制造半导体装置的方法及系统与流程

1.本揭露是有关于一种制造半导体装置的方法及系统。


背景技术：

2.在集成电路的设计期间，用于集成电路处理的不同步骤的多个集成电路图案产生于基材上。此些图案可通过在晶圆的光阻层上投射(例如成像)遮罩的布局图案而产生。微影工艺将遮罩的布局图案转移至晶圆的光阻层，使得蚀刻、布植或其他步骤仅应用于晶圆的预定义区域。在基材上产生没有错误的布局图案是需要的，使得蚀刻不会在基材上产生缺陷。


技术实现要素：

3.本揭露的一方面是指一种制造半导体装置的方法，其包含：在晶圆上方形成包含光阻组成物的光阻层以产生光阻涂覆晶圆；选择性地曝光光阻层于光化辐射以在光阻层中形成潜在图案；在显影腔室中通过在第一压力气流设定下施加显影剂至经选择性曝光的光阻层以显影潜在图案；在显影腔室中且在第一压力气流设定下清洗光阻层以形成暴露晶圆的一部分的图案化光阻层；以及在显影腔室中且在第二压力气流设定下旋干图案化光阻层，其中显影腔室在第二压力气流设定下的压力大于显影腔室在第一压力气流设定下的压力。
4.本揭露的另一方面是指一种制造半导体装置的方法，其包含：在工艺中基材上方形成光阻层，其中工艺中基材包含多个装置和用于此些装置的传导电力和信号布线互连(routing interconnections)；图案化地曝光光阻层至光化辐射(actinic radiation)以在光阻层中形成潜在图案；在显影腔室中施加显影剂溶液至潜在图案以在第一压力气流设定下在光阻层中形成图案；在施加显影剂溶液后在显影腔室中且在第一压力气流设定下施加去离子化的水至图案以形成图案化光阻层；以及在显影腔室中且在第二压力气流设定下旋干图案化光阻层以减少自在工艺中基材上的图案化光阻层的显影材料残留物和水残留物，其中显影腔室在第二压力气流设定下的压力大于显影腔室在第一压力气流设定下的压力。
5.本揭露的又一方面是指一种用于半导体装置制造的系统，其包含显影腔室、分注器、排气端口、排气系统和控制器。显影腔室包含可旋转式晶圆载物台，其配置为支撑光阻涂覆晶圆。分注器设置于显影腔室的上方，且配置为在显影腔室中的可旋转式晶圆载物台上方施加第一气流。排气系统包含耦接至显影腔室与排气端口之间的可移动式挡板。控制器经由气体源耦接至分注器、可旋转式晶圆载物台和排气系统，且配置为：控制可旋转式晶圆载物台的旋转速度；控制第二气流自分注器离开的流速；以及控制排气系统的可移动式挡板，其中控制器配置为通过调整可移动式挡板的位置而调整第一气流进入显影腔室的流速并调整显影腔室的压力；以及调整第二气流的流速以调整进入显影腔室的第一气流的流速以及显影腔室的压力。此系统还包含本体及由本体所围绕的罩壳，其中：显影腔室位于罩
壳内并占用罩壳的第一部分，排气系统包含耦接至显影腔室的第一入口端口及耦接至罩壳的位于显影腔室外的第二部份的第二入口端口，以及通过移动可移动式挡板以调整第一气流的进入显影腔室的流速与第三气流的进入罩壳的第二部分的流速的比值并调整显影腔室的压力。此系统还包含检测工具，其配置为检测光阻涂覆晶圆的表面，且其包含晶圆检测支撑台、扫描成像装置以及分析模块，其中控制器更配置为控制晶圆检测支撑台、扫描成像装置和分析模块。
附图说明
6.由以下的详细描述，并与附图一起阅读，会最佳地理解本揭露内容的各态样。需要强调的是，根据产业界的标准作法，各个特征没有按比例绘制，并且仅用于说明的目的。事实上，为了清楚地讨论，各个特征的尺寸可任意地增加或减小。
7.图1a和图1b示出用于在半导体基材上产生蚀刻图案的工艺和显影工艺流程；
8.图2示出依据本揭露一实施例的一系列操作的工艺阶段；
9.图3示出在晶圆上产生光阻图案的微影系统的曝光装置的示意图；
10.图4a和图4b示出依据本揭露一实施例的一系列操作的工艺阶段；
11.图5示出依据本揭露一实施例的一系列操作的工艺阶段；
12.图6a和图6b示出依据本揭露一实施例的一系列操作的工艺阶段；
13.图7a、图7b、图7c、图7d和图7e示出用于在基材上产生阻剂图案和/或蚀刻图案的系统、在基材上的显影材料残留物和水残留物、由在基材上的残留物所造成的蚀刻图案中的缺陷、以及在晶圆上的图案塌陷数量对旋干速度的曲线图；
14.图8a、图8b、图8c、图8d、图8e、图8f和图8g示出依据本揭露一些实施例的用以在基材上产生阻剂图案和/或蚀刻图案的系统、在基材上产生阻剂图案和/或蚀刻图案的系统的排气控制系统、以及在使用或未使用排气控制系统下的显影材料残留物和水残留物；
15.图9a和图9b示出依据本揭露一实施例的一系列操作的工艺阶段；
16.图10a和图10b示出依据本揭露一些实施例的用于检测在基材表面上的残留物或缺陷的检测系统和控制基材的气体吹拂的系统；
