DE102020126216A1

DE102020126216A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung eines Substrats mit Fotoresist

Info

Publication number: DE102020126216A1
Application number: DE102020126216.7A
Authority: DE
Inventors: Tung-Hung FENG; Hui-Chun Lee; Sheng-Wen Jiang; Shih-Che Wang
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2020-04-29
Filing date: 2020-10-07
Publication date: 2021-11-04
Also published as: US20220382158A1; TWI785468B; US11955335B2; TW202208071A; CN113156769A

Abstract

Bei einem Verfahren zum Beschichten eines Wafers mit einem Fotoresist wird die Ausgabe des Fotoresists aus einer Düse über den Wafer gestartet, während der Wafer rotiert, und die Ausgabe des Fotoresists wird gestoppt, während der Wafer rotiert. Nach dem Starten und vor dem Stoppen des Dispensierens des Fotoresists wird die Rotationsgeschwindigkeit des Wafers mindestens 4 Mal geändert. Während des Dispensierens kann sich ein Arm, der die Düse hält, horizontal bewegen. Ein Spitzenende der Düse kann sich in einer Höhe von 2,5 mm bis 3,5 mm vom Wafer befinden.

Description

VERBUNDENE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht Priorität für die am 29. April 2020 eingereichte vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 63/017,490 , deren gesamte Offenbarung hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Die Fotolithografie ist einer der wichtigsten Vorgänge im Halbleiterherstellungsprozess. Zu den Fotolithografie-Techniken gehören die Ultraviolett-Lithografie, die Tief-Ultraviolett-Lithografie und die Extrem-Ultraviolett-Lithografie (EUVL). Ein Fotolithografievorgang ist im Allgemeinen ein kostenintensiver Prozess, und die Reduzierung der Kosten ist eines der zu lösenden Probleme. Insbesondere bei der EUV-Lithografie sind die Kosten für den Fotoresist deutlich höher als die Kosten für einen Tief-UV-Resist.
Figurenliste

Die 1A und 1B sind schematische Ansichten einer Fotoresist-Beschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Die 2A, 2B, 2C, 2D, 2E und 2F veranschaulichen verschiedene Stufen eines sequentiellen Verfahrens zur Beschichtung eines Fotoresists auf einem Wafer/Substrat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 2G zeigt eine Resistbeschichtungssequenz (Rezeptur) gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
3 veranschaulicht einen Düsenhöheneffekt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Die 4A, 4B und 4C zeigen verschiedene Düsenkonfigurationen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Die 5A, 5B und 5C zeigen verschiedene Düsenkonfigurationen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
6A und 6B zeigen die Wirkung einer Düsenhöhe und einer Düsengröße gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
7A und 7B zeigen die Auswirkungen der Reduzierung der Resistabgabemenge gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es ist zu berücksichtigen, dass die folgende Offenbarung viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele für die Umsetzung verschiedener Merkmale der Erfindung vorsieht. Spezifische Ausführungsformen oder Beispiele von Komponenten und Anordnungen werden im Folgenden zur Vereinfachung der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Diese sind natürlich nur Beispiele und sollen nicht einschränkend sein. Zum Beispiel sind die Abmessungen der Elemente nicht auf den offengelegten Bereich oder die offengelegten Werte beschränkt, sondern können von den Prozessbedingungen und/oder den gewünschten Eigenschaften der Vorrichtung abhängen. Darüber hinaus kann die Ausbildung eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Merkmal in direktem Kontakt ausgebildet sind, und kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zusätzliche Merkmale zwischen dem ersten und dem zweiten Merkmal ausgebildet sein können, so dass das erste und das zweite Merkmal nicht in direktem Kontakt sein können. Verschiedene Merkmale können der Einfachheit und Übersichtlichkeit halber willkürlich in unterschiedlichen Maßstäben gezeichnet sein. In den begleitenden Zeichnungen können einige Schichten/Merkmale zur Vereinfachung weggelassen werden.
Des Weiteren können hier zur Vereinfachung der Beschreibung räumlich relative Begriffe wie „unter“, „unterhalb“, „tiefer“, „über“, „oberste“ und dergleichen verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem anderen Element oder Merkmal zu beschreiben, wie in den Figuren dargestellt. Die räumlich relativen Begriffe sollen verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder Betrieb zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen), und die hier verwendeten räumlich relativen Bezeichnungen können ebenfalls entsprechend interpretiert werden. Darüber hinaus kann der Begriff „hergestellt aus“ entweder „umfassend“ oder „bestehend aus“ bedeuten. Ferner kann es im folgenden Herstellungsverfahren einen oder mehrere zusätzliche Arbeitsschritte in/zwischen den beschriebenen Arbeitsschritten geben, und die Reihenfolge der Arbeitsschritte kann geändert werden. In der vorliegenden Offenbarung bedeutet die Formulierung „eines von A, B und C“ „A, B und/oder C“ (A, B, C, A und B, A und C, B und C oder A, B und C) und bedeutet nicht ein Element von A, ein Element von B und ein Element von C, sofern nicht anders beschrieben.
Wie oben dargelegt, ist die Reduzierung der Kosten für den Fotoresist eines der Hauptthemen im Lithografiebetrieb. Einer der Ansätze zur Reduzierung der Kosten für den Fotoresist ist die Verringerung der Verbrauchsmenge (Dosiermenge) des Fotoresists pro Wafer oder Substrat. Eine einfache Verringerung der Dosiermenge des Fotoresists würde jedoch zu einer ungleichmäßigen Beschichtung des Fotoresists auf dem Wafer führen, was zu einer Zunahme fehlerhafter Muster nach der Entwicklung des Fotoresists nach der Belichtung führen würde.
In der vorliegenden Offenbarung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten eines Fotoresists auf einen Wafer oder ein Substrat bereitgestellt, die den Verbrauch der Fotoresist-Aufschlämmung reduzieren können, ohne die Einheitlichkeit der Dicke des beschichteten Fotoresists zu beeinträchtigen.
Zum Beispiel kann gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen eine Resist-Dosiermenge auf 0,35-0,65 cm3 pro 300-mm-Wafer mit einer Dickenvariation (Bereich) von weniger als 2 nm (größer als Null) für die durchschnittliche Resistdicke von etwa 30-50 nm reduziert werden. In anderen Ausführungsformen beträgt die Dickenvariation mehr als 0,5 nm bis weniger als etwa 1,0 nm für die durchschnittliche Resistdicke von etwa 30-50 nm. In einigen Ausführungsformen beträgt die Dickenvariation bei der durchschnittlichen Resistdicke von etwa T₀ (nm) etwa 1 % bis etwa 2 % von T₀. Die Ziel-Resistdicke liegt in einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 10 nm bis etwa 120 nm.
1A und 1B sind schematische Ansichten einer Fotoresist-Beschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Ein Fachmann würde verstehen, dass ein oder mehrere zusätzliche Merkmale mit einer in 1A und 1B gezeigten Vorrichtung verwendet werden.
