用于衬底漂洗和干燥的方法技术

公开了一种用于最优化半导体制造中的漂洗和干燥过程的方法。该最优化力图在保持低的缺陷数和高的器件良率的情况下最大化处理吞吐量，并且该最优化利用模拟和试验数据来设定漂洗和干燥过程的最优工艺参数。还公开了漂洗液体和吹扫气体喷嘴移动的改进方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于衬底漂洗和干燥的方法和设备相关申请的交叉引用本申请基于并要求于2013年3月14日提交的题为“用于衬底漂洗和干燥的方法和设备”(参考号CT-113PR0V)的共同未决的美国临时专利申请第61/783，060号的权益与优先权，其全部内容通过引用合并到本文中。专利技术的背景
本专利技术涉及用于在半导体制造中漂洗和干燥衬底的方法及设备。更特别地，本专利技术涉及用于漂洗和干燥衬底的改进方法，藉此减少缺陷数。
技术介绍
在半导体制造中的许多过程中通常使用漂洗和干燥步骤。在光刻中，在光刻胶显影之后使用该步骤以漂洗显影剂以及被显影的光刻胶，并且在从处理工具中移除衬底之前对衬底进行干燥。在衬底的其他湿法处理中也使用这些步骤，例如，在衬底的湿法清洗之后或在电化学沉积之后。在典型的漂洗和干燥步骤中，衬底安装在旋转卡盘上并且以设定的转速转动。漂洗液体从一个喷嘴或多个喷嘴分配到衬底上，该漂洗液体移置了需要从衬底去除的污染物。污染物例如可以是显影液、清洗液或用于电化学沉积的电解液。在典型的过程中，漂洗液被引入至衬底的中心处，首先从衬底的中心径向地移置污染物。通过衬底转动以及通过随后开启的吹扫气体流来帮助径向移置污染物与漂洗液体，其中吹扫气体流被用于从衬底去除污染物和漂洗液体的最后的液滴以及痕迹。漂洗液体分配喷嘴和吹扫气体的一个喷嘴或多个喷嘴通常从衬底的中心朝向衬底的边缘沿总体上向外的方向横穿衬底的表面移动，从而在后面留下了干净的且干燥的部分。在衬底的仍然湿润的部分和干燥的部分之间的瞬时边界由圆形的漂洗液体弯月面来限定。由于喷嘴向外径向地移动，因此弯月面也是如此。一旦弯月面到达衬底的边缘，那么整个衬底已经被漂洗且干燥，并且可以将衬底从旋转卡盘和处理工具移除用于随后的处理步骤。在半导体处理中，存在增加处理吞吐量(即，在设定量的时间内处理的衬底数目)的期望。该增加吞吐量的期望导致使用了积极的处理条件(即，衬底转速、漂洗液体和吹扫气体的流量和速率、喷嘴移动速率等)，而这可能在某些条件下导致吹扫气体流破坏弯月面，或导致仍然粘附的漂洗液体和污染物从衬底的湿润部分飞溅至衬底的干燥部分，上述两者都可能导致器件缺陷数增加以及处理良率降低。在典型的处理条件下，缺陷数密度随半径而增加，并且在衬底周边处最高。因此需要改进以解决这些高的缺陷数(特别是在衬底周边处)，同时保持短的处理时间以及因此的高的处理吞吐量。具体地，存在对最优化漂洗和干燥过程的方法的需求，以便在未引起弯月面破坏和飞溅因此未引起缺陷数增加的情况下最大化吞吐量。
技术实现思路
本专利技术的一个方面包括一种用于衬底漂洗和干燥的方法，该方法包括:将衬底装入漂洗组件，衬底被水平安装在漂洗组件内的可转动的旋转卡盘上；开启从分配喷嘴到衬底上的第一漂洗液体流；在从衬底的中心朝向衬底的边缘的分配喷嘴路径上水平移动分配喷嘴；开启来自最初位于紧邻衬底的中心的第一吹扫气体喷嘴的第二吹扫气体流，以在衬底上建立分配的漂洗液体的弯月面；朝向衬底的边缘水平移动第一吹扫气体喷嘴，以便朝向衬底的边缘径向移置弯月面和分配的漂洗液体，其中，移动第一吹扫气体喷嘴包括保持第一吹扫气体喷嘴相对于分配喷嘴和弯月面的最优位置，以便防止在第一吹扫气体喷嘴的移动过程中破坏弯月面或防止破坏来自分配喷嘴的第一漂洗液体流，或防止以上两者。本专利技术的另一方面还包括开启来自第二吹扫气体喷嘴的第三吹扫气体流；朝向衬底的边缘水平移动第二吹扫气体喷嘴，其中，移动第二吹扫气体喷嘴包括保持第二吹扫气体喷嘴相对于分配喷嘴和弯月面的最优位置，以便防止在第二吹扫气体喷嘴朝向衬底的边缘的移动过程中破坏弯月面或防止破坏来自分配喷嘴的第一漂洗液体流，或防止以上两者。本专利技术的另外方面包括允许移动喷嘴横穿衬底并且调整喷嘴在衬底上方的高度的喷嘴和扫描臂的各种配置。根据本专利技术的实施例，多个喷嘴可以安装在单个扫描臂上，或者每个喷嘴均可以具有其自身的扫描臂。进一步根据本专利技术的实施例，扫描臂可以以线性或弓形方式致动，并且扫描臂可以包括用于改变安装在同一扫描臂上的多个喷嘴之间的距离的装置。