17.图11示出依据本揭露一些实施例的用以在基材上产生阻剂图案和/或蚀刻图案的控制系统；
18.图12示出依据本揭露一些实施例的用以在基材上产生阻剂图案和/或蚀刻图案的工艺的流程图；
19.图13a和图13b绘示依据本揭露一些实施例的用于控制系统在基材上产生阻剂图案和/或蚀刻图案的装置；
20.图14示出依据本揭露一实施例的一系列操作的工艺阶段；
21.图15a和图15b示出依据本揭露一实施例的一系列操作的工艺阶段；
22.图16示出依据本揭露一实施例的一系列操作的工艺阶段；
23.图17a和图17b示出依据本揭露一实施例的一系列操作的工艺阶段；
24.图18a和图18b示出依据本揭露一实施例的一系列操作的工艺阶段。
25.【符号说明】
26.10:半导体基材
27.15:光阻层
28.29:辐射光束
29.30:光罩
30.31:图案化光束
31.35:不透明图案
32.40:光罩基材
33.45:光化辐射
34.50:曝光区域
35.52:未曝光区域
36.55a:开口
37.55b:开口
38.55a’:开口
39.55b’:开口
40.55a”:开口
41.55b”:开口
42.57:显影材料
43.62:分注器
44.68:基材
45.70:低热膨胀玻璃基材
46.75:反射性多层
47.80:覆盖层
48.85:吸收层
49.90:后导电层
50.100:工艺
51.109:极紫外线光源
52.160:载物台
53.162:光阻涂覆晶圆
54.163:图案化半导体基材
55.164:晶圆
56.165:图案化半导体基材
57.170:载物台控制器
58.200:微影工具
59.205a:光学元件
60.205b:光学元件
61.205c:光罩
62.205d:缩小投影光学元件
63.205e:缩小投影光学元件
64.206:显影材料
65.208:分注器
66.210:去离子化的水
67.212:显影材料
68.214:方向
69.216:方向
70.220:基材
71.222:中央区域
72.224:显影材料残留物
73.226:边缘区域
74.228:显影材料残留物
75.230:蚀刻图案
76.232:缺陷
77.234:缺陷
78.255:旋转
79.300:系统
80.401:倍缩光罩载台
81.406:真空压力控制器
82.408:压力感测器
83.430:曝光控制器
84.520:载物台
85.600:检测系统
86.617:均匀光束
87.619:聚焦光束
88.630:分析模块
89.633:影像处里单元
90.634:透镜
91.635:扫描成像装置
92.650:吹拂系统
93.665:载物台控制器
94.700:控制系统
95.702:资讯
96.712:坐标
97.714:坐标
98.740:主控制器
99.750:曲线图
100.800:显影系统
101.804:管道
102.805:显影腔室
103.809:气体传输腔室
104.810:气体吹拂系统
105.811:线性分注器
106.815:挡板控制器
107.816:气体源
108.820:排气系统
109.822:显影剂控制器
110.825:载物台
111.830:晶圆
112.832:开口
113.833:气流
114.834:气流
115.835:第二入口端口
116.836:气流
117.840:枢纽
118.842:球轴承
119.844:滑动挡板
120.845:枢纽挡板
121.846:气流
122.847:方向
123.849:角度方向
124.850:气体排出端口
125.851:宽度
126.852:杯洞
127.853:柱状物
128.854:轴心
129.855:罩壳
130.856:载物台插销
131.857:中空柱状物
132.865:第一入口端口
133.866:气流
134.900:计算机系统
135.1001:计算机
136.1002:键盘
137.1003:鼠标
138.1004:监视器
139.1005:光盘驱动器
140.1006:磁盘驱动器
141.1011:微处理单元
142.1012:只读记忆体
143.1013:随机存取记忆体
144.1014:硬盘
145.1015:总线
146.1021:光盘
147.1022:磁盘
148.1200:工艺
149.s101:晶圆载入操作
150.s102:阻剂涂布操作
151.s104:施加后烘烤操作
152.s108:曝光操作
153.s110:曝光后烘烤操作
154.s112:显影操作
155.s114:蚀刻操作
156.s122:显影后检测操作
157.s123:蚀刻后检测操作
158.s152:预润湿操作
159.s154:施加显影剂溶液操作
