CN115524944A - 用于制造半导体装置的方法和*** - Google Patents

Abstract

一种用于制造半导体装置的方法和***，用于制造半导体装置的方法包括于基板上方形成包含光阻剂组合物的光阻层，以形成光阻剂涂布基板。光阻层选择性地曝光于光化辐射中以在光阻层中形成潜伏图案。通过施加一显影剂至该经选择性曝光光阻层来显影该潜伏图案，以形成一经图案化光阻层，进而暴露该基板的一部分，且施加净化气体至经图案化光阻层来显影潜伏图案。

Description

用于制造半导体装置的方法和***

技术领域

本揭露关于一种用于制造半导体装置的方法和***。

背景技术

在集成电路(integrated circuit，IC)设计期间，在基板上产生用于IC处理的不同步骤的许多IC图案。图案可通过在晶圆的光阻层上投影(例如，成像)遮罩的布局图案来产生。微影术制程将遮罩的布局图案转移至晶圆的光阻层，使得蚀刻、布植、或其他步骤仅应用于晶圆的预定区域。期望在基板上无误差地产生布局图案，使得蚀刻在基板上不产生缺陷。

发明内容

根据本揭露的一些实施例，一种制造半导体装置的方法包含以下步骤：在一基板上方形成包含一光阻剂组成物的一光阻层，以形成一光阻剂涂布基板；将该光阻层选择性地曝光于一光化辐射中以在该光阻层中形成一潜伏图案；通过施加一显影剂至该经选择性曝光光阻层来显影该潜伏图案，以形成一经图案化光阻层，进而暴露该基板的一部分；及施加一净化气体至该经图案化光阻层。

根据本揭露的一些实施例，一种制造半导体装置的方法包含以下步骤：在一晶圆的一第一主表面上方形成一光阻层；将该光阻层以图形方式曝光于光化辐射以在该光阻层中形成一潜伏图案；将一显影溶液施加于该潜伏图案以在该光阻层中形成一图案；在施加该显影溶液之后，施加去离子水至该图案；及在该施加去离子水之后，透过一喷嘴施加一气流至该图案。

根据本揭露的一些实施例，一种用于制造半导体装置的***包含：一可旋转晶圆台，其用以支撑设置于一腔室中的一光阻剂涂布晶圆；一第一喷嘴，设置于该腔室中，用以将一液体分配至该光阻剂涂布晶圆的一第一主表面上；一第二喷嘴，设置于该腔室中，用以将一气体施加于该光阻剂涂布晶圆的该第一主表面上；及一控制器，经程序化以控制：该可旋转晶圆台的一自旋速率；自该第一喷嘴分配一液体；自该第二喷嘴施加一气体；该第一喷嘴及该第二喷嘴的平移运动；及该第一喷嘴或该第二喷嘴相对于该光阻剂涂布晶圆的该第一主表面的一角度。

附图说明

本揭露的态样在与随附附图一起研读时自以下详细描述内容来最佳地理解。应注意，根据行业中的标准规范，各种特征未按比例绘制。实际上，各种特征的尺寸可为了论述清楚经任意地增大或减小。

图1显示在半导体基板上产生经蚀刻图案的制程流程；

图2显示根据本揭露实施例的顺序操作的制程阶段；

图3显示用于在晶圆上产生光阻图案的微影术***的曝光装置的示意图；

图4A及图4B显示根据本揭露实施例的顺序操作的制程阶段；

图5显示根据本揭露实施例的顺序操作的制程阶段；

图6A及图6B显示根据本揭露实施例的顺序操作的制程阶段；

图7A、图7B、图7C、图7D、及图7E显示显影及清洗制程、用于显影及清洗基板的***、基板上的显影材料及水残留物、以及由基板上经蚀刻图案中残留物造成的缺陷；

图8A、图8B、图8C、图8D、图8E、图8F、图8G、图8H、图8I、及图8J显示根据本揭露一些实施例的清洗显影材料及气体净化基板，用于气体净化的气体净化***及喷嘴，以及使用及不使用气体净化的显影材料及水残留物；