Eine Fotoresist-Beschichtungsvorrichtung 1000 umfasst ein Gehäuse oder eine Einfassung 1001, in der ein Substrathalter 1003 angeordnet ist, wie in 1A gezeigt. Der Substrathalter ist so konfiguriert, dass er einen Wafer oder ein Substrat 1010 durch Vakuum (Vakuumspannvorrichtung) hält und einen Motor umfasst, um den Wafer mit verschiedenen Geschwindigkeiten zu drehen. Der Substrathalter 1003 ist außerdem so konfiguriert, dass er den Wafer auf und ab bewegt. Die Vorrichtung 1000 umfasst mehrere Flüssigkeitsdüsen, darunter eine Fotoresist-Dosierdüse 1021, die so konfiguriert ist, dass sie einen Fotoresist abgibt, und eine Kantenschnittlösungsdüse 1023, die so konfiguriert ist, dass sie ein Lösungsmittel abgibt, um den beschichteten Fotoresist von einem Randbereich des Wafers zu entfernen. In einigen Ausführungsformen sind mehrere Düsen für verschiedene Fotoresists vorgesehen. Die Düsen sind jeweils mit beweglichen Armen gekoppelt und in einigen Ausführungsformen in transversaler (horizontaler) Richtung und in vertikaler Richtung beweglich. Die beweglichen Arme umfassen einen oder mehrere Motoren, Getriebe, Kraftübertragungsriemen oder andere bekannte Komponenten, um die Düsen horizontal und/oder vertikal zu bewegen. Die Flüssigkeitsdüse 1021 ist mit einer Fotoresistquelle (z. B. einer Flasche oder einem Tank) 1015, in der ein Fotoresist gespeichert ist, und die Flüssigkeitsdüse 1023 ist mit einer Lösungsmittelquelle 1050, in der ein Lösungsmittel gespeichert ist, fluidisch verbunden. Eine oder mehrere Pumpen 1040 mit einem oder mehreren Filtern und einem oder mehreren Ventilen sind auf einem Fluidweg von der Fotoresistquelle 1015 zur Düse 1021 angeordnet, und eine oder mehrere Pumpen 1042 mit einem oder mehreren Filtern und einem oder mehreren Ventilen sind auf einem Fluidweg von der Lösungsmittelquelle 1050 zur Düse 1023 angeordnet.
In einigen Ausführungsformen ist das Lösungsmittel eines oder mehrere ausgewählt aus Propylenglykolmethyletheracetat (PGMEA), Propylenglykolmonomethylether (PGME), 1-Ethoxy-2-propanol (PGEE), γ-Butyrolacton (GBL), Cyclohexanon (CHN), Ethyllactat (EL), Methanol, Ethanol, Propanol, n-Butanol, Aceton, Dimethylformamid (DMF), Isopropanol (IPA), Tetrahydrofuran (THF), Methylisobutylcarbinol (MIBC), n-Butylacetat (nBA), und 2-Heptanon (MAK).
Mindestens ein Teil der Vorgänge des Fotoresist-Beschichtungsgeräts 1000 wird durch ein oder mehrere Steuersysteme 900 gesteuert, wie in 1B gezeigt, die kommunikativ mit dem Fotoresist-Beschichtungsgerät 1000 verbunden oder darin enthalten sind.
Wenn das Steuerprogramm vom Computer ausgeführt wird, steuert das Steuersystem 900 den Betrieb von beispielsweise der Drehung des Substrathalters 1003, der Arme, die mit den Düsen 1021 und 1023 gekoppelt sind, und/oder der Pumpensysteme 1040, 1042, gemäß einem ausgewählten Beschichtungsrezept. 1B zeigt auch eine schematische Ansicht eines Steuerungssystems 900, das die Steuerung der Fotoresist-Beschichtungsvorrichtung 1000 gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen ausführt. Der gesamte Prozess, das Verfahren und/oder die Abläufe der Fotoresist-Beschichtungsvorrichtung 1000 oder ein Teil davon können mit Hilfe von Computerhardware und darauf ausgeführten Computerprogrammen realisiert werden. Das Steuersystem 900 weist einen Computer 901 auf, der ein Laufwerk 905 für optische Festplatten (z. B. CD-ROM oder DVD-ROM) und ein Magnetplattenlaufwerk 906, eine Tastatur 902, eine Maus 903 und einen Monitor 904 umfasst. Der Computer 901 verfügt neben dem optischen Laufwerk 905 und dem Magnetplattenlaufwerk 906 über einen oder mehrere Prozessoren 911, z. B. eine Mikroverarbeitungseinheit (MPU), ein ROM 912, in dem ein Programm, z. B. ein Startprogramm, gespeichert ist, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 913, der mit der MPU 911 verbunden ist und in dem ein Befehl eines Anwendungsprogramms temporär gespeichert wird und ein temporärer Speicherbereich vorgesehen ist, eine Festplatte 914, auf der ein Anwendungsprogramm, ein Systemprogramm und Daten gespeichert werden, und einen Bus 915, der die MPU 911, das ROM 912 und dergleichen verbindet. Es ist zu berücksichtigen, dass der Computer 901 eine Netzwerkkarte (nicht dargestellt) enthalten kann, um eine Verbindung zu einem LAN herzustellen. Das Programm, das das Computersystem 900 veranlasst, die Funktionen des Fotoresist-Beschichtungsgeräts 1000 auszuführen, kann auf einer optischen Platte 921 oder einer Magnetplatte 922 gespeichert sein, die in das optische Plattenlaufwerk 905 oder das Magnetplattenlaufwerk 906 eingelegt und auf die Festplatte 914 übertragen werden. Insbesondere werden ein oder mehrere Beschichtungsrezepte in einem oder mehreren der vorgenannten Speicher gespeichert.
Alternativ können die Rezepte über ein Netzwerk (nicht dargestellt) an den Computer 901 übertragen und auf der Festplatte 914 gespeichert werden. Zum Zeitpunkt der Ausführung werden die Rezepte in den RAM 913 geladen. Das Programm kann von der optischen Platte 921 oder der Magnetplatte 922 oder direkt von einem Netzwerk geladen werden. Das Programm muss nicht notwendigerweise z. B. ein Betriebssystem (OS) oder ein Programm eines Drittanbieters enthalten, um den Computer 901 zu veranlassen, die Funktionen des Resistbeschichtungsgeräts 1000 auszuführen. Das Programm kann lediglich einen Befehlsteil enthalten, um eine entsprechende Funktion (Modul) in einem gesteuerten Modus aufzurufen und gewünschte Ergebnisse zu erzielen.
2A-2F zeigen einen Resistbeschichtungsvorgang und 2G zeigt detaillierte Schritte (Rezeptur) des Resistbeschichtungsvorgangs gemäß der vorliegenden Offenbarung. In einigen Ausführungsformen ist das Rezept für die Beschichtung eines Fotoresists in einem Speicher des Fotoresist-Beschichtungsgeräts gespeichert. In einigen Ausführungsformen ist das Rezept in einem Speicher, wie z. B. einem Flash-Speicher, einer CD-ROM oder einer DVD-ROM, gespeichert und kann von einem Gerät in ein anderes Gerät kopiert werden. In einigen Ausführungsformen wird die Rezeptur von einem Server an eine Vielzahl von Fotoresist-Beschichtungsgeräten übertragen.
Wie in 2A gezeigt, wird ein Wafer 100 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit gedreht. Dann wird ein Fotoresist aus einer Düse 120 abgegeben, während der Wafer im Uhrzeigersinn gedreht wird, wie in 2B dargestellt. In einigen Ausführungsformen befindet sich die Düse 120 oberhalb der Mitte des Wafers 100. Das Dispensieren des Fotoresists wird fortgesetzt, während sich der Wafer 100, wie in 2C gezeigt, dreht. Dann bewegt sich die Düse 120 horizontal entlang des Durchmessers des Wafers, während sie den Fotoresist aufträgt und den Wafer dreht, wie in 2D gezeigt. Das Dispensieren wird von der Düse 120 an der versetzten Stelle fortgesetzt, während der Wafer 120 gedreht wird, wie in 2E gezeigt, und dann, wie in 2F gezeigt, stoppt das Dispensieren. In einigen Ausführungsformen ist der Wafer 100 ein Halbleiter-Wafer (z.B. ein Si-Wafer), dessen Durchmesser 150 mm, 200 mm oder 300 mm beträgt. In einigen Ausführungsformen sind eine oder mehrere Schichten oder Merkmale auf dem Halbleiter-Wafer 100 ausgebildet.
