本發(fā)明屬于半導體光刻，涉及一種提高晶圓光阻涂布均勻性的方法。

背景技術：

1、隨著半導體技術的快速發(fā)展，晶圓作為半導體領域的基礎材料，經(jīng)一系列工藝形成微小電路結構，再經(jīng)切割、封裝、測試制成芯片是晶圓應用的必需步驟，進而用于制備各種半導體器件。光刻工藝是晶圓加工為芯片的關鍵步驟之一，需要通過涂膠、曝光、顯影定義出光刻圖形，再經(jīng)刻蝕形成相應的電路布局，光阻涂布是否均勻性會直接影響后續(xù)的加工步驟，進而影響芯片生產(chǎn)的良率。

2、在晶圓加工的前段生產(chǎn)工藝，需要將光阻均勻地涂布在芯片表面，使芯片可以利用曝光機來制作圖案，經(jīng)過刻蝕后定義出電路，由于晶圓上的電路布局存在高度差異，導致晶圓表面凹凸不平，因而在晶圓的后段生產(chǎn)工藝中，再次進行光阻涂布時，容易造成光阻涂布后厚度分布不均，局部區(qū)域甚至不足以抗刻蝕，無法起到保護電路的作用，定義的電路被破壞而導致加工的芯片不符合要求，甚至導致報廢?；诖?，在已形成電路布局的晶圓上再次進行光阻涂布，需要采用相應的改進措施，以避免電路被刻蝕。

3、cn?102376541a公開了一種調整集成電路制造中關鍵尺寸均勻性的方法，該方法包括：在測試掩模板上形成測試圖形，在鏡片上均勻涂布相同厚度的光刻膠。通過曝光、顯影、刻蝕將測試掩模板上的測試圖形轉移到晶片上，測試顯影后或刻蝕后晶片中心區(qū)域與邊緣區(qū)域關鍵尺寸，根據(jù)兩者的關鍵尺寸，確定晶片中心區(qū)域與邊緣區(qū)域的光刻膠厚度，調整光刻膠的涂布參數(shù)，使其形貌達到晶片需要的中心區(qū)域與邊緣區(qū)域的光刻膠厚度。該方法中對晶片的光刻屬于前段生產(chǎn)步驟，此時晶片上還并未形成電路圖形，并未涉及到晶圓表面凹凸不平時的光阻涂布，且該方法的關鍵在于控制晶片中心區(qū)域和邊緣區(qū)域的不同光刻膠厚度，而非光阻涂布均勻性的控制，也并未公開具體的涂布工藝參數(shù)。

4、cn?117215153a公開了一種晶圓的光阻涂布方法、裝置、電子設備及存儲介質，該方法包括：在對目標晶圓進行光阻涂布前，將其放置在氬氣等離子體氛圍中進行表面預處理，目標晶圓包括氮化鈦膜層；對表面預處理后的目標晶圓進行光阻涂布，再對經(jīng)過光阻涂布后的目標晶圓進行烘烤處理，得到烘烤后的目標晶圓。該方法的重點在于經(jīng)過對晶圓的預處理，對氮化鈦膜層進行改性，其目的在于解決光刻膠圖形的邊緣粗糙度高的問題，對于光阻涂布的步驟以及如何保證光阻涂布的均勻性并未重點提及，且該晶圓在光阻涂布前并未形成電路圖形，不存在表面不平整情況下光阻涂布的問題。

5、綜上所述，對于提高晶圓光阻涂布均勻性的工藝，尤其是對表面凹凸不平的晶圓，需要對光刻膠及其涂布工藝進行改進，保證光阻涂布的均勻性，以避免局部區(qū)域光阻厚度過薄而被過度刻蝕造成電路損壞的問題，提高晶圓加工的合格率。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種提高晶圓光阻涂布均勻性的方法，所述方法通過對已形成電路圖形的晶圓進行多次光阻涂布，可以有效改善光阻厚度的均勻性，避免因局部區(qū)域過薄而過度刻蝕導致電路損壞的問題，極大提高加工的合格率，有效降低生產(chǎn)成本。

