TW311237B - Photoresist coating method - Google Patents

Description

311237 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ______B7 ____五、發明説明（） 5·1發明領域： 本發明係有關於一種光阻塗佈方法，特别是有關於一 種光阻旋塗方法，用以增進積體電路之臨界線宽（critical dimension, CD)的均勻度。 5·2發明背景： 照相術（photolithography)是製造大型積趙電路 時的重要技術之一，其目的係用以蚀去最上面一或多層的 特定部位，以設定電路各部位之線寬。經由各種步驟之光 阻塗佈、光軍對準、曝光及蝕刻，以形成最终所要的圈形 (pattern)。形成圖像（patterning)的主要目的係保證電路 之元件線寬能夠符合所定規格。此種嚴格要求之電路元件 線寬一般稱爲臨界線寬（critica丨dimension，CD)。光軍和 實際製造出來的電路元件線宽差一般稱爲偏移量（bias或 deviation)，此和電路之性能容忍度有相當的關連。因此， 於塗佈光阻及形成圈形時均要隨時監查臨界線宽。形成圏 像（patterning)的另一目的係用以達到電路元件之圖形和 晶片的較準，因爲沒有較準所製造出來的積體電路可能無 法正常工作。 早在1950年代，光阻即被普遍使用於半導體界 之照相術製程中。高分子（polymer)是光阻的主要組成要 -----------1------、玎------Μ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

私紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0XM7公釐） 311237 經濟部中央標隼局負工消費合作社印製 A7 _________B7五、發明説明（） 素之一，此高分子係用以對光線如紫外線產生物質的變 化。負光阻主要以po丨y is opr eme高分子組成。當其受到 光線照射時，被照到部份會形成一種抗蝕刻材質》至於正 光阻主要以pheno卜forma丨dehyde高分子組成，且和負光 阻剛好相反，正光阻未被光線照到之部份將保留其特性。 溶劑是光阻内的另一組成要素，係用以使光阻成 爲液態狀，使之易於塗佈於晶片上。通常，需要加入一些 活化物（sensitizer)以使得光阻具有較寬或較窄的反應範 圍。 光阻施行步驟係爲了達到於晶片上形成一薄且 均勻的光阻層，而了達到此目的，需要一功能強的裝置及 嚴被的控制程序。通常，對於一厚7000至30000埃的光 阻層，其偏差値大约爲1 00埃。 爲了得到光阻施行步鞣所需之參數規格 (recipe) » 一般均是在如第1囷所示之純（bare)半導體晶 片1 0上，塗佈一平坦之光阻層1 2，以得到溫度、濕度及 旋轉速度等參數。之後，運用此參數規格於如第2圖所示 之具有元件之晶片（device wafer) 14上，結果所形成之光 阻層16無法達到平坦之目的。位於光阻層中央部份的線 寬將會大於臨界線寬（critical dime ns ion, CD)，而位於中 央部份的洞内徑將會小於洞之臨界線寬。這些線寬的不均 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（21GX29?公楚） 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 ----------—__B7 五、發明説明（） 句性會使得之後的照相術製程中之對準步驟變得困難；甚 者’當晶片的尺寸及電路密度變大時，上述之問題將會更 加嚴重。 第2A圖及第2B圖顯示傳統光阻塗佈之方法。光 阻20由一旋轉台（spjnnerChucl〇22所支撐，此旋轉台内 部則由一眞空装置抽成眞空24。