Wie in 2G gezeigt, ändert sich die Rotationsgeschwindigkeit des Wafers während des Dispensierens des Fotoresists mindestens viermal. In einigen Ausführungsformen ändert sich die Rotationsgeschwindigkeit des Wafers während des Auftragens des Fotoresists fünf- oder sechsmal. In einigen Ausführungsformen umfasst die Fotoresist-Beschichtungssequenz 6 Schritte mit unterschiedlichen Bedingungen. Schritt 0 ist eine Vor-Dispensiersequenz, die mehrere Schritte entsprechend 2A umfasst, und Schritt 7 ist ein Nach-Dispensierschritt, der ebenfalls mehrere Schritte entsprechend 2F umfasst. In einigen Ausführungsformen wird der Wafer mit einem Resist-Grundierungsmaterial (z. B. Hexamethyldisilazan (HMDS)) behandelt, um die Haftung zwischen der Wafer-Oberfläche und dem Fotoresist zu verbessern.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vor-Dosiersequenz das Auftragen einer chemischen Verbindung für den Resistreduktionsverbrauch, was ein Vor-Nass-Prozess ist, um den Oberflächenzustand des Wafers zu verbessern. In einigen Ausführungsformen umfasst die chemische Verbindung ein Lösungsmittel, das für einen Kantenschneidevorgang und/oder einen Rückseitenreinigungsvorgang in der Nach-Dispensier-Sequenz verwendet wird. In einigen Ausführungsformen wird das Lösungsmittel bei einer Wafer-Rotationsgeschwindigkeit von etwa 100 U/min bis etwa 500 U/min für etwa 10 Sekunden bis etwa 30 Sekunden auf den Wafer aufgebracht. Nach dem Auftragen des Lösungsmittels zur Reduzierung des Resistverbrauchs wird der Wafer in einigen Ausführungsformen bei etwa 100 U/min bis etwa 500 U/min für etwa 0,5 s bis etwa 2 s gedreht.
In einigen Ausführungsformen beginnt in Schritt 1 das Dispensieren des Fotoresists. In einigen Ausführungsformen liegt die Wafer-Drehgeschwindigkeit S1 in Schritt 1 in einem Bereich von etwa 50 U/min bis etwa 1000 U/min. In anderen Ausführungsformen liegt die Waferdrehzahl S1 in Schritt 1 in einem Bereich von etwa 50 U/min bis etwa 150 U/min. Die Beschleunigung A1 von der Drehzahl S0 beim letzten Schritt der Vordosiersequenz auf die Drehzahl S1 liegt in einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 1000 U/min/s² bis etwa 30000 U/min/s² und in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 5000 U/min/s² bis 15000 U/min/s². Die Zeitdauer T1 von Schritt 1 liegt in einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 0,6 s bis etwa 1,0 s und in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 0,7 s bis 0,9 s. In Schritt S1 bildet der dispensierte Fotoresist eine Pfütze auf dem Wafer bei einer relativ niedrigen Waferdrehzahl. In einigen Ausführungsformen befindet sich die Düsenposition in der Mitte des Wafers.
In einigen Ausführungsformen wird in Schritt 2 die Pfütze des Fotoresists mit einer hohen Geschwindigkeit über den Wafer verteilt, was 2C entspricht. In einigen Ausführungsformen liegt die Waferdrehzahl S2 in Schritt 2 in einem Bereich von etwa 2500 U/min bis etwa 4000 U/min. In anderen Ausführungsformen liegt die Waferdrehzahl S2 in Schritt 2 in einem Bereich von ca. 3000 U/min bis ca. 4000 U/min. Die Beschleunigung A2 von der Drehzahl S1 in Schritt 1 auf die Drehzahl S2 liegt in einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 15000 U/min/s² bis etwa 30000 U/min/s² und in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 20000 U/min/s² bis 25000 U/min/s². Die Zeitdauer T2 von Schritt 2 ist kleiner als T1 und liegt in einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 0,1 s bis etwa 0,3 s und in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 0,15 s bis 0,25 s. In einigen Ausführungsformen befindet sich die Düsenposition in der Mitte des Wafers.
In einigen Ausführungsformen wird in Schritt 3 der aufgebrachte Fotoresist durch Verringern der Geschwindigkeit wieder zum Fließen gebracht. In einigen Ausführungsformen ist die Waferdrehzahl S3 in Schritt 3 niedriger als die Drehzahl S2 und höher als die Drehzahl S1 und liegt in einem Bereich von etwa 100 U/min bis etwa 2500 U/min. In anderen Ausführungsformen liegt die Waferdrehzahl S3 in Schritt 3 in einem Bereich von etwa 1500 U/min bis etwa 1900 U/min. Die Beschleunigung A3 von der Drehzahl S2 in Schritt 2 auf die Drehzahl S3 liegt in einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 1000 U/min/s² bis etwa 30000 U/min/s² und in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 5000 U/min/s² bis 15000 U/min/s². Die Zeitdauer T3 von Schritt 3 liegt in einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 0,1 s bis etwa 0,3 s und in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 0,15 s bis 0,25 s. In einigen Ausführungsformen befindet sich die Düsenposition in der Mitte des Wafers..
In einigen Ausführungsformen wird in Schritt 4 die Dicke des aufgetragenen Fotoresists durch Erhöhen der Geschwindigkeit eingestellt. In einigen Ausführungsformen ist die Waferdrehzahl S4 in Schritt 4 höher als die Geschwindigkeit S3 und S1 und niedriger als die Geschwindigkeit S2 und liegt in einem Bereich von etwa 1000 U/min bis etwa 3000 U/min. In anderen Ausführungsformen liegt die Waferdrehzahl S4 in Schritt 4 in einem Bereich von etwa 2000 U/min bis etwa 2500 U/min. Die Beschleunigung A4 von der Drehzahl S3 in Schritt 3 auf die Drehzahl S4 liegt in einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 10000 U/min/s² bis etwa 30000 U/min/s² und in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 15000 U/min/s² bis 25000 U/min/s². Die Zeitdauer T4 von Schritt 4 ist länger als T3 und liegt in einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 0,3 s bis etwa 0,7 s und in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 0,4 s bis 0,6 s. In einigen Ausführungsformen befindet sich die Düsenposition in der Mitte des Wafers..
In einigen Ausführungsformen bewegt sich in Schritt 5 die Düsenposition während des Dispensierens, um die Dicke des Fotoresists weiter einzustellen, was 2D entspricht. In einigen Ausführungsformen liegt der Gesamtdüsenbewegungsabstand M1 in einem Bereich von etwa 1 mm bis etwa 15 mm und in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 5 mm bis etwa 10 mm, im Falle eines 300 mm-Wafers. In einigen Ausführungsformen wird der Düsenbewegungsabstand M1 in Abhängigkeit vom Durchmesser des Wafers proportional eingestellt. In einigen Ausführungsformen liegt die Geschwindigkeit S15 der Düsenbewegung in einem Bereich von etwa 25 mm/s bis etwa 294 mm/s und in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 100 mm/s bis etwa 200 mm/s. Wenn sich die Düse schneller oder langsamer als in den oben genannten Bereichen bewegt, erhöht sich die Dickenvariation des beschichteten Fotoresists über die erforderliche Variation hinaus.
