专利名称：降低显影液成本的装置及其方法
降低显影液成本的装置及其方法 技术领域 本发明涉及显影技术，尤其涉及一种使得使用在半导体制程中显影液浓度均勻的 装置及降低因使用显影液所产生成本的方法。
背景技术：
在所有半导体制程中，最关键莫过于微影技术，这个技术就像是照相的曝光显影。 要把集成电路(IC)工程师设计好的蓝图，忠实的呈现在芯片上，就需要利用曝光显影的技 术。当然，在这持续往小尺寸以及高组件密度的半导体制程发展中，有许多的限制因素，其 中有一迫切急需解决的因素为“当线宽(Critical Dimension,⑶)持续微缩时，显影制程 面对不同周遭图案密度环境所遭遇的线宽均勻性问题”。因此如何使得显影液浓度在半导体制程(消耗)时维持一致，以及降低显影液成 本与所耗费的时间，并保持相同的线宽均勻性，是我们当前所欲面对的课题。请参阅表1，为 已知技术中检测光罩的图案密度的数据表。首先，我们提供两种不同透光率的光罩，一为WN 光罩，其透光率(transmission)为10. 10%，另一为WA光罩，其透光率55. 90%。在使用一 样的曝光能量时，因为不同光罩其图案密度(pattern density)不同，显影液的消耗也会有 所不同，故曝光后光罩上的线宽大小在中心与边缘亦有所不同。举例来说，传统上使用如图 1(请同时参阅表2)的方法，表2为图1中分别以两种光罩各自曝光后的数据表。首先分别 测量如图1中所揭示的五个点分别为点1、点2、点3、点4以及点5的线宽值，以WN光罩进 行全片曝光后，这五点的线宽平均值为940. 4纳米(nm)；而以WA光罩进行全片曝光后，这 五点的线宽平均值为837. Onm。在这个案例中，虽然皆是利用全片曝光的方法，但是因为光 罩上的图案密度不同，造成显影液的消耗也会有所不同，导致这五点的线宽值彼此间皆且 呈现不规则跳跃(如表2中所示)。表 1 表 2 接着，请参阅图2为利用棋盘格的曝光方法量测，表3为图2中分别以两种光罩间 隔曝光后的数据表。以WN光罩与WA光罩间隔曝光，再分别量测以WN光罩与WA光罩曝在 相同晶圆上的五个点，可以发现这五点的线宽的误差较表2的误差大出许多(请同时参阅 表3)。表 3 请参阅表4与图3，表4为对其环境因素改善后所量测的数据图，而图3为对应表 4所绘制的线宽范围关系图，其中纵轴为线宽，横轴为所量测的点。继续利用棋盘格曝光法 并配合多次显影，请参阅表4中WN正常曝光(WN P0R)与WA正常曝光(WA P0R)此两栏以 及图3的101，这两栏皆是在光罩上提供第一次显影液时所进行显影的结果，即WN光罩与 WA光罩在晶圆上五个点的线宽的变化，由这两栏可看出线宽的变化范围(Range)非常大。 接着请参阅表4中WN改善一(WN 2P)与WA改善一(WA 2P)此两栏以及图3的102，当提供 第二次显影液时，此两栏线宽的最大误差范围已明显分别降至26. 8nm及46. lnm，经过提供 第三次显影液后，请参阅表4中WN改善二(WN 3P)与WA改善二(WA 3P)此两栏以及图3 的103，则线宽的最大误差范围已分别降至7. 6nm及9. 2nm,此做法比正常曝光时的最大误 差范围要降低许多，但仍然存有不小的误差范围。由此可知，若能在晶圆上不断提供新鲜的 显影液，则可以使线宽值的误差范围不至于差异太大。因此根据现有的技术，是采用多次显影，即在光罩上不断提供新鲜的显影液来维持浓度的均勻性，使其在消耗时浓度皆能维持 一致，进而使线宽值大致具有一致性。表 4 单位nm请继续参阅图4，图4为对应表4所绘制的线宽平均值与显影次数关系图。其纵轴 表示线宽的平均值，横轴表示显影的次数。由图中可知，在第1次显影时WA光罩与WN光罩 线宽平均值分别为887. 83nm以及883. 068nm,当经过3次的重复显影后，WN光罩与WA光罩 的线宽的平均值已约略趋近于一致。但若是采用此种方法，则必须要不断的提供新鲜的显 影液，这将会造成所需要花费的成本过高，以及制程耗费时间过长。为了克服在显影中所耗费过多成本及时间的问题，发明人经悉心试验与研究，并 一本锲而不舍的精神，提出“降低显影液成本的装置及其方法”，能够克服上述缺点，以下为 本案的简要说明。
