CN109782544A - 半导体器件的制造方法以及半导体处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种制造半导体器件的方法以及一种半导体处理系统。方法包含以下步骤。在光刻工具中的衬底上形成光刻胶层。使光刻胶层在光刻工具中曝光以形成曝光光刻胶层。通过使用显影剂使曝光光刻胶层显影以在光刻工具中形成图案化光刻胶层。将显影剂的氨气副产物从光刻工具中移除。

Description

半导体器件的制造方法以及半导体处理系统
技术领域
本发明实施例涉及半导体器件的制造方法以及半导体处理系统。
背景技术
半导体器件广泛地用于各种电子应用中，如个人计算机、蜂窝电话、数码相机以及其它电子设备(作为实例)。光刻是通常在半导体器件的制造期间使用的重要技术中的一种。在光刻处理期间，可能在形成光刻胶材料以及移除光刻胶材料之后产生副产物。
发明内容
本发明实施例包括一种制造半导体器件的方法，所述方法如下。在光刻工具中，在衬底上形成光刻胶层。使光刻胶层在光刻工具中曝光以形成曝光光刻胶层。通过使用显影剂使曝光光刻胶层显影以在光刻工具中形成图案化光刻胶层。将显影剂的氨气副产物从光刻工具中移除。
本发明实施例包括一种制造半导体器件的方法，所述方法如下。提供一种具有涂布单元、曝光单元、显影单元的光刻工具。在涂布单元中，在衬底上形成光刻胶层。使光刻胶层在曝光单元中曝光以形成曝光光刻胶层。通过使用显影剂使曝光光刻胶层显影以在显影单元中形成图案化光刻胶层。将显影剂的氨气副产物从显影单元排放到处理工具中。将氨气副产物保留在处理工具中。监测光刻工具内的氨气副产物的浓度。
本发明实施例包括一种半导体处理系统。半导体处理系统包含光刻工具、处理工具、排气工具以及氨气监测器。光刻工具包含位于光刻工具的腔室内的涂布单元、曝光单元以及显影单元。处理工具设置在光刻工具的腔室外部。排气工具设置在光刻工具与处理工具之间以使光刻工具与处理工具相连接。氨气监测器位于光刻工具的腔室内且与光刻工具耦接。
附图说明
当结合附图阅读时，从以下详细描述最好地理解本公开的各方面。应注意，根据行业中的标准惯例，各种特征未按比例绘制。实际上，为了论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。
图1为绘示根据本公开的一些实施例的用于制造半导体器件的制造方法的处理步骤的流程图。
图2A到图2F为绘示根据本公开的一些实施例的在用于制造半导体器件的制造方法的各个阶段处的半导体器件的示意性横截面视图。
图3为绘示根据本公开的一些实施例的半导体处理系统的示意图。
图4为绘示处理时间与根据本公开的一些实施例的半导体处理系统的光刻工具内的氨气副产物的浓度之间的关系的图。
附图标号说明
20：半导体器件；
30：半导体处理系统；
100：方法；
102：处理步骤；
104：处理步骤；
106：处理步骤；
108：处理步骤；
110：处理步骤；
200：衬底；
201：介电材料层；
202：栅极材料层；
203：光刻胶层；
204：辐射束；
205：光掩模；
205a：透明衬底；
205b：辐射吸收层；
206a：曝光部分；
206b：未曝光部分；
206：曝光光刻胶层；
207：图案化光刻胶层；
208：显影剂；
210：栅极介电层；
211：栅极；
212：间隔材料层；
214：间隔物；
216a：源极区域；
216b：漏极区域；
300：光刻工具；
301：处理站；
302：涂布单元；
303：烘烤单元；
304：曝光单元；
305：显影单元；
305a：处理箱体；
305b：显影剂供应单元；
306：壳体；
307：存储器皿；
307P：泵；
308a：显影剂入口；
308b：显影剂出口；
308c：进气口；
308d：出气口；
309：控制模块；
310：处理工具；
320：排气工具；
330：氨气监测器；
2081：氨气副产物；
C：腔室；
H：外壳；
S：阴影区域；
T：透明区域。
具体实施方式
