TW202309993A - 製造半導體裝置的方法 - Google Patents

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廖俊維
馮東鴻
李蕙君
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Abstract

在製造半導體裝置的方法中，作為氣體的疏水性溶劑被引導流過晶圓的斜面區。在晶圓的頂表面上的斜面區的上斜面上及晶圓的底表面上的斜面區的下斜面上沈積疏水性溶劑的層。在由斜面區封閉的晶圓的頂表面的內部區上設置含金屬的光阻劑層。在後續處理操作期間，含金屬的光阻劑層的光阻劑材料由疏水性溶劑的層阻擋在晶圓的頂表面內部。

Description

製造半導體裝置的方法
無
隨著半導體裝置大小不斷縮小，已經開發出使用極紫外(extreme ultraviolet，EUV)輻射的極紫外線微影術(extreme ultraviolet lithography，EUVL)系統以形成更小的半導體裝置特徵大小且增加半導體晶圓上的裝置密度。因為金屬具有高EUV吸收率，所以已開發出含金屬的光阻劑(metal-containing photoresist，MePR)以提供改進的EUVL。若MePR 不限制在晶圓的頂表面上，則含金屬的光阻劑可能污染執行烘烤、微影術及顯影的製程的晶圓圖案化系統的模組。在晶圓的頂表面上含有MePR、防止晶圓圖案化系統的污染及防止執行後續製程操作的系統的污染的有效技術為合乎需要的。
無
以下揭露內容提供用於實施所提供的主題的不同特徵的許多不同的實施例或實例。下文描述元件及配置的特定實例以簡化本揭露。當然，這些特定實例僅為實例，而不旨在進行限制。例如，在以下描述中第一特徵在第二特徵上方或上的形成可以包含第一特徵及第二特徵直接接觸地形成的實施例，且亦可以包含額外特徵可以形成於第一特徵與第二特徵之間以使得第一特徵及第二特徵可以不直接接觸的實施例。另外，本揭露可以在各種實例中重複附圖標記及/或字母。此重複係出於簡單及清楚的目的，且其本身並不指示所論述的各種實施例及/或組態之間的關係。
另外，為了便於描述，本文中可以使用空間相對術語(諸如「在...之下」、「在...下方」、「底部」、「在...上方」、「上部」及其類似者)，以描述如圖式中所說明的一個部件或特徵與另一部件或特徵的關係。除了在圖式中所描繪的定向之外，空間相對術語亦旨在涵蓋裝置在使用或操作中的不同定向。設備可以以其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向)，且因此可以相應地解釋本文中所使用的空間相對描述詞。此外，術語「由……製成」可以意謂「包括」或「由……組成」。在本揭露中，除非另有描述，否則短語「A、B及C中的一者」係指「A、B及/或C」(A，B，C，A及B，A及C，B及C，或A、B及C)，而不意謂來自A的一個元素、來自B的一個元素及來自C的一個元素。
在一些實施例中，MePR用於黃光微影。若MePR中的金屬自光阻劑中逸出或光阻劑不在於晶圓的頂表面上，則該金屬為污染物。在一些實施例中，對晶圓邊緣執行邊緣塗佈操作以防止MePR自晶圓邊緣溢出且使MePR遠離晶圓邊緣，且防止污染其他製程位置，而在後續製程操作期間通過這些製程位置轉移其他晶圓。將保護性組成物施加至晶圓的邊緣以保護晶圓的邊緣、側面及背側。烘烤保護性組成物，且隨後將MePR塗佈在晶圓的頂表面上。在將MePR施加至晶圓的表面之後，移除保護性組成物，且隨後光阻劑經歷施加後烘烤(post-application bake，PAB)操作，該操作為曝光前加熱(或軟烘烤)以驅除溶劑或固化含金屬的光阻劑。
保護性組成物可包含在溶劑中的具有酸不穩定基團(acid-labile group，ALG)及熱酸產生劑(TAG)或光酸產生劑(photo-acid generator，PAG)的聚合物。當TAG或PAG被活化時，會釋放酸，酸裂解聚合物上的ALG，從而使聚合物交聯及固化，例如硬化。在一些實施例中，保護性組成物的溶劑為丙二醇甲醚乙酸酯(propylene glycol methyl ether acetate，PGMEA)。在曝光操作之前由微影系統移除保護性組成物，此係因為保護性組成物可能污染且影響曝光操作。在一些實施例中，在曝光操作之後，另一保護性層沈積在晶圓的邊緣上且烘烤以保護晶圓的邊緣、側面及背側，以防止MePR在後續曝光後烘烤及顯影操作期間自晶圓邊緣溢出。
在一些實施例中，疏水性溶劑用作保護性層，且疏水性溶劑的層沈積在晶圓的邊緣上以保護晶圓的邊緣、側面及背側。沈積的疏水性溶劑不會污染或影響曝光步驟，且因此在曝光操作之前沈積的疏水性溶劑不會自晶圓的邊緣移除。在一些實施例中，疏水性溶劑在後續曝光後烘烤及顯影操作期間保留。在一些實施例中，在顯影操作之後移除(例如沖洗)晶圓的邊緣上沈積的疏水性溶劑。一旦沈積，當使用疏水性溶劑的層作為晶圓的邊緣上的保護性層以防止MePR溢出時，不需要烘烤疏水性溶劑。
