TW202208071A - 在晶圓上塗佈光阻的方法及光阻塗佈設備 - Google Patents

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Abstract

在一種在晶圓上塗佈光阻的方法中，在晶圓上自一噴嘴施配光阻在旋轉晶圓同時開始，且施配光阻在旋轉晶圓同時停止。在開始施配該光阻之後且在停止施配光阻之前，改變晶圓旋轉速度至少4次。在施配期間，固持噴嘴的一臂可水平地移動。噴嘴之尖端可定位於距晶圓達2.5 mm至3.5 mm的高度處。

Description

用於在基板上塗佈光阻的方法及設備
無
光微影術操作為半導體製造製程中之關鍵操作中的一者。光微影術技術包括紫外線微影術、深紫外線微影術及極紫外線微影術(extreme ultraviolet lithography；EUVL)。光微影術操作通常為高成本製程，且成本之減小為待解決之問題中的一者。詳言之，在EUV微影術中，光阻之成本遠高於深UV抗蝕劑的成本。
無
應理解，以下揭示內容提供用於實施本揭露之不同特徵的許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實施例或實例以簡化本揭露。當然，此等組件及配置僅為實例且並非意欲為限制性的。舉例而言，元件之尺寸不限於所揭示之範圍或值，而是可取決於製程條件及/或裝置的所要性質。此外，在以下描述中第一特徵於第二特徵上方或上的形成可包括第一及第二特徵直接接觸地形成的實施例，且亦可包括額外特徵可經形成從而插入於第一特徵與第二特徵之間使得第一特徵及第二特徵可不直接接觸的實施例。各種特徵為了簡單及清楚可以不同比例尺來任意地繪製。在隨附圖式中，一些層/特徵可為了簡化被省略。
另外，空間相對術語，諸如「……下面」、「下方」、「下部」、「……上方」、「上部」及類似者本文中可出於易於描述而使用以描述如諸圖中圖示的一個元素或特徵與另一元素或特徵之關係。空間相對術語意欲涵蓋裝置之使用或操作中之除了諸圖中描繪之定向外的定向。裝置可以其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向)，且本文中使用之空間相對描述詞可同樣經因此解譯。此外，術語「由……製成」可意謂「包含」或「由……組成」。另外，在以下製造製程中，在所描述之操作中或之間可存在一或多個額外操作，且操作之次序可經改變。在本揭露中，片語「A、B及C中之一者」意謂「A、B及/或C」(A、B、C、A及B、A及C、B及C，或A、B及C)，且並不意謂來自A之一個元件、來自B之一個元件及來自C的一個元件，除非以其他方式描述。
如上文所闡述，光阻之成本的減小為微影術操作中關鍵問題中的一者。用以減小光阻之成本的方法中之一者為減小光阻之每晶圓或基板的使用(施配)量。然而，簡單地減小光阻之施配量將導致光阻在晶圓上之非均勻塗佈，此情形將增大光阻在暴露之後的顯影之後的缺陷圖案。
在本揭露中，提供用於在晶圓或基板上塗佈光阻的方法及設備，該方法及設備可減小光阻漿液的使用而不使經塗佈光阻之厚度的均勻性降級。
舉例而言，根據一或多個實施例，在對於約30 nm至50 nm之平均抗蝕劑厚度小於2 nm(大於零)的厚度變化(範圍)情況下，抗蝕劑施配量可經減小至0.35至0.65 cc (cm3 )/300 mm晶圓。在其他實施例中，對於約30 nm至50 nm之平均抗蝕劑厚度，厚度變化大於0.5 nm至小於約1.0 nm。在一些實施例中，厚度變化在約T0 (nm)之平均抗蝕劑厚度時為T0 的約1%至約2%。在一些實施例中，目標抗蝕劑厚度是在自約10 nm至約120 nm的範圍內。
第1A圖及第1B圖為根據本揭露之實施例的光阻塗佈設備的示意圖。熟習此項技術者應理解，一或多個額外特徵與繪示於第1A圖及第1B圖中之設備一起利用。
光阻塗佈設備1000包括基板固持件1003安置於上面的外殼或殼體1001，如第1A圖中所繪示。基板固持件用以藉由真空(真空夾盤)固持晶圓或基板，且包括馬達從而使晶圓以各種速度旋轉。基板固持件1003亦用以上下移動晶圓。設備1000包括若干個流體噴嘴，該些噴嘴包括用以施配光阻之光阻施配噴嘴1021及用以施配溶劑以自晶圓之邊緣部分移除經塗佈光阻的邊緣切割溶液噴嘴1023。在一些實施例中，提供用於不同光阻的多個噴嘴。噴嘴分別耦接至可移動臂，且在一些實施例中在橫向(水平)方向上且在垂直方向上可移動。可移動臂包括以下各者中的一或多者：馬達、齒輪、電力傳送帶，或用於使噴嘴水平及/或垂直地移動之其他已知組件。流體噴嘴1021流體連接至儲存光阻的光阻源(例如，瓶或儲槽)1015，且流體噴嘴1023流體連接至儲存溶劑的溶劑源1050。具有一或多個過濾器及一或多個閥的一或多個泵1040安置於自光阻源1015至噴嘴1021的流體路徑上，且具有一或多個過濾器及一或多個閥的一或多個泵1042安置於自溶劑源1050至噴嘴1023的流體路徑上。
