專利名稱：光刻膠的涂覆方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，特別涉及光刻膠的涂覆方法。
背景技術(shù)：
光刻工藝是半導(dǎo)體制造技術(shù)中最頻繁使用、最關(guān)鍵的技術(shù)之一，凡是半導(dǎo)體元件、 光電器件等，都需要用光刻工藝將所需元件的基本組成單元和線路的掩膜圖形轉(zhuǎn)移到襯底表面的光刻膠上。因此，光刻工藝的穩(wěn)定性、可靠性和工藝成品率對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、良率和成本有著重要的影響。通常，光刻的基本工藝包括涂膠、曝光和顯影等三大步驟。目前，通常采用旋涂方法在半導(dǎo)體晶片表面形成光刻膠層，所述半導(dǎo)體晶片可以為裸片或者已經(jīng)具有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件的晶片等，旋涂光刻膠的具體步驟包括在半導(dǎo)體晶片表面旋涂光刻膠層；通過(guò)旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶片將多余的光刻膠甩出所述半導(dǎo)體晶片的表面之外，并使得半導(dǎo)體晶片表面不同位置的光刻膠厚度盡可能一致，并使光刻膠層中的溶劑揮發(fā)；進(jìn)行邊洗工藝(EBR)去除半導(dǎo)體晶片邊緣和背面的光刻膠邊圈。上述的涂膠工藝需保證在半導(dǎo)體晶片表面形成厚度均勻、并且沒(méi)有缺陷的光刻膠層。然而，對(duì)采用上述旋涂方法形成光刻膠層進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在半導(dǎo)體晶片邊緣的光刻膠層中存在大量微小的氣泡。這些微小的氣泡在后續(xù)刻蝕過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體晶片受到損傷，在其表面形成直徑約為4000埃，深度約為1000埃的凹坑。圖1A-1C為半導(dǎo)體晶片表面形成凹坑的示意圖。如圖IA所示，在半導(dǎo)體晶片101 表面形成光刻膠層102過(guò)程中，光刻膠層102中含有氣泡103，氣泡103上方的光刻膠層102 較薄。如圖IB所示，后續(xù)刻蝕過(guò)程中，光刻膠層102也存在一定的消耗，因此可能導(dǎo)致氣泡 103破裂從而露出光刻膠層102的表面，從而導(dǎo)致刻蝕氣體穿過(guò)光刻膠層102并刻蝕半導(dǎo)體晶片101上的非刻蝕區(qū)。如圖IC所示，去除光刻膠層102后，由于存在的氣泡103導(dǎo)致在半導(dǎo)體晶片101表面形成凹坑104。當(dāng)半導(dǎo)體晶片為裸片時(shí)，這些凹坑破壞了半導(dǎo)體晶片表面的平整度，從而使后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件由于半導(dǎo)體晶片表面的平整度較差而出現(xiàn)重疊現(xiàn)象。當(dāng)半導(dǎo)體晶片為已經(jīng)具有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件的晶片時(shí)，刻蝕氣體穿過(guò)光刻膠層對(duì)非刻蝕區(qū)進(jìn)行刻蝕，會(huì)損壞已經(jīng)形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件。無(wú)論是半導(dǎo)體器件的重疊現(xiàn)象還是半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件的損壞，都會(huì)影響整個(gè)晶片上半導(dǎo)體器件的完整性，甚至?xí)?dǎo)致半導(dǎo)體晶片的報(bào)廢，從而增加了生產(chǎn)成本，降低了良品率。因此，需要一種光刻膠的涂覆方法，以避免涂覆過(guò)程中在光刻膠層中形成氣泡，防止刻蝕過(guò)程中在半導(dǎo)體襯底表面形成凹坑。

發(fā)明內(nèi)容
在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式
部分中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種光刻膠的涂覆方法，包括a)提供半導(dǎo)體晶片；b)對(duì)所述半導(dǎo)體晶片進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括向所述半導(dǎo)體晶片的表面涂布有機(jī)溶劑；c)在所述半導(dǎo)體晶片的表面涂覆所述光刻膠。執(zhí)行預(yù)處理步驟，可以使隨后形成的光刻膠層中幾乎不包含氣泡，從而避免刻蝕過(guò)程中，由于光刻膠的消耗導(dǎo)致刻蝕氣體穿過(guò)氣泡而對(duì)半導(dǎo)體晶片造成損傷。優(yōu)選地，涂布所述有機(jī)溶劑的方法為向所述半導(dǎo)體晶片表面中央或接近中央的區(qū)域噴涂所述有機(jī)溶劑。優(yōu)選地，a)步驟所提供的所述半導(dǎo)體晶片表面已執(zhí)行成底膜處理，以增強(qiáng)半導(dǎo)體晶片和光刻膠之間的粘附性。