图9A及图9B显示根据本揭露实施例的顺序操作的制程阶段；

图10A及图10B显示根据本揭露一些实施例的基板表面上残留物及缺陷的检查***以及控制基板的气体净化的***；

图11显示根据本揭露一些实施例的用于控制基板的气体净化的控制***；

图12显示根据本揭露一些实施例的显影制程之后对基板进行气体净化的制程的流程图；

图13A及图13B图示根据本揭露一些实施例的用于控制基板的气体净化的装置；

图14显示用于在晶圆上产生光阻图案的微影术***的曝光装置的示意图；

图15A及图15B显示根据本揭露实施例的顺序操作的制程阶段；

图16显示根据本揭露实施例的顺序操作的制程阶段；

图17A及图17B显示根据本揭露实施例的顺序操作的制程阶段；

图18A、图18B、图18C、及图18D显示根据本揭露实施例的显影及清洗制程；

图19A及图19B显示根据本揭露实施例的顺序操作的制程阶段。

【符号说明】

10:半导体基板

15:光阻层

29:辐射光束

30:光罩

31:经图案化光束

35:不透明图案

40:光罩基板

45:光化辐射

50:曝光区域

52:未曝光区域

55a～55b:开口图案

55a'～55b':开口图案

55a”～55b”:开口图案

57:显影剂

60:待图案化层

62:喷嘴

70:低热膨胀玻璃基板

75:反射多层

80:覆盖层

85:吸收层

90:后导电层

100:制程

109:辐射源

160:载台

170:载台控制器

200:光学微影术工具

205a～205b:遮罩光学器件

205c:反射遮罩

205d～205e:还原投影光学器件

206:显影残留物材料

208:喷嘴

210:去离子水

212:显影材料

214:移动

216:阻止

220:基板

222:中心区域

224:显影材料残留物

226:边缘区域

228:残留物

230:经蚀刻图案

232:缺陷

255:基板旋转

300:***

333:方向

401:主光罩台

402:喷嘴

404:气流

405:顺时针方向

406:真空压力控制器

407:喷嘴

408:压力感测器

409:径向

410A～410B:喷嘴***

411:延伸喷嘴

412:角度

430:曝光控制器

433:净化控制器

435:净化气罐

500:净化***

502:显影材料

504:管道

520:载台

600:检查***

617:均匀光束

619:聚焦光束

630:分析器模块

633:影像处理单元

634:透镜

635:扫描成像装置

650:净化***

665:台控制器

700:控制***

702:映像

730:分析器模块

740:主控制器

800:制程

900:计算机***

1001:计算机

1002:键盘

1003:鼠标

1004:监视器

1005:光盘驱动器

1006:磁盘驱动器

1011:微处理单元/MPU

1012:只读记忆体/ROM

1013:随机存取记忆体/RAM

1014:硬盘

1015:总线

1021:光盘

1022:磁盘

S101:晶圆载入操作

S102:阻剂涂布操作

S104:PAB操作

S108:曝光操作

S110:PEB操作

S112:显影操作

S114:蚀刻操作

S122:显影后检查操作

S123:蚀刻后检查操作

S202:施加显影溶液操作

S204:操作

S302:气体净化操作

S810:操作

S820:操作

S830:操作

具体实施方式

以下揭示内容提供用于实施所提供标的物的不同特征的许多不同实施例、或实例。下文描述组件及配置的特定实例以简化本揭露。当然，这些仅为实例且非意欲为限制性的。举例而言，在以下描述中第一特征于第二特征上方或上的形成可包括第一特征与第二特征直接接触地形成的实施例，且亦可包括额外特征可形成于第一特征与第二特征之间使得第一特征与第二特征可不直接接触的实施例。此外，本揭露在各种实例中可重复参考数字及/或字母。此重复是出于简单及清楚的目的，且本身且不指明所论述的各种实施例及/或组态之间的关系。

此外，为了便于描述，在本文中可使用空间相对术语，诸如“在……下面”、“在……之下”、“下部”、“在……之上”、“上部”及类似者，来描述诸图中图示的一个元件或特征与另一(多个)元件或特征的关系。空间相对术语意欲涵盖除了诸图中所描绘的定向以外的装置在使用或操作时的不同定向。装置可另外定向(旋转90度或处于其他定向)，且本文中所使用的空间相对描述符可类似地加以相应解释。此外，术语“由……制成”可意谓“包含”或“由……组成”。在本揭露中，片语“A、B及C中的一者”意谓“A、B及/或C”(A、B、C、A及B、A及C、B及C、或A、B及C)，且除非另有说明，否则不意谓来自A的一元素、来自B的一元素及来自C的一元素。

图1显示根据本揭露实施例的制造半导体装置的制程100。在一些实施例中，制程100由微影术***执行，微影术***由图11的控制***700及/或图13A及图13B的计算机***900控制。在晶圆载入操作S101中，将基板10(例如，晶圆)载入至半导体装置制程工具中。在一些实施例中，该工具是涂布机显影剂工具(未显示)。在一些实施例中，在阻剂涂布操作S102中，阻剂材料的光阻层15设置(例如，涂布)于基板10(例如，晶圆或工件)的顶表面上。如图2中所示，光阻层15设置于诸如晶圆的半导体基板10上方。在一些实施例中，使用诸如旋装涂布制程、浸涂法、气刀涂布法、帘涂布法、线棒涂布法、凹印涂布法、层压法、挤出涂布法、这些的组合、或类似者的制程来施加光阻剂。在一些实施例中，光阻层15的厚度范围为约10nm至约300nm。当光阻剂厚度在所揭示范围之下时，可能没有足够的光阻剂覆盖以在后续蚀刻操作期间保护下伏基板。当光阻剂厚度大于所揭示的范围时，可能存在过多的光阻剂浪费及更长的处理时间。

预曝光(或施加后烘烤(post application bake，PAB))在PAB操作S104中执行，且烘烤包括光阻层15的半导体基板10以排出阻剂材料中的溶剂且在半导体基板10的顶部上固化光阻层15。在一些实施例中，在PAB操作S104期间，在约40℃至约120℃的温度下加热光阻层15约10秒至约10分钟。在本揭露中，术语阻剂及光阻剂可互换使用。在PAB时间及所揭示范围之下的温度下，可能没有充分移除光阻剂溶剂。在PAB时间及温度大于所揭示范围时，可能会增加能源成本且延长处理时间。

在曝光操作S108中，将光阻剂涂布基板负载至光学微影术工具200中，如图3中所示。光阻层15在微影术工具中曝光于光化辐射。曝光操作S108亦使用来自辐射源的光化辐射将遮罩的布局图案投影至半导体基板10上的光阻层15上。在一些实施例中，光阻层15选择性地曝光于紫外线辐射。在一些实施例中，紫外线辐射为深紫外辐射(deep ultravioletradiation，DUV)。在一些实施例中，紫外线辐射是极紫外(extreme ultraviolet，EUV)辐射。在一些实施例中，辐射是电子束。在本揭露中，术语遮罩、光罩、及主光罩互换使用。

在一些实施例中，遮罩205c是反射遮罩，且遮罩上的布局图案通过极紫外(extreme ultraviolet，EUV)辐射自EUV辐射源109投影至光阻层15上，以在半导体基板10上的光阻层15中产生潜像。