以下公开内容提供用于实施所提供主题的不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述组件和布置的具体实例以简化本公开。当然，这些只是实例且并不意图为限制性的。举例来说，在以下描述中，第一特征在第二特征上方或第二特征上的形成可包含第一特征和第二特征直接接触地形成的实施例，且也可包含额外特征可形成在第一特征与第二特征之间以使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。另外，本公开可在各种实例中重复参考标号及/或字母。此重复是出于简化和清楚的目的，且其本身并不指示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。
此外，为易于描述，空间相对术语(如“在…之下(beneath)”、“在…下方(below)”、“下部(lower)”、“在…上方(above)”、“上部(upper)”和类似术语)可在本文中使用以描述一个元件或部件与另一元件或部件的关系，如图中所示。除图中所描绘的取向之外，空间相对术语意图涵盖在使用或操作中的装置的不同取向。设备可以其它方式定向(旋转90度或处于其它取向)，且本文中所使用的空间相对描述词同样可相应地进行解释。
图1为绘示根据本公开的一些实施例的用于制造半导体器件的制造方法100的处理步骤的流程图。方法100包含执行其中在光刻工具中，在衬底上形成光刻胶层的处理步骤102。在一些实施例中，光刻胶层的材料是正型光刻胶。在一些实施例中，光刻胶层的材料包含聚(4-叔-丁氧基羰氧基苯乙烯)(poly(4-t-butoxycarbonyloxystyrene))、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate；PMMA)、四氟乙烯(tetrafluoroethylene；TFE)，或其它合适的光刻胶材料。在处理步骤104中，光刻胶层在光刻工具中曝光以形成曝光光刻胶层。在处理步骤106中，通过使用显影剂使曝光光刻胶层显影以在光刻工具中形成图案化光刻胶层。在一些实施例中，显影剂包含碱性显影剂。在一些实施例中，显影剂包含含铵显影剂。在一些实施例中，显影剂包含四甲基铵氢氧化物(tetramethylammonium hydroxide；TMAH)的水溶液。在处理步骤108中，将氨气副产物从光刻工具中移除。在一些实施例中，将显影剂的氨气副产物从光刻工具中移除(处理步骤108)的操作可在使曝光光刻胶层显影(处理步骤106)的操作之后执行。如处理步骤110中所绘示，方法100可进一步包含通过使用氨气监测器来监测光刻工具中的氨气副产物的浓度。在一些实施例中，将显影剂的氨气副产物从光刻工具中移除(处理步骤108)的操作以及通过使用氨气监测器来监测光刻工具中的氨气副产物的浓度(处理步骤110)的操作可同时执行。在替代实施例中，处理步骤108和处理步骤110可依序执行。制造根据本公开的实施例所描述的半导体器件的方法100可以是用于制造半导体器件的半导体制造过程的部分，且方法100可用于在半导体衬底或半导体晶片上图案化感光材料层、掩模层或任何合适材料层。方法100的细节在以下段落中描述的图2A到图2F以及图3中进一步说明。
图2A到图2F为绘示根据本公开的一些实施例的在用于制造半导体器件的制造方法的各个阶段处的半导体器件的示意性横截面视图。图3为绘示根据本公开的一些实施例的半导体处理系统30的示意图。图3中的半导体处理系统30可用于在用于制造图2A到图2F的半导体器件的制造方法的操作期间的某些阶段处。在描述如图2A到图2F中所绘示的制造方法时，可出于说明的目的参考图3的半导体处理系统30。应注意，本文中所描述的处理步骤可涵盖用于制造半导体器件的制造方法的部分。
图2A为在制造方法的各个阶段中的一个阶段处的半导体器件20的示意性横截面视图，且图3为绘示用于图2A的制造方法的半导体处理系统30的示意图。参考图2A，提供衬底200。在一些实施例中，衬底200包括结晶硅衬底。在一些实施例中，衬底200为硅块状晶片的部分。硅块状晶片可包含形成有堆叠在一起的图案化介电层和图案化导电层的互连结构(未绘示)。在一些实施例中，衬底200可包括如各种掺杂区域、埋层和/或外延层的其它特征。在某些实施例中，取决于设计需求(例如p型衬底或n型衬底)，掺杂区域掺杂有p型和/或n型掺杂物。在一些替代实施例中，衬底200由以下制成：其它合适的元素半导体，如锗；合适的化合物半导体，如砷化镓、碳化硅、砷化铟或磷化铟；或合适的合金半导体，如锗化硅碳化物(silicon germanium carbide)、砷化镓磷化物(gallium arsenic phosphide)或磷化铟镓(gallium indium phosphide)。
