TWI305677B - Method for coating low viscosity materials - Google Patents
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Description
1305677 五、發明說明（】） f發明領域】 本發明係有關於一種製造半導體積體電路元件的製 程特別疋有關於一種將低黏度（low-viscosity)材 料例如光阻溶液和抗反射層塗佈溶液，塗佈至晶圓表 面，以形成厚度均勻之膜層的方法。 【發明背景】 隨著晶圓尺寸的增加以及元件小型化的趨勢，低黏度 光阻溶液和低黏度抗反射層塗佈溶液（1〇w_visc〇sity anti reflection coating film solution > #ARC ( 已逐漸被採用，®為這些低黏度塗佈溶液具有 日卑’:5 了孽：優點。將此種低黏度塗佈溶液塗佈至晶圓上 :達ϋΓΤ布的厚度，傳統的方法係藉由降低轉速 本預定的厚㈣，而且均勾度也會變差旱“會發生比原 步 步驟Π 步驟m 步驟IV 步驟v t的塗佈製程大致可分為以下五個步驟： 噴灑溶劑（或稱預濕） 甩乾溶劑 分配塗佈溶液 甩開塗佈溶液 〉月洗晶圓 形成厚度預定為i35〇d^:: 佈光阻溶液，以 圖係繪示出每-步驟之對應的晶圓轉速。#條件。第1 第5頁 0548-8102TWF(N);90133;amy.ptd 1305677 五、發明說明（2) 表一
丨步蠟 -- 時間 (sec) 轉速 (rpm) 加/減連度 (rpm/sec·) 備 註 1.0 0 j I 1.5 0 噴灑溶劑 II 3.0 2000 10000 m 2.6 1000 10000 分配光阻溶液 {2.5 cc/22#} rv 95.0 525 10000 V 1.0 5.0 1.0 5.0 2000 2000 2500 3000 10000 10000 10000 淸洗晶邊 淸洗晶澈晶背 淸洗晶逡 1.0 0 10000 I 請同時參照表1和第1圖，將晶圓放置至旋轉塗佈機台 (spin coater )後’在轉速仍為〇時，將溶劑噴灑至晶圓 表面’歷時1. 5秒’以將晶圓表面預濕。 接著’歷時3秒，在加速度為丨0 〇 〇 〇 Γpm/秒下將晶圓 的轉速由0增加至2000 rpm，並將溶劑甩乾。 接著’歷時2.6秒，在減速度為loooo rpm/秒下將晶 圓的轉速由2000 rpm降低至1000 rpm，並將光阻溶液分配@ 至晶圓表面。 接著，歷時95秒，在減速度為10000 rpm/秒下將晶圓 的轉速由1 00 0 rpm降低至5 2 5 rpm，並將光阻溶液甩開， 以形成預定厚度的光阻膜。
0548-8102TWF(N);90133;amy.ptd 第6頁 1305677 五、發明說明（3) 接著，歷時1秒，在加速度為10000 rpm/秒下將晶圓 的轉速由1000 rpm提高至2000 rpm，並清洗晶邊。之後將 轉速維持在20 0 0 rpm ’並歷時5秒，清洗晶邊和晶背。然 後，歷時1秒，在加速度為1 0000 rpm/秒下將晶圓的轉速 由2 0 00 rpm提高至2 5 0 0 rpm，並清洗晶邊。繼續，歷時5 秒’在加速度為1 0 0 0 0 rpm/秒下將晶圓的轉速由25〇〇 rpm 提高至3000 rpm，並清洗晶邊。 然而’在利用上述傳統的塗佈方法於8寸晶圓表面塗 佈光阻膜的情況下’所形成的光阻膜的厚度相當不均句， 如第2圖所示，光阻膜的平均厚度為133119埃W(A),厚 度差異（variation )的範圍高達3 i 〇7埃（A )。