半导体装置的制造方法
【专利摘要】本公开提供半导体装置的制造方法，包括：以具有一第一pH值的一含硅材料层涂布一表面；提供一清洗液以清洗涂布后的该表面，其中该清洗液包括混合一溶剂溶液的一碱性化合物，其中该清洗液具有大于该第一pH值的一第二pH值，且该含硅材料层在该第二pH值下不稳定；及施用该清洗液至涂布后的该表面，其中该清洗液溶解涂布后的该表面上的该含硅材料层。
【专利说明】
半导体装置的制造方法
技术领域
[0001 ]本公开涉及半导体装置的制造方法。【背景技术】
[0002]电子产业对于更小及更快的电子装置的需求不断增加，且电子装置必须同时具有更加复杂且更精密的功能。因此，半导体产业持续朝向制造低成本、高性能及低功耗的集成电路(ICs)的趋势发展。迄今为止，已通过微缩化半导体实现了大部分的目标，从而改善生产效率并降低相关花费。然而，此微缩化也增加了半导体制造工艺的复杂度。因此，为了实现半导体ICs及装置的持续进展，需要半导体制造工艺及技术相应的进步。
[0003]举例来说，可使用半导体微影工艺来光转移图案至基底上方(例如:使用光罩或中间掩模)。例如，在各种微影工艺中，旋转涂布光致抗蚀剂膜至晶片表面上方，接着曝光及显影光致抗蚀剂膜以形成可转移至晶片的图案(例如:通过随后的蚀刻工艺)。随着1C尺寸的持续微缩化，需要降低光致抗蚀剂膜厚度，亦需提供能够改善反射率控制、基底平坦化、黏度提升、化学配对及免于污染的光致抗蚀剂材料。因此，发展了各种新的光致抗蚀剂材料及工艺。例如，一些微影工艺可采用含硅光致抗蚀剂于底部抗反射层(BARC)上方，以降低光致抗蚀剂膜的厚度。此外，一些光刻工艺使用三层堆叠，其包括位于含硅BARC层及有机底层上方的光致抗蚀剂。然而，这些方法带来了新的挑战。
[0004]例如，用于上述工艺的含硅材料可能因为其中形成化学交联而形成硬化胶体，例如，当含硅材料的溶剂干掉时。此外，处理上述材料的设备必须经过频繁的清洗工艺以避免堵塞或受到其他污染，且避免通过上述设备来生产晶片的过程中形成缺陷。因此，现有的技术无法在所有方面皆提供完全的满足。
【发明内容】
[0005]在一实施例中，本公开提供一种半导体装置的制造方法，包括涂布一表面，其可包括旋转涂布系统的表面或半导体基底的表面，并含有具第一 pH值的含硅材料层。在各个实施例中，提供清洗液以清洗涂布后的表面，清洗液包括混合溶剂溶液的碱性化合物。在一些实例中，清洗液具有大于第一pH值的第二pH值，且含硅材料层在第二pH值下不稳定。在一些实施例中，施用清洗液至涂布后的表面，且清洗液溶解了涂层表面上的含硅材料层。
[0006]在另一实施例中，提供一种半导体装置的制造方法，包括固定基底于基底座上方。 在一些实施例中，当旋转基底座及固定于其上的基底时，分配含硅料于基底上方，其中亦分配含硅材料至旋转涂布系统的表面上方，并形成含硅材料层于旋转涂布系统的表面上方。 在各个实施例中，在形成含硅材料层之后，分配清洗液至含硅材料层上方，其中清洗液包括混合溶剂溶液的碱性化合物，且清洗液具有一 pH值，含硅材料层于该pH值下不稳定。在各个实施例中，分配清洗液至含硅材料层上方，以移除旋转涂布系统表面上的含硅材料层。 [〇〇〇7]在其它实施例中，提供一种半导体装置的制造方法，包括提供具有设置于基底上方的第一层的基底。在一些实施例中，形成第二层于第一层上方，其中第二层包括具有硅浓度大于约10%的含硅材料层。在各个实例中，烘烤含有第一及第二层的基底，其中烘烤过的第二层形成硬掩模层。在一些实施例中，图案化硬掩模层及利用图案化硬掩模层来蚀刻第一层。在一些实例中，分配清洗液至硬掩模层上方，其中清洗液包括混合溶剂溶液的碱性化合物，且清洗液具有一 pH值，硬掩模层于该pH值下为不稳定。在各种情况中，分配清洗液至硬掩模层上方，以溶解硬掩模层。【附图说明】
[0008]以下将配合所附附图详述本公开的实施例，应注意的是，依照工业上的标准实施， 以下图示并未按照比例绘制，事实上，可能任意的放大或缩小元件的尺寸以便清楚表现出本公开的特征。而在说明书及附图中，除了特别说明外，同样或类似的元件将以类似的符号表不。
[0009]图1显示在一些实施例中，含硅材料的交联反应。
[0010]图2A显示使用现有清洗液来移除含硅硬掩模材料的效率不佳。
[0011]图2B显示在各个实施例中，pH值对胶体二氧化硅-水系统的示意图。
[0012]图3A显示可从本发明的各方面受益的半导体系统。
[0013]图3B及图3C显示在本公开的各方面中，图3A系统其可被清洗液清洗的元件。
[0014]图4显示在本公开的各方面中，清洗图3A系统的元件的替代方法。
[0015]图5显示在一些实施例中，交联的含硅材料的键结被打断的反应。
