CN115701858A - 改善线性扫描喷头显影均匀性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种改善线性扫描喷头显影均匀性的方法，通过旋转晶圆可改变晶圆与线性扫描喷头之间的夹角，以在晶圆表面喷涂均匀分布的显影膜，从而提高显影均匀性，以解决晶圆线宽均匀性问题。
Description
技术领域
本发明属于半导体制造领域，涉及一种改善线性扫描喷头显影均匀性的方法。
背景技术
光刻是半导体集成电路制造过程中最重要的工艺，它是利用光化学反应原理把事先制备在掩模版上的图形转印到晶圆上。光刻工艺主要包括三个过程，即涂胶-曝光-显影，其中，显影是完成光刻图形的最后一步，显影的好坏直接关系到光刻工艺的质量。
显影通常在显影单元装置中进行，显影单元装置中需要采用显影液喷嘴将显影液喷洒到晶圆表面。根据显影液喷嘴的形状和孔径大小的不同可将显影液喷嘴分为：MGP、H和LD nozzle等，其中，LD nozzle为长条形多孔线性扫描喷头，在采用LD nozzle进行显影时，通常显影工艺流程为：LD nozzle从晶圆（wafer）左侧匀速扫描移动至晶圆右侧，让显影液均匀铺满wafer表面，待wafer静置一段时间后，再用DI water将wafer表面冲洗干净。但在采用LD nozzle进行显影液的喷洒时，由于wafer左侧先接触显影液，而wafer右侧后接触显影液，因此，由于时间差的问题会导致wafer从左往右显影能力逐渐减弱，从而影响整片wafer的线宽均匀性，另外由于LD nozzle中各小孔中流出的显影液的流量会存在差异性，从而在LD nozzle喷涂显影液时，也会导致wafer在垂直于LD nozzle的移动方向上的显影能力存在差异，造成显影均匀性较差的问题。
因此，提供一种改善LD Nozzle显影均匀性的方法，实属必要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善LD Nozzle显影均匀性的方法，用于解决现有技术中 LD nozzle显影均匀性差的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善LD Nozzle显影均匀性的方法，包括以下步骤：
提供晶圆，所述晶圆表面涂布有掩膜层；
对所述掩膜层进行曝光；
提供线性扫描喷头，自所述晶圆的侧边缘喷洒显影液，并在所述晶圆上进行垂直于喷嘴长度方向的线性扫描，将所述显影液覆盖所述掩膜层，形成显影膜；
旋转所述晶圆，改变所述晶圆与所述线性扫描喷头之间的夹角，继续自所述晶圆的侧边缘喷洒所述显影液，并在所述晶圆上进行垂直于喷嘴长度方向的线性扫描，将所述显影液覆盖所述显影膜；
静置等待所述晶圆上的所述显影膜与曝光后的所述掩膜层化学反应完毕；
清洗所述晶圆。
可选地，所述晶圆的旋转角度的总和为360°的倍数，每次旋转角度为90°。
可选地，所述晶圆的旋转包括按照顺时针方向旋转或按照逆时针方向旋转中的一种或组合。
可选地，所述晶圆的旋转角度的总和为360°，每次旋转角度为90°，对所述掩膜层进行的曝光能量为170mJ~175mJ，每次形成所述显影膜的喷液时间为5s~8s，在进行4次所述显影膜的喷液后，静置等待时间为30s~40s。
可选地，所述晶圆的旋转角度的总和为360°，每次旋转角度为90°，对所述掩膜层进行的曝光能量为155mJ~160mJ，每次形成所述显影膜的喷液时间为5s~8s，在进行4次所述显影膜的喷液后，静置等待时间为50s~55s。
可选地，所述线性扫描喷头进行往复运行以喷洒所述显影液，且所述晶圆的旋转角度为90°。
可选地，所述显影液为2.38%的TMAH溶液。
