專(zhuān)利名稱(chēng)：光刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅片的光刻方法，屬于半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
光刻工藝是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，它有很多影響其工藝寬容度的工藝變量。例如減小 的特征尺寸、對(duì)準(zhǔn)偏差、掩模層數(shù)目以及硅片表面的清潔度。光刻的圖形形成先后過(guò)程 分為8個(gè)步驟，前后工藝先后包括氣相成底膜、旋轉(zhuǎn)涂膠、軟烘、對(duì)準(zhǔn)和曝光、曝光后 烘焙、顯影、堅(jiān)膜烘焙和顯影檢查。
第二個(gè)步驟旋轉(zhuǎn)涂膠中光刻膠先滴在硅片的中心，圖1為現(xiàn)有光刻膠的旋涂過(guò) 程示意圖。其中，圖IA為正在進(jìn)行光刻膠旋涂時(shí)的示意圖，圖IB為光刻旋涂完畢后的 示意圖。如圖IA IB所示，硅片3通過(guò)真空吸附在硅片承載臺(tái)2上，機(jī)臺(tái)上方的噴嘴 5噴出光刻膠溶液4，同時(shí)，機(jī)臺(tái)在電機(jī)1的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，比如轉(zhuǎn)速為IK 3K轉(zhuǎn)/ 分鐘，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)硅片旋轉(zhuǎn)，從而將光刻膠溶液4均勻旋涂到硅片3表面上，形成一層均勻 的光刻層涂膠6。在實(shí)際的工藝過(guò)程中，在硅片上會(huì)存在由于生產(chǎn)環(huán)境和上一步氣相成底 膜過(guò)程產(chǎn)生的沾污物，如果沾污物在硅片的中心位置時(shí)，由于光刻膠溶液4是在硅片的 中心滴落，所以即使有沾污物，光刻膠溶液仍能完全粘附硅片。但是當(dāng)沾污物在硅片邊 緣位置時(shí)，如圖2所示，旋轉(zhuǎn)到硅片邊緣的光刻膠溶液4厚度不及沾污物的高度，所以無(wú) 法完全粘附沾污物外延部分的硅片。
這個(gè)缺陷也是導(dǎo)致大多數(shù)不良光刻膠粘附發(fā)生在硅片邊緣的原因。而目前的工 藝步驟是在整個(gè)光刻結(jié)束后才要求去檢查光刻膠粘附的質(zhì)量。但這樣就會(huì)使得許多硅片 在完成了光刻工藝后才被發(fā)現(xiàn)缺陷，這種工藝方法既浪費(fèi)了生產(chǎn)原料，又極大的影響了 生產(chǎn)產(chǎn)量。進(jìn)一步，對(duì)于浸沒(méi)式曝光機(jī)，如果發(fā)生抗浸水涂層粘附異常，將導(dǎo)致光刻膠 與水直接接觸。光刻膠中的某些化學(xué)成分將導(dǎo)致鏡頭的污染。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是目前的工藝步驟是在整個(gè)光刻結(jié)束后才要求去檢查光刻膠 粘附的質(zhì)量。但這樣就會(huì)使得許多硅片在完成了光刻工藝后才被發(fā)現(xiàn)缺陷，這種工藝方 法既浪費(fèi)了生產(chǎn)原料，又極大的影響了生產(chǎn)產(chǎn)量。進(jìn)一步，對(duì)于浸沒(méi)式曝光機(jī)，如果發(fā) 生抗浸水涂層粘附異常，將導(dǎo)致光刻膠與水直接接觸。光刻膠中的某些化學(xué)成分將導(dǎo)致 鏡頭的污染。
本發(fā)明提供了一種硅片的光刻方法，工藝步驟依次包括氣相成底膜；旋轉(zhuǎn)涂 膠；軟烘；采用整體水平量測(cè)循環(huán)裝置量測(cè)光刻膠的涂層厚度；根據(jù)整體水平量測(cè)循環(huán) 裝置量測(cè)所得的數(shù)據(jù)，篩選出存在不良光刻膠粘附的問(wèn)題硅片；對(duì)準(zhǔn)和曝光；曝光后烘 焙；顯影；堅(jiān)膜烘焙；顯影檢查。
可選的，定義硅片的邊緣位置，從所述硅片邊緣位置檢查整體水平量測(cè)循環(huán)裝 置所得的量側(cè)厚度以判斷是否存在光刻膠不良粘附問(wèn)題。
可選的，判斷為不良光刻膠位置的標(biāo)準(zhǔn)是指整體水平量測(cè)循環(huán)裝置量測(cè)的數(shù)據(jù) 大于20納米或者小于負(fù)20納米的位置。
