在线优化涂胶显影机热板温度的方法技术

技术编号:22363351 阅读:28 留言:0更新日期:2019-10-23 04:26
本发明专利技术公开了一种在线优化涂胶显影机热板温度的方法,将一控片送入曝光机,利用曝光机的气态探测功能(AGILE)读取到该控片表面高度;在该控片上涂布光刻胶,并使用涂胶显影机热板进行软烤,将该控片送入曝光机,利用曝光机的气态探测功能读取控片表面高度;两次高度差可以计算出光刻胶在控片上的实际厚度,通过光刻胶软烤温度‑厚度曲线,计算出该热板温度与目标温度差异并进行实时补偿,通过曝光机的气态探测功能实时校准涂胶显影机热板温度。

【技术实现步骤摘要】
在线优化涂胶显影机热板温度的方法
本专利技术涉及半导体制造领域,尤其是一种在线校准涂胶显影机热板温度的方法。
技术介绍
光刻是利用光化学反应原理把事先制备在掩模版上的图形通过曝光转移到衬底上的过程。形成图形的原理是衬底在涂胶显影机中涂布上光刻胶,在曝光机中曝光区域发生光化学反应,在后续显影时被去除(或留下)从而得到所需图形。由于光刻胶是液态涂布于衬底上,涂布完成后需要进入涂胶显影机的热板进行软烤,去除其中的有机溶剂,使其形成厚度均一的光刻胶固态膜。在光刻曝光工艺中,如图1,曝光前软烤和显影前烘烤是光刻工艺中重要工序,极大的影响光刻胶在晶圆上的尺寸和光刻胶膜厚度。此外,热板温度的稳定性和均一性会极大的影响衬底上光刻胶厚度的平均值和均一性。在曝光之后,衬底上发生光化学反应的光刻胶也需要进入涂胶显影机的热板进行显影前烘烤,使其发生光化学链式反应,达到所需的图形尺寸。热板温度的稳定性和均一性会极大的影响图形尺寸的平均值和均一性。因此,涂胶显影机热板温度的稳定性和均一性是光刻制程中的重要指标。在传统工艺中,涂胶显影机热板温度只在保养期通过标准片进行校准,间隔时间长且耗时多。
技术实现思路
本申请所要解决的技术问题是提供一种在生产过程中实时校准涂胶显影机热板温度的稳定性和均一性的方法。为了解决上述技术问题,本申请提供了一种在线优化涂胶显影机热板温度的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一,选取多个控片在涂胶显影机涂布相同的光刻胶,在热板上使用不同的温度进行软烤,通过膜厚量测机台量测每一片控片的光刻胶厚度平均值,从而得到光刻胶软烤温度厚度曲线;步骤二,将控片送入曝光机,利用曝光机的气态探测功能读取到该控片表面高度;步骤三,在控片上涂布光刻胶,并使用涂胶显影机热板进行软烤,然后将该控片送入曝光机,再次利用曝光机的气态探测功能读取控片表面高度;步骤四,通过两次高度差可以计算出光刻胶在控片上的实际平均厚度,通过步骤一中的光刻胶软烤温度厚度曲线,计算出该热板温度变化,与目标温度差异并进行实时补偿。优选地,步骤二中,在读取到控片表面高度后,将该控片面积划分为若干个区域,测量出每个区域的平均高度值,并将每个区域的平均高度值除以若干个区域的数量得到第一平均厚度值。优选地,步骤三中,在使用涂胶显影机热板进行软烤后,将该控片送入曝光机,再次利用曝光机的气态探测功能读取控片表面高度,之后将该控片面积划分为若干个区域,测量出每个区域的平均高度值,并将每个区域的平均高度值除以若干个区域的数量得到第二平均厚度值。优选地,步骤四中,计算出光刻胶实际平均厚度后,用目标光刻胶的厚度减去光刻胶实际平均厚度得到由于热板温度变化导致的光刻胶厚度差,通过步骤一中的光刻胶软烤温度厚度曲线,计算出热板的平均温度变化量,将温度变化量校正到涂胶显影机热板中,调整热板平均温度。优选地,计算出热板的平均温度变化量后,将该控片面积划分为若干个区域,通过步骤一中的光刻胶软烤温度厚度曲线,计算出热板的区域温度变化量,将区域温度变化量通过热板相应区域温控感应器进行校正,调整热板区域温度。