160.s156:水清洗操作
161.s158:旋干操作
162.s1210:操作
163.s1220:操作
164.s1230:操作
165.s1240:操作
166.s1250:操作
具体实施方式
167.以下揭露内容提供用于实施所提供的主题的不同特征的许多不同的实施例或示例。以下描述组件及配置的特定实例以简化本揭露。当然，这些仅仅为实例，而无意于进行限制。举例而言，在以下描述中，在第二特征上方或上的第一特征的形成可包含第一特征与第二特征直接接触地形成的实施例，且亦可包含在第一特征与第二特征之间形成额外特征以使得第一特征与第二特征可能不直接接触的实施例。另外，本揭露可在各个示例中重复参考数字和/或字母。此重复是出于简单及清楚的目的，且其本身并不指示所论述的各种实施例和/或组态之间的关系。
168.此外，为了便于描述，本文中可能使用诸如“在...的下方”、“在...下方”、“下部”、“在...上方”、“上部”等空间相对术语，以描述一个元件或特征与另一(或另一些)元件或特征的关系，如图中所绘示。除了在图中描述的定向之外，空间相对术语亦意欲涵盖装置在使用或操作中的不同定向。可以其他方式定向(旋转90度或其他定向)设备，且在本文中使用的空间相对描述语亦可对应地进行解释。此外，术语“由...制成”可以是意为“包含”或“由...组成”。在本揭示中，片语“a、b和c中的一者”意为“a、b和/或c”(a、b、c、a和b、a和c、b和c或是a和b和c)，除非另有描述，否则并非意为a中的一个元素、b中的一个元素和c中的一
个元素。
169.在基材(例如晶圆)表面上的显影光阻剂图案上的剩余的水残留物和显影材料残留物可能在光阻显影工艺后发生工艺干扰。剩余的水残留物和显影材料残留物可能干扰后续的蚀刻工艺，并在基材上产生的显影阻剂图案中造成在连接线或其他图案中的一些收聚(pinching)和桥接(bridging)，例如线路倒塌(line collapse)或图案倒塌(pattern collapse)。在基材表面上的显影光阻剂图案上的剩余的水残留物和显影材料残留物可通过在显影工艺最后的旋干操作中旋转基材而减少，其使用离心力从基材的中央至更远地移动剩余的水残留物和显影材料残留物至基材的边缘并造成剩余的水残留物和显影材料残留物离开基材的边缘。若旋转不足以从基材的表面和/或边缘去除所有剩余的水残留物和显影材料残留物，则剩余的水残留物和显影材料残留物可通过在旋干操作期间提供通过基材的气流(例如空气流)而进一步减少。在一些实施例中，通过增加气流(例如通过增加气流压力)，剩余的水残留物和显影材料残留物进一步推向基材的边缘并离开基材的边缘，使得的水残留物和显影材料残留物自基材的表面(例如顶部表面)实质排除。
170.图1a和图1b示出用于在半导体基材上产生蚀刻图案的工艺100和显影操作s112(例如显影在半导体基材上的阻剂图案)。在一些实施例中，工艺100是由微影系统操作，其由控制系统和/或计算机系统所控制，例如图11的控制系统700和/或图13a和图13b的计算机系统900。在晶圆载入操作s101中，晶圆(例如半导体晶圆)被载入至半导体装置工艺工具。在一些实施例中，此工具为涂布显影工具(未示出)。在一些实施例中，在阻剂涂布操作s102中，如图2所示，阻剂材料的光阻层15是设置(例如涂布)在半导体基材10(例如晶圆或工作件)的顶部表面上以产生光阻涂覆晶圆。如图2所示，光阻层15设置在半导体基材10上方，以提供光阻涂覆晶圆162。在一些实施例中，光阻是使用旋转涂布工艺、浸渍涂布法(dip coating method)、气刀涂布法(air-knife coating method)、帘涂布法(curtain coating method)、线棒涂布法(wire-bar coating method)、凹版涂布法(gravure coating method)、层压法(lamination method)、挤压涂布法(extrusion coating method)、上述组合或类似的方法而施加到基底上。在一些实施例中，光阻层15的厚度在从约10纳米至约300纳米的范围内。在光阻层的厚度小于揭露范围下可能造成在后续蚀刻操作的期间用于保护下方基材的光阻覆盖不充分。在光阻层的厚度大于揭露范围下可能造成过度的光阻消耗和较长的工艺时间。
171.前曝光或施加后烘烤(post application bake；pab)是在施加后烘烤操作s104后进行，且烘烤包含光阻层15的半导体基材10以排除在阻剂材料中的溶剂并固化在半导体基材10的顶部上的光阻层15。在一些实施例中，光阻层15在施加后烘烤操作s104的期间是以约摄氏40度至约摄氏120度的温度加热约10秒至约10分钟。在本揭露中，阻剂和光阻等用语可互换使用。选择施加后烘烤的时间和/或温度小于上述范围可能造成光阻溶解的阻剂材料未充分去除。选择施加后烘烤的时间和/或温度大于上述范围可能造成能量耗费和工艺时间增加。
