专利名称：光刻胶的显影工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光刻胶的显影工艺，特别涉及一种在半导体制造工艺中应用一种搅涂法在晶片上制备光刻胶图形的显影工艺。
在半导体制造工艺中，目前投入实际使用的在晶片上形成光刻胶图形的设备，例如有如图8中所示的情形。在图8中，“11”表示晶片；“12”为吸附晶片的吸盘；“13”为吸盘的枢轴；“14”为转动吸盘枢轴的马达；“15”为支撑板；而“16”则为设备的连接部件。至于图8中所示的设备，是指缩微的日本实用新型专利注册申请号No.61-135016(1986)(实用新型公报JP-U-A-63-43427(1988))，特别是指它的常规技术(图2)。
一开始，在晶片上涂复一层光刻胶，而后用曝光设备曝光。所形成的晶片11固定在晶片吸盘12上，而后以最合适的转数转动，以使晶片表面上的显影图形的尺寸均匀而不致因显影而造成缺陷，而显影剂则是用喷涂法或是与其类似的方法投落的。在投落之后，在晶片上堆起搅涂状的显影剂形成有2毫米的液体厚度，以便于在一段预定的如60秒左右的时间在晶片上保持有堆起的显影剂作进一步显影而不致产生缺陷。随后，通过高速旋转使显影剂溅离晶片，接着用纯水清洗，而后在旋转的同时使晶片干燥。
代替固定的直线旋转吸盘，日本专利JP-U-A-63-43427提出了一种方法，其中的吸盘在倾斜摆动其旋转轴的同时以低速旋转，以散布显影剂并进行显影。
与缩小图形或增大晶片的尺寸相比，半导体制造工艺的余量日益变得更窄。上述的显影工艺毫无例外地包括以下的问题。
也就是，人们希望能使显影后形成的光刻胶图形宽度在整个晶片的表面上是均匀的，然而，只用常规的方法和设备是难以满足增大晶片尺寸或缩小图形的要求的。
由于这一原因，已经通过试凑法改变各种参数评估出包括显影剂的投落条件和旋转数(旋转速度)在内的最佳组合，为了建立新的满意条件的需要已经化费了大量时间。
与显影工艺类似，可以断定下一步的干刻工艺包含一个问题，这就是为了使整个晶片表面上有均匀刻蚀的图形，需要有大量的显影时间。
为了解决上述问题，若是只通过调节设备就能局部地改变晶片表面上的图形均匀性，就有可能按其尺寸使表面上的光刻胶的均匀性提高，而且还缩短了测定和显影时间。
本发明在承认上述问题及其以后的发现的基础上得到实现。本发明的一项目的是要提供一种光刻胶的显影工艺，它只通过调节设备(机械调节)就能使中心图形的宽度选择性地变窄(即防止加宽)，假如在另外的某些条件下，晶片中心部位的图形的宽度变宽，就有可能由此使表面上的均匀性提高并起到提高性能的作用。
本发明的另一项目的是要提供一种光刻胶的显影工艺，它能用来缩短测定和显影的时间并提高生产能力。
本发明的其它目的将会在全部公开的内容中明显可见。
为了达到上述目的，本发明提供了一种在半导体晶片上形成光刻胶图形的新型光刻胶显影工艺。该工艺包括的步骤有，在晶片表面上搅涂(推起)一层显影剂、、在搅涂显影剂的同时以一预定的倾斜角度固定住晶片、多次重复交替进行停转和慢速旋转。
与未应用这种工艺的情况相比，这样的工艺能使晶片中心部位的图形宽度更窄，即除晶片中心部位的图形宽度以外都变得比晶片周边部位的宽。这样就能在整个晶片表面上提高图形宽度的均匀性。
倾斜角要设置成使显影剂不能溢出晶片。慢速旋转所进行的速度要使显影剂能保持搅涂在晶片上。
在经过足以使显影剂能够流向并搅涂在倾斜晶片的最低端部位并使其另一端部位处有厚度较薄的显影剂的一段时问周期后就停止转动。