本专利技术的又一方面包括一种用于保持吹扫气体喷嘴相对于漂洗液体分配喷嘴的最优位置的方法，以便防止破坏分配的漂洗液体流或形成在衬底上的弯月面，或防止以上两者。根据本专利技术的另外的实施例还可以最优化漂洗和干燥过程的其他工艺参数。在另一方面，漂洗和干燥过程的最优化可以包括设定确保最优剪切应力作用在分配至衬底上的液体上的条件，以及将衬底上方的空气通量设定在确保在无飞溅或弯月面破坏的情况下最大剪切应力的值处。本专利技术的另一方面包括将剪切应力和空气通量的模拟结果用于过程控制。此外，编辑成库的弯月面位置的试验测量可以与模拟结果一起用于过程设计和控制。【附图说明】参照下面的详细描述，特别是在结合附图考虑的情况下，本专利技术的更完全的理解和本专利技术的许多伴随优点将变得非常明显，在附图中:图1示出了模拟的剪切应力与距吹扫气体喷嘴的距离的关系；图2示出了模拟的剪切应力与方位角位置和衬底径向位置的关系；图3示出了在试验确定的弯月面破坏和飞溅发生的条件下模拟的平均剪切应力与半径和吹扫气体流量的关系；图4示出了在试验确定的飞溅发生和未发生条件下的空气通量曲线图；图5A示出了漂洗组件的操作条件的图，其中未能找到满足平均剪切应力标准和空气通量标准两者的条件；图5B示出了漂洗组件的操作条件的图，其中存在满足平均剪切应力标准和空气通量标准两者的条件；图6示出了空气通量与分配喷嘴至吹扫气体喷嘴的距离和吹扫气体流量的关系；图7示出了对于两个喷嘴配置，漂洗液体分配喷嘴至吹扫气体喷嘴的距离与瞬时弯月面半径的关系；图8示出了根据本专利技术的实施例的漂洗组件的示意图；图9A至图9H示出了根据本专利技术的实施例的各种配置的喷嘴和扫描臂的示意图；图10示出了根据本专利技术的实施例的用于漂洗和干燥衬底的示例性过程的流程图。【具体实施方式】本专利技术的实施例涉及在半导体制造中用于漂洗和干燥衬底的过程、设备和系统的设计与控制。在下面的描述中，为了促进对本专利技术的彻底理解以及说明且非限制的目的，阐述了诸如光刻的具体几何结构、涂覆机/显影剂和间隙填充处理系统的具体细节，并且描述了各种部件和过程。然而，应当理解的是，本专利技术可以在脱离这些具体细节的其他实施例中实践。在下面的描述中，术语辐射敏感材料和光刻胶可以可交换地使用，光刻胶仅是在光刻中使用的许多合适的辐射敏感材料之一。类似地，在下文中表示被处理的工件的术语衬底可以与诸如半导体晶片、LCD面板、发光二极管(LED)、光伏(PV)设备面板等的术语可交换地使用，所有这些的处理落入所要求保护的专利技术的范围内。贯穿本说明书参照“一个实施例”或“实施例”表示结合实施例描述的具体的特征、结构、材料或特性被包括在本专利技术的至少一个实施例中，但是不表示它们存在于每个实施例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”未必是参照本专利技术的同一实施例。此外，具体的特征、结构、材料或特性可以在一个或更多个实施例中以任何合适的方式结合。各个操作将以最有助于理解本专利技术的方式被描述为依次的多个离散操作。然而，描述的顺序不应当被解释为意味着这些操作必定是与顺序有关的。具体地，这些操作无需以呈现的顺序来执行。所当前第1页1 2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于衬底漂洗和干燥的方法，包括：将所述衬底装入漂洗组件，所述衬底被水平安装在所述漂洗组件内的可转动的旋转卡盘上；开启从分配喷嘴到所述衬底上的第一漂洗液体流；在从所述衬底的中心朝向所述衬底的边缘的分配喷嘴路径上水平移动所述分配喷嘴；开启来自最初位于紧邻所述衬底的中心的第一吹扫气体喷嘴的第二吹扫气体流，以在所述衬底上建立分配的漂洗液体的弯月面；朝向所述衬底的边缘水平移动所述第一吹扫气体喷嘴，以便朝向所述衬底的边缘径向移置所述弯月面和所分配的漂洗液体，其中，移动所述第一吹扫气体喷嘴包括：保持所述第一吹扫气体喷嘴相对于所述分配喷嘴和所述弯月面的最优位置，以便防止在所述第一吹扫气体喷嘴的移动过程中破坏所述弯月面或防止破坏来自所述分配喷嘴的所述第一漂洗液体流，或防止以上两者。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡洛斯·A·丰塞卡，迈克尔·A·卡尔卡西，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP