CN114864385A - 一种晶圆加工方法 - Google Patents

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丁明正
杨涛
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Abstract

本发明公开了一种晶圆加工方法，该方法包括：提供晶圆，在所述晶圆表面的边缘区域形成第一光刻胶；在所述晶圆表面涂覆第二光刻胶，所述第二光刻胶覆盖所述第一光刻胶，所述第一光刻胶与所述第二光刻胶的性质不同；利用掩膜对所述第二光刻胶进行曝光显影，以在所述晶圆表面以及所述第一光刻胶上形成图形化的第二光刻胶；基于所述图形化的第二光刻胶以及第一光刻胶，对所述晶圆进行刻蚀，以在所述晶圆上形成与所述第一光刻胶以及所述图形化的第二光刻胶对应的图案。上述方案，有效避免了晶圆边缘图形造成缺陷，扩大了晶圆表面图形的形成范围，增加了晶圆内制备器件的有效面积，提升了半导体器件的产能。

Description

一种晶圆加工方法
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种晶圆加工方法。
背景技术
在晶圆上制备半导体器件时，许多工艺的执行都会对晶圆边缘造成损伤，使得最终加工好的晶圆的边缘区域无法使用。因此，现有技术中，在晶圆上进行光刻工艺时，为防止晶圆的边缘区域图形倒塌产生缺陷，影响有效区域器件良率，一般不会在晶圆边缘区域的曝光单元形成图形，这样，就导致了半导体器件的产能降低。
发明内容
本申请实施例通过提供一种晶圆加工方法，解决了现有技术中半导体器件产能低的技术问题。
本说明书实施例提供一种晶圆加工方法，所述方法包括：
提供晶圆，在所述晶圆表面的边缘区域形成第一光刻胶；
在所述晶圆表面涂覆第二光刻胶，所述第二光刻胶覆盖所述第一光刻胶，所述第一光刻胶与所述第二光刻胶的性质不同；
利用掩膜对所述第二光刻胶进行曝光显影，以在所述晶圆表面以及所述第一光刻胶上形成图形化的第二光刻胶；
基于所述图形化的第二光刻胶以及所述第一光刻胶，对所述晶圆进行刻蚀，以在所述晶圆上形成与所述第一光刻胶以及所述图形化的第二光刻胶对应的图案。
可选地，所述在所述晶圆表面的边缘区域形成第一光刻胶，包括：
在所述晶圆表面涂覆第一光刻胶；
对所述晶圆表面的第一光刻胶进行曝光显影，以去除所述边缘区域以外的第一光刻胶，保留位于所述边缘区域的第一光刻胶。
可选地，所述第一光刻胶为正胶，所述第二光刻胶为负胶。
可选地，所述第一光刻胶为负胶，所述第二光刻胶为正胶。
可选地，所述边缘区域的宽度范围为大于0mm且小于等于100mm。
可选地，所述利用掩膜对所述第二光刻胶进行曝光显影，以在所述晶圆表面以及所述第一光刻胶上形成图形化的第二光刻胶，包括：
基于所述掩膜，在覆盖有所述第二光刻胶的全部区域上形成所述图形化的第二光刻胶。
可选地，所述基于所述图形化的第二光刻胶以及所述第一光刻胶，对所述晶圆进行刻蚀之后，所述方法还包括：
去除所述第二光刻胶以及所述第一光刻胶。
可选地，采用i-line波长对所述第一光刻胶进行曝光以及对所述第二光刻胶进行曝光。
可选地，采用KrF波长对所述第一光刻胶进行曝光以及对所述第二光刻胶进行曝光。
可选地，采用ArF波长对所述第一光刻胶进行曝光以及对所述第二光刻胶进行曝光。
本申请实施例中提供的技术方案中，先在晶圆表面的边缘区域上形成第一光刻胶；在晶圆表面涂覆与第一光刻胶性质不同的第二光刻胶，且第二光刻胶覆盖第一光刻胶；利用掩膜对第二光刻胶进行曝光显影，以在晶圆表面以及第一光刻胶上形成图形化的第二光刻胶；基于图形化的第二光刻胶以及第一光刻胶，对晶圆进行刻蚀，以在晶圆上形成与第一光刻胶以及图形化的第二光刻胶对应的图案。由于第一光刻胶与第二光刻胶的性质不同，因此，在对第二光刻胶进行曝光显影时，第一光刻胶并不会被去除，在后续的加工步骤中能够对晶圆边缘起到保护作用，避免晶圆边缘破损，这样，就可以在整个晶圆表面上除设置有第一光刻胶的区域均形成图形，扩大了晶圆表面图形的形成范围，增加了晶圆内制备器件的有效面积，提升了半导体器件的产能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本说明书实施例提供的晶圆剖面示意图；
图2为本说明书实施例提供的涂覆有第一光刻胶的晶圆剖面示意图；
图3为本说明书实施例提供的在晶圆边缘区域上形成第一光刻胶的剖面示意图；
图4为本说明书实施例提供的形成有第二光刻胶的晶圆剖面示意图；
图5为本说明书实施例提供的形成图形化的第二光刻胶的晶圆剖面示意图；
图6为本说明书实施例提供的在晶圆表面覆盖掩膜的示意图；
图7为本说明书实施例提供的通过如图6的掩膜进行曝光，晶圆上形成的图形区域的示意图；
图8为本说明书实施例提供的对晶圆刻蚀形成图案的剖面示意图；
图9为现有技术中提供的在晶圆表面覆盖掩膜的示意图；
图10为现有技术中通过图9的掩膜进行曝光，晶圆上形成的图形区域示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
本说明书实施例提供一种晶圆加工方法，如图1～7所示，为本说明书实施例提供的一种晶圆加工过程中的剖面示意图，该方法包括以下步骤：
提供晶圆，在晶圆表面的边缘区域形成第一光刻胶；
在晶圆表面涂覆第二光刻胶，第二光刻胶覆盖第一光刻胶，第一光刻胶与第二光刻胶的性质不同；
利用掩膜对第二光刻胶进行曝光显影，以在晶圆表面以及第一光刻胶上形成图形化的第二光刻胶；
基于图形化的第二光刻胶以及第一光刻胶，对晶圆进行刻蚀，以在晶圆上形成与第一光刻胶以及图像化的第二光刻胶对应的图案。
本说明书实施例中，在晶圆上制备器件时，需要对晶圆进行划分，将晶圆表面划分成多个曝光区域(Shot)，在每个Shot内形成多个器件，在器件的制备过程中，针对器件的类型，需要对晶圆采用多种工艺进行加工。为了在晶圆加工中对晶圆边缘区域进行保护，使除边缘以外的整个晶圆表面都能用于器件的形成，本说明书实施例中，需要在晶圆边缘区域形成第一光刻胶。晶圆边缘区域可以根据实际需要进行设置，例如，晶圆边缘区域的宽度范围为大于0mm且小于等于100mm，例如晶圆边缘区域宽度为3mm、10mm等，较优的，晶圆边缘区域的尺寸小于一个Shot的边长，这里以晶圆边缘区域宽度为5mm为例来进行说明。
在具体实施过程中，在晶圆边缘区域形成第一光刻胶的过程可以通过多种方式实现。例如，在晶圆边缘区域确定出边缘区域，将边缘区域以外的区域进行遮挡，再进行第一光刻胶的喷涂，以在边缘区域上形成第一光刻胶。
本说明书实施例中，可以通过以下方式在晶圆边缘区域形成第一光刻胶：在晶圆表面涂覆第一光刻胶；对晶圆表面的第一光刻胶进行曝光显影，以去除边缘区域以外的第一光刻胶，保留位于边缘区域的第一光刻胶。
具体来讲，首先，提供晶圆，如图1所示，为提供的晶圆剖面示意图。
然后，可以利用旋涂技术将第一光刻胶均匀涂覆在整个晶圆表面，如图2所示，为提供的涂覆有第一光刻胶的晶圆剖面示意图。当然，在涂覆第一光刻胶前可以对晶圆进行一系列处理，例如，对晶圆表面进行清洁，去除掉晶圆表面的污染，在晶圆表面涂上附着促进剂，以使第一光刻胶能够更好的附着在晶圆表面。
接下来，对晶圆表面的第一光刻胶进行曝光显影，保留位于晶圆边缘区域的第一光刻胶，去除其他区域的第一光刻胶。如图3所示，为在晶圆边缘区域上形成第一光刻胶的剖面示意图。在具体实施过程中，在第一光刻胶为正胶时，不对边缘区域的第一光刻胶进行曝光，对除边缘区域以外的第一光刻胶进行曝光，后续通过显影液将被曝光的部分去除。在第一光刻胶为负胶时，对边缘区域的第一光刻胶进行曝光，对除边缘区域以外的第一光刻胶不进行曝光，后续通过显影液将没有感光的部分去除。
需要说明的是，在对第一光刻胶进行曝光时，可以通过掩膜将不需要曝光的部分进行遮挡来实现曝光。也可以不进行掩膜遮挡，通过设定曝光范围来实现对曝光区域的曝光。
在晶圆的边缘区域形成第一光刻胶之后，在晶圆表面涂覆第二光刻胶，如图4所示，为形成有第二光刻胶的晶圆剖面示意图。由于第一光刻胶是用于避免晶圆的边缘区域在加工过程中出现破损，因此，第二光刻胶需要在整个晶圆的加工过程中均存在，所以，需要选择与第一光刻胶性质不同的光刻胶作为第二光刻胶，以保证在第二光刻胶在显影过程中不会对第一光刻胶产生影响。举例来讲，当第一光刻胶为正胶时，第二光刻胶为负胶；在第一光刻胶为负胶时，第一光刻胶为正胶。第二光刻胶用于在晶圆表面形成图形，为了最大限度的扩大晶圆表面用于形成器件的有效面积，可以利用旋涂技术将第二光刻胶均匀的涂覆在整个晶圆表面，且第二光刻胶覆盖第一光刻胶。
进一步的，利用掩膜对第二光刻胶进行曝光显影，以在晶圆表面以及第一光刻胶上形成图形化的第二光刻胶。在具体实施过程中，将掩膜对齐到精确的位置之后，对第二光刻胶进行曝光，曝光之后通过显影液进行清洗，以在晶圆表面以及第一光刻胶上形成图形化的第二光刻胶。如图5所示，为形成图形化的第二光刻胶的晶圆的剖面图。
需要说明的是，本说明书实施例中所采用的掩膜，图形要覆盖整个晶圆表面，如图6所示，为本说明书实施例提供的在晶圆表面覆盖掩膜的示意图，其中，图6中的每个矩形代表一个曝光单元，图6中的圆形区域代表晶圆，阴影部分代表需要曝光的掩膜图形区域。通过如图6的掩膜进行曝光，晶圆上形成的图形区域如图7所示，如图7可知，本说明书实施例中可以在覆盖有第二光刻胶的全部区域上形成图形化的第二光刻胶。
本说明书实施例中，对第一光刻胶的曝光以及对第二光刻胶的曝光时，可以根据实际需要选择具体的曝光方式，例如，采用i-line波长对第一光刻胶进行曝光以及对第二光刻胶进行曝光、采用KrF波长对第一光刻胶进行曝光以及对第二光刻胶进行曝光、采用ArF波长对第一光刻胶进行曝光以及对第二光刻胶进行曝光，这里不做限定。
进一步的，基于图形化的第二光刻胶以及第一光刻胶，对晶圆进行刻蚀，以在晶圆上形成与第一光刻胶以及图形化的第二光刻胶对应的图案，如图8所示，为形成图案的晶圆剖面图。在晶圆上形成图案后，可以同时去除晶圆表面的第一光刻胶以及第二光刻胶。
另外，在形成图形化的第二光刻胶之后，还可以对晶圆进行加工，例如，对晶圆进行刻蚀、填充、注入等步骤，以使图形传递到晶圆表面。在加工完毕之后，去除掉第二光刻胶，若器件的制备还需要其他工序，则继续对去除所述第二光刻胶的晶圆进行预设工序的加工，并在加工完成后去除边缘区域的第一光刻胶。本说明书实施例中，预设工序为与器件制备对应的工序，这里不做限定，为了保证晶圆的边缘区域在整个器件制备的过程中不会产生损伤，第一光刻胶可以在整个制备过程中对边缘区域进行保护，因此，可以直到整个制备过程结束后，才去除掉第一光刻胶。
为了更好的理解本说明书实施例提供的晶圆加工方法，以在晶圆上形成Shot图形为例，将本说明书实施例提供的掩膜以及最终在晶圆上形成的图形面积与现有技术进行比对。请参考图9，为现有技术中在晶圆表面覆盖掩膜示意图，其中，图9中每一个矩形代表一个曝光单元，图9中的圆形区域代表晶圆，阴影部分代表需要曝光的掩膜图形区域。图10为基于图7的掩膜进行曝光，晶圆上形成的图形区域示意图。将图9与图6进行比较，图10与图7进行比较，可以得出本说明书实施例中晶圆表面形成的图形区域的面积更大。
综上所述，本说明书实施例提供的晶圆加工方法，能够在晶圆表面除边缘区域以外的全部区域均形成图形，扩大了晶圆表面的图形形成范围，且由于在晶圆加工过程中，边缘区域上的第一光刻胶能够保证边缘区域不产生损坏，因此，即使是靠近边缘区域处形成的器件也是完好的，大大提升了半导体器件的产能。
在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
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 (10)

1.一种晶圆加工方法，其特征在于，所述方法包括：
提供晶圆，在所述晶圆表面的边缘区域形成第一光刻胶；
在所述晶圆表面涂覆第二光刻胶，所述第二光刻胶覆盖所述第一光刻胶，所述第一光刻胶与所述第二光刻胶的性质不同；
利用掩膜对所述第二光刻胶进行曝光显影，以在所述晶圆表面以及所述第一光刻胶上形成图形化的第二光刻胶；
基于所述图形化的第二光刻胶以及所述第一光刻胶，对所述晶圆进行刻蚀，以在所述晶圆上形成与所述第一光刻胶以及所述图形化的第二光刻胶对应的图案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述晶圆表面的边缘区域形成第一光刻胶，包括：
在所述晶圆表面涂覆第一光刻胶；
对所述晶圆表面的第一光刻胶进行曝光显影，以去除所述边缘区域以外的第一光刻胶，保留位于所述边缘区域的第一光刻胶。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光刻胶为正胶，所述第二光刻胶为负胶。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光刻胶为负胶，所述第二光刻胶为正胶。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述边缘区域的宽度范围为大于0mm且小于等于100mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用掩膜对所述第二光刻胶进行曝光显影，以在所述晶圆表面以及所述第一光刻胶上形成图形化的第二光刻胶，包括：
基于所述掩膜，在覆盖有所述第二光刻胶的全部区域上形成所述图形化的第二光刻胶。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述图形化的第二光刻胶以及所述第一光刻胶，对所述晶圆进行刻蚀之后，所述方法还包括：
去除所述第二光刻胶以及所述第一光刻胶。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用i-line波长对所述第一光刻胶进行曝光以及对所述第二光刻胶进行曝光。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用KrF波长对所述第一光刻胶进行曝光以及对所述第二光刻胶进行曝光。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用ArF波长对所述第一光刻胶进行曝光以及对所述第二光刻胶进行曝光。
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