一种光刻胶涂布方法及半导体前段制作工艺与流程

本发明涉及半导体工艺，具体涉及一种光刻胶涂布方法及前段制作工艺。

背景技术：

1、光刻是半导体生产过程中的关键工艺步骤，光刻机所能做到的最小线宽将直接决定芯片的性能和成本。在过去的半个世纪里，业界一直在遵照摩尔定律不断缩小线宽。在光刻工程师的努力下，业界所能做到的最小线宽已经远超过光学物理极限。到了先进工艺节点，尤其是到了28nm及以下的先进工艺节点，为了超过光刻机单次曝光分辨率的极限，通常会用到就是双图案化工艺(double pattern)。在更为先进的工艺中，还会用到反向双图案化工艺(reverse double pattern)。

2、此外，在半导体光刻工艺过程中，有时候需要在底部有疏密不一的图形的上方旋涂光刻胶或抗反射材料；这时候经常会产生稀疏图形(iso)和稠密图形(dense)上方的光刻图胶(或抗反射材料)的厚度不一的现象(即光刻胶涂布不均匀)，该现象一般称为负载效应(即loading效应)，如图1所示，稀疏图形上方的光刻胶的厚度比稠密图形上方的光刻胶的厚度更厚。

3、对于28nm及以下的先进工艺节点的双图案化工艺而言，负载效应带来的影响不容忽视，会直接影响最终刻蚀得到的图形的尺寸均匀性。

4、因而，如何缓解双图案化工艺在涂布光刻胶的过程中存在的负载效应，已成为业界亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种光刻胶涂布方法及半导体前段制作工艺，以缓解在双图案化工艺中光刻胶涂布后光刻胶存在的负载效应，从而提高后续刻蚀得到的图形的尺寸均匀性。

2、本发明的技术方案提供了一种光刻胶涂布方法，适用于28纳米及以上的半导体工艺节点，应用于双图案化工艺在晶圆上形成的稠密图形，该方法包括：

3、步骤s11：在晶圆表面喷涂预设量的溶剂，并使晶圆按照第一转速旋转第一预设时间段，使得溶剂能均匀分布于晶圆上；

4、步骤s12：使晶圆按照第二转速旋转第二预设时间段，以减少所述晶圆上稠密图形区的溶剂量；

5、步骤s21：喷涂预设剂量的光刻胶；

6、步骤s22：旋转均匀所述晶圆上的光刻胶的厚度；

7、步骤s31：使晶圆按照第三转速旋转第三预设时间段，进一步去除涂有光刻胶的晶圆上的所述溶剂；

8、步骤s32：去除晶圆边缘部分的光刻胶；

9、步骤s33：烘烤所述晶圆上的光刻胶，固化所述光刻胶；

10、其中，所述第二转速高于所述第一转速，所述第二预设时间段长于所述第一预设时间段。

11、可选的，所述第一时间段小于3s；所述第一转速在1000转/分钟以内。

12、可选的，所述第二时间段为5s～15s；所述第二转速为1000转/分钟～3000转/分钟。

13、可选的，所述步骤s22具体包括：

14、步骤s221：使晶圆按照第四转速旋转第四预设时间段，使得晶圆边缘的光刻胶回流；

15、步骤s222：使晶圆按照第五转速旋转第五预设时间段，使得在晶圆表面形成厚度均匀的光刻胶；

16、其中，第五转速高于所述第四转速，所述第五预设时间段长于所述第四预设时间段。

17、可选的，所述第三转速低于所述第五转速。

18、可选的，所述第四转速为100转/分钟，所述第四预设时间段约为1秒。

19、可选的，所述步骤s32为向所述晶圆部分喷涂溶剂而去除所述晶圆边缘部分的光刻胶。

20、可选的，所述光刻胶涂布方法为所述双图案化工艺中，第二次光刻胶的涂布方法。

21、相应的，本发明的技术方案还提供了一种半导体前段制作工艺，包括使用上述任一项实施方案提供的光刻胶涂布方法进行光刻胶涂布。

22、与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案具有以下有益效果：

23、在本发明提供的光刻胶涂布方法中，通过在晶圆表面喷涂溶剂和在晶圆表面喷涂光刻胶之间，额外增加了使晶圆按照第二转速旋转第二预设时间段的步骤，可降低在双图案化工艺中在光刻胶涂布后的负载效应，从而提高后续刻蚀得到的图形的尺寸均匀性。

24、进一步地，所述第二预设时间段为5s～15s及所述第二转速为1000转/分钟～3000转/分钟是对晶圆进行长时间和高转速的旋转。对晶圆进行旋转的时间，需要具体搭配晶圆的旋转转速进行搭配，也需要依据第二次图案疏密程度的差异化及稠密图形的具体尺寸进行适应性调整。这样便于实现不同先进制程中的双图案工艺，降低第二次光刻工艺中使用不同厚度的光刻胶的负载效应，以提高双图案工艺最终获得的图形的尺寸均匀性。

25、此外，在本发明提供的半导体前段制作工艺中得到的半导体芯片，由于采用了前述的光刻胶涂布方法，因此大大提高了刻蚀得到的图形的尺寸均匀性，进而提高了此半导体芯片的良率。

技术特征：

1.一种光刻胶涂布方法，其特征在于，适用于28纳米及以下的半导体工艺节点，应用于双图案化工艺在晶圆上形成的稠密图形，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的光刻胶涂布方法，其特征在于，所述第一预设时间段小于3s；所述第一转速在1000转/分钟以内。

3.根据权利要求2所述的光刻胶涂布方法，其特征在于，所述第二预设时间段为5s～15s；所述第二转速为1000转/分钟～3000转/分钟。

4.根据权利要求1所述的光刻胶涂布方法，其特征在于，所述步骤s22具体包括：

5.根据权利要求4所述的光刻胶涂布方法，其特征在于，所述第三转速低于所述第五转速。

6.根据权利要求4所述的光刻胶涂布方法，其特征在于，所述第四转速为100转/分钟，所述第四预设时间段约为1秒。

7.根据权利要求1所述的光刻胶涂布方法，其特征在于，所述步骤s32为向所述晶圆部分喷涂溶剂而去除所述晶圆边缘部分的光刻胶。

8.根据权利要求1所述的光刻胶涂布方法，其特征在于，所述光刻胶涂布方法为所述双图案化工艺中，第二次光刻胶的涂布方法。

9.一种半导体前段制作工艺，其特征在于，包括使用权利要求1至8任一项所述的光刻胶涂布方法进行光刻胶涂布。

技术总结本发明提供了一种光刻胶涂布方法及半导体前段制作工艺，适用于28纳米及以上的半导体工艺节点，应用于双图案化工艺在晶圆上形成的稠密图形。该方法包括：在晶圆表面喷涂预设量的溶剂，并使晶圆按照第一转速旋转第一预设时间段；使晶圆按照第二转速旋转第二预设时间段；喷涂预设剂量的光刻胶；旋转均匀所述晶圆上的光刻胶至预设厚度；使晶圆按照第三转速旋转第三预设时间段，进一步去除涂有光刻胶的晶圆上的所述溶剂；去除晶圆边缘部分的光刻胶；烘烤所述晶圆上的光刻胶，固化所述光刻胶；相较于现有技术的光刻胶涂布方法，本发明的技术方案能缓解在双图案化工艺中光刻胶涂布后的负载效应，提高后续刻蚀得到的图形的尺寸均匀性。技术研发人员：邱翔受保护的技术使用者：广州增芯科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11