In einigen Ausführungsformen ist die Waferdrehzahl S5 in Schritt 5 höher als die Drehzahl S3 und S1 und niedriger als die Drehzahl S2 und liegt in einem Bereich von etwa 1000 U/min bis etwa 3000 U/min. In anderen Ausführungsformen liegt die Waferdrehzahl S5 in Schritt 5 in einem Bereich von etwa 2000 U/min bis etwa 2500 U/min. Die Beschleunigung A5 von der Drehzahl S4 in Schritt 4 auf die Drehzahl S5 liegt in einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 10000 U/min/s² bis etwa 30000 U/min/s² und in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 20000 U/min/s² bis 25000 U/min/s². In einigen Ausführungsformen ist die Drehzahl S5 gleich der Drehzahl S4, und somit ist die Beschleunigung A5 gleich Null. Die Zeitdauer T5 von Schritt 5 ist kürzer als T4 und liegt in einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 0,1 s bis etwa 0,3 s und in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 0,15 s bis 0,25 s. In einigen Ausführungsformen beginnt und/oder endet die Düsenbewegung innerhalb der Zeitdauer T5.
In einigen Ausführungsformen wird in Schritt 6 der aufgetragene Fotoresist durch Verringern der Geschwindigkeit, wie in 2E gezeigt, wieder zum Fließen gebracht. In einigen Ausführungsformen ist die Waferdrehzahl S6 in Schritt 6 niedriger als die Geschwindigkeiten S4 und S5 und höher als die Geschwindigkeit S1 und liegt in einem Bereich von etwa 500 U/min bis etwa 2500 U/min. In anderen Ausführungsformen liegt die Waferdrehzahl S6 in Schritt 6 in einem Bereich von etwa 500 U/min bis etwa 1500 U/min. Die Beschleunigung A6 von der Drehzahl S5 in Schritt 5 auf die Drehzahl S6 liegt in einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 1000 U/min/s² bis etwa 30000 U/min/s² und in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 5000 U/min/s² bis 15000 U/min/s². Die Zeitdauer T6 von Schritt 6 ist länger als T5 und liegt in einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 0,3 s bis etwa 0,7 s und in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 0,4 s bis 0,6 s. In einigen Ausführungsformen befindet sich die Düsenposition an der versetzten Position. In einigen Ausführungsformen wird die Resistabgabe während oder am Ende von Schritt 6 gestoppt. In einigen Ausführungsformen stoppt die Abgabe etwa 0,08 s bis 0,12 s nach dem Beginn von Schritt 6
Nach Schritt 6 wird die Nach-Dispensier-Sequenz Schritt 7 durchgeführt, wie in 2F gezeigt. Die Nach-Dispensier-Sequenz umfasst verschiedene Schritte, wie z. B. eine Trocknungsrotation, einen Kantenschneidevorgang zum Entfernen des beschichteten Fotoresists am Rand des Wafers (z. B. 3-5 mm) und einen Rückseitenspülvorgang zum Reinigen der Rückseite des Wafers 100. Die Rotationsgeschwindigkeit S7 in der Nach-Dispensier-Sequenz Schritt 7 variiert in Abhängigkeit von den Operationen und liegt in einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 500 U/min bis 1500 U/min. Die Beschleunigung A7 von der Drehzahl S6 in Schritt 6 auf die Drehzahl S7 liegt in einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 1000 U/min/s² bis etwa 30000 U/min/s² und in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 5000 U/min/s² bis 15000 U/min/s².
In den vorangehenden Ausführungsformen liefert die Pumpe den Fotoresist mit einer Rate von etwa 0,1 cm³/Sek. bis etwa 0,3 cm³/Sek. in einigen Ausführungsformen und in anderen Ausführungsformen beträgt die Rate etwa 0,15 cm³/s bis etwa 0,25 cm³/s. Die gesamte abgegebene Menge des Fotoresists liegt in einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 0,35 cm³ bis etwa 0,6 cm³ und in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 0,4 cm³ bis 0,5 cm³. Die oben beschriebene Reihenfolge wird im Hinblick auf die Viskosität des Fotoresists eingestellt. Die Gesamtabgabemenge kann durch Einstellen einer oder mehrerer der Zeitdauern in den Schritten 1-6 und/oder durch Einstellen der Pumpendrehzahl angepasst werden.
In einigen Ausführungsformen ist der Fotoresist ein EUV-Fotoresist, ein DUV-Fotoresist, ein UV-Fotoresist oder ein E-Beam-Fotoresist. Der Fotoresist gemäß der vorliegenden Offenbarung ist ein chemisch verstärkter Resist, der ein Polymerharz, eine photoaktive Verbindung (PAC) und ein Lösungsmittel enthält. In einigen Ausführungsformen enthält das Polymerharz eine Kohlenwasserstoffstruktur (z. B. eine alicyclische Kohlenwasserstoffstruktur), die eine oder mehrere Gruppen enthält, die sich zersetzen (z. B. säurelabile Gruppen) oder auf andere Weise reagieren, wenn sie mit Säuren, Basen oder freien Radikalen gemischt werden, die von den PACs erzeugt werden (wie weiter unten beschrieben). In einigen Ausführungsformen umfasst die Kohlenwasserstoffstruktur eine sich wiederholende Einheit, die ein Skelettrückgrat des Polymerharzes bildet. Diese sich wiederholende Einheit kann Acrylsäureester, Methacrylsäureester, Crotonsäureester, Vinylester, Maleinsäurediester, Fumarsäurediester, Itaconsäurediester, (Meth)acrylnitril, (Meth)acrylamide, Styrole, Vinylether, Kombinationen davon oder Ähnliches umfassen. In einigen Ausführungsformen ist die sich wiederholende Einheit der Kohlenwasserstoffstruktur auch entweder mit einer monocyclischen oder einer polycyclischen Kohlenwasserstoffstruktur substituiert, oder die monocyclische oder polycyclische Kohlenwasserstoffstruktur ist die sich wiederholende Einheit, um eine alicyclische Kohlenwasserstoffstruktur zu bilden.
Die PACs sind photoaktive Komponenten, wie z. B. Photosäuregeneratoren, Photobasengeneratoren, Radikalgeneratoren oder Ähnliches. Die PACs können positiv wirkend oder negativ wirkend sein. In einigen Ausführungsformen, in denen die PACs ein Photosäuregenerator sind, umfassen die PACs halogenierte Triazine, Oniumsalze, Diazoniumsalze, aromatische Diazoniumsalze, Phosphoniumsalze, Sulfoniumsalze, Jodoniumsalze, Imidsulfonat, Oximsulfonat, Diazodisulfon, Disulfon, o-Nitrobenzylsulfonat, sulfonierte Ester, halogenierte Sulfonyloxydicarboximide, Diazodisulfone, α-Cyanooxyaminsulfonate, Imidsulfonate, Ketodiazosulfone, Sulfonyldiazoester, 1,2-Di(arylsulfonyl)hydrazine, Nitrobenzylester und die s-Triazinderivate, Kombinationen davon oder ähnliches. In einigen Ausführungsformen, in denen die PACs Photobasengeneratoren sind, umfassen die PACs quaternäre Ammoniumdithiocarbamate, α-Aminoketone, Oxim-Urethanhaltige Moleküle wie Dibenzophenonoxim-Hexamethylendiurethan, Ammoniumtetraorganylborat-Salze und N-(2-Nitrobenzyloxycarbonyl)-cyclische Amine, Kombinationen davon oder ähnliches.