发明内容
本发明为使显影液浓度均勻装置及其方法，为达到此目的，本发明所使用的技术 手段为提供了一种装置，其具有不平整的一底部，利用此底部对其显影液产生扰动，以能达 成显影液浓度均勻的目的，并进而达到降低显影液的成本的另一目的。其利用本发明的装 置对其显影液造成扰动，使晶圆上的显影液浓度均勻，而能达成线宽的一致性，使其不受周 遭图案密度影响。本发明的第一构想在于提供种用于使显影液浓度均勻的方法，该方法包含下列步 骤提供一承载装置；提供一显影液；
将该显影液滴至该承载装置上的一晶圆，并旋转该承载装置；停止对该承载装置旋转；物理性地扰动该显影液；及停止扰动并旋转该承载装置，将该晶圆上的显影液旋干。根据上述构想，其中该物理性地扰动该显影液的步骤，可藉由超音波震动器来进 行。根据上述构想，其中该物理性地扰动该显影液的步骤，可藉由不平整的一底部装 置来进行。根据上述构想，其中该底部装置的形状可为绒毛状或齿轮状，并利用该绒毛状或 齿轮状的底部装置对该显影液产生扰动。根据上述构想，其中该底部装置的材质可以是金属或非金属或其适当的组合物。本发明的第二构想在于提供一种用于使显影液浓度均勻的装置，包含一承载装置，用以承载一晶圆；一显影液喷嘴，用以提供该一显影液至该晶圆；以 及一扰动装置，以扰动该显影液，以达到其浓度均勻的目的。根据上述构想，其中该扰动装置是具有不平整的一底部，且利用该底部对该显影 液产生扰动。根据上述构想，其中该底部可为绒毛状或齿轮状，并利用该绒毛状或齿轮状的底 部对该显影液产生扰动。根据上述构想，其中该底部的材质可以是金属或非金属或其适当的组合物。根据上述构想，其中该扰动装置可以是一超音波震动器。根据上述构想，其中该显影液喷嘴包含在该扰动装置内。
图1为对应表2已知技术利用整片WN光罩或整片WA光罩曝光的线宽测量点的位置图。图2为对应表3利用棋盘格曝光法的WA光罩与WN光罩线宽测量点的位置图。图3为对应表4藉由改善环境因素后的图表。图4为对应表4所绘制线宽平均值与显影次数关系图。图5为本案的提供显影液浓度均勻的方法一较佳实施例的步骤的示意图。图6为本案的提供显影液浓度均勻的方法另一较佳实施例的步骤的示意图。图7 (A)至图7 (C)为本案的提供显影液浓度均勻的方法第一较佳实施例的装置的 示意图。图8 (A)至图8 (B)本案的提供显影液浓度均勻的方法第二较佳实施例的装置的示 意图。图9 (A)至图9 (B)本案的提供显影液浓度均勻的方法第三较佳实施例的装置的示 意图。
具体实施例方式以下针对本案于降低显影液成本，及提供一致的显影液浓度方法的较佳实施例进行描述，但实际的配置及所实行的方式，并不必完全符合所描述的内容，熟习本技艺者，当 能在不脱离本案的实际精神及范围的情况下，做出种种的变化及修改。熟悉本技术者，须了 解下文中的说明仅作为例证用，而不用于限制本案。请参阅图5，其为本发明的使显影液浓度一致的方法中一较佳实施例步骤的示意 图。首先，准备一承载装置以承载晶圆，如步骤11所示；并于承载装置上放置一晶圆，如步 骤12所示；利用显影液喷嘴将显影液滴至该晶圆上并旋转承载有显影液的承载装置，旋转 过程中，晶圆上的显影液可藉由离心力来使晶圆上的显影液密度均勻，如步骤13所示；当 晶圆上的显影液大致均勻时，停止承载装置的旋转动作以静置该晶圆，而显影液也会依照 光罩上的图形对晶圆进行显影的动作，因而消耗显影液，如步骤15所示；提供一具有扰动 功能的扰动装置，如步骤16所示；藉由该扰动装置底部提供一个物理性质的扰动且该扰动 装置也可置换为超音波震动器，扰动或震动该显影液，直到显影液的浓度皆均勻的分布在 晶圆上，如步骤17所示；当显影液均勻分布后，将具有扰动功能的扰动装置移开，如步骤18 所示；最后干燥晶圆上的显影液，如步骤19所示；即完成本发明使显影液浓度一致的步骤。