图3显示用于在晶圆上产生阻剂图案的光学微影术工具200的示意图。在一些实施例中，光学微影术工具200是极紫外(extreme ultraviolet，EUV)微影术工具，其中光阻层15通过EUV辐射的经图案化光束31曝光。光学微影术工具200的腔室可包括晶圆移动装置，例如，载台160、步进机、扫描器、步进及扫描***、直接书写***、使用触点及/或近接性遮罩的装置等。该工具提供有一或多个光学器件205a、205b，举例而言，用于照明图案化光学器件，诸如主光罩，例如，在一些实施例中，具有辐射光束29(例如EUV辐射光束)的反射遮罩205c。图案化光学器件的照明可产生经图案化光束31。光学***的一或多个还原投影光学器件205d、205e将经图案化光束31投影至半导体基板10的光阻层15上。台控制器170可耦接至晶圆移动装置(例如，载台160)，用于在半导体基板10与图案化光学器件(例如，反射遮罩205c)之间产生受控相对运动。通过受控相对运动，半导体基板10的不同晶粒经图案化。在一些实施例中，反射遮罩205c安装于主光罩台401上，例如，遮罩台。

如进一步所示，图3的光学微影术工具200包括辐射源109，以产生用于辐照反射遮罩205c的辐射光束29。因为气体分子吸收EUV光，所以光学微影术工具200保持在真空环境下以避免EUV强度损失。此外，在一些实施例中，光学微影术工具200包括曝光控制器430，以控制辐射束29的强度。在一些实施例中，曝光控制器430通过调整微影术操作的投影时间来调整辐射强度，以图案化光阻层。在一些实施例中，光学微影术工具200之内的压力由光学微影术工具200之内的压力感测器408感测，且由耦接至光学微影术工具200的真空压力控制器406控制。

如图4A中所示，在一些实施例中，曝光辐射光束29在照射光阻层15之前通过光罩30。在一些实施例中，光罩具有待在光阻层15中复制的图案。在一些实施例中，该图案由光罩基板40上的不透明图案35形成。不透明图案35可由对紫外辐射不透明的材料(诸如铬)形成，而光罩基板40由对紫外辐射透明的材料(诸如熔融石英)形成。

在一些实施例中，当曝光辐射为EUV辐射时，使用反射光罩205c形成经图案化曝光光，如图4B中所示。反射光罩205c包括低热膨胀玻璃基板70，其上形成Si及Mo的反射多层75。覆盖层80及吸收层85形成于反射多层75上。在低热膨胀玻璃基板70的背面形成后导电层90。在极紫外微影术中，极紫外辐射光束29以约6°的入射角导引向反射光罩205c。极紫外辐射的一部分31由Si/Mo多层75朝向光阻剂涂布基板10反射，而入射至吸收层85上的极紫外辐射的该部分由光罩吸收。在一些实施例中，包括镜片的额外光学器件在反射光罩205c与光阻涂布基板之间。

光阻层的辐射曝光区域50经历化学反应，从而相对于光阻层的辐射未曝光区域52改变其在随后施加的显影剂中的溶解度。在一些实施例中，光阻层的辐射曝光区域50经历使曝光部分更易溶于显影剂的反应。在其他实施例中，光阻层的辐射曝光区域50经历交联反应，使得曝光部分在显影剂中不易溶解。

在一些实施例中，光化辐射束29包括g线(波长约436nm)、i线(波长约365nm)、紫外辐射、远紫外辐射、极紫外辐射、电子束、或类似者。在一些实施例中，辐射源109选自由汞蒸气灯、氙灯、碳弧灯、KrF准分子激光(波长248nm)、ArF准分子激光(波长193nm)、F2准分子激光(波长157nm)、或CO₂激光激发Sn电浆(极紫外，波长13.5nm)。在一些实施例中，光阻层15的曝光使用浸没式微影技术。在这种技术中，浸没媒体置放于最终光学器件与光阻层之间，且曝光辐射通过浸没媒体。

曝光后烘烤(post exposure bake，PEB)在PEB操作S110中在基板上执行，其中光阻层在曝光于光化辐射之后且在显影操作S112中显影之前经进一步烘烤。在一些实施例中，将光阻层15加热至约50℃及160℃的温度约20秒至约10分钟。在一些实施例中，将光阻层15加热约30秒至约5分钟。在一些实施例中，将光阻层15加热约1分钟至约2分钟。曝光后烘烤可用于协助产生、分散、及反应在曝光期间自光化辐射冲击光阻层15产生的酸/碱/自由基。这种协助有助于产生或增强化学反应，从而在光阻层内的曝光区域与未曝光区域之间产生化学差异。这些化学差异亦导致曝光区域与未曝光区域之间溶解度的差异。在PEB时间及所揭示范围之下的温度下，光阻层的曝光区域中的化学反应物的产生、分散、及反应可能不足。在PEB时间及所揭示范围之上的温度下，可能会有增加的能源成本及更长的制程时间、以及光阻层的热降解。

在操作S112中，随后通过施加显影剂至经选择性曝光光阻层来显影经选择性曝光光阻层。如图5中所示，显影剂57自喷嘴62供应至光阻层15。在一些实施例中，光阻层辐射的曝光区域50由显影剂57移除，在光阻层15中形成开口图案55a，以曝光基板10，如图6A中所示。在其他实施例中，光阻层的未曝光区域52由显影剂57移除，在光阻层15中形成开口图案55b，以曝光基板10，如图6B中所示。

在一些实施例中，光阻显影剂57包括溶剂、以及酸或碱。在一些实施例中，溶剂的浓度为基于光阻剂显影剂总重量的约60wt.％至约99wt.％。酸或碱浓度为基于光阻剂显影剂总重量的约0.001wt.％至约20wt.％。在某些实施例中，显影剂中酸或碱浓度为基于光阻剂显影剂的总重量的约0.01wt.％至约15wt.％。在化学成分浓度在所揭示范围之下时，显影可能不足。在化学成分浓度大于所揭示范围时，可能存在过度显影及材料浪费。

