一种晶圆边缘上的可旋涂硬掩模去除方法

摘要

本公开能够提供一种晶圆边缘上的可旋涂硬掩模去除方法，该可旋涂硬掩模去除方法包括如下步骤。首先通过第一喷头对晶圆进行边缘斜面冲洗，并通过第二喷头对晶圆进行背面冲洗，以去除晶圆边缘第一预设宽度范围内的可旋涂硬掩模。其次对晶圆边缘上剩余的可旋涂硬掩模进行干燥处理。本公开最后利用第三喷头再对晶圆进行边缘斜面冲洗，从而去除晶圆边缘第二预设宽度范围内的可旋涂硬掩模。本公开一些实施例能在可旋涂硬掩模涂布工艺过程中有效地去除晶圆边缘的可旋涂硬掩模，特别适用于去除晶圆边缘的可旋涂硬掩模凸起。本公开避免了晶圆边缘可旋涂硬掩模对半导体器件的污染，所以本公开能够显著提高半导体器件的良率，具有较高的市场价值。

说明书

技术领域

本公开涉及半导体器件加工技术领域，更为具体来说，本公开为一种晶圆边缘上的可旋涂硬掩模去除方法。

背景技术

为形成电路图案，光刻工艺一直被认为是整个半导体器件加工过程中最关键的工艺之一。其中，光刻工艺有时需要在相应的材料层上涂布可旋涂硬掩模(SPIN ONHARDMASK，SOH)。但是可旋涂硬掩模涂布工艺中在晶圆边缘也会涂覆上可旋涂硬掩模，晶圆边缘上的可旋涂硬掩模在后续的工艺中很可能会掉下来污染半导体器件，从而导致半导体器件良率降低。为了提高半导体器件良率，需要去除晶圆边缘上的可旋涂硬掩模。常规的方案为有效地去除晶圆边缘的可旋涂硬掩模，往往采用溶解度更高的溶剂或调整溶剂喷射速度或降低晶圆旋转速度等方案，但这些方案去除晶圆边缘上的可旋涂硬掩模效果都不明显。

发明内容

为解决现有技术去除晶圆边缘上的可旋涂硬掩模效果不明显的问题，本公开提供了一种晶圆边缘上的可旋涂硬掩模去除方法。本公开创新地采用了底部边缘斜面冲洗和背面冲洗结合工序、干燥处理工序和顶部边缘斜面冲洗工序，能够更有效地去除晶圆边缘上的可旋涂硬掩模，且特别适用于去除晶圆边缘上的可旋涂硬掩模凸起。所以本公开能够彻底解决现有技术存在的晶圆边缘上的可旋涂硬掩模去除效果不理想的问题。

本公开的一些实施例中提供了一种晶圆边缘上的可旋涂硬掩模去除方法，该可旋涂硬掩模去除方法包括如下步骤。首先通过第一喷头对晶圆进行边缘斜面冲洗，并通过第二喷头对晶圆进行背面冲洗，以去除晶圆边缘第一预设宽度范围内的可旋涂硬掩模。其次对晶圆边缘上剩余的可旋涂硬掩模进行干燥处理。最后利用第三喷头再对晶圆进行边缘斜面冲洗，以去除晶圆边缘第二预设宽度范围内的可旋涂硬掩模。

本公开的有益效果为：与现有技术相比，本公开能在可旋涂硬掩模涂布工艺过程中有效地去除晶圆边缘的可旋涂硬掩模，特别适用于去除晶圆边缘的可旋涂硬掩模凸起。本公开能够在后续工艺之前去除晶圆边缘的可旋涂硬掩模，防止可旋涂硬掩模在后续工艺中成为缺陷的产生源，从而避免晶圆边缘可旋涂硬掩模对半导体器件的污染。因此，本公开能够显著地提高半导体器件的良率，极大地提高半导体产品的质量。

本公开可以在不改变原有的涂胶显影设备的前提下有效地去除晶圆边缘上的可旋涂硬掩模，只需要利用涂胶显影设备控制器按设定方式工作即可。所以本公开的方案适用范围较广，具有较高的市场价值。