在一些實施例中，溶劑為選自以下各者中的一或多者：丙二醇甲醚乙酸酯(propylene glycol methyl ether acetate；PGMEA)、丙二醇單甲醚(propylene glycol monomethyl ether；PGME)、1-乙氧基-2-丙醇(1-ethoxy-2-propanol；PGEE)、γ-丁內酯(γ-butyrolactone；GBL)、環己酮(cyclohexanone；CHN)、乳酸乙酯(ethyl lactate；EL)、甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、丙酮、二甲基甲醯胺(dimethylformamide；DMF)、異丙酮(isopropanol；IPA)、四氫呋喃(tetrahydrofuran；THF)、甲基異丁基甲醇 (methyl isobutyl carbinol；MIBC)、乙酸正丁酯(n-butyl acetate；nBA)，及2-庚酮(2-heptanone；MAK)。
光阻塗佈設備1000之操作的至少一部分藉由如第1B圖中繪示的一或多個控制系統900來控制，該一或多個控制系統通信連接至光阻塗佈設備1000或包括於該光阻塗佈設備中。
當控製程式藉由電腦執行時，控制系統900根據所選擇之塗佈配方控制例如基板固持件1003之旋轉、耦接至噴嘴1021及1023的臂及/或泵系統1040、1042的操作。第1B圖亦繪示根據一或多個實施例的控制系統900之示意圖，該控制系統執行光阻塗佈設備1000的控制。光阻塗佈設備1000之製程、方法及/或操作的全部或一部分可使用電腦硬體及在電腦硬體上執行的電腦程式來實現。控制系統900具備電腦901，該電腦包括光碟唯讀記憶體(例如，CD-ROM或DVD-ROM)驅動器905及磁碟驅動器906、鍵盤902、滑鼠903，及監視器904。除光碟驅動器905及磁碟驅動器906外，電腦901亦具備如下各者：一或多個處理器911(諸如，微處理單元(micro processing unit；MPU))；儲存諸如啟動程式之程式的ROM 912；隨機存取記憶體(random access memory ；RAM) 913，其連接至MPU 911且應用程式之命令經臨時儲存且提供臨時儲存區域；硬碟914，應用程式、系統程式及資料儲存於該硬碟中；及匯流排915，該匯流排連接MPU 911、ROM 912及類似者。請注意，電腦901可包括用於提供至LAN之連接的網卡(圖中未繪示)。用於使得電腦系統900執行光阻塗佈設備1000之功能的程式可儲存於光碟921或磁碟922中且傳輸至硬碟機914，該光碟及磁碟插入至光碟驅動器905或磁碟驅動器906中。詳言之，一或多個塗佈配方儲存於前述記憶體中之一或多者中。
替代地，配方可經由網路(圖中未示)傳輸至電腦901且儲存於硬碟914中。在執行時，配方載入至RAM 913中。程式可自光碟921或磁碟922或者直接自網路加載。程式不必必須包括例如作業系統(operating system；OS)或第三方程式以使得電腦901執行抗蝕劑塗佈設備1000的功能。程式可僅包括命令部分而以受控模式調用適當功能(模組)且獲得所要結果。
第2A圖至第2F圖繪示抗蝕劑塗佈操作，且第2G圖繪示根據本揭露之抗蝕劑塗佈操作的詳細步驟(配方)。在一些實施例中，用於塗佈光阻之配方儲存於光阻塗佈設備的記憶體中。在一些實施例中，配方儲存於記憶體，諸如快閃記憶體、CD-ROM或DVD-ROM中，且可自一個設備複製至另一設備。另外，在一些實施例中，配方自一個伺服器分佈至複數個光阻塗佈設備。
如第2A他中所繪示，晶圓100以預定速度旋轉。接著，光阻自噴嘴120施配，同時晶圓經順時針旋轉，如第2B圖中所繪示。在一些實施例中，噴嘴120定位於晶圓100的中心上方。施配光阻在晶圓100正在旋轉同時繼續，如第2C圖中所繪示。接著，噴嘴120在施配光阻且使晶圓旋轉同時沿著晶圓之直徑水平地移動，如第2D圖中所繪示。施配在旋轉晶圓120同時自噴嘴120在經移位方位處繼續，如第2E圖中所繪示；且接著如第2F圖中所繪示，施配停止。在一些實施例中，晶圓100為直徑為150 mm、200 mm或300 mm的半導體晶圓(例如，Si晶圓)。在一些實施例中，一或多個層或特徵形成於半導體晶圓100上。
如第2G圖中所繪示，晶圓之旋轉速度在施配光阻期間改變至少四次。在一些實施例中，晶圓之旋轉速度在施配光阻期間改變五次或六次。在一些實施例中，光阻塗佈序列包括具有不同條件的6個步驟。步驟0為包括對應於第2A圖之多個步驟的預施配序列，且步驟7為亦包括對應於第2F圖之多個步驟的施配後步驟。在一些實施例中，晶圓藉由抗蝕劑底料材料(例如，六甲基二矽氮烷(hexamethyldisilazane；HMDS))來處置以改良晶圓表面與光阻之間的黏著。
在一些實施例中，預施配序列包括塗覆化學化合物用於抗蝕劑減小消耗，此情形為用以改良晶圓之表面條件的預濕製程。在一些實施例中，化學化合物包括用於後施配序列中之邊緣切割操作及/或背側清潔操作的溶劑。在一些實施例中，溶劑以約100 rpm至約500 rpm之晶圓旋轉速度塗覆至晶圓歷時約10秒至約30秒。在溶劑為了抗蝕劑減小消耗經塗覆時，晶圓在一些實施例中以約100 rpm至500 rpm旋轉歷時約0.5秒至約2秒。
