CN102376543A - 半导体元器件制造过程中的显影方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半导体元器件制造过程中的显影方法，该方法包括：喷洒装置从起始位置开始，水平扫过晶圆表面，并通过所述喷洒装置上的喷嘴将显影液均匀地喷洒在晶圆表面上；进行第一次混拌显影；所述喷洒装置通过喷嘴用清洗液对晶圆表面进行第一次清洗；喷洒装置返回起始位置，然后第二次水平扫过晶圆表面，通过喷嘴将显影液均匀地喷洒在晶圆表面上；进行第二次混拌显影；所述喷洒装置通过喷嘴用清洗液对晶圆表面进行第二次清洗，然后旋干。通过使用上述的方法，可防止晶圆表面上的残留物对喷嘴造成污染，从而有效地减少线性残留物缺陷，提高晶圆表面的清洁度。

Description

半导体元器件制造过程中的显影方法

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制造过程中的显影方法。

背景技术

在半导体元器件的制造过程中，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。在现有技术中，一般可通过如下所述的步骤来实现上述的显影过程：

步骤101，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。

在本步骤中，可将晶圆放置于旋转器(Spinner)上，以设定的旋转速率水平旋转；而喷洒装置则将从起始位置开始，从晶圆表面的上方水平地扫过晶圆表面，并通过该喷洒装置上设置的一个或多个喷嘴将显影液喷洒在晶圆表面上，从而在晶圆表面上形成厚度相对均匀的显影液薄膜。

步骤102，进行第一次混拌显影(puddle)。

在步骤中，所述混拌显影为：晶圆在一段预定时间间隔内保持静止状态，使得喷洒在晶圆表面上的显影液与晶圆表面的已曝光的光刻胶层发生化学反应，以去除大部分已曝光的光刻胶层。

步骤103，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。

喷洒装置返回到起始位置，然后从晶圆表面的上方再次水平地扫过以设定的旋转速率水平旋转的晶圆表面，并通过该喷洒装置上设置的一个或多个喷嘴将显影液喷洒在晶圆表面上，从而再次在晶圆表面上形成厚度相对均匀的显影液薄膜。

步骤104，进行第二次混拌显影。

在本步骤中，所述混拌显影的实现方法与步骤102中的混拌显影相同，在此不再赘述。

步骤105，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)。

在本步骤中，喷洒装置移动到晶圆表面的预设位置(例如，位于晶圆中心上方的区域或晶圆的旋转轴上方的区域)，并通过该喷洒装置上设置的一个或多个喷嘴将清洗液(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。然后，再通过旋转晶圆以干燥晶圆表面(即旋干)，从而完成整个显影过程。

通过上述的步骤101～105，即可完成上述的显影过程。

然而，在上述的显影过程中，喷洒装置在喷洒显影液和清洗液时都将从晶圆表面上方经过，且喷洒装置上的喷嘴与晶圆表面之间的距离很小，因此，当晶圆表面的残留物具有一定的高度时，这些残留物将与喷洒装置上的喷嘴发生接触，进而附着并堆积在喷洒装置的喷嘴周围，从而造成喷嘴的污染。而当被污染的喷嘴再次从晶圆表面上方经过时，喷嘴上的残留物又将反过来对晶圆表面造成污染。由于喷洒装置在工作时的行进路线一般为线性的行进路线，因此上述喷嘴对晶圆表面的污染将在晶圆表面上形成如图2所示的线性残留物缺陷(Line shaperesidue defect)。

上述线性残留物缺陷的出现，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，从而影响产品的生产良率。因此，如何防止晶圆表面上的残留物对喷嘴造成污染，从而有效地减少上述线性残留物缺陷，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制造过程中的显影方法，该方法可防止晶圆表面上的残留物对喷嘴造成污染，从而有效地减少线性残留物缺陷，提高晶圆表面的清洁度。