In einigen Ausführungsformen wird dem Fotoresist ein Vernetzungsmittel zugesetzt. Das Vernetzungsmittel reagiert mit einer Gruppe aus einer der Kohlenwasserstoffstrukturen im Polymerharz und reagiert auch mit einer zweiten Gruppe aus einer separaten der Kohlenwasserstoffstrukturen, um die beiden Kohlenwasserstoffstrukturen zu vernetzen und miteinander zu verbinden. Diese Bindung und Vernetzung erhöht das Molekulargewicht der Polymerprodukte der Vernetzungsreaktion und erhöht die Gesamtverknüpfungsdichte des Photoresists. Eine solche Erhöhung der Dichte und der Vernetzungsdichte trägt zu einer Verbesserung des Resistmusters bei.
In einigen Ausführungsformen wird dem Fotoresist ein Löscher zugesetzt. Ein Löscher hemmt die Diffusion der erzeugten Säuren/Basen/freien Radikale innerhalb des Fotoresists. Der Löscher verbessert die Konfiguration des Resistmusters sowie die Stabilität des Fotoresists über die Zeit.
In einigen Ausführungsformen wird dem Fotoresist eine metallorganische Verbindung zugesetzt, um die Absorption von EUV zu erhöhen. In einigen Ausführungsformen umfasst die metallorganische Verbindung ein oder mehrere Metalloxid-Nanopartikel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Titandioxid, Zinkoxid, Zirkoniumdioxid, Nickeloxid, Kobaltoxid, Manganoxid, Kupferoxiden, Eisenoxiden, Strontiumtitanat, Wolframoxiden, Vanadiumoxiden, Chromoxiden, Zinnoxiden, Hafniumoxid, Indiumoxid, Cadmiumoxid, Molybdänoxid, Tantaloxiden, Niobiumoxid, Aluminiumoxid und Kombinationen davon. Wie hier verwendet, sind Nanopartikel Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße zwischen etwa 1 nm und etwa 20 nm. In einigen Ausführungsformen haben die Metalloxid-Nanopartikel eine durchschnittliche Teilchengröße zwischen etwa 2 nm und etwa 5 nm. In einigen Ausführungsformen liegt die Menge an Metalloxid-Nanopartikeln in der Fotoresistzusammensetzung im Bereich von etwa 1 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Lösungsmittels. In einigen Ausführungsformen liegt die Menge an Nanopartikeln in der Photoresistzusammensetzung im Bereich von etwa 5 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Lösungsmittels.
In einigen Ausführungsformen ist das Lösungsmittel eines oder mehrere ausgewählt aus Propylenglykolmethyletheracetat (PGMEA), Propylenglykolmonomethylether (PGME), 1-Ethoxy-2-propanol (PGEE), γ-Butyrolacton (GBL), Cyclohexanon (CHN), Ethyllactat (EL), Methanol, Ethanol, Propanol, n-Butanol, Aceton, Dimethylformamid (DMF), Isopropanol (IPA), Tetrahydrofuran (THF), Methylisobutylcarbinol (MIBC), n-Butylacetat (nBA), und 2-Heptanon (MAK).
Die Viskosität des Fotoresists wird in einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 1,0 Centipoise (mPa·s) bis etwa 2,5 Centipoise eingestellt. Wenn die Viskosität des Fotoresists hoch ist, wird die gesamte Dispensiermenge höher eingestellt. In einigen Ausführungsformen liegt die Dicke des Fotoresists in einem Bereich von ca. 20 nm bis ca. 500 nm und liegt in einem Bereich von ca. 30 nm bis ca. 120 nm, abhängig von den Prozessanforderungen (z. B. Trockenätzselektivität). Die Dicke kann durch Einstellen einer oder mehrerer der Rotationsgeschwindigkeit, der Zeitdauern in den Schritten 1-6, der gesamten Dispensiermenge, der Düsenbewegungsgeschwindigkeit und/oder den Düsenbewegungsbetrag in Schritt 5 eingestellt werden. In einigen Ausführungsformen wird der Düsenbewegungsbetrag länger eingestellt (z. B. 8 mm bis 12 mm), um die Resistdicke gleich oder größer als 100 nm zu erhalten. In einigen Ausführungsformen ist der Bewegungsbetrag der Düse kürzer eingestellt (z. B. 4 mm bis 6 mm), um eine Resistdicke von weniger als 100 nm zu erhalten. In einigen Ausführungsformen wird die Rotationsgeschwindigkeit in Schritt 2 niedriger eingestellt (z. B. 2800 U/min bis 3200 U/min), um die Resistdicke gleich oder größer als 100 nm zu erhalten. In einigen Ausführungsformen wird die Rotationsgeschwindigkeit in Schritt 2 höher eingestellt (z. B. 3300 U/min bis 3700 U/min), um die Resistdicke kleiner als 100 nm zu erhalten.
3 zeigt einen Düsenspitzen-Höheneffekt gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In einigen Ausführungsformen ist die Düsenspitze (Dispensieröffnung) der Düse 120 während des Dispensierens auf die Höhe H1 von der Oberfläche des Wafers 100 eingestellt. In einigen Ausführungsformen liegt die Höhe H1 in einem Bereich von etwa 2,0 mm bis etwa 4,0 mm und in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 2,5 mm bis etwa 3,5 mm.
Die niedrige Höhe der Düsenspitze kann den Resistabgabeimpuls verringern, was ein Verspritzen des Resists auf dem Wafer verhindert und eine kontinuierliche Abgabe anstelle von Tröpfchen ermöglicht. Insbesondere wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Wafers bei Schritt 1 niedrig ist, verhindert die geringe Höhe der Düsenspitze effektiver ein Verspritzen des Resists. Wenn die Höhe kleiner als die angegebenen Bereiche ist, wird die gleichmäßige Abgabe des Fotoresists beeinträchtigt, was zu einer ungleichmäßigen Resistdicke führen würde. Wenn die Höhe größer als diese Bereiche ist, wäre ein Auftreten von Resistspritzern wahrscheinlich.
4A ist eine schematische Ansicht einer Resistabgabedüse 120 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In einigen Ausführungsformen hat die Endöffnung der Düse eine kreisförmige Form, wie in 4C gezeigt, mit einem Durchmesser D1 (Innendurchmesser) in einem Bereich von etwa 0,4 mm bis etwa 0,6 mm. In anderen Ausführungsformen liegt der Durchmesser in einem Bereich von ca. 0,45 mm bis ca. 0,55 mm. Wenn der Durchmesser kleiner als die Bereiche ist, wird die gleichmäßige Dosierung des Fotoresists beeinträchtigt, was zu einer ungleichmäßigen Resistdicke führen würde. Wenn der Durchmesser größer als diese Bereiche ist, ist der Resistverbrauch groß und die Kosten für den Betrieb des Fotoresists pro Wafer steigen.
In einigen Ausführungsformen, wie in 4A gezeigt, ist der Innendurchmesser der Düse 120 vom Spitzenende innerhalb eines gewissen Abstands L1 konstant, z. B. mindestens etwa 0,5 cm bis etwa 3 cm. In anderen Ausführungsformen nimmt der Innendurchmesser der Düse vom Durchmesser D2 in Richtung des Spitzenendes ab, wie in 4B gezeigt. In einigen Ausführungsformen liegt der Durchmesser D2 in einem Bereich von etwa 1 mm bis etwa 3 mm. In einigen Ausführungsformen hat die Düse eine sich verjüngende Form (innen), wobei der Durchmesser von D2 auf D1 mit einer konstanten Rate abnimmt. In einigen Ausführungsformen liegt der verjüngte Abschnitt L2 in einem Bereich von etwa 0,5 cm bis etwa 3 cm. Das Verhältnis zwischen der Höhe H1 und dem Durchmesser D2 liegt im Bereich von etwa 3,3 bis etwa 10.