在一些实施例中，使用旋装制程将显影剂57施加于光阻层15上。在旋装制程中，显影剂57自光阻层15之上施加于光阻层15，同时旋转光阻剂涂布基板，如图5中所示。在一些实施例中，显影剂57以约5ml/min与约800ml/min之间的速率提供，而光阻剂涂布基板10以约100rpm与约2000rpm之间的速率旋转。在一些实施例中，显影剂在约10℃与约80℃之间的温度下。在一些实施例中，显影操作持续约30秒至约10分钟。在低于所揭示范围的自旋速率、时间、及温度下，可能没有足够的显影。在大于所揭示范围的自旋速率、时间、及温度下，可能存在阻剂图案的退化。

虽然旋装操作是曝光之后显影光阻层15的一种适合方法，但其旨在说明性的而非意欲为限制实施例。相反，亦可使用任何适合的显影操作，包括浸渍制程、熔池制程、及喷射法。所有此类显影操作包括于实施例的范畴内。

图7A、图7B、图7C、图7D、及图7E显示显影及清洗制程的实施例、用于显影及清洗基板的***、基板上的显影材料及水残留物，以及由基板上经蚀刻图案中残留物引起的缺陷。如图7A中所示，显影操作S112包括施加显影溶液操作S202，随后是在操作S204中用去离子水冲洗晶圆的冲洗操作。图7B显示用于显影及清洗基板220的***300。如图中所示，可包括去离子(deionized，DI)水的显影材料212通过由基板旋转255引起的离心力移动214至基板220的边缘。在一些实施例中，如图7C中所示，离心力不足以移除显影材料的全部，且一些显影材料残留物224保留在基板220上。在一些实施例中，显影材料聚集于基板220的中心区域222中。在一些实施例中，如图7B中所示，用去离子水清洗基板220的背侧，去离子水经由喷嘴208输送，喷嘴208相对于基板背侧表面倾斜成锐角。在一些实施例中，清洗基板220的背侧使去离子水210越过基板的边缘，且阻止216自基板220的边缘区域226移除显影剂及显影残余物材料206。如图7D中所示，在一些实施例中，残留物228保留在基板的边缘区域226中，这是由于洗涤背侧而产生的。图7E显示由于显影残留物材料206或去离子水残留物保留在基板220的顶表面上而在后续蚀刻操作之后经蚀刻图案230中产生的缺陷232。

图8A、图8B、图8C、图8D、图8E、图8F、图8G、图8H、图8I、及图8J显示根据本揭露的一些实施例的自基板清洗显影剂及显影残留物材料的气体净化操作S302，用于气体净化的气体净化***及喷嘴、以及使用及不使用气体净化的显影材料及水残留物。如图8A中所示，显影材料502(包括显影剂及溶解的光阻剂)铺展于基板220上。净化气体通过气流404、喷嘴402投射至基板220的表面。在一些实施例中，净化气体是选自由清洁干燥空气、氮、氩、氦、氖、及二氧化碳组成的群组的一或多种气体。在一些实施例中，净化气体具有小于约1ppb的杂质及小于约1％的相对湿度。

如图8B中所示，在一些实施例中，基板沿顺时针方向405旋转，而离心力将显影材料自基板220的中心移动至基板220的边缘。如图中所示，气流404有助于将显影材料推离基板表面。如图8C中所示，在一些实施例中，喷嘴402亦在径向409上自基板的中心移动至边缘，以帮助自基板220的表面移除显影材料。在一些实施例中，在施加净化气体期间净化气体的流速范围为约50cc/s至约2000cc/s。在一些实施例中，在施加净化气体期间净化气体的流速范围为约100cc/s至约1000cc/s。在其他实施例中，在施加净化气体期间净化气体的流速范围为约150cc/s至约500cc/s。在一些实施例中，将净化气体施加于基板约10秒至约20分钟。在一些实施例中，将净化气体施加于基板约30秒至约10分钟。在一些实施例中，将净化气体施加于基板约1分钟至约5分钟。在一些实施例中，净化气体流速在施加净化气体期间变化(例如，降低)。举例而言，在一些实施例中，将约200cc/s的净化气体流速施加于晶圆约1分钟，接着将约100cc/s的净化气体流速施加约10分钟。在另一实施例中，将约1000cc/s的净化气体流速施加约1分钟，接着将约100cc/s的净化气体流速施加约1分钟。在另一实施例中，将约200cc/s的净化气体流速施加约5分钟，接着将约100cc/s的净化气体流速施加约5分钟。当净化气体流速及净化气体流动时间在所揭示范围之下时，残留物的移除可能不足。在净化气体流速及净化气体流动时间大于所揭示范围时，可能会增加制造成本，而缺陷率或装置性能没有显著改善。

在一些实施例中，当施加净化气体时，净化气体供应喷嘴以0.125mm/s至15mm/s的速度范围沿基板的径向移动。在一些实施例中，当施加净化气体时，净化气体供应喷嘴以0.25mm/s至7mm/s的速度范围沿基板的径向移动。在其他实施例中，当施加净化气体时，净化气体供应喷嘴以0.5mm/s至4mm/s的速度范围沿基板的径向移动。当净化气体供应喷嘴速度在所揭示范围之下及大于所揭示范围时，残留物的移除可能不足，而制造成本增加，且缺陷率或装置性能没有显著改善。

如图8D中所示，在一些实施例中，当喷嘴402到达基板220的周边时，喷嘴402在垂直方向上远离基板220。在一些实施例中，当喷嘴402到达基板220的周边时，喷嘴402上升约1mm至约5mm，以进一步在周边提供有效的残留物移除。