在一些實施例中，在步驟1處，光阻之施配開始。在一些實施例中，步驟1中之晶圓旋轉速度S1係在自約50 rpm至約1000 rpm的範圍內。在其他實施例中，步驟1中之晶圓旋轉速度S1係在自約50 rpm至約150 rpm的範圍內。自預施配序列之最後步驟處的速度S0至速度S1之加速度A1在一些實施例中係在自約1000 rpm/秒2 至30000 rpm/秒2 的範圍內，且在其他實施例中係在自約5000 rpm/秒2 至15000 rpm/秒2 的範圍內。步驟1之持續時間T1在一些實施例中係在自約0.6秒至約1.0秒的範圍內，且在其他實施例中係在自約0.7秒至約0.9秒的範圍內。在步驟S1中，所施配之光阻以相對低之晶圓旋轉速度在晶圓上形成漿液(puddle)。在一些實施例中，噴嘴方位係在晶圓的中心處。
在一些實施例中，在步驟2處，光阻之漿液以高速度在晶圓上散佈，此情形對應於第2C圖。在一些實施例中，步驟2中之晶圓旋轉速度S2係在自約2500 rpm至約4000 rpm的範圍內。在其他實施例中，步驟2中之晶圓旋轉速度S2係在自約3000 rpm至約4000 rpm的範圍內。自步驟1處之速度S1至速度S2之加速度A2在一些實施例中係在自約15000 rpm/秒2 至約30000 rpm/秒2 的範圍內，且在其他實施例中係在自約20000 rpm/秒2 至25000 rpm/秒2 的範圍內。步驟2之持續時間T2小於T1且在一些實施例中係在自約0.1秒至約0.3秒的範圍內，且在其他實施例中係在自約0.15秒至約0.25秒的範圍內。在一些實施例中，噴嘴方位係在晶圓的中心處。
在一些實施例中，在步驟3處，經散佈之光阻藉由減小速度來回流。在一些實施例中，步驟3中之晶圓旋轉速度S3低於速度S2且高於速度S1，且係在自約100 rpm至約2500 rpm的範圍內。在其他實施例中，步驟3中之晶圓旋轉速度S3係在自約1500 rpm至約1900 rpm的範圍內。自步驟2處之速度S2至速度S3之加速度A3在一些實施例中係在自約1000 rpm/秒2 至約30000 rpm/秒2 的範圍內，且在其他實施例中係在自約5000 rpm/秒2 至15000 rpm/秒2 的範圍內。步驟3之持續時間T3在一些實施例中係在自約0.1秒至約0.3秒的範圍內，且在其他實施例中係在自約0.15秒至0.25秒的範圍內。I在一些實施例中，噴嘴方位係在晶圓的中心處。
在一些實施例中，在步驟4處，經散佈之光阻的厚度藉由增大速度來調諧。在一些實施例中，步驟4中之晶圓旋轉速度S4高於速度S3及S1且低於速度S2，且係在自約1000 rpm至約3000 rpm的範圍內。在其他實施例中，步驟4中之晶圓旋轉速度S4係在自約2000 rpm至約2500 rpm的範圍內。自步驟3處之速度S3至速度S4之加速度A4在一些實施例中係在自約10000 rpm/秒2 至約30000 rpm/秒2 的範圍內，且在其他實施例中係在自約15000 rpm/秒2 至25000 rpm/秒2 的範圍內。步驟4之持續時間T4長於T3且在一些實施例中係在自約0.3秒至約0.7秒的範圍內，且在其他實施例中係在自約0.4秒至0.6秒的範圍內。在一些實施例中，噴嘴方位係在晶圓的中心處。
在一些實施例中，在步驟5處，噴嘴位置在施配同時移動，以進一步調諧光阻的厚度，此情形對應於第2D圖。在一些實施例中，在300 mm晶圓之狀況下，總噴嘴移動距離M1係在自約1 mm至約15 mm之範圍內，且在其他實施例中係在自約5 mm至約10 mm的範圍內。在一些實施例中，噴嘴移動距離M1取決於晶圓之直徑經成比例地調整。在一些實施例中，噴嘴移動之速度S15係在自約25 mm/秒至約294 mm/秒之範圍內，且在其他實施例中係在自約100 mm/秒至約200 mm/秒的範圍內。當噴嘴相較於以上範圍更快或更慢地移動時，經塗佈光阻之厚度變化增大超出所要求變化。
在一些實施例中，步驟5中之晶圓旋轉速度S5高於速度S3及S1且低於速度S2，且係在自約1000 rpm至約3000 rpm的範圍內。在其他實施例中，步驟5中之晶圓旋轉速度S5係在自約2000 rpm至約2500 rpm的範圍內。自步驟4處之速度S4至速度S5之加速度A5在一些實施例中係在自約10000 rpm/秒2 至約30000 rpm/秒2 的範圍內，且在其他實施例中係在自約20000 rpm/秒2 至25000 rpm/秒2 的範圍內。在一些實施例中，速度S5等於速度S4，且因此加速度A5為零。步驟5之持續時間T5短於T4且在一些實施例中係在自約0.1秒至約0.3秒的範圍內，且在其他實施例中係在自約0.15秒至約0.25秒的範圍內。在其他實施例中，噴嘴移動在持續時間T5內開始及/或結束。
在一些實施例中，在步驟6處，經散佈之光阻藉由減小速度來回流，如第2E圖中所繪示。在一些實施例中，步驟6中之晶圓旋轉速度S6低於速度S4及S5且高於速度S1，且係在自約500 rpm至約2500 rpm的範圍內。在其他實施例中，步驟6中之晶圓旋轉速度S6係在自約500 rpm至約1500 rpm的範圍內。自步驟5處之速度S5至速度S6之加速度A6在一些實施例中係在自約1000 rpm/秒2 至約30000 rpm/秒2 的範圍內，且在其他實施例中係在自約5000 rpm/秒2 至15000 rpm/秒2 的範圍內。步驟6之持續時間T6長於T5且在一些實施例中係在自約0.3秒至約0.7秒的範圍內，且在其他實施例中係在自約0.4秒至0.6秒的範圍內。在一些實施例中，噴嘴方位係在經移位位置處。在一些實施例中，在步驟6期間或結束時，抗蝕劑施配停止。在一些實施例中，施配在步驟6開始之後於約0.08秒至約0.12秒停止。