接著，光阻26由注入器 28注入β於第2B圏中，數立方公分之光阻26A被注入至 晶片20的中央，且旋轉台22快速加速至一高速度；當施 以加速時，離心力會將光阻擴展至晶片邊緣並將多餘之光 阻拋於晶片外，因而形成一薄且不均勻之光阻層26Β。 光阻黏性（viscosity)及旋轉速度是影響最後光 阻厚度的主要因素。通常於旋轉時，周圍溫度及濕度保持 不變，且所注入之光阻溫度大约爲23.2 。 另外一種稱爲動態光阻注入之方法（第2C圖及 第2D圏）係於光阻注入時（第2C圖），以每分鐘約 500-1800 轉（revolutions per minute, rpm)旋轉晶片 20，再經過加速29擴展光阻以形成一薄之光阻層26B(第 2D圖 >。通常於旋轉時，周圍溫度及濕度保持不變’且所 注入之光阻溫度大約爲23.2。〇。雖然較前一方法產生較 好的光阻層，然而對於八寸或以上之元件晶片，使用此動 態光阻注入法所形成之光阻層之均勻度仍然不夠好。 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 种衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ^11237_ g五、發明説明（） 5·3發明目的及概述： 鑒於上述之發明背景中，傳统的方法所產生的諸多缺 點，本發明的主要目的在增進積體電路之臨界線宽 (critical dimension, CD)。 根據以上所述之目的，本發明提供了一種光阻旋塗方 法，用以增進積體電路之臨界線宽。首先，注入光阻於旋 轉台所支撐之晶片的一部份上，並以一低速旋轉；以一高 速旋轉晶片使光阻擴展於晶片上，其歷時约〇至4秒；最 後，以一中速旋轉晶片使光阻平坦化，其中速大约爲每分 鐘170 0至5000轉，且較高速小约每分鐘0至20〇〇轉。 5·4圈式簡單説明·· 第1Α圖顯示使用傳統方法以形成一光阻層於一純晶片 上。 第1Β圖顯示使用傳统方法以形成一非均勻光阻層於一具 元件晶片上。 第2Α至2D圖顯示傳統塗佈光阻於一具元件晶片上之兩 種方法。 第3Α至3C圖顯示本發明塗佈光阻於一純晶片上之方 法0 ¢------'玎------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 311237 A7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 五、發明説明（ 第4圏顯示本發明各步驟之旋轉速度。 第5A至5C囷顯示本發明塗佈光阻於一具元件晶片上之 方法。 5-5發明詳細説明： 第3A圖顯示使用本發明方法以塗佈光阻30於 純（bare)晶片上。此晶片由一旋轉台（spinner chuck)34 所支撐，且以一眞空設備將旋轉台34抽成眞空。當光阻 30由注入器38注入時，晶片32及旋轉台34以大約每分 鐘 500~ 1 800 轉（「evolution per minute, rpm)之低速旋 轉，形成光阻30A於晶片32上，第4圖中標號40之時段 表示此注入步驟。特别的是，於注入步驟中，光阻30的 溫度較傳统光阻注入溫度（23.2 *C )低大约〇_5~3 ·(〇，此較 低溫使得光阻30A之揮發較慢，且形成之低黏性 (viscosity)使得光阻厚度及形狀（topography)較易控 制。 接著，晶片32及旋轉台34從低速被加速至大約 每分鐘1700〜5000轉之高速，而此加速度則大约爲每秒 5000~15000rpm。第3B圖顯示由於此加速力及離心力所 產生之中央較凹陷但尚未穩定的光阻膜30B’而第4圏中 標號42之時段表示此加速步驟。對於八寸晶片’此步驟 通常持續0至4秒；至於八寸以上之晶片，則需要較長時 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公董）

