專利名稱：顯影方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種顯影方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造過(guò)程中，光刻工藝一般包括如下幾個(gè)步驟氣相成底膜、旋轉(zhuǎn)涂膠、 軟烘、對(duì)準(zhǔn)和曝光、曝光后烘焙、顯影、堅(jiān)膜烘焙和顯影檢查。其中，顯影是在光刻膠中產(chǎn)生三維的物理圖像，這一步?jīng)Q定光刻膠圖形是否是掩膜版圖形的真實(shí)再現(xiàn)。在深亞微米半導(dǎo)體制造工藝中，顯影對(duì)隨后的工藝加工是很關(guān)鍵的一步。早期的顯影方法是將晶片固定浸沒(méi)在顯影液中，這種方法需要消耗大量的顯影液。為了節(jié)省顯影液，現(xiàn)在一般采用連續(xù)噴霧顯影或旋覆浸沒(méi)顯影。連續(xù)噴霧顯影是通過(guò)噴嘴將顯影液以霧的形式噴灑到晶片上，旋覆浸沒(méi)顯影與連續(xù)噴霧顯影使用相同的基本設(shè)備，所不同的是將顯影液以液體形式噴到晶片上。無(wú)論是連續(xù)噴霧顯影還是旋覆浸沒(méi)顯影，在將顯影液噴到晶片上后，由于晶片表面存在較大的表面張力，因此，晶片邊緣的顯影液常會(huì)由于張力的原因而收縮，進(jìn)而使得晶片邊緣的局部區(qū)域呈現(xiàn)顯影液覆蓋不全的現(xiàn)象，最終造成嚴(yán)重的顯影不良。參考圖1，圖1 示出了晶片1邊緣沒(méi)有被顯影液覆蓋住的區(qū)域2和3。為了解決晶片邊緣顯影不良的問(wèn)題，一般可通過(guò)增加噴涂顯影液的時(shí)間或加大顯影液劑量的方法來(lái)加以改善。通過(guò)增加噴涂顯影液的時(shí)間或加大顯影液的劑量雖然可以解決晶片邊緣顯影液覆蓋不全的問(wèn)題，但容易造成晶片上不同位置的圖形顯影不均，從而導(dǎo)致器件關(guān)鍵尺寸(⑶)的均勻性變差。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種顯影方法，該方法能解決顯影后晶片上不同位置的圖形顯影不均的問(wèn)題，進(jìn)而改善器件關(guān)鍵尺寸的均勻性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種顯影方法，該方法包括在旋轉(zhuǎn)的晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液；在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液。優(yōu)選的，上述顯影方法中，在晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液的劑量小于第二次噴涂顯影液的劑量。優(yōu)選的，上述顯影方法中，在晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液的劑量為30 50ml。優(yōu)選的，上述顯影方法中，在晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液時(shí)，晶片的轉(zhuǎn)速為 400r/min 600r/mino優(yōu)選的，上述顯影方法中，在晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液的時(shí)間為20s 40s。
優(yōu)選的，上述顯影方法中，在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液時(shí)，晶片固定不動(dòng)。優(yōu)選的，上述顯影方法中，在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液時(shí)，晶片的轉(zhuǎn)速為 40r/min 60r/mino優(yōu)選的，上述顯影方法中，在晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液采用連續(xù)噴霧顯影方式。優(yōu)選的，上述顯影方法中，在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液采用旋覆浸沒(méi)顯影方式。優(yōu)選的，上述顯影方法中，在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液之后還包括清洗所述晶片并甩干。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所提供的顯影方法包括在旋轉(zhuǎn)的晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液；在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液。在旋轉(zhuǎn)的晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液后，晶片表面將會(huì)被均勻地潤(rùn)濕，進(jìn)而有效地降低了晶片表面的張力，從而使得在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液后，第二次所噴涂的顯影液能均勻地涂布于晶片上，不會(huì)出現(xiàn)晶片邊緣顯影不良的現(xiàn)象，也不會(huì)造成晶片上不同位置的圖形顯影不均的問(wèn)題，進(jìn)而可有效地提高器件關(guān)鍵尺寸的均勻性。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中晶片邊緣顯影不良的示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種顯影方法流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的另一種顯影方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例一正如背景技術(shù)部分所述，由于晶片表面存在較大的表面張力，因此，晶片邊緣的顯影液常會(huì)由于張力的原因而收縮，進(jìn)而使得晶片邊緣顯影不良。而通過(guò)增加噴涂顯影液的時(shí)間或加大顯影液的劑量雖然可以解決晶片邊緣顯影不良的問(wèn)題，但同時(shí)又會(huì)造成晶片上不同位置的圖形顯影不均，進(jìn)而使得器件關(guān)鍵尺寸的均勻性變差。基于此，本發(fā)明提供了一種顯影方法，參考圖2，該方法包括步驟Sl 在旋轉(zhuǎn)的晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液。此步驟中，將晶片置于真空吸盤(pán)上后，控制連接真空吸盤(pán)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，使得所述真空吸盤(pán)連同其上的晶片一起進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。通過(guò)控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可使所述晶片具有較高的轉(zhuǎn)速。在具有較高轉(zhuǎn)速的晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液，第一次所噴涂的顯影液應(yīng)該為小劑量的顯影液。該步驟的目的是通過(guò)在旋轉(zhuǎn)的晶片表面噴涂小劑量的顯影液，可實(shí)現(xiàn)晶片表面被均勻地潤(rùn)濕，進(jìn)而可降低晶片表面的張力，為后續(xù)噴涂大量顯影液做準(zhǔn)備。步驟S2 在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液。在對(duì)晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液時(shí)，所述晶片可以為固定不動(dòng)的，也可以為旋轉(zhuǎn)的。但第二次噴涂時(shí)所噴涂顯影液的劑量比第一次有明顯的增加，具體的可以有一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)的增加。此步驟中通過(guò)噴涂大劑量的顯影液，可在晶片表面均勻地涂布上顯影液，進(jìn)而使顯影液和光刻膠進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，最終在晶片上再現(xiàn)出所需的光刻膠圖形。由上可知，本發(fā)明所提供的顯影方法，首先在旋轉(zhuǎn)的晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液，第一次所噴涂的顯影液到達(dá)旋轉(zhuǎn)的晶片表面上后會(huì)被均勻地散開(kāi)，進(jìn)而可使得晶片表面被均勻地潤(rùn)濕，從而減小了晶片表面所特有的張力，當(dāng)在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液后，第二次所噴涂的顯影液不會(huì)因晶片表面具有張力而在晶片邊緣發(fā)生收縮現(xiàn)象；而且，由于晶片表面已經(jīng)具有了第一次所噴涂的顯影液，故第二次所噴涂的顯影液會(huì)均勻地涂布在晶片表面，不會(huì)造成晶片上不同位置的圖形顯影不均，進(jìn)而可提高器件關(guān)鍵尺寸的均勻性。下面以一具體實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明所提供的顯影方法。實(shí)施例二參考圖3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的另一種顯影方法流程圖，該方法具體包括如下步驟步驟Sll 在旋轉(zhuǎn)的晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液。此步驟之前還包括預(yù)處理步驟采用去離子水清洗晶片表面并甩干，確保晶片表面無(wú)任何雜質(zhì)、污染物或水源等。之后對(duì)晶片進(jìn)行顯影，顯影過(guò)程可在同一晶片軌道系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。對(duì)晶片進(jìn)行預(yù)處理后將其置于自動(dòng)晶片軌道系統(tǒng)中的真空吸盤(pán)上，確保晶片被放置得很平穩(wěn)，且確保晶片和所述真空吸盤(pán)相對(duì)靜止。