在步驟6之後，施配後序列步驟7經執行，如第2F圖中所繪示。施配後序列包括各種步驟，諸如乾燥旋轉、用以移除晶圓邊緣(例如，3至5 mm)處之經塗佈光阻的邊緣切割操作，及用以清潔晶圓100之背側的背側清洗操作。施配後序列步驟7中之旋轉速度S7取決於操作發生變化，且在一些實施例中係在自約500 rpm至1500 rpm的範圍內。自步驟6處之速度S6至速度S7之加速度A7在一些實施例中係在自約1000 rpm/秒2 至約30000 rpm/秒2 的範圍內，且在其他實施例中係在自約5000 rpm/秒2 至15000 rpm/秒2 的範圍內。
在前述實施例中，泵在一些實施例中以約0.1 cc/秒至約0.3 cc/秒的速率供應光阻，且在其他實施例中，速率為約0.15 cc/秒至約0.25 cc/秒。光阻之總的施配量在一些實施例中係在自約0.35 cc至約0.6 cc的範圍內，且在其他實施例中係在自約0.4 cc至0.5 cc的範圍內。如上文所闡述之序列鑒於光阻之黏度來調整。總施配量可藉由調整步驟1至6中之持續時間中的一或多者及/或藉由調整泵汲速度來調整。
在一些實施例中，光阻為EUV光阻、DUV光阻、UV光阻或電子束光阻。根據本揭露，光阻為化學放大型抗蝕劑，該化學放大型光阻包括聚合物樹脂、光活化化合物(photoactive compound；PAC)及溶劑。在一些實施例中，聚合物樹脂包括含有一或多個基團的烴結構(諸如，脂環族烴結構)，該一或多個基團在與藉由PAC(如下文進一步描述)產生的酸、鹼或自由基混合時將分解(例如，酸不穩定基團)或以其他方式反應。在一些實施例中，烴結構包括形成聚合物樹脂之骨骼主幹(skeletal backbone)的重複單元。此重複單元可包括丙烯酸酯、甲基丙酸烯酯、反式酯、乙烯酯、順丁烯二酯、反丁烯酸二酯、衣康酸二酯、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯醯胺、苯乙烯、乙烯酯、此等之組合，或類似者。在一些實施例中，烴結構之重複單元亦具有在其中進行取代的單環或多環烴結構，或單環烴或多環烴結構為重複單元以便形成脂環烴結構。
PAC為光活化組份，諸如光致產酸劑、光致產鹼劑、自由基產生劑或類似者。PAC可為正作用或負作用。在PAC為光致產酸劑的一些實施例中，PAC包括鹵化三嗪、鎓鹽、重氮化合物鹽、芳香族重氮化合物鹽、鏻鹽、鋶鹽、碘鎓鹽、醯亞胺磺酸鹽、肟磺酸鹽、重氮二碸、二碸、o-硝基苄基磺酸酯、磺化酯、鹵化磺醯氧基二甲醯亞胺、重氮二碸、α-氰基羥基胺-磺酸酯、亞胺磺酸酯、酮酸重氮碸、磺醯基重氮酯、1,2-二(芳磺醯基)肼、硝基苄基酯及均三嗪衍生物，此等之組合，或類似者。在PAC為光致產鹼劑之一些實施例中，PAC包括季銨二硫代胺基甲酸酯、α胺基酮、含肟-胺基甲酸酯的分子，諸如二苯并醯苯肟環己烷二氨酯、四有機基硼酸銨鹽，及N-(2-硝基苄氧羰基)環胺、此等之組合或類似者。
在一些實施例中，交聯劑添加至光阻。交聯劑與來自聚合物樹脂中之烴結構中之一者的一個基團反應，且亦與來自烴結構中之分離一者的第二基團反應以便使兩個烴結構交聯並鍵接至一起。此鍵接及交聯增大交聯反應之聚合物產物的分子量且增大光阻的總體交聯密度。此密度及交聯密度的增大有助於改良抗蝕劑圖案。
在一些實施例中，抑制劑(quencher)添加至光阻。抑制劑禁止所產生之酸/鹼/自由基在光阻內的擴散。抑制劑改良抗蝕劑圖案組態以及光阻隨時間的穩定性。
在一些實施例中，有機金屬化合物添加至光阻以增大EUV的吸收。在一些實施例中，有機金屬化合物包括選自由以下各者組成之群的一或多個金屬氧化物奈米粒子：二氧化鈦、氧化鋅、二氧化鋯、氧化鎳、氧化鈷、氧化錳、氧化銅、氧化鐵、鈦酸鍶、氧化鎢、氧化釩、氧化鉻、氧化錫、氧化鉿、氧化銦、氧化鎘、氧化鉬、氧化鉭、氧化鈮、氧化鋁，及其組合物。如本文中所使用，奈米粒子為具有介於約1 nm與約20 nm之間的平均粒子大小之粒子。在一些實施例中，金屬氧化物奈米粒子具有介於約2 nm與約5 nm之間的平均粒子大小。在一些實施例中，光阻成份中金屬氧化物奈米粒子的量基於溶劑之重量係在自約1 wt. %至約15 wt. %之範圍內。在一些實施例中，光阻成份中奈米粒子的量基於溶劑之重量係在自約5 wt. %至約10 wt.%的範圍內。