In einigen Ausführungsformen ist die Form der Endöffnung der Düse 120 oval, wie in 4C gezeigt, und in einem solchen Fall ist der Durchmesser D1 der Durchschnitt des kurzen Durchmessers (Nebenachse) und des langen Durchmessers (Hauptachse) der ovalen Form.
In einigen Ausführungsformen ist die Düse 120 in Bezug auf die Normalrichtung des Wafers 100 geneigt, wie in 5A gezeigt. Der Neigungswinkel 01 ist größer als null Grad und in einigen Ausführungsformen gleich oder kleiner als etwa 10 Grad. In einigen Ausführungsformen, wie in 5B und 5C gezeigt, ist die Düse 120 an der verschobenen Position entlang der Drehrichtung (Tangentenrichtung der Drehung) gekippt, so dass die Resistabgaberichtung mit der Waferdrehrichtung zusammenfällt. Wie in den 5B und 5C gezeigt, bewegt sich die Düse 120 bei Schritt 5, wenn sie gekippt wird, so dass sich der Winkel zwischen der Resistabgaberichtung und der Drehrichtung nicht ändert. In anderen Ausführungsformen ändert sich der Winkel zwischen der Resistabgaberichtung und der Drehrichtung während der Bewegung der Düse in Schritt 5.
In einigen Ausführungsformen ist der Neigungswinkel 01 während der Resistabgabe fixiert. In anderen Ausführungsformen variiert der Neigungswinkel 01 während der Resistabgabe. In einigen Ausführungsformen wird der Neigungswinkel zu Beginn, während oder am Ende der Düsenbewegung bei Schritt 5 geändert. In bestimmten Ausführungsformen wird der Neigungswinkel 01 vor dem Schritt 5 (Schritte 1-4) auf null Grad eingestellt, und im Schritt 5 wird der Neigungswinkel θ1 größer als null Grad eingestellt. In einigen Ausführungsformen ändert sich der Neigungswinkel θ1 im Schritt 5 allmählich, und in anderen Ausführungsformen ändert sich der Neigungswinkel θ1 schrittweise. Wenn die Öffnungsform der Düse eine ovale Form hat, wie in 4B gezeigt, ist die Hauptachse in einigen Ausführungsformen parallel zu dem Wafer 100.
6A und 6B zeigen die Auswirkungen der Düsenhöhe. 6A zeigt Variationen der Resistdicke, wenn die Größe der Düsenendöffnung 0,8 mm und die Düsenhöhe 5 mm beträgt, und 6B zeigt Variationen der Resistdicke, wenn die Größe der Düsenendöffnung 0,5 mm und die Düsenhöhe 3 mm beträgt, für drei verschiedene Targetdicken (36 nm, 40 nm und 43 nm). Fünfundfünfzig (55) Punkte wurden auf einem 300 mm Si-Wafer (reines Si) gemessen. Wie in 6A und 6B gezeigt, verbessert sich die Gleichmäßigkeit der Resistdicke durch die Verringerung der Größe der Düsenendöffnung und der Düsenhöhe von der Waferoberfläche um etwa 17 % bis etwa 27 %.
Im Allgemeinen beträgt die Resist-Dosiermenge für einen 300-mm-Wafer etwa 0,6 cm³ bis etwa 1,5 cm³, abhängig von den Typen (z. B. Viskosität) der Fotoresists. Durch die Verwendung der oben genannten Ausführungsformen ist es möglich, die Resistdispensiermenge von etwa 20 % auf etwa 75 % zu reduzieren.
7A und 7B zeigen die Reduktionseffekte der Resistauftragsmenge gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In den 7A und 7B wurde die beschichtete Resistdicke auf einem 300-mm-reinen-Si-Wafer an 225 Punkten für 8 Wafer gemessen, indem die gesamte Resistdispensiermenge pro Wafer variiert wurde. In den 7A und 7B wurde die Düsenhöhe auf 3 mm eingestellt und der Durchmesser der Düsenendöffnung betrug 0,5 mm.
In 7A beträgt die Viskosität des Fotoresists 1,5 Centipoise. Obwohl der Fotoresist mit einer Dosiermenge von 0,3 cm³ nicht gleichmäßig beschichtet werden konnte, konnte der Fotoresist mit einer Dosiermenge von 0,4 cm³ oder mehr gleichmäßig beschichtet werden. Die Variation der Resistdicke für den Fall von 0,5 cm³ beträgt etwa 1,1 nm bis etwa 1,4 nm für die Zieldicke von 100 nm.
In 7B beträgt die Viskosität des Fotoresists 2,445 Centipoise. Obwohl der Fotoresist mit einer Dosiermenge von 0,4 cm³ nicht gleichmäßig beschichtet werden konnte, konnte der Fotoresist mit einer Dosiermenge von 0,5 cm³ oder mehr gleichmäßig beschichtet werden. Die Variation der Resistdicke für den Fall von 0,6 cm³ beträgt etwa 0,6 nm bis etwa 0,7 nm für die Zielschichtdicke von 20 nm.
Wenn das Rezept für die Fotoresistbeschichtung drei Schritte umfasst, nämlich das Dispensieren eines Fotoresists bei niedriger Geschwindigkeit (z. B. 200-300 U/min), das Auftragen des Fotoresists bei hoher Geschwindigkeit (z. B. 3000-3500 U/min) mit fortgesetztem Dispensieren des Fotoresists und das Wiederauffließenlassen des Fotoresists bei niedriger Geschwindigkeit (z. B. 500-1000 U/min) mit fortgesetztem Dispensieren des Fotoresists, beträgt die dispensierte Menge des Fotoresists etwa 0,7 cm³, um die erforderliche Dickenvariation von weniger als etwa 1 nm zu erhalten. Im Gegensatz dazu kann mit den Rezepten der vorangegangenen Ausführungsformen die dispensierte Menge an Fotoresists auf 0,4-0,6 cm³ reduziert werden.
Es versteht sich, dass hier nicht unbedingt alle Vorteile erörtert wurden, kein bestimmter Vorteil für alle Ausführungsformen oder Beispiele erforderlich ist und andere Ausführungsformen oder Beispiele andere Vorteile bieten können.