优选地,所述控片为硅晶圆。优选地,所述控片的数量至少为10个。优选地,所述控片软烤温度步长为0.5℃至2℃。优选地,所述气态探测功能读取的高度,为控片表面到曝光机晶圆载台相对高度。优选地,将该控片面积划分为至少6个区域,每个区域都包含有热板的温控感应器。优选地,所述曝光机中的气态探测功能,为晶圆在曝光机中,通过气态探测传感器喷射氮气至晶圆表面,通过气体压力变化量测出曝光面内的晶圆表面的物理高度。本专利技术通过将一控片送入曝光机,利用曝光机的气态探测功能(AGILE)读取到该控片表面高度;在该控片上涂布光刻胶,并使用涂胶显影机热板进行软烤,将该控片送入曝光机,利用曝光机的气态探测功能读取控片表面高度;两次高度差可以计算出光刻胶在控片上的实际厚度,通过光刻胶软烤温度-厚度曲线,计算出该热板温度与目标温度差异并进行实时补偿,通过曝光机的气态探测功能实时校准涂胶显影机热板温度。附图说明图1是光刻流程示意图。图2是本专利技术的涂胶显影机热板示意图。图3是本专利技术的光刻胶软烤温度厚度曲线示意图。图4是本专利技术的曝光机气态探测功能示意图。图5是本专利技术通过气态探测功能量测控片高度示意图。图6是本专利技术一实施例的控板面积划分后的示意图。附图标记说明1气缸2线性导轨3无杆气缸4除雾装置5排废监测器6调速器7控制器8水平传感器9气态探测传感器10透镜11光阻具体实施方式下面结合附图对本专利技术一较佳实施例做详细说明。需要理解的是,本专利技术并不局限于上述特定实施方式,其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施;任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本专利技术技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的方法和
技术实现思路
对本专利技术技术方案作出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例,这并不影响本专利技术的实质内容。图2为现有技术的涂胶显影机热板示意图,该涂胶显影机包括气缸1,线性导轨2,无杆气缸3,除雾装置4,排废监测器5,调速器6,控制器7。热板软烤腔体的重要维护在于它的排气管道,因为大部分溶剂会在烘烤中蒸发,如果排气管道不顺畅的话,会影响厚度的均匀性。另外手臂输送的位置也极为重要,热板面上有定位柱,这些有着斜度的定位柱能够帮助晶圆正确地停留在电热板上,但是如果手臂输送的位置不对,晶圆就会部分在电热板上,部分搭在定位柱上,导致晶圆受热不均匀,影响厚度。热板温度的稳定性和均一性会极大的影响图形尺寸的平均值和均一性。因此,涂胶显影机热板温度的稳定性和均一性是光刻制程中的重要指标。本专利技术的在线优化涂胶显影机热板温度的方法,包括以下步骤:步骤一,如图3所示,选取N片控片在涂胶显影机涂布相同的光刻胶,在热板上使用不同的温度进行软烤。通过膜厚量测机台量测每一片控片的光刻胶厚度平均值,从而得到光刻胶软烤温度-厚度曲线H=aT2+b,该光刻胶软烤温度-厚度曲线为近似抛物线,可以看出,光刻胶软烤温度越高,光刻胶厚度越薄;光刻胶软烤温度越低,光刻胶厚度越厚。测量时,可以对光刻胶进行垂直照射,反射光经过分光处理,收集其分光后的光强度数据;并与测定样本相比较,计算出光刻胶膜厚值。也可以对光刻胶进行倾斜照射,测量其表面反射光的角度分布;利用反射率角度分布与最终拟合曲线,得出光刻胶膜厚值。同时,为了判断光刻胶膜厚与其均一性,一般而言可以采用对角线方式进行逐点测量。