[0016]图6显示在各个实施例中，清洗液移除含硅硬掩模材料的效果。[〇〇17]图7A及图7B显示在一些实施例中，半导体制造工艺的流程图。
[0018]图8A-图8G显示在一些实施例中，图7A及图7B的半导体制造工艺于各个阶段的基底。[0〇19] 其中，附图标记说明如下:
[0020]102单体[0021 ]104单体
[0022]106交联结构[〇〇23]300半导体旋转涂布系统
[0024]302基底座
[0025]304基底
[0026]306含硅材料层
[0027]308传动轴
[0028]309箭头
[0029]310含硅液体
[0030]312喷嘴
[0031]314容器
[0032]316输送设备
[0033]318管线
[0034]320加压气体
[0035]322容器
[0036]324清洗液[〇〇37]326加压气体
[0038]328三向阀[〇〇39]330废弃物收集设备[〇〇4〇]330A废弃物收集设备[0041 ]332外杯
[0042]334排水口
[0043]334A排水口
[0044]600表格[〇〇45]602初始膜厚度[〇〇46]604沉浸5分钟的膜厚度[〇〇47]606沉浸2小时的膜厚度[〇〇48]608沉浸12小时的膜厚度
[0049]610第一实施例[〇〇5〇]612第二实施例[〇〇51 ]614第三实施例[〇〇52]616第四实施例
[0053]700方法
[0054]702-720 方法700的步骤
[0055]800半导体装置
[0056]802基底
[0057]804BARC 层
[0058]804A图案化 BARC 层[〇〇59]806含硅材料层[〇〇6〇]806A图案化硬掩模层[〇〇61]808光致抗蚀剂层
[0062]810掩模
[0063]812辐射【具体实施方式】
[0064]以下提供许多不同的实施方法或是例子来实行各种实施例的不同特征。以下描述具体的元件及其排列的例子以阐述本公开。当然这些仅是例子且不该以此限定本公开的范围。例如，在描述中提及第一个元件形成一第二个元件上时，其可以包括第一个元件与第二个元件直接接触的实施例，也可以包括有其他元件形成于第一个与第二个元件之间的实施例，其中第一个元件与第二个元件并未直接接触。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示，这些重复仅为了简单清楚地叙述本公开，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
[0065]此外，其中可能用到与空间相关的用词，像是“在…下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，这些关系词是为了便于描述图示中一个(些)元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系，这些空间关系词包括使用中或操作中的装置的不同方位，以及图示中所描述的方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则其中使用的空间相关形容词也可相同地照着解释。
[0066]本公开涉及清洗液组成及其应用。清洗液可用于清洗半导体制造设备，特别是在光刻旋转涂布工艺中，用来输送、分配及收集含硅材料的设备。清洗液也可在使用硬掩模于蚀刻工艺之后，用来移除含硅硬掩模。
[0067]在典型的光刻图案化工艺中，形成光致抗蚀剂层于硬掩模层上方并依照1C设计布局图案化。接着实行蚀刻工艺，其利用图案化光致抗蚀剂层作为蚀刻掩模来蚀刻硬掩模层， 从而转移图案至硬掩模层。实行进一步的步骤以转移图案至基底。当1C尺寸持续微缩化，光致抗蚀剂层也必须微缩化，因此面临了新的挑战。在一些实例中，光致抗蚀剂图案变得更窄且更高，如此高的长宽比造成光致抗蚀剂图案易于崩塌。此外，当光致抗蚀剂层的厚度减少，光致抗蚀剂可能没有足够的厚度以充分地转移光致抗蚀剂图案至底层。在一些方面，这可能是由于光致抗蚀剂层不具足够的蚀刻抗力。[〇〇68]实行于双层及多层(例如:三层)工艺的含硅材料已被用于成功地实行薄影像层 (thin image layers)以克服一或多个上述问题(例如:图案崩塌、不足的蚀刻抗力等等)。 在双层的方法中，含硅光致抗蚀剂层可形成于BRAC层上方。含硅光致抗蚀剂具有较传统光致抗蚀剂更高的蚀刻抗力，因此不需具有像传统光致抗蚀剂一样的厚度。在多层或三层的方法中，薄光致抗蚀剂层可形成于含硅BARC(或硬掩模)层上方，其依次形成于底层BARC层上方。在一些实施例中，含硅BARC层可形成于诸如旋涂碳底层的有机底层上方。薄光致抗蚀剂层可用于图案化含硅BARC层，其接着用于图案化底层BARC层。在各种实施例中，可通过旋转涂布工艺或化学气体沉积(CVD)工艺来形成所有三层(S卩，光致抗蚀剂、含硅BARC及底层 BARC)〇
