半導體器件的製造方法及用於剝離抗蝕劑的清洗裝置的製作方法
2023-05-19 13:52:11 3
專利名稱：半導體器件的製造方法及用於剝離抗蝕劑的清洗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體器件的製造方法及使用相同方法的剝離抗蝕劑的清洗裝置。
背景技術：
通常在半導體器件的製造中，以下面的方式進行柵電極或類似物的精細圖形形成抗蝕劑膜形成在提供於半導體襯底上的導電膜上，之後用通過構圖抗蝕劑得到的抗蝕劑膜的抗蝕劑圖形作為掩模進行幹蝕刻，將導電膜構圖成預定的尺寸和形狀。作為構圖之後剝離抗蝕劑的一種技術，進行使用硫酸和過氧化氫的混合溶液的所謂SPM清洗，隨後用純水進行漂洗處理。
同樣以下面的方式進行該SPM清洗SPM填充在由如石英等的耐酸/熱材料製成的處理槽內部，之後將SPM保持在預定的溫度，此後將晶片浸泡在SPM中，這就是所謂的浸泡類型的處理。SPM清洗之後，晶片浸泡在用純水填充的處理槽內，之後進行浸泡型漂洗處理，最後進行晶片的乾燥處理。
對於浸泡型清洗方法，例如日本特許專利特許公開No.平9-017763公開了進行清潔同時將容納有多片晶片的盒插入到處理槽內的按照盒式系統的批處理，以及沒有使用同時處理多片晶片的盒的按照盒式系統的批處理。
另一方面，日本特許專利特許公開No.平5-121388公開了所謂的單晶片型處理系統的清洗方法，其中一個接一個地處理晶片以解決在浸泡系統的批處理型清洗處理中由於處理槽尺寸增加難以控制清洗條件的問題等。
浸泡系統進行處理同時在處理槽內浸泡多個晶片。該系統具有一次能夠處理多個晶片的優點，但是多個晶片要並排浸泡在處理溶液內，由於該原因，從晶片的背面上除去的沾染物溶解或分散在水溶液內，之後，在一些情況中，沾染物會重新粘附到相鄰的另一晶片的表面。另一方面，單晶片型系統是一個接一個地處理晶片的系統，在這種處理中，晶片水平地固定在固定臺上，進行將處理液噴灑到晶片表面同時在晶片平面中旋轉的處理。根據該系統，不會產生另一晶片引起的沾染物問題，由此可以高清潔度地進行處理。
在半導體器件的製造工藝中，頻繁地進行使用處理液的溼處理，例如清洗、蝕刻、分離抗蝕劑層等。對於進行這種溼處理的裝置，存在粗分方式的浸泡系統裝置和單晶片型裝置。浸泡系統是進行處理同時將多個晶片浸泡在處理槽內的系統。以上介紹的該系統具有能夠一次處理多個晶片的優點，然而，多個晶片要並排浸泡在處理溶液內，由於該原因，從晶片的背面上除去的沾染物溶解或分散在水溶液內，之後，在一些情況中，沾染物會重新粘附到相鄰的另一晶片的表面。另一方面，單晶片型系統是一個接一個地處理晶片的系統，在這種處理中，晶片水平地固定在固定臺上，進行將處理液噴灑到晶片表面同時在晶片平面中旋轉的處理。根據該系統，不會產生另一晶片引起的沾染物問題，由此可以高清潔度地進行處理。
日本特許專利特許公開No.平6-291098介紹了單晶片型襯底清洗裝置。該裝置有效地使用了將H2SO4溶液與用於加速反應的H2O2混合產生的混合熱。也就是，H2SO4溶液和H2O2溶液由不同的噴嘴噴出。兩種溶液在僅低於噴嘴的最短範圍內的混合點處混合，並且製備了H2SO4-H2O2混合溶液(稱做硫酸/過氧化氫)。混合溶液滴在旋轉的光掩模襯底中心附近並通過離心力擴展。通過控制H2SO4和H2O2的流速，混合點P的高度、襯底的轉數、在襯底表面上混合溶液的溫度分布被限制到最小，可以實現均勻的清洗。現已介紹了可以使用用於電子束光刻等的氯甲基苯乙烯基抗蝕劑材料的溼剝離。
然而，該裝置採用了兩種液體由噴嘴噴灑之後混合進而利用兩種液體混合點熱量的系統，因此當液體達到晶片表面時的液體溫度難以控制。特別是，在相同文獻的圖2和3以及實施例1和2的現有技術說明(段落0035)中，介紹了晶片表面溫度分布的大的波動取決於噴嘴高度，並且存在噴嘴高度的最佳值。由此，難以控制晶片表面溫度，因此難以穩定地得到優選的處理效率。
發明內容
近些年來，由於半導體器件的高集成度帶來的圖形微製造，需要更高的清潔度，常規的浸泡型清潔方法不能處理這種情況，由此顆粒或金屬雜質粘附到晶片表面的問題變得很顯著。
在如光刻工藝等的製造工藝中，大量的顆粒或金屬雜質粘附在一個晶片上。在該情況下，當進行多個晶片的浸泡型SPM處理同時並排排列時，粘附到晶片背面的顆粒在液體中分離，之後產生了顆粒粘附到並排排列的晶片的相對面(晶片表面)的現象。為了除去粘附的顆粒，工藝完成了在浸泡型漂洗處理中添加兆聲波，然而副作用是損傷了晶片上的精細圖形，由此在一些情況中，發生了丟失圖形的問題。在特定的圖形寬度不大於150nm的情況中，該問題變得很嚴重。而且，粘附到晶片的金屬雜質溶解在溶液中，之後隨著再次使用SPM而堆積，導致晶片表面上金屬沾染物問題。
本發明的一個非限定性例子的目的是以下面的方式製造一種元件特性優異並且成品率足夠的半導體器件光刻工藝的幹蝕刻之後，或者離子注入或溼蝕刻通過光刻工藝開口的已開口抗蝕劑圖形之後，通過溼清洗剝離抗蝕劑，並且充分地除去了顆粒或金屬雜質同時沒有損傷精細圖形。
根據本發明，提供一種半導體器件的製造方法，包括在半導體襯底的上部上形成抗蝕劑圖形，用抗蝕劑圖形作為掩模進行處理，以及在使半導體襯底旋轉同時水平地保持半導體襯底的情況中將抗蝕劑剝離液提供到半導體襯底的抗蝕劑圖形形成表面的同時剝離抗蝕劑圖形，其中剝離抗蝕劑圖形的步驟包括將抗蝕劑剝離液提供到抗蝕劑圖形形成表面同時以較高的速度旋轉半導體襯底作為第一步驟；以及將抗蝕劑剝離液提供到抗蝕劑圖形形成表面同時以較低的速度旋轉半導體襯底的第一步驟之後的第二步驟。
根據本發明，包括提供抗蝕劑剝離液同時以較高的速度旋轉半導體襯底的第一步驟以及提供抗蝕劑剝離液同時以較低的速度旋轉半導體襯底的第二步驟。由於該原因，可以有效地剝離抗蝕劑圖形。特別是，可以有效地剝離由通常的剝離處理難以剝離的部分，例如抗蝕劑圖形中的抗蝕劑硬化層等。
在本發明中，在進行處理的工藝中，可以採用抗蝕劑圖形作為掩模對整個表面進行離子注入的構成。
而且在本發明中，離子注入中的摻雜量不小於1014cm-2，通過第二步驟可以剝離由離子注入引起的抗蝕劑圖形內產生的抗蝕劑硬化層。
而且在本發明中，可以採用以下構成抗蝕劑圖形形成在半導體襯底上提供的膜上，在進行處理的步驟中，採用抗蝕劑圖形作為掩模進行膜的選擇性幹蝕刻。
這裡，以上介紹的精細圖形可以具有寬度不大於150nm的部分。