在一些实施例中，在处理步骤102中且如图2A中所绘示，光刻胶层203在衬底200上形成。在一些实施例中，在半导体处理系统30内的光刻工具300的涂布单元302内，光刻胶层203在衬底200上形成。也就是说，涂布单元302被配置成将光刻胶层203涂布在衬底200上。在一些实施例中，通过执行旋涂处理、喷涂处理、浸涂处理或滚涂处理来形成光刻胶层203。在某些实施例中，在通过(例如)旋涂使光刻胶层203在涂布单元302内形成之后，通过在光刻工具300的烘烤单元303内执行预烘烤处理来加热光刻胶层203。此时，可包含加热板的烘烤单元303被配置成干燥光刻胶层203且由此从光刻胶层203中移除过量溶剂。在一些实施例中，光刻胶层203的材料是正型光刻胶材料。正型光刻胶层的曝光部分变为可溶于随后涂覆的显影剂，而正型光刻胶层的未曝光区域保持在衬底上。在一些实施例中，光刻胶层203是正型光刻胶层，光刻胶层203暴露于辐射中的部分将通过显影剂来移除。在一些实施例中，正型光刻胶的材料包含聚(4-叔-丁基氧基羰氧基苯乙烯)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或四氟乙烯(TFE)。在一些实施例中，正型光刻胶的材料包含重氮基萘醌(diazonaphthoquinone；DNQ)与酚醛清漆树脂的混合物。
在一些实施例中，在光刻胶层203形成于衬底200上之前，使介电材料层201和栅极材料层202依序在衬底200上形成。也就是说，光刻胶层203设置在栅极介电材料层202上。在一些实施例中，介电材料层201包含SiO2、SiOx、SiN、其它介电材料，或其组合或其多个层。在一些实施例中，通过化学气相沉积(chemical vapor deposition；CVD)、原子层沉积(atomic layer deposition；ALD)、物理气相沉积(physical vapor deposition；PVD)或其它方法形成介电材料层201。在一些实施例中，栅极材料层202的材料包含多晶硅或掺杂硅。在一些实施例中，栅极材料层202的材料包含含金属的材料，如Al、Cu、W、Co、Ti、Ta、Ru、TiN、TiAl、TiAlN、TaN、TaC、NiSi、CoSi或其组合。在一些实施例中，通过PVD、CVD、溅镀、电镀或其它合适的方法形成栅极材料层202。在一些实施例中，介电材料层201和/或栅极材料层202的厚度或图案可基于所期望半导体器件20的功能或期望特性而修改。
图2B到图2C为在制造方法的各个阶段处的半导体器件20的示意性横截面视图。出于说明的目的，可参考图3的半导体处理系统30。参考图2B和图2C，在处理步骤104中，使光刻胶层203暴露于辐射束204以形成曝光光刻胶层206。在一些实施例中，使光刻胶层203曝光的操作在半导体处理系统30内的光刻工具300的曝光单元304内执行。也就是说，曝光单元304被配置成施用辐射束204且对光刻胶层203执行曝光处理，从而使得光刻胶层203转化成曝光光刻胶层206。如图2B中所说明，在光刻胶层203上方提供光掩模205之后，使用位于辐射束204与光刻胶层203之间的光掩模205将辐射束204施用到光刻胶层203。在一些实施例中，辐射束204包含电子束、离子束、x射线、极紫外光、深紫外光、KrF准分子激光(248nm)、ArF准分子激光(193nm)和/或F2准分子激光(157nm)。在一些实施例中，光掩模205包含透明衬底205a和设置在透明衬底205a上的辐射吸收层205b。也就是说，透明衬底205a上设置有辐射吸收层205b的区域是阴影区域S，且透明衬底205a上未设置有辐射吸收层205b的区域是透明区域T。在一个实施例中，透明衬底205a的材料包含熔融硅石、氟化钙或其它合适材料。