在這樣1 的情況下，會使塗佈製程後所進行之微影步驟和蝕^驟 發生問題。舉例而t，會使钱刻後所形成的導線寬度不： = 的良率。而且，㈣題會隨著晶 的 增加而更形嚴重。 4〜 【發明之目的及概要】 有鑑於此’本發明的目的在於姆 塗佈方法，使所形成的膜層具有良黏度材料的 因此，本發明之目的係針對於又 良’本發明提供一種低黏度材料的塗佈^技=而提出改丨 如下。首先提供晶圓，此晶圓以一法丄其方法簡述 後’將塗佈溶液分配至晶圓上， 速疋速旋轉。之 <俊，以一篦_、、士 晶圓的轉速降低至一第二轉速， 乐 減逮度將 乂將塗佈溶液進行第一次
1305677 五、發明說明（4) 甩開。接著’ U遠小於第一減速度的一第二減速度將晶圓 的轉速緩慢降低至-第三轉速，冑塗佈溶液回流至晶圓的 中心。之後丄以大於第一減速度的一第三加速度將晶圓的 轉速快速提咼至一第四轉速，以將塗佈溶液進行第二次甩 開。 在上述低黏度材料的塗佈方法+，塗佈溶液可為光阻 溶液或ARC塗佈溶液。其中第一減速度、第二減速户和 三加速度例如可分別為1 0 0 0 0 rpm/秒、1〇〇 rpm/&\ 50000 rpm/ 秒。 本發明並提供一種低黏度材料的塗佈方法，其步 述 · (a) 噴灑溶劑於晶圓表面； (b) 將溶劑甩乾； (c) 將塗佈溶液分配至晶圓表面； (d) 第一次甩開塗佈溶液； (e )使塗佈溶液回流至晶圓中心； (f )第二次甩開塗佈溶液。 在上述低黏度材料的塗佈方法中， 配至晶圓表面之分配速度係大致介於2. 1 · 5 c c / 1. 7 秒之間。 在上述低黏度材料的塗佈方法中， 溶液或是ARC塗佈溶液。 以及 其中將塗佈溶液分 5cc/2. 2 秒和 塗佈溶液可為
光阻 在上述低黏度材料的 甩開塗佈溶液的方法包括 塗佈方法之步驟（d)中，第—a :以第一減速度使晶圓的轉速^
1305677 五、發明說明（5) --- 第一轉速降低至第二轉迷，卄 ' ^ 並維持在第 '—轉速一段時間。 在上述低黏度材料的塗你太、么、丄 溶液回流至晶圓中心的方法= :=)/，、使塗佈 第二減速度使晶圓的轉迷自第一減速度的 速，並維持在第三轉速轉速級慢降低至第三轉 在上述低黏度材料的冷. W龛佈方法之步驟（。中，笫一 甩開塗佈溶液的方法包括.、，丄 ^ 乐—人 度使晶圓的轉速自第三轉读故、φ坦一石=疋度的第一加速 在第四轉速一段時間。 禾四轉逯，並維持 為讓本發明之上述目& 的、特徵及優點能更明顯县權， 下文特舉較佳實施例，並耐人β 1此文乃顯易ff ’ 下： 配s所附圖式，作詳細說明如 【發明的詳細說明】 在傳統的塗佈製程中， 將轉速降低至一定速度，* f刀配塗佈溶液至晶圓後， 發現，由於在整個過程中塗佈溶液甩開。經研究 程，因此造成塗佈膜層的均勻度^ J只經過—次的甩開過 本發明為了解決上述的 佈溶液的步驟進行改良。 此本發明針對甩開塗 ^明提供—種塗佈方法，如下所述： 步驟1 :喷壤溶劑（或稱預濕） 步驟II :甩乾溶劑 步驟m :分配塗佈溶液 第9頁 〇548-8102TWF(N)；9〇l33;amy.ptd 1305677 五、發明說明（6) 步驟IV : 1.塗佈溶液甩開 2. 使塗佈溶液回流至晶圓中心 3. 再次將塗佈溶液甩開 步驟V :清洗晶圓 當塗佈溶液分配至晶圓表面後，此塗佈溶液經過兩次 的甩開動作，藉此而使塗佈的膜層具有良好的均勻度。當 然，將塗佈溶液甩開的次數可為兩次以上，本發明並不限 定於兩次。 以下特舉一些實施例詳細說明。 【實施例一】 以利用本發明的塗佈方法來塗佈光阻溶液，以形成厚 度預定為1 3 5 0埃（A )的光阻膜，其詳細條件如下表二所 示。第3圖係繪示出每一步驟之對應的晶圓轉速。