在一些實施例中，溶劑為選自以下各者中的一或多者：丙二醇甲醚乙酸酯(propylene glycol methyl ether acetate；PGMEA)、丙二醇單甲醚(propylene glycol monomethyl ether；PGME)、1-乙氧基-2-丙醇(1-ethoxy-2-propanol；PGEE)、γ-丁內酯(γ-butyrolactone；GBL)、環己酮(cyclohexanone；CHN)、乳酸乙酯(ethyl lactate；EL)、甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、丙酮、二甲基甲醯胺(dimethylformamide；DMF)、異丙酮(isopropanol；IPA)、四氫呋喃(tetrahydrofuran；THF)、甲基異丁基甲醇 (methyl isobutyl carbinol；MIBC)、乙酸正丁酯(n-butyl acetate；nBA)，及2-庚酮(2-heptanone；MAK)。
在一些實施例中，光阻之黏度經調整以係在自約1.0厘泊(mPa∙s)至約2.5厘泊的範圍內。當光阻之黏度為高時，總施配量設定為較高的。在一些實施例中，光阻之厚度係在自約20 nm至約500 nm之範圍內，且取決於製程要求(例如，乾式蝕刻選擇性)係在自約30 nm至約120 nm的範圍內。厚度可藉由調整以下各者中之一者來調整：旋轉速度、步驟1至6中之持續時間、總施配量、噴嘴移動速度及/或步驟5中的噴嘴移動量。在一些實施例中，噴嘴移動量設定為較長的(例如，8 mm至12 mm)以獲得等於或大於100 nm的抗蝕劑厚度。在一些實施例中，噴嘴移動量設定為較短的(例如，4 mm至6 mm)以獲得小於100 nm的抗蝕劑厚度。在一些實施例中，步驟2處之旋轉速度設定為較低的(例如，2800 rpm至3200 rpm)以獲得等於或大於100 nm的抗蝕劑厚度。在一些實施例中，步驟2處之旋轉速度設定為較高的(例如，3300 rpm至3700 rpm)以獲得小於100 nm的抗蝕劑厚度。
第3圖繪示根據本揭露之實施例的噴嘴尖端高度效應。在一些實施例中，噴嘴120之噴嘴尖端(施配開口)在施配期間設定為處於距晶圓100之表面的高度H1。在一些實施例中，高度H1係在自約2.0 mm至約4.0 mm之範圍內，且在其他實施例中係在自約2.5 mm至約3.5 mm的範圍內。
噴嘴尖端之低高度可減小抗蝕劑施配動量，此情形防止抗蝕劑在晶圓上飛濺且賦予連續施配而非液滴施配。詳言之，當步驟1處之晶圓旋轉速度為低時，噴嘴尖端之低高度更有效地防止抗蝕劑飛濺。當高度小於所揭示範圍時，光阻之平滑施配受到損害，此情形將導致非均勻抗蝕劑厚度。當高度大於此等範圍時，抗蝕劑飛濺將很可能發生。
第4A圖為根據本揭露之實施例的抗蝕劑施配噴嘴120的示意圖。在一些實施例中，噴嘴之末端開口具有圓形形狀，如第4C圖中所繪示，該末端開口具有範圍為約0.4 mm至約0.6 mm之直徑D1(內部直徑)。在其他實施例中，直徑係在自約0.45 mm至約0.55 mm的範圍內。當直徑小於範圍時，光阻之平滑施配受到損害，此情形可導致非均勻抗蝕劑厚度。當直徑大於此等範圍時，抗蝕劑消耗為大的，且每晶圓之光阻操作的成本增大。
在一些實施例中，如第4A圖中所繪示，噴嘴120之內部直徑在某距離L1(例如，至少約0.5 cm至約3 cm)內自尖端起為恆定的。在其他實施例中，噴嘴之內部直徑朝向尖端自直徑D2減低，如第4B中所繪示。在一些實施例中，直徑D2係在自約1 mm至約3 mm之範圍內。在一些實施例中，噴嘴具有以恆定速率使直徑自D2減低至D1的漸縮形狀(內部)。在一些實施例中，漸縮部分L2係在自約0.5 cm至約3 cm之範圍內。高度H1與直徑D2之比率係在自3.3至約10的範圍內。
在一些實施例中，噴嘴120之末端開口的形狀為橢圓的，如第4C圖中所繪示；且在此狀況下，直徑D1為橢圓形狀的短直徑(短軸)與長直徑(長軸)的平均值。
在一些實施例中，噴嘴120相對於晶圓100之法向方向傾斜，如第5A圖中所繪示。傾斜角度θ1大於零度，且在一些實施例中等於或小於約10度。在一些實施例中，如第5B圖及第5C圖中所繪示，噴嘴120在經移位位置處沿著旋轉方向(旋轉的切線方向)傾斜，使得光阻施配方向與晶圓旋轉方向一致。如第5B圖及第5C圖中所繪示，當噴嘴120經傾斜時，噴嘴在步驟5處移動，使得光阻施配方向與旋轉方向之間的角度並不改變。在其他實施例中，抗蝕劑施配方向與旋轉方向之間的角度在步驟5處噴嘴移動期間改變。
在一些實施例中，傾斜角度θ1在抗蝕劑施配為固定的。在其他實施例中，傾斜角度θ1在抗蝕劑施配期間發生變化。在一些實施例中，在步驟5處之噴嘴移動開始、期間或結束時，傾斜角度經改變。在某些實施例中，在步驟5(步驟1至4)之前，傾斜角度θ1設定為零度，且在步驟5中，傾斜角度θ1設定為大於零度。在一些實施例中，傾斜角度θ1在步驟5中逐漸改變，且在其他實施例中，傾斜角度θ1以分步樣式改變。當噴嘴之開口形狀具有如第4B圖中所示之橢圓形狀時，長軸在一些實施例中平行於晶圓100。
第6A圖及第6B圖為噴嘴高度的效應。對於三個不同目標厚度(36 nm、40 nm及43 nm)，第6A圖繪示在噴嘴末端開口大小為0.8 mm且噴嘴高度為5 mm時的抗蝕劑厚度變化，且第6B圖繪示噴嘴末端開口大小為0.5 mm且噴嘴高度為3 mm時的抗蝕劑厚度變化。300 mm Si晶圓(裸Si)上的五十五(55)個點予以量測。如第6A圖及第6B圖中所繪示，藉由減小噴嘴末端大小及距晶圓表面的噴嘴高度，抗蝕劑厚度之均勻性改良達約17 %至約27 %。
