CN102346382A - 半导体元器件显影过程中的清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半导体元器件显影过程中的清洗方法，该方法包括：预先设置起始点和N个中间点，并根据所述起始点和N个中间点设置移动路径，使得所述移动路径经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域；其中，N为自然数；喷洒装置以设定的移动速率沿所述移动路径平移，并从所述移动路径的起点开始，通过所述喷洒装置上的喷嘴将清洗液喷洒在晶圆表面上，对晶圆表面进行清洗。通过使用上述的方法，可加强对晶圆表面中心点处的残留物的清洗力度，有效地减少晶圆表面中心点处的残留物缺陷。

Description

半导体元器件显影过程中的清洗方法

技术领域

本发明涉及半导体元器件的制造技术，尤其是指一种半导体元器件显影过程中的清洗方法。

背景技术

在半导体器件的制造过程中，经常需要在晶圆衬底上制作出极细微尺寸的电路结构图案。为了在衬底上形成所需的电路结构图案，一般可先将光刻胶旋涂在晶圆衬底上，然后通过放置在晶圆上方的光掩膜对光刻胶进行曝光，再通过显影(Development)过程，将已曝光的光刻胶层去除，并留下未曝光的光刻胶层，从而形成所需的图案。

在显影过程中，主要是通过显影液(Developer)与晶圆表面已曝光的光刻胶层产生化学反应，以去除已曝光的光刻胶层，并留下未曝光的光刻胶层，从而形成所需的图案。因此，在现有技术中，一般先使用喷洒装置水平扫过(Scan)晶圆表面，并通过喷洒装置上的喷嘴(nozzle)将显影液均匀地喷洒在晶圆表面上；然后，晶圆在静止的状态下进行第一次混拌显影(puddle)；喷洒装置移回起始位置(home position)，再次通过喷嘴将显影液均匀地喷洒在晶圆表面上；接着，晶圆在静止的状态下进行第二次混拌显影；最后，喷洒装置通过喷嘴用清洗液对晶圆表面进行清洗，然后旋干(Spin Dry)，从而完成上述的显影过程。

在上述的显影过程中，喷洒装置在通过喷嘴用清洗液对晶圆表面进行清洗时，一般可使用两种清洗模式：位置固定(Fix)清洗模式和扫掠(Scan)清洗模式。

图1为现有技术中的位置固定清洗模式的示意图。如图1所示，在位置固定清洗模式中，喷洒装置将首先从起始点(即某个预先设定的起始位置)移动到晶圆表面中心点(center)的上方，而在喷洒装置移动到晶圆表面中心点的上方之前，该喷洒装置并不喷洒清洗液；当喷洒装置移动到晶圆表面中心点的上方时，该喷洒装置将通过喷嘴将清洗液(例如，纯水或其它的清洗溶液)喷洒在以设定的旋转速率水平旋转的晶圆表面上，利用清洗液的冲刷力以及晶圆的旋转力去除晶圆表面的残留物，从而对晶圆表面进行清洗。在上述的清洗过程中，喷洒装置将始终位于晶圆表面中心点的上方，不再发生位置移动，因此上述的清洗模式被称为位置固定清洗模式。

图2为现有技术中的扫掠清洗模式的示意图。如图2所示，在扫掠清洗模式中，喷洒装置将首先从起始点(即某个预先设定的起始位置)移动到晶圆表面中心点的上方，而在喷洒装置移动到晶圆表面中心点的上方之前，该喷洒装置并不喷洒清洗液；当喷洒装置移动到晶圆表面中心点的上方时，然后再通过该喷洒装置上设置的喷嘴将清洗液(例如，纯水或其它的清洗溶液)喷洒在以设定的旋转速率水平旋转的晶圆表面上，利用清洗液的冲刷力以及晶圆的旋转力去除晶圆表面的残留物，从而对晶圆表面进行清洗。在进行上述的清洗过程的同时，喷洒装置将从上述晶圆表面中心点的上方以一定的速率直线移动到某个预先设定的终止位置，然后不再发生位置移动，直至清洗过程完成。因此，上述的清洗模式被称为扫掠清洗模式。

然而，在上述的位置固定清洗模式中，当喷洒装置的喷嘴开始喷洒清洗液时，喷嘴始终位于晶圆表面中心点的上方，不再发生移动，因此喷嘴所喷洒的清洗液都是先垂直喷洒到晶圆表面中心点，然后再从该晶圆表面中心点沿晶圆表面向外散出，使得上述清洗液对于晶圆表面中心点的水平冲刷力较小，难以清除晶圆表面中心点的残留物，从而容易在晶圆表面中心点处形成“X”形状的残留物缺陷(defect)。