2、為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

3、本發(fā)明提供了一種提高晶圓光阻涂布均勻性的方法，所述方法包括以下步驟：

4、(1)對已形成電路圖形的晶圓進行光阻涂布，所述光阻涂布的次數(shù)至少為兩次，后一次光阻涂布在前一次光阻固化前進行；

5、(2)將步驟(1)光阻涂布后的晶圓進行前烘，得到厚度均勻的光阻層。

6、本發(fā)明中，對于已形成電路圖形的表面凹凸不平的晶圓，再進行光阻涂布時，基于對電路圖形保護的目的，需要對電阻涂布工藝進行改進，在增加光阻涂布次數(shù)的基礎上，保證多次涂布連續(xù)進行，避免因先后固化而造成光阻分層、均勻性差的問題，再通過對光阻層的前烘處理，降低溶劑含量，以降低灰塵造成污染的可能性，同時提高光刻膠在晶圓襯底上的附著性，保證光阻涂布厚度的均勻性，避免過度刻蝕的問題，確保刻蝕后電路圖形的完整性，有效提高產(chǎn)品的合格率；所述方法操作簡單，生產(chǎn)成本低，適用范圍更廣。

7、以下作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，但不作為本發(fā)明提供的技術方案的限制，通過以下技術方案，可以更好地達到和實現(xiàn)本發(fā)明的技術目的和有益效果。

8、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，步驟(1)所述晶圓已經(jīng)過至少一次光刻工藝，例如一次、兩次、三次等，表面已刻蝕形成電路圖形。

9、優(yōu)選地，步驟(1)所述已形成電路圖形的晶圓表面凹凸不平，其中凹槽的深度為0.12～0.18μm，例如0.12μm、0.13μm、0.14μm、0.15μm、0.16μm、0.17μm或0.18μm等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用；凸起的高度為0.16～0.24μm，例如0.16μm、0.17μm、0.18μm、0.19μm、0.2μm、0.21μm、0.22μm、0.23μm或0.24μm等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

10、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，步驟(1)所述光阻涂布前對晶圓進行表面處理。

11、優(yōu)選地，所述表面處理包括：先采用稀釋劑進行清洗，再將粘附物質進行加熱，使其蒸汽烘烤晶圓表面。

12、優(yōu)選地，所述稀釋劑包括丙二醇一甲醚、丙二醇一甲醚乙酸酯或n-甲基吡咯烷酮中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實例有：丙二醇一甲醚和丙二醇一甲醚乙酸酯的組合，丙二醇一甲醚乙酸酯和n-甲基吡咯烷酮的組合，丙二醇一甲醚、丙二醇一甲醚乙酸酯和n-甲基吡咯烷酮的組合等。

13、優(yōu)選地，所述粘附物質包括六甲基二硅胺，所述加熱的溫度為110～130℃，例如110℃、115℃、118℃、120℃、122℃、125℃或130℃等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

14、優(yōu)選地，所述烘烤的時間為45～60s，例如45s、48s、50s、52s、55s、58s或60s等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

15、本發(fā)明中，所述粘附物質的表面處理，可有效去除晶圓表面的潮氣，增強光刻膠與表面的粘附性，將晶圓表面從親水性變?yōu)槭杷孕Ч?/p>

16、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，步驟(1)所述光阻涂布采用的光刻膠的組成包括酚醛樹脂、敏化劑和溶劑。

17、優(yōu)選地，所述酚醛樹脂包括甲酚醛樹脂或酚醛清漆。

18、優(yōu)選地，所述敏化劑包括四甲基氫氧化銨，所述溶劑包括丙二醇甲醚醋酸酯、丙酮、乙醇或異丙醇中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實例有：丙二醇甲醚醋酸酯和丙酮的組合，丙酮和乙醇的組合，乙醇和異丙醇的組合，丙酮、乙醇和異丙醇的組合等。