[0069]双层及多层方法皆利用所使用的含硅材料的高密度，其为含硅材料的组成单体及分子的交联能力的结果。请参照图1的实例，如上所述，用于双层及多层工艺的含硅材料包括诸如单体102的单体，其包括Si链接至0办基，其中0为氧及心包括诸如甲基、乙基或芳香基的有机取代基。含硅材料的单体非常不稳定且组分〇心基可能易于水解，造成诸如单体104 的单体其羟基形成而取代〇Ri基。接着，单体102、104可反应以形成诸如交联结构106的交联结构。在各个实例中，当含硅材料的溶剂干掉时，将易于发生上述的水解及交联。
[0070]然而，使含硅材料符合光刻工艺的特性同时也对处理这些材料的光刻设备带来了挑战。例如，交联含娃材料可涂布用来储存含娃材料的容器的表面、以液态形式输送材料的管线及输送设备(例如:于旋转涂布工艺期间)及收集废弃物的收集设备(例如:于旋转涂布工艺期间)。为了避免生产晶片受到污染的设备处理而形成缺陷，需要定期且有效地清洗设备，以将含硅材料从工艺设备的表面移除。为了说明移除上述含硅材料的困难(例如:从光刻设备的表面移除)，图2A显示了多个含硅硬掩模材料的膜厚度(FT)对延迟时间(小时)的关系图。”延迟时间”是指在利用清洗剂/洗净剂来移除含硅材料之前所经过的时间量。例如图2A的实例，清洗剂/洗净剂包括诸如0K73 (70 %丙二醇单甲醚+30 %丙二醇单甲醚乙酸酯) 的传统清洗溶剂。举例来说，两个特定的含硅硬掩模ML1及ML2标示于图2A中。在ML1的情况中，曲线102显示ML1材料层将保留超过80%的沉积厚度，甚至是在立刻施用(S卩，零延迟时间)0K73及在约半小时延迟之后近乎不可能再利用0K73移除ML1的情形之下。在ML2的情况中，曲线104显示ML2材料层较ML1材料层容易移除，但随着时间的推移将越来越难以利用 OK73移除。结果，当材料硬化时，处理这些材料的光刻设备可能会被阻塞。此外，在各种工艺阶段期间，材料可能形成会污染晶片的粒子。
[0071]因此，本公开的目标即是提供可有效移除上述含硅材料(例如:光刻设备表面)的新的清洗组分。在此所述的各个实施例中，硬化的含硅材料层的形成可能会依照溶胶-凝胶工艺而发生，其中”溶胶”(即，诸如含硅液体310的溶液)会演变成凝胶，例如，当含硅材料的溶剂干掉时。举例来说，请参照图2B，其显示pH值对胶体二氧化硅-水系统的影响图。图2取自作者R.K Iler于1979年在纽约由威利(Wiley)出版的”二氧化娃的化学(The Chemistry of Si 1 ica)”一书，其内容并入本案作为参考。如图2B所示，在pH值约8-10处，缩合增加并导致稳定凝胶或非溶解聚合物的形成。在pH值大于10处，倾向于水解反应，且增加的负电荷 (例如:由清洗液的氢氧离子提供)减缓了凝胶或粒子的形成。因此，举例来说，在此描述的硬化的含硅材料在pH值大于10处，可能由于存在增加的负电荷而变得不稳定(并因而溶解)。[〇〇72]请参照图3A，其显示可从本公开的各方面受益的半导体旋转涂布系统300。如图3A 所示，系统300包括基底座302,其设计用以保持欲进行图案化的基底304。利用含硅材料层 306涂布基底304,例如，如上述的部分双层或多层光刻堆叠。在旋转涂布期间，可操作基底座302以旋转使得固定于其上方的基底304相应地旋转。基底座302包括真空吸收机构、静电卡盘机构或其它合适的机构，以固定基底304。在本案的实施例中，基底304为诸如硅晶片的半导体晶片。在一些实施例中，基底304可包括各种膜层，其含有形成于半导体基底上方的导电或绝缘层。基底304可包括各种掺杂构造，其取决于此技艺人士的设计需求。基底304也可包括诸如锗、碳化硅(SiC)、锗化硅(SiGe)或钻石的其他半导体材料。或者，基底304可包括化合物半导体及/或合金半导体。再者，基底304可选择性地包括外延层(ep1-layer)、可应变以增强性能、可包括绝缘体上半导体(SOI)结构及/或具有其它合适的增强特征。[〇〇73]系统300还包括传动轴(drive shaft)308连接至基底座302,且其可在各种模式下操作以驱动基底座302及固定于其上方的基底304。具体来说，传动轴308可连接至用来旋转传动轴308的马达，如箭头309所示，并从而按照各种操作模式(例如:涂布及清洗)以各种旋转速率来转动基底座302及基底304。在一些实施例中，传动轴308更连接至升降组件，其用以沿着垂直方向移动基底座302及基底304,使得基底304可固定在更低或更高的水平位置。
[0074]在各个实例中，含硅液体310通过喷嘴312分配于同时在转动的基底304上方。当液体310的溶剂干掉时，形成含硅材料层306。含硅液体310储存在容器314中并通过具有管线 318的输送设备316输送至喷嘴312。在所示的实施例中，可引入诸如氮气的加压气体320至容器314中，以迫使液体310进入输送设备316。系统300还包括含有清洗液324的容器322,其将于下方进行更详细的描述。在所示的实施例中，可引入诸如氮气的加压气体326至容器 322中，以迫使液体324进入输送设备316。在各个实施例中，输送设备316包括三向阀，其可替代地引导含硅液体310至管线318(例如:在旋转涂布循环期间)或引导清洗液324至管线 318(例如:在清洗循环期间)。在各个实施例中，输送设备316可替代地使用栗或其他机构来输送液体310及清洗液324至输送设备316的管线318。[〇〇75]系统300还包括含有外杯(cup)332及排水口(drain)334的废弃物收集设备330。如图3A所示，配置外杯332以至少部分地围住基底座302,以有效地接住从基底304脱离的液体310(例如:在旋转涂布工艺期间)。在一些实施例中，设计外杯332使其具有圆柱形结构。在一些实施例中，整合外杯332与排水口 334，使得通过外杯332所接住的液体通过排水口 334 送出以进行进一步的处理。[〇〇76]如上所述，当含硅材料310沉积在输送设备316及废弃物收集设备330的各个元件表面上时，各个元件可能会被含硅材料310堵塞。因此，系统300会周期性地经历清洗循环以移除此类沉积。请参照图3B的实例，其显示在上述的清洗循环中清洗系统300的一些元件的示意图。如图3B所示，移除具有含硅材料层306的基底304以进行诸如曝光及光刻的进一步处理，其并未绘示于此。重新定位喷嘴214以引导任何流体至具有排水口 334A的废弃物收集设备330A。再者，配置三向阀328以关闭液体310的流动并开启清洗液体324的流动。引入诸如氮气的加压气体326至容器322中，以迫使液体324进入输送设备316。清洗液体324冲洗 (即，清洗)含有管线318及喷嘴312的输送设备316的表面，且废弃物收集设备330A收集任何废弃物并通过排出口 334A将其送出。应当注意，可清洗各种元件而不需将其从旋转涂布系统300取出，从而减少系统的离线时间。请参照图3C，显示系统300的一部分，其包括利用清洗液324来清洗的废弃物收集设备330。具体来说，如图3C所示的实施例，清洗液324喷洒至外杯332的内侧表面上，例如通过适当地重新定位喷嘴312至多个任意位置，使得清洗液324 喷洒至外杯332的完整的内侧表面。在各个实施例中，收集任何废弃物至排出口 334。
[0077]图4显示输送设备316的替代实施例及其清洗。请参照图4,输送设备316没有使用三向阀，而是使用可切换且可选择性安装的容器314及322。例如，在旋转涂布循环期间使用容器314;在清洗循环期间，将容器314取代成容器322。这简化了输送设备316并使其更易于清洗。其它应用清洗液324的实施例是可能的。例如，可使用栗而非加压气体，以将清洗液 324从容器322取出并送进输送设备316。
[0078]在各个实施例中，清洗液324是碱性化合物及诸如有机溶剂的溶剂的混合物。碱性化合物溶解至溶剂中，从而产生富含氢氧离子的碱性清洗液324。在各个实施例中，碱性清洗液324具有高pH值(例如:大于约10)。在一些实施例中，形成交联结构106(图1)的S1-0键在高pH值(例如:在大于约10的pH值)环境下并不稳定。因此，碱性清洗液324可用于打断含硅材料的S1-0键进而溶解含硅材料，并有效地清洗系统300。在至少一些实施例中，”含硅材料层”可包括一具有大于约10%硅浓度的膜层。
[0079]在一个实施例中，碱性化合物是四甲基氢氧化铵(TMAH)且溶剂是诸如丙二醇乙基醚(PGEE)的乙二醇醚。在一些实施例中，溶剂包括诸如上述讨论的溶剂0K73，其具有70重量百分比的丙二醇单甲醚(PGME)及30重量百分比的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)。在一些实施例中，溶剂包括溶剂及水的溶液。例如，在各个例子中，溶剂溶液包括比例约90/10、97/3 或99/1的PGEE/水。在含有溶剂及水的溶液的一些实施例中，水的浓度至少为5%或更高。因此，在含有PGEE及水的溶液的一些实施例中，PGEE/水的比例可为约95/5。接着，将此类溶剂溶液与碱性化合物(例如:TMAH)混合，以形成清洗液324。在各个实施例中，碱性化合物可包括0.24重量百分比的TMAH溶液、0.07重量百分比的TMAH溶液或0.02重量百分比的TMAH溶液。在一些实施例中，碱性化合物包括0.20重量百分比(或更高)的TMAH溶液。可添加其他诸如界面活性剂及/或添加剂的化学物质以进一步调整清洗液324的pH值及黏性。
