专利名称：使用浸没式光刻工艺制造半导体器件的方法
技术领域：
本发明涉及一种使用浸没式光刻工艺制造半导体器件的方法。
背景技术：
为了制造越来越小的半导体器件，图案也变得越来越小。为了获得微细的图案，已经做了许多改进光阻和曝光机的研究。
对于曝光机，虽然已经将KrF(248nm)或ArF(193nm)作为曝光源应用于曝光工序，但仍然在尝试使用诸如F2(157nm)或EUV(13nm)等短波长光源来增加数值孔径(NA)。
但是，当应用诸如F2等新光源时，就需要新的曝光机，这会导致提高生产成本。而且，数值孔径的增加会降低聚焦深度范围(focusdepth width)。
最近，为解决这些问题，已经发明了一种浸没式光刻工艺。现有的曝光工序在具有光阻膜的基板与曝光机的曝光镜头之间利用折射率为1.0的空气作为曝光光束的介质，而所述浸没式光刻工艺利用诸如H2O等溶液或折射率大于1.0的有机溶剂作为曝光光束的介质。结果，虽然曝光机使用相同波长的光，却得到了与使用短波长光源或使用高数值孔径的镜头相同的效果，并且不降低聚焦深度。
所述浸没式光刻工艺提高了聚焦深度。而且，可以用常规曝光波长形成更微细的图案。
但是，在所述浸没式曝光工序中，当半导体基板移入轨道和曝光位置时，残留在半导体基板上的水会造成水斑缺陷。图1为示出这种在浸没式曝光工序中产生的水斑缺陷的SEM照片。结果，难以将所述浸没式曝光工序应用于实际工艺中。
尽管已经优化了多种方法来去除水斑，如调整半导体基板的旋转速度等，但这需要太多的时间来调定，并且改善的效果并不令人满意。另外，有一种在吹氮气的同时进行脱水的方法已经得到应用。然而，这种方法需要额外的设备来提供高纯度的氮气，从而导致额外的成本和专门的管理，并且没有缩短工艺时间。
发明内容
本发明的实施例涉及一种用于制造半导体器件的方法。
一种使用浸没式光刻工艺制造半导体器件的方法包括利用用于除胺的化学过滤器过滤空气；以及在(i)用水清洗光阻膜之后且在曝光工序之前，或(ii)用水清洗所述光阻膜之后且在后烘工序之前，将所述已过滤空气施加于在半导体基板上形成的所述光阻膜上。
在一个实施例中，所述方法包括如下步骤在形成于半导体基板之上的底层上形成光阻膜；利用浸没式光刻曝光机进行曝光工序；利用用于除胺的化学过滤器过滤空气；在用水清洗所述光阻膜之后，将所述已过滤空气施加于在所述半导体基板上形成的光阻膜上；后烘所获得的结构；以及对所获的结构进行显影以形成图案。
在另一个实施例中，所述方法包括如下步骤在半导体基板的底层之上形成光阻膜；利用用于除胺的化学过滤器过滤空气；在用水清洗所述光阻膜之后，将所述已过滤空气施加于在所述半导体基板上形成的光阻膜上；利用浸没式光刻曝光机进行曝光工序；利用用于除胺的化学过滤器过滤空气；在用水清洗所述光阻膜之后，将所述已过滤空气施加于在所述半导体基板上形成的光阻膜上；后烘所获得的结构；以及对所获得的结构进行显影以形成所需图案。
换句话说，在光阻膜形成于半导体基板的底层上之后，在“预浸洗工序”(用水清洗所述光阻膜)之后，或者在“后浸洗工序”(在利用浸没式光刻曝光机进行曝光工序之后，用水清洗所述光阻膜)之后，在通过用于除胺的化学过滤器过滤的净化气氛中将空气吹于所述光阻膜上。
施加于所述光阻膜上的空气的温度范围从60到70℃。所述化学过滤器吸收空气中的胺。
所述已过滤空气被供应给喷嘴，所述喷嘴朝向所述半导体基板安装，并且与所述半导体基板的表面形成大于0°而小于90°的角度。
在所述施加已过滤空气的步骤进行的同时旋转所述半导体基板。
图1为示出浸没式光刻工艺中的水斑缺陷的SEM照片。
图2a至2f为示意图，示出根据本发明一个具体实施例的使用浸没式光刻工艺制造半导体器件的方法。
具体实施例方式
这里将参照附图详细地描述本发明。
图2a至2f为示意图，示出根据本发明一个具体实施例的使用浸没式光刻工艺制造半导体器件的方法。
光阻涂覆在半导体基板10的底层(未示出)之上，并在大约130℃的温度下软烤大约90秒，以便形成光阻膜12(参见图2a)。
去离子水从喷水器30中喷出，以清洗光阻膜12。这是用于在曝光之前去除残留在光阻膜12上的光酸产生剂或淬灭剂等成分的预浸洗工序(参见图2b)。
