CN112650032A - 一种改善光刻显影t型缺陷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种改善光刻显影T型缺陷的方法，线性扫描喷头在曝光后的晶圆边缘外进行显影液预喷涂；使线性扫描喷头从晶圆一侧边缘喷洒显影液并在晶圆上进行垂直于喷嘴长度方向的线性扫描，将显影液覆盖至晶圆表面形成均匀的显影水膜；使线性扫描喷头在晶圆另一侧边缘外进行气泡排放和回吸；使线性扫描喷头在晶圆另一侧边缘外进行数次抖动以去除线性扫描喷头上的微液滴；使线性扫描喷头移动回初始位置；静置等待晶圆上的显影水膜与曝光后的光刻胶化学反应完毕；用去离子水清洗所述线性扫描喷头；在晶圆中心喷淋去离子水并使得晶圆高速旋转，在水流的高速冲刷和旋转离心力的带动下，显影反应物被冲洗到所述晶圆外，得到所需光刻图形。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种改善光刻显影T型缺陷的方法。
背景技术
光刻是集成电路制造过程中最重要的工艺，它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(涂胶，曝光，显影)。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。衡量显影质量的指标主要是线宽均匀性和缺陷。T型缺陷是一种典型的显影工艺缺陷。
现有技术中通常使用的轨道机(Track)主要包含三个显影作业腔体(DEV CUP)，三个单管去离子水喷头和一个承载在共享机械手臂(Share Arm)上的线性扫描喷头(LDnozzle)。为提升生产能力，业界普遍采用共享手臂模式的显影方式。在实际生产过程中显影喷头会根据显影腔体进入晶圆顺序作业，作业过程中显影喷头上会因液体张力或回吸不良等原因导致显影液滴聚集形成偷滴。共享机械手臂在显影腔体间运动时液滴滴落在其他显影腔体不同显影工艺步骤的晶圆上，旋转甩干时，偷滴的液体因旋转离心力形成T型缺陷，损坏光刻图形的形成，降低产品良率。
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光刻显影T型缺陷的方法，用于解决现有技术中由于显影作业过程中显影喷头上的液体张力或回吸不良而偷滴，导致偷滴的液体因旋转离心力形成T型缺陷，损坏光刻图形的形成，降低产品良率的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善光刻显影T型缺陷的方法，该方法至少包括以下步骤：
步骤一、提供线性扫描喷头，所述线性扫描喷头在曝光后的晶圆边缘外进行显影液预喷涂；
步骤二、使所述线性扫描喷头从所述晶圆一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，将显影液覆盖至晶圆表面形成均匀的显影水膜；
步骤三、使所述线性扫描喷头在所述晶圆另一侧边缘外进行气泡排放和回吸；
步骤四、使所述线性扫描喷头在所述晶圆另一侧边缘外进行数次抖动以去除所述线性扫描喷头上的微液滴；
步骤五、使所述线性扫描喷头移动回初始位置；
步骤六、静置等待所述晶圆上的显影水膜与曝光后的光刻胶化学反应完毕；
步骤七、用去离子水清洗所述线性扫描喷头；
步骤八、在所述晶圆中心喷淋去离子水并使得所述晶圆高速旋转，在水流的高速冲刷和旋转离心力的带动下，显影反应物被冲洗到所述晶圆外，得到所需光刻图形。
优选地，步骤一中的所述线性扫描喷头安装在共享机械手臂上，所述共享机械手臂安装于轨道机内的显影单元结构上。
优选地，步骤一中的所述轨道机内的显影单元结构还包括：三个显影作业腔体和三个单管去离子水喷头。
优选地，步骤二中的所述显影液为2.38％的TMAH水溶液。
优选地，步骤一中的所述性扫描喷头的材料为亲水性材料。