[0080]图5显示在各个实施例中，不稳定的S1-0键(例如:清洗液324在高pH值的环境下) 裂解且清洗液324的氢氧离子(0IT)有效地取代了断裂的S1-0键的氧。在各个应用中，清洗液324可用于溶解硬化的含硅材料310并将其从输送设备316、废弃物收集设备330及/或其他系统300的表面移除。在至少一些实施例中，清洗液324具有约0.01 %至10%的氢氧离子 (OIT)浓度。[0081 ] 请参照图6,表格600显示在一些实施例中清洗液324将含硅材料310从系统300的表面上移除的效果。在图6的实例中，碱性化合物是TMAH且溶剂是PGEE或PGEE及水的溶液。 表格600的数据是通过旋转涂布位于基底上方的含硅材料310并使含硅材料310于室温下干燥后收集而来。测量初始膜厚度(FT)，接着，将具有含硅材料的膜的基底304沉浸至含有清洗溶液324的容器中，并持续数个时间(例如:5分钟、2小时及12小时)。在沉浸基底304至清洗液324之后，再次测量膜的厚度。应注意的是，表格600的数据也可用于计算清洗液324于各个实施例的蚀刻速率。[〇〇82] 如图6所示，表格600显示初始FT602(425埃，亦表示为100%FT)，以及在5分钟的清洗溶液沉浸之后604、2小时的清洗溶液沉浸之后606及12小时的清洗溶液沉浸之后608,所测量的FT。图6显示的实验是以清洗液324的多个实施例来实行。在第一实施例610中，清洗液324仅包括PGEE。在第二实施例612中，清洗液324包括0.02重量百分比的TMAH溶液混合具有PGEE/水比例约97/3的溶剂溶液。在第三实施例614中，清洗液324包括0.07重量百分比的 TMAH溶液混合具有PGEE/水比例约97/3的溶剂溶液。在第四实施例616中，清洗液324包括 0.24重量百分比的TMAH溶液混合具有PGEE/水比例约90/10的溶剂溶液。通过表格600的数据可证明各个实施例610、612、614、616的效能。在第一实施例610中，膜厚度没有可测量的变化，直到在只有PGEE的清洗液324沉浸12小时之后，其测量厚度才减少至415埃(?97%的初始FT)。在第二实施例612中，膜厚度没有可测量的变化，直到在0.02%TMAH及PGEE/水比例约99/1的清洗液324沉浸2小时之后，其测量厚度减少至415埃(?97%的初始FT)。在第三实施例614中，膜厚度没有可测量的变化，直到在0.07%TMAH及PGEE/水比例约99/1的清洗液324沉浸2小时之后，其测量厚度减少至395埃(?93%的初始FT)。在第三实施例614的清洗液324沉浸12小时之后，测量厚度更减少至350埃(?82 %的初始FT)。在第四实施例616 中，膜厚度有快速的变化，在〇.24%TMAH及PGEE/水比例约90/10的清洗液324沉浸5分钟之后，其测量厚度便减少至35埃(?8%的初始FT)。在第四实施例616的清洗液324沉浸2小时 (及12小时)之后，测量厚度更减少至小于20埃(?0%的初始FT)。在一些实施例中，FT减少至小于20埃即被认为是完全地移除含硅材料310。[〇〇83]图7A及图7B显示半导体制造方法700的流程图，其说明了一些清洗液324在各个实施例的例示的应用。应当注意的是，这些仅为举例并没有限制在哪里或如何使用清洗液 324。亦可提供额外的步骤于方法700进行前、进行中及进行后，且为了方法700的额外的实施例，可在其它步骤之前或之后取代、删除或移动一些所述步骤。亦应当注意的是，方法700 为例示性，而非在权利要求所明确记载的内容以外进一步限定本公开。将结合图3A-图3C、4 图及图8A-图8G进一步描述方法700于下方。[〇〇84] 请参照图7A及图8A，方法700开始于步骤702,提供用于制造半导体装置800的基底 802。在各个实施例中，基底802为诸如硅晶片的半导体晶片。此外，在一些实施例中，基底 802可包括各层，其含有形成于半导体基底上方的导电或绝缘层。基底802可包括各种掺杂构造，其取决于此技艺人士的设计需求。基底802也可包括诸如锗、碳化硅(SiC)、锗化硅 (SiGe)或钻石的其他半导体材料。或者，基底802可包括化合物半导体材料及/或合金半导体材料。再者，基底304可选择性地包括外延层(ep1-layer)、可应变以增强性能、可包括绝缘体上半导体(SOI)结构及/或具有其它合适的增强特征。如图8A所示，装置800还包括形成于基底802上方的BARC层804如同三层光刻堆叠的底层。在一实施例中，如图3A所示，利用旋转涂布工艺形成BARC层804，接着实行烘烤工艺。[〇〇85] 请参照图3A、图7A及图8A，方法700继续至步骤704,分配含硅材料310于BARC层504 上方，以形成含硅材料层806。在一实施例中，如图3A所示，利用旋转涂布工艺来实行含硅材料310的分配。为了促进此实施例，可通过具有管线318的输送设备316输送含硅材料310,并通过喷嘴312分配至装置800上方(图3A)。举例来说，固定包括基底802及BARC层804的装置 800于诸如基底座302的基底座上方，并在特定的速率旋转下分配含硅材料310。可通过旋转速度、分配流速、分配时间及其他要素来控制含硅材料层806的厚度。在一实施例中，步骤 704还包括收集源自含硅材料310的化学废弃物至具有收集外杯332及排水口 334的收集设备330(图3A)。应当注意的是在步骤704的实施例中，也可分配含硅材料310至输送设备316、 废弃物收集设备330的表面上及/或其他系统300的表面上，从而形成含硅材料310的硬化层于上述表面的上方。如下方更详细的描述，可用清洗液(例如:清洗液324)来移除来自任何系统300表面的含硅材料310的上述硬化层。方法700继续至步骤706,在形成含硅材料层806 于BARC层804上方之后，移动装置800至其他处理单元以进一步处理。将参照图7于下方作更详细的讨论。[〇〇86]方法700继续至步骤708，其提供了清洗液。在一实施例中，所提供的清洗液为上述的清洗液324,其是由混合碱性化合物及诸如有机溶剂的溶剂所形成。在一实施例中，碱性化合物为TMAH及含有溶剂及水的溶液的溶剂。在一些实施例中，溶剂包括PGEE及水的溶液， PGEE/水的比例约90/10、95/5、97/3、99/1或介于这些值之间的任何比例。在一些实施例中， 可使用其它诸如PGME、PGMEA、0K73或其它技艺人士所知的溶剂。在各个实施例中，尽管使用溶剂，溶剂/水的溶液中的水的浓度至少为5%。在一些实施例中，清洗液的碱性化合物包括 0.24重量百分比的TMAH溶液、0.07重量百分比的TMAH溶液或0.02重量百分比的TMAH溶液。 在一些实施例中，碱性化合物包括0.20重量百分比(或更高)的TMAH溶液。此外，可添加诸如界面活性剂及/或添加剂的各种其它化学物质以调整清洗液324的pH值及黏性。如上所述， 清洗液的其它实施例是可能的。
[0087]方法700继续至步骤710,通过分配清洗液至输送设备及废弃物收集设备的表面上方以清洗输送设备及废弃物收集设备(例如:废弃物收集设备330)。在一些实施例中，如图 3B所示，包括驱动三向阀328使得含硅材料310的流动关闭，并使得清洗液324的流动开启。 或者，在一些实施例中，如图4所示，包括将具有含硅材料310的容器314取代成具有清洗液 324的容器322。在各个实施例中，可通过加压气体、栗或其他机构来引入清洗液324至输送设备316。[〇〇88]步骤710的更多实施例中，清洗诸如收集外杯332及排出口 334废弃物的收集设备的元件。在一实施例中，如图3C所示，可通过直接喷洒或分配清洗液324来清洗废弃物收集设备330。具有高pH值的碱性清洗液324会使含硅材料的S1-0键不稳定，从而有效地将含硅材料的固态粒子从输送设备316、废弃物收集设备330及各种其它系统300的元件的表面上移除。[〇〇89] 回到步骤704/706,在形成含硅材料层806于BARC层804上方(步骤704)之后，移动装置800至其它处理单元以进一步处理(步骤706)。进一步处理的一些实施例现在将于图7B 描述。具体来说，图7B显示方法700的一部分，其描述装置800的进一步处理及清洗液324的更多应用。在一些实施例中，请参照图7B及图8B，在含硅材料层806旋转涂布于BARC层804上方及装置800移动以进一步处理之后，方法700继续至步骤712,烘烤含有BARC层及含硅材料层806的基底802。在一些实施例中，可实行烘烤步骤于诸如烤箱或加热炉的另一处理单元， 分别独立于旋转涂布系统300。在各个实施例中，烘烤步骤将溶剂从含硅材料层806中驱除并固化其中的材料，形成硬掩模层806以用于随后的蚀刻工艺。在一些实施例中，通过诸如烘烤工艺的方法将溶剂干燥，以用于开启上述的交联工艺。
[0090] 方法700继续至步骤714,图案化烘烤后的含硅材料层806(即，硬掩模层806)。在一些实例中，如图8C及图8D所示，图案化硬掩模层806包括多个步骤。请参照图8C，在步骤714 的实施例中，形成光致抗蚀剂层808于硬掩模层806上方，通过掩模(或光罩或中间掩模)810 将光致抗蚀剂层808曝露至辐射812,显影曝光的光致抗蚀剂层808以形成图案化光致抗蚀剂层。在各个实施例中，光致抗蚀剂层808可为正型光致抗蚀剂或负型光致抗蚀剂。正型光致抗蚀剂通常不溶于光致抗蚀剂显影剂，但曝露至辐射后变成可溶。负型光致抗蚀剂具有相反的特性。举例来说，掩模810可包括1C设计布局图案以形成于装置800上方。辐射812可包括深紫外(DUV)辐射、极紫外(EUV)辐射、电子束(e-beam)或其它合适的辐射。请参照图 8D，步骤714还包括利用图案化光致抗蚀剂层作为蚀刻掩模来蚀刻硬掩模层806,接着移除图案化光致抗蚀剂层，造成图案化硬掩模层806A形成于BARC层804上方。[〇〇91]方法700继续至步骤716,利用图案化硬掩模层806A作为蚀刻掩模来蚀刻BARC层 804及/或基底802。请参照图8E，步骤716的实施例中，可使用湿蚀刻工艺、干蚀刻工艺或其它合适的蚀刻工艺来蚀刻BARC层804及/或基底802。在一些实施例中，可使用向异性干蚀刻工艺来蚀刻BARC层804(例如:形成图案化BARC层804A)及/或基底802,以将图案从图案化硬掩模层806A转移至底层的尺寸偏差最小化。
[0092]方法700继续至步骤718,其提供一清洗液。在各个实施例中，提供的清洗液为上述的清洗液324,其通过混合碱性化合物及诸如有机溶剂的溶剂所形成。在一些实施例中，清洗液为参照步骤708的上述清洗液。如上所述，清洗液的其它实施例是可能的。[〇〇93] 方法700继续至步骤720,利用清洗液324移除图案化硬掩模层806A。在如图8F所示的实施例中，在湿蚀刻工艺中施用清洗液324至装置800。由于上述讨论的各种特性，清洗液 324可从基底802上有效地移除图案化硬掩模层806A(图8G)。或者，在一些实施例中，可利用干蚀刻工艺来移除图案化硬掩模层806A。
[0094]如上所述，亦可于方法700进行前、进行中及进行后提供额外的步骤，且为了方法 700的额外的实施例，可在其它步骤之前或之后取代、删除或移动一些所述步骤。例如，在一些实施例中，仅使用清洗液来清洗输送设备及废弃物收集设备，而省略了使用清洗液来清洗基底(例如:移除硬掩模层)。或者，在一些实施例中，使用清洗液来清洗基底(即，移除硬掩模层)，而省略了使用清洗液来清洗旋转涂布系统(例如:输送设备及废弃物收集设备)。 在一些实例中，使用清洗液来清洗旋转涂布系统及基底。在一些情况中，可通过本公开所描述的清洗液的实施例来清洗用来储存、输送或其它用途的任何半导体处理设备所接触的含硅材料。本领域技术人员将承认清洗液的其它实施例及应用例而不背离本公开的范围。
[0095]本公开的实施例提供了胜过现有技术的优点，应当理解的是，其它实施例可提供不同的优点，本文并未对所有的优点进行讨论，且并非所有的实施例都需要特定的优点。通过本公开的清洗液组成及其应用方法，可有效地清洗半导体旋转涂布系统。具体来说，可清洗各种处理含硅光致抗蚀剂材料的设备而不需将其从旋转涂布系统中取出。此外，可利用本公开的清洗液来清洗旋转涂布输送设备及废弃物收集设备使其免于堵塞。清洗旋转涂布系统也降低了含硅光致抗蚀剂材料的粒子污染晶片的可能性。本领域技术人员将易于理解本文所述的方法及清洗成分可应用至其它半导体装置及半导体工艺，并有利于达到与本文所述相似的效益而不背离本公开的范围。
[0096]因此，在一实施例中，本公开提供一种半导体装置的制造方法，包括涂布一表面， 其可包括旋转涂布系统的表面或半导体基底的表面，并含有具第一 pH值的含硅材料层。在各个实施例中，提供清洗液以清洗涂布后的表面，清洗液包括混合溶剂溶液的碱性化合物。 在一些实例中，清洗液具有大于第一pH值的第二pH值，且含硅材料层在第二pH值下不稳定。 在一些实施例中，施用清洗液至涂布后的表面，且清洗液溶解了涂层表面上的含硅材料层。
[0097]在另一实施例中，提供一种半导体装置的制造方法，包括固定基底于基底座上方。 在一些实施例中，当旋转基底座及固定于其上的基底时，分配含硅料于基底上方，其中亦分配含硅材料至旋转涂布系统的表面上方，并形成含硅材料层于旋转涂布系统的表面上方。 在各个实施例中，在形成含硅材料层之后，分配清洗液至含硅材料层上方，其中清洗液包括混合溶剂溶液的碱性化合物，且清洗液具有一 pH值，含硅材料层于该pH值下不稳定。在各个实施例中，分配清洗液至含硅材料层上方，以移除旋转涂布系统表面上的含硅材料层。