172.在曝光操作s108中，涂覆光阻的基材被载入至微影工具200，如图3所示。光阻层15曝光于微影工具200中的光化辐射(actinic radiation)。曝光操作s108亦使用光化辐射从辐射源投射遮罩(例如图3的光罩205c)的布局图案至在半导体基材10上的光阻层15。在一些实施例中，光阻层选择性地曝光于紫外线辐射。在一些实施例中，紫外线辐射为深紫外线
(deep ultraviolet；duv)辐射。在一些实施例中，紫外线辐射为极紫外线(extreme ultraviolet；euv)辐射。在一些实施例中，辐射为电子束。在本揭露中，遮罩、光罩和倍缩光罩(reticle)等用语可互换使用。
173.在一些实施例中，光罩205c为反射式遮罩，且在遮罩上的布局图案是由极紫外线辐射从极紫外线光源109投射至光阻层15，以在半导体基材10的光阻层15上产生潜在影像。
174.曝光后烘烤(post exposure bake；peb)是在曝光后烘烤操作s110对基材进行，其中阻剂层是在其曝光于光化辐射后且在显影操作s112中被显影前进一步烘烤。在一些实施例中，光阻层15是以约摄氏50度至约摄氏160度的温度加热约20秒至约10分钟。在一些实施例中，光阻层15加热约30秒至约5分钟。在一些实施例中，光阻层15加热约1分钟至约2分钟。曝光后烘烤可用于在曝光的期间协助由光化辐射照射于光阻层15上所产生的酸/碱/自由基的产生、分散和反应。此辅助帮助产生或增强化学反应，其在光阻层内经曝光区域与未曝光区域之间产生化学差异。此些化学差异亦导致曝光区域与未曝光区域之间的溶解度差异。在施加后烘烤的时间和温度小于揭露范围下可能造成在光阻层的曝光区域中化学反应物的产生、分散和反应不充分。在施加后烘烤的时间和温度大于揭露范围下可能造成能量耗费和工艺时间增加以及光阻层的热劣化。
175.经选择性曝光的光阻层在显影操作s112中通过施加显影剂至其而显影。如图5所示，显影材料57(例如显影剂)是从分注器(nozzle)62分配至光阻层15。在一些实施例中，如图6a所示，光阻层的曝光区域50是由显影材料57去除而在光阻层15中形成开口55a的图案并暴露半导体基材10，以产生图案化半导体基材163。在其他实施例中，如图6b所示，光阻层的未曝光区域52是由显影材料57去除而在光阻层15中形成开口55b的图案并暴露半导体基材10，以产生图案化半导体基材165。
176.在一些实施例中，显影材料57包含溶剂以及酸或碱。在一些实施例中，溶剂的浓度为基于光阻显影剂的总重量的从约60重量百分比(wt.％)至约99重量百分比。酸或碱的浓度为基于光阻剂显影剂的总重量的从约0.001重量百分比至约20重量百分比。在某些实施方式中，在显影剂中酸或碱的浓度为基于显影剂的总重量的从约0.01重量百分比至约15重量百分比。在某些实施例中，显影剂中酸或碱的浓度为基于显影剂的总重量的从约0.01重量百分比至约15重量百分比。在化学成分浓度小于揭露范围下可能造成不充分的显影。在化学成分浓度大于揭露范围下可能造成过度的显影或材料消耗。
177.在一些实施例中，显影材料57是使用旋转涂布(spin-in coating)工艺而施加至光阻层15。在旋转涂布工艺中，如图5所示，显影材料57是在旋转涂覆光阻的基材同时从高于光阻层15处施加至光阻层15。在一些实施例中，显影材料57是以约每分钟5毫升与约每分钟800毫升之间的速率供应，同时涂覆光阻的半导体基材10是以约每分钟100转与约每分钟2000转之间的速度旋转。在一些实施例中，显影剂是处在约摄氏10度至约摄氏80度之间的温度下。在一些实施例中，显影操作持续约30秒至约10分钟。在旋转速度、时间和温度低于揭露的范围下可能造成不充分的显影。在旋转速度、时间和温度高于揭露的范围下可能造成阻剂图案的劣化。
178.尽管旋转涂布操作是用于在曝光后显影光阻层15的一种合适方法，但此操作是意欲为说明性而非意欲限制实施例。反之，可替代地使用任何合适的显影操作，包含浸渍(dip)工艺、搅炼(puddle)工艺、和喷涂方法。此等显影操作都包含在实施例的范围内。
