CN117706882A - 一种显影液喷洒方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种显影液喷洒方法，用于在I‑line光刻机制程中对晶圆进行双重显影，包括以下步骤:在承载台上放置晶圆；控制显影液喷嘴移动至晶圆上方，使喷嘴与晶圆之间的距离为第一预定距离；驱动喷嘴沿第一方向水平移动，通过喷嘴向晶圆表面喷涂显影液，使显影液铺满晶圆表面；提高喷嘴的高度，使喷嘴与晶圆之间的距离为第二预定距离；驱动喷嘴沿第二方向水平移动，通过喷嘴向晶圆表面喷涂显影液，使显影液再次铺满晶圆表面。本发明解决了双重显影工艺中，第二次喷涂显影液时喷嘴会被第一次喷涂的显影液在晶圆表面产生的大量残渣污染的问题，在现有机台的基础上设置偏移值控制喷嘴进行高度提升，操作简单，有效提高了晶圆产品的良率。

Description

一种显影液喷洒方法

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，尤其涉及一种显影液喷洒方法。

背景技术

在半导体工艺中，涂胶显影是指将由感光材料制成光刻胶均匀涂布在晶圆表面，通过光刻机对晶圆表面指定区域的光刻胶进行曝光，光刻胶感光后性质发生改变，再将显影液通过喷嘴喷洒在晶圆表面，将感光区域或未感光区域的光刻胶去除，最终在晶圆表面形成需要的3D图案。

I-line光刻机制程是一种常用于半导体制造中的光刻工艺，采用波长为365nm的紫外光作为曝光光源。在I-line光刻机制程中，对光刻胶的厚度需求较大，一般超过10000A，所以，在显影时通常采用双重显影的制程方式来解决光刻胶过厚带来的显影不良问题，然而，双重显影制程中喷嘴第二次喷涂显影液时会被第一次喷涂的显影液在晶圆表面产生的大量碳残渣污染，被污染的喷嘴在显影时极易造成显影缺陷，降低晶圆产品的良品率。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题之一，提供一种显影液喷洒方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种显影液喷洒方法，用于在I-line光刻机制程中对晶圆进行双重显影，包括以下步骤：

在承载台上放置晶圆；

对晶圆的表面进行涂胶与曝光处理；

控制显影液喷嘴移动至晶圆上方，使喷嘴与晶圆之间的距离为第一预定距离；

驱动喷嘴在晶圆上方沿第一方向水平移动，通过喷嘴向晶圆表面喷涂显影液，使显影液铺满晶圆表面；

提高喷嘴的高度，使喷嘴与晶圆之间的距离为第二预定距离，第二预定距离大于第一预定距离；

驱动喷嘴在晶圆上方沿第二方向水平移动，通过喷嘴向晶圆表面喷涂显影液，使显影液再次铺满晶圆表面。

本发明一些实施例中，第一预定距离与第二预定距离之间的差值为1mm。

本发明一些实施例中，第一预定距离为1.2mm。

本发明一些实施例中，第二预定距离为2.2mm。

本发明一些实施例中，第二方向与第一方向为相反的方向。

本发明一些实施例中，还包括以下步骤：

放置晶圆后，驱动承载台旋转，以带动晶圆旋转。

本发明一些实施例中，还包括以下步骤：

设置预定间隔时间；

提高喷嘴的高度，等待预定间隔时间后，驱动喷嘴在晶圆上方沿第二方向水平移动。

本发明一些实施例中，喷嘴连接驱动装置，驱动装置包括第一驱动马达和第二驱动马达，第一驱动马达用于驱动喷嘴水平移动，第二驱动马达用于驱动喷嘴竖直移动；第一驱动马达和第二驱动马达均由可编程控制元件依据预设的马达参数控制。

本发明一些实施例中，还包括以下步骤：

设置第一驱动马达的马达参数，以控制喷嘴水平移动的移动方向与移动距离；

设置第二驱动马达的马达参数，以调节喷嘴与晶圆之间的距离。

本发明一些实施例中，第二马达的马达参数包括第一预定距离和偏移值，偏移值等于第一预定距离与第二预定距离的之间的差值。

本发明的有益效果在于：

1、本发明所提供的显影液喷洒方法采用双重显影的方式解决了I-line光刻机制程中因光刻胶的厚度较大导致的显影不良的问题；在双重显影工艺制程中，第一次喷涂显影液时将喷嘴与晶圆表面的相对距离控制为相对较近的第一预定距离，避免了喷嘴过高导致显影液分布不均匀；第二次喷涂显影液前，通过提高显影液喷嘴的高度、加大喷嘴与晶圆表面的相对距离，避免了显影液喷嘴在第二次喷涂显影液过程中被第一次喷涂的显影液在晶圆表面产生的大量残渣污染，有效提高了晶圆生产的合格率；