優(yōu)選地，在b)步驟和C)步驟之間還包括向所述半導(dǎo)體晶片表面中央或接近中央的區(qū)域噴涂光刻膠減量涂層涂布所用溶劑；旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，使所述光刻膠減量涂層涂布所用溶劑沿所述半導(dǎo)體晶片表面向邊緣鋪開(kāi)。噴涂光刻膠減量涂層涂布所用溶劑可減少后續(xù)工藝中光刻膠在半導(dǎo)體晶片表面流動(dòng)的阻力，有助于減小光刻膠的用量。優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑選自乳酸乙酯、單乙基醚丙二醇、丙二醇單甲醚乙酸酯和 N-甲基-2-砒咯酮中的一種或多種。優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑的成分為質(zhì)量比等于7 3的單乙基醚丙二醇和丙二醇單甲醚乙酸酯?？梢灾苯油ㄟ^(guò)RRC噴嘴在半導(dǎo)體晶片表面進(jìn)行預(yù)處理，從而避免對(duì)光刻膠涂布裝置的改造。優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑的涂布時(shí)間大于等于5秒，并且小于等于20秒。優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑的涂布時(shí)間為8-10秒。涂布時(shí)間為8-10秒既有效地控制了光刻膠層中的氣泡含量，又兼顧了涂布時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能對(duì)工藝時(shí)間產(chǎn)生的不利影響。優(yōu)選地，所述預(yù)處理步驟還包括甩干涂布在所述半導(dǎo)體晶片上的所述有機(jī)溶劑。
優(yōu)選地，所述甩干時(shí)間為2-5秒。


本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，圖1A-1C為半導(dǎo)體晶片表面形成凹坑的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的光刻膠的涂覆方法的工藝流程圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明涂覆光刻膠的具體步驟的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。為了徹底了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟，以便說(shuō)明本發(fā)明的光刻膠的涂覆方法。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。本發(fā)明的光刻膠的涂覆方法的步驟如下首先，提供半導(dǎo)體晶片；接著，對(duì)半導(dǎo)體晶片進(jìn)行預(yù)處理，該預(yù)處理步驟包括向半導(dǎo)體晶片的表面涂布有機(jī)溶劑，以去除半導(dǎo)體晶片表面的雜質(zhì)；然后，涂覆光刻膠，形成光刻膠層。該方法通過(guò)執(zhí)行預(yù)處理步驟，在隨后形成的光刻膠層中幾乎不包含氣泡，從而避免刻蝕過(guò)程中，由于光刻膠的消耗導(dǎo)致刻蝕氣體穿過(guò)氣泡而對(duì)半導(dǎo)體晶片造成損傷。下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。圖2為根據(jù)本發(fā)明的光刻膠的涂覆方法的工藝流程圖。在步驟201中，提供待執(zhí)行光刻工藝的半導(dǎo)體晶片，此半導(dǎo)體晶片可以為裸片或者已經(jīng)具有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件的晶片等，該半導(dǎo)體晶片需要涂布光刻膠，以執(zhí)行光刻工藝。可選地，對(duì)所述半導(dǎo)體晶片表面進(jìn)行成底膜處理，成底膜處理為在脫水烘焙后的半導(dǎo)體晶片表面利用六甲基二硅胺烷(HMDQ進(jìn)行成膜處理，以增強(qiáng)半導(dǎo)體晶片和光刻膠之間的粘附性。在步驟202中，對(duì)半導(dǎo)體晶片進(jìn)行預(yù)處理，該預(yù)處理步驟包括向半導(dǎo)體晶片的表面涂布有機(jī)溶劑，以去除半導(dǎo)體晶片表面的雜質(zhì)。所述有機(jī)溶劑選自乳酸乙酯(EL)、單乙基醚丙二醇(PGMA)、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)和N-甲基_2_砒咯酮(NMT)等中的一種或多種。涂布所述有機(jī)溶劑的方法例如是向所述半導(dǎo)體晶片表面中央或接近中央的區(qū)域噴涂所述有機(jī)溶劑。具體地，將噴嘴移動(dòng)至半導(dǎo)體晶片中央或靠近中央?yún)^(qū)域的上方位置，并與該半導(dǎo)體晶片表面保持一定距離。該半導(dǎo)體晶片處于靜止?fàn)顟B(tài)或旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，向半導(dǎo)體晶片表面中央或靠近中央?yún)^(qū)域噴出有機(jī)溶劑。