附图说明

图1示出了本公开一些实施例对晶圆进行底部边缘斜面冲洗和背面冲洗的工作状态示意图。

图2示出了本公开一些实施例去除晶圆边缘第一预设宽度范围内的可旋涂硬掩模后的干燥处理状态示意图。

图3示出了本公开一些实施例再次对晶圆进行顶部边缘斜面冲洗的工作状态示意图。

图4示出了本公开一些实施例去除第二预设宽度范围内和第一预设宽度范围内的可旋涂硬掩模的晶圆边缘状态示意图。

图中，

100、第一喷头。

200、第二喷头。

300、第三喷头。

400、可旋涂硬掩模。

500、涂胶装置。

600、晶圆。

700、支撑盘。

800、卡盘。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。

如图1所示，整个光刻工艺过程中，在进行可旋涂硬掩模涂布工艺时，可以利用涂胶装置500在晶圆600上方涂布至少一层可旋涂硬掩模400，例如可利用涂胶装置500的喷嘴将可旋涂硬掩模喷涂在半导体衬底上。其中，在涂布可旋涂硬掩模400的同时卡盘800在不断旋转，且卡盘800旋转的同时带动支撑盘700旋转，与此同时地，在支撑盘700上放置的晶圆600会随着支撑盘700的旋转而旋转。其中，上述支撑盘700有吸附晶圆600的作用，而卡盘800在相应驱动装置的作用下进行转动。在离心力的作用下，难以避免地会使一些可旋涂硬掩模被涂布到晶圆边缘，而且在重力的作用下，晶圆边缘的可旋涂硬掩模还很可能流到晶圆背面，晶圆边缘和背面的可旋涂硬掩模成为了缺陷的产生源。具体地，晶圆边缘和晶圆背面上的可旋涂硬掩模在后续的工艺过程(例如退火、刻蚀等)中往往会掉下来，形成可旋涂硬掩模颗粒，掉下来的可旋涂硬掩模颗粒很可能会污染半导体器件。鉴于此，为了提高半导体器件良率、提升半导体产品的品质，本公开一些实施例的至少一个目的是为了在后续工艺之前将晶圆边缘上的多余的可旋涂硬掩模去除。

本公开的一个或多个实施例能够提供一种晶圆边缘上的可旋涂硬掩模去除方法，还可适用于光刻胶等涂层的去除。该可旋涂硬掩模400去除方法具体可以包括如下的步骤。

如图1所示，本公开首先通过第一喷头100对晶圆600进行边缘斜面冲洗，并通过第二喷头200对晶圆600进行背面冲洗(Back rinse)。通过边缘斜面冲洗和背面冲洗共同作用的方式能去除晶圆600边缘第一预设宽度范围内的可旋涂硬掩模400，本公开一些实施例中的第一预设宽度范围例如可以为0～0.4mm，即为距离该晶圆边缘0.4mm以内的区域，可旋涂硬掩模去除宽度可以为a＝0.4mm。

本公开在当前工序中采用了下部边缘斜面冲洗方式，本公开一些实施例中，第一喷头100和第二喷头200均设置于晶圆600的下方。具体地，第一喷头100可以设置在晶圆600边缘的左下方，第二喷头200可以设置在靠近第一喷头100左侧的位置。图1中的第一喷头100和第二喷头200处示出的箭头可以用于示意喷出的用于溶解可旋涂硬掩模的溶剂，箭头的方向可用于示意溶剂喷射的方向。应当理解的是，对于第一喷头100喷射溶剂的角度和第二喷头200喷射溶剂的角度，本公开各个实施例可根据需要进行合理地设定。在具体应用时，第一喷头100和第二喷头200喷射出的溶剂可以是PGMEA(丙二醇甲醚醋酸酯)、PGME(丙二醇甲醚)、OK73(PGMEA和PGME混合物)或去离子水中的一种或几种的组合，本公开可以根据实际情况进行合理地设定。其中，第一喷头100喷射出的溶剂与第二喷头200喷射出的溶剂可以相同，也可以不同。