在一些實施例中，當沈積在晶圓的邊緣上時，疏水性溶劑作為氣體被遞送至晶圓的邊緣。因為疏水性溶劑分子為非極性的，所以由疏水性溶劑分子覆蓋的晶圓表面自極性變為非極性。此外，MePR分子具有極性的特性,因而容易導致MePR 之Sn-OH結構容易殘留在晶圓表面。因此，疏水性溶劑的保護層不易與MePR結合，且使MePR的金屬元素保留在晶圓表面上，且防止金屬元素在晶圓殘留在表面上方。
第1圖示出根據本揭露的一些實施例的用於在半導體基板上設置光阻圖案的製程流程100。在一些實施例中，製程流程100由第8圖的系統800執行，且由第10A圖及第10B圖的電腦系統1000控制。在邊緣塗佈操作102中，疏水性溶劑沈積在半導體晶圓的邊緣區上。在第3A圖中所示出，疏水性溶劑層302沈積在半導體晶圓210的與第2圖的邊緣區213一致的邊緣區304 (例如斜面區)上。在光阻塗佈操作104中，光阻材料的光阻層被設置(例如塗佈)在晶圓或工件的頂表面上。如第4B圖中所示出，光阻劑層320設置在晶圓210上方。光阻劑層320設置在晶圓的由疏水性溶劑層302封閉的中央區上。施加後烘烤(post application bake，PAB)在PAB操作106處執行，且烘烤包含光阻劑層320的晶圓210以驅除光阻材料中的溶劑且使晶圓210頂部上的光阻劑層固化。在一些實施例中，PAB操作可以在範圍介於約40℃至約150℃的溫度下執行。
在曝光操作108處，光阻層用光化輻射或帶電粒子束輻照以將圖案投影至光阻層上。在一些實施例中，由來自EUV光源的EUV輻射將遮罩上的佈局圖案投影至光阻層上以在晶圓上的光阻層中產生佈局圖案。在一些實施例中，在操作102中沈積的疏水性溶劑層302保留在晶圓210的邊緣上時，佈局圖案被投影。在操作110處，對晶圓執行曝光後烘烤(post exposure bake，PEB)，且在操作112處，藉由施加顯影劑溶液，光阻層的光阻材料被顯影。在一些實施例中，在操作102中沈積的疏水性溶劑層302保留在晶圓210的邊緣上時，執行操作110及112。在一些實施例中，PEB在範圍介於約50℃至約200℃的溫度下執行。針對正性光阻材料，藉由施加顯影劑溶液移除曝光區，且在光阻層中產生佈局圖案。針對負性光阻材料，藉由施加顯影劑溶液移除非曝光區，且在光阻層中產生佈局圖案。在本揭露中，術語遮罩、光罩及倍縮光罩可互換使用。此外，術語光阻及光阻劑可互換使用。在邊緣剝離操作114中，當在製程流程中執行邊緣塗佈操作102時，剝離步驟操作114在顯影操作112之後移除(例如剝離)疏水性溶劑層302。然而，針對曝光操作108不移除疏水性溶劑層302，因為疏水性溶劑層302不干擾曝光操作108。
第2圖示出根據本揭露的一些實施例的邊緣塗佈裝置200。邊緣塗佈裝置200包含具有加熱部件222的載物台240。晶圓210安裝在載物台上方，且屏蔽阻障層205 (例如屏蔽碟)安裝在晶圓210上方。屏蔽阻障層205覆蓋晶圓210的中央區且使晶圓210的邊緣區213裸露。第2圖包含經由管道254連接至邊緣塗佈裝置200的輸入氣體埠214B的疏水性溶劑氣體源260，且呈氣體形式的疏水性溶劑的流208由疏水性溶劑氣體源260提供給邊緣塗佈裝置200。如所示出，疏水性溶劑的流208被引導通過孔216，例如開口，且由屏蔽阻障層205重引導以在屏蔽阻障層205上方平行流動且在邊緣區213處與晶圓210接觸。在一些實施例中，疏水性溶劑為六甲基二矽氮烷(hexamethyldisilazane, HMDS)。
在一些實施例中，如邊緣塗佈裝置200中所示出，載物台240的加熱部件222耦接至氣流溫度控制器270且由其控制，且載物台240被設置在約50℃與約180℃之間的溫度下。熱載物台240向晶圓210提供熱量以將晶圓210維持在約50℃與約180℃之間的溫度下且幫助疏水性溶劑的流208沈積在晶圓210的邊緣區213中。第2圖亦包含經由管道252連接至邊緣塗佈裝置200的輸入氣體埠214K的淨化氣體源265，且淨化氣體(例如氮氣)的流206由淨化氣體源265提供給邊緣塗佈裝置200。如所示出，淨化氣體的流206被引導通過屏蔽阻障層205中的孔215，例如開口，且由另一屏蔽阻障層207 (例如屏蔽碟)重引導，以在晶圓210上方平行流動。在一些實施例中，如所示出，屏蔽阻障層207被置放在晶圓210與屏蔽阻障層205之間的縫隙221中。在一些實施例中，淨化氣體亦被引導通過輸入氣體埠214C、214D、214F及214H。在一些實施例中，當疏水性溶劑沈積在邊緣區213上時，淨化氣體的流206開始淨化且防止疏水性溶劑的流208在晶圓210的邊緣區213上方溢出。在一些實施例中，淨化氣體的流206與疏水性溶劑的流208混合且產生在出口氣體埠214A處離開邊緣塗佈裝置200的混合流211。在一些實施例中，淨化氣體的流206的一部分在出口氣體埠214E及214G處離開邊緣塗佈裝置200。在一些實施例中，屏蔽阻障層207的寬度介於屏蔽阻障層205的寬度的約5%與約50%之間。在一些實施例中，載物台240包含升高銷203，這些升高銷203可以將晶圓210升高至載物台240的頂表面上方且在晶圓210與載物台240的頂表面之間產生約0.1 mm至約5 mm的縫隙219，以使得疏水性溶劑的流208可以進入縫隙219且沈積在晶圓210下方的邊緣區212 (例如晶圓210的下斜面)上。
