剂由边缘光阻去除喷嘴喷射出，对位于晶圆的边缘位置的光刻胶进行清洗切除；
步骤4.3、利用位于晶圆的边缘下方的背面冲洗机对晶圆的背面喷洒光阻去除溶剂进行冲洗以去除光刻胶。
所述步骤5具体包含以下子步骤：
步骤5.1、移动边缘光阻去除手臂，使其离开晶圆上方并返回至原始位置；
步骤5.2、保持旋转机旋转，并带动载片台上的晶圆一同旋转，利用离心力的作用干燥残留在晶圆表面和背面的光阻去除溶剂；
步骤5.3、关闭旋转机，载片台及晶圆停止旋转，完成对晶圆表面涂覆光刻胶的制程。
本发明所提供的对晶圆表面涂覆光刻胶的制程，是通过利用旋转机的不同旋转速度带动晶圆旋转，同时在各个不同转速阶段持续对晶圆表面涂覆稀释剂，大大提高了稀释剂的涂覆时间，达到预先对晶圆表面进行清洗的作用，去除晶圆表面所存在的颗粒，从而使得在后续涂覆光刻胶的过程中，有效提高光刻胶的涂覆均匀度，从而有效减少甚至避免彩纹的产生，降低返工率，提高生产工作效率。
附图说明
图1是本发明方法中涂覆稀释剂步骤的示意图；
图2是本发明方法中涂覆光刻胶步骤的示意图；
图3是本发明方法中光刻胶成膜步骤的示意图；
图4是本发明方法中洗边步骤的示意图。
具体实施方式
以下结合图1～图4，通过详细描述若干实施例来说明本发明的具体实施方式。
实施例一
本发明提供一种能消除晶圆表面彩纹的光刻工艺方法，即对放置在载片台上的晶圆表面涂覆光刻胶的制程，具体包含以下步骤。
步骤1、如图1所示，在旋转机带动载片台1及晶圆2一同旋转时，向晶圆2的表面持续涂覆稀释剂3；
步骤1.1、移动光阻手臂，直至该移动光阻手臂上的稀释剂（RRC，Reduce ResistConsumption）的喷嘴4位于晶圆2中心位置的上方；
步骤1.2、启动旋转机，使其以每分钟500转的固定速度带动载片台1及载片台1上的晶圆2一起旋转大约2秒的时间，在旋转的同时，稀释剂3由稀释剂喷嘴4中喷射出并涂覆在晶圆2上；
继续保持旋转机旋转，使其以每分钟1000转的固定速度带动载片台1及载片台1上的晶圆2一起旋转大约2秒的时间，在旋转的同时，稀释剂3由稀释剂喷嘴4中喷射出并涂覆在晶圆2上；
仍然保持旋转机旋转，使其以每分钟1500转的固定速度带动载片台1及载片台1上的晶圆2一起旋转大约2秒的时间，在旋转的同时，稀释剂3由稀释剂喷嘴4中喷射出并涂覆在晶圆2上；
还是保持旋转机旋转，使其以每分钟500转的固定速度带动载片台1及载片台1上的晶圆2一起旋转大约2秒的时间，在旋转的同时，稀释剂3由稀释剂喷嘴4中喷射出并涂覆在晶圆2上；
上述在旋转机转速为500转/分钟、1000转/分钟、1500转/分钟和500转/分钟的情况下，分别持续对晶圆表面涂覆2秒的稀释剂。因此，本实施例中不断调整旋转机转速并在各个不同转速阶段持续较长时间向晶圆表面涂覆稀释剂的过程，能够达到预先对晶圆表面进行清洗的作用，去除原先附着在晶圆表面上的若干颗粒，从而避免后续涂覆光刻胶的过程中，因颗粒而导致产生彩纹的缺陷。
步骤1.3、稀释剂喷嘴4停止向晶圆表面涂覆稀释剂3，并保持旋转机以每分钟2000转的固定速度带动载片台1及载片台1上的晶圆2一起旋转大约1秒的时间，使得稀释剂3在离心力的作用下均匀散布至整个晶圆2的表面，以对晶圆2的表面进行预湿处理，可减少后续步骤中的光刻胶的用量。
步骤2、如图2所示，在旋转机带动载片台1及晶圆2一同旋转时，向晶圆2的表面涂覆光刻胶5；
步骤2.1、移动光阻手臂，直至该移动光阻手臂上的光阻喷嘴6位于晶圆2中心位置的上方；
步骤2.2、保持旋转机旋转，使其以每分钟3000转的固定速度带动载片台1及载片台1上的晶圆2一起旋转大约1.5秒的时间，在旋转的同时，光刻胶5由光阻喷嘴6中喷射出并涂覆在晶圆2上，直至晶圆表面全部被光刻胶覆盖。
步骤3、光刻胶成膜；
步骤3.1、移动光阻手臂，使其离开晶圆2的上方并返回至原始（HOME）位置；
步骤3.2、保持旋转机旋转，并带动载片台1上的晶圆2一同旋转，使得涂覆在晶圆2表面的光刻胶5均匀覆盖，并且使得光刻胶5干燥从而形成光阻薄膜7，如图3所示。