图8E显示在一些实施例中具有净化控制器433、及净化气罐435的净化***500，净化气罐435经由管道504连接至喷嘴***410A。在一些实施例中，当自基板220净化显影材料时，喷嘴***410A定位于平行于基板220。喷嘴***410A包括两个或两个以上(例如，4个)喷嘴407，喷嘴407相对于基板220表面的垂直线配置成角度412，以将显影材料推出基板220的表面。在一些实施例中，喷嘴***410A的长度在约50mm至300mm之间。如图8F中所示，在一些实施例中，喷嘴***410B具有延伸喷嘴411，其在不同方向333上驱动显影材料。

图8G显示清洗基板背侧且未施加气体净化操作S302时基板220表面上显影材料残留物的映像。图8I显示在与图8G中操作相同(除施加气体净化操作S302以外)时基板220表面上的残留物的映像。图8H显示清洗基板背侧且未施加气体净化操作时基板220表面上的残留物的映像。图8J显示在与图8H中操作相同(除施加气体净化操作S302以外)时基板220表面上的残留物的映像。如图中所示，气体净化显著减少显影材料残留物。

在一些实施例中，在气体净化操作S302之后，在蚀刻操作S114中蚀刻基板。在蚀刻操作S114中，剩余的阻剂材料用作遮罩，且蚀刻基板的曝光区域以在基板上产生经蚀刻图案。在一些实施例中，光阻层15中的开口图案55a、55b(见图6A及图6B)延伸至基板10中，以在基板10中产生开口图案55a'、55b'，从而将光阻层15中的图案转移至基板10中，如图9A及图9B中所示。通过使用一或多种适合的蚀刻剂蚀刻将图案延伸至基板中。在一些实施例中，在蚀刻操作期间，区域50、52的剩余光阻剂至少部分移除。在其他实施例中，在使用适合的光阻剥离溶剂或通过光阻剂灰化操作蚀刻基板10之后，移除区域50、52的剩余光阻剂。

在一些实施例中，在显影后检查(after development inspection，ADI)操作S122中显影操作S112之后检查基板表面上的光阻层，且晶圆表面上的显影材料残留物经映像。在一些实施例中，在蚀刻后检查(after etching inspection，AEI)操作S123中蚀刻操作S114之后检查基板表面上的蚀刻层，且晶圆表面上任何蚀刻缺陷及显影材料残留物的存在经映像。

在一些实施例中，基板10至少在其表面部分上包括单晶半导体层。基板10可包括单晶半导体材料，诸如但不限于Si、Ge、SiGe、GaAs、InSb、GaP、GaSb、InAlAs、InGaAs、GaSbP、GaAsSb及InP。在一些实施例中，基板10是SOI(绝缘体上硅)基板的硅层。在某些实施例中，基板10由晶体Si制成。

基板10的表面区域中可包括一或多个缓冲层(未显示)。缓冲层可用于将晶格常数自基板的晶格常数逐渐改变为随后形成的源极/漏极区的晶格常数。缓冲层可由磊晶生长的单晶半导体材料形成，诸如但不限于Si、Ge、GeSn、SiGe、GaAs、InSb、GaP、GaSb、InAlAs、InGaAs、GaSbP、GaAsSsb、GaN、GaP及InP。在一实施例中，硅锗(SiGe)缓冲层磊晶生长于硅基板10上。SiGe缓冲层的锗浓度可自最底缓冲层的30原子％增加至最顶缓冲层的70原子％。

在一些实施例中，基板10包括具有公式MX_a的至少一金属、金属合金、及金属氮化物/硫化物/氧化物/硅化物的一或多层，其中M为金属，X为N、S、Se、O、Si，且a为约0.4至约2.5。在一些实施例中，基板10包括钛、铝、钴、钌、氮化钛、氮化钨、氮化钽、及其组合物。

在一些实施例中，基板10包括具有公式MX_b的至少一硅或金属氧化物或氮化物的介电材料，其中M为金属或Si，X为N或O，且b为约0.4至约2.5的范围。在一些实施例中，基板10包括二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪、氧化镧、及其组合物。

光阻层15是通过曝光于光化辐射而经图案化的光敏层。通常，受入射辐射影响的光阻剂区域的化学性质会发生变化，其变化方式取决于所用光阻剂的类型。光阻层15是正型阻剂或负型阻剂。正型阻剂是指一光阻剂材料，当曝光于辐射(诸如UV光)时可溶解于显影剂中，而未曝光(或曝光较少)的光阻剂区域不溶于显影剂中。另一方面，负型阻剂是指一光阻剂材料，当曝光于辐射时变得不溶于显影剂中的光阻剂材料，而未曝光(或曝光较少)的光阻剂区域溶于显影剂中。负阻剂在曝光于辐射后变得不可溶的区域可是由于曝光于辐射引起的交联反应而变得不可溶。

阻剂是正型或是负型可取决于用于显影阻剂的显影剂类型。举例而言，当显影剂是水基显影剂(诸如四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液)时，一些正型光阻剂提供正图案(即，曝光区域由显影剂移除)。另一方面，当显影剂是有机溶剂(诸如乙酸正丁酯(nBA))时，相同的光阻剂提供负图案(即，未曝光区域由显影剂移除)。此外，在使用TMAH溶液显影的一些负型光阻剂中，光阻剂的未曝光区域由TMAH移除，且光阻剂的曝光区域在曝光于光化辐射时经历交联，在显影之后保留在基板上。

在一些实施例中，光阻层15包括高灵敏度光阻剂组成物。在一些实施例中，高灵敏度光阻剂组成物对极紫外(extreme ultraviolet，EUV)辐射高度敏感。在一些实施例中，光阻剂组成物包括聚合物、光活性化合物(photoactive compound，PAC)、及敏化剂。在一些实施例中，光阻剂包括金属纳米颗粒。