J • i - 11-- I - - m 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ______B7五、發明説明（） 間。 晶片32及旋轉台34被減速至一中速度，此中速 度較前述之高速度小〇~2000rpm。於此步骤中，形成如 第3C圈之光阻形狀，其中位於純晶片32外園之光阻厚度 大约爲7000〜30000埃，而内圍之光阻厚度則較外圍薄 5 0-5 00埃。第4圖中標號46表示本步驟之時段》以形成 一特定形狀（topography)之光阻層（30B)。 第5A圖至5C圖顯示使用前述所得到之光阻塗 佈麥數，例如各旋轉速度及加速度’以塗佈光阻於一具元 件之晶片（device wafer) 52上’以形成一表面平坦之光阻 層50C。底下將光阻塗佈步驟詳細説明如下：於第5A圈 中，注入光阻50於晶片52上；此晶片52由一旋轉台54 所支撐，且以約500M800 rpm之低速旋轉，以形成光阻 50A於晶片上52，而此光阻之溫度則控制於20.2~22.7 •C。 接著，晶片52被加速至约1700~5000 rpm之高 速度，而此加速度_大約爲每秒5000~150〇〇rpm，並持續 〇至4秒。由於加速力及離心力之作用，因而產生一較平 坦但尚未穩定之光阻膜50日’如第5B囷所示。 如第5C圖所示’晶片52被減速至一中速度，此 中速度較前述之高速度小約〇~2000rPm。經過數十秒鐘 ----------^------iT------AI- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適闲中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 五、發明説明（） 後，晶片52上形成一厚约7000~30000埃之薄·Β·均勻之 光阻層50C。和傳統方法比較，使用本方法塗佈光阻於 一具元件晶片上所形成之光阻層，其臨界線寬（critical dimension, CD>偏差量大约爲25埃，而傳統方法所形成 之光阻層，其臨界線寬則爲40~50埃。 以上所述僅爲本發明之較佳實施例而已，並非用 以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脱離本發明所揭 彔之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之 申請專利範圍内。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印裝 8 本紙張尺度逋用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 · 一種光阻塗佈方法，係用以將一光阻塗佈於一半導體晶 片上，該方法包含： 注入該光阻於該晶片的一部份上，該晶片係由一旋轉 台所支撐且該晶片以一低速旋轉； 以一高速旋轉該晶片使該光阻擴展於該晶片上；及 以一中速旋轉該晶片使該光阻平坦化，該中速係大於 或等於該低速且該中速小於或等於該高速。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中上述注入之光阻溫 度大约爲20.2至22.7 eC。 3. 如申請專利範園第1項之方法，更包含施以一加速力於 該晶片上，以使得該晶片從該低速變爲該高速。 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中上述加速力之速率 大约爲每秒每分鐘5000至15000轉（rp巾/sec)。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中上述之擴展步驟歷 時约0至4秒。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中上述之中速大约爲 每分鐘1 700至5000轉〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） U----------餐------、玎------線1. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ABCD 311237 申請專利範圍 7·如申請專利範圍第1項之方法，其中上述之高速大於該 中速每分鐘0至2000轉。 8. 如申請專利範圍第1項之方法，於平坦化步驟後，其中 上逑之光阻厚度大約爲7000至30000埃。 9. ~種光阻塗佈方法，係用以將一光阻塗佈於一純（bare) 半導體晶片上，該方法包含： 注入該光阻於該纯晶片的一部份上，該純晶片係由一 旋轉台所支撐且該純晶片以一低速旋轉； 以一高速旋轉該纯晶片使該光阻擴展於該純晶片 上；及 以一中速旋轉該純晶片使得位於該純晶片中央的該 光阻厚度小於該纯晶片外团的該光阻厚度，該中速係大於 該低速且該中速小於該高速。 10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中上述注入之光阻 溫度大约爲20.2至22.7 ·(〇。 11. 如申請專利範圍第9項之方法，更包含施以〆加速力 於該純晶片上，以使得該純晶片從該低速變爲該高速。 12. 如申請專利範園第11項之方法’其中上述加透力之遠1 率大约爲每秒每分鐘5000至15000轉。 ( CNS ) Α4· ( 21GX297公釐〉 ---------參------、w------線— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 ---- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 ------------ D8 、申請專利範圍 13. 如，請專利範園第9項之方法，其中上述之擴展步驟 歷時約0至4秒。 14. 如申請專利範圍“項之方法，其中上述之f速大约 爲每分鐘1700至5000轉。 15·如申請專利範圍第9項之方法其中上述之高速大於 該中速每分鐘〇至2〇〇〇轉。 16·如申請專利範圍第9項之方法，於該中速旋轉後，其 中位於上述純晶片外圍之該光阻厚度大约爲7000至 30000 埃 。 17. 如申請專利範圍第9項之方法，於該中速旋轉步驟後， 位於上述純晶片中央之該光阻厚度較該纯晶片外圓之該 光阻厚度约小5 0至5 0 0埃。 18. —種光阻塗佈方法，係用以將一光阻塗佈於—半導體 晶片上，該方法包含： 注入該光阻於該晶片的一部份上，該晶片係由—旋轉 台所支撐且該晶片以一低速旋轉； 以一高速旋轉該晶片使該光阻擴展於該晶片上，其歷 時約0至4秒；及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） ,---------^------iT------ii (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) _—.*--

   以一中速旋轉該晶片使該光阻平坦化，該中速大约爲 每分鐘1700至5000轉，該中速大於該低速立該中速較 該高速小約每分鐘〇至2000轉。 19.如申請專利範園第is項之方法，其中上述注入之光限 溫度大約爲20.2至22.7 *C。 20·如申請專利範固第18項之方法，更包含施以一加速力 於該晶片上，以使得該晶片從該低速變爲該高速。 21_如申請專利範圍第20項之方法，其中上述加速力之速 率大约爲每秒每分鐘5000至15000轉。 22.如申請專利範圍第18項之方法，於該平坦化步驟後， 其中上述光阻之厚度大約爲70 00至30〇〇〇埃。 ---------襄------ir------線’J /-"·褚先聞讀背负之法意筆吵—填齊氺 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝

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