而且，以上介紹的精細圖形可以具有寬度不大於150nm並且高度與寬度比不小於1的部分。
以上介紹的精細圖形可以是柵極圖形，例如具有含Si和Ge的SiGe層的SiGe柵極圖形、多晶矽或非晶矽柵極圖形或金屬柵極圖形。
可以使用以下液體作為抗蝕劑剝離液(i)含有卡羅酸(peroxomonosulfate)的液體(ii)有機溶劑(iii)含有酸的第一液體和含有過氧化氫的第二液體的混合物(例如，硫酸和含氧水)可以採用以下構成例如包括酸的第一液體和含有過氧化氫的第二液體在氣密空間內混合，得到的混合物作為抗蝕劑剝離液，抗蝕劑剝離液藉助噴嘴提供到抗蝕劑圖形形成表面。而且，第一液體和第二液體預先加熱到預定的溫度。而且，可以採用使用抗蝕劑剝離液的第一步驟之前將硫酸提供到抗蝕劑圖形形成表面的構成。
在本發明中，藉助多個噴嘴抗蝕劑剝離液提供到抗蝕劑圖形形成表面。而且，將抗蝕劑剝離液預先加熱到預定溫度之後將抗蝕劑剝離液提供到抗蝕劑圖形形成表面。
而且在本發明中，採用的構成進一步包括剝離抗蝕劑圖形的步驟之後進行半導體襯底的漂洗處理，在進行漂洗處理的步驟中，進行漂洗處理同時通過漂洗液提供單元將漂洗液提供到由保持單元保持的半導體襯底上，乾燥由保持單元保持的半導體襯底，同時由旋轉單元旋轉半導體襯底。
這裡，漂洗液可以是鹼液、電解陰極水或溶解有氫氣的水。電解陰極水是當進行純水或含有少量(不多於0.5質量％)的銨離子的水的電解作用時，在陰極側產生的一種液體。對於得到電解陰極水的產生裝置，儘管可以使用兩槽型電解系統，但是也可以使用三槽型裝置。對於電解陰極水，需要通過電解作用在陰極產生的氫氣或來自氣瓶的氫氣溶解到弱氨水內的水。
而且在本發明中，可以採用的構成進一步包括用氫氟酸清洗抗蝕劑圖形被剝離的半導體襯底，以及用氨水和含氧水的混合物清洗已用氫氟酸清洗的半導體襯底。
而且在本發明中，提供一種具有用於單晶片系統的處理室的抗蝕劑剝離清洗裝置，包括保持半導體襯底的保持單元，旋轉由保持單元保持的半導體襯底的旋轉單元，將抗蝕劑剝離液提供到由保持單元保持的半導體襯底上的清洗液提供單元，以及將漂洗液提供到由保持單元保持的半導體襯底上的漂洗液提供單元。
而且在本發明中，提供一種具有用於單晶片系統的第一處理室和用於單晶片系統的第二處理室的抗蝕劑剝離清潔裝置，其中用於單晶片系統的第一處理室包括保持半導體襯底的保持單元，旋轉由保持單元保持的半導體襯底的旋轉單元，將酸抗蝕劑剝離液提供到由保持單元保持的半導體襯底上的清洗液提供單元，以及將漂洗液提供到由保持單元保持的半導體襯底上的漂洗液提供單元，用於單晶片系統的第二處理室包括保持半導體襯底的保持單元，旋轉由保持單元保持的半導體襯底的旋轉單元，將鹼抗蝕劑剝離液提供到由保持單元保持的半導體襯底上的清洗液提供單元，以及將漂洗液提供到由保持單元保持的半導體襯底上的漂洗液提供單元。
在該裝置中，可以採用的構成進一步包括加熱抗蝕劑剝離單元的加熱單元，將加熱的抗蝕劑剝離液熱絕緣的熱絕緣單元。
根據本發明，可以下面的方式製造一種元件特性優異並且成品率足夠的半導體器件光刻工藝的幹蝕刻之後，溼清洗剝離抗蝕劑，並且充分地抑制了顆粒或金屬雜質的粘附同時沒有損傷精細圖形。
從下面結合附圖的說明中，本發明的以上和其它目的、優點和特點將變得更顯然，其中圖1是本發明的抗蝕劑剝離清洗裝置的處理室的簡要結構圖；圖2示出了抗蝕劑剝離工藝之後晶片表面上顆粒數量的評估結果；圖3示出了抗蝕劑剝離工藝之後粘附到晶片表面的金屬(Ge)量的評估結果；圖4示出了抗蝕劑剝離工藝之後晶片表面的產生圖形剝離的評估結果；圖5示出了在一個實施例中進行的工藝的工藝剖面圖；圖6示出了在實施例中進行的一個工藝中晶片轉數的過渡；圖7示出了實施例中清洗效果圖；圖8(1到5)示出了抗蝕劑剝離工藝的示意圖；圖9示出了實施例中清洗效果圖；圖10示出了實施例中清洗效果圖；圖11示出了根據實施例襯底處理裝置100的簡要結構圖；圖12示出了襯底貼裝臺的結構例子；圖13示出了混合部分的結構例子；圖14示出了根據實施例襯底處理裝置100的簡要結構圖；圖15A、15B示出了噴嘴和半導體襯底之間位置關係圖；圖16示出了在實施例中襯底處理裝置的簡要結構圖；圖17示出了包括混合部分、管道和噴嘴的部分的放大圖；圖18示出了晶片轉數的過渡圖；圖19示出了晶片轉數的過渡圖；
圖20示出了晶片轉數的過渡圖；圖21示出了晶片轉數的過渡圖；以及圖22示出了混合部分的構成例子。
具體實施例方式
這裡參考示例性實施例介紹本發明。本領域中的技術人員應該理解使用本發明的教導可以實現許多備選實施例，並且本發明不限於示例性目的介紹的各實施例。
下文中介紹了本發明的優選實施例同時示例出具有包含SiGe層的柵電極的半導體器件的製造方法。
首先，通過在其上形成有元件隔離區的矽襯底上熱氧化形成氧化矽膜成為柵極氧化膜。可以適當地將氧化矽膜的厚度設置在例如1到10nm的範圍內。
接下來，在氧化矽膜上例如通過LP-CVD(低壓化學汽相澱積)形成SiGe膜。可以適當地將SiGe膜的厚度設置在例如1到400nm的範圍內。然而能夠適當地設置SiGe膜的組分，從元件特性的觀點而言，將Ge的組分設置為10到40原子％。當SiGe層為Si和Ge的兩成分系統時，此時的Si成分能夠設置在90到60原子％的範圍內。
接下來，在SiGe膜上形成膜。將膜厚度適當地調節在例如10到400nm的範圍內。可以使用多晶矽膜；並且可以下面的方式形成多晶矽膜例如通過CVD法澱積多晶矽膜，澱積的同時摻雜n型或p型雜質，或者澱積之後通過離子注入摻雜n型或p型雜質。
隨後，在膜上(或者在不提供膜的情況中在雜質摻雜的SiGe膜上)施加光致抗蝕劑形成抗蝕劑膜，通過光刻形成預定的抗蝕劑圖形。
之後，形成由SiGe層和導電材料層組成的柵電極和柵極絕緣膜，同時用抗蝕劑圖形作為掩模對SiGe膜和氧化矽膜進行膜的幹蝕刻。可以適當地設置幹蝕刻條件，具體地，例如可以使用Cl2、HBr等作為蝕刻氣體通過反應離子蝕刻法進行幹蝕刻。
在以上介紹的方式中，在其上形成有柵極圖形的半導體襯底上提供抗蝕劑剝離液，之後，通過單晶片系統的溼處理將抗蝕劑圖形和蝕刻殘留物一起剝離。
對於剝離抗蝕劑圖形的方法，在一些情況中，進行除溼處理之外的如灰化等的幹處理，是由於這種處理利用了如氧等離子體等的高能量，會容易地損傷襯底，需要除去灰化殘留物的處理，由此使用抗蝕劑剝離液的溼處理很有利。
優選通過單晶片系統處理的幹蝕刻之後，抗蝕劑剝離液能夠充分地剝離抗蝕劑圖形。對於抗蝕劑剝離液，已知多種無機溶劑和有機溶劑，具體地，例如採用SPM(硫酸和過氧化氫的混合液)作為無機溶劑，而對於有機溶劑，可以採用含有苯酚和滷素基溶劑作為主要成分的溶劑、胺基溶劑以及甲酮基溶劑，例如環戊酮、甲基乙基酮等。幹蝕刻之後的抗蝕劑連同它的表面變性，由此通常與幹蝕刻之前的抗蝕劑相比，溶劑的溶解度低，因此抗蝕劑殘留物容易保留，所以優選進行具有高抗蝕劑剝離效果的SPM清洗。
對於除去性能和清洗效果，SPM的組分可以設置為硫酸∶30質量％，含氧水＝1∶1到8∶1(體積比)；工作溫度在100到150℃的範圍內。
以下面的方式提供抗蝕劑剝離液抗蝕劑剝離液接觸半導體襯底的抗蝕劑圖形形成表面；具體地，可以剝離抗蝕劑同時連續或間歇地提供抗蝕劑剝離液或者提供之後保持預定的保持時間。此時，半導體襯底的表面與抗蝕劑剝離液之間可以均勻接觸，同時使半導體襯底與要旋轉的旋轉臺固定；由於此，可以進行更有效的清洗。而且，在抗蝕劑剝離液的提供起始時間，以較高速旋轉襯底時，抗蝕劑剝離液馬上佔據了整個半導體襯底，此後，也可以在預定時間期間內保持抗蝕劑剝離液同時以較低的速度旋轉襯底或者停止旋轉。
而且，優選通過如加熱器的加熱裝置加熱到預先的預定溫度之後，抗蝕劑剝離液提供到半導體襯底的表面。此時，優選管道內的抗蝕劑剝離液保持在預定的溫度，同時提供如熱絕緣材料或加熱器的熱絕緣體用於熱絕緣。使用SPM的情況中，優選溫度設置為100到150℃。通過使用加熱的抗蝕劑剝離液，可以短時間得到充分的清洗效果。
優選在已加熱的半導體襯底上提供已加熱的抗蝕劑剝離液，同時加熱半導體襯底，然而，由於就簡化裝置結構和處理操作而言，可以得到足夠的清洗效果同時不加熱半導體襯底，優選已加熱的抗蝕劑剝離液提供在常溫的半導體襯底上。而且，可以將常溫的抗蝕劑剝離液提供在已加熱的半導體襯底上，特別是使用SPM時，但是SPM的比熱很大並且粘性很高，由於單晶片系統處理，襯底和清洗液之間的接觸時間較短，因此，提供在襯底上的清洗液的溫度難以增加到需要的溫度，與使用加熱的抗蝕劑剝離液的情況相比，清洗效果變差。
在本發明中，特別是優選使用SPM作為抗蝕劑剝離液。SPM具有高的粘性和高腐蝕特性，因此SPM通常用在浸泡型處理中，因此，採用SPM的單晶片系統處理不會出現需要裝置提供耐熱或耐酸結構的情況中裝置上存在的問題等，由於該原因，不需要進行單晶片系統處理。特別是，在光刻工藝的幹蝕刻之後的抗蝕劑剝離中，如上所述，與幹蝕刻之前的情況相比難以除去抗蝕劑，因此，決不會進行單晶片系統處理是由於與浸泡系統相比單晶片系統處理的處理時間通常變短。也就是，由於光刻工藝的幹蝕刻之後的抗蝕劑剝離，通常不存在進行單晶片系統處理同時在半導體襯底上提供加熱的SPM的技術思想。
以上面介紹的方式剝離抗蝕劑圖形之後，進行單晶片系統處理中的漂洗處理同時在半導體襯底的上表面上提供漂洗液。通過該漂洗處理，可以除去半導體襯底表面上的液體以及剝離液內的殘留物。可以適當地使用純水作為漂洗液。對於其它的漂洗液，可以使用將CO2溶解到純水內的CO2水，並還原氫氣溶解到純水內的水。也可以將痕量的氫氧化銨(10ppm的程度)添加到還原水內。漂洗處理時，半導體襯底保持在旋轉臺上以旋轉，由此可以實現半導體襯底表面與漂洗液之間的均勻接觸，並且可以進行更有效的漂洗。
漂洗處理之後可以下面的方式進行幹蝕刻將半導體襯底固定到可旋轉的工作檯上，並使工作檯高速旋轉(例如，1000rpm)。此時，可以進行幹處理同時吹入異丙醇蒸汽或乾燥的惰性氣體。由於高速旋轉和進一步吹入氣體可以有效地高燥。
優選在單晶片系統內連續地進行抗蝕劑剝離工藝和漂洗處理工藝。而且，還可以在單晶片系統的一個處理室內進行乾燥工藝。這樣可以避免承載晶片期間的沾汙。
該處理之後使用如SPM等的酸抗蝕劑剝離液的情況中，當用鹼化學液處理半導體襯底時，優選在不同的室進行處理。可以防止化學液內的酸成分和鹼成分形成鹽產生顆粒。
以上介紹的工藝之後，可以在用公知的製造工藝形成了柵極圖形的半導體襯底上製造預定的半導體器件。
這裡，介紹了以形成SiGe柵極圖形為例的實施例，而且本發明還優選形成由鎢或鉬等製成的金屬柵極圖形，或者形成由NiSix、ZrN、TiN、IrSix、PtSix等製成的金屬柵極圖形。而且本發明優選形成具有線寬不大於150nm的部分的精細圖形，並且形成了具有線寬度不大於150nm並且高度相對於線寬不小於1的精細圖形。特別是，本發明優選形成具有的柵極長度不大於150nm的精細柵極圖形，而且形成了柵極長度不大於150nm並且柵極高度與柵極長度的比值不小於1的精細柵極圖形。當在浸泡漂洗處理中添加兆聲波以除去在常規的浸泡型抗蝕劑剝離處理中粘附到襯底的顆粒時，該精細圖抗蝕劑剝離形容易受到如圖形剝離等的損傷。根據本發明，不需要添加這種兆聲波，因此可以剝離抗蝕劑同時抑制了顆粒或金屬雜質的粘附，同時沒有損傷精細圖形。
在以上介紹的製造工藝中，用氫氟酸(稀釋的氫氟酸DHF)清洗(DHF清洗)進行了漂洗處理的抗蝕劑圖形被剝離的半導體襯底，接下來，如果需要，提供一種進行漂洗處理之後用氨水和含氧水(APM)的混合物清洗(APM清洗)用DHF清洗的半導體襯底，隨後，如果需要，優選進行漂洗工藝。
DHF剝離幹蝕刻殘留物的能力很強，APM的顆粒剝離能力很強，因此，通過進行這些清洗，可以更有效地除去幹蝕刻殘留物和顆粒。
DHF的氫氟酸的濃度優選不小於0.05質量％，更優選不小於0.1質量％，特別優選不小於0.13質量％，另一方面，濃度優選不大於1.0質量％，更優選不大於0.7質量％，特別優選不大於0.5質量％。
當DHF的氫氟酸的濃度高時，幹蝕刻殘留物的剝離能力變大，然而，當氫氟酸的濃度過高時，柵極氧化膜的蝕刻速率變大，由此蝕刻速率變大到側蝕成問題的程度。
而且，當氫氟酸的濃度過高時，需要縮短清洗時間以防止側蝕，由此幹蝕刻殘留物容易保留，而且就控制清洗時間而言難以控制清洗操作。相反，氫氟酸的濃度低時，柵極氧化膜的蝕刻速率變小，由此能夠抑制柵極氧化膜的側蝕，然而幹蝕刻殘留物的剝離能力變小。因此在以上介紹的範圍內設置第一化學液的組分時，可以進一步充分地除去粘附到半導體襯底的幹蝕刻殘留物，同時進一步充分地抑制了柵極氧化膜的側蝕。
DHF的工作溫度優選不大於40℃，更優選不大於35℃，特別優選不大於30℃。通過在以上介紹的範圍內設置DHF的工作溫度，可以進一步有效地抑制柵極氧化膜的側蝕。而且，DHF的工作溫度優選不小於5℃，更優選不小於10℃，特別優選不大於15℃。通過在以上介紹的範圍內設置DHF的工作溫度，可以進一步充分地除去粘附到底的幹蝕刻殘留物。
作為以上介紹的DHF清洗的一個例子，可以下面的方式進行DHF清洗使用單晶片系統處理清洗裝置，由噴嘴噴灑20℃液體溫度0.5質量％的氫氟酸的DHF濃度，同時在20到30秒鐘的處理時間周期期間，旋轉(塗)保持在工作檯上的半導體襯底。
另一方面，用於APM清洗的APM的氨濃度優選不小於0.05質量％，更優選不小於0.1質量％，特別優選不小於0.2質量％。而且APM的氨濃度優選不大於1.5質量％，更優選不大於1質量％，特別優選不大於0.6質量％。
AMP內過氧化氫於氨的濃度比(過氧化氫/氨；參照質量)優選不小於1，更優選不小於1.1，特別優選不小於1.2。而且，AMP內過氧化氫與氨的濃度比(過氧化氫/氨；參照質量)優選不大於5，更優選不大於3，特別優選不大於2。
SiGe的蝕刻速率隨著AMP氨濃度的降低趨於變小；然而，氨濃度過低，顆粒的剝離能力趨於降低。另一方面，AMP的顆粒剝離能力隨AMP內過氧化氫與氨的濃度比增加而變大，直到達到特定的比值。而且，就成本而言，不優選使AMP內過氧化氫與氨的濃度過大。
就此而言，通過將AMP內的組分設置在以上介紹的範圍內，可以進一步充分地除去粘附到半導體襯底的顆粒，同時充分地抑制了SiGe的側蝕。
就抑制SiGe的側蝕或溫度控制而言，AMP的工作溫度優選不大於45℃，優選不大於40℃，特別優選不大於35℃。而且，就溫度控制或能量成本等而言，優選AMP的工作溫度儘可能地接近室溫的範圍內，所有例如以上的溫度範圍作為上限，可以將可允許的公差溫度設置為不小於5℃，不小於10℃，進而不小於15℃。
當根據常規的清洗方法使用具有較高的液體溫度和較高的濃度的氨水和含氧水嘗試清洗半導體襯底時，通過幹蝕刻進行構圖形成柵極圖形和柵極氧化物膜圖形之後，沒有到SiGe層的程度，但是柵極氧化膜在某種程度上受到側蝕。由於該原因，在常規的清洗方法中，控制清洗條件以使柵極氧化膜的側蝕量位於允許的限制內，元件特性的退化沒有變成問題，例如不大於1nm。在本發明中，可以使氨水和含氧水的混合物組成的APM的濃度低於常規使用的化學液的濃度，因此可以有效地抑制或防止由APM清洗工藝中APM導致的柵極氧化膜的側蝕。而且，在APM清洗工藝中，可以成分抑制或防止柵極氧化膜的側蝕，因此可以充分確保柵極氧化膜側蝕量的允許上限，由此，在DHF清洗工藝中，即使使用了具有蝕刻氧化物特性的氫氟酸，也可以除去殘留物同時將柵極氧化膜的側蝕量抑制在允許的限制內。
作為以上介紹的APM清洗的一個例子，可以下面的方式進行APM清洗使用單晶片系統處理清洗裝置，APM的組分為30質量％的氨水∶30質量％的含氧水∶水＝1∶1∶50(體積比)，在35℃的液體溫度由噴嘴噴灑，在30秒到2分鐘的處理時間周期期間旋轉(塗)在工作檯上保持的半導體襯底。
優選在一個單晶片系統的清洗裝置內連續地進行以上介紹的DHF清洗和它的漂洗工藝、APM清洗工藝及它的漂洗工藝，之後接抗蝕劑剝離工藝及它的漂洗工藝。而且，優選在一個單晶片系統清洗裝置內連續地進行精細後序的乾燥工藝。由於此，裝置之間半導體襯底的傳送變得不再必要，而且可以防止傳送時襯底的沾汙。應該指出為了防止產生顆粒，優選在進行了酸化學液處理(SPM或DHF)的處理室不同的處理室內進行鹼APM清洗。
對於用於本發明製造方法的優選單晶片系統清洗裝置，可以使用單晶片系統的具有一個處理室的抗蝕劑剝離清洗裝置，單晶片系統提供有保持半導體襯底的保持單元、旋轉保持在保持單元上的半導體襯底，將抗蝕劑剝離液提供在保持單元上的半導體襯底上的清洗液提供單元，以及將漂洗液提供在保持單元上的半導體襯底上的漂洗液提供單元。抗蝕劑剝離工藝之後進行如DHF清洗等的另一清洗時，優選進一步包括化學液提供單元。
對於以上介紹的單晶片系統清洗裝置，例如可以使用具有圖1所示處理室的清洗裝置。該清洗裝置提供有在處理室1中保持晶片3的旋轉臺2。以在工作檯2上提供抽吸機構或在工作檯的周邊上提供晶片固定工具的方式保持晶片。在工作檯2上，提供了抗蝕劑剝離液提供噴嘴4、漂洗液提供噴嘴5以及用於如DHF等的另一化學液的提供噴嘴6，由此可以在工作檯2上保持的晶片3上提供多種化學液或漂洗液。如噴嘴、工作檯等處理室的內表面或化學液的接觸部分構成或塗覆有耐化學(耐酸/耐熱)材料，例如quarts或Teflon(商標)等。在處理室1的底部上提供了廢液排除口7，由廢液排除口7排出了提供到晶片上表面的化學液或純水。而且提供了用於如氮氣或氬氣等的惰性氣體的提供口，以便將處理氣氛保持為恆定的條件，對於該情況，也可以提供排氣口。如抗蝕劑剝離液等的多種化學液以預定的溫度保持在存儲槽內，之後通過供料泵的壓力送料由提供噴嘴排出。此時，可以用熱絕緣材料塗覆供料管線，或者用加熱器調節溫度。
當使用如APM等的鹼化學液進行處理時，使用SPM、DHF等酸化學液進行處理之後，優選提供具有與以上介紹的處理室相同結構的清潔裝置，而不是提供用於鹼化學液的提供噴嘴代替一個裝置內分別提供的抗蝕劑剝離液提供噴嘴。以提供公知的傳送單元的方式進行不同處理室之間的半導體襯底傳送。
接下來，參考附圖介紹本發明的優選實施例。
第一實施例圖11示出了根據實施例襯底處理裝置100的簡要結構圖。該襯底處理裝置100提供有處理室102，包括襯底貼裝臺104、容納有提供到半導體襯底106表面的第一液的第一容器126、容納有提供到半導體襯底106的第二液的第二容器130、混合部分114，與第一容器126和第二容器130通信產生混合物同時將由這些容器提供的第一和第二液混合，噴嘴112，與混合部分114通信，將混合物提供到半導體襯底106的表面，以及管道115，將混合部分114與噴嘴112相連，將來自混合部分114的混合物引入到噴嘴112。在管道115的周邊，設置了加熱管道115的管道加熱器160(圖17)。
襯底貼裝臺104將半導體襯底106固定為要處理的物體。連接到電極108的襯底貼裝臺104以半導體襯底106保持水平的條件旋轉的方式構成。半導體襯底106隨穿過襯底中心的軸旋轉並垂直於襯底的表面作為軸。優選在襯底貼裝臺104或它的周邊提供加熱部分，由此由加熱器將半導體襯底106熱絕緣為預定的溫度。圖12示出了這種構成的一個例子。在圖12的結構中，紅外加熱器134設置在襯底貼裝臺104上，由於此，加熱半導體襯底106的表面。