Zum Beispiel wird gemäß einer oder mehreren der vorstehenden Ausführungsformen eine dispensierte Resistmenge auf 0,4-0,6 cm³ pro 300-mm-Wafer mit einer Dickenvariation (Bereich) von weniger als 1,5 nm (mehr als Null) oder weniger als 1 nm reduziert, was eine Reduzierung von mehr als 15 % gegenüber einem herkömmlichen Resistbeschichtungsverfahren bedeutet. Dies reduziert die Kosten des Lithografieprozesses um mehr als 10 Mio. $ pro Jahr.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird bei einem Verfahren zum Beschichten eines Wafers mit einem Fotoresist die Abgabe des Fotoresists aus einer Düse über den Wafer gestartet, während der Wafer rotiert, und die Abgabe des Fotoresists wird gestoppt, während der Wafer rotiert. Nach dem Starten und vor dem Stoppen des Dispensierens des Fotoresists wird die Rotationsgeschwindigkeit des Wafers mindestens 4 Mal geändert. In einer oder mehreren der vorhergehenden oder folgenden Ausführungsformen wird der Fotoresist aufgetragen, während der Wafer mit einer ersten Geschwindigkeit gedreht, das Auftragen des Fotoresists wird fortgesetzt, während der Wafer mit einer zweiten Geschwindigkeit gedreht, die sich von der ersten Geschwindigkeit unterscheidet, das Auftragen des Fotoresists wird fortgesetzt, während der Wafer mit einer dritten Geschwindigkeit gedreht, die sich von der zweiten Geschwindigkeit unterscheidet, das Dispensieren des Fotoresists wird fortgesetzt, während der Wafer mit einer vierten Geschwindigkeit gedreht, die sich von der dritten Geschwindigkeit unterscheidet, das Dispensieren des Fotoresists wird fortgesetzt, während der Wafer mit einer fünften Geschwindigkeit gedreht, und das Dispensieren des Fotoresists wird gestoppt, während der Wafer mit einer sechsten Geschwindigkeit gedreht, die sich von der fünften Geschwindigkeit unterscheidet. In einer oder mehreren der vorangehenden oder folgenden Ausführungsformen ist die erste Geschwindigkeit niedriger als die zweite bis sechste Geschwindigkeit. In einer oder mehreren der vorangehenden oder folgenden Ausführungsformen ist die zweite Geschwindigkeit höher als die erste und dritte bis sechste Geschwindigkeit. In einer oder mehreren der vorangehenden oder folgenden Ausführungsformen ist die dritte Drehzahl niedriger als die zweite Drehzahl. In einer oder mehreren der vorangehenden oder folgenden Ausführungsformen sind die vierte und fünfte Drehzahl höher als die dritte Drehzahl. In einer oder mehreren der vorangehenden oder folgenden Ausführungsformen ist die sechste Geschwindigkeit niedriger als die fünfte Geschwindigkeit. In einer oder mehreren der vorangehenden oder folgenden Ausführungsformen ist die vierte Geschwindigkeit gleich der fünften Geschwindigkeit. In einer oder mehreren der vorangehenden oder folgenden Ausführungsformen liegt die Gesamtabgabemenge des Fotoresists in einem Bereich von 0,35 cm³ bis 0,65 cm³. In einer oder mehreren der vorangehenden oder folgenden Ausführungsformen befindet sich ein Spitzenende der Düse in einer Höhe von 2,5 mm bis 3,5 mm vom Wafer. In einer oder mehreren der vorangehenden oder folgenden Ausführungsformen ist die Düse in Bezug auf eine normale Linie des Wafers geneigt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird bei einem Verfahren zum Beschichten eines Wafers mit einem Fotoresist das Auftragen des Fotoresists aus einer Düse begonnen, während der Wafer mit einer ersten Geschwindigkeit gedreht wird, das Auftragen des Fotoresists wird fortgesetzt, während der Wafer mit einer zweiten Geschwindigkeit, die sich von der ersten Geschwindigkeit unterscheidet, für eine Zeitdauer T2 gedreht wird, das Auftragen des Fotoresists wird fortgesetzt, während der Wafer mit einer dritten Geschwindigkeit, die sich von der zweiten Geschwindigkeit unterscheidet, für eine Zeitdauer T3 gedreht wird, das Auftragen des Fotoresists wird fortgesetzt, während der Wafer mit einer vierten Geschwindigkeit, die sich von der dritten Geschwindigkeit unterscheidet, für eine Zeitdauer T4 gedreht wird, das Auftragen des Fotoresists wird fortgesetzt, während der Wafer mit einer fünften Geschwindigkeit gedreht wird und die Düse horizontal von einer Mitte zu einem Rand des Wafers bewegt wird, und nach dem Stoppen der Bewegung der Düse wird das Auftragen des Fotoresists gestoppt, während der Wafer mit einer sechsten Geschwindigkeit, die sich von der fünften Geschwindigkeit unterscheidet, gedreht wird. In einer oder mehreren der vorangehenden oder folgenden Ausführungsformen bewegt sich die Düse mit einer Geschwindigkeit in einem Bereich von 25 mm/s bis 294 mm/s. In einer oder mehreren der vorangehenden oder folgenden Ausführungsformen bewegt sich die Düse in einem Abstand von 1 mm bis 15 mm. In einer oder mehreren der vorangehenden oder folgenden Ausführungsformen liegt eine Zeitdauer T1 nach dem Beginn der Abgabe des Fotoresists bis zum Wechsel von der ersten Geschwindigkeit zur zweiten Geschwindigkeit in einem Bereich von 0,6 s bis 1,0, T2 und T3 sind kürzer als T1 und T4, und eine Zeitdauer T5 der Bewegung der Düse liegt in einem Bereich von 0,15 s bis 0,25 s. In einer oder mehreren der vorangehenden oder folgenden Ausführungsformen befindet sich ein Spitzenende der Düse in einer Höhe von 2,5 mm bis 3,5 mm vom Wafer. In einer oder mehreren der vorangehenden oder folgenden Ausführungsformen ist die Düse in Bezug auf eine Normallinie des Wafers geneigt. In einer oder mehreren der vorangehenden oder folgenden Ausführungsformen liegt die erste Drehzahl in einem Bereich von 100 U/min bis 1000 U/min, die zweite Drehzahl in einem Bereich von 2000 U/min bis 4000 U/min, die dritte Drehzahl in einem Bereich von 1500 U/min bis 1900 U/min, die vierte Drehzahl in einem Bereich von 1000 U/min bis 3000 U/min und die sechste Drehzahl in einem Bereich von 500 U/min bis 1000 U/min. In einer oder mehreren der vorangehenden oder folgenden Ausführungsformen ist eine durchschnittliche Dicke des beschichteten Fotoresists T0, und eine Dickenvariation des beschichteten Fotoresists liegt in einem Bereich von 1 % bis 2 % von T0.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Fotoresist-Beschichtungsvorrichtung einen Wafer-Halter, der so konfiguriert ist, dass er einen Wafer trägt und den Wafer dreht, eine Düse, die so konfiguriert ist, dass sie einen Fotoresist abgibt, einen Arm, der mit der Düse gekoppelt und so konfiguriert ist, dass er die Düse horizontal und vertikal bewegt, und ein Steuersystem, das einen Prozessor und einen Speicher umfasst, der ein Programm und ein Beschichtungsrezept speichert und so konfiguriert ist, dass er den Wafer-Halter, die Düse und den Arm gemäß dem Beschichtungsrezept steuert. Das Programm, wenn es von dem Prozessor ausgeführt wird, veranlasst das Steuersystem, den Beginn der Abgabe des Fotoresists aus der Düse durchzuführen, während der Wafer mit einer ersten Geschwindigkeit gedreht wird, die Abgabe des Fotoresists fortzusetzen, während der Wafer mit einer zweiten Geschwindigkeit gedreht wird, die sich von der ersten Geschwindigkeit unterscheidet, die Abgabe des Fotoresists fortzusetzen, während der Wafer mit einer dritten Geschwindigkeit gedreht wird, die sich von der zweiten Geschwindigkeit unterscheidet, Fortsetzen des Dispensierens des Fotoresists, während der Wafer mit einer vierten Geschwindigkeit gedreht wird, die sich von der dritten Geschwindigkeit unterscheidet, Fortsetzen des Dispensierens des Fotoresists, während der Wafer mit einer fünften Geschwindigkeit gedreht wird, und nach dem Stoppen der Bewegung der Düse, Stoppen des Dispensierens des Fotoresists, während der Wafer mit einer sechsten Geschwindigkeit gedreht wird, die sich von der fünften Geschwindigkeit unterscheidet. In einer oder mehreren der vorhergehenden oder folgenden Ausführungsformen beinhaltet das fortgesetzte Auftragen des Fotoresists, während der Wafer mit der fünften Geschwindigkeit gedreht wird, das horizontale Bewegen der Düse von einer Mitte zu einem Rand des Wafers.
Das Vorstehende umreißt Merkmale mehrerer Ausführungsformen oder Beispiele, damit der Fachmann die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen kann. Der Fachmann sollte erkennen, dass er die vorliegende Offenbarung ohne weiteres als Grundlage für die Konstruktion oder Modifizierung anderer Verfahren und Strukturen zur Durchführung derselben Zwecke und/oder zum Erreichen derselben Vorteile der hier vorgestellten Ausführungsformen oder Beispiele verwenden kann. Die Fachleute sollten auch erkennen, dass solche äquivalenten Konstruktionen nicht vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abweichen, und dass sie verschiedene Änderungen, Substitutionen und Abwandlungen hierin vornehmen können, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 63017490 [0001]

Claims

Verfahren zum Beschichten eines Fotoresists über einen Wafer, umfassend: Starten des Dispensierens des Fotoresists aus einer Düse über dem Wafer, während der Wafer gedreht wird; Stoppen der Abgabe des Fotoresists, während der Wafer gedreht wird; und nach dem Starten und vor dem Stoppen des Dispensierens des Fotoresists, Ändern der Rotationsgeschwindigkeit des Wafers mindestens viermal.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: Dispensieren des Fotoresists, während der Wafer mit einer ersten Geschwindigkeit gedreht wird; Fortsetzen des Dispensierens des Fotoresists, während der Wafer mit einer zweiten Geschwindigkeit, die sich von der ersten Geschwindigkeit unterscheidet, gedreht wird; Fortsetzen des Dispensierens des Fotoresists, während der Wafer mit einer dritten, von der zweiten Geschwindigkeit verschiedenen Geschwindigkeit gedreht wird; Fortsetzen des Dispensierens des Fotoresists, während der Wafer mit einer vierten Geschwindigkeit gedreht wird, die sich von der dritten Geschwindigkeit unterscheidet; Fortsetzen des Dispensierens des Fotoresists, während der Wafer mit einer fünften Geschwindigkeit gedreht wird; und Beenden der Abgabe des Fotoresists, während der Wafer mit einer sechsten Geschwindigkeit gedreht wird, die sich von der fünften Geschwindigkeit unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erste Geschwindigkeit niedriger ist als die zweite bis sechste Geschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die zweite Geschwindigkeit höher ist als die erste und dritte bis sechste Geschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die vierte und fünfte Geschwindigkeit höher ist als die dritte Geschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die sechste Geschwindigkeit niedriger ist als die fünfte Geschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die vierte Drehzahl gleich der fünften Drehzahl ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gesamte abgegebene Menge des Fotoresists in einem Bereich von 0,35 cm³ bis 0,65 cm³ liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich ein Spitzenende der Düse in einer Höhe von 2,5 mm bis 3,5 mm vom Wafer entfernt befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Düse in Bezug auf eine Normallinie des Wafers gekippt ist.
Verfahren zum Beschichten eines Wafers mit einem Fotoresist, umfassend: Beginnen des Dispensierens des Fotoresists aus einer Düse, während der Wafer mit einer ersten Geschwindigkeit gedreht wird; Fortsetzen des Auftragens des Fotoresists für eine zweite Zeitdauer T2, während der Wafer mit einer zweiten Geschwindigkeit gedreht wird, die sich von der ersten Geschwindigkeit unterscheidet; Fortsetzen des Dispensierens des Fotoresists für eine dritte Zeitdauer T3, während der Wafer mit einer dritten Geschwindigkeit gedreht wird, die sich von der zweiten Geschwindigkeit unterscheidet; Fortsetzen des Dispensierens des Fotoresists für eine vierte Zeitdauer T4, während der Wafer mit einer vierten Geschwindigkeit gedreht wird, die sich von der dritten Geschwindigkeit unterscheidet; Fortsetzen des Dispensierens des Fotoresists, während der Wafer mit einer fünften Geschwindigkeit gedreht wird und die Düse horizontal von einer Mitte zu einem Rand des Wafers bewegt wird; und nach dem Stoppen der Bewegung der Düse, Stoppen des Dispensierens des Fotoresists, während der Wafer mit einer sechsten Geschwindigkeit gedreht wird, die sich von der fünften Geschwindigkeit unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei sich die Düse mit einer Geschwindigkeit in einem Bereich von 25 mm/s bis 294 mm/s bewegt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei sich die Düse um eine Strecke von 1 mm bis 15 mm bewegt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei: eine erste Zeitdauer T1 nach dem Start des Dispensierens des Fotoresists beim Wechsel von der ersten Geschwindigkeit auf die zweite Geschwindigkeit in einem Bereich von 0,6 s bis 1,0 s liegt, die zweite Zeitdauer T2 und die dritte Zeitdauer T3 kürzer sind als die erste Zeitdauer T1 und die vierte Zeitdauer T4, und eine fünfte Zeitdauer T5 der Bewegung der Düse in einem Bereich von 0,15 s bis 0,25 s liegt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei sich ein Spitzenende der Düse in einer Höhe von 2,5 mm bis 3,5 mm vom Wafer entfernt befindet.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Düse in Bezug auf eine Normallinie des Wafers geneigt ist.
Das Verfahren nach Anspruch 11, wobei: die erste Drehzahl in einem Bereich von 100 U/min bis 1000 U/min liegt, die zweite Drehzahl in einem Bereich von 2000 U/min bis 4000 U/min liegt, die dritte Drehzahl in einem Bereich von 1500 U/min bis 1900 U/min liegt, die vierte Drehzahl in einem Bereich von 1000 U/min bis 3000 U/min liegt, und die sechste Drehzahl in einem Bereich von 500 U/min bis 1000 U/min liegt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei: eine durchschnittliche Dicke des beschichteten Fotoresists T₀ ist, und eine Dickenvariation des beschichteten Fotoresists in einem Bereich von 1 % bis 2 % von T₀ liegt.
Fotoresist-Beschichtungsvorrichtung, umfassend einen Wafer-Halter konfiguriert zum Tragen eines Wafers und Drehen des Wafers; eine Düse konfiguriert zum Ausbringen eines Fotoresists; einen Arm, der mit der Düse gekoppelt und konfiguriert ist zum horizontalen und vertikalen Bewegen der Düse; und ein Steuersystem, das einen Prozessor und einen Speicher umfasst, der ein Programm und ein Beschichtungsrezept speichert und so konfiguriert ist, dass er den Wafer-Halter, die Düse und den Arm gemäß dem Beschichtungsrezept steuert, wobei: das Programm, wenn es durch den Prozessor ausgeführt wird, das Steuersystem veranlasst, Folgendes durchzuführen Starten des Dispensierens des Fotoresists aus der Düse, während der Wafer mit einer ersten Geschwindigkeit gedreht wird; Fortsetzen des Dispensierens des Fotoresists, während der Wafer mit einer zweiten Geschwindigkeit gedreht wird, die sich von der ersten Geschwindigkeit unterscheidet; Fortsetzen des Dispensierens des Fotoresists, während der Wafer mit einer dritten Geschwindigkeit gedreht wird, die sich von der zweiten Geschwindigkeit unterscheidet; Fortsetzen des Dispensierens des Fotoresists, während der Wafer mit einer vierten Geschwindigkeit gedreht wird, die sich von der dritten Geschwindigkeit unterscheidet; Fortsetzen des Dispensierens des Fotoresists, während der Wafer mit einer fünften Geschwindigkeit gedreht wird und die Düse horizontal von einer Mitte zu einem Rand des Wafers bewegt wird; und nach dem Stoppen der Bewegung der Düse, Stoppen der Ausbringung des Fotoresists, während der Wafer mit einer sechsten Geschwindigkeit, die sich von der fünften Geschwindigkeit unterscheidet, gedreht wird.
Fotoresist-Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei das Fortsetzen des Dispensierens, während der Wafer mit der fünften Geschwindigkeit gedreht wird, das horizontale Bewegen der Düse von einer Mitte zu einem Rand des Wafers umfasst.