可選的，所述判斷為不良光刻膠粘附的硅片都停止進(jìn)行下一步工藝步驟對(duì)準(zhǔn)和 曝光，改由人工檢查不良光刻膠粘附的硅片并將合格硅片進(jìn)行下一步工藝步驟對(duì)準(zhǔn)和曝 光、對(duì)不合格硅片清洗表面原有光刻膠后重新粘附光刻膠。
由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、在對(duì)準(zhǔn)和曝光工藝前檢查硅片邊緣位置是否存在不良光刻膠粘附的問(wèn)題，避 免了進(jìn)入后序工藝而導(dǎo)致的生產(chǎn)時(shí)間延誤以及生產(chǎn)原料的浪費(fèi)。
2、對(duì)于浸沒(méi)式曝光機(jī)，防止由于硅片表面無(wú)抗浸水涂層粘附，光刻膠與水直接 接觸，造成整個(gè)鏡頭的污染。


圖IA IB為現(xiàn)有光刻膠的旋涂過(guò)程示意圖2為當(dāng)硅片邊緣位置上存在沾污物時(shí)不良光刻膠粘附的示意圖，其中
沾污物阻止光刻膠自硅片內(nèi)向外的均勻擴(kuò)散；
圖3為現(xiàn)有整體水平量測(cè)循環(huán)裝置量測(cè)硅片光刻膠厚度的示意圖4為現(xiàn)有整體水平量測(cè)循環(huán)裝置量測(cè)硅片光刻膠厚度的數(shù)據(jù)表；
圖5示意了硅片邊緣位置與中心區(qū)域的區(qū)分；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例中光刻工藝的實(shí)現(xiàn)過(guò)程示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)使用光刻機(jī)中的曝光系統(tǒng)的GLC (Global LevelingCircle)功能所收集的硅片各個(gè)位置的厚度的數(shù)據(jù)來(lái)挑選出不良光刻膠粘附問(wèn)題的硅片。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。
參考圖6，步驟S600，氣相成底膜；步驟S601，旋轉(zhuǎn)涂膠；步驟S602，軟烘； 步驟S603，采用整體水平量測(cè)循環(huán)裝置(GLC)來(lái)量測(cè)光刻膠的涂層厚度；步驟S604， 根據(jù)邊緣區(qū)域內(nèi)量側(cè)厚度的數(shù)據(jù)，挑選出存在不良光刻膠粘附的問(wèn)題硅片；步驟S605， 對(duì)準(zhǔn)和曝光；步驟S606，曝光后烘焙；步驟S607，顯影；步驟S608，堅(jiān)膜烘焙；步驟 S609，顯影檢查。
步驟S600，氣相成底膜。
光刻的第一步是清洗、脫水和硅片表面成底膜處理。這些步驟的目的是增強(qiáng)硅 片和光刻膠之間的的粘附性。
硅片清洗包括濕法清洗和去離子水沖洗以去除沾污物，大多數(shù)的硅片清洗工作 在進(jìn)入光刻工作間之前進(jìn)行。脫水至干烘焙在一個(gè)封閉腔內(nèi)完成，以除去吸附在硅片表 面的大部分水汽。硅片表面必須是清潔和干燥的。脫水烘焙后硅片立即要用六甲基二硅 胺烷進(jìn)行成膜處理，它起到了粘附促進(jìn)劑的作用。
步驟S601，旋轉(zhuǎn)涂膠。
成底膜處理后，硅片要立即采用旋轉(zhuǎn)涂膠的方法涂上液相光刻膠材料。硅片被 固定在一個(gè)真空載片臺(tái)上，它是一個(gè)表面有很多真空孔以便固定在平的金屬或聚四氯乙烯盤(pán)。一定數(shù)量的液體光刻膠滴在硅片上，然后硅片得到一層均勻的光刻膠涂層。步驟S602，軟烘。 光刻膠被涂到硅片表面后必須要經(jīng)過(guò)軟烘、軟烘的目的是去除光刻膠中的溶 齊U。軟烘提高了粘附性，提升了硅片上光刻膠的均勻性，在刻蝕中得到了更好的線寬控 制。典型的軟烘條件是在熱板上90攝氏度到100攝氏度烘30秒，接下來(lái)是在冷板上的 降溫步驟，以得到光刻膠一致特性的硅片溫度控制。步驟S603，采用整體水平量測(cè)循環(huán)裝置(GLC)來(lái)量測(cè)光刻膠的涂層厚度。在進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)和曝光之前，需要對(duì)于光刻膠的厚度進(jìn)行量測(cè)以保證對(duì)準(zhǔn)的聚焦正 確。所以采用整體水平量測(cè)循環(huán)裝置(GLC)來(lái)量測(cè)光刻膠的涂層厚度，如圖3a所示， 硅片固定在承載臺(tái)上，由一組光學(xué)量測(cè)裝置在硅片上方移動(dòng)，移動(dòng)到硅片的某個(gè)點(diǎn)A上 方，記錄A點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)為(XA，YA)量測(cè)A點(diǎn)所在的硅片上的光刻膠的厚度并記錄下 來(lái)。所述量測(cè)是指由投影光柵301將光經(jīng)過(guò)透鏡照射302到硅片上的光刻膠303，光刻膠 303將光經(jīng)過(guò)接受透鏡304反射到光學(xué)接受器305。GLC通過(guò)計(jì)算所述光柵的發(fā)射光與反 射光的光程差來(lái)測(cè)量出光刻膠的厚度。所述量測(cè)是現(xiàn)有技術(shù)不屬于本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)，故 不在此出做進(jìn)一步說(shuō)明。硅片上所有的點(diǎn)量測(cè)完成后，如圖4所示，會(huì)形成一組量測(cè)點(diǎn) 與厚度一一對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。例如A (XA, Ya)-----^ 30 納米；B (XB, Yb)-----^ 12 納米；......步驟S604，根據(jù)邊緣區(qū)域內(nèi)量側(cè)厚度的數(shù)據(jù)，挑選出存在不良光刻膠粘附的問(wèn) 題硅片。當(dāng)GLC將硅片上各個(gè)點(diǎn)的厚度全部量測(cè)出來(lái)并記錄下來(lái)后，通過(guò)預(yù)先設(shè)定的判 斷方法將有可能是不良涂層的點(diǎn)標(biāo)識(shí)出來(lái)。第一步首先判斷量側(cè)點(diǎn)是否是在硅片的邊緣位置，如圖5所示，將硅片邊緣的 點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)提前定義出來(lái)，圖中邊緣定義圈501外側(cè)的區(qū)域?yàn)楣杵倪吘壩恢茫詷?biāo) 識(shí)502表示，而邊緣定義圈501內(nèi)側(cè)區(qū)域?yàn)楣杵行膮^(qū)域，以標(biāo)識(shí)503表示。邊緣定義 圈501距離硅片邊緣的距離可以為2 7mm，一般來(lái)說(shuō)，邊緣定義圈501外側(cè)是光刻膠 不容易到達(dá)的位置，如果硅片上存在沾污物，硅片邊緣的沾污物外延部分不容易覆蓋光 刻膠。僅僅通過(guò)對(duì)邊緣位置上的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，能縮短檢查時(shí)間、提高效率。第二步對(duì)邊緣位置內(nèi)的量側(cè)點(diǎn)進(jìn)行判斷，將量側(cè)厚度相比預(yù)設(shè)厚度大于20納米 或小于-20納米的點(diǎn)記錄下來(lái)，說(shuō)明此處存在不良光刻膠粘附問(wèn)題，該硅片需要被挑選 出來(lái)。所述判斷為不良光刻膠粘附的硅片都停止進(jìn)行下一步工藝步驟對(duì)準(zhǔn)和曝光，改 由人工檢查不良光刻膠粘附的硅片并將合格硅片進(jìn)行下一步工藝步驟對(duì)準(zhǔn)和曝光、對(duì)不 合格硅片清洗表面原有光刻膠后重新粘附光刻膠。步驟S605，對(duì)準(zhǔn)和曝光。對(duì)于判斷合格的硅片，使用掩模版與涂了膠的硅片上的正確位置對(duì)準(zhǔn)。曝光使 用的鏡頭與掩模版都沉浸在超純水(無(wú)雜質(zhì)，無(wú)帶電離子)中進(jìn)行曝光，由于將不良涂層 的硅片提前篩選出來(lái)，所以保證了在曝光中不會(huì)因?yàn)闊o(wú)抗浸水涂層而導(dǎo)致污染曝光透鏡等問(wèn)題。步驟S606，曝光后烘焙。曝光后的硅片從曝光系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到硅片軌道系統(tǒng)后，需要進(jìn)行短時(shí)間的曝光后烘焙。為了促進(jìn)關(guān)鍵光刻膠的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)光刻膠進(jìn)行后烘焙是必需的。進(jìn)行后烘的目的 是提高光刻膠的粘附性并減少駐波。步驟S607，顯影。用化學(xué)顯影液溶解由曝光造成的光刻膠的可溶解區(qū)域就是光刻膠顯影，其主要 目的是把掩模版圖形準(zhǔn)確復(fù)制到光刻膠中。