步骤4、洗边，即利用光阻去除溶剂清洗晶圆边缘位置处的光刻胶；
步骤4.1、移动EBR（Edge Beam Remove，边缘光阻去除）手臂至晶圆2的边缘位置的上方；
步骤4.2、保持旋转机旋转，并带动载片台1上的晶圆2一同旋转，同时，光阻去除溶剂8由EBR喷嘴9喷射出，对位于晶圆2的边缘位置的光刻胶进行清洗切除，如图4所示；
步骤4.3、利用位于晶圆2的边缘下方的背面冲洗机（Back Rinse）10对晶圆2的背面喷洒光阻去除溶剂进行冲洗以去除光刻胶。
步骤5、旋干残留在晶圆边缘位置处的光阻去除溶剂；
步骤5.1、移动EBR手臂，使其离开晶圆上方并返回至原始（HOME）位置；
步骤5.2、保持旋转机旋转，并带动载片台1上的晶圆2一同旋转，利用离心力的作用干燥残留在晶圆表面和背面的光阻去除溶剂；
步骤5.3、关闭旋转机，载片台1及晶圆2停止旋转，完成对晶圆2表面涂覆光刻胶的制程。
实施例二
本实施例二所记载的能消除晶圆表面彩纹的光刻工艺方法，与上述实施例一所提供的方法基本相同，唯一不同点在于步骤1.2，即关于利用旋转机不同转速带动晶圆旋转，并持续长时间对晶圆表面进行稀释剂涂覆的步骤。本实施例二的步骤1.2具体如下所述执行：
步骤1.2、启动旋转机，使其以每分钟600转的固定速度带动载片台1及载片台1上的晶圆2一起旋转大约1.5秒的时间，在旋转的同时，稀释剂3由稀释剂喷嘴4中喷射出并涂覆在晶圆2上；
继续保持旋转机旋转，使其以每分钟1200转的固定速度带动载片台1及载片台1上的晶圆2一起旋转大约1.5秒的时间，在旋转的同时，稀释剂3由稀释剂喷嘴4中喷射出并涂覆在晶圆2上；
仍然保持旋转机旋转，使其以每分钟1800转的固定速度带动载片台1及载片台1上的晶圆2一起旋转大约1.5秒的时间，在旋转的同时，稀释剂3由稀释剂喷嘴4中喷射出并涂覆在晶圆2上；
还是保持旋转机旋转，使其以每分钟600转的固定速度带动载片台1及载片台1上的晶圆2一起旋转大约1.5秒的时间，在旋转的同时，稀释剂3由稀释剂喷嘴4中喷射出并涂覆在晶圆2上。
上述不断调整旋转机转速并在各个不同转速阶段持续较长时间向晶圆表面涂覆稀释剂的过程，能够达到预先对晶圆表面进行清洗的作用，去除原先附着在晶圆表面上的若干颗粒，从而避免后续涂覆光刻胶的过程中，因颗粒而导致产生彩纹的缺陷。
实施例三
本实施例三所记载的能消除晶圆表面彩纹的光刻工艺方法，与上述实施例一和实施例二所提供的方法基本相同，唯一不同点在于步骤1.2，即关于利用旋转机不同转速带动晶圆旋转，并持续长时间对晶圆表面进行稀释剂涂覆的步骤。本实施例三的步骤1.2具体如下所述执行：
步骤1.2、启动旋转机，使其以每分钟300转的固定速度带动载片台1及载片台1上的晶圆2一起旋转大约3秒的时间，在旋转的同时，稀释剂3由稀释剂喷嘴4中喷射出并涂覆在晶圆2上；
继续保持旋转机旋转，使其以每分钟600转的固定速度带动载片台1及载片台1上的晶圆2一起旋转大约3秒的时间，在旋转的同时，稀释剂3由稀释剂喷嘴4中喷射出并涂覆在晶圆2上；
仍然保持旋转机旋转，使其以每分钟900转的固定速度带动载片台1及载片台1上的晶圆2一起旋转大约3秒的时间，在旋转的同时，稀释剂3由稀释剂喷嘴4中喷射出并涂覆在晶圆2上；
还是保持旋转机旋转，使其以每分钟300转的固定速度带动载片台1及载片台1上的晶圆2一起旋转大约3秒的时间，在旋转的同时，稀释剂3由稀释剂喷嘴4中喷射出并涂覆在晶圆2上。
上述不断调整旋转机转速并在各个不同转速阶段持续较长时间向晶圆表面涂覆稀释剂的过程，能够达到预先对晶圆表面进行清洗的作用，去除原先附着在晶圆表面上的若干颗粒，从而避免后续涂覆光刻胶的过程中，因颗粒而导致产生彩纹的缺陷。
综上所述，本发明所提供的对晶圆表面涂覆光刻胶的制程，是通过利用旋转机的不同旋转速度带动晶圆旋转，同时在各个不同转速阶段持续对晶圆表面涂覆稀释剂，大大提高了稀释剂的涂覆时间，达到预先对晶圆表面进行清洗的作用，去除晶圆表面所存在的颗粒，从而使得在后续涂覆光刻胶的过程中，有效提高光刻胶的涂覆均匀度，从而有效减少甚至避免彩纹的产生，降低返工率，提高生产工作效率。
一般情况下，在对晶圆表面持续涂覆稀释剂时，旋转机的旋转速度范围为100转/分钟～3000转/分钟，且旋转机在每个不同的转速阶段持续1.5秒～3秒左右，用于在当前转速阶段持续向晶圆表面涂覆稀释剂。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种能消除晶圆表面彩纹的光刻工艺方法，其特征在于，具体包含以下步骤：
步骤1、在旋转机带动载片台（1）及晶圆（2）一同旋转时，向晶圆（2）的表面持续涂覆稀释剂（3）；
步骤2、在旋转机带动载片台（1）及晶圆（2）一同旋转时，向晶圆（2）的表面涂覆光刻胶（5）；
步骤3、光刻胶成膜；
步骤4、洗边，即利用光阻去除溶剂清洗晶圆边缘位置处的光刻胶；
步骤5、旋干残留在晶圆边缘位置处的光阻去除溶剂；
其中，所述步骤1具体包含以下子步骤：
步骤1.1、移动光阻手臂，直至该移动光阻手臂上的稀释剂喷嘴（4）位于晶圆（2）中心位置的上方；
步骤1.2、启动旋转机并带动载片台（1）及晶圆（2）一同旋转，调整旋转机的旋转速度依次处于500转/分钟、1000转/分钟、1500转/分钟和500转/分钟各2秒，或者调整旋转机的旋转速度依次处于600转/分钟、1200转/分钟、1800转/分钟和600转/分钟各1.5秒，或者调整旋转机的旋转速度依次处于300转/分钟、600转/分钟、900转/分钟和300转/分钟各3秒，并在各个不同转速阶段持续涂覆稀释剂（3），该稀释剂（3）由稀释剂喷嘴（4）中喷射出并涂覆在晶圆（2）的表面上；
步骤1.3、稀释剂喷嘴（4）停止向晶圆表面涂覆稀释剂（3），并保持旋转机带动载片台（1）及晶圆（2）一起旋转，使得稀释剂（3）在离心力的作用下均匀散布至整个晶圆（2）的表面，对晶圆（2）的表面进行预湿处理。
2.如权利要求1所述的能消除晶圆表面彩纹的光刻工艺方法，其特征在于，所述步骤2具体包含以下子步骤：
步骤2.1、移动光阻手臂，直至该移动光阻手臂上的光阻喷嘴（6）位于晶圆（2）中心位置的上方；
步骤2.2、保持旋转机旋转，并带动载片台（1）上的晶圆（2）一同旋转，同时，光刻胶（5）由光阻喷嘴（6）中喷射出并涂覆在晶圆（2）上，直至晶圆表面全部被光刻胶覆盖。
3.如权利要求1所述的能消除晶圆表面彩纹的光刻工艺方法，其特征在于，所述步骤3具体包含以下子步骤：
步骤3.1、移动光阻手臂，使其离开晶圆（2）的上方并返回至原始位置；
步骤3.2、保持旋转机旋转，并带动载片台（1）上的晶圆（2）一同旋转，使得涂覆在晶圆（2）表面的光刻胶（5）均匀覆盖，并且使得光刻胶（5）干燥从而形成光阻薄膜（7）。
4.如权利要求1所述的能消除晶圆表面彩纹的光刻工艺方法，其特征在于，所述步骤4具体包含以下子步骤：
步骤4.1、移动边缘光阻去除手臂至晶圆（2）的边缘位置的上方；
步骤4.2、保持旋转机旋转，并带动载片台（1）上的晶圆（2）一同旋转，同时，光阻去除溶剂（8）由边缘光阻去除喷嘴（9）喷射出，对位于晶圆（2）的边缘位置的光刻胶进行清洗切除；
步骤4.3、利用位于晶圆（2）的边缘下方的背面冲洗机（10）对晶圆（2）的背面喷洒光阻去除溶剂进行冲洗以去除光刻胶。
5.如权利要求1所述的能消除晶圆表面彩纹的光刻工艺方法，其特征在于，所述步骤5具体包含以下子步骤：
步骤5.1、移动边缘光阻去除手臂，使其离开晶圆上方并返回至原始位置；
步骤5.2、保持旋转机旋转，并带动载片台（1）上的晶圆（2）一同旋转，利用离心力的作用干燥残留在晶圆表面和背面的光阻去除溶剂；
步骤5.3、关闭旋转机，载片台（1）及晶圆（2）停止旋转，完成对晶圆（2）表面涂覆光刻胶的制程。
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