在一些實施例中，流量溫度控制器270耦接至疏水性溶劑氣體源260及淨化氣體源265且控制來自疏水性溶劑氣體源260及淨化氣體源265的流動速率，且，因此，控制淨化氣體的流206及疏水性溶劑的流208的流動速率。在一些實施例中，邊緣塗佈裝置200中的疏水性溶劑的流208在邊緣區304中的疏水性溶劑層302的沈積期間維持在約0.1升/分鐘(L/min)與約4 L/min之間的流動速率或在約0.2升/分鐘(L/min)與約2 L/min之間的流動速率。在一些實施例中，如第3B圖中所示出，疏水性溶劑的流208的一部分在晶圓210下方流動且沈積在晶圓210下方的邊緣區212中。
第3A圖、第3B圖及第3C圖示出根據本揭露的一些實施例的具有沈積在晶圓的邊緣區上的疏水性溶劑層的晶圓。第3A圖示出具有具半徑R的中央區306、邊緣區304、上表面300A及下表面300B的晶圓300。如第3A圖中所示出，疏水性溶劑層302沈積在邊緣區304上方且覆蓋邊緣區304中包含上表面及下表面的斜面。第3B圖示出具有具厚度312的疏水性溶劑層302的晶圓210的邊緣區304。第3C圖為晶圓210的俯視圖且示出暴露的上表面300A及由疏水性溶劑層302覆蓋的邊緣區304。在一些實施例中，沈積疏水性溶劑的邊緣區304的寬度介於晶圓210的半徑或中央區306的半徑R的約1%至約5%之間。
第4A圖及第4B圖示出根據本揭露的一些實施例的光阻分配模組400及具有沈積在晶圓的邊緣區上的疏水性溶劑層及設置在晶圓的中央區306中的光阻層的晶圓450。第4A圖示出用於將光阻材料204分配在晶圓210上方以形成光阻層320的光阻分配模組400。
自光阻分配噴嘴209分配光阻材料204。在一些實施例中，光阻分配控制器220耦接至光阻泵系統201以控制在晶圓210上產生的光阻層320的厚度。耦接至光阻分配噴嘴209的光阻泵系統201將光阻材料自光阻供應202經由管道218 (例如導管或管)轉移至光阻分配噴嘴209。在一些實施例中，晶圓210被置放在載物台240上，且載物台240繞旋轉方向217旋轉以將光阻材料均勻地分佈在晶圓210上。在一些實施例中，疏水性溶劑層302設置在晶圓210的邊緣區213處以防止光阻材料接觸溶劑層，且光阻材料保留在晶圓210上。在一些實施例中，光阻分配控制器220亦耦接至載物台240中的載物台控制器(未示出)以同步光阻材料的分配劑晶圓210的旋轉。在一些實施例中，晶圓210用於製造半導體裝置且因此包含在光阻層320下方的半導體裝置的一層或多層。在一些實施例中，載物台240繞與旋轉方向217相反的方向旋轉。如所論述，在一些實施例中，光阻材料204為MePR。在一些實施例中，金屬粒子感測器410耦接至載物台240以量測載物台240的頂部上的每單位面積(例如平方釐米)的金屬粒子數。
在一些實施例中，MePR的金屬元素為錫(Sn)。在一些實施例中，晶圓210的邊緣區上、晶圓的上表面300A上的斜面區的上斜面上及晶圓210的下表面300B上的斜面區的下斜面上的金屬粒子的密度被確定。當邊緣區304中沒有使用保護性層時且當晶圓210為裸晶圓時，每平方釐米的金屬粒子的表面密度介於40 e 10與60 e 10計數/cm 2之間，然而，在一些實施例中，當使用保護性層且沈積疏水性溶劑層302時，每平方釐米的金屬粒子的表面密度降低約96%至1.6e 10與3.6e 10之間。在一些實施例中，金屬粒子的表面密度為約2.2e 10個粒子/cm 2。當邊緣區304中沒有使用保護性層時且當晶圓210並非裸晶圓(例如，圖案化的三層光阻處於晶圓210上)時，每平方釐米的金屬粒子的表面密度介於60e 10與80e 10之間，然而，在一些實施例中，當使用保護性層且沈積疏水性溶劑層302時，每平方釐米的金屬粒子的表面密度降低約36%至38e 10與51e 10之間。在一些實施例中，金屬粒子的表面密度為約45e 10個粒子/cm 2。在一些實施例中，當金屬粒子的表面密度高於裸晶圓的約3.0e 10及具有三層光阻的晶圓的約50e 10的臨限值時，晶圓210經受邊緣塗佈裝置200中的邊緣塗佈的時間量增加，且為後續晶圓增加疏水性溶劑層302的厚度。在一些實施例中，在邊緣塗佈裝置200中使氣態疏水性溶劑在晶圓210的邊緣區304上方流動的持續時間介於約10分鐘與約4小時之間，且在其他實施例中介於約30分鐘與約2小時之間。
第4B圖示出具有上表面300A及下表面300B的晶圓450。疏水性溶劑層302沈積在晶圓210的邊緣區處。光阻層320設置在晶圓210的中央區306中。由於疏水性溶劑層302，光阻層320被疏水性溶劑層302排斥，且因此遠離晶圓210的邊緣。在一些實施例中，疏水性溶劑層302的厚度312介於光阻層320的厚度的約0.2%與10%之間，且在其他實施例中介於約1%與5%之間。在一些實施例中，溶劑層302的厚度介於0.5埃(A°)與50 A°之間，且光阻層320的厚度介於100 A°與500 A°之間。在其他實施例中，溶劑層302的厚度介於0.5 A°與15 A°之間，且光阻層320的厚度介於250 A°與290 A°之間。在一些實施例中，光阻層為MePR層，且疏水性溶劑層302防止MePR層接觸晶圓且使MePR層保持遠離晶圓210的邊緣。
