CN102298275B - 一种显影方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种显影方法，包括将待显影处理的晶圆固定在晶圆支撑座上；在待显影处理的晶圆上实施预湿工艺；向待显影处理的晶圆喷涂显影液，使光刻胶层中被曝光的区域与显影液发生化学反应而溶解；对完成显影处理的晶圆进行清洗、甩干。本发明提供的显影方法，可使晶圆的光刻胶层表面始终处于湿润状态，因此，会在后续清洗步骤中更容易去除在晶圆表面形成的残留缺陷；其次，由于以不同的转速将预湿液喷涂到晶圆上，因此，可以在整个晶圆表面上形成均匀、完整的预湿液膜，从而可以在后续的清洗步骤中去除在晶圆表面上形成的残留缺陷，进而避免了由于显影工艺的不足造成的后续刻蚀或离子注入的缺陷，最终提高了产品的稳定性和良率。

Description

一种显影方法
技术领域
本发明涉及半导体制造工艺，更具体地，本发明涉及一种显影方法。
背景技术
在半导体制造工艺中，采用光刻工艺在晶圆上形成所需的各种图案。光刻工艺大致包括以下8个步骤：清洗、脱水和晶圆表面成底膜处理；旋转涂胶；烘烤处理；对准和曝光处理；曝光后烘焙；显影处理；坚膜烘焙和显影后检查。
显影处理是利用化学显影液对由曝光造成的光刻胶的可溶解区域进行溶解，其主要目的是把掩膜版图形准确复制到光刻胶中。现有技术中常用的显影方法之一是利用喷头使用扫描法在晶圆上涂覆显影液，其大致过程如下：将晶圆送入显影槽；喷头在晶圆两侧移动以在整个晶圆表面上喷涂显影液，使光刻胶层中被曝光的区域与显影液发生化学反应而溶解；用去离子水对晶圆进行清洗以将溶解的光刻胶去除。
但是，上述显影过程可能会产生残留缺陷。残留缺陷是指显影液与晶圆表面发生化学反应生成的、粘附在晶圆表面的杂质。由于喷头与晶圆表面距离非常接近、移动速度又比较慢，这些杂质又会粘附到喷头上，并随着喷头的移动，再粘附到晶圆表面的其他位置上。常见的残留缺陷位于晶圆表面的周边，或者沿喷头移动方向在晶圆上呈线性分布。但是，由于残留缺陷在晶圆上粘附地比较牢固，清洗液很难将其冲洗掉，所以，未被冲洗掉的残留缺陷会严重影响显影精度，并进一步引起刻蚀或离子注入缺陷，造成形成的半导体器件的稳定性下降，最终影响电学性能。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为了解决上述问题，本发明提供一种显影方法，包括以下步骤：
将待显影处理的晶圆固定在晶圆支撑座上；
在所述待显影处理的晶圆上实施预湿工艺；
向所述待显影处理的晶圆喷涂显影液，使光刻胶层中被曝光的区域与所述显影液发生化学反应而溶解；
对喷涂完所述显影液显影反应完成的晶圆进行清洗、甩干。
进一步地，所述预湿工艺包括：
a)旋转所述待显影处理的晶圆并在其上喷涂预湿液；
b)进一步旋转所述待显影处理的晶圆并将其保持在较高转速下一定时段，以使所述预湿液在所述待显影处理的晶圆表面形成预湿液膜；
c)将所述待显影处理的晶圆减速到0。
进一步地，所述步骤a)包括：
在第一时段将静止的所述待显影处理的晶圆加速到第一转速并在第二时段一直保持所述第一转速，同时以第一喷涂速率在所述待显影处理的晶圆表面喷涂所述预湿液；
在第三时段内将转速为所述第一转速的所述待显影处理的晶圆加速到高于所述第一转速的第二转速，并在第四时段内保持所述待显影处理的晶圆处于所述第二转速，同时以所述第一喷涂速率在所述待显影处理的晶圆表面喷涂所述预湿液。
进一步地，所述步骤b)包括：
在第五时段将转速为所述第二转速的所述待显影处理的晶圆加速到高于所述第二转速的第三转速，并在第六时段内保持所述待显影处理的晶圆处于所述第三转速。
进一步地，所述步骤c)包括：
在第七时段将转速为所述第三转速的所述待显影处理的晶圆减速到0。
进一步地，所述第一时段为0.2～1秒。
进一步地，所述第一时段为0.5秒。
进一步地，所述第一转速为100～900转/分。
进一步地，所述第一转速为300转/分。
进一步地，所述第二时段为至少0.5秒。
进一步地，所述第二时段为1秒。
进一步地，所述第一喷涂速率为1～100毫升/秒。
进一步地，所述第一喷涂速率为16.7毫升/秒。
进一步地，所述预湿液为去离子水。
进一步地，所述第三时段为0.2～1秒。
进一步地，所述第三时段为0.5秒。
进一步地，所述第二转速为500～1500转/分。
进一步地，所述第二转速为1000转/分。
进一步地，所述第四时段为至少1秒。
进一步地，所述第四时段为2秒。
进一步地，所述第五时段为0.5～2秒。
进一步地，所述第五时段为1秒。
进一步地，所述第三转速为1000～3000转/分。
进一步地，所述第三转速为2000转/分。
进一步地，所述第六时段为2～10秒。
进一步地，所述第六时段为4秒。
进一步地，所述第七时段为至多1秒。
进一步地，所述第七时段为0.5秒。
本发明提供的显影方法，可使晶圆的光刻胶层表面始终处于湿润状态，因此，会在后续清洗步骤中更容易去除在晶圆表面形成的残留缺陷；其次，由于以不同的转速将预湿液喷涂到晶圆上，因此，可以在整个晶圆表面上形成均匀、完整的预湿液膜，从而可以在后续的清洗步骤中去除在晶圆表面上形成的残留缺陷，进而避免了由于显影工艺的不足造成的后续刻蚀或离子注入的缺陷，最终提高了产品的稳定性和良率。另外，本发明提供的显影方法，充分利用现有设备和材料，不会增加生产线的复杂度；而且，整个显影过程简单且耗费时间较低，因此也不会产生额外的生产负担和人力负担。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，
图1示出了根据本发明的显影方法的流程图；
图2示出了图1所示的预湿工艺的流程图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来讲显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便说明本发明是如何提出显影方法的。显然，本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。
图1示出了根据本发明的显影方法的流程图。
首先，在步骤101中，将待显影处理的晶圆固定在晶圆支撑座上。
然后，在步骤102中，在该晶圆上实施预湿工艺。
然后，在步骤103中，在该晶圆上喷涂显影液，使光刻胶层中被曝光的区域与显影液发生化学反应而溶解；
最后，在步骤104中，对喷涂完显影液显影反应完成的晶圆进行清洗、甩干。
参见图2示出了图1所示的预湿工艺的流程图。所述的预湿工艺为：首先，在步骤201中，旋转晶圆并同时在其上喷涂预湿液；然后，在步骤202中，进一步旋转晶圆并将其保持在较高转速下一定时段，以使预湿液随着所述晶圆的旋转而流向所述晶圆的外周，从而在晶圆表面上形成预湿液膜；最后，在步骤203中，将所述晶圆减速到0。
更具体地，步骤201的旋转晶圆并同时在其上喷涂预湿液为：在第一时段将静止的晶圆加速到第一转速并在第二时段一直保持第一转速，同时以第一喷涂速率在晶圆表面喷涂预湿液；然后，在第三时段内将转速为第一转速的晶圆加速到高于第一转速的第二转速，并在第四时段内保持晶圆处于第二转速，同时以第一喷涂速率在晶圆表面喷涂预湿液。其中，第一时段为0.2～1秒，优选地为0.5秒；第一转速为100～900转/分，优选地为300转/分；第二时段为至少0.5秒，优选地为1秒；第一喷涂速率为1～100毫升/秒，优选地为16.7毫升/秒(1000毫升/分)；预湿液优选地为去离子水；第三时段为0.2～1秒，优选地为0.5秒；第二转速为500～1500转/分，优选地为1000转/分；第四时段为至少1秒，优选地为2秒。
步骤202的进一步旋转晶圆并将其保持在较高转速下一定时段，以使预湿液随着所述晶圆的旋转而流向所述晶圆的外周，从而在晶圆表面上形成预湿液膜为：在第五时段将转速为第二转速的晶圆加速到高于第二转速的第三转速，并在第六时段内保持待显影处理的晶圆处于第三转速。其中，第五时段为0.5～2秒，优选地为1秒；第三转速为1000～3000转/分，优选地为2000转/分；第六时段为2～10秒，优选地为4秒。这样，多余的预湿液流向晶圆的外周，并且不至于由于离心力过大而导致预湿液在晶圆外周破碎而无法形成预湿液膜。
步骤203的将所述晶圆减速到0为：在第七时段将转速为第三转速的晶圆减速到0。其中，第七时段为至多1秒，优选地为0.5秒。
经过上述预湿步骤后，预湿液能够在晶圆上均匀、充分地扩展，并且在整个晶圆的表面形成厚度大致相同且比较薄的预湿液膜，达到较好的预湿效果，从而保证在后续清洗步骤中去除杂质的有效性。
综上所述，本发明提供的显影方法，可使晶圆的光刻胶层表面始终处于湿润状态，因此，会在后续清洗步骤中更容易去除在晶圆表面形成的残留缺陷；其次，由于以不同的转速将预湿液喷涂到晶圆上，因此，可以在整个晶圆表面上形成均匀、完整的预湿液膜，从而可以在后续的清洗步骤中去除在晶圆表面上形成的残留缺陷，进而避免了由于显影工艺的不足造成的后续刻蚀或离子注入的缺陷，最终提高了产品的稳定性和良率。另外，本发明提供的显影方法，充分利用现有设备和材料，不会增加生产线的复杂度；而且，整个显影过程简单且耗费时间较低，因此也不会产生额外的生产负担和人力负担。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (26)

1.一种显影方法，包括：
将待显影处理的晶圆固定在晶圆支撑座上；
在所述待显影处理的晶圆上实施预湿工艺；
向所述待显影处理的晶圆喷涂显影液，使光刻胶层中被曝光的区域与所述显影液发生化学反应而溶解；
对喷涂完所述显影液显影反应完成的晶圆进行清洗、甩干；
其中所述预湿工艺包括：
a)旋转所述待显影处理的晶圆并在其上喷涂预湿液；
b)进一步旋转所述待显影处理的晶圆并将其保持在较高转速下一定时段，以使所述预湿液在所述待显影处理的晶圆表面形成预湿液膜；
c)将所述待显影处理的晶圆减速到0；
其中所述步骤a)包括：
在第一时段将静止的所述待显影处理的晶圆加速到第一转速并在第二时段一直保持所述第一转速，同时以第一喷涂速率在所述待显影处理的晶圆表面喷涂所述预湿液；
在第三时段内将转速为所述第一转速的所述待显影处理的晶圆加速到高于所述第一转速的第二转速，并在第四时段内保持所述待显影处理的晶圆处于所述第二转速，同时以所述第一喷涂速率在所述待显影处理的晶圆表面喷涂所述预湿液。
2.根据权利要求1所述的显影方法，其特征在于，所述步骤b)包括：
在第五时段将转速为所述第二转速的所述待显影处理的晶圆加速到高于所述第二转速的第三转速，并在第六时段内保持所述待显影处理的晶圆处于所述第三转速。
3.根据权利要求1所述的显影方法，其特征在于，所述步骤c)包括：
在第七时段将转速为所述第三转速的所述待显影处理的晶圆减速到0。
4.根据权利要求1所述的显影方法，其特征在于，所述第一时段为0.2～1秒。
5.根据权利要求4所述的显影方法，其特征在于，所述第一时段为0.5秒。
6.根据权利要求1所述的显影方法，其特征在于，所述第一转速为100～900转/分。
7.根据权利要求6所述的显影方法，其特征在于，所述第一转速为300转/分。
8.根据权利要求1所述的显影方法，其特征在于，所述第二时段为至少0.5秒。
9.根据权利要求8所述的显影方法，其特征在于，所述第二时段为1秒。
10.根据权利要求1所述的显影方法，其特征在于，所述第一喷涂速率为1～100毫升/秒。
11.根据权利要求10所述的显影方法，其特征在于，所述第一喷涂速率为16.7毫升/秒。
12.根据权利要求1所述的显影方法，其特征在于，所述预湿液为去离子水。
13.根据权利要求1所述的显影方法，其特征在于，所述第三时段为0.2～1秒。
14.根据权利要求13所述的显影方法，其特征在于，所述第三时段为0.5秒。
15.根据权利要求1所述的显影方法，其特征在于，所述第二转速为500～1500转/分。
16.根据权利要求15所述的显影方法，其特征在于，所述第二转速为1000转/分。
17.根据权利要求1所述的显影方法，其特征在于，所述第四时段为至少1秒。
18.根据权利要求17所述的显影方法，其特征在于，所述第四时段为2秒。
19.根据权利要求2所述的显影方法，其特征在于，所述第五时段为0.5～2秒。
20.根据权利要求19所述的显影方法，其特征在于，所述第五时段为1秒。
21.根据权利要求2所述的显影方法，其特征在于，所述第三转速为1000～3000转/分。
22.根据权利要求21所述的显影方法，其特征在于，所述第三转速为2000转/分。
23.根据权利要求2所述的显影方法，其特征在于，所述第六时段为2～10秒。
24.根据权利要求23所述的显影方法，其特征在于，所述第六时段为4秒。
25.根据权利要求3所述的显影方法，其特征在于，所述第七时段为至多1秒。
26.根据权利要求25所述的显影方法，其特征在于，所述第七时段为0.5秒。
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