CN112040571A - 光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法 - Google Patents

光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法，利用设有同心圆电阻丝的热板加热晶圆上的光刻胶，量测加热后晶圆各半径处的光刻胶膜厚，得到晶圆半径与其对应的膜厚的集合；根据集合与热板电压与温度的关系得到不同半径的电阻丝对应的电压的集合；用数据反馈系统将量测的膜厚反馈至热板；热板电压调节系统根据反馈至热板的集合中的晶圆半径调节热板不同半径对应的电压，使得热板对后续晶圆上的光刻胶加热后，晶圆不同半径处的光刻胶膜厚趋于均匀。本发明通过调节热板不同半径的电阻丝的电压，对热板不同区域实现独立的温度控制，对旋涂效应产生的膜厚差异分布进行补偿，从而改善光刻胶的不均匀性，并通过膜厚数据实时反馈动态调整温度。

Description

光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法。
背景技术
如图1所示，图1显示为现有技术中的光刻胶热板电阻丝分布示意图，现有的热板加热通过均一分布的电阻丝使整块热板达到均一的温度来加热光刻胶，因而使得光刻胶的膜厚存在特殊的厚度分布，从而影响膜厚均一性。如图2所示，图2显示为现有技术中光刻胶膜厚随热板半径变化的示意图。由于光刻旋涂的特性，均一的温度会对光刻胶的膜厚产生影响，
因此，需要提出一种新的方法来解决光刻胶膜厚不均匀的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法，用于解决现有技术中晶圆表面的光刻胶经温度均匀的热板加热后，膜厚不均匀的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法，至少包括以下步骤：
步骤一、提供晶圆，对所述晶圆表面旋涂一层光刻胶；
步骤二、提供热板加热所述晶圆表面的所述光刻胶，所述热板上均匀分布有多个电阻丝，所述多个电阻丝呈同心圆均匀分布于所述热板上；所述热板上的所述多个呈同心圆分布的电阻丝的半径分别对应于所述晶圆表面用于量测光刻胶膜厚的各个半径；
步骤三、量测加热后所述晶圆表面所述各个半径处的光刻胶膜厚，得到晶圆半径ri与其对应的膜厚ti的集合(ri，ti)；
步骤四、根据所述集合(ri，ti)与热板电压与温度的关系得到所述热板上不同半径的电阻丝所对应的电压的集合(ri，Ui)；
步骤五、提供数据反馈系统，利用所述数据反馈系统将步骤三中量测得到的所述集合(ri，ti)的数据反馈至所述热板；
步骤六、提供热板电压调节系统，所述热板电压调节系统根据所述数据反馈系统反馈至所述热板的集合(ri，ti)中的晶圆半径ri调节所述热板的不同半径所对应的电压，使得所述热板对后续晶圆上的光刻胶加热后，晶圆表面不同半径处的光刻胶膜厚趋于均匀。
优选地，步骤二中加热后所述光刻胶膜厚与晶圆半径的关系为：随晶圆半径的增加，所述光刻胶的膜厚先降后升。
优选地，步骤三中晶圆半径ri对应加热后该半径处光刻胶的膜厚为ti，所述膜厚ti与温度的关系为：ti＝k1*T，其中T表示温度，k1为线性斜率。
优选地，步骤四中温度与电压的关系为
Figure BDA0002653357900000021
其中k2表示线性斜率，U表示电压，R表示电阻率，C表示温度修正常数。
优选地，所述热板上所述不同半径的电阻丝上分别设有温度传感器。
优选地，步骤六中所述热板电压调节系统通过调节所述热板的不同半径所对应的电压，并通过所述热板上不同半径的电阻丝上的温度传感器实时监控温度，使得所述热板对后续晶圆上的光刻胶加热后，晶圆表面不同半径处的光刻胶膜厚趋于均匀。
优选地，步骤六中所述电压调节系统调节所述热板的不同半径所对应的电压，使得所述热板电阻丝上的温度由中心至边缘逐渐升高。
优选地，步骤六中所述电压调节系统对调节所述热板不同半径所对应的电压，对所述热板上不同区域的电阻丝的温度进行单独控制。
如上所述，本发明的光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法，具有以下有益效果：本发明通过调节热板不同半径的电阻丝的电压，对热板不同区域实现独立的温度控制，来对旋涂效应产生的膜厚差异分布进行补偿，从而改善光刻胶的不均匀性，并且通过膜厚数据实时反馈，来动态调整温度。