所述预浸洗工序减少了对曝光镜头的污染，从而提高了曝光的均匀性和图案线宽的均匀性。当曝光镜头的污染减少时，镜头的清洗时间也就减少，从而延长了镜头的耐久性和曝光机的耐久性。
在通过用于除胺的化学过滤器过滤的净化气氛中将空气从喷嘴装置40吹到光阻膜12的表面，以脱去残留在光阻膜12上的水。施加于光阻膜12上的空气的温度范围在60到70℃，以使脱水效果最佳并缩短脱水时间。另外，喷嘴装置40朝向半导体基板安装，并且与半导体基板的表面形成大于0°而小于90°的角度。半导体基板10在旋转的同时加速至相对较高的速度，即从大约500到大约1000转/分钟(rpm)加速至大约2500到大约6000rpm。
可以使用任何用于除胺的化学过滤器来吸附和去除空气中的胺杂质。
使用曝光掩模14和浸没式光刻曝光机来进行光刻工序。曝光工序的光源选自由G线(G-line)(436nm)、i线(i-line)(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、F2(157nm)和EUV(13nm)构成的群组(参见图2c)。
H2O用作包括光阻膜12的半导体基板10的基体与曝光机的曝光镜头16之间的曝光光束的介质。该曝光工序的结果是，曝光区20和非曝光区22形成于光阻膜12中，并且水滴24形成于光阻膜12上。
图2c示出曝光台(未示出)被扫描并向右移动。在扫描曝光台时会产生水滴24。当曝光台向右移动时，H2O的弯月面18向左弯曲并破裂，从而形成滴在光阻膜12上的水滴24。
去离子水从喷水器30中喷出，以执行用于清洗光阻膜12的后浸洗工序。在通过用于除胺的化学过滤器过滤的净化气氛中将空气从喷嘴装40吹到光阻膜12的表面，以便脱水(参见图2d)。
施加于光阻膜12上的空气的温度范围在60到70℃，以使脱水效果最佳并缩短脱水时间。另外，喷嘴装置40朝向半导体基板安装，并且与半导体基板的表面形成大于0°而小于90°的角度。半导体基板10在旋转的同时加速至相对较高的速度，即从大约500到大约1000转/分钟(rpm)加速至大约2500到大约6000rpm。换句话说，在吹气工序中，半导体基板10在旋转的同时加速至相对较高的速度。
后浸洗工序的结果是，水滴24所产生的水斑被去离子水洗掉，所述去离子水又被纯净空气快速脱去，因此在光阻膜12上不会有水斑。
所获得的结构在大约130℃的温度下烘烤大约90秒。
当采用2.38wt％(按重量百分比计)的TMAH水溶液将曝光区20显影大约20秒或更长时间时，非曝光区22就会留作光阻图案。结果，在光阻图案中就不会产生诸如T形顶(T-top)或桥状物(bridges)等缺陷。
如上所述，根据本发明的一个实施例，在后烘工序(即进行后烘)之前或使用浸没式光刻曝光之前用水清洗光阻膜，并在通过用于除胺的化学过滤器过滤的净化气氛中将空气吹于光阻膜，而不需要附加的管理诸如原料存储等。而且，施加于光阻膜上的空气的温度范围在大约60到大约70℃，以使脱水效果最佳并缩短脱水时间，从而有效地避免在浸没式光刻中产生水斑。
本发明的上述实施例是示例性的而非限制性的。考虑到本发明所公开的内容，其它的增加、减少或修改显而易见并且位于所附权利要求书的范围内。
本申请要求2006年5月11日提交的韩国专利申请案No.10-2006-0042537的优先权，该韩国专利申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
权利要求
1.一种使用浸没式光刻工艺制造半导体器件的方法，所述方法包括如下步骤利用用于除胺的化学过滤器过滤空气；以及将所述已过滤空气施加于在半导体基板上形成的光阻膜上。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述施加已过滤空气的步骤在用水清洗所述光阻膜之后且在曝光工序之后的后烘工序之前进行。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述施加已过滤空气的步骤在(i)用水清洗所述光阻膜之后且在曝光工序之前；或(ii)用水清洗所述光阻膜之后且在后烘工序之前进行。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述施加已过滤空气的步骤在用水清洗所述光阻膜之后且在曝光工序之前进行。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述曝光工序的光源选自由G线(436nm)、i线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、F2(157nm)和EUV(13nm)构成的群组。