0548-8102TWF(N);90133;amy.ptd 第10頁 1305677 五、發明說明（7) 表二 步驟 時閭 (sec) 轉速 (rpm) 加臟度 (rpm/sec) 備 註 1.0 0 I 1.5 0 噴灑溶劑 II 3.0 2000 10000 III 2.6 1000 10000 分配光阻溶液 (2.5oc/22 秒〉 rv 30.0 525 10000 甩開光阻溶液 50.0 50 100 光阻溶液回流至中心 15.0 521 50000 苒次甩開光阻溶液 V 6.0 2000 10000 淸洗晶邊/晶背 1.0 2500 10000 淸洗晶邊/晶背 5.0 3000 10000 1.0 0 i 10000 i
步驟I 請同時參照表二和第3圖，將晶圓放置至旋轉塗佈機 台後，在轉速仍為0時，將溶劑喷灑至晶圓表面，歷時1. 5 秒，以將晶圓表面預濕。
步驟]I 接著，歷時3秒，在加速度為1 0 0 0 0 r p m /秒下將晶圓 的轉速由0增加至2 0 0 0 r p m，並將溶劑甩乾。
步驟IH
0548-8102TWF(N);90133;amy.ptd 第11頁 1305677 五、發明說明（8) 接著，歷時2. 6秒，在減速度為1 0000 rpm/秒下將晶 圓的轉速由2000 rpm降低至1000 rpm，並以2.5cc/2.2秒 的分配速度（dispense rate)將光阻溶液分配至晶圓表 面。
步驟IV 接著，歷時30秒，在減速度為1 0 0 0 0 rpm/秒下將晶圓 的轉速由1 0 0 0 rpm降低至52 5 rpm，並將光阻溶液進行第 一次甩開動作，如第3圖標示A處。 接著，將減速度調低至100 rpm/秒，並歷時50秒，在_ 加速度為100 rpm/秒下將晶圓的轉速由525 rpm降低至50 rpm，之後轉速固定在50 rpm。在此情況下，由於晶圓的 轉速由52 5 rpm緩慢地降低至50 rpm，其間耗時4.75秒， 使光阻溶液自晶圓邊緣回流至中心，如第3圖標示R處。 接著，將加速度調高至5 0 0 0 0 rpm/秒，並歷時15秒， 在加速度為50000 rpm/秒下將晶圓的轉速由50 rpm極速調 高至521 rpm，之後轉速固定在521 rpm。在此情況下，由 於晶圓的轉速由50 rpm極速地提升至521 rpm，使光阻溶 液再甩開一次，如第3圖標示B處。
步驟V 接著，歷時6秒，在加速度為1 0 0 0 0 rpm/秒下將晶圓 的轉速由1 0 0 0 rpm提高至2 0 0 0 rpm，並清洗晶邊和晶背。 繼續，歷時1秒，在加速度為1 〇 〇 〇 〇 r p m /秒下將晶圓的轉
0548-8102TWF(N);90133;amy.ptd 第12頁 1305677 五、發明說明（9) 速由2 0 0 0 rpm提高至2500 rpm，並清洗晶邊和晶背。 接著，歷時5秒，在加速度為1〇〇〇〇 rpm/秒下將晶圓 的轉速由2500 rpm提高至3000 rpm ° 在利用上述的塗佈方法於8寸晶圓表面塗佈光阻膜的 情況下’所形成的光阻膜的厚度相當均勻，如第4圖所 示’光阻膜的平均厚度為1334.06埃（A)，厚度差異 (variation )的範圍降低至14. 46埃（A )。 【實施例二】 通常，降低塗佈溶液分配至晶圓表面的分配速度可以 $少光阻溶液的耗損’以降低生產成本。然而，降低塗佈 溶液分配至晶圓表面的分配速度，卻會影響塗佈膜層的均 勻度，而且分配速度愈低，所形成的塗佈膜層的均勻度會 愈差。 在此貫施例中，係將實施例一中步驟皿分配光阻溶液 的步驟之光阻溶液的分配速度由原先的2. 5cc/2. 2秒 至 1. 5cc/l. 7 秒。 - 主在利用上述的塗佈方法於8寸晶圓表面塗佈光阻膜的 情況下，所形成的光阻膜的厚度相當均勻，如第5圖所 示，光阻膜的平均厚度為1 340. 00埃（A )，厚度差異 丨 (variation)的範圍為！ 5. 63埃（a )。雖然在"此條件 所形成的光阻膜層之厚度差異較實施例一略大，但其膜 仍視為具有良好的均勻度。 、、曰 因此，利用本發明的塗佈方法’可以在不顯著影響岣
1305677 五、發明說明（ίο) 勻度的情況下，減少塗佈溶液的喷量，以降低生產成本。 【實施例三】 在實施例一中，步驟IV所設定的總時間為9 5秒，此步 驟為整個塗佈製程中花費時間最多之處，亦即此步驟為整 個塗佈製程的瓶頸步驟。 在此實施例中，係將實施例一中步驟IV所設定的總時 間由原先的9 5秒調低至6 5秒。其整個塗佈製程的詳細條件 如下表三所示。第6圖係繪示出每一步驟之對應的晶圓轉 速。 表三
步驟 時閭 轉連 加連度 備 言主 (sec) (rpm) (rpm/sec) 1.0 0 I 1.5 0 噴灑溶劑 II 3.0 2000 10000 III 2.6 1100 10000 分配光阻溶液 (l_5cc/l_7 秒） rv 30.0 472 10000 甩閩光阻溶液 20.0 50 100 光阻溶液回流至中心 15.0 521 50000 再次甩閬光阻溶液 y 6.0 2000 10000 淸洗晶激晶背 1.0 2500 10000 淸驅麵背 5.0 3000 10000 1.0 0 10000
0548-8102TWF(N);90133;amy.ptd 第14頁 1305677 五、發明說明（11)
步驟I 請同時參照表二和第6圖’將晶圓放置至旋轉塗佈機 台後，在轉速仍為〇時’將溶劑喷灑至晶圓表面，歷時i. 5 秒，以將晶圓表面預濕。 步驟Π 接者’歷時3秒’在加速度為10000 rpm/秒下將晶圓 的轉速由0增加至2000 rpm，並將溶劑甩乾。 步驟瓜 接著，歷時2·6秒’在減速度為10000 rpm/秒下將晶 圓的轉速由2000 rpm降低至11 0 0 rpm，並以1. 5cc/ 1. 7秒 的分配速度（dispense rate)將光阻溶液分配至晶圓表 面。
步驟IV 接著，歷時30秒，在減速度為10000 rpm/秒下將晶圓 的轉速由1100 rpm降低至472 rpm，並將光阻溶液進行第 一次甩開，如第6圖標示A處。 接著，將減速度調低至1 〇 〇 r p m /秒，並歷時2 0秒，在_ 加速度為100 rpm/秒下將晶圓的轉速由472 rpm降低至50 rpm，之後轉速固定在50 rpm。在此情況下，由於晶圓的 轉速由472 rpm缓慢地降低至50 rpm，此間耗時4.22秒， 使光阻溶液自晶圓邊緣回流至中心，如第6圖標示R處。
0548-8102TWF(N);90133;amy.ptd 第15頁 1305677 五、發明說明（12) 接著，將加速度調高至50000 rpm/秒’並歷時15秒’ 在加速度為50000 rpm/秒下將晶圓的轉速由50 rPm極速調 高至521 rpm，之後轉速固定在521 rpm。在此情況下’由 於晶圓的轉速由50 rpm極速地提升至521 rpm，使光阻溶 液再甩開一次，如第6圖標示B處。