请参阅图6，其为设有本发明的降低显影液成本使显影液浓度一致的方法中另一 较佳实施例步骤的示意图。首先，准备一承载装置用以承载晶圆，如步骤11所示；并于承载 装置上放置晶圆，如步骤12所示；提供一具有储存显影液功能及扰动功能的扰动装置，如 步骤21所示；将显影液滴至晶圆上，如步骤22所示；并旋转装有显影液的承载装置，旋转 过程中，晶圆上的显影液可藉由离心力来使晶圆上的显影液密度均勻，如步骤23所示；当 晶圆上的显影液大致均勻时，停止承载装置的旋转动作以静置该晶圆，而显影液也会依照 光罩上之图形对晶圆进行显影的动作，因而消耗显影液，如步骤15所示；藉由步骤21的具 储存显影液功能及扰动功能的扰动装置底部提供一个物理性质的扰动且该扰动装置也可 置换为超音波震动器，扰动或震动该显影液，直到显影液的浓度皆均勻的分布在晶圆上，如 步骤17所示；当显影液均勻分布后，将具储存显影液功能及扰动功能的扰动装置移开，如 步骤18所示；最后干燥晶圆上的显影液，如步骤19所示；即完成本发明使显影液浓度一致 的步骤。在本案的图5及图6实施例中，当静置该晶圆且显影液依光罩上的图形对晶圆开 始进行显影时，因为光罩上图案密度的不同，会造成显影液消耗的速度会不同，因此我们提 供一具有扰动功能的扰动装置对其显影液产生一物理性的扰动，该具有扰动功能的扰动装 置为一不平整底部具绒毛状或齿轮状。利用本发明具有扰动功能的扰动装置，对该显影液 产生一扰动、搅拌作用，藉由此扰动、搅拌达到使显影液浓度均勻，使显影液能够消耗速度 一致，不会因为显影液的浓度不一致而导致线宽的变化量过大，在该扰动装置底部材料选 择上，可以为金属或非金属或其适当的组合物，只要不与显影液反应即可。并且，我们也能 使用超音波震动器来达到使显影液浓度均勻的目的，利用震动的方式来震动该显影液，使 其浓度能均勻分布于晶圆上。最后干燥晶圆上的显影液。
请参阅图7 (A)，其为本发明的使显影液浓度均勻的实施例的装置图，该使显影液 浓度均勻系统包含一移动装置123，其中该移动装置123更包含显影液喷嘴122及一扰动 装置124，且该扰动装置124包含一不平整的底部125，藉由此移动装置123可提供任意变 换显影液喷嘴122及扰动装置124的位置，使显影液喷嘴122或扰动装置124能位于晶圆 141的上方，承载装置121用以承载晶圆141。
接着请参阅图7(B)，其为当显影液喷嘴122位于该晶圆141上方的示意图，承载 装置121用以承载晶圆141，且显影液喷嘴122提供一显影液100至该晶圆141的上表面。 请继续参阅图7(C)，其为当扰动装置124位于该晶圆141上方的示意图，承载装置121用以 承载晶圆141，且藉由降下该扰动装置124的不平整底部125在显影液100提供一扰动，该 底部可为绒毛状或齿轮状，材质可以为金属或非金属或其适当的组合物，此即完成使显影 液浓度均勻的装置。请参阅图8(A)，其为本发明的使显影液浓度均勻的另一实施例的装置图，该使显 影液浓度均勻系统包含承载装置121用以承载晶圆141，扰动装置131置于该晶圆141的 上方，扰动装置131为能储存显影液100且包含一不平整底部125。请继续参阅图8(B)，其 为藉由扰动装置131扰动显影液100的示意图，于承载装置121上承载晶圆141，当显影液 100滴至该晶圆141的上表面时，藉由降下该扰动装置131的不平整底部125在显影液100 提供一扰动，该底部可为绒毛状或齿轮状，材质可以为金属或非金属或其适当的组合物，此 即完成使显影液浓度均勻的装置。请参阅图9 (A)，其为本发明的使显影液浓度均勻的另一实施例的装置图，该使显 影液浓度均勻系统包含承载装置121用以承载晶圆141，以及提供一显影液100置于晶圆 141的上方。请继续参阅图9(B)，其为藉由扰动装置124扰动显影液100的示意图，扰动装 置124置于该晶圆142的上方，且扰动装置124包含一不平整底部125。