其中，半導(dǎo)體晶片的轉(zhuǎn)速為0-500rpm，優(yōu)選地為200-500rpm。噴出的有機(jī)溶劑的量大于等于5cc，優(yōu)選地為8-lOcc。在預(yù)處理過(guò)程中，為了有效減少隨后形成的光刻膠層中氣泡，所述有機(jī)溶劑的涂布時(shí)間大于等于5秒；為了節(jié)省有機(jī)溶劑使用量，同時(shí)盡量減少對(duì)工藝時(shí)間的影響，涂布時(shí)間小于等于20秒，優(yōu)選地，涂布時(shí)間為8-10秒。發(fā)明人對(duì)不同的涂布時(shí)間進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著涂布時(shí)間的延長(zhǎng)，光刻膠層中的氣泡含量不斷減小。涂布時(shí)間為8-10秒既有效地控制了光刻膠層中的氣泡含量，又兼顧了涂布時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能對(duì)工藝時(shí)間產(chǎn)生的不利影響。此外，所述預(yù)處理還包括甩干涂布在半導(dǎo)體晶片上的有機(jī)溶劑。所述甩干時(shí)間大于等于2秒，優(yōu)選地，為2-5秒。甩干過(guò)程的晶片轉(zhuǎn)速為1000-2000rpm。因?yàn)閷?duì)于大部分涂膠工藝來(lái)說(shuō)，在涂膠之前(即預(yù)處理步驟之后，涂光刻膠之前) 都需要在半導(dǎo)體晶片表面進(jìn)行光刻膠減量涂層(ResistReduction Coating,RRC)涂布。RRC 涂布所用溶劑的成分為質(zhì)量比等于7 3的PGMA和PGMEA的混合溶液。因此，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的有機(jī)溶劑可以與RRC涂布所用溶劑具有相同的成分，從而利用現(xiàn)有的RRC 噴嘴就可以完成預(yù)處理，這樣能避免改造現(xiàn)有的光刻膠涂布裝置，以簡(jiǎn)化工藝步驟。在步驟203中，在半導(dǎo)體晶片表面涂覆光刻膠，形成光刻膠層。結(jié)合圖3描述涂覆光刻膠的具體步驟。在步驟301中，向半導(dǎo)體晶片表面中央或接近中央的區(qū)域噴涂RRC涂布所用溶劑。 在半導(dǎo)體晶片表面先進(jìn)行RRC涂布，可減少后續(xù)工藝中光刻膠在半導(dǎo)體晶片表面流動(dòng)的阻力，有助于減小光刻膠的用量。接著，旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶片，使RRC涂布沿半導(dǎo)體晶片表面向邊緣鋪開(kāi)。其中，上述工藝中半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)時(shí)間約為0.55-1. 55秒，旋轉(zhuǎn)速度為 1500-2500rpm。通過(guò)旋轉(zhuǎn)使得RRC涂布所用溶劑鋪滿整個(gè)半導(dǎo)體晶片的表面，并將多余的 RRC涂布所用溶劑通過(guò)旋轉(zhuǎn)甩出半導(dǎo)體晶片的表面。在步驟302中，在半導(dǎo)體晶片表面涂覆光刻膠。涂膠工藝?yán)缡遣捎脛?dòng)態(tài)噴涂法，即先使半導(dǎo)體晶片以較低的速度旋轉(zhuǎn)，此時(shí)光刻膠噴嘴移動(dòng)至半導(dǎo)體晶片中央或靠近中央?yún)^(qū)域的上方位置，將光刻膠噴涂于晶片表面。 噴出的光刻膠的用量根據(jù)要形成的光刻膠層的厚度決定，光刻膠的種類根據(jù)光刻工藝的工藝參數(shù)，例如線寬，以及刻蝕工藝的工藝參數(shù)決定。低速旋轉(zhuǎn)的作用是幫助光刻膠最初的擴(kuò)散。用這種方法可以用較少量的光刻膠達(dá)到均勻的光刻膠膜。光刻膠擴(kuò)展開(kāi)之后，加速至高速甩開(kāi)光刻膠，使光刻膠擴(kuò)展得到光刻膠層。通過(guò)旋轉(zhuǎn)將多余的光刻膠甩出所述半導(dǎo)體晶片的表面之外，使半導(dǎo)體晶片表面不同位置的光刻膠厚度盡可能一致，并使光刻膠層中的溶劑揮發(fā)。在步驟303中，邊洗去除半導(dǎo)體晶片邊緣和背面的光刻膠邊圈。所述邊圈為在半導(dǎo)體晶片旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于離心力光刻膠向半導(dǎo)體晶片邊緣流動(dòng)并流到背面，而阻礙半導(dǎo)體晶片邊緣和背面形成的光刻膠隆起。干燥后，邊圈會(huì)脫落，導(dǎo)致晶片污染。因此，光刻膠涂覆完成后，需要進(jìn)行邊洗工藝。綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的方法存在以下優(yōu)點(diǎn)第一，在涂覆光刻膠之前，先執(zhí)行預(yù)處理步驟，可以使隨后形成的光刻膠層中幾乎不包含氣泡，從而避免刻蝕過(guò)程中，由于光刻膠的消耗導(dǎo)致刻蝕氣體穿過(guò)氣泡而對(duì)半導(dǎo)體晶片造成損傷；第二，選擇RRC涂布所用溶劑作為預(yù)處理的有機(jī)溶劑，可以直接通過(guò)RRC噴嘴在半導(dǎo)體晶片表面進(jìn)行噴涂，這樣可以簡(jiǎn)化工藝步驟，避免對(duì)光刻膠涂布裝置的改造。