2、本发明所提供的显影液喷洒方法在现有机台的基础上，通过在第一次和第二次喷涂显影液之间设置马达竖向移动的偏移值控制喷嘴进行高度提升，操作简单，无需对现有机台结构进行改进，降低了晶圆的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图来详细说明本发明的具体实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种显影液喷洒方法流程图；

图2为双重显影中第一次喷涂显影液过程示意图；

图3为双重显影中第二次喷涂显影液过程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为了更好的阐释本发明的方案，首先对I-line光刻机制程的工艺流程进行说明。

下面结合具体实施例及说明书附图，对本发明的技术方案作详细说明。

如附图1-3所示，在本发明一种显影液喷洒方式的一个示意性施例中，该显影液喷洒方法用于在I-line光刻机制程中对晶圆进行双重显影，该显影液喷洒方法包括以下步骤。

对晶圆进行清洗与烘干，将经过清洗与烘干后的晶圆放置在机台的承载台上；放置晶圆后，驱动承载台按照预定的转速旋转，带动晶圆旋转，以便后续对晶圆进行涂胶、曝光、显影等操作。

对晶圆的表面进行涂胶与曝光处理。

其中，涂胶指将光刻胶均匀涂覆在晶圆表面，在涂胶过程中需要确保光刻胶的厚度和均匀性。光刻胶的选择应根据所需的分辨率和曝光剂的灵敏度来确定。光刻胶主要通过旋涂的方式进行涂布，对于薄胶，最佳的旋涂转速为2000-4000rpm，对于相对胶厚的胶，最佳旋涂转速为250-2000rpm。在I-line光刻机制程中，对光刻胶的厚度需求较大，一般超过1um。在涂胶后，通常需要通过烘烤过程使光刻胶变得坚硬，提高其抗光刻胶液的性能。

曝光指将掩模与光刻胶层紧密接触，然后通过曝光光源对掩模进行曝光，曝光光源的波长和光强会直接影响到曝光的效果，在I-line光刻机制程中曝光光源采用波长为365nm的紫外光。

在曝光后，对晶圆进行显影，即通过显影液将未曝光部分的光刻胶溶解掉，暴露出晶圆表面的图形。常见的显影方式有浸没式(immersion)、喷淋式(spray)和搅拌式(puddle)三种，本实施例中采用的显影方式为搅拌式(puddle)显影。并且，由于在I-line光刻机制程中对光刻胶的厚度需求较大，单次显影会因光刻胶过厚而产生显影不良的问题，降低晶圆产品的良品率。因此，在I-line光刻机制程中显影时需采用双重显影的制程方式来解决光刻胶过厚带来的显影不良问题。

双重显影制程中，如附图2所示，首先控制显影液喷嘴移动至晶圆第一侧边缘的上方，并使喷嘴与晶圆之间的距离为第一预定距离。由于喷洒显影液时喷嘴过高会导致显影液分布不均匀，并且第一次显影时晶圆表面是干净的，不会污染显影液喷嘴，因此，在本实施例中，第一预定距离设置为1.2mm。

驱动喷嘴在晶圆上方沿第一方向水平移动至晶圆第二侧边缘的上方，第二侧与第一侧为晶圆表面相对的两侧，移动过程中通过喷嘴向晶圆表面喷涂显影液，在此过程中晶圆保持旋转以使显影液快速铺满晶圆表面，显影液在晶圆表面与光刻胶发生反应，反应过程中产生大量碳残渣。

为防止显影液喷嘴在第二次喷涂显影液的过程中被晶圆表面产生的碳残渣污染，在第二次喷涂显影液前提高喷嘴的高度以减轻显影液喷嘴污染的速度，使喷嘴与晶圆之间的距离为第二预定距离，可以理解的是，第二预定距离大于第一预定距离。在本实施例中，第二预定距离设置为2.2mm。

如附图3所示，提高显影液喷嘴的高度后，驱动喷嘴在晶圆上方沿第二方向水平移动至晶圆第一侧边缘的上方，移动过程中继续通过喷嘴向晶圆表面喷涂显影液，在此过程中晶圆保持旋转，由于此时晶圆表面已经有第一次喷洒显影液后残留的显影液，新的显影液会迅速铺满晶圆表面，因此，第二次喷涂显影液时提高显影液喷嘴高度不会影响显影液的分布。

