[发明专利]降低半导体制造中光刻胶显影缺陷的光刻显影方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造中的光刻显影工艺。

背景技术

光刻显影工艺是半导体制造中的一项重要的技术。光刻中，硅片在涂胶/显影机中经历了一系列的工艺步骤。预处理硅片的上表面涂胶、甩胶、烘焙(常称软烘)。设备内部的自动传送装置将硅片在各操作位之间转移。另一套传送装置将经过涂胶处理的硅片每次一片地送入对准与曝光系统。光刻机将特定掩膜的图形直接刻印在涂胶的硅片上。曝光后的硅片从曝光系统转移到硅片轨道系统后，需要进行短时间的曝光后烘焙(常称后烘)，以提供光刻胶的粘附性并较少驻波。而后硅片重新回到涂胶/显影机中，当用显影液喷到硅片上时，图形显现出来。显影后的硅片再次烘焙(常称硬烘)，而后进行测量，检测刻印图形的线宽是否得当，如有重大缺陷，可以将硅片去胶然后返工。故在常规的工艺流程中，硅片经过涂胶，软烘，曝光，后烘，显影，硬烘及测量以后就直接进行刻蚀或离子注入。显影操作会给芯片带来缺陷，引起芯片成品率的下降。

在光刻制程里，曝光能量是决定线宽(CD，也称特征尺寸)大小最重要的量。硬烤就是将晶片加热到一定温度，持续一段时间，其目的是为了进一步去除光刻胶中的溶剂。在光刻胶图形的特征尺寸比光刻胶图形间隙的特征尺寸的比例比较高的图形中，显影后容易在光刻胶图形间隙中出现光刻胶残留互连(scum)的现象，影响后续刻蚀工艺的正常进行

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光刻显影方法，其能降低半导体制造中光刻胶显影缺陷，提高成品率。

为解决上述技术问题，本发明的降低半导体制造中光刻胶显影缺陷的光刻显影方法，在原有光刻显影流程的硬烘后，增加了显影清洗步骤。

本发明还提供另一中降低光刻胶显影缺陷的光刻显影方法，其在原有光刻显影流程的测量后，再进行一次显影清洗。

在增加显影清洗步骤后，所制备的芯片中显影缺陷与原有工艺所制备的芯片中显影缺陷相比，显著减少，产品的成品率明显提高。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明方法的流程图；

图2为原有工艺的显影缺陷图。

具体实施方式

本发明的光刻显影方法，主要工艺流程(见图1)包括：通常涂胶，软烘，曝光，后烘，显影，硬烘及额外附加的显影清洗工艺，即在通常的显影完成后，对硅片进行纯水与显影液的附加显影清洗，然后再进行后续步骤如刻蚀或离子注入，从而可以大幅度降低显影缺陷。附加显影清洗工艺步骤可以在测量步骤之前，也可以在测量步骤之后。如果放在测量之后，则需要在工艺建立时预先评估附加显影造成的关键尺寸变化，并相应的制定附加显影前测量的目标值。如原有关键尺寸为180nm，实验数据表明附加显影能使尺寸减少10nm，那么在测量的目标值应设为190nm。

附加显影清洗步骤，可以通过光刻设备的导轨(Track)设备系统实现，也可以通过湿法清洗设备实现。通过光刻设备的导轨设备系统来实现的时候，其所用到的对硅片进行清洗的化学药品主要为纯水和显影液。通过湿法清洗设备来实现的时候，其所用到的化学药品主要为纯水，HF酸等对光刻胶无腐蚀或腐蚀较小的化学药液。

通过光刻设备的导轨设备系统来实现的附加显影工艺中，主要的显影工艺流程可为：

(1)纯水或显影液的预浸润；

(2)喷涂显影液；

(3)显影(Puddle)；

(4)纯水冲洗。

其中(1)，(2)，(3)为可选步骤，其主要作用是控制附加显影所引起的关键尺寸的变化和其他非光刻胶相关的显影缺陷的优化。(4)为必需步骤，主要用来去除与光刻胶相关的显影缺陷。显影清洗工艺中，主要的工艺参数可设为：

(1)显影液，纯水流量为0～10毫升/秒；

(2)硅片旋转速度为0～100000转/分；

(3)硅片旋转加速度为0～100000转/分；

(4)显影液和纯水的喷嘴移动速度为0～300毫米/秒；

(5)显影液和纯水的喷涂时间为0～120秒；

(6)显影时间为0～360秒；

(7)纯水冲洗时间为0～360秒。

上述给出的工艺参数需根据相应的光刻胶种类结合关键尺寸的控制，缺陷降低效果和产能进行优化调整。通过光刻设备的导轨设备系统来实现的显影工艺中，除了通过独立的显影清洗工艺步骤来实现外，它可以和通常的显影工艺捆绑实现一次显影，即在硬烘完成以后有附加的第二次显影步骤。