可选地，清洗所述晶圆的方法包括采用DI water进行的清洗；还包括采用DIwater对所述线性扫描喷头进行清洗的步骤。
可选地，所述晶圆的尺寸包括6英寸、8英寸或12英寸。
可选地，所述线性扫描喷头的长度大于所述晶圆的直径。
如上所述，本发明的改善线性扫描喷头显影均匀性的方法，通过旋转晶圆可改变晶圆与线性扫描喷头之间的夹角，以在晶圆表面喷涂均匀分布的显影膜，从而提高显影均匀性，以解决晶圆线宽均匀性问题。
附图说明
图1显示为本发明实施例中改善线性扫描喷头显影均匀性的工艺流程示意图。
图2a~图2d显示为本发明实施例一中线性扫描喷头与晶圆的运行状态结构示意图。
图3a~图3d显示为本发明实施例二中线性扫描喷头与晶圆的运行状态结构示意图。
元件标号说明
100-晶圆；200-线性扫描喷头。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。本文使用的“介于……之间”表示包括两端点值。
在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
如图1，本实施例提供一种改善线性扫描喷头显影均匀性的方法，包括以下步骤：
S1：提供晶圆，所述晶圆表面涂布有掩膜层；
S2：对所述掩膜层进行曝光；
S3：提供线性扫描喷头，自所述晶圆的侧边缘喷洒显影液，并在所述晶圆上进行垂直于喷嘴长度方向的线性扫描，将显影液覆盖所述掩膜层，形成显影膜；
S4：旋转所述晶圆，改变所述晶圆与所述线性扫描喷头之间的夹角，继续自所述晶圆的侧边缘喷洒显影液，并在所述晶圆上进行垂直于喷嘴长度方向的线性扫描，将显影液覆盖所述显影膜；
S5：静置等待所述晶圆上的所述显影膜与曝光后的所述掩膜层化学反应完毕；
S6：清洗所述晶圆。
以下结合图2a~图2d对有关改善所述线性扫描喷头显影均匀性的方法作进一步的介绍，具体如下。
如图2a，首先，执行步骤S1，提供晶圆100，所述晶圆100的表面涂布有掩膜层（未图示）。
作为示例，所述晶圆100可包括尺寸为6英寸、8英寸或12英寸等的晶圆；所述晶圆100可为硅衬底、氮化硅衬底、金刚石衬底等，或所述晶圆100为在硅衬底等的表面沉积有绝缘介质层的复合晶圆，如在硅衬底的表面沉积PI介质层、氮化硅介质层、氧化硅介质层等的复合晶圆。关于所述晶圆100的尺寸、材质等，此处不作过分限制。
作为示例，所述掩膜层可为光刻胶层，如正性光刻胶或负性光刻胶，关于所述光刻胶层的具体种类、厚度及材质，此处不作过分限制，可根据需要进行选择，通过所述掩膜层可形成图形化的掩膜，以便于对所述晶圆100进行后续的图形化刻蚀。其中，形成所述掩膜层的方法可为旋涂法。
接着，执行步骤S2，对所述掩膜层进行曝光。
具体的，在对所述掩膜层进行曝光时，可通过控制曝光能量的方式，以对后续显影工艺的参数进行控制，如显影时长等，关于曝光能量的选择与所述光刻胶的种类、厚度等相关，具体参数此处不作过分限制。
接着，执行步骤S3，提供线性扫描喷头200，自所述晶圆100的侧边缘喷洒显影液，并在所述晶圆100上进行垂直于喷嘴长度方向的线性扫描，将所述显影液覆盖所述掩膜层，形成显影膜。
作为示例，所述线性扫描喷头200的长度大于所述晶圆100的直径。
具体的，如图2a所示，所述线性扫描喷头200为长条形，其为多孔线性扫描喷头，其底部可包括10个~20个等间距排布的喷嘴，关于所述线性扫描喷头200的具体种类可根据需要选择，其中，可将所述线性扫描喷头200的喷嘴长度方向视为Y向，将所述线性扫描喷头200在所述晶圆上方的移动方向视为X向，且X向垂直于Y向，从而通过所述线性扫描喷头200的移动，可自所述喷嘴向所述晶圆100的表面喷洒所述显影液，以通过所述显影液与曝光后的所述掩膜层发生化学反应，从而实现刻蚀。