在上述的扫掠清洗模式中，虽然喷嘴并不是一直位于晶圆表面中心点的上方，而是将移动到预设的终止位置，但由于该喷嘴移动到终止位置时也不再发生移动，因此清洗液对于晶圆表面中心点的冲刷力仍然不大，晶圆表面中心点的残留物仍然不容易被清除，所以仍然难以避免在晶圆表面中心点处形成“X”形状的残留物缺陷。

由于上述“X”形状的残留物缺陷的出现将大大降低晶圆表面的清洁度，为后续工序的实现造成不利的影响，从而影响产品的良率。因此，如何加强对晶圆表面中心点处的残留物的清洗力度，有效地减少上述晶圆表面中心点处的残留物缺陷，从而提高晶圆表面的清洁度，是本领域中一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种半导体元器件显影过程中的清洗方法，从而可加强对晶圆表面中心点处的残留物的清洗力度，有效地减少晶圆表面中心点处的残留物缺陷。

为达到上述目的，本发明中的技术方案是这样实现的：

一种半导体元器件显影过程中的清洗方法，该方法包括：

预先设置起始点和N个中间点，并根据所述起始点和N个中间点设置移动路径，使得所述移动路径经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域；其中，N为自然数；

喷洒装置以设定的移动速率沿所述移动路径平移，并从所述移动路径的起点开始，通过所述喷洒装置上的喷嘴将清洗液喷洒在晶圆表面上，对晶圆表面进行清洗。

所述起始点为预先设置的位于晶圆表面上方的起始位置。

所述移动路径为封闭的路径或开放的路径。

所述根据所述起始点和N个中间点设置移动路径包括：

当所述移动路径为封闭的路径时，将所述预先设置的起始点作为所述移动路径的起点和终点，并使得所述移动路径依次经过所述起始点和N个中间点；

当所述移动路径为开放的路径时，将所述预先设置的起始点作为所述移动路径的起点，并从所述N个中间点中选择一个中间点作为所述移动路径的终点，然后使得所述移动路径依次经过所述起始点和N个中间点。

所述使得所述移动路径经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域包括：

将所述N个中间点中的至少一个中间点设置在晶圆表面中心点或晶圆表面中心点的附近区域中；

或者，在设置所述起始点和中间点时，使得有至少两个相邻点之间的连线经过晶圆表面中心点或晶圆表面中心点附近区域。

所述移动路径是直线或具有预先设置形状的曲线。

当所述移动路径包括至少两条子路径时，在所述移动路径中，有两条以上的子路径部分重叠或完全重叠；

当所述移动路径包括至少两条子路径时，所述移动路径中的各条子路径均不重叠。

综上可知，本发明中提供了一种半导体元器件显影过程中的清洗方法。在所述半导体元器件显影过程中的清洗方法中，由于预先为喷洒装置设置了经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域的移动路径，使得喷洒装置可沿着预先设置的移动路径平移，并在平移的同时喷洒清洗液，从而加强了对晶圆表面中心点处的残留物的清洗力度，有效地减少晶圆表面中心点处的残留物缺陷，进而提高了晶圆表面的清洁度。

附图说明

图1为现有技术中的位置固定清洗模式的示意图。

图2为现有技术中的扫掠清洗模式的示意图。

图3为本发明中的半导体元器件显影过程中的清洗方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本发明提供了一种半导体元器件显影过程中的清洗方法，在该方法中，将预先为喷洒装置设置经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域的移动路径，使得喷洒装置可沿着预先设置的移动路径平移，并在平移的同时喷洒清洗液，从而加强了对晶圆表面中心点处的残留物的清洗力度，可有效地减少晶圆表面中心点处的残留物缺陷，进而可提高晶圆表面的清洁度。

图3为本发明中的半导体元器件显影过程中的清洗方法的流程示意图。如图3所示，在本发明中的半导体元器件显影过程中的清洗方法中，主要包括如下所述的步骤：

步骤301，预先设置起始点(Begin)和N个中间点(Dispens)，并根据所述起始点和N个中间点设置移动路径，使得该移动路径经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域。

在本步骤中，所述起始点可以是上述现有技术中喷洒装置的起始点，也可以是预先设置的位于晶圆表面上方的起始位置；而所述的N个中间点则可以是预先设置的位于晶圆表面上方的任一位置，例如，可将某个中间点设置在晶圆表面中心点或晶圆表面中心点的附近区域中；其中，N为自然数，且任意两个中间点都不重合。另外，所述晶圆表面中心点附近区域可以是预先设置的包括晶圆表面中心点在内的区域，例如，所述晶圆表面中心点附近区域可以是：以晶圆表面中心点为圆心，半径为0～100毫米(mm)的圆形区域。此外，上述晶圆表面中心点附近区域不能离晶圆边缘(wafer edge)太近，否则，不但难以清除晶圆表面中心点处的残留物，反而还会将其它位置的残留物冲刷到晶圆表面中心点处，从而加重晶圆表面中心点处的残留物缺陷。

在设置了起始点和N个中间点后，即可根据起始点和N个中间点对移动路径进行设置，使得该移动路径经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域。例如，可将N个中间点中的至少一个中间点设在晶圆表面中心点或晶圆表面中心点的附近区域；或者，在设置所述起始点和中间点时，可使得有至少两个相邻点之间(例如，起始点与第一个中间点之间，或者第N-1个中间点与第N个中间点之间)的连线经过晶圆表面中心点或晶圆表面中心点附近区域。

在完成移动路径的设置之后，即可将该移动路径作为后续步骤中的喷洒装置的平移轨迹，即喷洒装置可根据该移动路径进行水平移动。

在本发明的实施例中，上述的移动路径可以是封闭的路径，也可以是开放的路径。上述移动路径的起点可以是上述预先设置的起始点，上述移动路径的终点也可以是上述预先设置的起始点。例如，当上述移动路径为封闭的路径时，可将所述预先设置的起始点作为所述移动路径的起点和终点，并使得所述移动路径依次经过所述的起始点和N个中间点。而当上述的移动路径为开放的路径时，则可将所述预先设置的起始点作为所述移动路径的起点，并从所述N个中间点中选择一个中间点作为所述移动路径的终点，然后使得所述移动路径依次经过所述的起始点和N个中间点。

在本发明的实施例中，可以使用多种方法来根据所设置的起始点和中间点设置移动路径，以下将以举例的方式进行详细地说明。

实施例一、当N＝1时的移动路径的设置。

当N＝1时，只设置了一个中间点，此时：

1.1)、当所述移动路径为封闭的路径时，可将所述预先设置的起始点作为上述移动路径的起点和终点，并使得上述移动路径依次经过所述起始点和中间点。例如，该移动路径可以包括如下的子路径：从起始点移动到所述中间点的前进路径，以及从所述中间点返回到起始点的返回路径。其中，上述前进路径或返回路径均经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域。

在本发明的实施例中，可以通过设置中间点的位置，以使得上述移动路径经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域。例如，可对上述中间点进行设置，使得该中间点位于晶圆表面中心点或位于晶圆表面中心点的附近区域中；或者，在设置中间点时，可使得上述中间点与起始点之间的连线经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域。另外，在本发明的实施例中，还可以通过其它的方法来使得上述移动路径经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域，例如，对上述移动路径或移动路径的子路径(例如，前进路径或返回路径)的弧度进行设定，使得上述移动路径或移动路径的子路径经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域，具体的其它的设置方法可以依此类推，在此不再赘述。

此外，在本发明的实施例中，上述移动路径或移动路径中的两条子路径(例如，前进路径和返回路径)可以是直线，也可以是预先设置的曲线(例如，具有确定弧度的弧线或基于某个数学函数的曲线等)；在上述移动路径中，上述两条子路径可以是重叠的，也可以是不重叠的，即上述的前进路径可以是与上述返回路径完全重叠的路径，也可以是与上述返回路径不重叠的路径。

1.2)当所述移动路径为开放的路径时，可将上述所设置的起始点作为上述移动路径的起点，并将上述中间点作为上述移动路径的终点。此时，所述移动路径即为从起始点移动到所设置的中间点的路径；而且，该移动路径经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域。具体的设置移动路径的方法，可参照上述1.1)中的设置方法，在此不再赘述。

另外，所述移动路径可以是直线或预先设置的曲线(例如，具有确定弧度的弧线或基于某个数学函数的曲线等)。

实施例二、当N＝2时的移动路径的设置。

当N＝2时，设置了两个中间点，此时：

2.1)当所述移动路径为封闭的路径时，可将上述的起始点作为上述移动路径的起点和终点，并使得上述移动路径依次经过所述起始点和2个中间点。例如，该移动路径可以包括如下的子路径：从起始点移动到所设置的第一个中间点的前进路径一、从第一个中间点移动到所设置的第二个中间点的前进路径二、以及从第二个中间点返回到起始点的返回路径。其中，在上述移动路径的子路径中，至少有一条子路径(例如，前进路径一、前进路径二或返回路径)经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域。