顯影的要求重點(diǎn)是產(chǎn)生的關(guān)鍵尺寸達(dá)到規(guī)格 要求，如果關(guān)鍵尺寸達(dá)到了規(guī)格要求，那么所有的特征都認(rèn)為是可以接受的，因?yàn)殛P(guān)鍵 尺寸是顯影中最困難的結(jié)構(gòu)。步驟S608，堅(jiān)膜烘焙。顯影后的熱烘焙指的就是堅(jiān)膜烘焙。烘焙要求揮發(fā)掉存留的光刻膠溶劑，提高 光刻膠對(duì)硅片表面的粘附性。這一步就是穩(wěn)固光刻膠，對(duì)下面的刻蝕和離子注入過(guò)程非 常關(guān)鍵。正膠的堅(jiān)膜烘焙溫度為120攝氏度到140攝氏度。步驟S609，顯影檢查。一旦光刻膠在硅片上形成圖形，就要進(jìn)行檢查以確定光刻膠圖形的質(zhì)量。這種 檢查系統(tǒng)對(duì)于高集成的關(guān)鍵層幾乎都是自動(dòng)完成的。檢查有兩個(gè)目的找出光刻膠有質(zhì) 量問(wèn)題的硅片，描述光刻膠工藝性能以滿足規(guī)范要求。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技 術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù) 范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種硅片的光刻方法，工藝步驟依次包括氣相成底膜；旋轉(zhuǎn)涂膠；軟烘；采用整體水平量測(cè)循環(huán)裝置量測(cè)光刻膠的涂層厚度；根據(jù)整體水平量測(cè)循環(huán)裝置量測(cè)所得的量側(cè)厚度，篩選出存在不良光刻膠粘附的問(wèn) 題娃片；對(duì)合格硅片進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)和曝光；曝光后烘焙；顯影；堅(jiān)膜烘焙；顯影檢查。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻方法，其特征在于，定義硅片的邊緣位置，從所述硅片 邊緣位置檢查整體水平量測(cè)循環(huán)裝置所得的量側(cè)厚度以判斷是否存在光刻膠不良粘附問(wèn) 題。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻方法，其特征在于，所述判斷為存在不良光刻膠粘附問(wèn) 題的標(biāo)準(zhǔn)是整體水平量測(cè)循環(huán)裝置的量側(cè)厚度相比預(yù)設(shè)厚度大于20納米或者小于負(fù)20納 米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻方法，其特征在于，所述判斷為不良光刻膠粘附的硅片 都停止進(jìn)行下一步工藝步驟對(duì)準(zhǔn)和曝光，改由人工檢查不良光刻膠粘附的硅片并將合格 硅片進(jìn)行下一步工藝步驟對(duì)準(zhǔn)和曝光、對(duì)不合格硅片清洗表面原有光刻膠后重新粘附光刻膠。
全文摘要
一種硅片的光刻方法，工藝步驟依次包括氣相成底膜；旋轉(zhuǎn)涂膠；軟烘；采用整體水平量測(cè)循環(huán)裝置量測(cè)光刻膠的涂層厚度；根據(jù)整體水平量測(cè)循環(huán)裝置量測(cè)所得的量側(cè)厚度，篩選出存在不良光刻膠粘附的問(wèn)題硅片；對(duì)合格硅片進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)和曝光；曝光后烘焙；顯影；堅(jiān)膜烘焙；顯影檢查。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、在對(duì)準(zhǔn)和曝光工藝前檢查硅片邊緣位置是否存在不良光刻膠粘附的問(wèn)題，避免了進(jìn)入后序工藝而導(dǎo)致的生產(chǎn)時(shí)間延誤以及生產(chǎn)原料的浪費(fèi)。2、對(duì)于浸沒(méi)式曝光機(jī)，防止由于硅片表面無(wú)抗浸水涂層粘附，光刻膠與水直接接觸，造成整個(gè)鏡頭的污染。
文檔編號(hào)G03F7/00GK102023477SQ20091019583
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者任亞然, 安輝 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司