本实施例中，优选所述线性扫描喷头200的长度大于所述晶圆100的直径，以便于在所述线性扫描喷头200的1次移动过程中即可实现同时对多片所述晶圆100进行所述显影液的喷洒操作，以提高工作效率，如所述线性扫描喷头200的长度可同时实现对3片所述晶圆100的喷洒操作等。关于所述线性扫描喷头200的长度，以及喷嘴数量、尺寸、分布等，可根据需要进行选择，此处不作过分限制。
作为示例，所述显影液可为2.38%的TMAH溶液，但所述显影液的种类并非局限于此。
接着，执行步骤S4及步骤S5，旋转所述晶圆100，改变所述晶圆100与所述线性扫描喷头200之间的夹角，继续自所述晶圆100的侧边缘喷洒所述显影液，并在所述晶圆100上进行垂直于喷嘴长度方向的线性扫描，将所述显影液覆盖所述显影膜，以及静置等待所述晶圆100上的所述显影膜与曝光后的所述掩膜层化学反应完毕。
作为示例，所述晶圆100的旋转角度的总和为360°的倍数，每次旋转角度为90°。
参阅图2a~图2d，本实施例中，所述晶圆100的旋转为按照顺时针方向旋转，但并非局限于此，在另一实施例中，所述晶圆100的旋转也可为按照逆时针方向旋转，此处不作过分限制，其中，可以所述晶圆100上的缺角notch作为参考点，但并非局限于此。
本实施例中，所述晶圆100的旋转角度的总和为360°，所述晶圆100按照顺时针方向旋转，每次旋转角度为90°，即进行4次晶圆旋转，且所述线性扫描喷头200进行4次的从左到右的扫描喷洒，从而可使得所述晶圆100在不同区域均经历相同量的所述显影液的喷洒，从而可提高所述显影膜的喷洒均匀性，以解决晶圆线宽均匀性问题。
其中，对所述掩膜层进行的曝光能量可为170mJ~175mJ，如170mJ、172mJ、175mJ等，每次形成所述显影膜的喷液时间可为5s~8s，如5s、6s、8s等，在进行4次所述显影膜的喷液后，静置等待时间可为30s~40s，如30s、35s、40s以使得所述晶圆100上的所述显影膜与曝光后的所述掩膜层化学反应完毕。
进一步的，也可通过改变曝光能量的方式，对所述显影膜与曝光后的所述掩膜层的化学反应进行调控，如在另一实施例中，所述晶圆的旋转角度的总和可为360°，所述晶圆100可按照顺时针方向旋转，每次旋转角度可为90°，对所述掩膜层进行的曝光能量可为155mJ~160mJ，如155mJ、160mJ等，每次形成所述显影膜的喷液时间为5s~8s，如5s、6s、8s等，在进行4次所述显影膜的喷液后，静置等待时间为50s~55s，如50s、55s等，以使得所述晶圆100上的所述显影膜与曝光后的所述掩膜层化学反应完毕。
当然，根据需要所述晶圆100的旋转角度并非局限于360°，如也可为720°、1080°等，具体可根据需要进行选择。所述晶圆100的旋转方向也可为逆时针或顺时针结合逆时针方向旋转，如所述晶圆100在进行360°的逆时针旋转后，可进行360°的顺时针旋转，如此反复操作，具体可根据需要选择，此处不作过分限制。
接着，执行步骤S6，清洗所述晶圆100。
其中，清洗所述晶圆100的方法可包括采用DI water进行的清洗；进一步的，还可包括采用DI water对所述线性扫描喷头200进行清洗的步骤。
进一步的，在采用DI water清洗后，还可包括采用氮气或惰性气体进行干燥的步骤，此处不作过分限制。
实施例二
如图3a~3d，本实施例还提供一种改善线性扫描喷头显影均匀性的方法，本实施例与实施例一的不同之处主要在于，所述线性扫描喷头200进行往复运行以喷洒所述显影液，且所述晶圆100的旋转角度为90°。