19、優(yōu)選地，所述光刻膠中酚醛樹脂的含量為15～30wt％，例如15wt％、18wt％、20wt％、22wt％、24wt％、25wt％、27wt％或30wt％等，敏化劑的含量為2～3wt％，例如2wt％、2.2wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.7wt％、2.8wt％或3wt％等，溶劑的含量為65～85wt％，例如65wt％、65wt％、68wt％、70wt％、72wt％、75wt％、78wt％、80wt％、82wt％或85wt％等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，在各自數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

20、本發(fā)明中，所述光刻膠組分的選擇，樹脂聚合物在被輻射時可發(fā)生結構變化，敏化劑可控制聚合相的化學反應，溶劑則能使得甩膠順利進行并在晶圓表面形成薄膜。

21、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，步驟(1)所述光阻涂布采用旋涂法，所述光阻涂布的次數(shù)為兩次，分別為一次光阻涂布和二次光阻涂布。

22、優(yōu)選地，所述一次光阻涂布時，晶圓轉速達到400～600r/min后開始滴膠，例如400r/min、450r/min、500r/min、550r/min或600r/min等，至轉速達到3500～5000r/min穩(wěn)定，例如3500r/min、3800r/min、4000r/min、4200r/min、4500r/min、4800r/min或5000r/min等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，在各自數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

23、優(yōu)選地，所述一次光阻涂布的滴膠速度為1.5～2.5ml/s，例如1.5ml/s、1.6ml/s、1.8ml/s、2ml/s、2.2ml/s、2.4ml/s或2.5ml/s等，滴膠量為3～4ml，例如3ml、3.2ml、3.4ml、3.5ml、3.6ml、3.8ml或4ml等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，在各自數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

24、優(yōu)選地，所述一次光阻涂布滴膠完成后維持旋轉22～35s進行甩膠，例如22s、24s、25s、26s、30s、32s、34s或35s等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，在固化前進行二次光阻涂布。

25、本發(fā)明中，光刻膠在噴涂時呈液態(tài)，在光阻固化前再接著噴涂一次，可以保證光阻分布的均勻性，且避免間隔時間過久造成固化后分層的問題，電路圖形上的凹槽處涂布效果也較好，避免局部光阻厚度過薄的問題。

26、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述二次光阻涂布的轉速為3500～5000r/min，例如3500r/min、3800r/min、4000r/min、4200r/min、4500r/min、4800r/min或5000r/min等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

27、優(yōu)選地，所述二次光阻涂布的滴膠速度為1.5～2.5ml/s，例如1.5ml/s、1.6ml/s、1.8ml/s、2ml/s、2.2ml/s、2.4ml/s或2.5ml/s等，滴膠量為3～4ml，例如3ml、3.2ml、3.4ml、3.5ml、3.6ml、3.8ml或4ml等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，在各自數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

28、優(yōu)選地，所述二次光阻涂布滴膠完成后維持旋轉30～45s進行甩膠，例如30s、32s、34s、36s、38s、40s、42s或45s等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，至光刻膠初步固化。

29、優(yōu)選地，所述光刻膠初步固化后溶劑含量為10～30wt％，例如10wt％、12wt％、15wt％、18wt％、20wt％、22wt％、25wt％、27wt％或30wt％等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

30、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，步驟(1)所述光阻涂布后得到的初步固化的光阻層的厚度為2.2～3.2μm，例如2.2μm、2.4μm、2.5μm、2.7μm、3.0μm或3.2μm等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

31、優(yōu)選地，所述初步固化的光阻層的整體厚度偏差控制在±0.3％，例如-0.3％、-0.2％、-0.1％、0％、0.1％、0.2％或0.3％等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

32、優(yōu)選地，所述光阻涂布后的晶圓轉移至軟烘烤模塊進行前烘。

33、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，步驟(2)所述前烘的溫度為90～120℃，例如90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃或120℃等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

34、優(yōu)選地，所述前烘的時間為0.5～2min，例如0.5min、0.75min、1min、1.25min、1.5min、1.75min或2min、等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

35、優(yōu)選地，所述前烘后光阻層中溶劑含量降至6wt％以下，例如6wt％、5.5wt％、5wt％、4.5wt％、4wt％、3.5wt％或3wt％等，其厚度相比前烘前減小10～20％，例如10％、12％、14％、16％、18％或20％等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，在各自數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