[0098]在其它实施例中，提供一种半导体装置的制造方法，包括提供具有设置于基底上方的第一层的基底。在一些实施例中，形成第二层于第一层上方，其中第二层包括具有硅浓度大于约10%的含硅材料层。在各个实例中，烘烤含有第一及第二层的基底，其中烘烤过的第二层形成硬掩模层。在一些实施例中，图案化硬掩模层及利用图案化硬掩模层来蚀刻第一层。在一些实例中，分配清洗液至硬掩模层上方，其中清洗液包括混合溶剂溶液的碱性化合物，且清洗液具有一 pH值，硬掩模层于该pH值下为不稳定。在各种情况中，分配清洗液至硬掩模层上方，以溶解硬掩模层。
[0099]前述内文概述了许多实施例的特征，使本领域技术人员可以更佳的了解本公开的各个方面。本领域技术人员应该可理解，他们可以很容易的以本公开为基础来设计或修饰其它工艺及结构，并以此达到相同的目的及/或达到与本公开介绍的实施例相同的优点。本领域技术人员也应该了解这些相等的结构并不会背离本公开的发明精神与范围。本公开可以作各种改变、置换、修改而不会背离本公开的发明精神与范围。
【主权项】
1.一种半导体装置的制造方法，包括:以具有一第一 pH值的一含娃材料层涂布一表面；提供一清洗液以清洗涂布后的该表面，其中该清洗液包括混合一溶剂溶液的一碱性化 合物，其中该清洗液具有大于该第一 pH值的一第二pH值，且该含硅材料层在该第二pH值下 不稳定;及施用该清洗液至涂布后的该表面，其中该清洗液溶解涂布后的该表面上的该含硅材料层。2.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中该表面包括一旋转涂布系统的一 表面；且该表面包括至少以下其一:该旋转涂布系统的输送设备的表面及该旋转涂布系统的 废弃物收集设备的表面。3.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中该表面包括半导体基底的表面。4.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中该第二pH值大于10。5.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中该碱性化合物包括四甲基氢氧化 铵，且该碱性化合物具有至少〇.2重量百分比的四甲基氢氧化铵。6.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中该溶剂溶液包括水及至少以下其 一:丙二醇乙基醚、丙二醇单甲醚及丙二醇单甲醚乙酸酯；且该溶剂溶液的水的浓度至少为5 %。7.种半导体装置的制造方法，包括:固定一基底于一基底座上方；当旋转该基底座及固定于其上的该基底时，分配一含硅材料于该基底上，其中亦分配 该含硅材料至一旋转涂布系统的表面上方，并形成一含硅材料层于该旋转涂布系统的表面 上方；在形成该含硅材料层之后，分配一清洗液至该含硅材料层上方，其中该清洗液包括混 合一溶剂溶液的一碱性化合物，其中该清洗液具有一 pH值，且该含硅材料层于该pH值下为 不稳定；以及分配该清洗液至该含硅材料层上方，以移除该旋转涂布系统表面上的该含硅材料层。8.如权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其中该旋转涂布系统的表面包括至少 以下其一的表面:一输送设备的管线的表面及该输送设备的喷嘴的表面；且该旋转涂布系统的表面包括一废弃物收集设备的表面。9.如权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其中该碱性化合物包括四甲基氢氧化 铵，且其中该碱性化合物具有至少约0.2重量百分比的四甲基氢氧化铵；其中该溶剂溶液包括水及至少以下其一:丙二醇乙基醚、丙二醇单甲醚及丙二醇单甲 醚乙酸酯;其中该清洗液具有〇.01 %至10%的氢氧根离子浓度。10.—种半导体装置的制造方法，包括:提供一基底，其包括设置于基底上方的一第一层；形成一第二层于该第一层上方，其中该第二层包括具有一硅浓度大于约10 %的一含硅 材料层；烘烤含有该第一及第二层的该基底，其中烘烤过的该第二层形成一硬掩模层；图案化该硬掩模层并利用图案化硬掩模层来蚀刻该第一层；分配一清洗液至该硬掩模层上方，其中该清洗液包括混合一溶剂溶液的一碱性化合 物，其中该清洗液具有一pH值，且该硬掩模层于该pH值下为不稳定；以及 分配该清洗液至该硬掩模层上方，以溶解该硬掩模层。
【文档编号】H01L21/02GK106057653SQ201510860640
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年11月30日
【发明人】刘朕与, 张庆裕
【申请人】台湾积体电路制造股份有限公司