專利名稱：一種烘烤光刻膠的方法及使用該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光刻工藝，特別是涉及一種烘烤光刻膠的方法及使用該方法的
裝置O
背景技術(shù)：
目前在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，光刻工藝是十分重要的工藝過程。以光酸放大型正性光 刻膠(PAG光刻膠，以下簡(jiǎn)稱光刻膠)的光刻工藝為例光刻工藝過程主要是利用光刻裝置， 將光子能量按照掩模圖形形狀分布到光刻膠的相應(yīng)區(qū)域。光刻膠具有光敏性，被光照射到 的光刻膠會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生少量光酸；沒有被光照射到的光刻膠化學(xué)性質(zhì)不變。接著將 附著光刻膠的硅片送入烘盤加熱，這就是后烘烤工藝(PEB)，適宜的溫度使已經(jīng)曝光區(qū)域的 光酸數(shù)量快速增加，同時(shí)增大光酸的擴(kuò)散速率。通過后烘烤，曝光區(qū)域內(nèi)的光酸數(shù)量達(dá)到一 定的數(shù)值，使該區(qū)域的光刻膠滿足顯影的需求。使用與該光刻膠相匹配的顯影液浸潤(rùn)光刻 膠。含有光酸的光刻膠將與顯影液反應(yīng)生成小顆粒物體，通過水沖洗將其去除。不含或者 含有微量光酸的光刻膠仍然存在，留在硅片上，最后形成與掩模圖形相似的圖形。可見，PEB 工藝直接影響設(shè)計(jì)所要求的硅片上光刻膠圖形。硅片曝光過程是將硅片劃分成若干相似的區(qū)域(即曝光場(chǎng)，shot)，每個(gè)區(qū)域按照 既定的順序，獨(dú)立執(zhí)行曝光工藝。例如，將硅片劃分成η個(gè)相似區(qū)域，一個(gè)區(qū)域曝光消耗的 時(shí)間為t。當(dāng)一片硅片上所有區(qū)域曝光完成時(shí)，第一個(gè)曝光區(qū)域和第η個(gè)曝光區(qū)域之間的時(shí) 間差為(n_l)*t。由于該時(shí)間差的存在，不同曝光區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生光酸的生存時(shí)間不同。光酸始 終處于衍生和擴(kuò)散之中，壽命較長(zhǎng)(即產(chǎn)生較早)的曝光區(qū)域產(chǎn)生更多的光酸并且擴(kuò)散到 其它的非曝光區(qū)域，引起串?dāng)_。目前業(yè)內(nèi)廣為使用的烘烤工藝是將經(jīng)過曝光的硅片平放到熱板上烘烤，同時(shí)給各 曝光場(chǎng)加熱。烘盤具有較高的溫度精度和溫度均勻性。不同壽命(即產(chǎn)生時(shí)刻不同)的曝 光區(qū)域被同時(shí)加熱，在壽命長(zhǎng)的曝光區(qū)域內(nèi)，光酸的數(shù)量大，擴(kuò)散的區(qū)域大，引起圖形增大 的趨勢(shì)；壽命短的曝光區(qū)域反之。同一硅片上不同曝光區(qū)域顯影后圖形的相似性降低，影響 了整片上圖形的均勻性。尤其在進(jìn)入45納米或者更高工藝節(jié)點(diǎn)(如32nm節(jié)點(diǎn))，以及硅片尺寸越來越大的 狀況下(18英寸直徑硅片)，傳統(tǒng)烘烤工藝的不足越發(fā)突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決曝光時(shí)間差所導(dǎo)致的硅片關(guān)鍵尺寸均勻性變差的問題， 提高光刻工藝中硅片關(guān)鍵尺寸的均勻性CDU。本發(fā)明公開一種烘烤光刻膠的方法，在烘烤光刻膠的過程中，根據(jù)每個(gè)曝光區(qū)域 曝光時(shí)間的差異，在烘烤工藝環(huán)節(jié)添加差額時(shí)間，使得硅片各個(gè)曝光區(qū)域在曝光和烘烤之 間有相同的時(shí)間間隔。其中，不同的烘烤時(shí)間是通過改變烘烤所用的熱板與硅片之間的相對(duì)位置來實(shí)現(xiàn)的。其中，采用與對(duì)各曝光區(qū)域進(jìn)行曝光相同的順序?qū)杵母鱾€(gè)區(qū)域進(jìn)行烘烤。使用本發(fā)明烘烤光刻膠的方法的烘烤裝置，包括熱板，對(duì)光刻膠進(jìn)行加熱，具有 較高的溫度均勻性和溫度精度，溫度值根據(jù)不同光刻膠的需求而定；冷板，位于硅片進(jìn)出熱 板的邊緣與熱板連接，具有較高的溫度均勻性和溫度精度，溫度值為室溫；運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)， 控制硅片與熱板間的相對(duì)位置；以及硅片支撐系統(tǒng)，支撐硅片，具有良好的隔熱性能。其中，熱板可以是兩塊可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)的熱板。其中，既可以用一組烘烤模塊對(duì)硅片進(jìn)行單面加熱，也可以用兩組烘烤模塊對(duì)硅 片進(jìn)行雙面加熱。通過本發(fā)明的光刻膠烘烤工藝方法及裝置，可以使硅片上不同曝光區(qū)域(shot) 內(nèi)的圖形擁有更高的相似性，能夠提高整個(gè)硅片上光刻膠圖形的均勻性。