在一些实施例中，光阻层15是三层阻剂。三层阻剂包括底部层、中间层、及上部层。在一些实施例中，底部层是平坦化层或底部抗反射涂布(bottom anti-reflectivecoating，BARC)层。在一些实施例中，底部层由碳主链聚合物形成。在一些实施例中，中间层由含硅材料制成。在一些实施例中，中间层是抗反射层。上部层是光敏层，其类似于本文所述的光阻层经图案化。

图10A及图10B显示根据本揭露的一些实施例的用于检查基板表面上的残留物及缺陷的检查***600以及控制基板气体净化的***。图10A显示扫描成像装置635，扫描成像装置635产生用于扫描基板220的顶表面的聚焦光束619且产生基板220的顶表面的影像。此外，图10A显示扫描成像装置635及透镜634，透镜634产生均匀光束617，用于成像基板220的顶表面且产生基板220的顶表面的影像。图10A显示设置于载台520上的基板220。载台520由台控制器665耦接及控制。扫描成像装置635在基板220的不同位置处撷取基板220的表面的一或多个影像，且将影像发送至分析器模块630或影像处理单元633。分析器模块630或分析器模块630的影像处理单元633判定残留物的数目及残留物在基板220上的位置，例如，残留物的映像。在一些实施例中，若残留物的数目、或残留物的密度(例如，基板220表面每平方毫米的残留物)在临限值以上，则将信息发送至净化控制器433，且净化控制器433增加气体净化操作S302的时间或净化气体的流速。在一些实施例中，残留物的临限值大于1残留物/mm²。在一些实施例中，残留物的临限值大于0.5残留物/mm²。在其他实施例中，残留物的临限值大于0.1残留物/mm²。

图10B显示净化***650，包括耦接至净化控制器433的检查***600。在一些实施例中，通过检查***检查基板220表面上的残留物，例如图10A的残留物，且产生基板表面上残留物的映像702，例如，位置及大小。基板及映像702传送至净化控制器433。净化控制器433判定在气体净化期间如何移动喷嘴以及在基板区域上方保持喷嘴开启的时间。

图11显示根据本揭露的一些实施例的程序化用于控制基板气体净化的控制***700。控制***700包括彼此耦接的分析器模块630及主控制器740。在一些实施例中，主控制器程序化为：控制可旋转晶圆载台160、520的自旋速率；自喷嘴62、208、402、407、411中的任意者分配液体或气体；喷嘴62、208、402、407、411中的任意者的平移运动；以及喷嘴62、208、402、407、411中的任意者相对于基板表面的倾斜角度。如图11中所示，主控制器740程序化为经由分析器模块630控制分析器模块630、影像处理单元633及扫描成像装置635中的一或多者。此外，主控制器740程序化为控制基板台控制器170、665；各种喷嘴62、208、402、407、411；净化控制器433；真空压力控制器406；及曝光控制器430。

图12显示根据本揭露一些实施例的显影制程之后对基板进行气体净化的制程800的流程图。在一些实施例中，在操作S810中将光阻层选择性地曝光于光化辐射之后，使用光阻显影剂57(显影材料)显影基板10上的光阻层15。在操作S820中，使用清洗液体(诸如去离子水)清洗经显影光阻层15。接着，在操作S830中，将气体净化施加于基板10以移除残余显影材料及清洗液体。在一些实施例中，随后检查基板10以验证气体净化操作的充足性。

图13A及图13B图示根据本揭露一些实施例的用于控制制造半导体装置的方法的装置。在一些实施例中，计算机***900用于执行图11的模块的功能，包括主控制器740、分析器模块730(与图10A的分析器模块630一致)、载台控制器665或170、真空压力控制器406、及在一些实施例中包括于分析器模块730中的影像处理单元633。在一些实施例中，计算机***900用于执行图1的制程100及图12的制程800。

图13A是计算机***的示意图，计算机***执行控制器的功能，用于控制半导体装置的制造方法，包括基板的气体净化。可使用计算机硬件及在其上执行的计算机程序来实现上述实施例的制程、方法及/或操作的全部或部分。在图13A中，计算机***900配备有包括光盘只读记忆体(例如，CD-ROM或DVD-ROM)驱动器1005及磁盘驱动器1006、键盘1002、鼠标1003、及监视器1004的计算机1001。

图13B是显示计算机***900内部组态的示意图。在图13B中，除了光盘驱动器1005及磁盘驱动器1006之外，计算机1001配备有诸如微处理单元(micro processing unit，MPU)1011的一或多个处理器、其中储存有诸如启动程序的程序的只读记忆体ROM 1012、连接至MPU 1011且在其中临时储存应用程序的命令且提供临时储存区域的随机存取记忆体(random access memory，RAM)1013、其中储存应用程序、***程序、及数据的硬盘1014、及连接MPU1011、ROM 1012、及类似者的总线1015。注意，计算机1001可包括用于提供至LAN的连接的网络卡(未显示)。

在上述实施例中，用于使得计算机***900执行用于制造半导体装置的功能的程序可储存于光盘1021或磁盘1022中，光盘1021或磁盘1022***于光盘驱动器1005或磁盘驱动器1006中，且传输至硬盘1014。或者，该程序可透过网络(未显示)发送至计算机1001且储存于硬盘1014中。在执行时，程序负载至RAM 1013中。该程序可自光盘1021或磁盘1022负载，或直接自网络负载。该程序不必包括例如操作***(operating system，OS)或第三方程序以使计算机1001执行用于前述实施例中气体净化操作的控制***的功能。该程序可仅包括命令部分，以在受控模式下呼叫适当的功能(模块)且获得所需结果。