具体的，如图3a~3b，所述线性扫描喷头200自左向右以及自右向左进行往复运行，而后如图3c，所述晶圆100按照逆时针旋转90°，而后再如图3c~3d，所述线性扫描喷头200自左向右以及自右向左进行往复运行，从而所述晶圆在旋转1次的情况下，即可实现表面显影液的均匀喷洒，以在提高显影均匀性解决晶圆线宽均匀性问题的同时提高工作效率。
在另一实施例中，所述晶圆100也可按照顺时针旋转90°，当然也可重复进行多次的90°旋转，如进行顺时针90°与逆时针90°相结合的旋转等，此处不作过分限制。
关于所述晶圆100的种类、所述线性扫描喷头200的种类及其他工艺参数的选择均可参阅实施例一，此处不作赘述。
综上所述，本发明的改善线性扫描喷头显影均匀性的方法，通过旋转晶圆可改变晶圆与线性扫描喷头之间的夹角，以在晶圆表面喷涂均匀分布的显影膜，从而提高显影均匀性，以解决晶圆线宽均匀性问题。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种改善线性扫描喷头显影均匀性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供晶圆，所述晶圆表面涂布有掩膜层；
对所述掩膜层进行曝光；
提供线性扫描喷头，自所述晶圆的侧边缘喷洒显影液，并在所述晶圆上进行垂直于喷嘴长度方向的线性扫描，将所述显影液覆盖所述掩膜层，形成显影膜；
旋转所述晶圆，改变所述晶圆与所述线性扫描喷头之间的夹角，继续自所述晶圆的侧边缘喷洒所述显影液，并在所述晶圆上进行垂直于喷嘴长度方向的线性扫描，将所述显影液覆盖所述显影膜；
静置等待所述晶圆上的所述显影膜与曝光后的所述掩膜层化学反应完毕；
清洗所述晶圆。
2.根据权利要求1所述的改善线性扫描喷头显影均匀性的方法，其特征在于：所述晶圆的旋转角度的总和为360°的倍数，每次旋转角度为90°。
3.根据权利要求1所述的改善线性扫描喷头显影均匀性的方法，其特征在于：所述晶圆的旋转包括按照顺时针方向旋转或按照逆时针方向旋转中的一种或组合。
4.根据权利要求1所述的改善线性扫描喷头显影均匀性的方法，其特征在于：所述晶圆的旋转角度的总和为360°，每次旋转角度为90°，对所述掩膜层进行的曝光能量为170mJ~175mJ，每次形成所述显影膜的喷液时间为5s~8s，在进行4次所述显影膜的喷液后，静置等待时间为30s~40s。
5.根据权利要求1所述的改善线性扫描喷头显影均匀性的方法，其特征在于：所述晶圆的旋转角度的总和为360°，每次旋转角度为90°，对所述掩膜层进行的曝光能量为155mJ~160mJ，每次形成所述显影膜的喷液时间为5s~8s，在进行4次所述显影膜的喷液后，静置等待时间为50s~55s。
6.根据权利要求1所述的改善线性扫描喷头显影均匀性的方法，其特征在于：所述线性扫描喷头进行往复运行以喷洒所述显影液，且所述晶圆的旋转角度为90°。
7.根据权利要求1所述的改善线性扫描喷头显影均匀性的方法，其特征在于：所述显影液为2.38%的TMAH溶液。
8.根据权利要求1所述的改善线性扫描喷头显影均匀性的方法，其特征在于：清洗所述晶圆的方法包括采用DI water进行的清洗；还包括采用DI water对所述线性扫描喷头进行清洗的步骤。
9.根据权利要求1所述的改善线性扫描喷头显影均匀性的方法，其特征在于：所述晶圆的尺寸包括6英寸、8英寸或12英寸。
10.根据权利要求1所述的改善线性扫描喷头显影均匀性的方法，其特征在于：所述线性扫描喷头的长度大于所述晶圆的直径。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20230214 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |