[发明专利]有效减少孔显影缺陷的显影方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体的光刻领域，尤其涉及一种有效减少孔显影缺陷的显影方法。

背景技术

在半导体集成电路制造工艺中，光刻工艺有着举足轻重的地位。在进行离子注入或刻蚀之前，需要通过光刻工艺形成光刻胶图案，以预先定义出待刻蚀或离子注入的区域。因而，光刻工艺水平的高低、质量的好坏会直接影响刻蚀或离子注入的结果，并最终会影响形成的半导体器件的电性和良率。

在光刻工艺过程中，随着技术节点的不断提高，图形尺寸的不断缩小，显影缺陷的影响也越来越大，显影缺陷是造成产品成品率损失的主要原因。比较各显影缺陷中，残渣缺陷是经常出现的问题。其中有一类残渣来自于显影反应的生成物，没有被清洗步骤冲洗掉，残留在晶圆表面，造成图形的失效。我们在小分辨率图形上所用的光刻胶一般都是光学放大光刻胶，其主要成份是：1.光酸引发剂：遇到光照射后产生光酸；2.树脂：光刻胶的主要材料，是一种聚合物，可溶于碱性溶液；3.抑制剂：抑制树脂的反应；4.溶剂：溶解光酸引发剂、树脂及抑制剂。其反应机理见图1，光酸引发剂通过紫外线(hv)照射产生H+，通过曝光后烘烤(Post Exposure Bake，PEB)将H+扩散到光刻胶的内部，H+与抑制剂反应，使抑制剂变成碱性可溶的材料。

现有的显影方法可参阅，公开日为2009年11月25日、公开号为CN101587305A、发明名称为可有效去除晶圆光刻工艺过程中显影缺陷的显影方法的中国发明专利。该专利中的斜线缺陷就是由显影反应生成物的残渣缺陷造成的，除了斜线缺陷，上述残渣也可能造成接触孔堵塞，刻蚀后特别明显，如图2所示，其中1是正常的孔，2是整个孔被堵塞，3是部分被堵塞。曝光图形上只要发生一个接触孔堵塞，就会发生电路的断路或接触不良，影响器件的电性和良率。其产生机理为：1.初始的剧烈反应产生大量的生成物不溶于显影液；2.晶圆浸泡在显影液中，长时间的静止，使残渣在晶圆表面沉淀，部分落在显影出来的孔中，浸润时间越长，黏附得更为牢固，不易被后续的清洗步骤冲洗掉。除了上述残渣，显影不充分，有光刻胶残留，也会造成接触孔堵塞。其产生机理是曝光处的光刻胶未与显影液充分反应，有光刻胶残留在曝光孔中，刻蚀时进行阻挡，造成接触孔堵塞。随着曝光分辨率的不断提高，接触孔的尺寸越来越小，孔中的光刻胶与显影液的接触面也变得更小，显影难以充分；并且随着接触孔的减小，孔中的残渣也更难以去除，所以接触孔堵塞的缺陷变得越来越严重。

该专利中的显影方法可以有效减少斜线缺陷，其显影流程如图3所示，但由于第一次显影是在短暂显影后就用清洗液清洗，部分清洗液会稀释第二次喷的显影液，造成显影不充分，有光刻胶的残留。而且残渣沉淀在孔中比较难去除，上述专利中第二次清洗的时间较短，不能充分去除孔中的残渣，所以上述专利的显影方式并不能减少接触孔堵塞缺陷的发生。

因此，如何提供一种可以有效地减少斜线缺陷和接触孔堵塞缺陷的发生，从而有效提高半导体器件的电性和良率的显影方法是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效减少孔显影缺陷的显影方法，可以让显影液与光刻胶进行充分的反应，使之没有光刻胶的残留，同时可以完全去除显影反应产生的残渣，以有效地减少斜线缺陷和接触孔堵塞缺陷的发生，从而有效提高半导体器件的电性和良率。

为了达到上述的目的，本发明采用如下技术方案：

一种有效减少孔显影缺陷的显影方法，包括如下步骤：

第一步、对涂敷有光刻胶的硅片进行表面活性剂润湿，使后续喷的显影液与光刻胶充分接触；

第二步、表面活性剂去除；

第三步、第一次显影，先将部分曝光处的光刻胶反应掉；

第四步、去除显影液和反应后的残渣；

第五步、第二次显影，与曝光处剩下的光刻胶进行充分的反应；

第六步、去除显影液和反应后的残渣；

第七步、第一次高速长时清洗，将大部分的显影液和残渣去除；

第八步、清洗液去除，去除混有显影液和残渣的清洗液；

第九步、第二次高速长时清洗，将残留的显影液和残渣都去掉；

第十步、清洗液去除，将硅片表面的清洗液全部去除。

优选地，在上述的有效减少孔显影缺陷的显影方法中，所述表面活性剂含有70％(重量百分比)的丙二醇甲醚和30％(重量百分比)的丙二醇甲醚醋酸酯。

优选地，在上述的有效减少孔显影缺陷的显影方法中，表面活性剂润湿时，硅片的转速在500-600rpm之间，喷洒时间为4-7S。