消除光刻显影残留的方法与流程

消除光刻显影残留的方法
1.技术领域
2.本发明涉及半导体器件制造领域，特别是指一种光刻工艺中消除光刻显影液残留的方法。
3.

背景技术：

4.在半导体器件制造过程中，光刻是其中最为重要的工艺之一。光刻工艺使得设计图形能被精确复制到硅片上。光刻胶是光刻工艺中需要用到的重要原材料，分为正胶和负胶。以选用正胶光刻胶的工艺为例，掩模版无图形遮挡的部分下面的光刻胶被曝光后，然后与显影液发生分解反应并被去除。留下的是未被曝光的光刻胶部分。在此过程中，如果在硅片的特定位置的某些特殊图形上的光刻胶，被曝光并与显影液发生分解反应，但未被去除干净。就会留下显影残留并造成图形缺陷。
5.目前的显影工艺中，光刻显影冲洗(rinse)步骤，硅片是顺时针单向旋转，容易造成某些图形在硅片的某个特殊位置存在显影残留。在俯视的角度上，如图1所示，硅片在承台的带动下顺时针旋转，硅片从静止刚开始加速并沿顺时针方向旋转时，此时硅片上面的光刻胶层所受力就是摩擦力，其方向和硅片运动的顺时针方向相反，如图中实心箭头所示。两边是个小方框内的是硅片上不同区域的局部放大图，在硅片上的不同区域，有不同的光刻图形及摩擦力方向。图2的局部放大图中，在虚线圈示位置，由于其上方和右方有较高的光刻胶挡住，增加了该处的流动阻力。最终会造成显影残留在黑色图示处。
6.该图形位于光刻胶直角图形的直角处。同时该直角图形有一边垂直于硅片半径方向，并且该直角边位于该图形和硅片中心之间。
7.当硅片顺时针方向稳定旋转时，此时硅片上面的光刻胶层所受力就是离心力沿旋转中心向外的方向。此时由于硅片上的图形也在顺时针旋转，所以图1中虚线圈示处不存在任何特殊性，不可能造成硅片仅在图示位置光刻胶残留。最终就是如图2所示的硅片上很多区域，显影及清洗之后，曝光区域光刻胶没有去除干净的情况。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题在于提供一种能消除光刻显影残留的方法。
9.为解决上述问题，本发明所述的一种消除光刻显影残留的方法，在晶圆完成清洗干燥之后，在晶圆上涂光刻胶，经坚膜之后进行曝光及烘烤，然后放入显影液中进行显影步骤；在显影时，对晶圆表面喷涂显影液，使显影液与曝光之后的光刻胶进行反应，显影完成之后对所述晶圆表面进行冲洗，以去除已经发生聚合反应的光刻胶；在冲洗时，晶圆承台带动晶圆进行顺时针及逆时针的交替旋转，向晶圆上喷洒清
洗液；清除晶圆上需要被去除的光刻胶。
10.进一步地改进是，所述的光刻胶包括正胶，或者是负胶。
11.进一步地改进是，所述的显影液与曝光之后的光刻胶进行反应，需要使显影液与光刻胶充分反应，使曝光区域的光刻胶被显影液充分溶解。
12.进一步地改进是，所述的向晶圆上喷洒清洗液，当使用正光刻胶时，清洗液为超纯水；当使用负光刻胶时，清洗液为n
‑
醋酸丁酯。
13.进一步地改进是，所述晶圆承台带动晶圆进行顺时针以及逆时针的交替旋转，是晶圆先从静止逐步顺时针方向加速到稳定转速或者标准工艺转速之后，再逐步减速到静止，然后切换到逆时针方向再逐步加速到稳定转速或者标准工艺转速，再逐步减速到静止；然后重复下一个过程。
14.进一步地改进是，通过晶圆的顺时针及逆时针交替旋转，使晶圆上一些特定位置残留的光刻胶能被去除，以消除显影残留；所述特定位置是指晶圆上某些图形能够形成阻挡，使需要被去除的光刻胶在单向旋转时难以被甩离晶圆表面，但是通过反向旋转能够消除阻挡，使光刻胶能被去除的图形的位置。
15.进一步地改进是，所述的显影残留，是显影液与光刻胶充分反应之后，原光刻胶中需要被去除的部分残留在硅片上，形成显影残留。
16.本发明所述的消除光刻显影残留的方法，针对光刻后显影工艺中显影残留的问题，在清洗时通过将晶圆正反向交替旋转，使晶圆上的显影残留能被多方向的冲击力震离晶圆表面，克服了单向旋转时某些图形对残留光刻胶的阻挡，使之难以被从晶圆上去除的问题。
17.附图说明
18.图1 是显影后冲洗时晶圆单向旋转产生显影残留的问题的示意图。
19.图2 是对晶圆上需要被去除的光刻胶产生阻挡的某些图形示意图。
20.图3 是本发明工艺中晶圆先按顺时针方向旋转时的状态示意图。
21.图4 是本发明工艺中晶圆按照逆时针方向旋转时的状态示意图。
22.图5 是本发明工艺中晶圆正反向交替旋转的示意图。
23.具体实施方式
24.以下结合附图给出本发明的具体实施方式，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，但本发明不限于以下的实施方式。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大，自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在
…
上”、“与
…
相邻”、“连接
到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在
…
上”、“与
…
直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
25.本发明所述的消除光刻显影残留的方法，在晶圆完成清洗干燥之后，在晶圆上涂光刻胶，经坚膜之后进行曝光及烘烤，然后放入显影液中进行显影步骤。光刻胶可以采用正胶，也可以是负胶，正胶是曝光过后没有被掩膜版遮挡的部分后续会在显影液中被溶解去除，而负胶是曝光过后没有被掩膜版遮挡的部分会在显影工艺之后被保留。因此，在工艺中使用负胶工艺的掩膜版与正胶工艺使用的掩膜版上的图形正好相反。
26.在显影时，对晶圆表面喷涂显影液，使显影液与曝光之后的光刻胶进行充分的反应，使需要被完全去除的光刻胶与显影液充分反应；显影完成之后对所述晶圆表面进行冲洗，以去除已经发生聚合反应的光刻胶；当使用正光刻胶时，清洗液为超纯水；当使用负光刻胶时，清洗液为n
‑
醋酸丁酯或者是其他溶剂。
27.在冲洗时，晶圆承台带动晶圆进行顺时针及逆时针的交替旋转，向晶圆上喷洒清洗液，清除晶圆上需要被去除的光刻胶。
28.所述晶圆承台带动晶圆进行顺时针以及逆时针的交替旋转，是晶圆先从静止逐步顺时针方向加速到稳定转速或者标准工艺转速之后，再逐步减速到静止。如图3所示，以正胶为例，当晶圆顺时针旋转时，图中四角区域的方框内放大图显示四个不同位置的图形在显影过程中的状态，以左上角方框内所示为例，当顺时针旋转时，需要被甩离晶圆的光刻胶（深色实心块），虽然有离心力以及冲洗剂的冲刷，但是由于直角型图案对其的阻挡，使光刻胶被阻挡在晶圆上难以被甩出，会卡在图案内部，直到顺时针旋转完全停止都无法甩出，形成显影残留。其他区域的图形也可能存在类似的问题。
29.然后切换到逆时针方向再逐步加速到稳定转速或者标准工艺转速，如图4所示，当逆时针旋转时，各种作用力与顺时针方向旋转时相反，图3中左上角方框所显示的图形中，顺时针旋转时本应该脱落的光刻胶被直角形图形所阻挡，无法脱离晶圆表面，而当晶圆逆时针旋转时，原先光刻胶被抛离晶圆表面的作用力方向现在反向，原先直角形图形对光刻胶的阻挡也不复存在，如图4中同样的左上角方框内的图形所示，与图3中顺时针方向旋转时相比，其光刻胶受力方向相反，直角图形对光刻胶不再形成阻挡，残余光刻胶被甩离晶圆表面，消除了显影残留。
30.随后，晶圆转速再逐步减速到静止，然后重复下一个过程。
31.经过反复的正反交替旋转，将晶圆上需要被去除的光刻胶完全去除。
32.本发明通过晶圆的顺时针及逆时针交替旋转，，针对光刻后显影工艺中显影残留的问题，在清洗时通过将晶圆正反向交替旋转，使晶圆上的显影残留能被多方向的冲击力震离晶圆表面，克服了传统工艺中的纯单向旋转时某些图形对残留光刻胶的阻挡，使之难以被从晶圆上去除的问题。
33.以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来
说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。