优选地，步骤四中使所述线性扫描喷头在所述晶圆另一侧边缘外进行数次抖动的方式为水平方向左右连续的数次抖动。
优选地，步骤四中使所述线性扫描喷头在所述晶圆另一侧边缘外进行数次抖动的方式为水平方向左右连续三次抖动。
优选地，步骤四中所述线性扫描喷头水平方向上每次左右抖动的幅度为4mm。
优选地，步骤四中所述线性扫描喷头水平方向上每次左右抖动的水平加速度为732mm/sec2。
优选地，步骤四中所述线性扫描喷头水平方向上每次左右抖动的时间为0.5sec。
如上所述，本发明的改善光刻显影T型缺陷的方法，具有以下有益效果：本发明显影液喷淋后显影喷头抖动模式，既避免了调整工艺参数潜在风险，有降低了T型缺陷的产生概率，为提高产品良率，减少返工成本，获得了良好效果。
附图说明
图1显示为本发明中的线性扫描喷头在晶圆边缘外进行显影液预喷涂的结构示意图；
图2显示为本发明的线性扫描喷头在晶圆上进行垂直于喷嘴长度方向的线性扫描的结构示意图；
图3显示为本发明中的线性扫描喷头在晶圆另一侧边缘外进行气泡排放和回吸的结构示意图；
图4显示为本发明中的线性扫描喷头在晶圆另一侧边缘外进行数次抖动的结构示意图；
图5显示为本发明中的线性扫描喷头移动回初始位置的结构示意图；
图6显示为本发明中静置晶圆等待显影水膜与曝光后的光刻胶化学反应完毕的结构示意图；
图7显示为本发明在晶圆中心喷淋去离子水并使晶圆高速旋转的结构示意图；
图8显示为本发明的显影单元结构示意图；
图9显示为本发明的改善光刻显影T型缺陷的方法流程图。
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。
请参阅图1至图9。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，遂图式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，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种改善光刻显影T型缺陷的方法，如图9所示，图9显示为本发明的改善光刻显影T型缺陷的方法流程图，该方法至少包括以下步骤：
步骤一、提供线性扫描喷头，所述线性扫描喷头在曝光后的晶圆边缘外进行显影液预喷涂；如图1所示，图1显示为本发明中的线性扫描喷头在晶圆边缘外进行显影液预喷涂的结构示意图。该步骤一中的所述线性扫描喷头02在曝光后的晶圆01边缘外进行显影液预喷涂，所述曝光后的晶圆01指的是晶圆经过旋涂光刻胶并且进行了曝光。由图1可知，所述线性扫描喷头02在晶圆边缘外进行显影液预喷涂是为后续进行正式的喷涂做准备。
本发明进一步地，本实施例的步骤一中的所述线性扫描喷头安装在共享机械手臂上，所述共享机械手臂安装于轨道机内的显影单元结构上。如图8所示，图8显示为本发明的显影单元结构示意图。本发明再进一步地，本实施例的步骤一中的所述轨道机内的显影单元结构还包括：三个显影作业腔体和三个单管去离子水喷头。由图8可知，本实施例的步骤一中的所述线性扫描喷头(LD nozzle)02安装在共享机械手臂(Share Arm)05上，所述共享机械手臂05安装于轨道机(Track)内的显影单元结构上，所述轨道机内的显影单元结构还包括：三个显影作业腔体(DEV CUP)04和三个单管去离子水喷头(Rinse Nozzle)03。
本发明再进一步地，本实施例的步骤一中的所述性扫描喷头的材料为亲水性材料，因此在显影工艺过程中所述性扫描喷头侧壁附近会形成的显影液微液滴，聚集后逐渐形成较大液滴，在显影喷头跨腔体运动时滴落。本发明进一步地，本实施例的步骤二中的所述显影液为2.38％的TMAH水溶液。