重复进行交替的停转和慢速旋转，直至在整个晶片表面上得到均匀的图形宽度为止。
另一种方法是，重复进行充分次数的交替的停转和慢速旋转，使在晶片的控制部位处与边缘部位处相比有增高的显影速率。
图1为表示本发明一实例的剖面图。
图2为用以说明本发明一实例的剖面和平面图。
图3为表示本发明实例中的晶片吸盘结构的平面图。
图4为表示在正常状态下用常规显影工艺获得的图形尺寸所测结果的曲线。
图5为表示按照本发明的一实例的图形尺寸所测结果的曲线。
图6为表示刻蚀后表面上一图形尺寸趋势(特性)的曲线。
图7为表示表面上一光刻胶图形尺寸趋势(特性)的曲线。
图8为表示一常规光刻胶显影设备的剖面图。
下面将对本发明的一项实施例进行说明。如图8中所示，在设备装配时间，将晶片11进行正常的水平安置。如图1中所示，通过使晶片以一角度与水平状态倾斜但又不致使搅涂液溢出就能在晶片的中心表面部位上有选择地提高显影速率，而后在搅涂中显影。高度调节螺钉17通常是用来进行一般情况下晶片的水平调节的，但它也易于使晶片倾斜。
晶片倾斜有如下的效果在上述的搅涂显影工艺中，将显影剂搅涂在晶片上使其有2mm左右液层的厚度，并以60秒的间隔，譬如停转9秒钟以及用1秒钟60度的慢速旋转重复6次。在此期间，除非是晶片倾斜，显影剂是不会流动的。
然而，当晶片倾斜时，显影剂就会如图2(a)和2(c)中所示那样流动。换句话说，如图2(a)中所示，在9秒种的停止期间，显影剂会在最低端部位(用黑圈表示)搅涂(聚集)。
经过下一次1秒钟60度的慢转，如图2(c)中所示，显影剂将从高侧流向新的最低端部位(用白圈表示)并在下一次9秒钟的停转期回到图2(a)中所示的稳定状态。在这里，图2(a)和2(c)是剖面图；而图2(b)和2(d)则为平面图。
经过6次重复上述过程的结果，由于在每次旋转中出现显影剂扩散，使得中央部位的显影速率比周边部位增高。
在周边部位的液层厚度有时减薄，而显影速率则变得相对地较低。
从而，就有可能在中央部位有选择地提高显影速率并使图形尺寸(非掩蔽区)减薄。
为了对上述实施例进行更详细的说明，下面参照附图对本发明的一例进行说明。图1示出本发明的一台示范性显影设备的构造。参阅图1，在要进行显影处理的晶片11的表面上复盖着一层正的光刻胶膜并经受分步曝光机之类的缩小曝光设备的曝光处理。在对本发明所用显影设备进行的调节中，有意使吸盘12能够倾斜。在通常情况下，通过运用一个用以调节水平的高度调节螺丝，就有可能轻易地对现存的设备进行调节。
只要倾斜角对应于一很小的角度，它在形成搅涂状态之后就不会使显影剂外溢出晶片11，但在通常情况下是难以测出剖面部位的角度的。因此，譬如通过在吸盘12上装设一水平仪(图中未示出)，就能从水平仪中找到水泡移动位置测出倾斜角。然而，通过在吸盘12上装设水平仪的方法检测倾斜角造成吸盘12的表面沾污，从而使晶片背面沾污，因此在日常检验以及类似情况中应避免频繁的检验。
这里，在此例中，如图3(a)中所示，在吸盘12中埋置一水平仪18，由此具体地解决了上述问题，在这样改装的吸盘12上装设晶片11的同时采用搅涂法进行着显影处理。图3(b)为表示埋在吸盘12中的水平仪18的一局部放大图。
对显影剂的投落法和在投落显影剂时的晶片旋转数(速度)进行优选，使得在晶片表面上的图形尺寸均匀而不致因显影而产生缺陷。
然而，这些事先提到的测定和显影需要大量的时间。
