[發(fā)明專利]降低半導(dǎo)體制造中光刻膠顯影缺陷的光刻顯影方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710094443.1
• 申請(qǐng)日: 2007-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN101458462A
• 公開（公告）日: 2009-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王雷;黃瑋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號(hào): G03F7/30
• 分類號(hào): G03F7/30;G03F7/32;G03F7/26;H01L21/027
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造中的光刻顯影工藝。

背景技術(shù)

光刻顯影工藝是半導(dǎo)體制造中的一項(xiàng)重要的技術(shù)。光刻中，硅片在涂膠/顯影機(jī)中經(jīng)歷了一系列的工藝步驟。預(yù)處理硅片的上表面涂膠、甩膠、烘焙(常稱軟烘)。設(shè)備內(nèi)部的自動(dòng)傳送裝置將硅片在各操作位之間轉(zhuǎn)移。另一套傳送裝置將經(jīng)過涂膠處理的硅片每次一片地送入對(duì)準(zhǔn)與曝光系統(tǒng)。光刻機(jī)將特定掩膜的圖形直接刻印在涂膠的硅片上。曝光后的硅片從曝光系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到硅片軌道系統(tǒng)后，需要進(jìn)行短時(shí)間的曝光后烘焙(常稱后烘)，以提供光刻膠的粘附性并較少駐波。而后硅片重新回到涂膠/顯影機(jī)中，當(dāng)用顯影液噴到硅片上時(shí)，圖形顯現(xiàn)出來。顯影后的硅片再次烘焙(常稱硬烘)，而后進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)刻印圖形的線寬是否得當(dāng)，如有重大缺陷，可以將硅片去膠然后返工。故在常規(guī)的工藝流程中，硅片經(jīng)過涂膠，軟烘，曝光，后烘，顯影，硬烘及測(cè)量以后就直接進(jìn)行刻蝕或離子注入。顯影操作會(huì)給芯片帶來缺陷，引起芯片成品率的下降。

在光刻制程里，曝光能量是決定線寬(CD，也稱特征尺寸)大小最重要的量。硬烤就是將晶片加熱到一定溫度，持續(xù)一段時(shí)間，其目的是為了進(jìn)一步去除光刻膠中的溶劑。在光刻膠圖形的特征尺寸比光刻膠圖形間隙的特征尺寸的比例比較高的圖形中，顯影后容易在光刻膠圖形間隙中出現(xiàn)光刻膠殘留互連(scum)的現(xiàn)象，影響后續(xù)刻蝕工藝的正常進(jìn)行

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種光刻顯影方法，其能降低半導(dǎo)體制造中光刻膠顯影缺陷，提高成品率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的降低半導(dǎo)體制造中光刻膠顯影缺陷的光刻顯影方法，在原有光刻顯影流程的硬烘后，增加了顯影清洗步驟。

本發(fā)明還提供另一中降低光刻膠顯影缺陷的光刻顯影方法，其在原有光刻顯影流程的測(cè)量后，再進(jìn)行一次顯影清洗。

在增加顯影清洗步驟后，所制備的芯片中顯影缺陷與原有工藝所制備的芯片中顯影缺陷相比，顯著減少，產(chǎn)品的成品率明顯提高。

附圖說明

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1為本發(fā)明方法的流程圖；

圖2為原有工藝的顯影缺陷圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的光刻顯影方法，主要工藝流程(見圖1)包括：通常涂膠，軟烘，曝光，后烘，顯影，硬烘及額外附加的顯影清洗工藝，即在通常的顯影完成后，對(duì)硅片進(jìn)行純水與顯影液的附加顯影清洗，然后再進(jìn)行后續(xù)步驟如刻蝕或離子注入，從而可以大幅度降低顯影缺陷。附加顯影清洗工藝步驟可以在測(cè)量步驟之前，也可以在測(cè)量步驟之后。如果放在測(cè)量之后，則需要在工藝建立時(shí)預(yù)先評(píng)估附加顯影造成的關(guān)鍵尺寸變化，并相應(yīng)的制定附加顯影前測(cè)量的目標(biāo)值。如原有關(guān)鍵尺寸為180nm，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明附加顯影能使尺寸減少10nm，那么在測(cè)量的目標(biāo)值應(yīng)設(shè)為190nm。

附加顯影清洗步驟，可以通過光刻設(shè)備的導(dǎo)軌(Track)設(shè)備系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，也可以通過濕法清洗設(shè)備實(shí)現(xiàn)。通過光刻設(shè)備的導(dǎo)軌設(shè)備系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，其所用到的對(duì)硅片進(jìn)行清洗的化學(xué)藥品主要為純水和顯影液。通過濕法清洗設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，其所用到的化學(xué)藥品主要為純水，HF酸等對(duì)光刻膠無腐蝕或腐蝕較小的化學(xué)藥液。

通過光刻設(shè)備的導(dǎo)軌設(shè)備系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的附加顯影工藝中，主要的顯影工藝流程可為：

(1)純水或顯影液的預(yù)浸潤(rùn)；

(2)噴涂顯影液；

(3)顯影(Puddle)；

(4)純水沖洗。

其中(1)，(2)，(3)為可選步驟，其主要作用是控制附加顯影所引起的關(guān)鍵尺寸的變化和其他非光刻膠相關(guān)的顯影缺陷的優(yōu)化。(4)為必需步驟，主要用來去除與光刻膠相關(guān)的顯影缺陷。顯影清洗工藝中，主要的工藝參數(shù)可設(shè)為：

(1)顯影液，純水流量為0～10毫升/秒；

(2)硅片旋轉(zhuǎn)速度為0～100000轉(zhuǎn)/分；

(3)硅片旋轉(zhuǎn)加速度為0～100000轉(zhuǎn)/分；

(4)顯影液和純水的噴嘴移動(dòng)速度為0～300毫米/秒；

(5)顯影液和純水的噴涂時(shí)間為0～120秒；

(6)顯影時(shí)間為0～360秒；

(7)純水沖洗時(shí)間為0～360秒。

上述給出的工藝參數(shù)需根據(jù)相應(yīng)的光刻膠種類結(jié)合關(guān)鍵尺寸的控制，缺陷降低效果和產(chǎn)能進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。通過光刻設(shè)備的導(dǎo)軌設(shè)備系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的顯影工藝中，除了通過獨(dú)立的顯影清洗工藝步驟來實(shí)現(xiàn)外，它可以和通常的顯影工藝?yán)墝?shí)現(xiàn)一次顯影，即在硬烘完成以后有附加的第二次顯影步驟。