所述真空吸盤(pán)通過(guò)一個(gè)連接桿(或支柱)連接旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過(guò)控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)是否開(kāi)啟可控制真空吸盤(pán)為靜止或旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到控制晶片靜止或旋轉(zhuǎn)的目的；通過(guò)旋轉(zhuǎn)電機(jī)還可控制晶片旋轉(zhuǎn)速度的大小。本步驟中在旋轉(zhuǎn)的晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液，可控制晶片的轉(zhuǎn)速為400r/ min 600r/min，優(yōu)選的，控制晶片以500r/min的速度高速旋轉(zhuǎn)。對(duì)晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液，可采用連續(xù)噴霧顯影方式或旋覆浸沒(méi)顯影方式，優(yōu)選的，選擇前者。采用連續(xù)噴霧方式進(jìn)行顯影時(shí)，由一個(gè)或者多個(gè)噴嘴將顯影液以霧的形式(可通過(guò)超聲波霧化)噴灑到晶片表面。顯影液從高壓區(qū)域膨脹進(jìn)入低壓區(qū)域會(huì)有引起溫度下降的絕熱冷卻效應(yīng)，而通過(guò)控制晶片旋轉(zhuǎn)可減小絕熱冷卻效應(yīng)。除此之外，還可在噴嘴設(shè)計(jì)上添加一個(gè)顯影加熱系統(tǒng)，也能夠減小絕熱冷卻效應(yīng)。本步驟中在晶片表面所噴涂的顯影液的劑量比較小，一般為30 50ml。由于晶片以500r/min的速度進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，故小劑量的顯影液到達(dá)晶片表面上后，依靠離心力的作用均勻地散布在晶片表面，進(jìn)而對(duì)晶片表面起到潤(rùn)濕作用。本實(shí)施例中在晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液的時(shí)間可控制在20s 40s之間，優(yōu)選的，可為30s。鑒于第一次所噴涂的顯影液劑量小，且噴涂時(shí)間短，因此，本步驟中所噴涂的顯影液僅對(duì)晶片表面起到潤(rùn)濕作用，而不會(huì)因顯影液過(guò)多引起顯影液與曝光過(guò)的光刻膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。步驟S12 在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液。本步驟中優(yōu)選地采用旋覆浸沒(méi)顯影方式在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液。旋覆浸沒(méi)顯影與連續(xù)噴霧顯影使用相同的基本設(shè)備。所不同的是采用旋覆浸沒(méi)顯影方式進(jìn)行顯影時(shí)，顯影液以液體的形式到達(dá)晶片表面，且在晶片表面形成水坑形狀。為在整個(gè)晶片表面形成一個(gè)似水坑狀的彎月面，則需要足夠的顯影液，但同時(shí)又要避免過(guò)量的顯影液，以期最小化晶片背面的濕度。本步驟中采用旋覆浸沒(méi)顯影方式在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液時(shí)，置于真空吸盤(pán)上的晶片可以固定不動(dòng)，也可以以一定的速度旋轉(zhuǎn)?？刂凭D(zhuǎn)可利于其上的顯影液散開(kāi)，但旋轉(zhuǎn)速度過(guò)高則易于將顯影液甩出，進(jìn)而造成浪費(fèi)。當(dāng)晶片以一定速度旋轉(zhuǎn)時(shí)， 應(yīng)控制晶片旋轉(zhuǎn)的速度低于步驟Sll中晶片的旋轉(zhuǎn)速度，優(yōu)選的，可控制晶片的旋轉(zhuǎn)速度為 40r/min 60r/mino噴灑在晶片上的顯影液的劑量是影響光刻膠顯影成功與否的關(guān)鍵因素。顯影不充分將會(huì)導(dǎo)致殘?jiān)?，即如果顯影不足或清洗不適當(dāng)，晶片表面就會(huì)有光刻膠的剩余殘膜。本步驟的主要目的是使顯影液和光刻膠進(jìn)行反應(yīng)，故本步驟中所噴涂顯影液的劑量應(yīng)明顯大于步驟Sll中所噴涂顯影液的劑量。一般可控制第二次噴涂顯影液的劑量相對(duì)第一次來(lái)說(shuō)， 增加一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)?？紤]到晶片表面已被第一次所噴涂的顯影液均勻潤(rùn)濕了，故大劑量的顯影液到達(dá)晶片表面上后，即使所述晶片為固定不動(dòng)的，所述大劑量的顯影液也能夠均勻地涂布于晶片表面。為了讓光刻膠可溶解的區(qū)域變得完全溶解，須保證第二次噴涂的顯影液在光刻膠上停留足夠的時(shí)間。但停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將會(huì)造成光刻膠的過(guò)腐蝕，導(dǎo)致不能接受的CD值。通過(guò)對(duì)同批中晶片樣品的最小光刻膠線寬的離線分析，可以決定最優(yōu)的顯影時(shí)間，但這種方法僅能提供有限的信息，且費(fèi)用較高。