附图说明
图1显示为现有技术中的光刻胶热板电阻丝分布示意图；
图2显示为现有技术中光刻胶膜厚随热板半径变化的示意图；
图3显示为本发明中温度对光刻胶膜厚影响的曲线示意图；
图4显示为本发明中电压对热板温度的影响的曲线示意图；
图5显示为本发明中膜厚/电压对应热板半径的关系示意图；
图6显示为本发明的光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图3至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法，如图6所示，图6显示为本发明的光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法流程图。该方法至少包括以下步骤：
步骤一、提供晶圆，对所述晶圆表面旋涂一层光刻胶；进一步地，该步骤中对所述晶圆表面旋涂一层所述光刻胶的方法为使用现有的常规旋涂光刻胶的方法。
步骤二、提供热板加热所述晶圆表面的所述光刻胶，所述热板上均匀分布有多个电阻丝，所述多个电阻丝呈同心圆均匀分布于所述热板上；所述热板上的所述多个呈同心圆分布的电阻丝的半径分别对应于所述晶圆表面用于量测光刻胶膜厚的各个半径；如图1所示，本发明的所述热板上的电阻丝的分布与现有技术中热板上电阻丝的分布相同。进一步地，步骤二中所述热板加热所述晶圆表面的光刻胶，加热时热板上不同半径的电阻丝温度相同。
步骤二中热板加热所述晶圆表面的所述光刻胶后，所述光刻胶膜厚与晶圆半径的关系为：随晶圆半径的增加，所述光刻胶的膜厚先降后升。如图2所示，由于步骤二采用热板上相同温度的电阻丝对光刻胶加热，因此，得到的光刻胶膜厚与热板半径的关系与现有技术中的图2相同。其中热板半径r1小于半径r0，半径r1对应的光刻胶膜厚t1大于半径r0对应的光刻胶膜厚t0。
步骤三、量测加热后所述晶圆表面所述各个半径处的光刻胶膜厚，得到晶圆半径ri与其对应的膜厚ti的集合(ri，ti)；步骤三中晶圆半径ri对应加热后该半径处光刻胶的膜厚为ti，所述膜厚ti与温度的关系为：ti＝k1*T，其中T表示温度，k1为线性斜率。如图3所示，图3显示为本发明中温度对光刻胶膜厚影响的曲线示意图。本发明中由于所述热板上的所述多个呈同心圆分布的电阻丝的半径分别对应于所述晶圆表面用于量测光刻胶膜厚的各个半径，因此，晶圆半径ri表示为所述晶圆表面用于量测光刻胶膜厚的各个不同的半径，并且所述热板对所述晶圆加热时，与所述晶圆半径ri对应的(电阻丝与其加热所述晶圆的位置的半径一一对应)所述热板上的电阻丝的半径也用ri表示，二者大小一致。
步骤四、根据所述集合(ri，ti)与热板电压与温度的关系得到所述热板上不同半径的电阻丝所对应的电压的集合(ri，Ui)；进一步地，步骤四中温度与电压的关系为
Figure BDA0002653357900000031
其中k2表示线性斜率，U表示电压，R表示电阻率，C表示温度修正常数。如图4所示，图4显示为本发明中电压对热板温度的影响的曲线示意图。也就是说，该步骤四利用集合(ri，ti)中的ti＝k1*T(公式一)以及温度与电压的关系为
Figure BDA0002653357900000041
(公式二)，可以推导出热板上不同半径的电阻丝所对应的电压，即
Figure BDA0002653357900000042
(公式三)，之后利用公式三和集合(ri，ti)得到不同半径的电阻丝所对应的电压的集合(ri，Ui)。
步骤五、提供数据反馈系统，利用所述数据反馈系统将步骤三中量测得到的所述集合(ri，ti)的数据反馈至所述热板；本发明进一步地，所述热板上所述不同半径的电阻丝上分别设有温度传感器。所述温度传感器用于监控所述热板上不同半径的电阻丝的温度。
步骤六、提供热板电压调节系统，所述热板电压调节系统根据所述数据反馈系统反馈至所述热板的集合(ri，ti)中的晶圆半径ri调节所述热板的不同半径所对应的电压，使得所述热板对后续晶圆上的光刻胶加热后，晶圆表面不同半径处的光刻胶膜厚趋于均匀。进一步地，步骤六中所述热板电压调节系统通过调节所述热板的不同半径所对应的电压，并通过所述热板上不同半径的电阻丝上的温度传感器实时监控温度，使得所述热板对后续晶圆上的光刻胶加热后，晶圆表面不同半径处的光刻胶膜厚趋于均匀。
