一种利用超声波优化光刻胶均匀性的涂胶方法

本发明属于光刻工艺，涉及一种利用超声波优化光刻胶均匀性的涂胶方法。

背景技术：

1、在半导体制造中，光刻工艺是集成电路平面工艺的核心，而作为光刻的子工艺匀胶工艺，其均匀性将影响关键线宽均一性、线宽粗糙度均一性和套刻精度等，从而进一步影响芯片的良率。光刻胶的均匀性对于图案的清晰度和准确性至关重要，因为不均匀的光刻胶涂层可能导致图案失真或误差。比如，匀胶不均匀将影响曝光的对齐，导致缺陷和色差的产生。

2、光刻胶涂敷是一个沉积过程，沉积过程中光刻胶胶层将被涂在晶圆表面。其中旋涂法是一种被广泛应用的光刻胶薄膜制备方法，旋涂法利用晶圆旋转时形成的离心力将光刻胶散布到整个晶圆表面。当少量液体被施加到旋转的圆盘上时，大部分液体被离心力扫出圆盘。一些液体留在圆盘上，由于粘性力和离心力的相互作用，其厚度变薄。最终，一个非常薄，均匀的薄膜被生产出来。这一过程便被称为旋涂法镀膜，已广泛应用于制造微电子器件。

3、这种方法对于具有低表面张力的溶液相当有效，但当涂层材料具有高表面张力时，旋涂法制备的薄膜会出现不良问题。例如：具有高表面张力的溶液通常在涂层过程中形成大液滴，导致液体在基片表面形成不均匀的涂层，例如形成环状沉积或中央凸起；表面张力较大的液体在旋涂过程中更容易形成露珠并回流，这会导致涂覆速度的不均匀性和涂层的厚度波动；高表面张力会导致液体在基片边缘处出现较大的张力差异，边缘部分的液体往往会收缩并形成较高的涂层。这可能导致涂层边缘的不均匀性。

4、针对上述问题，目前调整光刻胶表面张力方式主要有：控制溶剂选择和比例和添加表面活性剂等。但这些方法可能会改变光刻胶的化学性质、黏度或固化特性，从而影响其在光刻过程中的性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种一种利用超声波优化光刻胶均匀性的涂胶方法。

2、本发明是这样实现的，提供一种利用超声波优化光刻胶均匀性的涂胶方法，所述方法包括以下步骤：

3、步骤s1：晶圆预处理；

4、步骤s2：滴加光刻胶；

5、步骤s3：超声波辅助旋转匀胶

6、s3-1：将超声波振动器置于距离晶圆上表面中心λ/2处，其中λ为超声波波长；

7、s3-2：开打超声波振动器，产生超声波照射光刻胶，同时将步骤s2已完成光刻胶滴加的晶圆的转速提高，并保持匀速旋转，利用超声波振动将光刻胶材料的大液滴局部分解成微小的液滴，并在离心力的作用下渗透到基底上的狭窄区域，同时晶圆的旋转使其扩展成为均匀的薄膜；

8、s3-3：调整超声波振动器朝向，使超声波与初步扩散完成的光刻胶薄膜平行，此时超声波振动器产生的行波传播方向与光刻胶的运动方向垂直，将3-2步骤中的晶圆转速继续提高，并保持匀速旋转，利用超声波的辐射力推动光刻胶表面，帮助光刻胶形成更加平整的薄膜；

9、s3-4：关闭超声波振动器，晶圆继续保持转速匀速旋转，利用匀速旋转持续蒸发光刻胶中的剩余溶剂，使光刻胶减薄且更加牢固；

10、步骤s4：晶圆边缘与背面冲洗；

11、步骤s6：后处理。

12、本发明的有益效果是：

13、本发明在光刻胶旋涂过程中加入超声波辅助，超声波能够产生高频振动提供外部能量，并传递给液体溶液，将涂层材料的大液滴局部分解成微小的液滴，帮助它们注入基材上存在的小孔隙中，还可以通过液体内部的微流动，有效消除涂胶液体中的气泡、流动层和结块，使涂胶液体均匀分布。这样可以获得更均匀的涂层，减少涂层厚度的变异性，提高涂层品质。超声波的能量作用可以将光刻胶材料的大液滴局部分解成微小的液滴使涂胶液体在旋涂过程中更容易渗透到被涂物表面和细小缝隙中，提高涂覆的覆盖率，而且加速涂胶液体的渗透和扩散过程，使涂覆速度增加，从而提高涂装效率。

技术特征：

1.一种利用超声波优化光刻胶均匀性的涂胶方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤s1是对晶圆进行预烘烤，预烘烤过程中，通过六甲基二硅氮烷hmds蒸汽；预烘烤结束后将晶圆温度降到室温。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于步骤s1六甲基二硅氮烷hmds蒸汽的沉积时间为30s。

4.根据权利要求2所述方法，其特征在于步骤s1预烘烤温度为150℃，烘烤时间至少为60s。

5.根据权利要求2所述方法，其特征在于步骤s1预烘烤结束后将晶圆温度降到室温后冷却时间大于等于45s。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤s2具体是在步骤s1预处理后的晶圆上表面中心滴加光刻胶，加入过程保持转速2000rpm-3000rpm，滴加时间控制在7s-8s；然后降低转速至100rpm以下后并保持旋转持续时长控制在0.01s-1s。

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤s3-2中将步骤s2已完成光刻胶滴加的晶圆的转速提高至900rpm，此过程持续5s。

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤s3-3中将3-2步骤中的晶圆转速继续提高至1100rpm，并保持匀速旋转，持续时间为5s。

9.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤s3-4中晶圆转速保持1100rpm，持续时间为10s。

10.根据权利要求1或9所述方法，其特征在于步骤s3-4处理后晶圆上附着的光刻胶厚度达到t+δ；其中t表示光刻胶的目标厚度，δ表示冗余厚度。

技术总结
本发明公开一种利用超声波优化光刻胶均匀性的涂胶方法。本发明在光刻胶旋涂过程中加入超声波辅助，超声波能够产生高频振动提供外部能量，并传递给液体溶液，将涂层材料的大液滴局部分解成微小的液滴，帮助它们注入基材上存在的小孔隙中，还可以通过液体内部的微流动，有效消除涂胶液体中的气泡、流动层和结块，使涂胶液体均匀分布。这样可以获得更均匀的涂层，减少涂层厚度的变异性，提高涂层品质。超声波的能量作用可以将光刻胶材料的大液滴局部分解成微小的液滴使涂胶液体在旋涂过程中更容易渗透到被涂物表面和细小缝隙中，提高涂覆的覆盖率，而且加速涂胶液体的渗透和扩散过程，使涂覆速度增加，从而提高涂装效率。

技术研发人员：郑超怡,周国栋,黄烈杰,黄天昊,杨佳斐,倪东,高大为
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/29