6.如权利要求1所述的方法，包括如下步骤在形成于半导体基板之上的底层上形成光阻膜；利用浸没式光刻曝光机进行曝光工序；利用用于除胺的化学过滤器过滤空气；在用水清洗所述光阻膜之后，将所述已过滤空气施加于在所述半导体基板上形成的光阻膜上；后烘所获得的结构；以及对所获得的结构进行显影以形成图案。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述曝光工序的光源选自由G线(436nm)、i线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、F2(157nm)和EUV(13nm)构成的群组。
8.如权利要求6所述的方法，其中，H2O用作包括所述光阻膜的半导体基板与所述曝光机的曝光镜头之间的曝光光束的介质。
9.如权利要求6所述的方法，其中，后烘所获得的结构的步骤包括将所获得的结构在130℃的温度下烘烤90秒。
10.如权利要求6所述的方法，其中，对所获得的结构进行显影以形成图案的步骤包括采用重量百分比为2.38％的TMAH水溶液将所获得的结构的曝光区显影20秒或更长时间，这时所获得的结构的非曝光区留作光阻图案。
11.如权利要求1所述的方法，包括如下步骤在半导体基板的底层上形成光阻膜；利用用于除胺的化学过滤器过滤空气；在用水清洗所述光阻膜之后，将所述已过滤空气施加于在所述半导体基板上形成的光阻膜上；利用浸没式光刻曝光机进行曝光工序；利用用于除胺的化学过滤器过滤空气；在用水清洗所述光阻膜之后，将所述已过滤空气施加于在所述半导体基板上形成的光阻膜上；后烘所获得的结构；以及对所获得的结构进行显影以形成所需图案。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述曝光工序的光源选自由G线(436nm)、i线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、F2(157nm)和EUV(13nm)构成的群组。
13.如权利要求11所述的方法，其中，H2O用作包括所述光阻膜的半导体基板与所述曝光机的曝光镜头之间的曝光光束的介质。
14.如权利要求11所述的方法，其中，后烘所获得的结构的步骤包括将所获得的结构在130℃的温度下烘烤90秒。
15.如权利要求11所述的方法，其中，对所获得的结构进行显影以形成图案的步骤包括采用重量百分比为2.38wt％的TMAH水溶液将所获得的结构的曝光区显影20秒或更长时间，这时所获得的结构的非曝光区留作光阻图案。
16.如权利要求1所述的方法，其中，施加于所述光阻膜的空气的温度范围从60到70℃。
17.如权利要求1所述的方法，其中，所述化学过滤器吸收空气中的胺。
18.如权利要求1所述的方法，其中，所述已过滤空气被供应给喷嘴，所述喷嘴朝向所述半导体基板安装，并且与所述半导体基板的表面形成大于0°而小于90°的角度。
19.如权利要求1所述的方法，其中，所述施加已过滤空气的步骤在旋转所述半导体基板的同时进行。
20.如权利要求17所述的方法，其中，所述半导体基板在旋转的同时加速至相对较高的速度，即从500到1000转/分钟加速至2500到6000转/分钟。
全文摘要
本发明公开一种使用浸没式光刻工艺制造半导体器件的方法。所述半导体器件通过如下步骤制造利用用于除胺的化学过滤器过滤空气；以及在(i)用水清洗所述光阻膜之后且在曝光工序之前，或(ii)用水清洗所述光阻膜之后且在后烘工序之前，将所述已过滤空气施加于在半导体基板上形成的光阻膜上。这些步骤可以高效地防止水斑缺陷。
文档编号H01L21/02GK101071274SQ20071000015
公开日2007年11月14日 申请日期2007年1月5日 优先权日2006年5月11日
发明者李晟求, 郑载昌 申请人:海力士半导体有限公司