所述控片为表面平整的晶圆,表面可以是硅,氧化物,氮化物等。此外,由于晶圆衬底表面上常覆盖有水分子,和硅晶圆作用产生极性很强的硅醇基,硅醇基需要600℃的高温才能去除,而且当晶圆冷却时,水分子即刻与硅晶圆发生反应生成硅醇基。此时可以先加热去除晶圆表面水分,再加上一层底材。在本申请中,选取N片控片进行软烤,优选地,N大于10,控片数量越多,得到的光刻胶软烤温度-厚度曲线越精确。软烤的目的是在光阻涂布完成后去除光阻中的溶剂,也可以提升非照射区和照射区光刻胶的显影速率比和对比度,从而提高解析度,同时也释放在光阻涂布阶段高速旋转产生的应力,防止光刻胶的龟裂。此外,根据光刻胶特性不同,软烤温度在80℃~130℃之间,本申请中,每一片控片软烤温度步长控制在0.5℃~2℃之间。软烤的加热方法可以分为传导本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种在线优化涂胶显影机热板温度的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一,选取多个控片在涂胶显影机涂布相同的光刻胶,在热板上使用不同的温度进行软烤,通过膜厚量测机台量测每一片控片的光刻胶厚度平均值,从而得到光刻胶软烤温度厚度曲线;步骤二,将控片送入曝光机,利用曝光机的气态探测功能读取到该控片表面高度;步骤三,在控片上涂布光刻胶,并使用涂胶显影机热板进行软烤,然后将该控片送入曝光机,再次利用曝光机的气态探测功能读取控片表面高度;步骤四,通过两次高度差可以计算出光刻胶在控片上的实际平均厚度,通过步骤一中的光刻胶软烤温度厚度曲线,计算出该热板温度变化,与目标温度差异并进行实时补偿。

【技术特征摘要】
1.一种在线优化涂胶显影机热板温度的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一,选取多个控片在涂胶显影机涂布相同的光刻胶,在热板上使用不同的温度进行软烤,通过膜厚量测机台量测每一片控片的光刻胶厚度平均值,从而得到光刻胶软烤温度厚度曲线;步骤二,将控片送入曝光机,利用曝光机的气态探测功能读取到该控片表面高度;步骤三,在控片上涂布光刻胶,并使用涂胶显影机热板进行软烤,然后将该控片送入曝光机,再次利用曝光机的气态探测功能读取控片表面高度;步骤四,通过两次高度差可以计算出光刻胶在控片上的实际平均厚度,通过步骤一中的光刻胶软烤温度厚度曲线,计算出该热板温度变化,与目标温度差异并进行实时补偿。2.如权利要求1所述的在线优化涂胶显影机热板温度的方法,其特征在于,步骤二中,在读取到控片表面高度后,将该控片面积划分为若干个区域,测量出每个区域的平均高度值,并将每个区域的平均高度值除以若干个区域的数量得到第一平均厚度值。3.如权利要求1所述的在线优化涂胶显影机热板温度的方法,其特征在于,步骤三中,在使用涂胶显影机热板进行软烤后,将该控片送入曝光机,再次利用曝光机的气态探测功能读取控片表面高度,之后将该控片面积划分为若干个区域,测量出每个区域的平均高度值,并将每个区域的平均高度值除以若干个区域的数量得到第二平均厚度值。4.如权利要求1所述的在线优化涂胶显影机热板温度的方法,其特征在于,步骤四中,计算出光刻胶实际平均厚度后,用目标光刻胶的厚度减去光刻胶实际平...

【专利技术属性】
技术研发人员:官锡俊
申请(专利权)人:上海华力集成电路制造有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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