本发明进一步地，步骤六中所述电压调节系统调节所述热板的不同半径所对应的电压，使得所述热板电阻丝上的温度由中心至边缘逐渐升高。
进一步地，步骤六中所述电压调节系统对调节所述热板不同半径所对应的电压，对所述热板上不同区域的电阻丝的温度进行单独控制。所述电压调节系统可以将热板的外围温度单独控制提高，内围温度单独控制降低，形成一个梯度，来对后续光刻中，晶圆上光刻胶旋涂效应产生的膜厚差异分布进行补偿。
综上所述，本发明通过调节热板不同半径的电阻丝的电压，对热板不同区域实现独立的温度控制，来对旋涂效应产生的膜厚差异分布进行补偿，从而改善光刻胶的不均匀性，并且通过膜厚数据实时反馈，来动态调整温度。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
步骤一、提供晶圆，对所述晶圆表面旋涂一层光刻胶；
步骤二、提供热板加热所述晶圆表面的所述光刻胶，所述热板上均匀分布有多个电阻丝，所述多个电阻丝呈同心圆均匀分布于所述热板上；所述热板上的所述多个呈同心圆分布的电阻丝的半径分别对应于所述晶圆表面用于量测光刻胶膜厚的各个半径；
步骤三、量测加热后所述晶圆表面所述各个半径处的光刻胶膜厚，得到晶圆半径ri与其对应的膜厚ti的集合(ri，ti)；
步骤四、根据所述集合(ri，ti)与热板电压与温度的关系得到所述热板上不同半径的电阻丝所对应的电压的集合(ri，Ui)；
步骤五、提供数据反馈系统，利用所述数据反馈系统将步骤三中量测得到的所述集合(ri，ti)的数据反馈至所述热板；
步骤六、提供热板电压调节系统，所述热板电压调节系统根据所述数据反馈系统反馈至所述热板的集合(ri，ti)中的晶圆半径ri调节所述热板的不同半径所对应的电压，使得所述热板对后续晶圆上的光刻胶加热后，晶圆表面不同半径处的光刻胶膜厚趋于均匀。
2.根据权利要求1所述的光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法，其特征在于：步骤二中加热后所述光刻胶膜厚与晶圆半径的关系为：随晶圆半径的增加，所述光刻胶的膜厚先降后升。
3.根据权利要求1所述的光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法，其特征在于：步骤二中所述热板加热所述晶圆表面的光刻胶时，所述热板上不同半径的电阻的温度相同。
4.根据权利要求2所述的光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法，其特征在于：步骤三中晶圆半径ri对应加热后该半径处光刻胶的膜厚为ti，所述膜厚ti与温度的关系为：ti＝k1*T，其中T表示温度，k1为线性斜率。
5.根据权利要求3所述的光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法，其特征在于：步骤四中温度与电压的关系为
Figure FDA0002653357890000011
其中k2表示线性斜率，U表示电压，R表示电阻率，C表示温度修正常数。
6.根据权利要求4所述的光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法，其特征在于：所述热板上所述不同半径的电阻丝上分别设有温度传感器。
7.根据权利要求5所述的光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法，其特征在于：步骤六中所述热板电压调节系统通过调节所述热板的不同半径所对应的电压，并通过所述热板上不同半径的电阻丝上的温度传感器实时监控温度，使得所述热板对后续晶圆上的光刻胶加热后，晶圆表面不同半径处的光刻胶膜厚趋于均匀。
8.根据权利要求6所述的光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法，其特征在于：步骤六中所述电压调节系统调节所述热板的不同半径所对应的电压，使得所述热板电阻丝上的温度由中心至边缘逐渐升高。
9.根据权利要求7所述的光刻热板动态温度控制光刻胶膜厚的方法，其特征在于：步骤六中所述电压调节系统对调节所述热板不同半径所对应的电压，对所述热板上不同区域的电阻丝的温度进行单独控制。
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