在本发明的实施例中，可以通过设置中间点的位置，以使得在上述移动路径经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域。例如，可将上述N个中间点中的至少一个中间点(例如，第一个中间点)设置在晶圆表面中心点或晶圆表面中心点的附近区域中；或者，在设置起始点和中间点时，可使得有至少两个相邻点(例如，起始点和第一个中间点，或者，第一个中间点和第二个中间点)之间的连线经过晶圆表面中心点或晶圆表面中心点附近区域。另外，在本发明的实施例中，还可以通过其它的方法来使得上述移动路径中的至少一条子路径经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域，例如，对上述至少一条子路径(例如，前进路径一、前进路径二或返回路径)的弧度进行设定，使得该子路径经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域等，具体的其它的设置方法可以依此类推，在此不再赘述。

另外，在本发明的实施例中，上述移动路径或移动路径的各条子路径可以是直线或具有预先设置形状的曲线(例如，具有确定弧度的弧线或基于某个数学函数的曲线等)。而当所述移动路径包括至少两条子路径时，在上述移动路径中，可以有两条以上的子路径部分重叠或完全重叠(例如，上述的返回路径可以是与上述的前进路径一和前进路径二完全重叠的子路径)，也可以是上述移动路径中的各条子路径均不重叠。

2.2)当所述移动路径为开放的路径时，可将上述所设置的起始点作为上述移动路径的起点，并从上述两个中间点中选择一个中间点作为上述移动路径的终点，然后使得所述移动路径依次经过所述起始点和两个中间点。以选择第二个中间点为移动路径的终点为例，此时，所述移动路径可包括如下的子路径：从起始点移动到第一个中间点的第一路径以及从第一个中间点移动到第二个中间点的第二路径。其中，在上述移动路径的子路径之中，至少有一条子路径(例如，第一路径或第二路径)经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域。具体的设置移动路径的方法，可参照上述2.1)中的设置方法，在此不再赘述。

另外，所述移动路径或移动路径的各条子路径均可以是直线或预先设置的曲线(例如，具有确定弧度的弧线或基于某个数学函数的曲线等)。此外，上述的第一中间点可以位于晶圆表面中心点，或者，上述的第二中间点可以位于晶圆表面中心点。

设置方法三、当N＝3时的移动路径的设置。

当N＝3时，设置了3个中间点，此时：

3.1)当所述移动路径为封闭的路径时，可将上述所设置的起始点作为上述移动路径的起点和终点，并使得上述移动路径依次经过所述起始点和3个中间点。例如，该移动路径可以包括如下的4条子路径：从起始点移动到所设置的第一个中间点的前进路径一、从第一个中间点移动到所设置的第二个中间点的前进路径二、从第二个中间点移动到所设置的第三个中间点的前进路径三、以及从第三个中间点返回到起始点的返回路径。其中，在上述的移动路径的子路径中，至少有一条子路径经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域。具体的设置移动路径的方法，可参照上述2.1)中的设置方法，在此不再赘述。

另外，在本发明的实施例中，上述移动路径或移动路径中的各条子路径可以是直线或具有预先设置形状的曲线(例如，具有确定弧度的弧线或基于某个数学函数的曲线等)；而当所述移动路径包括至少两条子路径时，在上述移动路径中，可以有两条以上的子路径部分重叠或完全重叠(例如，上述返回路径可以是与上述前进路径一、前进路径二和前进路径三完全重叠的子路径)，也可以是上述移动路径中的各条子路径均不重叠。

3.2)当所述移动路径为开放的路径时，可将上述所设置的起始点作为上述移动路径的起点，并从上述N个中间点中选择一个中间点作为上述移动路径的终点，然后使得所述移动路径依次经过所述的起始点和N个中间点。以选择第三个中间点为移动路径的终点为例，此时，所述移动路径可包括如下的子路径：从起始点移动到第一个中间点的第一路径、从第一个中间点移动到第二个中间点的第二路径以及从第二个中间点移动到第三个中间点的第三路径。其中，在上述移动路径中，至少有一条子路径(例如，第一路径、第二路径或第三路径)经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域。具体的设置移动路径的方法，可参照上述2.1)中的设置方法，在此不再赘述。

另外，所述移动路径或移动路径中的各条子路径均可以是直线或预先设置的曲线(例如，具有确定弧度的弧线或基于某个数学函数的曲线等)。另外，上述三个中间点中的某一个中间点可以位于晶圆表面中心点。

以上是以N＝1、2和3时的移动路径的设置为例，对移动路径的设置方法进行了简单的介绍。当N取其它值时，即可参照上述的设置方法设置移动路径，在此不再赘述。

步骤302，喷洒装置以设定的移动速率沿所述移动路径平移，并从所述移动路径的起点开始，通过所述喷洒装置上的喷嘴将清洗液喷洒在晶圆表面上，对晶圆表面进行清洗。

在本步骤中，可将晶片放置于旋转器(Spinner)上，以设定的旋转速率水平旋转；而喷洒装置则将以设定的移动速率沿所述移动路径平移，水平地扫过晶圆表面，并从所述移动路径的起点开始，即通过该喷洒装置上设置的喷嘴将清洗液(例如，纯水或其它的清洗溶液)喷洒在水平旋转的晶圆表面上，利用清洗液的冲刷力以及晶圆的旋转力去除晶圆表面的残留物，从而对晶圆表面进行清洗。

由于上述喷洒装置的移动路径经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域，且喷洒装置从所述移动路径的起点开始，即开始喷洒清洗液对晶圆表面进行清洗，因此将使得在整个清洗过程中，清洗液对晶圆表面中心点的冲刷力大大提高，大大加强了对晶圆表面中心点处的残留物的清洗力度，从而可有效地减少晶圆表面中心点处的残留物缺陷，提高晶圆表面的清洁度。

另外，在本发明的实施例中，可以根据实际应用情况的需要，使得上述喷洒装置反复多次地沿上述的移动路径平移并喷洒清洗液，从而更进一步地对晶圆表面进行清洗；而上述喷洒装置的移动速率，也可以根据实际应用环境的需要预先进行设定，例如，所述移动速率可以设置为：50～100毫米/秒(mm/s)，且实验结果显示，使用上述移动速率所取得的清洗效果较佳。

此外，在现有技术中的清洗方法中，一般都通过延长清洗时间的方法来加强对晶圆表面中心点处的残留物的清洗力度，减少晶圆表面中心点处的残留物缺陷。但是，清洗时间的延长将增加整个处理流程的总时长，从而降低每小时晶圆产量(WPH，Wafe per hour)，导致WPH损失。而在本发明中所提出的上述的方法中，并不需要延长清洗时间即可有效地减少晶圆表面中心点处的残留物缺陷，从而可以避免WPH损失。

综上可知，在本发明的实施例中提出了上述的半导体元器件显影过程中的清洗方法。在上述半导体元器件显影过程中的清洗方法中，由于预先为喷洒装置设置了经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域的移动路径，使得喷洒装置可沿着预先设置的移动路径平移，并在平移的同时喷洒清洗液，从而加强了对晶圆表面中心点处的残留物的清洗力度，可有效地减少晶圆表面中心点处的残留物缺陷，从而提高了晶圆表面的清洁度，同时，还可以避免WPH损失。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体元器件显影过程中的清洗方法，其特征在于，该方法包括：

预先设置起始点和N个中间点，并根据所述起始点和N个中间点设置移动路径，使得所述移动路径经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域；其中，N为自然数；

喷洒装置以设定的移动速率沿所述移动路径平移，并从所述移动路径的起点开始，通过所述喷洒装置上的喷嘴将清洗液喷洒在晶圆表面上，对晶圆表面进行清洗。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述起始点为预先设置的位于晶圆表面上方的起始位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述移动路径为封闭的路径或开放的路径。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述起始点和N个中间点设置移动路径包括：

当所述移动路径为封闭的路径时，将所述预先设置的起始点作为所述移动路径的起点和终点，并使得所述移动路径依次经过所述起始点和N个中间点；

当所述移动路径为开放的路径时，将所述预先设置的起始点作为所述移动路径的起点，并从所述N个中间点中选择一个中间点作为所述移动路径的终点，然后使得所述移动路径依次经过所述起始点和N个中间点。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述使得所述移动路径经过晶圆表面中心点或经过晶圆表面中心点附近区域包括：

将所述N个中间点中的至少一个中间点设置在晶圆表面中心点或晶圆表面中心点的附近区域中；

或者，在设置所述起始点和中间点时，使得有至少两个相邻点之间的连线经过晶圆表面中心点或晶圆表面中心点附近区域。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述移动路径是直线或具有 预先设置形状的曲线。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

当所述移动路径包括至少两条子路径时，在所述移动路径中，有两条以上的子路径部分重叠或完全重叠。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

当所述移动路径包括至少两条子路径时，所述移动路径中的各条子路径均不重叠。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶圆表面中心点附近区域为：以晶圆表面中心点为圆心，半径为0～100毫米的圆形区域。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动速率为：50～100毫米/秒。 

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