使用浸沒式光刻法製造半導體裝置的方法
2023-12-11 14:57:47 1
專利名稱：使用浸沒式光刻法製造半導體裝置的方法
技術領域：
本發明涉及一致使用浸沒式光刻法製造半導體裝置的方法。更具體而言，涉及一種製造半導體裝置的方法，其包括在曝光步驟之後和曝光後的烘烤步驟之前預先處理晶片，藉以減少水痕缺陷。
背景技術：
最近隨著半導體裝置變小，圖案的尺寸也變得愈來愈小。目前研究已專注於發展曝光器和對應的光致抗蝕劑材料，以獲得這些精細的圖案。雖然KrF(248納米)和ArF(193納米)已廣泛當成曝光源來使用，但是也已嘗試使用具有較短波長的光源，例如F2(157納米)或EUV(13納米)，以及嘗試增加透鏡的數值孔徑。
然而，當光源變成具有較短波長時，就需要新的曝光器，這導致就製造成本而言變得沒什麼用。同時，雖然增加數值孔徑可以導致分辯能力增加，但是這也會減少聚焦深度的大小。
最近正持續發展浸沒式光刻法，以便解決這些問題。乾式曝光法利用折射率1.0的空氣，作為曝光透鏡和具有光致抗蝕劑膜的晶片之間的曝光光束的介質，而浸沒式光刻法則利用折射率大於1.0的水或有機溶劑。這使浸沒式光刻法能夠獲得如同使用較短波長的光源的效果，或者能夠獲得如同使用具有較高數值孔徑的透鏡卻不減少聚焦深度的效果。
即使使用相同波長的曝光源，浸沒式光刻法仍顯著地改善了聚焦深度，並且能形成更精細的圖案。
然而，浸沒式光刻法有一個問題，就是在過程當中會產生水痕缺陷，例如圖1所示。結果，難以將浸沒式光刻法應用於實際的工業工藝。
發明內容
在此揭示的是製造半導體裝置的方法，其減少浸沒式光刻法所產生的水痕缺陷。為了更完全地了解本發明，應該參考以下詳細說明和所附圖式。說明書、圖式、範例的本意是要做示範，而不是要將此揭示內容限制於在此所述的特定具體實施方式
。
此處提供的是使用浸沒式光刻法製造半導體裝置的方法，其包括在曝光步驟之後和曝光後的烘烤步驟之前，以至少大約40℃的水預先處理晶片。於較佳的具體實施方式
中，水可以超過40℃，舉例而言，至少大約50℃、超過50℃、或至少大約60℃。
特定而言，製造半導體裝置的方法可以包括以下步驟(a)在基板上的底層上方形成光致抗蝕劑膜；(b)使用浸沒式光刻法的曝光器將基板曝光；(c)以至少約40℃的水來處理基板；(d)乾燥基板；(e)烘烤所得的基板；以及(f)將所得的基板顯影，以獲得光致抗蝕劑圖案。
優選使用蒸餾水。蒸餾水的溫度範圍可以從大約40℃到大約100℃，優選從大約50℃到大約90℃。
舉例而言，圖案可以包含線條間隔圖案和孔洞圖案當中一者或兩者。
圖1是掃描式電子顯微照片(scanning electron micrograph，SEM)，其顯示常規的浸沒式光刻法所產生的水痕缺陷。
具體實施例方式
參照以下特定的範例來詳細敘述本發明，這些範例不是要限制本發明。
在範例中，使用ASML公司製造的1400i，作為浸沒式光刻法的曝光器，而以KLA公司製造的Stells缺陷測量裝置來觀察水痕缺陷。結果則以8英寸晶片的水痕缺陷總數來呈現。
比較性範例1以傳統方法(1)形成圖案將底部抗反射組成物(Dongjin Semichem公司所製造的A25 BARC)塗覆於晶片上，再把ArF光致抗蝕劑(Shinetsu公司所製造的X121)塗覆其上達到0.17微米厚。晶片在130℃軟烤90秒。在以浸沒式光刻法將晶片曝光之後，晶片以每分鐘5,000轉旋轉大約2分鐘以除去浸沒溶液即水。接下來，所得的晶片在130℃後烘烤90秒。將它置於重量比為2.38％的TMAH水溶液中顯影之後，觀察到大約2，000個如圖1所示的水痕缺陷。
比較性範例2以傳統方法(2)形成圖案將底部抗反射組成物(Dongjin Semichem公司所製造的A25 BARC)塗覆於晶片上，再把ArF光致抗蝕劑(Shinetsu公司所製造的X121)塗覆其上達到0.17微米厚。晶片在130℃軟烤90秒。將頂部抗反射組成物(Nitsan化學公司所製造的ARC 20)塗覆於光致抗蝕劑膜上，然後在90℃烘烤60秒。在以浸沒式光刻法將晶片曝光之後，晶片以每分鐘5,000轉旋轉大約2分鐘以除去水。接下來，所得的晶片在130℃後烘烤90秒。將它置於重量比為2.38％的TMAH水溶液中顯影之後，觀察到大約140個如圖1所示的水痕缺陷。
比較性範例1和2所觀察到的水痕缺陷推測是保留有水的區域所產生的圓形橋接物，這是因為水的比熱較高，而該區域的溫度在曝光後的烘烤步驟中並未上升所致。
範例1以本方法(1)形成圖案將底部抗反射組成物(Dongjin Semichem公司所製造的A25 BARC)塗覆於晶片上，再把ArF光致抗蝕劑(Shinetsu公司所製造的X121)塗覆其上達到0.17微米厚。晶片在130℃軟烤90秒。在以浸沒式光刻法將晶片曝光之後，把溫度40℃的蒸餾水滴在晶片上大約1分鐘，在此同時以每分鐘200轉旋轉晶片。然後晶片以每分鐘5,000轉旋轉大約2分鐘以除去水。接下來，所得的晶片在130℃後烘烤90秒。將它置於重量比為2.38％的TMAH水溶液中顯影之後，便得到光致抗蝕劑圖案。表1顯示造成的水痕缺陷數目。
範例2以本方法(2)形成圖案使用50℃的蒸餾水而非40℃的蒸餾水，重複範例1的程序，藉此得到圖案。表1顯示造成的水痕缺陷數目。
範例3以本方法(3)形成圖案使用60℃的蒸餾水而非40℃的蒸餾水，重複範例1的程序，藉此得到圖案。表1顯示造成的水痕缺陷數目。
範例4以本方法(4)形成圖案使用70℃的蒸餾水而非40℃的蒸餾水，重複範例1的程序，藉此得到圖案。表1顯示造成的水痕缺陷數目。
範例5以本方法(5)形成圖案使用80℃的蒸餾水而非40℃的蒸餾水，重複範例1的程序，藉此得到圖案。表1顯示造成的水痕缺陷數目。
範例6以本方法(6)形成圖案使用90℃的蒸餾水而非40℃的蒸餾水，重複範例1的程序，藉此得到圖案。表1顯示造成的水痕缺陷數目。
範例7以本方法(7)形成圖案將底部抗反射組成物(Dongjin Semichem公司所製造的A25 BARC)塗覆於晶片上，再把ArF光致抗蝕劑(Shinetsu公司所製造的X121)塗覆其上達到0.17微米厚。晶片在130℃軟烤90秒。將頂部抗反射組成物(Nitsan化學公司所製造的ARC 20)塗覆於光致抗蝕劑膜上，然後在90℃烘烤60秒。在以浸沒式光刻法將晶片曝光之後，把溫度40℃的蒸餾水滴在晶片上大約1分鐘，在此同時以每分鐘200轉旋轉晶片。然後晶片以每分鐘5,000轉旋轉大約2分鐘以除去水。接下來，所得的晶片在130℃後烘烤90秒。將它置於重量比為2.38％的TMAH水溶液中顯影之後，便得到光致抗蝕劑圖案。表1顯示造成的水痕缺陷數目。
範例8以本方法(8)形成圖案使用50℃的蒸餾水而非40℃的蒸餾水，重複範例7的程序，藉此得到圖案。表1顯示造成的水痕缺陷數目。
範例9以本方法(9)形成圖案使用60℃的蒸餾水而非40℃的蒸餾水，重複範例7的程序，藉此得到圖案。表1顯示造成的水痕缺陷數目。
範例10以本方法(10)形成圖案使用70℃的蒸餾水而非40℃的蒸餾水，重複範例7的程序，藉此得到圖案。表1顯示造成的水痕缺陷數目。
範例11以本方法(11)形成圖案使用80℃的蒸餾水而非40℃的蒸餾水，重複範例7的程序，藉此得到圖案。表1顯示造成的水痕缺陷數目。
範例12以本方法(12)形成圖案使用90℃的蒸餾水而非40℃的蒸餾水，重複範例7的程序，藉此得到圖案。表1顯示造成的水痕缺陷數目。
表1
如表1所示，當晶片在烘烤步驟之前以熱的蒸餾水預先處理時，水痕缺陷便顯著地減少。尤其當晶片以60℃和更高溫度的蒸餾水處理時，便沒有觀察到水痕缺陷。
如上所述，所揭示之製造半導體裝置的方法包括在使用浸沒式光刻法將晶片曝光之後和烘烤晶片之前，以至少40℃的蒸餾水處理晶片，藉以顯著地減少水痕缺陷。
權利要求
1.一種使用浸沒式光刻法製造半導體裝置的方法，浸沒式光刻法包括曝光步驟和曝光後的烘烤步驟，其特徵在於還包括在曝光步驟之後和曝光後的烘烤步驟之前，以至少40℃的水預先處理晶片。
2.根據權利要求1所述的方法，其中水溫超過40℃。
3.根據權利要求2所述的方法，其中水溫範圍是50℃到90℃。
4.根據權利要求1所述的方法，其中水是蒸餾水。
5.一種製造半導體裝置的方法，其包括以下步驟(a)在基板上的底層上方形成光致抗蝕劑膜；(b)使用浸沒式光刻法的曝光器將基板曝光；(c)以至少40℃的水來處理基板；(d)乾燥基板；(e)烘烤所得的基板；以及(f)將所得的基板顯影，以獲得光致抗蝕劑圖案。
6.根據權利要求5所述的方法，其中水溫超過40℃。
7.根據權利要求6所述的方法，其中水溫範圍是50℃到90℃。
8.根據權利要求5所述的方法，其中水是蒸餾水。
9.根據權利要求5所述的方法，其中光致抗蝕劑圖案包括線條/間隔圖案和孔洞圖案當中一者或兩者。
全文摘要
本發明提供了一種使用浸沒式光刻法製造半導體裝置的方法，其包括在曝光步驟之後和曝光後的烘烤步驟之前，以至少大約40℃的水預先處理晶片，藉以有效地減少水痕缺陷。
文檔編號H01L21/00GK1971428SQ200610151549
公開日2007年5月30日 申請日期2006年9月11日 優先權日2005年11月21日
發明者鄭載昌, 文承燦 申請人:海力士半導體有限公司