專利名稱：光刻工藝的顯影方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光刻工藝的顯影方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體集成電路制造工藝中，光刻工藝有著舉足輕重的地位。在 進行離子注入或刻蝕之前，需要通過光刻工藝形成光刻膠圖案，以預(yù)先 定義出待刻蝕或離子注入的區(qū)域。因而，光刻工藝水平的高低、質(zhì)量的 好壞會直接影響刻蝕或離子注入的結(jié)果，并最終會影響形成的半導(dǎo)體器 件的電性。
光刻工藝的主要步驟如下首先，在半導(dǎo)體晶片(Wafer)上通過旋涂 的方法形成光刻膠層。
接著，執(zhí)行軟烘烤(soft bake)工藝，去除所述光刻膠層中的溶劑， 并增加所述光刻膠層在半導(dǎo)體晶片表面的粘附性。
完成軟烘考后，將所述半導(dǎo)體晶片傳送至曝光設(shè)備，通過一系列的 對準(zhǔn)動作后，對所述半導(dǎo)體晶片表面的光刻膠層進行曝光。通過曝光， 將掩膜板上預(yù)定好的圖案轉(zhuǎn)移到所述光刻膠層上，所述光刻膠層上被曝 光區(qū)域的光刻膠發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，對于正型光刻膠而言，光刻膠經(jīng)曝光 后變得可溶于顯影液。
然后，對所述半導(dǎo)體襯底上的光刻膠層進行曝光后烘烤(Post Develop Bake, PEB)。通過曝光后烘烤，消除曝光時的駐波效應(yīng)，改善形成的 光刻膠圖案的側(cè)壁輪廓；
完成曝光后烘烤后，對所述半導(dǎo)體晶片上的光刻膠層執(zhí)行顯影工藝。 將所述半導(dǎo)體晶片送入顯影槽，向所述光刻膠表面噴出顯影液，所述光 刻膠層中被曝光的區(qū)域與顯影液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而溶解，通過去離子水將 溶解的光刻膠去除。顯影后執(zhí)行硬烤(Hard Bake)工藝，即形成光刻膠 圖案。
顯影工藝是形成光刻膠圖案的重要步驟，公開號為CN 144740A的中 國專利申請文件公開了 一種顯影工藝。圖1為所述的中國專利申請文件/> 開的 一種顯影工藝的流程圖
如圖1所示，步驟2310中，旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶片；步驟2320,向所述半導(dǎo) 體晶片上分配顯影劑流體；步驟2330,顯影劑流體在所述半導(dǎo)體晶片表 面駐留一定時間；步驟S2340,高速旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，使顯影劑流體 流向所述半導(dǎo)體晶片外緣，并流出所述半導(dǎo)體晶片；步驟2350,用去離 子水(DI water)漂洗；步驟2360,旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，將其甩干。
然而，所述的顯影的工藝常常會在半導(dǎo)體晶片的表面形成光刻膠殘 留缺陷，該缺陷會進一步引起刻蝕或離子注入缺陷，造成形成的半導(dǎo)體 器件的穩(wěn)定性下降，影響電學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明4是供一種光刻工藝的顯影方法，本發(fā)明能夠減少或消除半導(dǎo) 體晶片表面的光刻膠殘留的缺陷。
本發(fā)明提供的一種光刻工藝的顯影方法，包括
提供半導(dǎo)體晶片，在所述半導(dǎo)體晶片上具有光敏材料層；
向所述光敏材料層噴灑顯影液，使顯影液布滿整個光敏材料層表
面；
保持所述半導(dǎo)體晶片靜止T時間，顯影液與光敏材料層中的可溶解 區(qū)域反應(yīng)，使所述可溶解區(qū)域的光敏材料溶解；
向所述光敏材料層噴灑去離子水，并旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，使溶解 有光敏材料的顯影液和多余的顯影液被甩出半導(dǎo)體晶片邊緣之外；
其中，在開始向所述光敏材料層噴灑去離子水時以及之后的60s內(nèi)， 所述半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于100rpm。
可選的，在開始向所述光^t材料層噴灑去離子水時以及之后的60s 內(nèi)，所述半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于30rpm。
可選的，在開始向所述光敏材料層噴灑去離子水時以及之后的60s 內(nèi)，所述半導(dǎo)體晶片的4t轉(zhuǎn)速率為15rpm。
可選的，在向所述光敏材料層噴灑去離子水之前，以小于100rpm 的第一速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，甩掉部分或全部溶解有光敏材料的顯 影液和多余的顯影液。
可選的，在向所述光敏材料層表面噴灑去離子水之前， 以第二速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，溶解有光敏材料的顯影液和多余 的顯影液；
再次向所述光敏材料層面噴灑顯影液，使顯影液布滿整個光敏材料 層表面；
并在顯影液與光敏材料層反應(yīng)后，以第三速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶
片；
其中，所述第二速率和第三速率小于或等于100rpm。 可選的，所述第二速率和第三速率小于或等于30rpm。 可選的，在向所述光敏材料層表面噴灑去離子水之前，
多次向所述光敏材料層補充顯影液，并在每次補充后，通過旋轉(zhuǎn)所 述半導(dǎo)體晶片將已經(jīng)與光敏材料反應(yīng)而溶解有光敏材料的顯影液和多 余的顯影液甩出，其中，半導(dǎo)體晶片旋轉(zhuǎn)的速率小于或等于100rpm。
可選的，向所述光敏材料層噴灑去離子水時，所述半導(dǎo)體晶片旋轉(zhuǎn) 的步驟如下
以第四速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片；
以小于第四速率的第五速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片； 以大與第四速率的第六速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片； 以大于所述第六速率的第七速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片。 可選的，該方法進一步包括 停止噴灑去離子水，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片； 停止旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片。
可選的，在向所述光敏材料層表面噴灑顯影液之前，先向所述光敏 材料層表面噴灑RRC。
可選的，噴灑RRC時，旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片。 本發(fā)明還提供一種光刻工藝的顯影方法，包括 提供半導(dǎo)體晶片，在所述半導(dǎo)體晶片上具有光^:材料層；
向所述光敏材料層噴灑顯影液，使顯影液布滿整個光敏材料層表
面；
間歇性的旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，顯影液與光敏材料層中的可溶解區(qū) 域反應(yīng)，使所述可溶解區(qū)域的光敏材料溶解；
向所述光敏材料層噴灑去離子水，并旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，使溶解 有光每文材料的顯影液和多余的顯影液4皮甩出半導(dǎo)體晶片邊緣之外；
其中，
間歇性的旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片步驟中的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于 畫rpm;
在開始向所述光敏材料層噴灑去離子水時以及之后的60s內(nèi)，所述 半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于100rpm。
可選的，間歇性的旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片步驟中的旋轉(zhuǎn)速率小于或等 于30rpm;
在開始向所述光^t材料層噴灑去離子水時以及之后的60s內(nèi)，所述 半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于30rpm。
可選的，間歇性的旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片步驟中的旋轉(zhuǎn)速率等于 15rpm;
在開始向所述光每丈材料層噴灑去離子水時以及之后的60s內(nèi)，所述 半導(dǎo)體晶片的S走轉(zhuǎn)速率等于15rpm。
可選的，在向所述光敏材料層噴灑去離子水之前，以小于或等于 100rpm的第一速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，甩掉部分或全部溶解有光每文 材料的顯影液和多余的顯影液。
可選的，向所述光敏材料層噴灑去離子水時，所述半導(dǎo)體晶片旋轉(zhuǎn) 的步驟如下
以第四速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片；
以小于第四速率的第五速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片；
以大與第四速率的第六速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片；
以大于所述第六速率的第七速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片。
可選的，該方法進一步包括
停止噴灑去離子水，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片；
停止旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