为达到上述目的，本发明中的技术方案是这样实现的：

一种半导体元器件制造过程中的显影方法，该方法包括：

喷洒装置从起始位置开始，水平扫过晶圆表面，并通过所述喷洒装置上的喷嘴将显影液均匀地喷洒在晶圆表面上；

进行第一次混拌显影；

所述喷洒装置通过喷嘴用清洗液对晶圆表面进行第一次清洗；

喷洒装置返回起始位置，然后第二次水平扫过晶圆表面，通过喷嘴将显影液均匀地喷洒在晶圆表面上；

进行第二次混拌显影；

所述喷洒装置通过喷嘴用清洗液对晶圆表面进行第二次清洗，然后旋干。

所述喷洒装置通过喷嘴用清洗液对晶圆表面进行第一次清洗包括：

所述喷洒装置移动到晶圆表面的预设位置，并通过所述喷洒装置上设置的一个或多个喷嘴将清洗液喷洒在以设定的旋转速率水平旋转的晶圆表面上，对晶圆表面进行第一次清洗。

所述喷洒装置通过喷嘴用清洗液对晶圆表面进行第二次清洗包括：

所述喷洒装置移动到晶圆表面的预设位置，并通过所述喷洒装置上设置的一个或多个喷嘴将清洗液喷洒在以设定的旋转速率水平旋转的晶圆表面上，对晶圆表面进行第二次清洗。

所述预设位置为：所述晶圆中心的上方或者是所述晶圆的旋转轴的上方。

所述清洗液为纯水。

所述方法还进一步包括：

所述喷洒装置在将显影液均匀地喷洒在晶圆表面上之后，自动返回所述的起始位置。

所述方法还进一步包括：

当所述喷洒装置位于起始位置时，将所述喷洒装置的喷嘴浸泡在清洗槽中，以清洗所述喷嘴上的残留物。

所述方法还进一步包括：

当所述喷洒装置离开起始位置，且尚未开始将显影液喷洒到晶圆表面上时，所述喷洒装置从喷嘴中喷洒稀释的显影液，以清洗所述喷嘴上的残留物。

综上可知，本发明中提供了一种半导体元器件制造过程中的显影方法。在所述半导体元器件制造过程中的显影方法中，由于在第一次混拌显影之后，且在喷洒装置第二次水平扫过晶圆表面之前，喷洒装置即可通过喷嘴将清洗液喷洒在晶圆表面上，对晶圆表面进行第一次清洗，以防止晶圆表面上的残留物对喷嘴造成污染，从而可有效地减少线性残留物缺陷，提高晶圆表面的清洁度，为后续的第二次混拌显影以及其它后续工序创造良好的环境，提高半导体元器件的生产良率。

附图说明

图1为现有技术中的显影过程的流程示意图。

图2为现有技术中的线性残留物缺陷的示意图。

图3为本发明中的半导体元器件制造过程中的显影方法的流程示意图。

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。

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

步骤301，喷洒装置从起始位置开始，水平扫过晶圆表面，并通过喷洒装置上的喷嘴将显影液均匀地喷洒在晶圆表面上。

在本步骤中，可将晶圆放置于旋转器上，以设定的旋转速率水平旋转；而喷洒装置则将从起始位置开始，从晶圆表面的上方水平地扫过晶圆表面，并通过该喷洒装置上设置的一个或多个喷嘴将显影液喷洒在晶圆表面上，从而在晶圆表面上形成厚度相对均匀的显影液薄膜。另外，在本发明的实施例中，上述喷洒装置在将显影液均匀地喷洒在晶圆表面上之后，可自动返回上述的起始位置。

步骤302，进行第一次混拌显影。

在步骤中，所述混拌显影为：晶圆将在一段预定时间间隔内保持静止状态，使得喷洒在晶圆表面上的显影液与晶圆表面的已曝光的光刻胶层发生化学反应，以去除大部分已曝光的光刻胶层。

步骤303，喷洒装置通过喷嘴用清洗液对晶圆表面进行第一次清洗。

在完成上述第一次混拌显影后，所述喷洒装置移动到晶圆表面的预设位置(例如，该预设位置可以是所述晶圆中心的上方或者是所述晶圆的旋转轴的上方)，并通过该喷洒装置上设置的一个或多个喷嘴将清洗液(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，对晶圆表面进行第一次清洗。由于此时刚完成第一次混拌显影，而还未进行第二次混拌显影，晶圆表面上的残留物比较容易被清除，因此，在此次清洗中可利用清洗液的冲刷力以及晶圆的旋转力尽量去除晶圆表面上的残留物，以避免上述的残留物在喷洒装置下一次水平扫过晶圆表面上方时附着在喷嘴周围，对喷嘴造成污染，从而可有效地避免线性残留物缺陷的出现，提高晶圆表面的清洁度，为后续的第二次混拌显影以及其它后续工序创造良好的环境。

步骤304，喷洒装置返回起始位置，然后第二次水平扫过晶圆表面，通过喷嘴将显影液均匀地喷洒在晶圆表面上。

喷洒装置返回到起始位置，然后从晶圆表面的上方第二次水平地扫过以设定的旋转速率水平旋转的晶圆表面，并通过该喷洒装置上设置的一个或多个喷嘴将显影液喷洒在晶圆表面上，从而再次在晶圆表面上形成厚度相对均匀的显影液薄膜。另外，上述喷洒装置在将显影液均匀地喷洒在晶圆表面上之后，可自动返回上述的起始位置。

步骤305，进行第二次混拌显影。

该步骤的具体实现方式与上述步骤302的具体实现方式相同，在此不再赘述。

步骤306，喷洒装置通过喷嘴用清洗液对晶圆表面进行第二次清洗，然后旋干。

在本步骤中，所述喷洒装置移动到晶圆表面的预设位置(例如，该预设位置可以是所述晶圆中心的上方或者是所述晶圆的旋转轴的上方)，并通过该喷洒装置上设置的一个或多个喷嘴将清洗液(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上的残留物，从而对晶圆表面进行第二次清洗。然后，再通过旋转晶圆以干燥晶圆表面(即旋干)，从而完成整个显影过程。

在上述的半导体元器件制造过程中的显影方法中，由于在第一次混拌显影之后，在喷洒装置第二次水平扫过晶圆表面之前，可通过喷洒装置的喷嘴将清洗液喷洒在晶圆表面上，对晶圆表面进行第一次清洗，以去除晶圆表面上的残留物，从而可防止喷洒装置的喷嘴在第二次水平扫过晶圆表面时被晶圆表面上的残留物污染，有效地避免了线性残留物缺陷的出现，提高了晶圆表面的清洁度。

进一步的，在本发明的实施例中，为了更好的防止喷嘴被晶圆表面上的残留物污染，还可在上述喷洒装置位于起始位置时，执行如下所述的步骤：

步骤401，当喷洒装置位于起始位置时，将喷洒装置的喷嘴浸泡在清洗槽中，以清洗喷嘴上的残留物。

在本步骤中，在喷洒装置的起始位置处，设置有一个清洗槽，该清洗槽中盛有预先配置的清洗液，用于清洗喷洒装置上的喷嘴。因此，只要当喷洒装置位于起始位置时(例如，当喷洒装置返回起始位置时，或者是当喷洒装置的初始位置即为起始位置时)，就可将该喷洒装置的喷嘴浸泡在上述清洗槽中，以清洗喷嘴上的残留物。另外，本步骤中的预先配置的清洗液可以是纯水或其它的清洗溶液，清洗液的具体配置方法在此不再赘述。

步骤402，当喷洒装置离开起始位置，且尚未开始将显影液喷洒到晶圆表面上时，该喷洒装置从喷嘴中喷洒稀释的(dilute dummy)显影液，以清洗喷嘴上的残留物。

在本发明的实施例中，当喷洒装置离开起始位置后，一般并不马上喷洒显影液，而是当所述喷洒装置运行到某个预先指定的喷洒初始位置时才会开始将显影液喷洒到晶圆表面上。因此，当喷洒装置离开起始位置后，且尚未到达上述预先指定的喷洒初始位置时，该喷洒装置可通过从喷嘴中喷洒稀释的显影液的方式来清洗喷嘴上的残留物，从而进一步避免喷嘴被残留物所污染，尽量避免出现线性残留物缺陷。其中，所述稀释的显影液可以是预先配置的低浓度的显影液溶液。该显影液溶液的配置方法可以是本领域中常用的显影液的稀释方法或其它的配置方法，而所述稀释的显影液的浓度也可以根据实际需要自行设定，在此不再赘述。

在本发明的实施例中，只要当喷洒装置位于起始位置时或从起始位置离开但未开始喷洒显影液时，就可分别执行上述的步骤401和402，以对喷洒装置的喷嘴进行清洗，避免喷嘴被残留物所污染，从而可进一步的避免线性残留物缺陷的出现，提高晶圆表面的清洁度。

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制造过程中的显影方法。在上述半导体元器件制造过程中的显影方法中，由于在第一次混拌显影之后，且在喷洒装置第二次水平扫过晶圆表面之前，喷洒装置通过喷嘴将清洗液喷洒在晶圆表面上，对晶圆表面进行了第一次清洗，以防止晶圆表面上的残留物对喷嘴造成污染，从而可有效地减少线性残留物缺陷，提高晶圆表面的清洁度，为后续的第二次混拌显影以及其它后续工序创造良好的环境，提高半导体元器件的生产良率。

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 (8)

1.一种半导体元器件制造过程中的显影方法，其特征在于，该方法包括：

喷洒装置从起始位置开始，水平扫过晶圆表面，并通过所述喷洒装置上的喷嘴将显影液均匀地喷洒在晶圆表面上；

进行第一次混拌显影；

所述喷洒装置通过喷嘴用清洗液对晶圆表面进行第一次清洗；

喷洒装置返回起始位置，然后第二次水平扫过晶圆表面，通过喷嘴将显影液均匀地喷洒在晶圆表面上；

进行第二次混拌显影；

所述喷洒装置通过喷嘴用清洗液对晶圆表面进行第二次清洗，然后旋干。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷洒装置通过喷嘴用清洗液对晶圆表面进行第一次清洗包括：

所述喷洒装置移动到晶圆表面的预设位置，并通过所述喷洒装置上设置的一个或多个喷嘴将清洗液喷洒在以设定的旋转速率水平旋转的晶圆表面上，对晶圆表面进行第一次清洗。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷洒装置通过喷嘴用清洗液对晶圆表面进行第二次清洗包括：

所述喷洒装置移动到晶圆表面的预设位置，并通过所述喷洒装置上设置的一个或多个喷嘴将清洗液喷洒在以设定的旋转速率水平旋转的晶圆表面上，对晶圆表面进行第二次清洗。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述预设位置为：

所述晶圆中心的上方或者是所述晶圆的旋转轴的上方。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述清洗液为纯水。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还进一步包括：

所述喷洒装置在将显影液均匀地喷洒在晶圆表面上之后，自动返回所述的起始位置。

7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，该方法还进一步包括：

当所述喷洒装置位于起始位置时，将所述喷洒装置的喷嘴浸泡在清洗槽中，以清洗所述喷嘴上的残留物。

8.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，该方法还进一步包括：

当所述喷洒装置离开起始位置，且尚未开始将显影液喷洒到晶圆表面上时，所述喷洒装置从喷嘴中喷洒稀释的显影液，以清洗所述喷嘴上的残留物。

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