步骤二、使所述线性扫描喷头从所述晶圆一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，将显影液覆盖至晶圆表面形成均匀的显影水膜；如图2所示，图2显示为本发明的线性扫描喷头在晶圆上进行垂直于喷嘴长度方向的线性扫描的结构示意图。本实施例的该步骤二中通过对所述共享机械手臂05进行操作，使得所述线性扫描喷头02从所述晶圆01一侧边缘喷洒显影液并在所述晶圆01上进行垂直于喷嘴长度方向(图2中箭头所指的方向)的线性扫描，将显影液覆盖至所述晶圆01表面形成均匀的显影水膜。
步骤三、使所述线性扫描喷头在所述晶圆另一侧边缘外进行气泡排放和回吸；如图3所示，图3显示为本发明中的线性扫描喷头在晶圆另一侧边缘外进行气泡排放和回吸的结构示意图。该步骤三中使得所述线性扫描喷头02在进行了线性扫描后，在所述晶圆01另一侧(相对于步骤一中所述线性扫描喷头的初始位置的晶圆另一侧)边缘外进行气泡排放和回吸。
步骤四、使所述线性扫描喷头在所述晶圆另一侧边缘外进行数次抖动以去除所述线性扫描喷头上的微液滴；如图4所示，图4显示为本发明中的线性扫描喷头在晶圆另一侧边缘外进行数次抖动的结构示意图。该步骤四中的所述线性扫描喷头02在所述晶圆的边缘外进行气泡排放和回吸后，还位于该晶圆的所述另一侧(相对于步骤一中所述线性扫描喷头的初始位置的晶圆另一侧)进行数次抖动(图4所述线性扫描喷头左右的箭头方向为其左右水平来回移动的方向)，以便去除所述线性扫描喷头02上的微液滴。
本发明进一步地，本实施例的步骤四中使所述线性扫描喷头在所述晶圆另一侧边缘外进行数次抖动的方式为水平方向左右连续的数次抖动。
本发明再进一步地，本实施例的步骤四中使所述线性扫描喷头在所述晶圆另一侧边缘外进行数次抖动的方式为水平方向左右连续三次抖动。
本发明更进一步地，本实施例的步骤四中所述线性扫描喷头水平方向上每次左右抖动的幅度为4mm。本发明再进一步地，本实施例的步骤四中所述线性扫描喷头水平方向上每次左右抖动的水平加速度为732mm/sec2。
本发明再进一步地，本实施例的步骤四中所述线性扫描喷头水平方向上每次左右抖动的时间为0.5sec。步骤五、使所述线性扫描喷头移动回初始位置。也就是说，显影工艺条件中，显影反应时间影响光刻图形线宽大小(CD)及侧面形态(profile)；显影流量、喷洒时间、喷洒位置及转速影响线宽均匀性(CDU)。为了减少缺陷形成，且不改变显影反应时间及显影后线宽均匀性，因为单管去离子水喷头与线性扫描喷头相对独立，在显影液喷洒结束后，线性扫描喷头水平方向左右4mm连续抖动三次，水平加速度732mm/sec2,每次移动时间在0.5sec(秒)。此模式可以有效改善光刻显影T型缺陷形成，优化后减少86％的T型缺陷。
步骤五、使所述线性扫描喷头移动回初始位置；如图5所示，图5显示为本发明中的线性扫描喷头移动回初始位置的结构示意图。该步骤五中的所述线性扫描喷头02移动回初始位置的所述初始位置指的是步骤二中所述晶圆的所述一侧。
步骤六、静置等待所述晶圆上的显影水膜与曝光后的光刻胶化学反应完毕；如图6所示，图6显示为本发明中静置晶圆等待显影水膜与曝光后的光刻胶化学反应完毕的结构示意图。
步骤七、用去离子水清洗所述线性扫描喷头；本实施例的所述线性扫描喷头在初始位置的清洗槽(Bath)用去离子水进行喷头清洗(Nozzle Wash)。
步骤八、在所述晶圆中心喷淋去离子水并使得所述晶圆高速旋转，在水流的高速冲刷和旋转离心力的带动下，显影反应物被冲洗到所述晶圆外，得到所需光刻图形。如图7所示，图7显示为本发明在晶圆中心喷淋去离子水并使晶圆高速旋转的结构示意图。该步骤八用所述单管去离子水喷头(Rinse Nozzle)移动到晶圆中心喷淋去离子水并伴随着晶圆的高速旋转，在水流的高速冲刷和旋转离心力的带动下，显影反应物被冲洗到晶圆外，得到最终所需要的光刻图形。