于是，作为将现有方法应用于加大尺寸的晶片或是测定和显影阶段的结果，如图4中所示，只在表面的中央部位图形尺寸才有变宽的趋向，此时应用本发明的显影方法是有效果的。
图4示出实际使用一片8英寸晶片和喷淋式显影喷嘴进行显影的结果(用图8中所示常规显影设备的比较示例)。表面上图形尺寸的变动范围为0.02微米。在图4中，横坐标表示晶片的位置，而纵坐标则表示光刻胶的尺寸。
相比之下，应用本发明的一项示例的结果则如图5中所示，表示出约0.01微米的变动范围，表现出非常优越的均匀性。
同样的工艺能够应用于与刻蚀相结合的情况。例如，当用电子回旋共振(ECR)刻蚀设备刻蚀铝时，在某些情况下，在晶片周边部位的刻蚀速率变高，而在刻蚀之后在周边部位的尺寸(形成未刻蚀的宽度)则变窄。
在此情况下，通过在应用本发明的显影工艺形成光刻胶图形的过程中使晶片中间部位上的图形尺寸变窄，就会有可能在刻蚀后的表面上实现均匀的尺寸。
本发明的有价值的效果总结如下。
如前面所说明的，本发明的光刻胶显影工艺包括倾斜晶片表面中央部位能够选择性地减薄图形尺寸的效果。在应用本发明的具体示例中，尺寸的变动范围被减小至0.01微米，它对应于常规情况的一半。
这种情况赖以产生的原因是由于在倾斜晶片上附加重复的慢转和停转使位于晶片中央部位的显影剂引起选择性的有利的扩散。
提供了一种用以在表面上实现均匀尺寸图形的方法。而且，就显影剂的投落方法和旋转数(转速)而言，尽管在过去要花费大量时间进行测定和显影，但本发明使得有可能缩短这类测定和显影所需的时间。
要注意到，在这里所公开的本发明以及在后文所附权利要求的要点和范围内所能作出的明显技术修改均属本发明的范围。
权利要求
1.一种用以在半导体晶片上获得光刻胶图形的显影工艺，其特征在于，它包括的步骤有在晶片的表面上搅涂一层显影剂；以及以处于搅涂条件的预定倾角固定住倾斜的晶片并多次重复进行交替的停转和慢转。
2.按照权利要求1所述的显影工艺，其特征在于，所述晶片被倾斜和固定在特定的倾角上，所述倾角是能用目视观测的方法确定的。
3.按照权利要求1所述的显影工艺，其特征在于，所述晶片是通过使用调平所述晶片的高度调节装置使固定所述晶片的吸盘倾斜而被倾斜的。
4.按照权利要求1所述的显影工艺，其特征在于，所述的倾角是设于使显影剂不能溢出晶片的角度。
5.按照权利要求1所述的显影工艺，其特征在于，所述的慢转是以能使显影剂在晶片上保持搅涂的速度旋转的。
6.按照权利要求1所述的显影工艺，其特征在于，所述的停转时间周期是要足以使显影剂能够流至并搅涂在倾斜晶片的最低端部位处使其另一端部位处有更薄的显影剂。
7.按照权利要求1所述的显影工艺，其特征在于，所述交替的停转和慢转是重复进行的直至在整个晶片上实现均匀的图形宽度为止。
8.按照权利要求1所述的显影工艺，其特征在于，所述交替的停转和慢转是重复进行充分的次数使晶片中央部位的显影速率比其周边部位增高。
9.按照权利要求1所述的显影工艺，其特征在于，所述倾角是由埋设在吸盘中央的一水平仪确定的。
全文摘要
一种在半导体晶片上获得光刻胶图形的显影工艺,包括在晶片上搅涂显影剂并以处于搅涂条件的预定倾角倾斜固定住晶片以及多次重复进行交替的停转和慢转。这样只通过调节设备就能使中央图形宽度选择性地变窄,晶片中央部位以外的图形宽度变宽,由此提高晶片图形的均匀性并提高性能。
文档编号H01L21/027GK1207576SQ9810308
公开日1999年2月10日 申请日期1998年7月29日 优先权日1997年7月31日
发明者武藤章 申请人:日本电气株式会社