下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明，其中圖1所示為本發(fā)明烘烤裝置與硅片位置示意圖；圖2-16所示為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的烘烤過程中烘烤裝置與硅片位置示意 圖；圖17所示為本發(fā)明烘烤裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖18所示為本發(fā)明冷板結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。圖1所示為本發(fā)明烘烤裝置與硅片位置示意圖，其中，A是涂覆光刻膠并且經(jīng)過曝 光的硅片。B是熱板，用于加熱硅片A。D是支撐硅片用的支柱。C是冷板，用于冷卻硅片。 硅片上的數(shù)字大小代表各自曝光區(qū)域(shot)曝光先后順序。硅片上數(shù)字1表示該shot最 先曝光，數(shù)字9表示該shot最后曝光。熱板B具有較高的溫度均勻性和溫度精度，溫度值 根據(jù)不同光刻膠的需求而定。冷板C具有較高的溫度均勻性和溫度精度，溫度值為室溫。圖2-16所示為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的烘烤過程中烘烤裝置與硅片位置示意 圖。圖2顯示硅片在進(jìn)入烘烤工藝前與熱板B和冷板C的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系。實(shí)際應(yīng)用中不限 于這一種位置對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖2中的硅片A沿X軸正方向移動(dòng)一個(gè)shot寬度的距離后停止， 使shot 1進(jìn)入熱板B2下方，shot 6進(jìn)入冷板C4下方。移動(dòng)后位置如圖3所示。經(jīng)過一 個(gè)shot的曝光時(shí)間t后，硅片繼續(xù)沿著X軸正方向移動(dòng)一個(gè)shot寬度距離，使shot 2也 進(jìn)入熱板B2下方，shot5進(jìn)入C4下方。重復(fù)上述移動(dòng)步驟，將shot 3移到B2下方，shot4 移到C4下方。在一個(gè)shot曝光時(shí)間t內(nèi)，硅片沿著X軸正方向移動(dòng)，使shotl、shot2和 shot3位于熱板Bl下方。移動(dòng)后位置如圖4所示。在該時(shí)間t內(nèi)，C3、B2和C4保持相對(duì)位 置不變，整體沿著Y軸負(fù)方向移動(dòng)一個(gè)shot長(zhǎng)度距離。移動(dòng)后位置如圖5所示。將硅片A 沿著X軸負(fù)方向，類似上述的移動(dòng)方式，依次對(duì)硅片上shot4、shot5和shot6進(jìn)行烘烤。移 動(dòng)后位置如圖6所示。C1、B1和C2保持相對(duì)位置不變，整體沿著Y軸負(fù)方向移動(dòng)一個(gè)shot 長(zhǎng)度距離。移動(dòng)后位置如圖7所示。將硅片A沿著X軸正方向，如上述移動(dòng)，依次對(duì)硅片上shot7,shotS和shot9進(jìn)行烘烤。移動(dòng)后位置如圖8所示。假設(shè)該類型光刻膠所需烘烤時(shí) 間為T，shotl的烘烤時(shí)間從進(jìn)入熱板B2下方時(shí)刻開始。在目前業(yè)內(nèi)的光刻工藝中，光刻膠 額定烘烤時(shí)間T大于n*t。在完成上述動(dòng)作后，硅片A移動(dòng)至熱板B2下方，移動(dòng)后位置如 圖9所示。假設(shè)shotl的總烘烤時(shí)間為tl，當(dāng)tl等于T時(shí)，硅片A在圖9所示位置，沿著X 軸正方向，移動(dòng)一個(gè)shot寬度距離后停止，使shotl進(jìn)入冷板Cl下方。每等待時(shí)間t，重復(fù) 上述移動(dòng)方式。移動(dòng)后位置如圖10所示。重復(fù)上述的移動(dòng)步驟，移動(dòng)后位置如圖11所示。 硅片A沿著X軸負(fù)方向，重復(fù)上述移動(dòng)步驟。移動(dòng)后位置如圖12所示。重復(fù)上述的移動(dòng)步 驟，移動(dòng)后位置如圖13所示。重復(fù)上述的移動(dòng)步驟，移動(dòng)后位置如圖14所示。將硅片A移 出冷板Cl下方，移動(dòng)后位置如圖15所示。熱板及冷板恢復(fù)到圖16所示位置。將硅片移到 指定容器，一片硅片處理流程完成。