步驟V 接著，歷時6秒，在加速度為1 〇 〇 〇 〇 r p m /秒下將晶圓 的轉速由1 0 0 0 rpm提高至2 0 0 0 rpm，並清洗晶邊和晶背。 繼續，歷時1秒，在加速度為1 〇 〇 〇 〇 rpm/秒下將晶圓的轉義 速由20 0 0 rpm提高至2500 rpm，並清洗晶邊和晶背。 接著’歷時5秒’在加速度為1 〇〇〇〇 rpm/秒下將晶圓 的轉速由2 5 0 0 rpm提高至3 0 0 0 rpm。 在利用上述的塗佈方法於8寸晶圓表面塗佈光阻膜的 情況下，所形成的光阻膜的厚度相當均勻，如第7圖所 示’光阻膜的平均厚度為1305.33埃（A)，厚度差異 (variation )的範圍為！ 3. 72埃（A )。由此可^口，在此 條件下所形成的光阻膜層具有良好的均勻度。 因此，利用本發明的塗佈方法，可以ς步驟 時間減少，可至少減少30秒，甚至以上，致使產率提升:讎 不會使所形成的膜層之均勻度變差。 綜上所述，本發明戶斤接供的泠# i a所扠供的塗佈方法，可以 均勻的光阻膜或ARC膜。而且，可以隊你务从—/风与度 」Μ降低塗佈溶液的分
〇548-8102TWF(N);90133;amy.ptd 第16頁 1305677 五、發明說明（13) 速度，亦即減少塗佈溶液的用量，因此可以減少材料的成 本。此外，還可以減少甩開塗佈溶液（即步驟IV，瓶頸步 驟）的總時間，故可以提高生產線的產能。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限制本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍内，當可做更動與潤飾，因此本發明之保護範圍 當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
0548-8102TWF(N);90133;amy.ptd 第17頁 1305677 圖式簡單說明 第1圖係表示傳統的塗佈方法之每一步驟之晶圓轉 速。 第2圖係表示由傳統的塗佈方法形成之光阻膜的厚度 與晶圓位置的關係。 第3圖係表示本發明實施例一之一種塗佈方法之每一 步驟的晶圓轉速。 第4圖係表示由本發明實施例一之塗佈方法形成之光 阻膜的厚度與晶圓位置的關係。 第5圖係表示由本發明實施例二之塗佈方法形成之光 阻膜的厚度與晶圓位置的關係。 第6圖係表示本發明實施例三之一種塗佈方法之每一 步驟的晶圓轉速。 第7圖係表示由本發明實施例三之塗佈方法形成之光 阻膜的厚度與晶圓位置的關係。
0548-8102TWF(N);90133;amy.ptd 第18頁
Claims (1)
1305677 --- 案號9112们州 六、申請專利範圍
1 .—種低黏度材料的塗： 第一轉速旋轉； 提供一晶圓，該晶圓以 π 將一塗佈溶液分配至該晶圓上； 速，以 以一第一減速度降低該晶圓的轉速至—^ 將該塗佈溶液進行第一次甩開； 弟 以遠小於該第一減速度的一第二被ώ 一 圓的轉速至一第三轉速，使該塗佈溶液 心；以及 至該晶圓的中 以遠大於該第二減速度的一第三加速戶 ^ 圓的轉速至一第四轉速，以將該塗怖、、容 & 、速提尚該晶 開。 夜進行第二次甩 2. 如申請專利第1項所述之低黏度材料 其中該塗佈溶液為光阻溶液。 室佈方法’ 3. 如申請專利第1項所述之低黏度材料 、 其中該塗佈溶液為ARC塗佈溶液。 、塗佈方法’ 4. 如申請專利第1項所述之低黏度材料 其中在將該塗佈溶液分配至該晶圓之前，、勺塗佈方法’ 的表面以一溶劑預濕後甩乾。 匕括將該晶圓 5 ·如申請專利第1項所述之低黏度材料的l 其中在將該塗佈溶液進行第二次甩開後，、塗佈方法’ 圓。 匕括清洗該晶 6.如申請專利第1項所述之低黏度材料 ιτ的塗佑、本， 其中該第一減速度為10000 r pm/秒，該第^ ^ rpm/秒，該第三加速度為50000 r pm /秒。 又两
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