[发明专利]对于高粘度光刻胶涂层的无条纹涂敷方法

说明书

本发明总的涉及一种使用涂层材料于表面的方法，具体讲为有关于制造半导体装置时使用光敏光刻胶于晶片的方法。

半导体装置是用众所周知的技术在硅基质上制成数个区域，这些区域被精确地界定。同样地在包含有金属线的硅基质上的其他区域也精确地界定，这些金属线连接如此形成装置的区域以制成超大规模集成电路(VLSI)。界定这些区域的图形是由光刻法制成。最普通的方法为包括首先将光敏光刻胶材料转动涂敷于晶片表面上，接着将此光刻胶层选择地曝光于诸如紫外光、电子或X-射线中的一种形式辐射中。用曝光工具和光罩来影响所要选择的曝光。当曝光区显影后，即按照所使用的光刻胶层被溶解或定影于位置上，而在光刻胶层上形成图形。在每一情况，这时已露出开口的各区域可按照任何一种已知的技术而在其上形成图形。最重要的是光敏光刻胶材料的厚度，此光敏光刻胶材料的厚度决定了所形成图形大小的精确度，这是光敏光刻胶的本性。精确度是依据曝光于辐射能的光敏光刻胶材料的体积，而通过该精确度可以经由曝光于辐射能而制成各图形。因此对于同样的辐射能和同样的图形，图形侧边的尺寸将根据呈现在辐射区下的光敏光刻胶的厚度而改变。这样的大小改变通常引起了已知的在此方面的缺点部分。因此最重要的是要控制涂层的厚度，尤其是在目前的亚微米光刻技术上。

由配送涂层材料到转动晶片上而完成晶片的转动涂敷。如图1所示，通常晶片10安装在具有稍小于该晶片直径的真空夹头12上。在圆形的夹头上具有孔洞，这些孔洞连接到真空泵(未示出)，因此当经由孔洞抽真空时可将晶片保持在其表面。真空夹头依序固定在中心轴14上，此中心轴由马达机构(未示出)所旋转。通常，夹头和晶片是在水平方向面朝上，如图1所示。

在实际上，晶片的不作用面或称为底面保持为对着旋转夹头的表面，而所需数量的液态光敏光刻胶材料经由晶片的上表面的中心的配送器16而施加。在离心力作用下，光敏光刻胶材料然后由晶片中心向外朝四周缘分散，因此可涂布整个表面。在旋转过程中，过量的光敏光刻胶会飞溅离此晶片。对于不同的方法和不同的应用方式，可调整晶片的旋转速度、涂层材料的数量和性质，以达到所要的均匀厚度。

然而，使用不同的方法会使涂层材料产生不同的厚度。对于会产生不同厚度的原因，是由于三种影响因素所造成：在材料自转表面上的表面形状、流体的流体动力学和自转材料的性质。

引到晶片表面上的材料层的表面形状由已经呈现在晶片表面上的特征形状而决定。因此，在图2中，显示了图1中的晶片10，但其有较大的横断面。在该横断面上，金属线15形成在沉积在硅基质11的绝缘层13上。还设有相一致的内层电介质层17，如图2所示。在此图中可以观察到相对应呈现有金属线的地方，即“山丘”01，和没有呈现金属线的地方，即“山谷”02。结果，当诸如光敏光刻胶的涂层材料被转动涂布在该山丘和山谷构成的表面形状时，光敏光刻胶19的厚度将依照如图2所示的情形变化。因此，山丘上的厚度03将小于山谷上的厚度04。如美国专利第5,498,449号所述，当光敏光刻胶19为了在晶片面上形成图形而辐射涂布时，由光敏光刻胶层吸收的能量因为其各部分有不同的厚度而不均匀。因此，造成了完成的光敏光刻胶图形彼此有不同的大小，而导致减少了临界尺寸的一致性。因此，因为最后图形彼此并不相似，则半导体装置的产品优良率和可靠度会降低。为解决此问题，在同样的美国专利第5,498,449号提出了将晶片10、中心轴14和所有的装置都转朝下(此处未示出)，并将晶片以高速旋转，从而借助地心引力向下的帮助，迫使光敏光刻胶19流过在下方的晶片表面山峰和山谷形状，因而使得在所有部分的光敏光刻胶层的厚度几乎相等，也就是使经过山峰和山谷处有同样的厚度。