每片待處理硅片按此方法處理。圖17所示為本發(fā)明烘烤裝置結(jié)構(gòu)示意圖。在圖17中，B是電阻絲加熱型熱板。目 前電阻絲加熱法是業(yè)內(nèi)使用較廣的方法。C是冷板。直流電機(jī)1用于驅(qū)動(dòng)螺桿4旋轉(zhuǎn)。把 手3和螺桿4連接處有螺紋。把手3和各自的熱板冷板，或者硅片臺(tái)相連接。當(dāng)螺桿4在 電機(jī)1的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)把手3在Y和X方向移動(dòng)。把手3帶動(dòng)各連接的熱板冷板或者 硅片運(yùn)動(dòng)。在如圖2的優(yōu)選實(shí)施例中，C1、B1和C2連接在同一個(gè)把手上，C3、B2和C4連接 在同一個(gè)把手上。每個(gè)把手分別由獨(dú)立的螺桿4和電機(jī)1驅(qū)動(dòng)?？梢岳密浖幊毯拖嚓P(guān) 電路實(shí)現(xiàn)“技術(shù)解決方案”中所述方式運(yùn)動(dòng)。支撐柱D用于承載硅片。主框架2用于固定 電機(jī)1和定位螺桿4，提供整個(gè)系統(tǒng)的支撐。冷板C結(jié)構(gòu)如圖18所示。冷板C是個(gè)中空的腔體，由若干個(gè)獨(dú)立的腔體5結(jié)合而 成。每個(gè)小腔體向外連接一個(gè)進(jìn)水口和一個(gè)出水口。腔體內(nèi)部用一隔板6阻隔，隔板下部 與腔體內(nèi)壁留有足夠液體流動(dòng)的空間。當(dāng)常溫的水流入小腔體后，流向腔體底部，吸收由硅 片表面?zhèn)鲗?dǎo)過來的熱量，使硅片表面保持常溫。流出腔體的水被送往溫度控制系統(tǒng)(TCU)， 將水溫調(diào)節(jié)到設(shè)定溫度，再將水送入腔體，循環(huán)使用。本說明書中所述的只是本發(fā)明的幾種較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說明本 發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過邏輯分析、 推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種烘烤光刻膠的方法，其特征在于在烘烤光刻膠的過程中，根據(jù)每個(gè)曝光區(qū)域 曝光時(shí)間的差異，在烘烤工藝環(huán)節(jié)添加差額時(shí)間，使得硅片各個(gè)曝光區(qū)域在曝光和烘烤之 間有相同的時(shí)間間隔。
2.如權(quán)利要求1所述的烘烤方法，其特征在于相同的時(shí)間間隔是通過改變烘烤所用 的熱板與硅片之間的相對(duì)位置來實(shí)現(xiàn)的。
3.如權(quán)利要求1所述的烘烤方法，其特征在于采用與對(duì)各曝光區(qū)域進(jìn)行曝光相同的 順序?qū)杵母鱾€(gè)區(qū)域進(jìn)行烘烤。
4.使用如權(quán)利要求1-3之一所述的烘烤方法的烘烤裝置，其特征在于包括熱板，對(duì)光刻膠進(jìn)行加熱，具有較高的溫度均勻性和溫度精度，溫度值根據(jù)不同光刻膠 的需求而定；冷板，位于硅片進(jìn)出熱板的邊緣與熱板連接，具有較高的溫度均勻性和溫度精度，溫度 值為室溫；運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，控制硅片與熱板間的相對(duì)位置；以及硅片支撐系統(tǒng)，支撐硅片，具有良好的隔熱性能。
5.如權(quán)利要求4所述的烘烤裝置，其特征在于熱板可以是兩塊可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)的熱板。
6.如權(quán)利要求4所述的烘烤裝置，其特征在于既可以用一組烘烤模塊對(duì)硅片進(jìn)行單面 加熱，也可以用兩組烘烤模塊對(duì)硅片進(jìn)行雙面加熱。
全文摘要
本發(fā)明公開一種烘烤光刻膠的方法，根據(jù)每個(gè)曝光區(qū)域曝光時(shí)間的差異，在烘烤工藝環(huán)節(jié)添加差額時(shí)間，使每個(gè)曝光區(qū)域在曝光和烘烤之間有相同的時(shí)間間隔。同時(shí)公開了使用該方法的裝置。使用本發(fā)明公開的烘烤光刻膠的方法及裝置，可以有效地減小不同曝光區(qū)域之間由于不是同時(shí)曝光引起時(shí)間延誤而造成的烘烤差異，有助于獲得更優(yōu)良的關(guān)鍵尺寸均勻性。
文檔編號(hào)G03F7/38GK102103333SQ20091020129
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者盧士良, 段立峰, 蔡燕民 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司