如图2所示，对晶圆600边缘上剩余的可旋涂硬掩模400进行干燥处理。本公开一些实施例在对晶圆600边缘上剩余的可旋涂硬掩模400进行干燥处理时，根据可旋涂硬掩模400的厚度可设定其干燥处理时长。其中，在进行干燥处理的过程中，干燥处理时长随着可旋涂硬掩模400厚度的变化而变化。本公开一些实施例中，干燥处理时长与可旋涂硬掩模400的厚度成正比。其中，可旋涂硬掩模400的厚度越大，干燥处理时长越长；可旋涂硬掩模400的厚度越小，干燥处理时长越短。在具体实施时，本公开一些实施例中的干燥处理时长范围可以为5s～200s之间的任意值，例如干燥处理时长可以是120s。

如图3所示，本公开还利用第三喷头300再对晶圆600进行边缘斜面冲洗(EdgeBevel Romove，EBR)。本公开一些实施例可以通过在斜上方的第三喷头300进行边缘斜面冲洗的方式去除晶圆600边缘第二预设宽度范围内的可旋涂硬掩模400，第二预设宽度范围例如可以为0.4mm～0.7mm，即为距离该晶圆边缘0.4mm至0.7mm之间的区域，可旋涂硬掩模去除宽度可以为b＝0.3mm。

本公开在一些实施例中采用了上部边缘斜面冲洗方式。第三喷头300可设置于晶圆600的斜侧，例如可以是晶圆600的右上方，从而利用第三喷头300可有效地冲洗掉晶圆600边缘第二预设宽度范围内的可旋涂硬掩模400凸起(Hump)。为了提高冲洗效率，利用第三喷头300对晶圆600进行边缘斜面冲洗时，控制第三喷头300不断移动地冲洗可旋涂硬掩模400凸起。同时为提高冲洗效果，本公开一些实施例利用第三喷头300对晶圆600进行边缘斜面冲洗时，第三喷头300能够沿着与可旋涂硬掩模400凸起侧面垂直的方向移动，比如沿左右方向移动。具体工作时，本公开一些实施例使用的第三喷头300实际的移动速度可以在0.05mm/s～3mm/s范围之内，而且第三喷头300既可以是匀速运动、也可以是非匀速运动。图3中第三喷头300处示出的箭头可用于示意喷出的用于溶解可旋涂硬掩模的溶剂，箭头的方向用于示意溶剂喷射的方向，通过虚线画出的第三喷头可以用于示意第三喷头能够按照预先设定的方向移动地工作。应当理解的是，对于第三喷头300喷射溶剂的角度，本公开可根据需要进行合理地设定。在具体应用时，第三喷头300喷射出的溶剂可以是PGMEA(丙二醇甲醚醋酸酯)、PGME(丙二醇甲醚)、OK73(PGMEA和PGME混合物)或去离子水中的一种或几种的组合，本公开可以根据实际情况进行合理地设定。另外，本公开上述的第一喷头100、第二喷头200以及第三喷头300分别可以与各自的溶剂储存罐(图中未示出)连接，晶圆600下方还可以设置有相应的废溶剂收集装置(图中未示出)。关于溶液的详细驱动过程和废溶剂收集过程，可根据实际情况进行合理地选择，本公开不再进行赘述。

如图4所示，在通过下部边缘斜面冲洗、背面冲洗以及上部边缘斜面冲洗后，本公开能够形成去除第二预设宽度范围内和第一预设宽度范围内的可旋涂硬掩模的晶圆边缘。显而易见地，与常规的晶圆边缘上可旋涂硬掩模去除方案相比，本公开去除的效果更明显。本公开能够较好地去除晶圆边缘上形成的可旋涂硬掩模凸起，最大程度地避免了后续工艺中可旋涂硬掩模颗粒污染物的形成，进而显著提高了半导体器件的良率。

本公开提供的晶圆边缘上的可旋涂硬掩模去除方法可以应用在可旋涂硬掩模涂布工艺中，能够在可旋涂硬掩模涂布过程中有效地去除晶圆边缘不需要的可旋涂硬掩模。本公开提供的方案特别适用于可旋涂硬掩模工艺，具有极高的产业价值。

在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。