大體而言，300 mm晶圓之抗蝕劑施配量取決於光阻之類型(黏度)已係約0.6 cc至約1.5 cc。藉由使用前述實施例，有可能將抗蝕劑施配量自約20%減小至約75%。
第7A圖及第7B圖繪示根據本揭露之實施例的抗蝕劑施配量的減小效應。在第7A圖及第7B圖中，300 mm裸Si晶圓上之經塗佈抗蝕劑厚度藉由使每晶圓之總抗蝕劑施配量發生變化對於8個晶圓在225個點處量測。在第7A圖及第7B圖中，噴嘴高度設定為3 mm，且噴嘴末端開口的直徑為0.5 mm。
在第7A圖中，光阻之黏度為1.5厘泊。儘管光阻不可以0.3 cc之施配量均勻地塗佈，但光阻可以0.4 cc或以上的施配量均勻地塗佈。0.5 cc狀況的抗蝕劑厚度變化對於100 nm之目標厚度為約1.1 nm至約1.4 nm。
在第7B圖中，光阻之黏度為2.445厘泊。儘管光阻不可以0.4 cc之施配量均勻地塗佈，但光阻可以0.5 cc或以上的施配量均勻地塗佈。對於0.6 cc狀況的抗蝕劑厚度變化對於20 nm之目標厚度為約0.6 nm至約0.7 nm。
當抗蝕劑塗佈配方包括三個步驟，即以低速度(例如，200至300 rpm)施配光阻、以高速度(例如，3000至3500 rpm)在繼續施配光阻情況下散佈光阻及在繼續施配光阻情況下以低速度(例如，500至1000 rpm)使光阻回流時，光阻之所施配量為約0.7 cc，以獲得小於約1 nm之所要求的厚度變化。對比而言，在前述實施例之配方情況下，抗蝕劑之施配量可減小至0.4至0.6 cc。
應理解，並非所有優勢在本文中有必要予以論述，對於所有實施例或實例不要求特定優勢，且其他實施例或實例可給予不同優勢。
舉例而言，根據一或多個前述實施例，施配抗蝕劑量在小於1.5 nm (大於零) 或小於1 nm之厚度變化(範圍)情況下減小至每300 mm晶圓0.4至0.6 cc，此情形相較於習知抗蝕劑塗佈方法具有大於15%的減小。此情形顯著減小微影術製程之成本達每年大於$10M。
根據本揭露之一態樣，在一種在一晶圓上塗佈一光阻的方法中，在旋轉該晶圓同時開始在該晶圓上自一噴嘴施配該光阻，且在旋轉該晶圓同時停止施配該光阻。在開始該施配該光阻之後且在停止該施配該光阻之前，改變一晶圓旋轉速度至少4次。在前述或以下實施例中之一或多者中，在以一第一速度旋轉該晶圓同時施配該光阻；在以不同於該第一速度的一第二速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻；在以不同於該第二速度的一第三速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻；在以不同於該第三速度的一第四速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻；在以一第五速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻；以及在以不同於該第五速度的一第六速度旋轉該晶圓同時，停止施配該光阻。在前述或以下實施例中的一或多者中，該第一速度低於該第二速度至該第六速度。在前述或以下實施例中的一或多者中，該第二速度高於該第一速度及該第三速度至該第六速度。在前述或以下實施例中的一或多者中，該第三速度低於該第二速度。在前述或以下實施例中的一或多者中，該第四速度及該第五速度高於該第三速度。在前述或以下實施例中的一或多者中，該第六速度低於該第五速度。在前述或以下實施例中的一或多者中，該第四速度等於該第五速度。在前述或以下實施例中的一或多者中，該光阻之一總的施配量係在自0.35 cc至0.65 cc的一範圍內。在前述或以下實施例中的一或多者中，該噴嘴之一尖端定位於距該晶圓達2.5 mm至3.5 mm的一高度處。在前述或以下實施例中的一或多者中，該噴嘴相對於該晶圓之一法線傾斜。
根據本揭露之另一態樣，在一種在一晶圓上塗佈一光阻的方法中，在以一第一速度旋轉該晶圓同時開始自一噴嘴施配該光阻；在以不同於該第一速度的一第二速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻歷時一第二持續時間T2；在以不同於該第二速度的一第三速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻歷時一第三持續時間T3；在以不同於該第三速度的一第四速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻歷時一第四持續時間T4；在以一第五速度旋轉該晶圓且自該晶圓之一中心朝向一邊緣水平地移動該噴嘴同時，繼續施配該光阻；以及在停止該噴嘴之該移動之後，在以不同於該第五速度的一第六速度旋轉該晶圓同時，停止施配該光阻。在前述或以下實施例中的一或多者中，該噴嘴以在自25 mm/秒至294 mm/秒之一範圍內的一速度移動。在前述或以下實施例中的一或多者中，該噴嘴移動達自1 mm至15 mm的一距離。