本发明一些实施例中，第一预定距离与第二预定距离之间的差值为1mm，该差值可通过在第一次喷涂显影液和第二次喷涂显影液之间通过设置控制喷嘴竖直移动的偏移值实现。

本发明一些实施例中，第二方向与第一方向为相反的方向，在本实施例中，如附图2-附图3所示，第一方向为自右至左的方向，第二方向为自左至右的方向。

本发明一些实施例中，还包括以下步骤。

根据实际机台情况预先设置预定间隔时间。

提高喷嘴的高度后，控制喷嘴等待预定间隔时间，以使第一次喷涂的显影液在晶圆表面充分反应。等待预定间隔时间后，驱动喷嘴在晶圆上方沿第二方向水平移动。

本发明一些实施例中，喷嘴连接有驱动装置，该驱动装置包括第一驱动马达和第二驱动马达。其中，第一驱动马达为X轴马达，用于驱动喷嘴水平移动，第二驱动马达为Z轴马达，用于驱动喷嘴竖直移动。第一驱动马达和第二驱动马达均由可编程控制元件依据预设的马达参数控制。

本发明一些实施例中，还包括以下步骤。

在双重显影制程中，预先设置第一驱动马达的马达参数，以控制喷嘴水平移动的移动方向与移动距离；设置第二驱动马达的马达参数，以调节喷嘴与晶圆之间的距离。

进一步的，第二马达的马达参数包括第一预定距离和偏移值，偏移值等于第一预定距离与第二预定距离的之间的差值，可以理解的是，第二马达可通过控制显影液喷嘴在第一预定距离的基础上竖直向上移动偏移值，将显影液喷嘴提高至第二预定距离。

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种显影液喷洒方法，用于在I-line光刻机制程中对晶圆进行双重显影，其特征在于，包括以下步骤：

在承载台上放置晶圆；

对所述晶圆的表面进行涂胶与曝光处理；

控制显影液喷嘴移动至所述晶圆上方，使所述喷嘴与所述晶圆之间的距离为第一预定距离；

驱动所述喷嘴在所述晶圆上方沿第一方向水平移动，通过所述喷嘴向晶圆表面喷涂显影液，使显影液铺满晶圆表面；

提高所述喷嘴的高度，使所述喷嘴与所述晶圆之间的距离为第二预定距离，所述第二预定距离大于所述第一预定距离；

驱动所述喷嘴在所述晶圆上方沿第二方向水平移动，通过所述喷嘴向晶圆表面喷涂显影液，使显影液再次铺满晶圆表面。

2.根据权利要求1所述的显影液喷洒方法，其特征在于，所述第一预定距离与所述第二预定距离之间的差值为1mm。

3.根据权利要求1或2所述的显影液喷洒方法，其特征在于，所述第一预定距离为1.2mm。

4.根据权利要求1或2所述的显影液喷洒方法，其特征在于，所述第二预定距离为2.2mm。

5.根据权利要求1所述的显影液喷洒方法，其特征在于，所述第二方向与所述第一方向为相反的方向。

6.根据权利要求1所述的显影液喷洒方法，其特征在于，还包括以下步骤：

放置晶圆后，驱动所述承载台旋转，以带动所述晶圆旋转。

7.根据权利要求1所述的显影液喷洒方法，其特征在于，还包括以下步骤：

设置预定间隔时间；

提高所述喷嘴的高度，等待预定间隔时间后，驱动所述喷嘴在所述晶圆上方沿第二方向水平移动。

8.根据权利要求1所述的显影液喷洒方法，其特征在于，所述喷嘴连接驱动装置，所述驱动装置包括第一驱动马达和第二驱动马达，所述第一驱动马达用于驱动所述喷嘴水平移动，所述第二驱动马达用于驱动所述喷嘴竖直移动；所述第一驱动马达和第二驱动马达均由可编程控制元件依据预设的马达参数控制。

9.根据权利要求8所述的显影液喷洒方法，其特征在于，还包括以下步骤：

设置所述第一驱动马达的马达参数，以控制所述喷嘴水平移动的移动方向与移动距离；

设置所述第二驱动马达的马达参数，以调节所述喷嘴与所述晶圆之间的距离。

10.根据权利要求9所述的显影液喷洒方法，其特征在于，所述第二马达的马达参数包括第一预定距离和偏移值，所述偏移值等于第一预定距离与所述第二预定距离的之间的差值。