CN112698553A - 一种改善光刻胶与晶圆粘附性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改善光刻胶与晶圆粘附性的方法，其特征在于：包括对超纯水清洗后晶圆进行预烘烤，对光刻胶样品进行水浴放置以及在涂覆光刻胶前，设定程序预先手动喷雾光刻胶对应的溶剂溶液，然后吸取一定量光刻胶对烘烤后的晶圆进行涂覆；对涂覆有光刻胶的晶圆进行曝光处理；对曝光后的晶圆进行曝光后烘烤；对曝光后烘烤的晶圆进行室温冷却处理；最后对晶圆进行显影。本发明提供的改善光刻胶与晶圆粘附性的方法中，首先对晶圆进行预烘烤，使得晶圆表面能由亲水变为疏水，增加光刻胶与晶圆的粘附性。
Description
技术领域：
本发明涉及光刻工艺技术领域，尤其是涉及一种改善光刻胶与晶圆粘附性的方法。
背景技术：
在半导体制造过程中，光刻技术是集成电路的关键技术之一，在整个产品制造中是重要的经济影响因子，光刻成本占据了整个制造成本的35％。光刻也是决定了集成电路按照摩尔定律发展的一个重要原因，如果没有光刻技术的进步，集成电路就不可能从微米进入深亚微米再进入纳米时代。而涂胶技术的好坏对于光刻工艺来讲也有着重要的影响。传统的光刻工艺包含涂胶、曝光、显影三个主要加工步骤。首先将光刻胶均匀地涂布在基底表面，再通过曝光机曝光掩膜图形，最后通过显影，实现将掩膜图形从掩膜板到基底上的转移。在光刻工艺中，有些晶圆表面是亲水的，不利于光刻胶的涂覆，通常就需要先对晶圆表面做增粘处理，在增粘单元(adhesion unit)中进行(若先涂覆的是抗反射涂层，因为其与衬底的亲和性较好，不需要做增粘处理)，通常使用六甲基二硅烷(HMDS)对晶圆表面进行增粘处理。这样就必须对涂胶显影机进行改造，增加增粘腔体单元。并且如果使用旋转涂底的方法进行增粘处理时，特别容易易造成对晶圆表面的污染或涂覆的HDMS不均匀。因此，如何在不使用六甲基二硅烷增粘剂的情况下改善光刻胶与晶圆粘附性的方法是本领域技术人员需解决的技术问题之一。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种改善光刻胶与晶圆粘附性方法，无需对晶圆表面进行增粘处理，晶圆与光刻胶之间具有良好的粘附性，无需对涂胶显影机部件进行改造。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种改善光刻胶与晶圆粘附性的方法，实施步骤具体为：
A.对超纯水清洗后晶圆进行预烘烤，并对光刻胶样品进行水浴放置；
B.设定程序预先手动喷雾光刻胶溶剂溶液；
C.吸取一定量光刻胶样品对烘烤后的晶圆进行涂覆；
D.对涂覆有光刻胶的晶圆进行曝光处理；
E.对曝光后的晶圆进行曝光后烘烤；
F.对曝光后烘烤的晶圆进行室温冷却处理；
G.最后对晶圆进行显影。
在一个实施例中，包括对超纯水清洗后晶圆进行预烘烤，对光刻胶样品进行水浴放置以及在涂覆光刻胶前，设定程序预先手动喷雾光刻胶对应的溶剂溶液，然后吸取一定量光刻胶对烘烤后的晶圆进行涂覆；
对涂覆有光刻胶的晶圆进行曝光处理；对曝光后的晶圆进行曝光后烘烤；对曝光后烘烤的晶圆进行室温冷却处理；最后对晶圆进行显影。
在一个实施例中，水浴放置是将涂覆光刻胶样品之前在23℃的水浴锅放置。
在一个实施例中，喷雾所用的光刻胶对应的溶剂溶液为丙二醇甲醚醋酸酯溶液。
在一个实施例中，对晶圆进行预烘烤，设置预烘烤温度为100－120℃，烘烤时间为10min－20min。
在一个实施例中，在对晶圆进行烘烤后，在对烘烤后的晶圆涂覆光刻胶之前，须将所述晶圆冷却至23℃。
在一个实施例中，对涂覆光刻胶后的晶圆进行曝光处理前，须使用90－110℃的温度对晶圆进行曝光前烘烤处理，烘烤时间为2mim－3min。
在一个实施例中，对曝光后的晶圆进行曝光后烘，须使用90－110℃的温度对晶圆进行曝光后烘烤处理，烘烤时间为60－180s。
在一个实施例中，对曝光后烘的晶圆进行室温冷却，冷却时间为10－30min。
本发明提供的改善光刻胶与晶圆粘附性的方法能够产生如下有益效果：
本发明提供的改善光刻胶与晶圆粘附性的方法中，首先对晶圆进行预烘烤，使得晶圆表面能由亲水变为疏水，增加光刻胶与晶圆的粘附性；随后对烘烤后的晶圆涂覆光刻胶；接着对涂膜后的晶圆进行曝光，随后对曝光后的晶圆进行曝光后烘烤，提高光刻胶与基底粘附性的同时，减轻曝光后的驻波效应；随后对曝光后烘的基底进行室温冷却，避免出现胶层剥离或脱胶现象；最后对晶圆进行显影。相对于现有技术来说，本发明提供的改善光刻胶与晶圆粘附性方法无需使用HMDS，通过对超纯水清洗后晶圆进行烘烤，对光刻胶样品进行水浴放置以及在涂覆光刻胶前设定程序预先手动喷雾光刻胶对的应溶剂溶液，然后吸取一定量光刻胶对烘烤后的晶圆进行涂覆；对涂覆有光刻胶的晶圆进行曝光处理；对曝光后的晶圆进行曝光后烘烤(PEB)；对曝光后烘烤的晶圆进行室温冷却处理；能够有效的提高晶圆与光刻胶之间的粘附性。
具体实施方式：
下面将结合具体的实施例对本发明进行进一步地描述。
对比实施例一：具体操作过程如下：首先将光刻胶样品防置在23℃恒温水浴锅中，并用超纯水对晶圆进行清洁，以去除晶圆表面残留物；接着对晶圆进行烘烤，设置烘烤温度为100－120℃，烘烤时间为60－180s，增加光刻胶与基底的粘附性；随后将晶圆冷却至23℃，以提升匀胶过程中匀胶膜厚的均一性；对晶圆进行涂光刻胶；随后使用90－110℃的温度对基底进行曝光前烘烤处理，烘烤时间为2min－3min，增加光刻胶中的溶剂挥发，同样更好地增加晶圆和光刻胶的粘附性；接着对涂胶后的晶圆进行曝光处理；接着对曝光后的晶圆进行曝光后烘，具体为使用90－110℃的温度对晶圆进行曝光后烘烤处理，烘烤时间为60－180s，提高晶圆和光刻胶的粘附性，并且可以有效减轻曝光后的驻波效应；随后对曝光后烘的晶圆进行静置冷却，冷却时间为10－30min；然后对曝光后晶圆进行显影。
对比实施例二：具体操作过程如下：首先用超纯水对晶圆进行清洁，以去除晶圆表面残留物；接着对晶圆进行烘烤，设置烘烤温度为100－120℃，烘烤时间为60－180s，增加光刻胶与基底的粘附性；随后将晶圆冷却至23℃，以提升匀胶过程中匀胶膜厚的均一性；然后设定程序预先手动喷雾丙二醇甲醚醋酸酯溶液，最后对晶圆进行涂光刻胶；随后使用90－110℃的温度对基底进行曝光前烘烤处理，烘烤时间为2min－3min，增加光刻胶中的溶剂挥发，同样更好地增加晶圆和光刻胶的粘附性；接着对涂胶后的晶圆进行曝光处理；接着对曝光后的晶圆进行曝光后烘，具体为使用90－110℃的温度对晶圆进行曝光后烘烤处理，烘烤时间为60－180s，提高晶圆和光刻胶的粘附性，并且可以有效减轻曝光后的驻波效应；随后对曝光后烘的晶圆进行静置冷却，冷却时间为10－30min；然后对曝光后晶圆进行显影。
实施例一：具体操作过程如下：首先将光刻胶样品防置在23℃恒温水浴锅中，并用超纯水对晶圆进行清洁，以去除晶圆表面残留物；接着对晶圆进行烘烤，设置烘烤温度为100－120℃，烘烤时间为60－180s，增加光刻胶与基底的粘附性；随后将晶圆冷却至23℃，以提升匀胶过程中匀胶膜厚的均一性；然后设定程序预先手动喷雾丙二醇甲醚醋酸酯溶液，最后对晶圆进行涂光刻胶；随后使用90－110℃的温度对基底进行曝光前烘烤处理，烘烤时间为2min－3min，增加光刻胶中的溶剂挥发，同样更好地增加晶圆和光刻胶的粘附性；接着对涂胶后的晶圆进行曝光处理；接着对曝光后的晶圆进行曝光后烘，具体为使用90－110℃的温度对晶圆进行曝光后烘烤处理，烘烤时间为60－180s，提高晶圆和光刻胶的粘附性，并且可以有效减轻曝光后的驻波效应；随后对曝光后烘的晶圆进行静置冷却，冷却时间为10－30min；然后对曝光后晶圆进行显影。
评测方法：膜厚仪测试硅片膜厚，得到膜厚均匀性及硅片表面平整度结果。
相对对比例一和二，实施例一得到的硅片表面光刻胶膜厚均匀，无瑕疵，平整度更好，符合半导体芯片生产要求。
Claims (8)
1.一种改善光刻胶与晶圆粘附性的方法，其特征在于：包括对超纯水清洗后对晶圆进行预烘烤，对光刻胶样品进行水浴放置以及在涂覆光刻胶前，设定程序预先手动喷雾光刻胶对应的溶剂溶液，然后吸取一定量光刻胶对烘烤后的晶圆进行涂覆；
对涂覆有光刻胶的晶圆进行曝光处理；对曝光后的晶圆进行曝光后烘烤；对曝光后烘烤的晶圆进行室温冷却处理；最后对晶圆进行显影。
2.根据权利要求1所述的改善光刻胶与晶圆粘附性的方法，其特征在于：水浴放置是将涂覆光刻胶样品之前在23℃的水浴锅放置。
3.根据权利要求1所述的改善光刻胶与晶圆粘附性的方法，其特征在于：喷雾所用的光刻胶对应的溶剂溶液为丙二醇甲醚醋酸酯溶液。
4.根据权利要求1所述的改善光刻胶与晶圆粘附性的方法，其特征在于:对晶圆进行预烘烤，设置预烘烤温度为100－120℃，烘烤时间为10min－20min。
5.根据权利要求1所述的改善光刻胶与晶圆粘附性的方法，其特征在于：在对晶圆进行烘烤后，在对烘烤后的晶圆涂覆光刻胶之前，须将所述晶圆冷却至23℃。
6.根据权利要求1所述的改善光刻胶与晶圆粘附性的方法，其特征在于:对涂覆光刻胶后的晶圆进行曝光处理前，须使用90－110℃的温度对晶圆进行曝光前烘烤处理，烘烤时间为2mim－3min。
7.根据权利要求1所述的改善光刻胶与晶圆粘附性的方法，其特征在于:对曝光后的晶圆进行曝光后烘烤，须使用90－110℃的温度对晶圆进行曝光后烘烤处理，烘烤时间为60－180s。
8.根据权利要求1所述的改善光刻胶与晶圆粘附性的方法，其特征在于:对曝光后烘的晶圆进行室温冷却，冷却时间为10－30min。
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