在前述或以下實施例中的一或多者中，在該開始施配該光阻之後自該第一速度改變至該第二速度的一第一持續時間T1係在自0.6秒至1.0秒的一範圍內，T2及T3短於T1及T4，且移動該噴嘴的一持續時間T5係在自0.15秒至0.25秒的一範圍內。在前述或以下實施例中的一或多者中，該噴嘴之一尖端定位於距該晶圓達2.5 mm至3.5 mm的一高度處。在前述或以下實施例中的一或多者中，該噴嘴相對於該晶圓之一法線傾斜。在前述或以下實施例中的一或多者中，該第一速度係在自100 rpm至1000 rpm的一範圍內，該第二速度係在自2000 rpm至4000 rpm的一範圍內，該第三速度係在自1500 rpm至1900 rpm的一範圍內，該第四速度係在自1000 rpm至3000 rpm的一範圍內，且該第六速度係在自500 rpm至1000 rpm的一範圍內。在前述或以下實施例中的一或多者中，該經塗佈光阻的一平均厚度為T0 ，且經塗佈光阻之一厚度變化係在自T0 之1%至2%的一範圍內。
根據本揭露之另一態樣，一種光阻塗佈設備包括：一晶圓固持件，該晶圓固持件用以支撐一晶圓且使該晶圓旋轉；一噴嘴，該噴嘴用以施配一光阻；一臂，該臂耦接至該噴嘴且用以水平且垂直地移動該噴嘴；以及一控制系統，該控制系統包括一處理器以及儲存一程式及一塗佈配方的一記憶體，且用以根據該塗佈配方控制該晶圓固持件、該噴嘴及該臂。該程式在藉由該處理器執行時使得該控制系統執行以下操作：在以一第一速度旋轉該晶圓同時開始自該噴嘴施配該光阻；在以不同於該第一速度的一第二速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻；在以不同於該第二速度的一第三速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻；在以不同於該第三速度的一第四速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻；在以一第五速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻；及在停止該噴嘴之該移動之後，在以不同於該第五速度的一第六速度旋轉該晶圓同時，停止施配該光阻。在前述或以下實施例中的一或多者中，該在以該第五速度旋轉該晶圓同時繼續施配該光阻包括自該晶圓之一中心朝向一邊緣水平地移動該噴嘴。
前述內容概述若干實施例或實例之特徵，使得熟習此項技術者可更佳地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其可易於使用本揭露作為用於設計或修改用於實施本文中引入之實施例或實例之相同目的及/或達成相同優勢之其他製程及結構的基礎。熟習此項技術者亦應認識到，此類等效構造並不偏離本揭露之精神及範疇，且此類等效構造可在本文中進行各種改變、取代及替代而不偏離本揭露的精神及範疇。
100:晶圓 120:抗蝕劑施配噴嘴 900:控制系統 901:電腦 902:鍵盤 903:滑鼠 904:監視器 905:光碟唯讀記憶體驅動器/光碟驅動器 906:磁碟驅動器 911:處理器 912:ROM 913:隨機存取記憶體 914:硬碟 915:匯流排 921:光碟 922:磁碟 950:通信介面 1000:光阻塗佈設備 1001:外殼/殼體 1003:基板固持件 1015:光阻源 1021:光阻施配噴嘴 1023:邊緣切割溶液噴嘴 1040:泵 1042:泵 1050:溶劑源 D1:直徑 H1:高度 L2:漸縮部分 θ1:傾斜角度
第1A圖及第1B圖為根據本揭露之實施例的光阻塗佈設備的示意圖。 第2A圖、第2B圖、第2C圖、第2D圖、第2E圖及第2F圖圖示根據本揭露之實施例的塗佈光阻於晶圓/基板上之連續製程的各種階段。第2G圖繪示根據本揭露之實施例的抗蝕劑塗佈序列(配方)。 第3圖圖示根據本揭露之實施例的噴嘴高度效應。 第4A圖、第4B圖及第4C圖繪示根據本揭露之實施例的各種噴嘴組態。 第5A圖、第5B圖及第5C圖繪示根據本揭露之實施例的各種噴嘴組態。 第6A圖及第6B圖繪示根據本揭露之實施例的噴嘴高度及噴嘴大小的效應。 第7A圖及第7B圖繪示根據本揭露之實施例的光阻施配量的減小效應。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
1000:光阻塗佈設備
1001:外殼/殼體
1003:基板固持件
1015:光阻源
1021:光阻施配噴嘴
1023:邊緣切割溶液噴嘴
1040:泵
1042:泵
1050:溶劑源

Claims (20)

  1. 一種在一晶圓上塗佈一光阻的方法，包含以下步驟： 在旋轉該晶圓同時，開始在該晶圓上自一噴嘴施配該光阻； 在旋轉該晶圓同時，停止施配該光阻；以及 在開始該施配該光阻之後且在停止該施配該光阻之前，改變一晶圓旋轉速度至少4次。