第5圖示出用於在晶圓上產生光阻圖案的曝光裝置500的示意圖。曝光裝置500示出晶圓210上的光阻層320用圖案化光束(諸如EUV光)進行的曝光。曝光裝置500為積體電路微影機台，諸如步進器、掃描儀、步進及掃描系統、直接寫入系統、使用接觸及/或接近遮罩的裝置等，設置有：一個或多個光學器件205a、205b，例如以與輻射光束29 (例如EUV輻射)一致地照射圖案化光學器件，諸如倍縮光罩，例如反射遮罩205c，以產生圖案化光束；及光學系統的一個或多個縮小投影光學器件205d、205e，以用於將圖案化光束投影至晶圓210上。可以提供機械組件(未示出)以用於在晶圓210與圖案化光學器件(例如反射遮罩205c)之間產生受控的相對移動。由受控相對移動，晶圓210的不同晶粒被圖案化。如進一步所示出，第5圖的EUVL曝光裝置500包含EUV輻射源101以產生用於輻照晶圓210的頂部上的光阻層320的EUV輻射。在一些實施例中，因為氣體分子吸收EUV光，所以用於EUV微影圖案化的微影系統(例如曝光裝置500)處於真空環境下以避免EUV強度損失。如第5圖中所示出，光阻層320由疏水性溶劑層302封閉。在一些實施例中，金屬粒子感測器410 (例如金屬離子偵測器)耦接至載物台240以量測載物台240的頂部上的每單位面積的金屬粒子數。此外，曝光裝置500包含輻射控制器430以控制輻射29的強度。在一些實施例中，金屬粒子計數器包含粒子計數器及光譜儀。如上文所論述，在一些實施例中，光阻材料中的金屬為錫，且光譜儀偵測單位表面積中的錫原子數。
第6圖示出用於在晶圓上產生光阻圖案的光阻顯影劑模組600的示意圖。光阻顯影劑模組600包含載物台240。藉由通過載物台240上的主軸604之間的空間606施加真空，將晶圓210安裝在載物台240上。在一些實施例中，在光阻材料被顯影之後，取決於光阻材料的類型，顯影的光阻層320的光阻材料的一部分通過空間606排出。晶圓210包含在晶圓210的邊緣區304上的疏水性溶劑層302及在晶圓210的中央區306中的光阻層320 (未示出)。顯影劑材料610經由管道602自顯影劑材料罐640遞送至晶圓210，且如所示出，顯影劑材料610覆蓋晶圓210的中央區306中暴露的光阻層320。如所示出，光阻層320在被顯影劑材料610覆蓋時由疏水性溶劑層302封閉，且因此，當光阻層為MePR時，疏水性溶劑層302防止晶圓210的邊緣區304的污染且防止顯影的MePR接觸疏水性溶劑層302且使MePR遠離晶圓210的邊緣。在一些實施例中，由沖洗材料(例如去離子水)自晶圓210的中央區306沖洗顯影的MePR，且疏水性溶劑層302防止沖洗的MePR在晶圓210的邊緣上方溢出。在一些實施例中，金屬粒子感測器410耦接至載物台240以量測載物台240的頂部上的每單位面積的金屬粒子數。光阻顯影劑模組600另外包含控制遞送至晶圓210的顯影劑材料610的量及用於光阻材料的顯影的時間量的顯影劑控制器。
第7圖示出根據本揭露的一些實施例的用於沖洗沈積在晶圓的邊緣區上的光阻材料的沖洗模組700。在一些實施例中，在將顯影劑材料610施加至晶圓210的中央區306中暴露的光阻層且在晶圓210的中央區306中產生光阻圖案之後，晶圓210的邊緣區304在沖洗模組700中沖洗以移除晶圓210的邊緣區304上的光阻材料，例如污染物。沖洗模組700包含沖洗供應泵520，該沖洗供應泵520變包含用於溶解光阻材料的沖洗材料的罐及將沖洗材料通過管道516及噴嘴506遞送至晶圓210的邊緣區304的泵。如第7圖中所示出，沖洗供應泵520在管516中產生沖洗材料的流502且自噴嘴506流出，以沖洗晶圓210的邊緣區304處的光阻材料。如所示出，沖洗模組700萃取(例如吸出)所使用的沖洗材料504，且藉由向所使用的沖洗材料504施加力508來由噴嘴510收集所使用的沖洗材料504。在一些實施例中，所收集的及所使用的沖洗材料504在管道514中產生流512，該管道514將所使用的沖洗材料504返回至沖洗供應泵520且將所使用的沖洗材料504儲存在單獨的罐中以供處置。沖洗模組700亦包含沖洗控制器，該沖洗控制器控制沖洗供應泵520且調整沖洗材料的流502的流動速率。在一些實施例中，晶圓210安裝在載物台240 (未示出)上，且載物台240旋轉以允許沖洗晶圓210的整個邊緣區304。在一些實施例中，沖洗材料包含PGMEA及/或乙酸。
第8圖示出根據本揭露的一些實施例的用於製造半導體裝置的系統800的圖。系統800包含彼此耦接的分析器模組830及主控制器840。分析器模組830耦接至光阻分配模組400的金屬粒子感測器410、曝光裝置500及光阻顯影劑模組600。分析器模組830接收晶圓210的斜面上及載物台240的頂部上的每單位面積的金屬粒子數，且確定疏水性溶劑層302的厚度是否需要調整。在一些實施例中，基於接收到的每單位面積的金屬粒子數，分析器模組經由主控制器840命令邊緣塗佈裝置200的流量溫度控制器270來調整疏水性溶劑氣體的流動速率且/或調整晶圓210在邊緣塗佈裝置200內部經歷邊緣塗佈操作的時間量以調整疏水性溶劑層302的厚度312。在一些實施例中，分析器模組基於裸晶圓及三層晶圓的單獨金屬粒子臨限值來調整疏水性溶劑氣體的流動速率且/或調整晶圓210在邊緣塗佈裝置200內部經歷塗佈操作的時間量。在一些實施例中，裸晶圓臨限值介於每平方釐米約2e 10與3e 10之間。在一些實施例中，三層晶圓臨限值介於每平方釐米約45e 10與55e 10之間。在一些實施例中，當偵測到的每單位面積的金屬粒子數高於臨限值時，流量溫度控制器270增加疏水性溶劑氣體的流動速率且/或調整晶圓210在邊緣塗佈裝置200內部經歷邊緣塗佈的時間量。在一些實施例中，分析器模組確定流動速率或時間增加的量。
系統800進一步包含經由主控制器840控制第1圖的PAB操作106及PEB操作110的烘烤控制器810。此外，主控制器耦接至且控制光阻顯影劑模組600、光阻分配模組400、曝光裝置500及邊緣塗佈裝置200。
第9圖示出根據本揭露的一些實施例的用於製造半導體裝置的製程900的流程圖。製程900或製程900的一部分可由上文所描述的第8圖的系統執行。在一些實施例中，製程900或製程900的一部分由下文關於第10A圖及第10B圖所描述的電腦系統1000執行及/或控制。方法包含操作S910，其中在晶圓的邊緣區上沈積疏水性溶劑的層。如第2圖中所示出，邊緣塗佈裝置200在晶圓210的邊緣區213中沈積疏水性溶劑的層，該邊緣區213與邊緣區304一致。
在操作S920中，在由疏水性溶劑的層封閉的晶圓的頂表面上設置光阻劑層。如第4A圖中所示出，光阻層320由光阻分配模組400形成在晶圓210的中央區306的上表面300A上，且光阻層320被封閉在疏水性溶劑層302內部。在操作S930中，在後續處理操作期間，將光阻劑層的光阻劑材料限制於由疏水性溶劑層封閉的晶圓的區。如第4A圖中所示出，光阻層320含於疏水性溶劑層302內部。
第10A圖及第10B圖圖示根據本揭露的一些實施例的用於控制半導體裝置的製造的設備。在一些實施例中，電腦系統1000用於執行第8圖的模組的功能，且包含主控制器840、分析器模組830、邊緣塗佈裝置200的流量溫度控制器270、光阻分配模組400的光阻分配控制器220、曝光裝置500的輻射控制器、光阻顯影劑模組600的顯影劑控制器630及沖洗模組700的沖洗控制器525。在一些實施例中，電腦系統1000用於執行第9圖的製程900。
第10A圖為執行用於在半導體基板上設置光阻圖案的設備的功能的電腦系統的示意圖。前述實施例的製程、方法及/或操作的全部或部分可以使用電腦硬體及在其上執行的電腦程式來實現。在第10A圖中，電腦系統1000設置有電腦1001、鍵盤1002、滑鼠1003及監視器1004，該電腦1001包含光碟唯讀記憶體(例如CD-ROM或DVD-ROM)驅動器1005及磁碟驅動器1006。
第10B圖為示出電腦系統1000的內部組態的圖。在第10B圖中，除了光碟驅動器1005及磁碟驅動器1006之外，電腦1001亦設置有一個或多個處理器，諸如微處理單元(micro processing unit，MPU) 1010、唯讀記憶體（ROM）1012 (儲存程式(諸如啟動程式))、隨機存取記憶體(random access memory，RAM) 1013 (連接至MPU 1010且其中臨時儲存應用程式的命令且提供臨時儲存區域)、硬碟1014 (其中儲存應用程式、系統程式及資料)及匯流排1015 (連接MPU 1010、ROM 1012及其類似者)。注意，電腦1001可以包含用於提供與LAN的連接的網卡(未示出)。
用於使電腦系統1000執行前述實施例中的用於將光阻圖案設置在半導體基板上的功能的程式可以儲存在光碟1021或磁碟1022中，該光碟1021或磁碟1022插入至光碟驅動器1005或磁碟驅動器1006中且傳輸給硬碟1014。替代地，程式可以經由網路(未示出)傳輸給電腦1001且儲存在硬碟1014中。在執行時，將程式加載至RAM 1013中。程式可以自光碟1021或磁碟1022加載，或直接自網路加載。程式不一定必須包含例如操作系統(operating system，OS)或第三方程式以使電腦1001執行用於將光阻圖案設置在半導體基板上的系統的功能。程式可以僅包含命令部分以在受控模式下調用適當的功能(模組)且獲得期望的結果。
根據本揭露的一些實施例，一種製造半導體裝置的方法包含在晶圓的邊緣區上沈積疏水性溶劑的層。方法亦包含在由疏水性溶劑的層封閉的晶圓的頂表面上設置光阻劑層。方法進一步包含在後續處理操作期間，將光阻劑層的光阻劑材料限制於由疏水性溶劑的層封閉的晶圓的區。在實施例中，光阻劑材料為含金屬的光阻劑材料(metal-containing photo resist，MePR)，且後續處理操作為光阻劑層的顯影。在實施例中，疏水性溶劑的沈積層的寬度介於晶圓的半徑的約1%至約5%之間。在實施例中，疏水性溶劑為六甲基二矽氮烷(HMDS)。在實施例中，方法進一步包含在疏水性溶劑的層的沈積期間將晶圓維持在約50℃至約180℃之間的溫度下。在實施例中，方法進一步包含：由極紫外(extreme ultraviolet，EUV)輻射將光罩圖案投影至由疏水性溶劑的層封閉的光阻劑層上，以使光阻劑層曝光於EUV輻射；對曝光的光阻劑層進行顯影，以在晶圓上產生由疏水性溶劑的層封閉的光阻圖案；及自晶圓的邊緣區沖洗光阻劑材料。在實施例中，方法進一步包含在疏水性溶劑的層沈積期間，在晶圓的邊緣區上方維持約0.5 L/m的流動速率。