自動(dòng)晶片軌道系統(tǒng)中的在線溶解率檢測(cè)(DRM)可以對(duì)顯影工藝的真實(shí)時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)。DRM通過(guò)光傳感器收集的干涉測(cè)量信號(hào)數(shù)據(jù)對(duì)光刻膠表面和晶片表面反射光的相位差進(jìn)行測(cè)量。隨著光刻膠的溶解，上述兩個(gè)表面之間的相位差逐漸減小，直到終點(diǎn)(EP)檢測(cè)的突變點(diǎn)變?yōu)榱恪１静襟E中在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液可以包括多次旋覆浸沒(méi)顯影，即使每一次噴涂的顯影液在晶片上停留預(yù)定的時(shí)間(如IOs 30s，根據(jù)顯影液的類型確定)后除去，然后噴涂新的顯影液，再在晶片上停留設(shè)定的時(shí)間。后一次旋覆浸沒(méi)補(bǔ)充了顯影液的化學(xué)藥品，更新了顯影液和光刻膠之間的化學(xué)反應(yīng)。采用多次旋覆浸沒(méi)顯影方法可保證可溶解區(qū)域的光刻膠和顯影液充分反應(yīng)。除了顯影時(shí)間外，顯影液的溫度也對(duì)光刻膠的溶解率有直接的影響。對(duì)于正膠， 顯影液的溫度越低，光刻膠的溶解率越大；對(duì)于負(fù)膠，溶解率隨溫度的增加而增加。本實(shí)施例中所用顯影液的溫度應(yīng)控制在15°C 25°C之間。在某一溫度確定后，誤差應(yīng)被控制在士 1°C以內(nèi)。步驟S13 清洗晶片并甩干?？扇芙鈪^(qū)域的光刻膠被顯影液溶解后，采用去離子水清洗晶片表面并旋轉(zhuǎn)甩干。清洗的主要目的是除去顯影后晶片上剩余的顯影液。從上述實(shí)施例可以看出，本發(fā)明所提供的顯影方法，在晶片表面進(jìn)行大量噴涂顯影液之前，先在晶片高速旋轉(zhuǎn)的情況下噴涂小劑量的顯影液，所述小劑量的顯影液使得晶片表面均勻地被潤(rùn)濕，這樣，有效地降低了晶片的表面張力，使后續(xù)大量噴涂的顯影液能更均勻、更充分地涂布在晶片表面，從而解決了晶片邊緣顯影不良的問(wèn)題，且由于顯影液能夠均勻地涂布在晶片表面，因此，提高了器件關(guān)鍵尺寸的均勻性。本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，相關(guān)之處可互相參考。對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種顯影方法，其特征在于，包括在旋轉(zhuǎn)的晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液；在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液的劑量小于第二次噴涂顯影液的劑量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液的劑量為30 50ml ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液時(shí)，晶片的轉(zhuǎn)速為400r/min 600r/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液的時(shí)間為20s 40s。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液時(shí)，晶片固定不動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液時(shí)，晶片的轉(zhuǎn)速為40r/min 60r/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液采用連續(xù)噴霧顯影方式。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液采用旋覆浸沒(méi)顯影方式。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液之后還包括清洗所述晶片并甩干。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種顯影方法，所述方法包括在旋轉(zhuǎn)的晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液；在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液。本發(fā)明所提供的顯影方法，在旋轉(zhuǎn)的晶片表面進(jìn)行第一次噴涂顯影液后，晶片表面將會(huì)被均勻地潤(rùn)濕，進(jìn)而有效地降低了晶片表面的張力，從而使得在晶片表面進(jìn)行第二次噴涂顯影液后，第二次所噴涂的顯影液能均勻地涂布于晶片上，不會(huì)出現(xiàn)晶片邊緣顯影不良的現(xiàn)象，也不會(huì)造成晶片上不同位置的圖形顯影不均的問(wèn)題，進(jìn)而可有效地提高器件關(guān)鍵尺寸的均勻性。
文檔編號(hào)G03F7/30GK102540769SQ20101058918
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者李健, 胡駿 申請(qǐng)人:無(wú)錫華潤(rùn)上華半導(dǎo)體有限公司, 無(wú)錫華潤(rùn)上華科技有限公司