  2. 如請求項1所述之方法，包含以下步驟： 在以一第一速度旋轉該晶圓同時，施配該光阻； 在以不同於該第一速度的一第二速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻； 在以不同於該第二速度的一第三速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻； 在以不同於該第三速度的一第四速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻； 在以一第五速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻；以及 在以不同於該第五速度的一第六速度旋轉該晶圓同時，停止施配該光阻。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該第一速度低於該第二速度至該第六速度。
  4. 如請求項3所述之方法，其中該第二速度高於該第一速度及該第三速度至該第六速度。
  5. 如請求項4所述之方法，其中該第四速度及該第五速度高於該第三速度。
  6. 如請求項5所述之方法，其中該第六速度低於該第五速度。
  7. 如請求項5所述之方法，其中該第四速度等於該第五速度。
  8. 如請求項1所述之方法，其中該光阻之一總的施配量係在自0.35 cc至0.65 cc的一範圍內。
  9. 如請求項1所述之方法，其中該噴嘴之一尖端定位於距該晶圓達2.5 mm至3.5 mm的一高度處。
  10. 如請求項1所述之方法，其中該噴嘴相對於該晶圓之一法線傾斜。
  11. 一種在一晶圓上塗佈一光阻的方法，包含以下步驟： 在以一第一速度旋轉該晶圓同時，開始自一噴嘴施配該光阻； 在以不同於該第一速度的一第二速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻歷時一第二持續時間T2； 在以不同於該第二速度的一第三速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻歷時一第三持續時間T3； 在以不同於該第三速度的一第四速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻歷時一第四持續時間T4； 在以一第五速度旋轉該晶圓且自該晶圓之一中心朝向一邊緣水平地移動該噴嘴同時，繼續施配該光阻；以及 在停止該噴嘴之該移動之後，在以不同於該第五速度的一第六速度旋轉該晶圓同時，停止施配該光阻。
  12. 如請求項11所述之方法，其中該噴嘴以在自25 mm/秒至294 mm/秒之一範圍內的一速度移動。
  13. 如請求項11所述之方法，其中該噴嘴移動達自1 mm至15 mm的一距離。
  14. 如請求項11所述之方法，其中在該開始施配該光阻之後，自該第一速度改變至該第二速度的一第一持續時間T1係在自0.6秒至1.0秒的一範圍內，該第二持續時間T2及該第三持續時間T3短於該第一持續時間T1及該第四持續時間T4，且移動該噴嘴的一第五持續時間T5係在自0.15秒至0.25秒的一範圍內。
  15. 如請求項11所述之方法，其中該噴嘴之一尖端定位於距該晶圓達2.5 mm至3.5 mm的一高度處。
  16. 如請求項11所述之方法，其中該噴嘴相對於該晶圓之一法線傾斜。
  17. 如請求項11所述之方法，其中該第一速度係在自100 rpm至1000 rpm的一範圍內，該第二速度係在自2000 rpm至4000 rpm的一範圍內，該第三速度係在自1500 rpm至1900 rpm的一範圍內，該第四速度係在自1000 rpm至3000 rpm的一範圍內，且該第六速度係在自500 rpm至1000 rpm的一範圍內。
  18. 如請求項11所述之方法，其中該經塗佈光阻的一平均厚度為T0 ，且該經塗佈光阻的一厚度變化係在自T0 之1%至2%的一範圍內。
  19. 一種光阻塗佈設備，包含： 一晶圓固持件，該晶圓固持件用以支撐一晶圓且旋轉該晶圓； 一噴嘴，該噴嘴用以施配一光阻； 一臂，該臂耦接至該噴嘴且用以水平且垂直地移動該噴嘴；以及 一控制系統，該控制系統包括一處理器以及儲存一程式及一塗佈配方的一記憶體，且用以根據該塗佈配方控制該晶圓固持件、該噴嘴及該臂，其中該程式在藉由該處理器執行時使得該控制系統執行以下操作： 在以一第一速度旋轉該晶圓同時，開始自該噴嘴施配該光阻； 在以不同於該第一速度的一第二速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻； 在以不同於該第二速度的一第三速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻； 在以不同於該第三速度的一第四速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻； 在以一第五速度旋轉該晶圓且自該晶圓之一中心朝向一邊緣水平地移動該噴嘴同時，繼續施配該光阻；以及 在停止該噴嘴之該移動之後，在以不同於該第五速度的一第六速度旋轉該晶圓同時，停止施配該光阻。
  20. 如請求項19所述之光阻塗佈設備，其中該在以該第五速度旋轉該晶圓同時，繼續施配該光阻包含自該晶圓之一中心朝向一邊緣水平地移動該噴嘴。
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