根據本揭露的一些實施例，一種製造半導體裝置的方法包含使作為氣體的疏水性溶劑在晶圓的斜面區上方流動。方法亦包含在晶圓的頂表面上的斜面區的上斜面上及晶圓的底表面上的斜面區的下斜面上沈積疏水性溶劑的層。方法進一步包含：在由斜面區封閉的晶圓的頂表面的內部區上設置含金屬的光阻劑(metal-containing photo resist，MePR)層；及在後續處理操作期間將MePR層的光阻劑材料限制在晶圓的頂表面的內部區內部。在實施例中，方法進一步包含在疏水性溶劑的層的沈積期間將晶圓維持在約50℃至約180℃之間的溫度下；及在疏水性溶劑的層的沈積期間，將疏水性溶劑的流動維持在約0.2 L/min與2 L/min之間的流動速率下。在實施例中，上斜面的寬度介於晶圓的半徑的約1%至約5%之間，且下斜面的寬度介於晶圓的半徑的約1%至約5%之間。在實施例中，方法進一步包含：由極紫外(extreme ultraviolet，EUV)輻射將光罩圖案投影至由疏水性溶劑的層封閉的MePR層上，以使MePR層曝光於EUV輻射；對MePR層進行顯影，以在晶圓上產生由疏水性溶劑的層封閉的光阻圖案；及自晶圓的斜面區沖洗光阻劑材料。在實施例中，疏水性溶劑為六甲基二矽氮烷(HMDS)。在實施例中，疏水性溶劑的層的厚度在MePR層的厚度的約0.2%及10%的範圍內。在實施例中，方法進一步包含使疏水性溶劑在晶圓的斜面區上方流動約30分鐘與約2小時的範圍之間。
根據本揭露的一些實施例，一種用於製造半導體裝置的系統包含邊緣塗佈裝置，該邊緣塗佈裝置包含用於安裝基板的第一載物台。第一載物台包含加熱部件。邊緣塗佈裝置亦包含安裝在第一載物台上方的第一屏蔽碟。第一屏蔽碟與第一載物台的主表面間隔開且平行。第一屏蔽碟覆蓋待安裝在第一載物台上的基板的中央區且暴露基板的邊緣區。邊緣塗佈裝置進一步包含處於第一屏蔽碟上方的一個或多個第一開口。一個或多個開口將在第一屏蔽碟上方作為氣體的溶劑引導至待安裝在第一載物台上的基板的邊緣區以產生邊緣塗佈基板。邊緣塗佈裝置包含穿過第一屏蔽碟的一個或多個第二開口。一個或多個第二開口引導淨化氣體通過安裝在第一載物台上的邊緣塗佈基板與第一屏蔽碟之間的縫隙。邊緣塗佈裝置亦包含光阻分配模組，該光阻分配模組包含第二載物台，該第二載物台將光阻層設置在安裝在第二載物台上的邊緣塗佈基板的中央區上。在實施例中，邊緣塗佈裝置亦包含平行於第一載物台的主表面安裝的第二碟。第二碟用以引導淨化氣體平行於第一載物台的主表面。在實施例中，邊緣塗佈裝置進一步包含耦接至第一載物台的加熱部件的流量溫度控制器，該流量溫度控制器控制第一載物台的溫度。在實施例中，邊緣塗佈裝置亦包含第一及第二輸入氣體埠、含有溶劑且耦接至流量溫度控制器的第一氣罐及含有淨化氣體且耦接至流量溫度控制器的第二氣罐。邊緣塗佈裝置進一步包含第一管道，該第一管道連接在第一氣罐與第一輸入氣體埠之間以將溶劑遞送至第一屏蔽碟上方的一個或多個第一開口。流量溫度控制器控制溶劑在邊緣塗佈裝置中的流動速率及溶劑沈積在安裝在第一載物台上的基板的邊緣區上的時間段邊緣塗佈裝置包含第二管道，該第二管道連接第二氣罐及第二輸入氣體埠以將淨化氣體遞送至第二屏蔽碟上方的一個或多個第二開口。流量溫度控制器控制邊緣塗佈裝置中的淨化氣體的流動。邊緣塗佈裝置亦包含一個或多個輸出氣體埠。一個或多個輸出氣體埠為淨化氣體及溶劑的未沈積的一部分提供離開邊緣塗佈裝置的路徑。在實施例中，系統進一步包含主控制器及耦接至主控制器的分析器模組。光阻分配模組進一步包含耦接至第二載物台以量測第二載物台上每單位面積的金屬粒子數的金屬粒子感測器。金屬粒子感測器耦接至分析器模組，且分析器模組接收第二載物台上每單位面積的量測金屬粒子數。分析器模組基於量測金屬粒子數來確定溶劑氣體在邊緣塗佈裝置中的流動速率及溶劑沈積在邊緣塗佈裝置中的基板的邊緣區上的時間段。主控制器基於分析器模組的確定來調整溶劑氣體在邊緣塗佈裝置中的流動速率及溶劑沈積在邊緣塗佈裝置中的基板的邊緣區上的時間段。在實施例中，系統進一步包含：曝光裝置，用以將倍縮光罩的佈局圖案投影至邊緣塗佈基板上的光阻層上以產生曝光的光阻層；顯影劑模組，用以對邊緣塗佈基板上的曝光的光阻層進行顯影以產生光阻圖案；及沖洗模組，用以在光阻圖案的顯影之後沖洗邊緣塗佈基板的邊緣區。
如前述實施例中所描述，使用疏水性溶劑層302以供邊緣塗佈不需要烘烤邊緣塗層且不需要在曝光操作108之前移除邊緣塗層及在曝光操作108之後重新沈積邊緣塗層，且因此，提高處理速度。此外，疏水性溶劑層的使用防止生產線的半導體裝置處理工具的金屬污染。
前述概述若干實施例或實例的特徵，以使得熟習此項技術者可以較佳地理解本揭露的態樣。熟習此項技術者應當瞭解，其可以容易地將本揭露用作設計或修改其他製程及結構的基礎，以供實現本文中所引入的實施例或實例的相同目的及/或達成相同優點。熟習此項技術者亦應該認識到，這類等效構造不脫離本揭露的精神及範疇，且在不脫離本揭露的精神及範疇的情況下，熟習此項技術者可以進行各種改變、取代及變更。
29:輻射光束 100:製程流程 101:EUV輻射源 102:邊緣塗佈操作 104:光阻塗佈操作 106:PAB操作 108:曝光操作 110、112、S910、S920、S930:操作 114:操作 200:邊緣塗佈裝置 201:光阻泵系統 202:光阻供應 203:升高銷 204:光阻材料 205、207:屏蔽阻障層 205a、205b:光學器件 205c:反射遮罩 205d、205e:縮小投影光學器件 206、208、502、512:流 209:光阻分配噴嘴 210:半導體晶圓 211:混合流 212、213、304:邊緣區 214A:出口氣體埠 214B、214C、214D、214E、214F、214G、214H、214K:輸入氣體埠 215、216:孔 217:旋轉方向 218、252、254、514、516、602:管道 219、221:縫隙 220:光阻分配控制器 222:加熱部件 240:載物台 260:疏水性溶劑氣體源 265:淨化氣體源 270:氣流溫度控制器 300、450:晶圓 300A:上表面 300B:下表面 302:疏水性溶劑層 306:中央區 312:厚度 320:光阻劑層 400:光阻分配模組 410:金屬粒子感測器 430:輻射控制器 500:曝光裝置 504:沖洗材料 506、510:噴嘴 508:力 520:沖洗供應泵 525:沖洗控制器 600:光阻顯影劑模組 604:主軸 606:空間 610:顯影劑材料 630:顯影劑控制器 640:顯影劑材料罐 700:沖洗模組 800:系統 810:烘烤控制器 830:分析器模組 840:主控制器 900:製程 1000:電腦系統 1001:電腦 1002:鍵盤 1003:滑鼠 1004:監視器 1005:光碟驅動器 1006:磁碟驅動器 1010:微處理單元/MPU 1012:唯讀記憶體/ROM 1013:隨機存取記憶體/RAM 1014:硬碟 1015:匯流排 1021:光碟 1022:磁碟 R:半徑
當結合隨附圖式閱讀時，根據以下詳細描述最佳地理解本揭露。需要強調的係，根據行業中的標準實踐，各種特徵未按比例繪製且僅出於說明目的而使用。實務上，為論述清楚起見，各種特徵的尺寸可以任意增加或減小。 第1圖示出根據本揭露的一些實施例的用於在晶圓上設置光阻圖案的製程流程。 第2圖示出根據本揭露的一些實施例的邊緣塗佈裝置。 第3A圖、第3B圖及第3C圖示出根據本揭露的一些實施例的具有沈積在晶圓的邊緣區上的疏水性溶劑層的晶圓。 第4A圖及第4B圖示出根據本揭露的一些實施例的光阻分配模組及具有沈積在晶圓的邊緣區上的疏水性溶劑層及設置在晶圓的中央區中的光阻層的晶圓。 第5圖示出用於在晶圓上產生光阻圖案的曝光裝置的示意圖。 第6圖示出用於在晶圓上產生光阻圖案的光阻顯影劑模組的示意圖。 第7圖示出根據本揭露的一些實施例的用於沖洗沈積在晶圓的邊緣區上的光阻材料的沖洗模組。 第8圖示出根據本揭露的一些實施例的用於在晶圓上設置光阻圖案的系統的圖。 第9圖示出根據本揭露的一些實施例的用於設置光阻圖案的製程的流程圖。 第10A圖及第10B圖圖示根據本揭露的一些實施例的用於控制半導體裝置的製造的設備。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
900:製程
S910、S920、S930:操作

Claims (20)

  1. 一種製造半導體裝置的方法，包括： 在一晶圓的一邊緣區上沈積一疏水性溶劑的一層； 在由該疏水性溶劑的該層封閉的該晶圓的一頂表面上設置一光阻劑層；及 在一後續處理操作期間，將該光阻劑層的一光阻劑材料限制於由該疏水性溶劑的該層封閉的該晶圓的一區。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該光阻劑材料為一含金屬的光阻劑材料，且其中該後續處理操作為該光阻劑層的顯影。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該疏水性溶劑的該沈積層的一寬度介於該晶圓的一半徑的約3%至約5%之間。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該疏水性溶劑為六甲基二矽氮烷。
  5. 如請求項1所述之方法，進一步包括： 在該疏水性溶劑的該層的該沈積期間，將該晶圓維持在約50℃至約180℃之間的一溫度下。
  6. 如請求項1所述之方法，進一步包括： 由極紫外輻射將一光罩圖案投影至由該疏水性溶劑的該層封閉的該光阻劑層上，以使該光阻劑層曝光於該極紫外輻射； 對該曝光的光阻劑層進行顯影，以在該晶圓上產生由該疏水性溶劑的該層封閉的一光阻圖案；及 自該晶圓的該邊緣區沖洗該光阻劑材料。
  7. 如請求項1所述之方法，進一步包括： 在該疏水性溶劑的該層的該沈積期間，在該晶圓的該邊緣區上方維持0.5公升/分鐘的一流動速率。
  8. 一種製造半導體裝置的方法，包括： 使作為一氣體的一疏水性溶劑在一晶圓的一斜面區上方流動； 在該晶圓的一頂表面上的該斜面區的一上斜面上及該晶圓的一底表面上的該斜面區的一下斜面上沈積該疏水性溶劑的一層； 在由該斜面區封閉的該晶圓的該頂表面的一內部區上設置一含金屬的光阻劑層；及 在一後續處理操作期間將該含金屬的光阻劑層的一光阻劑材料限制在該晶圓的該頂表面的該內部區內部。
  9. 如請求項8所述之方法，進一步包括： 在該疏水性溶劑的該層的該沈積期間將該晶圓維持在約50℃至約180℃之間的一溫度下；及 在該疏水性溶劑的該層的該沈積期間，將該疏水性溶劑的該流動維持在約0.2公升/分鐘與2公升/分鐘之間的一流動速率下。
  10. 如請求項8所述之方法，其中該上斜面的一寬度介於該晶圓的一半徑的約1%至約5%之間，且該下斜面的一寬度介於該晶圓的一半徑的約1%至約5%之間。
  11. 如請求項8所述之方法，進一步包括以下步驟： 由極紫外輻射將一光罩圖案投影至由該疏水性溶劑的該層封閉的該含金屬的光阻劑層上，以使該含金屬的光阻劑層曝光於該極紫外輻射； 對該含金屬的光阻劑層進行顯影，以在該晶圓上產生由該疏水性溶劑的該層封閉的一光阻圖案；及 自該晶圓的該斜面區沖洗該光阻劑材料。
  12. 如請求項8所述之方法，其中該疏水性溶劑為六甲基二矽氮烷。
  13. 如請求項8所述之方法，其中該疏水性溶劑的該層的一厚度在該含金屬的光阻劑層的一厚度的約0.2%及10%的範圍內。
  14. 如請求項8所述之方法，進一步包括： 使該疏水性溶劑在該晶圓的該斜面區上方流動約30分鐘與約2小時的範圍之間。
  15. 一種製造半導體裝置的系統，包括： 一邊緣塗佈裝置，包括： 一第一載物台，用以安裝一基板，其中該第一載物台包括一加熱部件； 一第一屏蔽碟，安裝在該第一載物台上方，與該第一載物台的一主表面間隔開且與其平行，其中該第一屏蔽碟用以覆蓋待安裝在該第一載物台上的一基板的一中央區，且暴露該基板的一邊緣區； 一個或多個第一開口，處於該第一屏蔽碟上方，其中該一個或多個第一開口用以將在該第一屏蔽碟上方作為一氣體的一溶劑引導至待安裝在該第一載物台上的該基板的該邊緣區以產生一邊緣塗佈基板； 一個或多個第二開口，穿過該第一屏蔽碟，其中該一個或多個第二開口用以引導一淨化氣體通過安裝在該第一載物台上的該邊緣塗佈基板與該第一屏蔽碟之間的一縫隙；及 一光阻分配模組，包括一第二載物台，該第二載物台用以將一光阻層設置在安裝在該第二載物台上的該邊緣塗佈基板的一中央區上。
  16. 如請求項15所述之系統，其中該邊緣塗佈裝置進一步包括： 一第二碟，平行於該第一載物台的該主表面安裝，其中該第二碟用以引導該淨化氣體平行於該第一載物台的該主表面。
  17. 如請求項15所述之系統，其中該邊緣塗佈裝置進一步包括： 一流量溫度控制器，耦接至該第一載物台的該加熱部件且用以控制該第一載物台的一溫度。
  18. 如請求項17所述之系統，其中該邊緣塗佈裝置進一步包括： 第一及第二輸入氣體埠； 一第一氣罐，含有一溶劑且耦接至該流量溫度控制器； 一第二氣罐，含有該淨化氣體且耦接至該流量溫度控制器； 一第一管道，連接在該第一氣罐與該第一輸入氣體埠之間，且用以將該溶劑遞送至該第一屏蔽碟上方的該一個或多個第一開口，其中該流量溫度控制器用以控制該溶劑在該邊緣塗佈裝置中的一流動速率及該溶劑沈積在安裝在該第一載物台上的一基板的一邊緣區上的一時間段；及 一第二管道，連接該第二氣罐及該第二輸入氣體埠且用以將該淨化氣體遞送至一第二屏蔽碟上方的該一個或多個第二開口，其中該流量溫度控制器用以控制該邊緣塗佈裝置中的該淨化氣體的一流動速率；及 一個或多個輸出氣體埠，其中該一個或多個輸出氣體埠用以為該淨化氣體及該溶劑的未沈積的一部分提供離開該邊緣塗佈裝置的一路徑。
  19. 如請求項18所述之系統，進一步包括： 一主控制器；及 一分析器模組，耦接至該主控制器， 其中該光阻分配模組進一步包括耦接至該第二載物台的一金屬粒子感測器，該金屬粒子感測器用以量測該第二載物台上每單位面積的一金屬粒子數， 其中該金屬粒子感測器耦接至該分析器模組，且其中該分析器模組用以接收該第二載物台上每單位面積的該量測金屬粒子數， 其中該分析器模組用以基於該量測金屬粒子數來確定一溶劑氣體在該邊緣塗佈裝置中的該流動速率及一溶劑沈積在該邊緣塗佈裝置中的一基板的一邊緣區上的該時間段，及 其中該主控制器用以基於該分析器模組的該確定來調整該溶劑氣體在該邊緣塗佈裝置中的該流動速率及該溶劑沈積在該邊緣塗佈裝置中的該基板的該邊緣區上的該時間段。
  20. 如請求項15所述之系統，進一步包括： 一曝光裝置，用以將一倍縮光罩的一佈局圖案投影至一邊緣塗佈基板上的一光阻層上以產生一曝光的光阻層； 一顯影劑模組，用以對該邊緣塗佈基板上的一曝光的光阻層進行顯影以產生一光阻圖案；及 一沖洗模組，用以在該光阻圖案的該顯影之後沖洗該邊緣塗佈基板的一邊緣區。
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