在一个实施例中，通过使金属膜(如由铬和氧化铁制成的膜)沉积在透明衬底205a上而形成辐射吸收层205b。在一个实施例中，辐射束204行进穿过透明衬底205a的透明区域T并到达下方光刻胶层203。在替代实施例中，光掩模205包含二进制掩模(binary mask)、相移掩模(phase shift mask；PSM)或光学邻近校正(optical proximate correction；OPC)掩模。如图2B中所说明，光刻胶层203在衬底200上的部分暴露于穿过光掩模205的透明区域T的辐射束204。在一些实施例中，使用步进器(stepper)通过分步重复方法(step-and-repeat method)或使用扫描器通过分步扫描方法(step-and-scan method)来实施使光刻胶层203曝光的操作。在一些实施例中，可根据光掩模205的预定义图案将图案转印到光刻胶层203。然而，本公开不限于此。在替代实施例中，使光刻胶层203曝光的操作可包含其它技术，如无掩模曝光处理(mask-free exposure process)。
如图2C中所说明，在光刻胶层203通过曝光处理曝光之后，曝光光刻胶层206具有曝光部分206a和未曝光部分206b。如前述，曝光光刻胶层206的曝光部分206a变为可溶于随后涂覆的显影剂。在一些实施例中，在曝光处理以及获得曝光光刻胶层206之后，通过在光刻工具300的烘烤单元303内执行烘烤处理以进一步加热且烘烤曝光光刻胶层206。
图2D为在制造方法的各个阶段中的一个阶段处的半导体器件20的示意性横截面视图。参考图2D和图3，在处理步骤106中，通过使用显影剂208使曝光光刻胶层206显影，且形成图案化光刻胶层207。在图2D中，通过移除曝光光刻胶层206的曝光部分206a(图2C)且使未曝光部分206b(图2C)保留在栅极材料层202上来形成图案化光刻胶层207。在一些实施例中，使曝光光刻胶层206显影的操作在半导体处理系统30的光刻工具300的显影单元305内执行。也就是说，显影单元305被配置成在曝光光刻胶层206上执行显影处理以形成图案化光刻胶层207。在一些实施例中，显影剂208包含碱性水溶液。在一些实施例中，显影剂208包含含铵水溶液。在一些实施例中，显影剂208包含四甲基铵氢氧化物(TMAH)的水溶液。
如图3中所说明，显影单元305包含处理箱体(process tank)305a和用于将显影剂208供应到处理箱体305a的显影剂供应单元305b。在一些实施例中，使曝光光刻胶层206显影的操作在显影单元305的处理箱体305a内执行，且用于使曝光光刻胶层206显影的显影剂208由显影剂供应单元305b供应。在一些实施例中，显影剂供应单元305b包含壳体306和位于壳体306内的存储器皿(storage vessel)307。在一些实施例中，显影剂供应单元305b进一步包含用于驱动气体和显影剂208的流动的泵307P。更具体来说，存储器皿307具有提供或安装在存储器皿307上的显影剂入口308a和显影剂出口308b，而壳体306具有安装在壳体306上的进气口308c和出气口308d。
在一些实施例中，存储器皿307被配置成将显影剂208保持或存储在其中。在一些实施例中，在显影处理期间，通过泵307P来驱动，将氮气通过进气口308c泵送并吹入到显影剂供应单元305b中，且将存储在存储器皿307中的显影剂208通过显影剂出口308b释放到处理箱体305a中。如前述，当显影剂208包含含铵显影剂或含铵水溶液时，氨气副产物2081可从存储在存储器皿307中的显影剂208生成。在一些实施例中，氨气副产物2081包含氨气。在一些实施例中，存储器皿307的材料包含聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene；PTFE)，从而使得存储器皿307为气体可渗透的。在供应显影剂208的处理期间或之后，氨气副产物2081渗透到存储器皿307之外到达显影剂供应单元305b中。在不进一步处理的情况下，氨气副产物2081可排放到光刻工具300的腔室C中，这可触发光刻胶材料的浮渣产生且降低显影分辨率(development resolution)。
在一些实施例中，在图2D中，在图案化光刻胶层207形成之后，通过在光刻工具300的烘烤单元303内执行后烘烤处理来进一步加热且烘烤图案化光刻胶层207。此时，后烘烤处理帮助硬化图案化光刻胶层207以使其耐受将在以下处理中遇到的严苛的反应条件，如刻蚀工艺(etching process)或注入工艺(implantation process)。如图2A到图2D中所示，应注意，图案化光刻胶层207的形成(即光刻胶层的形成、显影以及图案化)通过使用光刻工具300来执行。
在一些实施例中，在使曝光光刻胶层206显影的操作之后，半导体器件20的制造方法100继续在处理步骤108中将氨气副产物2081从光刻工具300中移除的操作。在一些实施例中，在图3中，处理工具310用于移除显影剂供应单元305b中的氨气副产物2081。在一些实施例中，当通过泵307P驱动用显影剂208再填满存储器皿307时，显影剂供应单元305b中的气体通过出气口308d吹扫(purged)到显影剂供应单元305b之外，且进一步吹扫到处理工具310中。此外，在一些实施例中，排放到处理工具310中的氨气副产物2081保留在处理工具310内。也就是说，通过将氨气副产物2081吹扫到光刻工具300的显影剂供应单元305b之外到达处理工具310中来移除显影剂供应单元305b中的氨气副产物2081，且随后将氨气副产物2081保留在处理工具310内。在一些实施例中，处理工具310中包含吸附性材料，且由此通过处理工具310中的吸附性材料经由化学吸附或物理吸附来吸附氨气副产物2081。在一些实施例中，吸附性材料是无机吸附性材料，且所述无机吸附性材料包含氧化铝、硅石或活性炭。在一些实施例中，吸附性材料为有机吸附性材料，且所述有机吸附性材料包含有机聚合材料，如新西兰麻(Tenax)、伯帕克(Poropak)或红色硅土(Chromosorb)。在替代实施例中，处理工具310包含用以滤出氨气副产物2081的过滤器。
在一些实施例中，在图3中，氨气副产物2081通过其间连接的排气工具320从显影剂供应单元305b的出气口308d排放到处理工具310中。在一些实施例中，排气工具320在空间上连通及连接处理工具310以及光刻工具300的显影剂供应单元305b。在一些实施例中，排气工具320包含作为用于使气体或氨气副产物2081流动的管道的排气管。在一些实施例中，排气工具320使显影剂供应单元305b的壳体306上的出气口308d与处理工具310连接。在一些实施例中，处理工具310位于光刻工具300外部。也就是说，将来自光刻工具300的显影剂供应单元305b的氨气副产物2081排放到光刻工具300外部的环境中且从光刻工具300中移除。
在一些实施例中，半导体器件20的制造方法100包含如处理步骤110中所示的通过使用氨气监测器330来监测光刻工具300内的氨气副产物2081的浓度的操作。尽管氨气副产物2081排放到处理工具310中且随后保留在其中，但仍监测光刻工具300内的氨气副产物2081的浓度。在一些实施例中，作为氨气副产物2081意外泄漏到光刻工具300的腔室C中或泄漏到光刻工具300内部的环境中从而妨碍执行于光刻工具300中的某些处理的情况的预防措施，使用氨气监测器330来监测光刻工具300内的氨气副产物2081的浓度。更具体来说，移除氨气副产物2081可防止副产物在实施显影处理之前与曝光光刻胶层206的曝光部分206a反应。通过这样做，阻止了浮渣的产生以及曝光部分206a与显影剂208之间的不完全反应(由于氨气副产物2081的存在)，导致较高产物产率以及较好显影分辨率和图案保真度(pattern fidelity)。
在某些实施例中，氨气监测器330为实时氨气监测器。更具体来说，氨气监测器330用于实时监测光刻工具300内的氨气副产物2081的浓度是否保持低于浓度阈值(concentration threshold)。也就是说，氨气监测器330用于确定光刻工具300内的氨气副产物2081的浓度是否低于所述浓度阈值。如果氨气监测器330检测到光刻工具300内的氨气副产物2081的浓度低于所述浓度阈值，那么方法100继续以再次执行处理步骤102。此外，如果氨气监测器330检测到光刻工具300内的氨气副产物2081的浓度高于(即不低于)所述浓度阈值，那么与控制模块(control module)309耦接的氨气监测器330就向光刻工具300的控制模块309发送警告信号。在一些实施例中，在接收到警告信号之后，控制模块309可控制光刻工具300进入到暂停模式中，中断光刻工具300的涂布单元302、烘烤单元303、曝光单元304和/或显影单元305的操作。在一些实施例中，尽管控制模块309控制光刻工具300进入到暂停模式中，但氨气监测器330仍保持监测光刻工具300内的氨气副产物2081的浓度。在某些实施例中，对于处在暂停模式中的光刻工具300，继续从光刻工具300中移除氨气副产物2081的操作以降低氨气的浓度。在一些实施例中，设置在光刻工具300的腔室C中的气体移除工具(未绘示)可额外用于将氨气副产物2081从光刻工具300中移除。在一些实施例中，当氨气监测器330检测到光刻工具300内的氨气副产物2081的浓度再次低于所述浓度阈值时，方法100恢复运作。在一个实施例中，氨气副产物2081的浓度阈值约为十亿分之(parts perbillion；ppb)2。在一些实施例中，氨气监测器330设置在与排气工具320连接的出气口308d附近。
图4为绘示处理时间与根据本公开的一些实施例的半导体处理系统30的光刻工具内的氨气副产物的浓度之间的关系的图。在某些实施例中，在光刻工具300的显影剂供应单元305b内的氨气副产物2081通过处理工具310移除的情况下，光刻工具300内的氨气副产物2081的浓度继续降低直到达到浓度阈值。参考如上文实施例中所描述的制造方法和半导体处理系统，显示在一段时间内，由氨气监测器检测到的氨气副产物的浓度从约9.4ppb的初始浓度继续降低到低于2.0ppm(甚至低到约1.0ppb)的浓度。也就是说，考虑上文描述的半导体处理系统实施光刻工艺数月，由氨气监测器检测到的光刻工具内的氨气副产物的浓度可显著地降低到甚至低于浓度阈值的值。另一方面，如果氨气副产物未经进一步处理且排放到光刻工具内部的环境中，那么所检测到的光刻工具内的氨气副产物的浓度可相对较高(例如大于10.8ppb)。
在一些实施例中，在图2D中所示的处理步骤之后，图案化光刻胶层207用作刻蚀掩模(etch mask)，且通过执行刻蚀工艺对栅极材料层202和介电材料层201进行刻蚀以形成图2E中的栅极介电层210和栅极211。在一些实施例中，刻蚀工艺包含干式刻蚀工艺。此外，在一些实施例中，在形成栅极介电层210和栅极211之后，通过执行湿式光刻胶刻蚀工艺或干式光刻胶刻蚀工艺来移除图案化光刻胶层207。
此外，参考图2E，间隔材料层(spacer material layer)212形成于衬底200上方，其中间隔材料层212覆盖栅极介电层210和栅极211。在一些实施例中，间隔材料层212包含SiO2、SiOx、SiN、其它介电材料，或其组合或其多个层。在一些实施例中，通过CVD或其它方法来形成间隔材料层212。在替代性实施例中，间隔材料层212可包含其它材料且可使用其它方法形成。
参考图2E和图2F，通过执行回蚀处理以部分地移除间隔材料层212以在栅极介电层210和栅极211的侧壁上形成间隔物214。在一些实施例中，回蚀处理包含各向异性刻蚀工艺。此外，参考图2F，通过执行注入处理在衬底200中形成源极区域216a和漏极区域216b。在一些实施例中，注入处理包含执行离子注入处理。在一些实施例中，注入处理包含将掺杂物离子在间隔物214旁侧以及栅极介电层210和栅极211的堆叠的两侧注入衬底200中。在一些实施例中，掺杂物离子为p型掺杂物离子，如硼、BF2 +和/或其组合。在一些替代实施例中，掺杂物离子为n型掺杂物离子，如磷、砷和/或其组合。
在此，描述用于使半导体器件20在衬底200上形成的示例性制造方法。在一些实施例中，半导体器件20为p沟道金属氧化物半导体(p-channel metal oxide semiconductor；PMOS)器件。在一些替代实施例中，半导体器件20为n沟道MOS(n-channel MOS；NMOS)器件。如前述，半导体处理系统30可用于半导体器件20的制造方法中用以实施光刻工艺。
参考图3，说明包含光刻工具300和处理工具310的半导体处理系统30。在一些实施例中，光刻工具300包含外壳(housing)H、涂布单元302、烘烤单元303、曝光单元304、显影单元305以及控制模块309，且涂布单元302、烘烤单元303、曝光单元304以及显影单元305位于由外壳H所限定的腔室C内。在一些实施例中，控制模块309位于光刻工具300的腔室C内。然而，取决于系统的设计，控制模块309可位于光刻工具300的腔室C外部。在一些实施例中，在图3中，显影单元305包含处理箱体305a和与处理箱体305a连接的显影剂供应单元305b。在一些实施例中，涂布单元302、烘烤单元303、曝光单元304以及显影单元305的处理箱体305a安装在处理站301内。在一些实施例中，处理站301与控制模块309耦接，且处理站301中的不同单元(即涂布单元302、烘烤单元303、曝光单元304以及显影单元305的处理箱体305a)之间的衬底或晶片的处理和传送可由控制模块309来控制。在一些实施例中，涂布单元302、烘烤单元303、曝光单元304以及显影单元305的处理箱体305a彼此耦接以使得需待处理的衬底可在其间传送和处理。
在一些实施例中，显影剂供应单元305b位于处理站301外部。在一些实施例中，显影剂供应单元305b包含壳体306、存储器皿307、显影剂入口308a、显影剂出口308b、进气口308c以及出气口308d。在一些实施例中，处理工具310位于光刻工具300的腔室C外部。在一些实施例中，半导体处理系统30进一步包含设置在光刻工具300的显影剂供应单元305b与处理工具310之间以使显影剂供应单元305b与处理工具310相连接的排气工具320。在一个实施例中，排气工具320包含排气管且通过连接器连接到出气口308d。在另一实施例中，排气工具320与显影剂供应单元305b的出气口308d一体地形成。
在一些实施例中，半导体处理系统30进一步包含氨气监测器330。在一些实施例中，氨气监测器330位于光刻工具300的腔室C内且与光刻工具300的控制模块309耦接。如前述，在一些实施例中，氨气监测器330被配置成监测光刻工具300的腔室C内部的氨气副产物的浓度。在某些实施例中，氨气监测器330为实时氨气监测器且设置在出气口308d附近或在排气工具320附近。
在上文实施例中，对于使用半导体处理系统30的半导体器件20的制造方法，通过将氨气副产物2081排放到光刻工具300的显影单元305之外且随后保留在处理工具310中来移除从显影单元305生成的显影剂208的氨气副产物2081。由于从光刻工具300中移除显影剂208的氨气副产物2081的操作，降低了由于氨气副产物2081与曝光部分206a的反应而产生浮渣的风险。由此，半导体器件20的图案转印保真度和产物产率提高。
根据本公开的一些实施例，制造半导体器件的方法如下。在光刻工具中，在衬底上形成光刻胶层。使光刻胶层在光刻工具中曝光以形成曝光光刻胶层。通过使用显影剂使曝光光刻胶层显影以在光刻工具中形成图案化光刻胶层。将显影剂的氨气副产物从光刻工具中移除。
根据本公开的替代性实施例，所述光刻胶层的材料包括正型光刻胶材料。
根据本公开的替代性实施例，所述正型光刻胶材料包括聚(4-叔-丁氧基羰氧基苯乙烯)、聚甲基丙烯酸甲酯或四氟乙烯。
根据本公开的替代性实施例，所述显影剂包括四甲基铵氢氧化物的水溶液。
根据本公开的替代性实施例，所述的制造半导体器件的方进一步包括：实时监测所述光刻工具内的所述氨气副产物的浓度。
根据本公开的替代性实施例，将所述显影剂的所述氨气副产物从所述光刻工具中移除包括：将所述氨气副产物从所述光刻工具排放到位于所述光刻工具外部的处理工具中。
根据本公开的替代性实施例，将所述显影剂的所述氨气副产物从所述光刻工具中移除包括：将所述氨气副产物保留在所述处理工具中。
根据本公开的替代实施例，制造半导体器件的方法如下。提供一种具有涂布单元、曝光单元、显影单元的光刻工具。在涂布单元中，在衬底上形成光刻胶层。使光刻胶层在曝光单元中曝光以形成曝光光刻胶层。通过使用显影剂使曝光光刻胶层显影以在显影单元中形成图案化光刻胶层。将显影剂的氨气副产物从显影单元排放到处理工具中。将氨气副产物保留在处理工具中。监测光刻工具内的氨气副产物的浓度。
根据本公开的替代性实施例，形成所述光阻光刻胶层包括形成正型光阻光刻胶层。
根据本公开的替代性实施例，所述光刻胶层的材料包括聚(4-叔-丁氧基羰氧基苯乙烯)、聚甲基丙烯酸甲酯或四氟乙烯。
根据本公开的替代性实施例，所述显影剂包括四甲基铵氢氧化物的水溶液。
根据本公开的替代性实施例，所述氨气副产物通过排气工具排放到位于所述光刻工具外部的所述处理工具中。
根据本公开的替代性实施例，保留所述氨气副产物包括在所述处理工具中提供吸附性材料以用于吸附所述氨气副产物。
根据本公开的替代性实施例，监测所述氨气副产物的浓度包括使用实时氨气监测器实时监测所述氨气副产物。
根据本公开的又一些其它替代实施例，半导体处理系统包含光刻工具、处理工具、排气工具以及氨气监测器。光刻工具包含位于光刻工具的腔室内的涂布单元、曝光单元以及显影单元。处理工具设置在光刻工具的腔室外部。排气工具设置在光刻工具与处理工具之间以使光刻工具与处理工具相连接。氨气监测器位于光刻工具的腔室内且与光刻工具耦接。
根据本公开的替代性实施例，所述显影单元包括显影剂供应单元，且所述显影剂供应单元包括出气口。
根据本公开的替代性实施例，所述排气工具包含使所述出气口与所述处理工具相连接的排气管。
根据本公开的替代性实施例，所述氨气监测器设置在所述出气口附近。
根据本公开的替代性实施例，所述氨气监测器为实时气体监测器。
根据本公开的替代性实施例，所述处理工具中包含吸附性材料以吸附氨气。
前文概述若干实施例的特征，以使得所属领域的技术人员可更好地理解本公开的各方面。所属领域的技术人员应了解，其可易于使用本公开作为设计或修改用于进行本文中所介绍的实施例的相同目的和/或获得相同优势的其它工艺和结构的基础。所属领域的技术人员还应认识到，这类等效构造并不脱离本公开的精神和范围，且其可在不脱离本公开的精神和范围的情况下在本文中进行各种改变、替代以及更改。

Claims (10)

1.一种制造半导体器件的方法，包括：
在光刻工具中，在衬底上形成光刻胶层；
使所述光刻胶层在所述光刻工具中曝光以形成曝光光刻胶层；
通过使用显影剂使所述曝光光刻胶层显影以在所述光刻工具中形成图案化光刻胶层；以及
将所述显影剂的氨气副产物从所述光刻工具中移除。
2.根据权利要求1所述的制造半导体器件的方法，其中所述显影剂包括四甲基铵氢氧化物的水溶液。
3.根据权利要求1所述的制造半导体器件的方法，进一步包括：
实时监测所述光刻工具内的所述氨气副产物的浓度。
4.根据权利要求1所述的制造半导体器件的方法，其中将所述显影剂的所述氨气副产物从所述光刻工具中移除包括：
将所述氨气副产物从所述光刻工具排放到位于所述光刻工具外部的处理工具中。
5.一种制造半导体器件的方法，包括：
提供具有涂布单元、曝光单元、显影单元的光刻工具；
在所述涂布单元中，在衬底上形成光刻胶层；
使所述光刻胶层在所述曝光单元中曝光以形成曝光光刻胶层；
使用显影剂使所述曝光光刻胶层显影以在所述显影单元中形成图案化光刻胶层；
将所述显影剂的氨气副产物从所述显影单元排放到处理工具中；
将所述氨气副产物保留在所述处理工具中；以及
监测所述光刻工具内的所述氨气副产物的浓度。
6.根据权利要求5所述的制造半导体器件的方法，其中所述显影剂包括四甲基铵氢氧化物的水溶液。
7.根据权利要求5所述的制造半导体器件的方法，其中所述氨气副产物通过排气工具排放到位于所述光刻工具外部的所述处理工具中。
8.根据权利要求5所述的制造半导体器件的方法，其中监测所述氨气副产物的浓度包括使用实时氨气监测器实时监测所述氨气副产物。
9.一种半导体处理系统，包括：
光刻工具，其中所述光刻工具包含位于所述光刻工具的腔室内的涂布单元、曝光单元以及显影单元；
处理工具，设置在所述光刻工具的所述腔室外部；
排气工具，设置在所述光刻工具与所述处理工具之间以使所述光刻工具与所述处理工具相连接；以及
氨气监测器，位于所述光刻工具的所述腔室内且与所述光刻工具耦接。
10.根据权利要求9所述的半导体处理系统，其中所述显影单元包括显影剂供应单元，且所述显影剂供应单元包括出气口，其中所述氨气监测器设置在所述出气口附近，所述氨气监测器为实时气体监测器。
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