用于襯底漂洗和干燥的方法和設(shè)備的制造方法
【專利說(shuō)明】用于襯底漂洗和干燥的方法和設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)基于并要求于2013年3月14日提交的題為“用于襯底漂洗和干燥的方法和設(shè)備”(參考號(hào)CT-113PR0V)的共同未決的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/783，060號(hào)的權(quán)益與優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并到本文中。
[0003]發(fā)明的背景
技術(shù)領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明涉及用于在半導(dǎo)體制造中漂洗和干燥襯底的方法及設(shè)備。更特別地，本發(fā)明涉及用于漂洗和干燥襯底的改進(jìn)方法，藉此減少缺陷數(shù)。
【背景技術(shù)】
[0005]在半導(dǎo)體制造中的許多過(guò)程中通常使用漂洗和干燥步驟。在光刻中，在光刻膠顯影之后使用該步驟以漂洗顯影劑以及被顯影的光刻膠，并且在從處理工具中移除襯底之前對(duì)襯底進(jìn)行干燥。在襯底的其他濕法處理中也使用這些步驟，例如，在襯底的濕法清洗之后或在電化學(xué)沉積之后。
[0006]在典型的漂洗和干燥步驟中，襯底安裝在旋轉(zhuǎn)卡盤上并且以設(shè)定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。漂洗液體從一個(gè)噴嘴或多個(gè)噴嘴分配到襯底上，該漂洗液體移置了需要從襯底去除的污染物。污染物例如可以是顯影液、清洗液或用于電化學(xué)沉積的電解液。在典型的過(guò)程中，漂洗液被引入至襯底的中心處，首先從襯底的中心徑向地移置污染物。通過(guò)襯底轉(zhuǎn)動(dòng)以及通過(guò)隨后開(kāi)啟的吹掃氣體流來(lái)幫助徑向移置污染物與漂洗液體，其中吹掃氣體流被用于從襯底去除污染物和漂洗液體的最后的液滴以及痕跡。漂洗液體分配噴嘴和吹掃氣體的一個(gè)噴嘴或多個(gè)噴嘴通常從襯底的中心朝向襯底的邊緣沿總體上向外的方向橫穿襯底的表面移動(dòng)，從而在后面留下了干凈的且干燥的部分。在襯底的仍然濕潤(rùn)的部分和干燥的部分之間的瞬時(shí)邊界由圓形的漂洗液體彎月面來(lái)限定。由于噴嘴向外徑向地移動(dòng)，因此彎月面也是如此。一旦彎月面到達(dá)襯底的邊緣，那么整個(gè)襯底已經(jīng)被漂洗且干燥，并且可以將襯底從旋轉(zhuǎn)卡盤和處理工具移除用于隨后的處理步驟。
[0007]在半導(dǎo)體處理中，存在增加處理吞吐量(即，在設(shè)定量的時(shí)間內(nèi)處理的襯底數(shù)目)的期望。該增加吞吐量的期望導(dǎo)致使用了積極的處理?xiàng)l件(即，襯底轉(zhuǎn)速、漂洗液體和吹掃氣體的流量和速率、噴嘴移動(dòng)速率等)，而這可能在某些條件下導(dǎo)致吹掃氣體流破壞彎月面，或?qū)е氯匀徽掣降钠匆后w和污染物從襯底的濕潤(rùn)部分飛濺至襯底的干燥部分，上述兩者都可能導(dǎo)致器件缺陷數(shù)增加以及處理良率降低。在典型的處理?xiàng)l件下，缺陷數(shù)密度隨半徑而增加，并且在襯底周邊處最高。因此需要改進(jìn)以解決這些高的缺陷數(shù)(特別是在襯底周邊處)，同時(shí)保持短的處理時(shí)間以及因此的高的處理吞吐量。
[0008]具體地，存在對(duì)最優(yōu)化漂洗和干燥過(guò)程的方法的需求，以便在未引起彎月面破壞和飛濺因此未引起缺陷數(shù)增加的情況下最大化吞吐量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的一個(gè)方面包括一種用于襯底漂洗和干燥的方法，該方法包括:將襯底裝入漂洗組件，襯底被水平安裝在漂洗組件內(nèi)的可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)卡盤上；開(kāi)啟從分配噴嘴到襯底上的第一漂洗液體流；在從襯底的中心朝向襯底的邊緣的分配噴嘴路徑上水平移動(dòng)分配噴嘴；開(kāi)啟來(lái)自最初位于緊鄰襯底的中心的第一吹掃氣體噴嘴的第二吹掃氣體流，以在襯底上建立分配的漂洗液體的彎月面；朝向襯底的邊緣水平移動(dòng)第一吹掃氣體噴嘴，以便朝向襯底的邊緣徑向移置彎月面和分配的漂洗液體，其中，移動(dòng)第一吹掃氣體噴嘴包括保持第一吹掃氣體噴嘴相對(duì)于分配噴嘴和彎月面的最優(yōu)位置，以便防止在第一吹掃氣體噴嘴的移動(dòng)過(guò)程中破壞彎月面或防止破壞來(lái)自分配噴嘴的第一漂洗液體流，或防止以上兩者。
[0010]本發(fā)明的另一方面還包括開(kāi)啟來(lái)自第二吹掃氣體噴嘴的第三吹掃氣體流；朝向襯底的邊緣水平移動(dòng)第二吹掃氣體噴嘴，其中，移動(dòng)第二吹掃氣體噴嘴包括保持第二吹掃氣體噴嘴相對(duì)于分配噴嘴和彎月面的最優(yōu)位置，以便防止在第二吹掃氣體噴嘴朝向襯底的邊緣的移動(dòng)過(guò)程中破壞彎月面或防止破壞來(lái)自分配噴嘴的第一漂洗液體流，或防止以上兩者。
[0011]本發(fā)明的另外方面包括允許移動(dòng)噴嘴橫穿襯底并且調(diào)整噴嘴在襯底上方的高度的噴嘴和掃描臂的各種配置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，多個(gè)噴嘴可以安裝在單個(gè)掃描臂上，或者每個(gè)噴嘴均可以具有其自身的掃描臂。進(jìn)一步根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，掃描臂可以以線性或弓形方式致動(dòng)，并且掃描臂可以包括用于改變安裝在同一掃描臂上的多個(gè)噴嘴之間的距離的裝置。
[0012]本發(fā)明的又一方面包括一種用于保持吹掃氣體噴嘴相對(duì)于漂洗液體分配噴嘴的最優(yōu)位置的方法，以便防止破壞分配的漂洗液體流或形成在襯底上的彎月面，或防止以上兩者。根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例還可以最優(yōu)化漂洗和干燥過(guò)程的其他工藝參數(shù)。
[0013]在另一方面，漂洗和干燥過(guò)程的最優(yōu)化可以包括設(shè)定確保最優(yōu)剪切應(yīng)力作用在分配至襯底上的液體上的條件，以及將襯底上方的空氣通量設(shè)定在確保在無(wú)飛濺或彎月面破壞的情況下最大剪切應(yīng)力的值處。
[0014]本發(fā)明的另一方面包括將剪切應(yīng)力和空氣通量的模擬結(jié)果用于過(guò)程控制。此外，編輯成庫(kù)的彎月面位置的試驗(yàn)測(cè)量可以與模擬結(jié)果一起用于過(guò)程設(shè)計(jì)和控制。
【附圖說(shuō)明】
[0015]參照下面的詳細(xì)描述，特別是在結(jié)合附圖考慮的情況下，本發(fā)明的更完全的理解和本發(fā)明的許多伴隨優(yōu)點(diǎn)將變得非常明顯，在附圖中:
[0016]圖1示出了模擬的剪切應(yīng)力與距吹掃氣體噴嘴的距離的關(guān)系；
[0017]圖2示出了模擬的剪切應(yīng)力與方位角位置和襯底徑向位置的關(guān)系；
[0018]圖3示出了在試驗(yàn)確定的彎月面破壞和飛濺發(fā)生的條件下模擬的平均剪切應(yīng)力與半徑和吹掃氣體流量的關(guān)系；
[0019]圖4示出了在試驗(yàn)確定的飛濺發(fā)生和未發(fā)生條件下的空氣通量曲線圖；
[0020]圖5A示出了漂洗組件的操作條件的圖，其中未能找到滿足平均剪切應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)和空氣通量標(biāo)準(zhǔn)兩者的條件；
[0021]圖5B示出了漂洗組件的操作條件的圖，其中存在滿足平均剪切應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)和空氣通量標(biāo)準(zhǔn)兩者的條件；
[0022]圖6示出了空氣通量與分配噴嘴至吹掃氣體噴嘴的距離和吹掃氣體流量的關(guān)系；
[0023]圖7示出了對(duì)于兩個(gè)噴嘴配置，漂洗液體分配噴嘴至吹掃氣體噴嘴的距離與瞬時(shí)彎月面半徑的關(guān)系；
[0024]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的漂洗組件的示意圖；
[0025]圖9A至圖9H示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的各種配置的噴嘴和掃描臂的示意圖；
[0026]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于漂洗和干燥襯底的示例性過(guò)程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明的實(shí)施例涉及在半導(dǎo)體制造中用于漂洗和干燥襯底的過(guò)程、設(shè)備和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與控制。
[0028]在下面的描述中，為了促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的徹底理解以及說(shuō)明且非限制的目的，闡述了諸如光刻的具體幾何結(jié)構(gòu)、涂覆機(jī)/顯影劑和間隙填充處理系統(tǒng)的具體細(xì)節(jié)，并且描述了各種部件和過(guò)程。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明可以在脫離這些具體細(xì)節(jié)的其他實(shí)施例中實(shí)踐。
[0029]在下面的描述中，術(shù)語(yǔ)輻射敏感材料和光刻膠可以可交換地使用，光刻膠僅是在光刻中使用的許多合適的輻射敏感材料之一。類似地，在下文中表示被處理的工件的術(shù)語(yǔ)襯底可以與諸如半導(dǎo)體晶片、LCD面板、發(fā)光二極管(LED)、光伏(PV)設(shè)備面板等的術(shù)語(yǔ)可交換地使用，所有這些的處理落入所要求保護(hù)的發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0030]貫穿本說(shuō)明書(shū)參照“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”表示結(jié)合實(shí)施例描述的具體的特征、結(jié)構(gòu)、材料或特性被包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，但是不表示它們存在于每個(gè)實(shí)施例中。因此，貫穿本說(shuō)明書(shū)在各個(gè)地方出現(xiàn)的短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在實(shí)施例中”未必是參照本發(fā)明的同一實(shí)施例。此外，具體的特征、結(jié)構(gòu)、材料或特性可以在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中以任何合適的方式結(jié)合。
[0031]各個(gè)操作將以最有助于理解本發(fā)明的方式被描述為依次的多個(gè)離散操作。然而，描述的順序不應(yīng)當(dāng)被解釋為意味著這些操作必定是與順序有關(guān)的。具體地，這些操作無(wú)需以呈現(xiàn)的順序來(lái)執(zhí)行。所