CN103424997B - 光刻工艺的显影方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光刻工艺的显影方法，包括：旋转步骤：以第一速度旋转声表面波晶片；第一次滴注步骤：移动显影液手臂至所述声表面波晶片的边缘处并开始滴注显影液；移动步骤：将显影液手臂从声表面波晶片的边缘移动至声表面波晶片的中心位置；第二次滴注步骤：保持显影液手臂位于所述声表面波晶片的中心位置处持续滴注显影液；静止步骤：保持所述声表面波晶片静止；以及清洗甩干步骤：清洗所述声表面波晶片。上述光刻工艺的显影方法能使得光刻显影后光刻胶中心和边缘图形关键尺寸一致，进而可提高声表面波器件电性能或图形化蓝宝石衬底的均匀性。

Description

光刻工艺的显影方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种使用于声表面波晶片的光刻工艺的显影方法。
背景技术
在半导体集成电路制造工艺中，光刻工艺有着举足轻重的地位。在进行离子注入或刻蚀之前，需要通过光刻工艺形成光刻胶图案，以预先定义出待刻蚀或离子注入的区域。因而，光刻工艺水平的高低、质量的好坏会直接影响刻蚀或离子注入的结果，并最终会影响形成的半导体器件的电性。
光刻工艺的主要步骤如下：首先，在半导体晶片上通过旋涂的方法形成光刻胶层。
接着，执行软烘烤工艺，去除所述光刻胶层中的溶剂，并增加光刻胶层在半导体晶片表面的粘附性。
完成软烘烤后，将所述半导体晶片传送至曝光设备，通过一系列的对准动作后，对所述半导体晶片表面的光刻胶层进行曝光。通过曝光，将掩模板上预订好的图案转移到所述光刻胶层上，所述光刻胶层上被曝光区域的光刻胶发生光化学反应，对于正型光刻胶而言，光刻胶经曝光后变得可溶于显影液。
然后，对所述半导体衬底上的光刻胶层进行曝光后烘烤。通过曝光后烘烤，消除曝光时的驻波效应，改善形成的光刻胶图案的侧壁轮廓。
完成曝光烘烤后，对所述半导体晶片上的光刻胶层执行显影工艺。将所述半导体晶片送入显影槽，向所述光刻胶表面滴注显影液，所述光刻胶层中被曝光的区域与显影液发生化学反应而溶解，通过去离子水将溶解的光刻胶去除并清洗甩干。显影后执行硬烤工艺，即形成光刻胶图案。
显影工艺是形成光刻胶图案的重要步骤，公开号为CN144740A的中国专利申请文件公开了一种显影工艺。图1为所述的中国专利申请文件公开的一种显影工艺的流程图。如图1所示，步骤2310中，旋转半导体晶片；步骤2320，向所述半导体晶片上分配显影剂流体；步骤2330，显影剂流体在所述半导体晶片表面驻留一定时间；步骤2340，高速旋转所述半导体晶片，使显影剂流体流向所述半导体晶片外缘，并流出所述半导体晶片；步骤2350，用去离子水漂洗；步骤2360，旋转所述半导体晶片，将其甩干。
然而，所述的显影的工艺常常会造成晶片在显影后光刻胶中心和边缘图形的关键尺寸不一致，从而影响整片金属层或晶片材料进行选择性的蚀刻均匀性和一致性。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种能使得光刻显影后光刻胶中心和边缘图形关键尺寸一致，进而可提高声表面波器件电性能或图形化蓝宝石衬底的均匀性的光刻工艺的显影方法。
具体的，本发明提供了一种光刻工艺的显影方法，包括：
旋转步骤：以第一速度旋转声表面波晶片；
第一次滴注步骤：移动显影液手臂至所述声表面波晶片的边缘处并开始滴注显影液，该滴注显影液的持续时间为2～4秒；
移动步骤：将显影液手臂从声表面波晶片的边缘移动至声表面波晶片的中心位置，该移动所花费的时间为1～4秒；
第二次滴注步骤：保持显影液手臂位于所述声表面波晶片的中心位置处持续滴注显影液，该滴注显影液的持续时间为8～12秒；
静止步骤：保持所述声表面波晶片静止；以及
清洗甩干步骤：清洗并甩干所述声表面波晶片。