36、本發(fā)明中，所述前烘處理能夠蒸發(fā)光刻膠層中的溶劑，使得涂布后的光阻層達到理想的厚度，基本可以達到2.0～2.8μm，例如2.0μm、2.1μm、2.2μm、2.4μm、2.5μm、2.6μm、2.7μm或2.8μm等，溶劑含量降低，能夠避免沾染灰塵，同時還可以減輕因高速旋轉形成的薄膜應力，從而提高光刻膠在襯底上的附著性。

37、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，步驟(2)所述光阻層再經(jīng)刻蝕后的厚度為1.2～1.8μm，例如1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm或1.8μm等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

38、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述方法包括以下步驟：

39、(1)晶圓經(jīng)過至少一次光刻工藝，表面刻蝕形成電路圖形，所述晶圓表面凹凸不平，其中凹槽的深度為0.12～0.18μm，凸起的高度為0.16～0.24μm，將晶圓進行表面處理，所述表面處理包括：先采用稀釋劑進行清洗，再將粘附物質進行加熱，使其蒸汽烘烤晶圓表面，所述稀釋劑包括丙二醇一甲醚、丙二醇一甲醚乙酸酯或n-甲基吡咯烷酮中任意一種或至少兩種的組合，所述粘附物質包括六甲基二硅胺，所述加熱的溫度為110～130℃，所述烘烤的時間為45～60s；然后進行光阻涂布，所述光阻涂布采用的光刻膠的組成包括酚醛樹脂、敏化劑和溶劑，所述酚醛樹脂包括甲酚醛樹脂或酚醛清漆，所述敏化劑包括四甲基氫氧化銨，所述溶劑包括丙二醇甲醚醋酸酯、丙酮、乙醇或異丙醇中任意一種或至少兩種的組合，所述光刻膠中酚醛樹脂的含量為15～30wt％，敏化劑的含量為2～3wt％，溶劑的含量為65～85wt％，所述光阻涂布采用旋涂法，所述光阻涂布的次數(shù)為兩次，分別為一次光阻涂布和二次光阻涂布；

40、所述一次光阻涂布時，晶圓轉速達到400～600r/min后開始滴膠，至轉速達到3500～5000r/min穩(wěn)定，所述一次光阻涂布的滴膠速度為1.5～2.5ml/s，滴膠量為3～4ml，所述一次光阻涂布滴膠完成后維持旋轉22～35s進行甩膠，在固化前進行二次光阻涂布；所述二次光阻涂布的轉速為3500～5000r/min，所述二次光阻涂布的滴膠速度為1.5～2.5ml/s，滴膠量為3～4ml，滴膠完成后維持旋轉30～45s進行甩膠，至光刻膠初步固化，所述光刻膠初步固化后溶劑含量為10～30wt％；所述光阻涂布后得到的初步固化的光阻層的厚度為2.2～3.2μm，整體厚度偏差控制在±0.3％；

41、(2)將步驟(1)光阻涂布后的晶圓轉移至軟烘烤模塊進行前烘，所述前烘的溫度為90～120℃，所述前烘的時間為0.5～2min，所述前烘后光阻層中溶劑含量降至6wt％以下，其厚度相比前烘前減小10～20％，所述光阻層再經(jīng)刻蝕后的厚度為1.2～1.8μm。

42、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

43、(1)本發(fā)明所述方法通過對已形成電路圖形的晶圓進行多次光阻涂布，可以有效改善光阻厚度的均勻性，避免因局部區(qū)域過薄而過度刻蝕導致電路損壞的問題，極大提高晶圓加工的合格率，可以達到95％以上；

44、(2)本發(fā)明所述方法在增加光阻涂布次數(shù)的基礎上，保證多次涂布連續(xù)進行，避免因先后固化而造成光阻分層、均勻性差的問題，還可通過對光阻層的前烘處理，降低溶劑含量，以降低灰塵造成污染的可能性，提高光刻膠在晶圓襯底上的附著性；

45、(3)本發(fā)明所述方法操作簡單，生產(chǎn)成本低，適用范圍更廣。