在一些实施例中，如图14中所示，在形成光阻层之前，将待图案化层60设置于基板10上方。在一些实施例中，待图案化层60是设置于金属化层上方的金属化层或介电层，诸如钝化层。在待图案化层60是金属化层的实施例中，待图案化层60由使用金属化制程、及金属沉积技术(包括化学气相沉积、原子层沉积、及物理气相沉积(溅射))的导电材料形成。同样，若待图案化层60是介电层，则待图案化层60通过介电层形成技术(包括热氧化、化学气相沉积、原子层沉积、及物理气相沉积)形成。

如图15A及图15B中所示，随后将光阻层15选择性地曝光或以图案方式曝光于光化辐射45，以在光阻层中形成曝光区域50及未曝光区域52，且在此结合图4A及图4B进行描述。

如图16中所示，通过自喷嘴62分配显影剂57来显影选择性曝光或以图案方式曝光的光阻层15，以形成光阻剂开口图案，从而在光阻层中产生开口图案55a、55b，如图17A及图17B中所示，且在此结合图5、图6A、及图6B进行描述。图17A图示正型光阻剂的显影，而图17B显示负型光阻剂的显影。

接着，如图18A、图18B、图18C、及图18D中所示，执行气体净化操作S302，以自基板上清洗显影剂及显影残留物材料，如本文关于图8A至第图8D所述。

接着，如图19A及图19B中所示，使用蚀刻操作将光阻层15中的开口图案55a、55b(见图17A及图17B)转移至待图案化层60，且移除光阻层，如参考图9A及图9B所述，以在待图案化层60中形成开口图案55a”、55b”。

本文所述的气体净化技术不限于自半导体基板上移除显影剂材料残留物。在一些实施例中，本文揭示的气体净化技术用于移除其他涂布层的多余量及残留物。举例而言，在一些实施例中，气体净化技术用于移除光阻剂涂布层、聚合物绝缘层、包括聚酰亚胺层、底部抗反射涂布(bottom anti-reflective coating，BARC)层、顶部抗反射涂布(top anti-reflective coating，TARC)层、及旋装玻璃(spin-on-glass，SOG)层的多余物或残留物。气体净化技术可用于自基板表面吹走任何化学品。

其他实施例包括上述操作之前、期间、或之后的其他操作。在一些实施例中，所揭示的方法包括形成半导体装置，包括鳍式场效晶体管(fin field effect transistor，FinFET)结构。在一些实施例中，在半导体基板上形成多个活动鳍片。此类实施例进一步包括穿过经图案化硬遮罩的开口蚀刻基板以在基板中形成沟槽；用介电材料填充沟槽；执行化学机械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)制程以形成浅沟槽隔离(shallowtrench isolation，STI)特征；及磊晶生长或使STI特征凹陷以形成鳍式活动区。在一些实施例中，在基板上形成一或多个栅电极。一些实施例包括形成栅极间隔物、掺杂源极/漏极区、用于栅极/源极/漏极特征的触点等。在其他实施例中，靶图案形成为多层互连结构中的金属接线。举例而言，金属接线可形成于基板的层间介电(inter-layer dielectric，ILD)层中，该层已经蚀刻以形成多个沟槽。沟槽可填充有导电材料，诸如金属；且可使用诸如化学机械平坦化(chemical mechanical polishing，CMP)的制程来研磨导电材料以曝光经图案化ILD层，从而在ILD层中形成金属接线。以上是可使用本文所述方法制造及/或改善的装置/结构的非限制性实例。

在一些实施例中，根据本揭露的实施例，形成活动组件，诸如二极管、场效晶体管(field-effect transistor，FET)、金属氧化物半导体场效晶体管(metal-oxidesemiconductor field effect transistor，MOSFET)、互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor，CMOST)晶体管、双极晶体管、高压晶体管、高频晶体管、FinFET、其他三维(three-dimensional，3D)FET，金属氧化物半导体场效晶体管(metal-oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)、互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor，CMOST)晶体管、双极晶体管、高压晶体管、高频晶体管、其他记忆体单元、及其组合物。

如前述实施例中所述，在显影制程之后，通过气体净化基板，以便自晶圆表面移除显影材料或DI晶圆残留物。移除残留物导致在晶圆表面上的光阻层上形成布局图案而没有错误或缺陷，因此，当光阻层用于蚀刻时，经蚀刻图案中的缺陷减少。在一些实施例中，残留物的量显著减少，使得晶圆上仅剩下几个残留物颗粒。在一些实施例中，在气体净化之后晶圆上的残留粒子量小于0.1粒子/mm²。在一些实施例中，在显影后检查期间未在晶圆上检测到残留物颗粒。

本揭露的一实施例是用于制造半导体装置的一方法，包括在基板上方形成包含光阻剂组成物的光阻层，以形成光阻剂涂布基板。光阻层选择性地曝光于光化辐射中以在光阻层中形成潜伏图案。通过施加一显影剂至该经选择性曝光光阻层来显影该潜伏图案，以形成一经图案化光阻层，进而暴露该基板的一部分，且施加净化气体至经图案化光阻层。在一实施例中，该方法包括在施加净化气体之后检查经图案化光阻层，且判定在显影之后留在基板上的残留物的量。在一实施例中，当残留物的量超过临限值量时，在随后的光阻剂涂布基板上显影潜伏图案之前，改变施加净化气体图案的参数。在一实施例中，施加气体净化图案的参数包括选自由以下各者组成的群组中的一或多个参数：净化气体流速、施加净化气体的持续时间、净化气流相对于图案的角度、基板的转速(或自旋速度)、跨经图案化光阻层表面供应净化气体的气体喷嘴的平移速度。在一实施例中，该方法包括蚀刻基板的多个暴露部分。在一实施例中，该方法包括在蚀刻基板的暴露部分之后检查基板。在一实施例中，在施加净化气体期间，净化气体的流速范围为50cc/s至2000cc/s。在一实施例中，净化气体是选自由清洁干燥空气、氮、氩、氦、氖及二氧化碳组成的群组中的一或多种气体。在一实施例中，在施加净化气体的同时旋转基板。在一实施例中，净化气体供应喷嘴在施加净化气体期间以0.125mm/s至15mm/s的速度范围沿基板的径向移动。

本揭露的另一实施例是用于制造半导体装置的方法，包括在晶圆的第一主表面上方形成光阻层。将光阻层以图案方式曝光于光化辐射，以在光阻层中形成潜伏图案。将显影溶液施加于潜伏图案上以在光阻层中形成图案。在施加显影溶液之后，将去离子水施加于图案。在施加去离子水之后，透过喷嘴将气流施加于图案。在一实施例中，在施加气流之前将去离子水施加于晶圆的第二主表面，其中第二主表面与第一主表面相对。在一实施例中，在施加显影溶液、施加去离子水、及施加气流期间旋转晶圆。在一实施例中，在施加气流的制程期间，气流的流速在50cc/s至2000cc/s气流速率范围内变化。在一实施例中，喷嘴的平移速度随着喷嘴在施加气流期间以0.125mm/s至15mm/s的速度范围沿晶圆的径向移动而变化。

本揭露的另一实施例是用于制造半导体装置的***，包括可旋转晶圆台，晶圆台用以支撑置放于腔室中的光阻剂涂布晶圆。第一喷嘴设置于腔室中，腔室用以将液体分配至光阻剂涂布晶圆的第一主表面上。第二喷嘴设置于腔室中，用以将气体施加于光阻剂涂布晶圆的第一主表面上。控制器程序化为：控制可旋转晶圆台的自旋速率、自第一喷嘴分配液体、自第二喷嘴施加气体、第一喷嘴及第二喷嘴的平移运动、及第一或第二喷嘴相对于光阻剂涂布晶圆的第一主表面的角度。在一实施例中，该***包括设置于腔室中的第三喷嘴，用以将液体分配至光阻剂涂布晶圆的第二主表面上，其中第二主表面与第一主表面相对。在一实施例中，该***包括设置于腔室中的第四喷嘴，用以将气体施加于光阻剂涂布晶圆的第一主表面上。在一实施例中，该***包括用以检查光阻剂涂布晶圆的表面的检查工具，其中检查工具包括：晶圆检查支撑台、扫描成像装置、及分析器模块。在一实施例中，控制器进一步程序化以控制：晶圆检查支撑台、扫描成像装置、及分析器模块。

前述内容概述若干实施例的特征，使得熟悉此项技术者可更佳地理解本揭露的态样。熟悉此项技术者应了解，其可易于使用本揭露作为用于设计或修改用于实施本文中引入的实施例的相同目的及/或达成相同优势的其他制程及结构的基础。熟悉此项技术者亦应认识到，此类等效构造并不偏离本揭露的精神及范畴，且此类等效构造可在本文中进行各种改变、取代、及替代而不偏离本揭露的精神及范畴。

Claims (10)

1.一种制造半导体装置的方法，其特征在于，包含以下步骤：

在一基板上方形成包含一光阻剂组成物的一光阻层，以形成一光阻剂涂布基板；

将该光阻层选择性地曝光于一光化辐射中以在该光阻层中形成一潜伏图案；

通过施加一显影剂至该经选择性曝光光阻层来显影该潜伏图案，以形成一经图案化光阻层，进而暴露该基板的一部分；及

施加一净化气体至该经图案化光阻层。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含以下步骤：在施加该净化气体之后，检查该经图案化光阻层，且判定在该显影之后留在该基板上的一残留物量。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当该残留物量超过一临限值量时，在一后续光阻剂涂布基板上显影一潜伏图案之前，改变施加一净化气体图案的一参数。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，施加一气体净化图案的该参数包括选自由以下各者组成的群组中的一或多个参数：一净化气体流速、施加该净化气体的一持续时间、一净化气流相对于图案的一角度、该基板的一转速、跨该经图案化光阻层的一表面供应该净化气体的一气体喷嘴的一平移速度。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含以下步骤：蚀刻该基板的多个暴露部分。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包含以下步骤：在蚀刻该基板的该些暴露部分之后检查该基板。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在该施加一净化气体期间，该净化气体的一流速范围为50cc/s至2000cc/s。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该净化气体是选自由清洁干燥空气、氮、氩、氦、氖及二氧化碳组成的群组中的一或多种气体。

9.一种制造半导体装置的方法，其特征在于，包含以下步骤：

在一晶圆的一第一主表面上方形成一光阻层；

将该光阻层以图形方式曝光于光化辐射以在该光阻层中形成一潜伏图案；

将一显影溶液施加于该潜伏图案以在该光阻层中形成一图案；

在施加该显影溶液之后，施加去离子水至该图案；及

在该施加去离子水之后，透过一喷嘴施加一气流至该图案。

10.一种用于制造半导体装置的***，其特征在于，包含：

一可旋转晶圆台，用以支撑设置于一腔室中的一光阻剂涂布晶圆；

一第一喷嘴，设置于该腔室中，用以将一液体分配至该光阻剂涂布晶圆的一第一主表面上；

一第二喷嘴，设置于该腔室中，用以将一气体施加于该光阻剂涂布晶圆的该第一主表面上；及

一控制器，经程序化以控制：

该可旋转晶圆台的一自旋速率；

自该第一喷嘴分配一液体；

自该第二喷嘴施加一气体；

该第一喷嘴及该第二喷嘴的平移运动；及

该第一喷嘴或该第二喷嘴相对于该光阻剂涂布晶圆的该第一主表面的一角度。

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