旋轉控制器110控制電極108的旋轉速度。根據本發明人的考慮，顯然處理工藝期間，在一些情況中，通過適當地改變襯底的轉數提高了處理效率。例如，在本實施例進行的抗蝕劑剝離處理中，顯然在最初襯底以較高速旋轉然後襯底以較低速旋轉的情況中，抗蝕劑剝離效率顯著提高。
原因不是很顯然，然而推測如下。
當進行高劑量速率的雜質注入時，在抗蝕劑的表面上形成了硬化層。這種硬化層通常難以除去。因此，增加了在高速旋轉的襯底表面上，半導體襯底106的表面接觸新鮮的化學液的機會；由此可以有效地除去硬化層，因此提高了剝離處理效率。相反，剝離硬化層之後，襯底不必這麼高的速度旋轉，但是優選低速旋轉使液體在襯底表面上保持長時間，由此減少了化學液的消耗量。根據以上介紹的處理內容，旋轉控制器能夠實現旋轉速度分布。雖然通過旋轉控制器110在控制系統中沒有特別的限制，例如，可以使用基於工作檯驅動電極108的系統，同時保持其中時間對應於轉數的工作檯。
第一容器126和熱絕緣體118容納了用於處理的第一液體。在本實施例中，硫酸用做第一液體。用圖中未示出的泵送到熱絕緣體118的使容納在第一容器126中的第一液體。通過控制閥124可以調節它的液體量。加熱器120形成在熱絕緣體118的周邊，由此由第一容器126送出的第一液體熱絕緣到預定的溫度。在本實施例中，預定的溫度為80到100℃。容納在熱絕緣體118中的第一液體送到混合部分114，同時通過控制閥124調節它的送入量。
第二容器130容納用於處理的第二液體。在本實施例中，含氧水用做第二液體。第二容器130保持在室溫(20到30℃)；第二液體直接由第二容器130提供到混合部分114。通過控制閥128調節第二液體的送入量。
混合部分114將由熱絕緣體118提供的第一液體與由第二容器130提供的第二液體混合。對於混合系統，可以使用多種形式。圖13示出了混合部分114的結構的一個例子。如圖所示，混合部分114提供有由中空結構的螺旋管組成的管道156，第一引入口152和第二引入口154分別將第一液體和第二液體引入到管道156。
通過使用這種結構的混合部分114，第一和第二液體沿混合部分的內壁螺旋移動有效地混合。圖22示出了混合部分114的結構的另一個例子。在本例中，在與圖13相同的管道156的周邊，設置了管狀加熱器166。管道156設置在管狀加熱器166內部。管狀加熱器166具有用於熱水的入口170和出口168，熱介質在其內部循環。例如，採用玻璃作為管狀加熱器166的組成材料。
在本實施例中，第一和第二液體，即混合硫酸和含氧水，產生了反應熱，由此混合物的溫度不小於100℃；將具有高溫的這種混合物提供到半導體襯底106提高了熱處理效率。然而，當停止提供用於半導體襯底106的混合物時的期間，混合部分114冷卻，由此可以預見留在內部的液體溫度降低。因此，在圖11的裝置中，提供了混合部分114周圍的加熱器116以抑制剩餘液體的冷卻。
噴嘴112將混合部分114處產生的混合物提供到半導體襯底106的表面。由混合部分114送出的混合物藉助管道115引入到噴嘴112。噴嘴112將混合物朝半導體襯底106的預定部分噴射。
圖1 7為包括混合部分114、管道115和噴嘴112的部分的放大圖。噴嘴112將由於反應熱變成高溫的混合物提供到半導體襯底106。此時，半導體襯底106的處理效率增強，然而，可以預見停止提供用於半導體襯底106的期間，噴嘴112內剩餘的液體溫度降低。因此，如圖17所示，在本實施例中，加熱器162環繞在噴嘴112周圍以抑制剩餘液體的冷卻。
此外，管道加熱器160設置在管道115周圍。由於此，混合物由混合部分114送到噴嘴112的期間，混合物保持在高溫，由此可以使混合物的溫度或組分穩定。
接下來，介紹使用以上裝置襯底的處理工藝。
在本實施例中，進行的工藝包括以下步驟。
(i)抗蝕劑形成在矽上。
(ii)進行抗蝕劑的構圖工藝。
(iii)用抗蝕劑作為掩模進行離子注入。
在本實施例中，假設離子種類As，注入濃度5×1014cm-2。
(iv)用硫酸和含氧水的混合物(SPM)剝離抗蝕劑。
在以上的步驟(iv)中，使用的裝置顯示在圖11等中。進行處理(iv)之前，應在其內部用含氧水填充的條件中準備第二容器130，應在其內部用硫酸填充的條件中準備第一容器126。將預定量的硫酸由第一容器126引入到熱絕緣體118，以通過加熱器120在80到110℃熱絕緣。環境保持在該條件下並進行準備，此後開始處理。首先，通過控制閥122調節第一液體的流速，之後通過控制閥128調節第二液體的流速，以將這些液體引入到混合部分114內。在混合部分114內，將它們混合變成SPM。通過混合由於發熱反應達到100到120℃液體溫度的混合物被引入到半導體襯底106的表面上。
以下麵條件的方式控制熱處理中半導體襯底106的轉速。
(a)由開始經歷15秒鐘每分鐘500轉數(b)由15秒鐘到40秒鐘每分鐘15轉數由於以上的(a)，有效地剝離了由高濃度劑量速率產生的抗蝕劑硬化層。接下來，由於以上的(b)，除去硬化層之外的下部上殘留的抗蝕劑。
應該注意晶片的旋轉變換可以採取除以上介紹的之外的多種形式。例如，圖6示出了它的一個例子。
而且，優選採取圖18到21中所示的示圖。
在圖18所示的示圖中，可以剝離在晶片周邊部分上的硬化層，轉數再次返回到高速旋轉，高溫的新SPM整個地噴灑在晶片上，由於此，表面上少量的剩餘抗蝕劑殘留物被完全除去。
在圖19所示的示圖中，通過重複高速旋轉和低速旋轉較厚地形成了取決於I/I(離子注入)的抗蝕劑表面硬化層，在高速旋轉/SPM傳送時硬化層沒有剝離的區域變大。因此，此時，在一次高速到低速旋轉處理中，不可能低速旋轉時整個低除去硬化層。由於該原因，最終低速旋轉時留下的抗蝕劑硬化層的區域變小。再次重複高速旋轉/傳送和低速旋轉。由於此，可以有效地除去抗蝕劑。
與圖19的示圖類似，圖20所示的示圖為較厚地形成了取決於I/I的抗蝕劑表面硬化層的情況中有效的處理方法，與圖18的示圖類似，通過最終處理時高速旋轉和傳送，整個地除去了表面上少量的剩餘抗蝕劑殘留物。
與圖19的示圖類似，圖21所示的示圖為較厚地形成了取決於I/I的抗蝕劑表面硬化層的情況中有效的處理方法，在第一階段中，僅通過密集的硫酸軟化了硬化層，在第二階段中，通過SPM傳送進行抗蝕劑溶解和去除。而且，與圖20的示圖類似，進行最終處理時高速旋轉的SPM傳送。對於受到離子注入的抗蝕劑的剝離，優選光灰化之後進行單晶片SPM處理。例如，在1E15的離子注入的抗蝕劑中，20到60秒時間周期期間，光灰化之後優選進行單晶片SPM處理。
下面根據本實施例介紹裝置和方法的效果。
根據本實施例的裝置採用了第一和第二液體在混合部分114中混合的系統，混合物(SPM)利用以上混合時產生的熱變成高溫，具有高溫的混合物噴灑在半導體襯底106上。
利用噴灑到半導體襯底106之前立即混合的反應熱提高液體溫度，因此，不需要提供額外的加熱機構，由此用簡單的結構將處理液體製成高溫，並且可以提高處理效率。
進而，在本實施例中，來自混合部分114的下流側(半導體襯底106側)變成通過加熱器熱絕緣的結構。由於該原因，由於反應熱增加溫度的混合物可以提供到半導體襯底106，同時基本上沒有降低溫度。由於此，可以溫度地實現有效的優選處理。
而且，根據本實施例的裝置採用了使用處理液一個晶片接一個晶片的單晶片系統處理，而不是許多晶片浸泡在相同的處理液中的浸泡系統。在浸泡系統中，由晶片表面上除去的沾染物溶解或分散在水溶液內，之後，會發生沾染物容易地重新粘附到相鄰的另一晶片的背面。對此，本實施例進行單晶片系統處理，因此，不會發生該問題，由此可以實現更高的清潔度。
而且，在本實施例中，採用了第一和第二液體預先在混合部分114中混合之後由噴嘴112噴灑的構成。通過在氣密結構的混合部分114的內部混合兩種液體，產生了卡羅酸(peroxosulfate H2SO5)，包括固定量卡羅酸的混合物由噴嘴112噴灑到半導體襯底106，因此，可以預見得到優選的抗蝕劑剝離效率。雖然容易產生卡羅酸的條件不必很清楚，但是可以預見兩種液體在氣密結構的混合部分114中混合作為本實施例的情況中，存在穩定地產生卡羅酸的趨勢。如本例後面將介紹的，在由噴嘴排放混合液體期間，難以得到穩定的抗蝕劑剝離效率，由此需要提供氣密結構的混合部分作為本實施例。
而且，在本實施例中，在氣密空間中一次混合硫酸和含氧水，之後通過加熱器116進一步加熱，同時保持由混合到SPM液體內產生的卡羅酸(氧化物種類)。由於此，可以穩定地提高剝離效率。
第二實施例本實施例示出了向半導體襯底106提供兩個噴嘴噴灑的混合物。圖14示出了根據實施例襯底處理裝置100的一個例子。圖15A、15B示出了圖14所示的噴嘴112a，112b和半導體襯底106之間位置關係圖。除噴嘴結構之外，本實施例的裝置結構與第一實施例中示出的器件結構相同。設置在管道115和噴嘴112周圍加熱器的點與第一實施例中指示的相同。
如圖15A、15B所示，噴嘴112a將混合物噴灑到半導體襯底106的端部，噴嘴112b將混合物噴灑到半導體襯底106的中心部分。以與襯底表面成角度「a」並且與襯底的正切方向成角度「b」製備噴嘴。
在本實施例中，除了第一實施例中介紹的效果之外，還顯示了以下效果。
根據本實施例的裝置提供有噴嘴112a和噴嘴112b的兩個噴嘴。結構是一個將處理液噴灑到半導體襯底106的中心部分，另一個將處理液噴灑到半導體襯底106的端部。由於此，在半導體襯底106的處理表面中，溫度變得均勻，由此，抗蝕劑剝離效率變得均勻。儘管本實施例是利用兩種液體混合產生的熱量將處理液製成高溫，此時，在半導體器件106的表面中，在液體直接撞擊的位置和液體沒有撞擊的位置之間容易發生溫度分布差異。因此，可以下面的方式提高處理的穩定性如上準備多個噴嘴，之後構成方法使液體撞擊半導體襯底106的不同位置。
第三實施例在本實施例中，顯示了混合物噴灑到半導體襯底106的一個例子。圖16示出了在實施例中襯底處理裝置100的一個例子。除噴嘴結構之外，本實施例的裝置結構與第一實施例中示出的器件結構相同。圖17中所示的管道115和噴嘴112周圍的加熱器的點與第一實施例中的相同。如圖所示，在本裝置中，由於移動部分140的控制，噴嘴112可以移動。噴嘴112構成得可以噴灑混合物同時由襯底的中心向周邊部分移動噴灑部分。在以上的結構中，在半導體襯底106的處理表面內，溫度變得均勻，由此，抗蝕劑剝離效率變得均勻。雖然本實施例示利用兩種液體混合產生的熱量將處理液製成高溫，此時，在半導體器件106的表面中，在液體直接撞擊的位置和液體沒有撞擊的位置之間容易發生溫度分布差異。因此，如上所述，移動液體的噴灑部分的同時進行處理，由於此，可以提高處理的穩定性。
第四實施例利用以上實施例中指出的裝置，通過SPM進行抗蝕劑剝離處理之後，通過下面兩個系統進行漂洗工藝。
(i)純水漂洗處理(ii)純水漂洗處理，漂洗後藉助稀釋的氨水通過系統(ii)的漂洗處理需要的時間短於系統(i)完成漂洗處理需要的時間。
應該注意由於同樣使用了稀釋的APM(氨過氧化氫水)或鹼還原的水代替系統(ii)得到了相同的趨勢。
如上所述以剝離抗蝕劑的處理為例介紹了本發明的優選實施例。
這裡剩餘的抗蝕劑具有容易在晶片的周邊端部產生的趨勢。由於此，推測了下面內容。
第一個原因是在晶片表面內容易發生溫度分布差異。與晶片中間部分相比，晶片的周邊端部容易變成低溫，由此可以預見在晶片的周邊端部中，抗蝕劑剝離效率降低。
第二個原因是抗蝕劑硬化層牢固地粘附到晶片的周邊端部。通常，形成抗蝕劑以使膜厚度通常由晶片的中間部分朝周邊端部逐漸變薄。也就是，以中間部分厚並且周邊端部薄的方式形成抗蝕劑的膜厚度。在晶片的周邊端部中，抗蝕劑的上部變成抗蝕劑硬化層，當剝離抗蝕劑硬化層時，通過剝離作用容易剝離抗蝕劑的下部。另一方面，在晶片的周邊端部中，抗蝕劑的厚度薄，因此幾乎整個抗蝕劑變差到硬化層，因此不能預計和晶片中間部分一樣，通過剝離作用剝離抗蝕劑。由於該原因，與晶片中間部分相比，在晶片的周邊端部中，難以除去抗蝕劑硬化層。
第三個原因是處理液難以保持在晶片的周邊端部的表面上。在晶片的周邊端部中，易於發生處理液的滑動，由此處理效率變差。
對此，在本實施例中，採取下面的措施以有效地解決留在晶片的周邊端部的抗蝕劑。
作為以上第一原因中介紹的內容，在實施例中提供混合部分114時，提供到半導體襯底106之前立即調節混合物(SPM)以控制溫度。由於此，可以使晶片表面內的溫度分布均勻。如果採用和第二實施例中一樣提供有多個噴嘴112的構成，或者和第三實施例中一樣採用可移動噴嘴的構成，那麼溫度的均勻性進一步提高。
而且，對於第二和第三原因中介紹的內容，在以上實施例中，旋轉控制器110適當地控制襯底的轉數，由於此，抑制了晶片的周邊端部處理液的滑動並且提高了抗蝕劑硬化層的效率。例如，用較高轉數進行處理後，用較低轉數執行處理，這樣難以發生處理液的滑動並且處理液易於保持在晶片的周邊端部。
由於這些原因，在實施例中，有效地溶解了晶片的周邊端部剩餘的抗蝕劑。
如上所述，參考附圖介紹了本發明的實施例，然而這些是本發明的說明，可以採用以上介紹之外的多種構成。
例如，在以上介紹的實施例中，SPM用做處理液，如果在幹蝕刻後用單晶片系統處理能夠有效地剝離抗蝕劑圖形，那麼可以使用除SPM之外的物質。對於以上介紹的抗蝕劑剝離液，例如，可以採用含有苯酚和滷素基溶劑作為主要成分的溶劑、胺基溶劑以及甲酮基溶劑，例如環戊酮、甲基乙基酮等。幹蝕刻之後的抗蝕劑連同它的表面變性，由此通常與幹蝕刻之前的抗蝕劑相比，溶劑的溶解度低，因此抗蝕劑殘留物容易保留，所以優選進行具有高抗蝕劑剝離效果的SPM清洗。SPM的組分可以設置為硫酸∶30質量％含氧水＝1∶1到8∶1(體積比)；工作溫度在100到150℃的範圍內。通過該措施，可以穩定地提高優選的剝離性能和清洗效率。
而且，在以上實施例中，以矽襯底的處理為例，然而，根據應用的目的可以有多種半導體襯底，例如包括Si、Ge等元素的半導體等。其中，當採用矽晶片作為半導體襯底時，進一步顯著顯示出了本發明的效果。
在以上實施例中，採用抗蝕劑的剝離處理作為一個例子，然而，本發明中的「處理」包括使用化學液體或它的蒸汽處理整個襯底表面。例如，包括溼蝕刻處理、剝離處理剝離殘留物等。
[例1]通過光刻技術和幹蝕刻技術根據上述方法在矽晶片上形成作為電晶體的SiGe柵極圖形，柵極長度小於100nm。柵極圖形具有寬度不大於150nm並且高對比寬度不小於1的部分。
為了去掉在幹蝕刻之後多餘的抗蝕劑圖形，根據以下條件使用圖1所示的單晶片系統清洗裝置進行SPM清洗。接著，使用相同的單晶片系統清洗裝置通過用純水進行漂洗處理進行乾燥處理。
所提供的SPM成分硫酸/30wt％含氧水＝1/1(體積比)，到晶片表面的SPM傳送量100到200ml，SPM溫度100℃，SPM處理時間兩秒。
類似於例1，製備其上形成SiGe柵極圖形的晶片。為了去掉在幹蝕刻之後多餘的抗蝕劑圖形，根據以下條件採用使用石英槽的浸泡型系統進行SPM清洗。接著，在使用不同石英槽的浸泡系統用純水進行漂洗處理之後進行乾燥處理。
所提供的SPM成分硫酸/30wt％含氧水＝5/1(體積比)，處理槽體積45L的石英槽，一批處理的晶片數量50，SPM溫度140℃，SPM處理時間十秒。
進行附著在晶片的晶片表面的顆粒的數量的測量，其中在例1和比較例1中進行處理，同時使用晶片缺陷檢查裝置(KLA-TencorCompany 2351)。在圖2中示出了結果。
進行附著在晶片的晶片表面的Ge數量的測量，其中在例1和比較例1中進行處理，使用商業上可用的晶片表面檢查裝置(全反射型X射線螢光分析器)。在圖3中示出了結果。應當注意，對於比較例1，測量了處理1000片晶片之後晶片表面的Ge附著物。
進行圖形剝離產生數量的測量，其中在例1和比較例1中進行處理，同時使用晶片缺陷檢查裝置(KLA-Tencor Company 2351)。在圖4中示出了結果。在例1的晶片上沒有觀察到圖形剝離。應當注意，對於比較例1，表示在在漂洗處理中加入頻率950kHz、輸出功率120W、持續10分鐘的兆聲波的情況下的結果。
通過上述評估結果可以看到，根據本發明，能夠有效地抑制晶片表面的顆粒或金屬雜質附著物，而不損傷精細圖形。
在本實施例中，示出了一個半導體器件的製造方法的例子，包括(i)在半導體襯底的上部上形成抗蝕劑圖形的工序，(ii)用抗蝕劑圖形作為掩模對暴露部分進行處理的工序，(iii)在使半導體襯底水平保持旋轉的情況下將抗蝕劑剝離液提供到半導體襯底的抗蝕劑圖形形成表面剝離抗蝕劑圖形的工序。
具體的，工序(iii)是形成SiGe柵極圖形，同時對引入雜質的多晶矽進行幹蝕刻的工序。
剝離抗蝕劑圖形的工序(iii)包括將抗蝕劑剝離液提供到抗蝕劑圖形形成表面同時以較高的速度旋轉半導體襯底的第一步驟，以及在第一步驟之後，將抗蝕劑剝離液提供到抗蝕劑圖形形成表面同時以較低的速度旋轉半導體襯底的第二步驟。
下文中將詳細介紹。
首先，在矽晶片上形成柵極長度不大於100nm的SiGe柵極圖形。之後，使用抗蝕劑圖形作為掩模分別對N-MOS區和P-MOS區進行離子注入產生短溝道效應抑制目的的雜質。在每個離子注入工藝中，劑量為不小於1014cm-2。
工藝流程顯示在圖5中。這裡，在離子注入之後不需要剝離抗蝕劑圖形的工藝中，使用圖1所示的單晶片系統清洗裝置用圖6中所示的順序進行SPM清洗。也就是，進行由高速旋轉條件下施加抗蝕劑液的第一步驟和低速旋轉的條件下施加抗蝕劑液的第二步驟的清洗。當進行高劑量速率的雜質引入作為實施例時，在抗蝕劑圖形內產生了抗蝕劑硬化層。可以用以上介紹的第二步驟有效地剝離該抗蝕劑硬化層。
應該注意雖然圖中未示出，但是SPM溫度、組分、純水漂洗以及乾燥工藝與例1的相同。而且，本流程之後，進行側壁氧化物膜形成和源漏注入，由此形成了電晶體。
例2的離子注入之後，用比較例1中所示的浸泡系統進行剝離抗蝕劑圖形的工藝。
與例1類似，使用KLA抗蝕劑圖形剝離之後評估缺陷數量。結果顯示在圖7中。
在例2和比較例2中都沒有產生抗蝕劑殘留，然而在比較例2中，產生了圖形剝離或顆粒。由於兆超聲造成圖形剝離。
在使用單晶片清洗的例2與比較例2中，由於沒有使用兆超聲因此不存在損傷，沒有產生整個的圖形剝離，而且由於沒有背面傳送，產生的顆粒數量抑制為很少的顆粒數量。
而且，不小於1E14/cm2較大的離子注入的量，儘管在抗蝕劑表面上形成了硬化層，但是僅通過例2的單晶片清洗可以有效地剝離抗蝕劑。這通過圖6所示的排列的順序造成。也就是，首先，為了剝離硬化層，9秒鐘的時間周期連續地傳送SPM液同時高速旋轉晶片。在該高速旋轉步驟中，晶片和SPM液之間的接觸數量增加，由於此，顯著除去了硬化層。之後，旋轉數降為低速，10秒鐘的時間周期傳送SPM液之後，為節約化學液停止傳送，在晶片的中心部分SPM液的凸起液體通過離心力擴散到晶片的外周邊部分，硬化層下較軟的抗蝕劑層被剝離(攪拌)(paddling)。此時通過剝離剝離掉周邊中少量的剩餘硬化層。應該指出當繼續高速旋轉並且不存在攪拌時，在晶片的外周邊部分液體溫度降低，產生了殘留物分離。因此，在由離子注入引起的硬化層殘留在表面上作為本實施例的抗蝕劑剝離中，本順序很有效。要指出的是圖8(1到5)中的抗蝕劑剝離工藝為示意圖。
在例2中，提供的液體不是H2SO4+H2O2，而是H2SO4+卡羅酸(H2SO5)。已通過混合H2SO4和H2O2產生的卡羅酸(H2SO5)具有強氧化作用的原理獲得SPM的抗蝕劑剝離，通過卡羅酸對抗蝕劑進行氧化分解。因此，即使使用卡羅酸複合的H2SO4，也可以得到SPM為H2SO4+H2O2的相同效果。就此而言，由於單個提供結構可以簡化液體提供機構。用該卡羅酸複合的H2SO4可以得到與例2相同的評估，可以確定可以得到相同的結果(圖9，圖10)。
顯然本發明不限於以上所述，可以不脫離本發明的範圍和精神進行修改和變化。
權利要求
1.一種半導體器件的製造方法，包括在半導體襯底的上部上形成抗蝕劑圖形；用所述抗蝕劑圖形作為掩模進行處理；以及在使所述半導體襯底旋轉同時所述半導體襯底保持水平的情況下將抗蝕劑剝離液提供到所述半導體襯底的抗蝕劑圖形形成表面的同時，剝離所述抗蝕劑圖形，其中剝離抗蝕劑圖形的步驟包括將所述抗蝕劑剝離液提供到所述抗蝕劑圖形形成表面同時以較高的速度旋轉所述半導體襯底作為第一步驟；以及將所述抗蝕劑剝離液提供到所述抗蝕劑圖形形成表面同時以較低的速度旋轉所述半導體襯底作為第一步驟之後的第二步驟。
2.根據權利要求1的半導體器件的製造方法，其中在進行處理的步驟中，用抗蝕劑圖形作為掩模對襯底的整個表面進行離子注入。
3.根據權利要求2的半導體器件的製造方法，其中在所述離子注入中的劑量不小於1014cm-2，通過所述第二步驟剝離由離子注入引起的抗蝕劑圖形內產生的抗蝕劑硬化層。
4.根據權利要求1的半導體器件的製造方法，還包括所述抗蝕劑圖形形成在所述半導體襯底上提供的膜上；以及在進行處理的步驟中，用所述抗蝕劑圖形作為掩模選擇性地進行導電膜的幹蝕刻，形成所述膜的精細圖形。
5.根據權利要求4的半導體器件的製造方法，其中所述精細圖形具有寬度不大於150nm的部分。
6.根據權利要求4的半導體器件的製造方法，其中所述精細圖形具有寬度不大於150nm並且高度與寬度比不小於1的部分。
7.根據權利要求4的半導體器件的製造方法，其中所述精細圖形是柵極圖形。
8.根據權利要求7的半導體器件的製造方法，其中所述柵極圖形是具有含Si和Ge的SiGe層的SiGe柵極圖形。
9.根據權利要求7的半導體器件的製造方法，其中所述柵極圖形是多晶矽或非晶矽柵極圖形。
10.根據權利要求7的半導體器件的製造方法，其中所述柵極圖形是金屬柵極圖形。
11.根據權利要求1的半導體器件的製造方法，其中含有卡羅酸的液體作為所述抗蝕劑剝離液。
12.根據權利要求1的半導體器件的製造方法，其中所述抗蝕劑剝離液是有機溶劑。
13.根據權利要求1的半導體器件的製造方法，其中含有酸的第一液體和含有過氧化氫的第二液體在氣密空間內混合，得到的混合物作為所述抗蝕劑剝離液，所述抗蝕劑剝離液藉助噴嘴提供到所述抗蝕劑圖形形成表面。
14.根據權利要求13的半導體器件的製造方法，其中所述第一液體或所述第二液體預先加熱到預定的溫度。
15.根據權利要求13的半導體器件的製造方法，其中所述第一液體為硫酸，所述第二液體為含氧水。
16.根據權利要求1的半導體器件的製造方法，其中在所述第一步驟之前包括將硫酸提供到所述半導體襯底的抗蝕劑圖形形成表面。
17.根據權利要求1的半導體器件的製造方法，其中通過多個噴嘴將所述抗蝕劑剝離液提供到所述抗蝕劑圖形形成表面。
18.根據權利要求1的半導體器件的製造方法，其中將所述抗蝕劑剝離液預先加熱到預定溫度，之後，將所述抗蝕劑剝離液提供到所述抗蝕劑圖形形成表面。
19.根據權利要求1的半導體器件的製造方法，還包括剝離所述抗蝕劑圖形的步驟之後進行所述半導體襯底的漂洗處理；在進行漂洗處理的步驟中，進行漂洗處理同時將漂洗液提供到半導體襯底上；以及由以所述旋轉單元旋轉半導體襯底的方式乾燥由所述保持單元保持的半導體襯底。
20.根據權利要求19的半導體器件的製造方法，其中所述漂洗液是鹼液、電解陰極水或溶解有氫氣的水。
21.根據權利要求19的半導體器件的製造方法，還包括用氫氟酸清洗抗蝕劑圖形被剝離的所述半導體襯底；以及用氨水和含氧水的混合物清洗已用氫氟酸清洗過的所述半導體襯底。
22.一種具有用於單晶片系統的處理室的抗蝕劑剝離清洗裝置，包括保持半導體襯底的保持單元；旋轉由所述保持單元保持的半導體襯底的旋轉單元；將抗蝕劑剝離液提供到由所述保持單元保持的半導體襯底上的清洗液提供單元；以及將漂洗液提供到由所述保持單元保持的半導體襯底上的漂洗液提供單元。
23.一種具有用於單晶片系統的第一處理室和用於單晶片系統的第二處理室的抗蝕劑剝離清潔裝置，其中用於單晶片系統的所述第一處理室包括保持半導體襯底的保持單元；旋轉由所述保持單元保持的半導體襯底的旋轉單元；將酸抗蝕劑剝離液提供到由所述保持單元保持的半導體襯底上的清洗液提供單元；以及將漂洗液提供到由所述保持單元保持的半導體襯底上的漂洗液提供單元，以及用於單晶片系統的所述第二處理室包括保持半導體襯底的保持單元；旋轉由所述保持單元保持的半導體襯底的旋轉單元；將鹼抗蝕劑剝離液提供到由所述保持單元保持的半導體襯底上的清洗液提供單元；以及將漂洗液提供到由所述保持單元保持的半導體襯底上的漂洗液提供單元。
24.根據權利要求22的抗蝕劑剝離清潔裝置，還包括加熱抗蝕劑剝離單元的加熱單元；以及將加熱的抗蝕劑剝離液熱絕緣的熱絕緣單元。
25.根據權利要求23的抗蝕劑剝離清潔裝置，還包括加熱抗蝕劑剝離單元的加熱單元；以及將加熱的抗蝕劑剝離液熱絕緣的熱絕緣單元。
全文摘要
以下面的方式一種半導體器件製造方法和一種剝離抗蝕劑的清洗裝置以足夠的成品率提供具有優異的元件特性的半導體器件，在光刻工藝的幹蝕刻之後，通過溼清洗去掉抗蝕劑，並且充分地除去了顆粒或金屬雜質同時沒有損傷精細圖形。半導體器件的製造方法包括在為半導體襯底提供的膜上形成抗蝕劑圖形，用抗蝕劑圖形作為掩模形成導電膜的精細圖形，同時進行幹蝕刻，將抗蝕劑剝離液提供到半導體襯底的精細圖形形成表面通過單晶片系統處理剝離抗蝕劑圖形，以及進行半導體襯底的漂洗處理。
文檔編號H01L21/02GK1622281SQ200410096239
公開日2005年6月1日 申請日期2004年11月25日 優先權日2003年11月25日
發明者清水裕司, 鈴木達也, 河野通久 申請人:恩益禧電子股份有限公司