其中，所述旋转步骤中，通过将所述声表面波晶片放置于与旋转电机相连的真空吸盘上来实现旋转所述声表面波晶片。
其中，所述清洗甩干步骤中，通过将声表面波晶片的旋转速度变化为第二速度来甩出声表面波晶片上已溶解有光敏材料的显影液和多余的显影液，其中所述第二速度大于第一速度。
其中，所述清洗甩干步骤中，还包括采用离子水对声表面波晶片的表面进行清洗并甩干。
其中，所述旋转步骤中第一速度为40-100转/分钟。
其中，所述第一次滴注步骤中将显影液手臂移动至所述声表面波晶片的边缘处指将显影手臂移动至距离声表面波晶片的最边缘处8-12mm处。
其中，所述静止步骤中，保持所述声表面波晶片静止的时间为10-20秒。
上述光刻工艺的显影方法的优点是，从声表面波晶片的边缘往中心移动并优化不同位置的滴注时间，达到均匀控制声表面波晶片表面不同区域显影时间的差异目的。与原显影工艺技术相比，声表面波晶片中心区域和边缘胶图形关键尺寸一致性得到大幅度改善。
附图说明
图1是现有的显影方法的流程图。
图2是本发明光刻工艺的显影方法的较佳实施方式的流程图。
图3为步骤S3-S5中第一至第三时间的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施案例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1所示，本发明光刻工艺的显影方法的较佳实施方式包括以下步骤：
步骤S1：提供声表面波晶片，所述声表面波晶片的表面具有经过曝光的光刻胶层。本实施方式中，所述声表面波晶片的尺寸为4英寸，接下来的步骤中所提到的具体数据均与所述声表面波晶片的尺寸有关。当然，其他实施方式中亦可为其他尺寸的声表面波晶片，下述步骤的具体数据亦要根据设计者的需求及具体尺寸进行更改。
步骤S2：以第一速度V1旋转所述声表面波晶片。本实施方式中，所述声表面波晶片放置于真空吸盘上，所述真空吸盘通过一个连接杆(或支柱)连接旋转电机，通过控制连接真空吸盘的旋转电机，使得所述真空吸盘连同其上的声表面波晶片一起进行旋转。通过控制旋转电机的转速可使得所述声表面波晶片具有较高的转速。本实施方式中，控制所述旋转电机以第一速度V1旋转即可使得声表面波晶片以第一速度V1旋转。具体操作时，可通过机械手将步骤S1中的声表面波晶片传递放置在真空吸盘上。本实施方式中，所述第一速度V1为40-100转/分钟。
步骤S3：移动显影液手臂至声表面波晶片的边缘处并开始滴注显影液。本实施方式中，通过驱动装置控制显影液手臂移动至距离声表面波晶片的最边缘处8-12mm处并开始滴注显影液。为了使得声表面波晶片上除中心位置之外的其他区域均被显影液所覆盖，本步骤中，可以根据第一速度V1的具体值及声表面波晶片的面积设定滴注时间(下文记为时间T1)。优选的，本步骤中所述显影液手臂滴注显影液的时间T1设定为2～4秒。
经过2～4秒的滴注，又由于此过程中声表面波晶片以第一速度V1被旋转，再加上离心力的作用，因此此时所述声表面波晶片上除中心位置之外其他区域均被显影液所覆盖，且每一区域所覆盖的显影液较为均匀，因此接下来：
步骤S4：将显影液手臂从声表面波晶片的边缘移动至声表面波晶片的中心位置。本实施方式中，由于在移动过程中显影液手臂仍在滴注显影液，为了避免在移动过程中导致各区域的显影液厚度不同，因此需要快速将显影液手臂从声表面波晶片的边缘移动至中心位置。优选的，本实施方式中，所述显影液手臂从声表面波晶片的边缘移动至声表面波晶片的中心处所花费的时间(下文记为时间T2)在1～4秒之内。另外，本实施方式中，所述中心位置指整个声表面波晶片的正中心位置。比如当声表面波晶片为圆形时，其圆心即为中心位置；当声表面波晶片为方形时，其两条对角线的交点即为中心位置。当然，其他实施方式中，亦可根据精度设定一定范围的中心区域，即以声表面波晶片的正中心点为圆心所辐射的具有一定半径的圆形区域。
步骤S5：保持显影液手臂位于所述声表面波晶片的中心位置处滴注一段时间(下文记为时间T3)。此处可根据步骤S4中所选定的中心区域的大小以及步骤S3中所滴注的时间来决定对声表面波晶片的中心位置滴注显影液的时间。优选的，步骤S5中，对声表面波晶片的中心位置滴注显影液的时间T3为8～12秒。
经过上述步骤S1-S5，整个声表面波晶片的表面均被显影液所覆盖。
步骤S6：保持声表面波晶片表面上的显影液静止停留，进而保证图形显影完全，此持续时间为10-20S。即停止真空吸盘的转动，使得声表面波晶片停止旋转，此时位于声表面波晶片表面上的显影液即静止。
步骤S7：清洗所述声表面波晶片。本实施方式中，通过提高声表面波晶片的旋转速度至第二速度V2(即第二速度V2大于第一速度V1)，以甩出已溶解有光敏材料的显影液和多余的显影液。同时还可采用去离子水对声表面波晶片的表面进行清洗并甩干。
为了更清楚的表述上述三个时间段之间的关系，下面将以图3所示的时间轴对上述三个时间段进行示意。从图3中可以明显看出，时间T3明显长于时间T1及T2。
本发明中，在整个显影过程中，为克服光刻胶层的表面张力，提高界面的亲和力，显影液的流动必须保持很低，需要在低转速时滴注显影液，使整个声表面波晶片的光刻胶表面均匀铺满，保证显影液与光刻胶表面的浸润。经过理论分析及实际测试证明，采用显影液从声表面波晶片的边缘到中心的移动滴注显影技术，能有效地的改善中心区域和边缘胶图形尺寸的不一致，达到提高声表面波器件电性能或PSS图形的均匀性。
上述光刻工艺的显影方法的优点是，在保证显影液的流动保持很低、显影液在整片均匀浸润分布的情况下，改变滴注显影液的机械臂移动方式，即从声表面波晶片的边缘往中心移动并优化不同位置的滴注时间，达到均匀控制声表面波晶片表面不同区域显影时间的差异目的。与原显影工艺技术相比，声表面波晶片中心区域和边缘胶图形关键尺寸一致性得到大幅度改善。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种光刻工艺的显影方法，包括：
旋转步骤：以第一速度旋转声表面波晶片；
第一次滴注步骤：移动显影液手臂至所述声表面波晶片的边缘处并开始滴注显影液，该滴注显影液的持续时间为2～4秒；
移动步骤：将显影液手臂从声表面波晶片的边缘移动至声表面波晶片的中心位置，该移动所花费的时间为1～4秒；
第二次滴注步骤：保持显影液手臂位于所述声表面波晶片的中心位置处持续滴注显影液，该滴注显影液的持续时间为8～12秒；
静止步骤：保持所述声表面波晶片静止；以及
清洗甩干步骤：清洗并甩干所述声表面波晶片。
2.如权利要求1所述的光刻工艺的显影方法，其特征在于：所述旋转步骤中，通过将所述声表面波晶片放置于与旋转电机相连的真空吸盘上来实现旋转所述声表面波晶片。
3.如权利要求1所述的光刻工艺的显影方法，其特征在于：所述清洗甩干步骤中，通过将声表面波晶片的旋转速度变化为第二速度来甩出声表面波晶片上已溶解有光敏材料的显影液和多余的显影液，其中所述第二速度大于第一速度。
4.如权利要求3所述的光刻工艺的显影方法，其特征在于：所述清洗甩干步骤中，还包括采用离子水对声表面波晶片的表面进行清洗并甩干。
5.如权利要求1所述的光刻工艺的显影方法，其特征在于：所述旋转步骤中第一速度为40-100转/分钟。
6.如权利要求1所述的光刻工艺的显影方法，其特征在于：所述第一次滴注步骤中将显影液手臂移动至所述声表面波晶片的边缘处指将显影手臂移动至距离声表面波晶片的最边缘处8-12mm处。
7.如权利要求1所述的光刻工艺的显影方法，其特征在于：所述静止步骤中，保持所述声表面波晶片静止的时间为10-20秒。
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