综上所述，本发明通过显影液喷淋后显影喷头抖动模式，既避免了调整工艺参数潜在风险，有降低了T型缺陷的产生概率，为提高产品良率，减少返工成本，获得了良好效果。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
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)
1.一种改善光刻显影T型缺陷的方法，其特征在于，该方法至少包括以下步骤：
步骤一、提供线性扫描喷头，所述线性扫描喷头在曝光后的晶圆边缘外进行显影液预喷涂；
步骤二、使所述线性扫描喷头从所述晶圆一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，将显影液覆盖至晶圆表面形成均匀的显影水膜；
步骤三、使所述线性扫描喷头在所述晶圆另一侧边缘外进行气泡排放和回吸；
步骤四、使所述线性扫描喷头在所述晶圆另一侧边缘外进行数次抖动以去除所述线性扫描喷头上的微液滴；
步骤五、使所述线性扫描喷头移动回初始位置；
步骤六、静置等待所述晶圆上的显影水膜与曝光后的光刻胶化学反应完毕；
步骤七、用去离子水清洗所述线性扫描喷头；
步骤八、在所述晶圆中心喷淋去离子水并使得所述晶圆高速旋转，在水流的高速冲刷和旋转离心力的带动下，显影反应物被冲洗到所述晶圆外，得到所需光刻图形。
2.根据权利要求1所述的改善光刻显影T型缺陷的方法，其特征在于：步骤一中的所述线性扫描喷头安装在共享机械手臂上，所述共享机械手臂安装于轨道机内的显影单元结构上。
3.根据权利要求2所述的改善光刻显影T型缺陷的方法，其特征在于：步骤一中的所述轨道机内的显影单元结构还包括：三个显影作业腔体和三个单管去离子水喷头。
4.根据权利要求1所述的改善光刻显影T型缺陷的方法，其特征在于：步骤二中的所述显影液为2.38％的TMAH水溶液。
5.根据权利要求1所述的改善光刻显影T型缺陷的方法，其特征在于：步骤一中的所述性扫描喷头的材料为亲水性材料。
6.根据权利要求1所述的改善光刻显影T型缺陷的方法，其特征在于：步骤四中使所述线性扫描喷头在所述晶圆另一侧边缘外进行数次抖动的方式为水平方向左右连续的数次抖动。
7.根据权利要求6所述的改善光刻显影T型缺陷的方法，其特征在于：步骤四中使所述线性扫描喷头在所述晶圆另一侧边缘外进行数次抖动的方式为水平方向左右连续三次抖动。
8.根据权利要求7所述的改善光刻显影T型缺陷的方法，其特征在于：步骤四中所述线性扫描喷头水平方向上每次左右抖动的幅度为4mm。
9.根据权利要求8所述的改善光刻显影T型缺陷的方法，其特征在于：步骤四中所述线性扫描喷头水平方向上每次左右抖动的水平加速度为732mm/sec2。
10.根据权利要求1所述的改善光刻显影T型缺陷的方法，其特征在于：步骤四中所述线性扫描喷头水平方向上每次左右抖动的时间为0.5sec。
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| 张亚非等: "《PCB设计与加工》", vol. 1, 北京理工大学出版社, pages: 270 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113376967A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-10 | 无锡职业技术学院 | 一种光刻金属剥离工艺显影工序 |
| CN115701858A (zh) * | 2023-01-10 | 2023-02-14 | 广州粤芯半导体技术有限公司 | 改善线性扫描喷头显影均匀性的方法 |
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