在顯影液與光敏材料反應(yīng)的過程中以及在開始噴灑去離子水時以 及之后的60s的時間內(nèi)，保持半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于 100rpm,旋轉(zhuǎn)速率較小，可避免半導(dǎo)體晶片的光刻膠表面被甩干，半導(dǎo) 體晶片的光刻膠層表面始終濕潤狀態(tài)，可使得去離子水更容易去除光刻 膠表面的顯影液以及光刻膠殘留物，減小或消除在半導(dǎo)體晶片表面形成 光刻膠殘留的缺陷。從而可減小后續(xù)刻蝕或離子注入的缺陷，提高產(chǎn)品 的穩(wěn)定性和良率。


圖1為現(xiàn)有4支術(shù)中的一種顯影工藝的流程圖2為本發(fā)明的光刻工藝的顯影工藝的第 一 實施例的流程圖3為本發(fā)明的光刻工藝的顯影工藝的第二實施例的流程圖4為本發(fā)明的顯影工藝的第二實施例中半導(dǎo)體晶片轉(zhuǎn)速與時間的
關(guān)系示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。
圖2為本發(fā)明的光刻工藝的顯影工藝的第 一 實施例的流程圖。
如圖2所示，步驟S100,提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上 具有光敏材料層。
所述光敏材料層為光刻膠，在半導(dǎo)體晶片上形成光刻膠層的具體步
驟如下
將半導(dǎo)體晶片送入光刻膠旋涂設(shè)備，在一定的溫度下(例如110。C)
向所述半導(dǎo)體晶片表面涂覆六曱基二硅氨烷(Hexa methy ldisilazane， HMDS),所述HMDS用于改變所述半導(dǎo)體晶片表面的親水或疏水狀態(tài)， 以增加后續(xù)旋涂的光刻膠和所述半導(dǎo)體晶片表面的粘附性。
使所述半導(dǎo)體晶片在冷板上冷卻至室溫，并將所述半導(dǎo)體晶片傳送 至旋涂設(shè)備中的旋涂裝置，通過真空設(shè)備吸附所述半導(dǎo)體晶片的背面。
將表面活性劑(Resist Reduction Consumption, RRC )噴嘴移動至所 述半導(dǎo)體晶片的中央上方位置，向所述半導(dǎo)體晶片表面噴出RRC，并使 所述半導(dǎo)體晶片以較慢的速率旋轉(zhuǎn)，以使所述表面活性劑RRC能夠沿半 導(dǎo)體晶片表面向外流動。
停止噴出RRC,將光刻膠噴嘴移至所述半導(dǎo)體晶片的中央上方位置， 并噴出光刻膠；旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，使所述光刻膠沿著表面活性劑RRC 的表面向外鋪開，并布滿所述半導(dǎo)體晶片的表面；通過調(diào)整所述半導(dǎo)體 晶片的旋轉(zhuǎn)速率，可在所述半導(dǎo)體晶片表面形成一定厚度且厚度均勻性 較好的光刻膠層。
將所述形成有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片傳送至旋涂設(shè)備的烘烤裝置， 進行軟烘烤(soft bake)，通過軟烘烤蒸發(fā)去除所述光刻膠層中的溶劑， 并增加所述光刻膠層在所述半導(dǎo)體晶片表面的粘附性，所述軟烘烤的溫 度一般為90至110。C。
完成軟考后，將所述半導(dǎo)體晶片和掩模板傳送至曝光設(shè)備，且將所 述掩模板置于曝光光源和所述半導(dǎo)體晶片之間的光學(xué)系統(tǒng)中；在所述掩 模板上具有透光區(qū)和不透光區(qū)形成的圖案；透過所述掩模板，對所述半 導(dǎo)體晶片表面的光刻膠層進行選擇性曝光，將所述掩膜板上的圖案轉(zhuǎn)移 到所述光刻膠層中；對于正型光刻膠而言，被曝光區(qū)域發(fā)生化學(xué)變化， 成為可溶解區(qū)域；對于負(fù)型光刻膠而言，被曝光區(qū)域發(fā)生鉸鏈(cross link) 反應(yīng)，變成不可溶解區(qū)域，不可溶解區(qū)域以外的區(qū)域為可溶解區(qū)域。
執(zhí)行完曝光工藝后，將所述半導(dǎo)體晶片送入熱板(hot plate)進行曝光 后烘烤(Post Develop Bake, PEB)。通過曝光后烘烤，可消除或減弱在 曝光時的駐波效應(yīng)；此外，對于化學(xué)方法光刻膠而言，需要通過曝光后 烘烤進一 步的將光化學(xué)反應(yīng)進行完全。
曝光后烘烤后，將所述半導(dǎo)體晶片冷卻至室溫，所述冷卻可通過水 冷卻或氣體冷卻，所述冷卻可在冷板上進行。
步驟S110,向所述光敏材料層噴灑顯影液，使顯影液布滿整個光 敏材料層表面。
冷卻所述半導(dǎo)體晶片至室溫后，向所述半導(dǎo)體晶片的光刻膠層(即 光敏材料層)噴灑顯影液，并使所述顯影液布滿整個光刻膠層的表面， 以使所述顯影液能夠完全浸沒所述光刻膠層；
在其中的一個實施例中，向所述光刻膠層噴灑顯影液的步驟如下 保持所述半導(dǎo)體晶片靜止，提供具有多個噴頭的噴灑裝置，該噴灑裝置 的多個噴頭呈"一"字排列，多個噴頭連在一起的長度大于半導(dǎo)體晶片 的直徑；用該噴灑裝置連續(xù)掃過整個光刻膠層表面并噴出顯影液，從而 在所述半導(dǎo)體晶片表面均勻的覆蓋顯影液；
在另外的實施例中，向所述光刻膠層噴灑顯影液的步驟如下提供 具有一個或數(shù)個噴嘴的顯影液噴頭，將所述噴頭移動至所述半導(dǎo)體晶片 中央?yún)^(qū)域或接近中央?yún)^(qū)域的上方位置，并噴出顯影液；旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體 晶片，使顯影液在離心力的作用下沿所述光刻膠層表面向外流動，并布 滿整個光刻膠層表面。
在另外的實施例中，在向所述半導(dǎo)體晶片表面噴灑顯影液之前，可 以先向所述光刻膠層表面噴灑表面活性劑RRC,對所述光刻膠層進行預(yù) 濕潤(Pre-Wet)，改變所述光刻"交表面的親水疏水狀態(tài)，以^:后續(xù)噴灑的 顯影液能夠充分與光刻膠表面接觸，在噴灑RRC時，旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶 片。
步驟S120,保持所述半導(dǎo)體晶片靜止T時間，顯影液與光敏材料 層中的可溶解區(qū)域反應(yīng)，使所述可溶解區(qū)域的光^:材料溶解。
在光刻膠層(即光敏材料層)上噴灑顯影液后，保持所述半導(dǎo)體晶 片靜止一段時間T，以使顯影液能夠與光刻膠層中的可溶解區(qū)域發(fā)生反 應(yīng)，使所述可溶解區(qū)域的光刻膠溶解于顯影液中，在光刻膠層中形成圖 案。
根據(jù)光刻膠的種類、顯影液的濃度和種類調(diào)整時間T，以使所述可 溶解光刻膠能夠充分溶解，但又不會造成過度顯影，影響形成的圖案的 輪廓。
所述時間T可以是20至150s。
步驟S130，向所述光敏材料層噴灑去離子水，并旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶 片，^f吏溶解有光敏材料的顯影液和多余的顯影液被甩出半導(dǎo)體晶片邊緣 之外，其中，在開始向所述光每丈材料層噴灑去離子水時以及之后的60s 內(nèi)，所述半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于100rpm。
在經(jīng)過T時間后，顯影液與光刻膠層(光敏材料層)中的可溶解區(qū) 域發(fā)生反應(yīng)，使所述可溶解區(qū)域的光刻膠溶解于顯影液中。接著，向所 述光刻膠層噴灑去離子水進行沖洗，同時旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，通過離 心力的作用，使顯影液被甩出所述半導(dǎo)體晶片之外。
在其中的一個實施例中，向所述光刻膠層噴灑去離子水時，所述半 導(dǎo)體晶片旋轉(zhuǎn)的步驟如下
以第四速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，所述第四速率可以是70rpm;
以小于第四速率的第五速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，所述第五速率為 30rpm;
以大與第四速率的第六速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，所述第六速率可 以為1000rpm;
以大于所述第六速率的第七速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，所述第七速 率為2000rpm;
在半導(dǎo)體晶片旋轉(zhuǎn)過程中，通過離心力的作用可將半導(dǎo)體晶片上的
溶解有光刻膠的顯影液和多余的顯影液甩出，在靠近半導(dǎo)體晶片邊緣的 區(qū)域，離心力較大；而在靠近半導(dǎo)體晶片中央的區(qū)域，離心力豐艾小，容
易造成光刻膠殘留，且該殘留物不容易被甩出。
若半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率過大，很容易使所述半導(dǎo)體晶片的表面被 甩干，從而會增大光刻膠殘留物在半導(dǎo)體晶片上的粘附力，而對于在半 導(dǎo)體晶片中央?yún)^(qū)域的光刻膠的殘留物，由于離心力較小，就4艮難被去離 子水沖洗掉，從而造成光刻膠殘留的缺陷。
為避免在噴灑去離子水時半導(dǎo)體晶片的光刻膠層表面被甩干，在開
始噴灑去離子水時以及之后的60s的時間內(nèi)，保持半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速 率小于或等于100rpm。
其中，所述的開始噴灑去離子水的時間是指去離子噴嘴已經(jīng)移動至 半導(dǎo)體晶片的中央上方位置，去離子水剛剛噴出但是還沒有到達半導(dǎo)體
晶片的光刻膠表面；此時，所述半導(dǎo)體晶片已經(jīng)開始旋轉(zhuǎn)，為避免在去 離子水噴出至到達光刻膠表面的時間內(nèi)，光刻膠層表面被甩干，控制半 導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于100rpm。
此外，由于去離子水噴灑到半導(dǎo)體晶片的中央?yún)^(qū)域，需要一定的時 間才能到達半導(dǎo)體晶片的邊緣，此時為避免半導(dǎo)體晶片靠近邊緣的區(qū)域 被甩干，在開始噴灑去離子水的60s內(nèi)，保持半導(dǎo)體晶片旋轉(zhuǎn)速率小于 或等100rpm。
由于控制半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于100rpm,旋轉(zhuǎn)速率較 小，半導(dǎo)體晶片的光刻膠層表面始終濕潤狀態(tài)，可使得去離子水更容易 去除光刻膠表面的顯影液以及光刻膠殘留物，減小或消除光刻膠殘留的 缺陷，特別是減小或消除處于半導(dǎo)體晶片中央?yún)^(qū)域的光刻膠殘留。
在另外的實施例中，在開始向所述光敏材料層噴灑去離子水時以及 之后的60s內(nèi)，所述半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于30rpm。
在另外的實施例中，在開始向所述光敏材料層噴灑去離子水時以及 之后的60s內(nèi)，所述半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率為15rpm。
在另外的實施例中，在向所述光刻膠層噴灑去離子水之前，先以第 一速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，甩掉所述半導(dǎo)體晶片表面已經(jīng)溶解的光刻 膠和多余的顯影液，然后再噴灑去離子水;其中，所述第一速率小于或
等于100rpm,以避免在噴灑去離子水之前所述光刻膠層表面被甩干， 給后續(xù)去離子水沖洗造成困難，導(dǎo)致光刻膠殘留缺陷產(chǎn)生；可選的，所 述第一速率可以為70rpm或50rpm或30rpm或20rpm。
在另外的實施例中，在向所述光刻膠層噴灑去離子水之前，先以第 二速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，甩掉所述半導(dǎo)體晶片表面已經(jīng)溶解的光刻 膠和多余的顯影液；并再次向所述光刻膠層噴灑顯影液，以補充顯影液， 并使顯影液布滿整個光敏材料層表面；再次噴灑的顯影液與光刻膠層可 溶解區(qū)域繼續(xù)反應(yīng)；接著以第三速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，將再次反應(yīng) 溶解的光刻膠以及多余的顯影液甩出所述半導(dǎo)體晶片之外；然后再噴灑 去離子水；其中所述第二速率和第三速率小于或等于100rpm,以避免 在噴灑去離子水之前所述光刻膠層表面被甩干，給后續(xù)去離子水沖洗造 成困難，從而引起光刻膠殘留缺陷?？蛇x的，所述第二速率和第三速率 可以為50rpm或30rpm或20rpm。
在另外的實施例中，多次向所述光敏材料層補充顯影液，并在每次 補充后，通過旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片將已經(jīng)與光敏材料反應(yīng)而溶解有光敏 材料的顯影液和多余的顯影液甩出，其中，半導(dǎo)體晶片旋轉(zhuǎn)的速率小于 或等于lOOrpm。
完成去離子水沖洗后，停止噴灑去離子水，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶 片，甩干所述半導(dǎo)體晶片表面的水分；然后，停止旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片， 完成顯影工藝。所述的方法能夠減少或消除光刻膠殘留的缺陷，特別是 減小或消除半導(dǎo)體晶片中央?yún)^(qū)域的光刻膠殘留的缺陷。
圖3為本發(fā)明的光刻工藝的顯影方法的第二實施例的流程圖。
如圖2所示，步驟S200,提供半導(dǎo)體晶片，在所述半導(dǎo)體晶片上 具有光敏材料層。
所述光敏材料層為光刻膠層，所述光敏材料層已經(jīng)過執(zhí)行完曝光工 藝和曝光后烘烤工藝。
步驟S210，向所述光敏材料層噴灑顯影液，使顯影液布滿整個光 敏材料層表面。
向所述半導(dǎo)體晶片的光刻膠層(即光敏材料層)噴灑顯影液，并使 所述顯影液布滿整個光刻膠層的表面，以使所述顯影液能夠完全浸沒所
述光刻膠層；
在其中的一個實施例中，向所述光刻膠層噴灑顯影液的步驟如下 保持所述半導(dǎo)體晶片靜止，提供具有多個噴頭的噴灑裝置，該噴灑裝置 的多個噴頭呈，，一"字排列，多個噴頭連在一起的長度大于半導(dǎo)體晶片的 直徑；用該噴灑裝置連續(xù)掃過整個光刻膠層表面并噴出顯影液，從而在 所述半導(dǎo)體晶片表面均勻的覆蓋顯影液；
在另外的實施例中，向所述光刻膠層噴灑顯影液的步驟如下提供 具有一個或數(shù)個噴嘴的顯影液噴頭，將所述噴頭移動至所述半導(dǎo)體晶片 中央?yún)^(qū)域或接近中央?yún)^(qū)域的上方位置，并噴出顯影液；旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體 晶片，使顯影液在離心力的作用下沿所述光刻膠層表面向外流動，并布 滿整個光刻膠層表面。
在另外的實施例中，在向所述半導(dǎo)體晶片表面噴灑顯影液之前，可 以先向所述光刻膠層表面噴灑表面活性劑RRC,對所述光刻膠層進行預(yù) 濕潤(Pre -Wet),改變所述光刻膠表面的親水疏水狀態(tài)，以使后續(xù)噴灑的 顯影液能夠充分與光刻膠表面接觸，在噴灑RRC時，旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶 片。
步驟S220，間歇性的旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，顯影液與光敏材料層 中的可溶解區(qū)域反應(yīng)，使所述可溶解區(qū)域的光敏材料溶解。
在所述光刻膠上噴灑顯影液后，使所述半導(dǎo)體晶片保持靜止，顯影 液與所述光刻膠中的可溶解區(qū)域的光刻膠反應(yīng)，使所述可溶解區(qū)域的光 刻膠溶解于顯影液中；
一段時間后，緩慢轉(zhuǎn)動所述半導(dǎo)體晶片，使顯影液在半導(dǎo)體晶片上 產(chǎn)生晃動，與可溶解區(qū)域未參加反應(yīng)的光刻膠充分接觸，從而起到攪拌 的作用；
再次使所述半導(dǎo)體晶片保持靜止一段時間......并再次緩慢轉(zhuǎn)動所
述半導(dǎo)體晶片......間歇性的旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，如圖4所示的時間與
轉(zhuǎn)速的示意圖(橫軸表示時間，縱軸表示半導(dǎo)體晶片旋轉(zhuǎn)速率，時間段 I中，半導(dǎo)體晶片間歇性旋轉(zhuǎn))，使得顯影液在與光刻膠反應(yīng)的同時不斷 的被攪動，可使得顯影液充分與光刻膠反應(yīng)，有利于形成輪廓較好的圖 案，減少缺陷的產(chǎn)生，其中，間歇性旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片的速率小于或
等于lOOrpm,以避免所述半導(dǎo)體晶片表面的顯影液被甩出而造成顯影 不完全，另一方面避免所述半導(dǎo)體晶片表面被甩干。
在其中的一個實施例中，間歇性的旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片步驟中的旋 轉(zhuǎn)速率小于或等于30rpm。
步驟S230,向所述光敏材料層噴灑去離子水，并旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶 片，使溶解有光敏材料的顯影液和多余的顯影液被甩出半導(dǎo)體晶片邊緣 之外；在開始向所述光每文材料層噴灑去離子水時以及之后的60s內(nèi)，所 述半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于100rpm。
在經(jīng)過T時間后，顯影液與光刻膠層(光敏材料層)中的可溶解區(qū) 域發(fā)生反應(yīng)，使所述可溶解區(qū)域的光刻膠溶解于顯影液中。接著，向所 述光刻膠層噴灑去離子水進行沖洗，同時旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，通過離 心力的作用，使顯影液被甩出所述半導(dǎo)體晶片之外。
在其中的一個實施例中，向所述光刻膠層噴灑去離子水時，所述半 導(dǎo)體晶片旋轉(zhuǎn)的步驟如下
以第四速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，所述第四速率可以是70rpm;
以小于第四速率的第五速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，所述第五速率為 30rpm;
以大與第四速率的第六速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，所述第六速率可 以為1000rpm;
以大于所述第六速率的第七速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，所述第七速 率為2000rpm;
為避免在噴灑去離子水時半導(dǎo)體晶片的光刻膠層表面^^皮甩干，在開 始噴灑去離子水時以及之后的60s的時間內(nèi)，保持半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速 率小于或等于100rpm。
其中，所述的開始噴灑去離子水的時間是指去離子噴嘴已經(jīng)移動至 半導(dǎo)體晶片的中央上方位置，去離子水剛剛噴出但是還沒有到達半導(dǎo)體
晶片的光刻膠表面；此時，所述半導(dǎo)體晶片已經(jīng)開始旋轉(zhuǎn)，為避免在去 離子水噴出至到達光刻月交表面的時間內(nèi)，光刻月交層表面4皮甩干，控制半
導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于100rpm。
此外，由于去離子水噴灑到半導(dǎo)體晶片的中央?yún)^(qū)域，需要一定的時 間才能到達半導(dǎo)體晶片的邊緣，此時為避免半導(dǎo)體晶片靠近邊緣的區(qū)域 被甩干，在開始噴灑去離子水的60s內(nèi)，保持半導(dǎo)體晶片旋轉(zhuǎn)速率小于 或等100rpm。
由于控制半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于100rpm，旋轉(zhuǎn)速率較 小，半導(dǎo)體晶片的光刻膠層表面始終濕潤狀態(tài)，可使得去離子水更容易 去除半導(dǎo)體晶片的光刻膠表面的顯影液以及光刻膠殘留物，減小或消除
光刻膠殘留的缺陷，，特別是減小或消除處于半導(dǎo)體晶片中央?yún)^(qū)域的光 刻膠殘留。
在另外的實施例中，在開始向所述光敏材料層噴灑去離子水時以及 之后的60s內(nèi)，所述半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于30rpm;
在另外的實施例中，在開始向所述光敏材料層噴灑去離子水時以及 之后的60s內(nèi)，所述半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率為15rpm。
在另外的實施例中，在向所述光刻膠層噴灑去離子7jc之前，先以第 一速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，甩掉所述半導(dǎo)體晶片表面已經(jīng)溶解的光刻 膠和多余的顯影液，然后再噴灑去離子水；其中，所述第一速率小于或 等于100rpm,以避免在噴灑去離子水之前所述光刻膠層表面纟皮甩干， 給后續(xù)去離子水沖洗造成困難，導(dǎo)致光刻膠殘留缺陷產(chǎn)生；可選的，所 述第一速率可以為70rpm或50rpm或30rpm或20rpm。
完成去離子水沖洗后，停止噴灑去離子水，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶 片，甩干所述半導(dǎo)體晶片表面的水分；然后，停止旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片， 完成顯影工藝。所述的方法能夠減少或消除光刻膠殘留的缺陷，特別是 減小或消除半導(dǎo)體晶片中央?yún)^(qū)域的光刻膠殘留的缺陷。
本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明， 任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以估文出可能 的變動和修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的 范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種光刻工藝的顯影方法，其特征在于，包括提供半導(dǎo)體晶片，在所述半導(dǎo)體晶片上具有光敏材料層；向所述光敏材料層噴灑顯影液，使顯影液布滿整個光敏材料層表面；保持所述半導(dǎo)體晶片靜止T時間，顯影液與光敏材料層中的可溶解區(qū)域反應(yīng)，使所述可溶解區(qū)域的光敏材料溶解；向所述光敏材料層噴灑去離子水，并旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，使溶解有光敏材料的顯影液和多余的顯影液被甩出半導(dǎo)體晶片邊緣之外；其中，在開始向所述光敏材料層噴灑去離子水時以及之后的60s內(nèi)，所述半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于100rpm。
2、 如權(quán)利要求1所述的光刻工藝的顯影方法，其特征在于在開 始向所述光敏材料層噴灑去離子水時以及之后的60s內(nèi)，所述半導(dǎo)體晶 片的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于30rpm。
3、 如權(quán)利要求2所述的光刻工藝的顯影方法，其特征在于在開 始向所述光^:材料層噴灑去離子水時以及之后的60s內(nèi)，所述半導(dǎo)體晶 片的旋轉(zhuǎn)速率為15rpm。
4、 如權(quán)利要求1所述的光刻工藝的顯影方法，其特征在于在向 所述光敏材料層噴灑去離子水之前，以小于100rpm的第一速率旋轉(zhuǎn)所 述半導(dǎo)體晶片，甩掉部分或全部溶解有光敏材料的顯影液和多余的顯影 液。
5、 如權(quán)利要求1所述的光刻工藝的顯影方法，其特征在于在向 所述光敏材料層表面噴灑去離子7jc之前，以第二速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，溶解有光敏材料的顯影液和多余 的顯影液；再次向所述光敏材料層面噴灑顯影液，使顯影液布滿整個光敏材料 層表面；并在顯影液與光敏材料層反應(yīng)后，以第三速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片； 其中，所述第二速率和第三速率小于或等于100rpm。
6、 如權(quán)利要求1所述的光刻工藝的顯影方法，其特征在于所述 第二速率和第三速率小于或等于30rpm。
7、 如權(quán)利要求1所述的光刻工藝的顯影方法，其特征在于在向 所述光敏材料層表面噴灑去離子水之前，多次向所述光敏材料層補充顯影液，并在每次補充后，通過旋轉(zhuǎn)所 述半導(dǎo)體晶片將已經(jīng)與光敏材料反應(yīng)而溶解有光敏材料的顯影液和多 余的顯影液甩出，其中，半導(dǎo)體晶片旋轉(zhuǎn)的速率小于或等于100rpm。
8、 如權(quán)利要求1至6任一權(quán)利要求所述的光刻工藝的顯影方法， 其特征在于，向所述光壽丈材料層噴灑去離子水時，所述半導(dǎo)體晶片旋轉(zhuǎn) 的步驟如下以第四速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片；以小于第四速率的第五速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片；以大與第四速率的第六速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片；以大于所述第六速率的第七速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片。
9、 如權(quán)利要求1至6任一權(quán)利要求所述的光刻工藝的顯影方法， 其特征在于，進一步包括停止噴灑去離子水，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片；停止旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片。
10、 如權(quán)利要求1至6任一權(quán)利要求所述的光刻工藝的顯影方法， 其特征在于在向所述光敏材料層表面噴灑顯影液之前，先向所述光敏 材誶十層表面噴灑RRC。
11、 如權(quán)利要求10所述的光刻工藝的顯影方法，其特征在于噴 灑RRC時，旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片。
12、 一種光刻工藝的顯影方法，其特征在于，包括 提供半導(dǎo)體晶片，在所述半導(dǎo)體晶片上具有光每文材料層； 向所述光敏材料層噴灑顯影液，使顯影液布滿整個光敏材料層表 面；間歇性的旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，顯影液與光敏材料層中的可溶解區(qū)域反應(yīng)，使所述可溶解區(qū)域的光敏材料溶解；向所述光敏材料層噴灑去離子水，并旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，使溶解 有光敏材料的顯影液和多余的顯影液被甩出半導(dǎo)體晶片邊緣之外；其中，間歇性的旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片步驟中的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于 勵rpm;在開始向所述光敏材料層噴灑去離子水時以及之后的60s內(nèi)，所述 半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于100rpm。
13、 如權(quán)利要求12所述的光刻工藝的顯影方法，其特征在于間 歇性的旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片步驟中的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于30rpm;在開始向所述光敏材料層噴灑去離子水時以及之后的60s內(nèi)，所述 半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于30rpm。
14、 如權(quán)利要求12所述的光刻工藝的顯影方法，其特征在于間 歇性的旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片步驟中的旋轉(zhuǎn)速率等于15rpm;在開始向所述光敏材料層噴灑去離子水時以及之后的60s內(nèi)，所述 半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率等于15rpm。
15、 如權(quán)利要求12所述的光刻工藝的顯影方法，其特征在于，在 向所述光敏材料層噴灑去離子水之前，以小于或等于100rpm的第一速 率4t轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，甩掉部分或全部溶解有光敏材料的顯影液和多 余的顯影液。
16、 如權(quán)利要求12至15任一權(quán)利要求所述的光刻工藝的顯影方法， 其特征在于，向所述光敏材料層噴灑去離子水時，所述半導(dǎo)體晶片旋轉(zhuǎn) 的步驟如下以第四速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片；以小于第四速率的第五速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片； 以大與第四速率的第六速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片；以大于所述第六速率的第七速率旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片。
17、如權(quán)利要求12至15任一權(quán)利要求所述的光刻工藝的顯影方法, 其特征在于，進一步包括停止噴灑去離子水，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片；停止旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片。
全文摘要
一種光刻工藝的顯影方法，包括提供半導(dǎo)體晶片，在所述半導(dǎo)體晶片上具有光敏材料層；向所述光敏材料層噴灑顯影液，使顯影液布滿整個光敏材料層表面；保持所述半導(dǎo)體晶片靜止T時間或間歇性旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，顯影液與光敏材料層中的可溶解區(qū)域反應(yīng)，使所述可溶解區(qū)域的光敏材料溶解；向所述光敏材料層噴灑去離子水，并旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，使溶解有光敏材料的顯影液和多余的顯影液被甩出半導(dǎo)體晶片邊緣之外；其中，在開始向所述光敏材料層噴灑去離子水時以及之后的60s內(nèi)，所述半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)速率小于或等于100rpm。本發(fā)明能夠減少或消除半導(dǎo)體晶片表面的光刻膠殘留的缺陷。
文檔編號G03F7/26GK101393401SQ20071004621
公開日2009年3月25日 申請日期2007年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月17日
發(fā)明者楊光宇 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司