根據(jù)如上所述的實(shí)施例制造的半導(dǎo)體器件可應(yīng)用于多種集成電路(IC)中。根據(jù)本發(fā)明的IC例如是存儲(chǔ)器電路，如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、動(dòng)態(tài)RAM(DRAM)、同步 DRAM (SDRAM)、靜態(tài)RAM(SRAM)、或只讀存儲(chǔ)器(ROM)等等。根據(jù)本發(fā)明的IC還可以是邏輯器件，如可編程邏輯陣列(PLA)、專用集成電路(ASIC)、合并式DRAM邏輯集成電路(掩埋式動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、射頻器件或任意其他電路器件。根據(jù)本發(fā)明的IC芯片可用于例如用戶電子產(chǎn)品，如個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、蜂窩式電話、個(gè)人數(shù)字助理、攝像機(jī)、 數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)等各種電子產(chǎn)品中，尤其是射頻產(chǎn)品中。本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)上述實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說(shuō)明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。
權(quán)利要求
1.一種光刻膠的涂覆方法，包括a)提供半導(dǎo)體晶片；b)對(duì)所述半導(dǎo)體晶片進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括向所述半導(dǎo)體晶片的表面涂布有機(jī)溶劑；c)在所述半導(dǎo)體晶片的表面涂覆所述光刻膠。
2.如權(quán)利要求1所述的光刻膠的涂覆方法，其特征在于，涂布所述有機(jī)溶劑的方法為向所述半導(dǎo)體晶片表面中央或接近中央的區(qū)域噴涂所述有機(jī)溶劑。
3.如權(quán)利要求1所述的光刻膠的涂覆方法，其特征在于，a)步驟所提供的所述半導(dǎo)體晶片表面已執(zhí)行成底膜處理。
4.如權(quán)利要求1所述的光刻膠的涂覆方法，其特征在于，在b)步驟和c)步驟之間還包括向所述半導(dǎo)體晶片表面中央或接近中央的區(qū)域噴涂光刻膠減量涂層涂布所用溶劑； 旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，使所述光刻膠減量涂層涂布所用溶劑沿所述半導(dǎo)體晶片表面向邊緣鋪開(kāi)。
5.如權(quán)利要求1所述的光刻膠的涂覆方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑選自乳酸乙酯、 單乙基醚丙二醇、丙二醇單甲醚乙酸酯和N-甲基-2-砒咯酮中的一種或多種。
6.如權(quán)利要求5所述的光刻膠的涂覆方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑的成分為質(zhì)量比等于73的單乙基醚丙二醇和丙二醇單甲醚乙酸酯。
7.如權(quán)利要求1所述的光刻膠的涂覆方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑的涂布時(shí)間大于等于5秒，并且小于等于20秒。
8.如權(quán)利要求7所述的光刻膠的涂覆方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑的涂布時(shí)間為 8-10 秒。
9.如權(quán)利要求1所述的光刻膠的涂覆方法，其特征在于，所述預(yù)處理步驟還包括甩干涂布在所述半導(dǎo)體晶片上的所述有機(jī)溶劑。
10.如權(quán)利要求9所述的光刻膠的涂覆方法，其特征在于，所述甩干時(shí)間為2-5秒。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光刻膠的涂覆方法，包括a)提供半導(dǎo)體晶片；b)對(duì)所述半導(dǎo)體晶片進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括向所述半導(dǎo)體晶片的表面涂布有機(jī)溶劑；c)在所述半導(dǎo)體晶片的表面涂覆所述光刻膠。根據(jù)本發(fā)明的方法，可以使隨后形成的光刻膠層中幾乎不包含氣泡，從而避免刻蝕過(guò)程中，由于光刻膠的消耗導(dǎo)致刻蝕氣體穿過(guò)氣泡而對(duì)半導(dǎo)體晶片造成損傷。
文檔編號(hào)G03F7/16GK102375342SQ20101026758
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者楊曉松 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司