藉由降下该扰动装 置124的不平整底部125在显影液100上提供一扰动，该底部可为绒毛状或齿轮状，材质可 以为金属或非金属或其适当的组合物，此即完成使显影液浓度均勻的装置。当光罩上的透光图案密度越高时，其显影液所消耗的速率就越快。为了避免各个 地方所消耗的显影液速度有所不同的问题，利用本发明装置的不平整底部对该显影液产生 一扰动或是藉由超音波震动器，藉此扰动或震动达到使显影液浓度均勻，让显影液在消耗 时速度维持一致，较现有技术优异的优点为，毋需一直提供新鲜的显影液，使显影液在依光 罩上的图形对晶圆进行显影时，能降低显影液的用量及所需要显影的时间。综上所述，本案确实可提供一种于不平整底部下，提供在显影液产生一扰动，使显 影液浓度均勻的方法。其突破已知技术中，不断提供新鲜的显影液，而导致操作成本与时间 过高的问题，本案制造成本极低而应用性极高，实具产业的价值，于是依法提出发明专利申 请。以上所述为利用较佳实施例详细说明本案，而非限制本案的范围，因此熟知此技 艺的人士应能明了，适当而做些微的改变与调整，仍将不失本案的要义所在，亦不脱离本案 的精神与范围，故皆应为本案的进一步实施状况，即大凡依本发明申请专利范围所作的均 等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内，谨请贵审查员明鉴，并祈惠准，是所 至祷。
权利要求
一种用于使显影液浓度均匀的方法，其特征在于，该方法包含下列步骤提供承载装置；提供显影液；将该显影液滴至该承载装置上的晶圆上，并旋转该承载装置；停止对该承载装置旋转；物理性地扰动该显影液；及停止扰动并将该晶圆上的显影液干燥。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，物理性地扰动该显影液的步骤，是通过具 有不平整底面的底部装置来进行，或通过超音波震动器来进行。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该底部装置的形状为绒毛状或齿轮状，并 利用该绒毛状或齿轮状的底面对该显影液产生扰动。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该底部的材质为金属、非金属或其适当的 组合物。
5.一种用于使显影液浓度均勻的装置，其特征在于，包含承载装置，用以承载晶圆；显影液喷嘴，用以提供显影液至该晶圆上；以及扰动装置，用以扰动该显影液，以达到其浓度均勻的目的。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，该扰动装置具有不平整的底部，且利用该 底部对该显影液产生扰动。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，该底部为绒毛状或齿轮状，并利用该绒毛 状或齿轮状的底部对该显影液产生扰动。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，该底部的材质为金属、非金属或其适当的 组合物。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，该扰动装置包含一超音波震动器。
10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，该显影液喷嘴包含在该扰动装置内。
全文摘要
本发明公开一种降低显影液成本的装置及其方法，以降低因使用显影液所产生的成本，其提供一装置，其主要是藉由物理性的扰动该显影液或超音波器震动，而使显影液浓度一致并降低显影液的消耗。该装置及其方法，降低了因使用显影液所产生的成本。
文档编号G03F7/30GK101840165SQ20091012921
公开日2010年9月22日 申请日期2009年3月19日 优先权日2009年3月19日
发明者施江林, 曾盈崇, 黄沛霖 申请人:南亚科技股份有限公司