179.图1b示出用于显影的显影操作s112。在一些实施例中，显影操作s112是由阻剂显影系统所进行，例如图8a的显影系统800，其由图11的控制系统700和/或图13a和图13b的计算机系统900所控制。在预润湿操作s152中，清洗载入于载物台上的光阻涂覆晶圆162，使得被载入于显影系统的载物台上的半导体基材10上的光阻层15以水清洗，例如去离子化(de-ionized；di)的水。显影系统800为如有关图8a的描述。在施加显影剂溶液操作s154中，如图5所示，显影材料57经由分注器62而施加至半导体基材10的表面上的光阻材料。显影材料57是在半导体基材10在载物台825(例如显影系统800的可旋转式晶圆载物台)上时施加。在水清洗操作s156中，在半导体基材10的表面上的显影材料57(例如光显影材料)以水(例如去离子化)清洗，以在半导体基材10的表面上产生阻剂图案。在一些实施例中，在水清洗操作s156后，一些水残留物和显影材料残留物余留在半导体基材10的表面上。在旋干操作s158中，基材在载物台上旋转，使得离心力从半导体基材10的中央更远地移动余留在半导体基材10上的水残留物和显影材料残留物至半导体基材10边缘，且余留的水残留物和显影材料残留物部分从基材的边缘离开，因而减少余留在半导体基材10的表面上的水残留物和显影材料残留物。在旋干操作s158后，具有显影阻剂图案的晶圆164被送至下一个工艺。在一些实施例中，在旋干操作s158期间，基材是以每分钟100转(rpm)与约每分钟3000转之间的速度旋转。
180.图3示出在晶圆上产生阻剂图案的微影工具200的示意图。在一些实施例中，微影工具200为极紫外线微影工具，其中光阻层15是由极紫外线辐射的图案化光束31所曝光。微影工具200的腔室可包含晶圆移动装置(例如载物台160)、步进器、扫描器、步进及扫描系统(step and scan system)、直接写入系统(direct write system)、使用接触物和/或邻近遮罩(proximity mask)的装置等。在一些实施例中，此工具配备有例如一或多个光学元件205a、光学元件205b以照射图案化光学元件(例如倍缩光罩)，例如以辐射光束29(例如极紫外线辐射光束)照射反射式遮罩205c。图案化光学元件的照射可产生图案化光束31。光学系统的一或多个缩小投影光学元件205d、缩小投影光学元件205e投射图案化光束31至半导体基材10的光阻层15。载物台控制器170可耦接至晶圆移动装置，例如载物台160，以产生半导体基材10与图案化光学元件之间的受控相对移动，例如反射式遮罩205c。半导体基材10的相异晶粒(dice)通过此受控相对移动而图案化。在一些实施例中，反射式遮罩205c可安装在倍缩光罩载台401(例如遮罩载物台)上。
181.如进一步所示，图3的微影工具200包含极紫外线光源109，以产生用于照射反射式遮罩205c的辐射光束29。因为气体分子吸收极紫外线光，微影工具200维持在真空环境下以避免极紫外线强度损失。此外，在一些实施例中，微影工具200包含曝光控制器430，以控制辐射光束29的强度。在一些实施例中，曝光控制器430通过调整对图案化阻剂层的微影操作的投射时间来调整辐射强度。在一些实施例中，在微影工具200的内的压力由在微影工具200内的压力感测器408所感测，且由耦接至微影工具200的真空压力控制器所控制。
182.如图4a所示，在一些实施例中，曝露辐射光束29在照射光阻层15前穿过光罩30。在一些实施例中，光罩具有在光阻层15中待复制的图案。在一些实施例中，图案是由在光罩基材40上的不透明图案35所形成。不透明图案35可通过对紫外线辐射为不透明的材料(例如铬)而形成，而光罩基材是由对紫外线辐射为透明的材料(例如熔融石英)所形成。
183.在曝光辐射为极紫外线辐射的一些实施例中，反射式遮罩205c是用于形成图案化
曝露光，如图4b所示。在一些实施例中，此曝光是在微影工具200中进行。反射式遮罩205c包含低热膨胀玻璃基材70，而其上形成有硅和钼的反射性多层75。覆盖层80和吸收层85是在反射性多层75上所形成。后导电层90是在低热膨胀玻璃基材70的背侧上所形成。在极紫外线微影中，极紫外线辐射光束29以约6度的入射角朝向反射式遮罩205c。极紫外线辐射的部分31是由硅/钼的多层75朝向光阻涂覆基材反射，而入射到吸收层上的极紫外线辐射的部分是由光罩所吸收。在一些实施例中，附加的光学元件(包含反射镜)在反射式遮罩205c与涂覆光阻的基材之间。
184.相对于未曝光于辐射的光阻剂的未曝光区域52，曝光于辐射的光阻剂的区域(曝光区域50)经历化学反应，从而改变其在后续施加的显影剂中的溶解度。在一些实施例中，曝光于辐射的光阻剂的曝光区域50经历反应，使曝光部分更可溶于显影剂中。在其他实施例中，曝光于辐射的光阻剂的曝光区域50经历交联反应，使曝光部分不可溶于显影剂中。
185.在一些实施例中，光化辐射光束29包含g线(波长约436纳米)、i线(波长约365纳米)、紫外线辐射、远紫外线辐射、极紫外线辐射、电子束或类似者。在一些实施例中，极紫外线光源109选自由汞蒸气灯、氙气灯、碳弧灯、氟化氪准分子雷射光(波长248纳米)、氟化氩准分子雷射光(波长193纳米)、氟气准分子雷射光(波长157纳米)、或二氧化碳雷射激发的锡电浆(极紫外线，波长约13.5纳米)所组成的群组。在一些实施例中，光阻层15的曝光是使用浸润式微影(immersion lithography)。在这种技术中，浸润介质(未绘示)放置在最终光学元件与光阻层之间，且曝光辐射穿过浸润介质。
186.图7a、图7b、图7c、图7d和图7e示出用于在基材上产生阻剂图案和/或蚀刻图案的系统、在基材上的显影材料残留物和水残留物、由在基材上的残留物所造成的蚀刻图案中的缺陷、以及在晶圆上的图案塌陷数量对旋干速度的曲线图。图7a示出用以对基材220进行施加显影剂溶液操作s154和水清洗操作s156的系统300，其中基材220与半导体基材163或半导体基材165一致。如有关图5的描述，在水清洗操作s156前，与显影材料57一致的显影材料是在施加显影剂溶液操作s154经由与图5的分注器62一致的分注器(图7a未示出)而施加至基材220的表面。在基材220的水清洗操作s156中，可包含去离子化的水的显影材料212通过因基材220的旋转255而造成的离心力以方向214移动至基材220的边缘。在一些实施例中，如图7b所示，离心力未强到可从基材220的顶部表面去除所有的显影材料，且可包含去离子化的水的显影材料残留物224余留在基材220的顶部表面上。在一些实施例中，显影材料残留物聚集在基材220的顶部表面的中央区域222中，但基材220的顶部表面的边缘区域226基本上不含显影材料。在一些实施例中，如图7a所示，基材220的背侧是由经由以相对于基材220的背侧表面的锐角倾斜的分注器208所运送的去离子化的水210所清洁。在一些实施例中，清洁基材220的背侧造成去离子化的水210飞溅(例如上升)至基材的边缘上方且甚至到基材220的边缘区域226。去离子化的水的上升可在方向216上产生屏障力，其阻挡显影材料206从边缘区域226离开，且产生显影材料残留物228，其可包含飞溅至基材220的顶部表面的边缘区域226的去离子化的水。图7d示出在后续蚀刻操作后因一些显影材料206或212余留在基材220顶部表面上而在蚀刻图案230中产生的缺陷232和缺陷234。如前所述，通过基材220的旋转255而造成的离心力可从基材220的顶部表面的去除显影材料206或显影材料212。在一些实施例中，离心力的强度取决于旋转255的速率，且更快旋转基材220而产生更强的离心力，以从基材220的顶部表面去除更多的显影材料206或显影材料206212，并
在后续蚀刻操作后在蚀刻图案230中产生较少数量的缺陷。在一些实施例中，蚀刻图案230用于产生连接线，且缺陷232和缺陷234为线塌陷，例如图案塌陷。
187.如有关图1b的描述，在水清洗操作s156后，旋干操作s158应用在基材220上。在旋干操作s158的期间，基材是通过旋转255转动而未施加水至基材220的顶部表面或背侧。因此，在旋干操作s158期间，在方向216上未有阻挡显影材料206从边缘区域226离开的屏障力。因此，在旋干操作s158期间，增加旋转255的角速度可增加由基材220的旋转255所造成的离心力，且可从基材220的顶部表面去除更多的显影材料206或显影材料206212。图7e示出在晶圆上蚀刻测试图案中线塌陷(例如缺陷232或缺陷234)的数量(在坐标714上)对旋转255的角速度(在坐标712上)的曲线图750。在一些实施例中，坐标712示出每分钟的转速。如图7e所示，当旋转255的角速度从每分钟1500转变为每分钟3500转时，线塌陷(例如在蚀刻图案中的缺陷232和缺陷234的数量)从32变为0。在一些实施例中，旋干操作s158进行约约0.1秒与5秒之间。在一些实施例中，旋干操作s158进行约5秒与约15秒之间。在一些实施例中，基材220的旋转255设定为约每秒100圈至约每秒1500圈之间。
188.图8a、图8b、图8c、图8d、图8e、图8f和图8g示出依据本揭露一些实施例的用以在基材上产生阻剂图案和/或蚀刻图案的系统、在基材上产生阻剂图案和/或蚀刻图案的系统的排气控制系统、以及在使用或未使用排气控制系统下的显影材料残留物和水残留物。图8a示出用以显影基材220的光阻层和在光阻显影后升起基材220的光阻显影系统800。光阻显影系统800示出气体吹拂系统810和耦接至光阻显影系统800的罩壳(enclosure)855的线性分注器811。经过气体吹拂系统810和管道804的线性分注器811耦接至气体源816。气体源816耦接至显影剂控制器822，其产生且控制扇形气流833的流动。扇形气流833进入光阻显影系统800的罩壳855。在一些实施例中，扇形气流833的至少一部分经由显影腔室805的开口832而进入至罩壳855内的显影腔室805。显影腔室805示出载物台825(例如可旋转式晶圆载物台)和载入于载物台825上且立于载物台插销856上的晶圆830(例如光阻涂覆晶圆)。在一些实施例中，载物台围绕轴心854而旋转255。
189.显影腔室805经由载物台825的下方的至少一杯洞852连接至气体传输腔室809。在一些实施例中，杯洞852具有中空环的形状，例如中空柱状物857连接至具有在中空柱状物857内其他柱状物853的显影腔室805的底部。柱状物853可与中空柱状物857同心，且可以是中空或固态。在一些实施例中，轴心854是安装在柱状物853的顶部上。扇形气流833的部分为进入显影腔室805且吹送过晶圆830的吹拂气体，其沿着轴心854的长度从晶圆830的边缘流经杯洞852(其具有宽度851，例如中空环的宽度)而降至气体传输腔室809。在一些实施例中，扇形气流833的流速是由显影剂控制器822所控制，其决定吹送过晶圆830的气流的流速和流经杯洞852至气体传输腔室809的气流836的流速。光阻显影系统800亦示出排气系统820，其连接气体传输腔室809至光阻显影系统800的气体排出端口850。气流846经由排气系统820的第一入口端口865而离开气体传输腔室809且进入排气系统820。
190.扇形气流833的未进入显影腔室805的部分通过罩壳855和排气系统820的第二入口端口835而进入至排气系统820如气流866。气流866与气流846的组合产生排气气流834，其经由气体排出端口850而离开光阻显影系统800。在一些实施例中，线性分注器811将吹拂气体吹送过晶圆830至气体传输腔室809且最后离开气体排出端口850。如前所述，吹送扇形气流833可增加至因基材220的旋转255而造成的离心力，并从基材220的顶部表面移动更多
的显影材料残留物224或显影材料残留物228，且在后续蚀刻图案230的蚀刻操作中产生较少数量的缺陷。在一些实施例中，在施加显影剂溶液操作s154后，包含溶解光阻的显影材料212在基材220的表面上扩散，且去离子化的水在水清洗操作s156中从基材220的表面去除溶解光阻。如前所述，水清洗操作s156可能不充分地清洁基材220的表面，且一些显影材料残留物和水残留物余留在基材220的表面上。
191.在一些实施例中，气流846的流速(其为穿过杯洞852的气流836的流速)为通过晶圆830的流速且经过显影腔室805并经由排气系统820的第一入口端口865而离开气体传输腔室809的流速。因此，气流846的流速为显影腔室805的出口流速，例如在显影腔室805中通过晶圆的晶圆流速。在一些实施例中，如有关图5的描述，在水清洗操作s156前，在显影腔室805中与显影材料57一致的显影材料是在施加显影剂溶液操作s154中经由与分注器62一致的分注器(未示出)而施加至基材220的表面。在一些实施例中，显影剂控制器822耦接至载物台825，以控制载物台825的旋转速度。在一些实施例中，显影剂控制器822包含载物台控制器170。
192.在一些实施例中，显影剂控制器822经由离开控制线性分注器811的气体压力而控制离开线性分注器811的扇形气流833的流速。如图8a所示，显影剂控制器822亦耦接至排气系统820，且通过控制排气系统820而控制离开气体排出端口850的排气气流834的流速。
193.在一些实施例中，显影材料212或显影材料206包含显影材料57和溶解光阻，且在基材220上扩散。吹拂气体通过扇形气流833喷射至基材220的表面。在一些实施例中，吹拂气体为选自由清洁干燥空气、氮、氩、氦、氖和二氧化碳所组成的群组中的一或多个气体。在一些实施例中，吹拂气体具有小于约每立方米1毫克(ppb)的杂质和小于约百分之一的相对湿度。
194.图8b和图8c示出排气系统820。图8b和图8c的排气系统820包含第一入口端口865和第二入口端口835。气流846经由第一入口端口865而进入排气系统820，且气流866经由第二入口端口835而进入排气系统820。图8b和图8c的排气系统820包含气体排出端口850，其中气流866与气流846组成排气气流834经由气体排出端口850而离开排气系统820。如图8b所示，排气系统820包含以角度方向849围绕枢纽840而旋转的枢纽挡板845(例如风门)。挡板控制器815耦接至枢纽挡板845且控制枢纽挡板845。挡板的相对于水平方向的角度t通过旋转枢纽挡板845而改变，并变更第一入口端口865和第二入口端口835的开口以及调整气流846和气流866。在一些实施例中，枢纽挡板845旋转且角度t变为0，第二入口端口835变为关闭以及气流866变为0(例如不存在)，且全部的扇形气流833通过显影腔室805、杯洞852和气体传输腔室809至排气系统820。
195.在一些实施例中，随着角度t的增加，第二入口端口835变为更开启且第一入口端口865变为更不开启。因此，气流846的流速降低且气流866的流速增加。在一些实施例中，当第二入口端口835关闭时，气流836、气流846或气流834的压力和流速是由杯洞852的宽度851和扇形气流833的压力和流速所决定。在一些实施例中，当第二入口端口835部分或完全开启时，气流836的压力和流速是由杯洞852的宽度851、扇形气流833的压力和流速以及第二入口端口835的开度(例如枢纽挡板845的角度t)所决定。
196.如图8c所示，在一些实施例中，排气系统820包含以水平的方向847在球轴承842上方移动的滑动挡板844。挡板控制器815耦接至滑动挡板844且控制滑动挡板844。通过滑动
挡板844改变第二入口端口835的开口尺寸及调整气流846和气流866。在一些实施例中，移动滑动挡板844而使得第二入口端口835关闭且气流866变为0(例如不存在)，且全部的扇形气流833通过显影腔室805、杯洞852和气体传输腔室809至排气系统820。如图8a所示，显影剂控制器822耦接至排气系统820的挡板控制器815并控制气流833、气流836、气流846和气流834的流速。在一些实施例中，气流846的流速(出口流速)与扇形气流833的流速成正比。在一些实施例中，排气气流834的流速与扇形气流833的流速成正比。在一些实施例中，气流866的流速与扇形气流833的流速成正比。在一些实施例中，当枢纽挡板845或滑动挡板844关闭第二入口端口835时，气流866的流速降低且气流846的流速增加。
197.在一些实施例中，第二入口端口835的开口尺寸减小，气流866的流速降低，且气流846的流速增加。在一些实施例中，第二入口端口835的开口尺寸增加，气流866的流速增加，且气流846的流速降低。在一些实施例中，移动滑动挡板844而使得第二入口端口835变为关闭以及气流866变为0(例如不存在)，且全部的扇形气流833通过显影腔室805、杯洞852和气体传输腔室809至排气系统820。
198.在一些实施例中，随着滑动挡板844移动至右侧(方向847的相反)，第二入口端口835变为更开启。因此，气流846的流速降低，且气流866的流速增加，反之亦然。在一些实施例中，当第二入口端口835关闭时，气流836、846或834的压力和流速是由杯洞852的宽度851和扇形气流833的压力和流速所决定。在一些实施例中，当第二入口端口835部分或全部开启时，气流836的压力和流速是由杯洞852的宽度851、扇形气流833的压力和流速和第二入口端口835的开启量(滑动挡板844所放置的位置)所决定。
199.在一些实施例中，扇形气流833(例如吹拂气体)的流速在施加吹拂气体的期间为从约每秒50立方厘米(cc/s)至每秒约2000立方厘米的范围。在一些实施例中，吹拂气体的流速在施加吹拂气体的期间为从约每秒100立方厘米至约每秒1000立方厘米的范围。在其他实施例中，吹拂气体的流速在施加吹拂气体的期间为从约每秒150立方厘米至约每秒500立方厘米。在一些实施例中，吹拂气体在旋干操作s158的期间施加至基材约10秒至约20分钟。在一些实施例中，吹拂气体施加至基材约30秒至约10分钟。在一些实施例中，吹拂气体施加至基材约1分钟至约5分钟。在一些实施例中，吹拂气体的流速在吹拂气体的期间变化(例如降低)。举例而言，在一些实施例中，吹拂气体以约每秒200立方厘米的流速施加至晶圆约1分钟，且接着吹拂气体以约每秒100立方厘米的流速施加约10分钟。在其他实施例中，吹拂气体以约每秒1000立方厘米的流速施加约1分钟，且接着吹拂气体以约每秒100立方厘米的流速施加约1分钟。在其他实施例中，吹拂气体以约每秒200立方厘米的流速施加约5分钟，且接着吹拂气体以约每秒100立方厘米的流速施加约5分钟。在吹拂气体的流速和时间小于揭露范围下可能造成残留物的去除不充分。在吹拂气体的流速和时间大于揭露范围下可能造成制造成本增加但缺陷率或装置效能未显著改善。
200.在一些实施例中，预润湿操作s152是在显影腔室805为中压气流设定下进行，使得显影剂控制器822设定显影腔室805和气体传输腔室809的气流846的出口流速为约每秒150立方厘米与约每秒250立方厘米之间，例如约每秒200立方厘米，且显影腔室805和气体传输腔室809的气压是设定为约45千帕(kpa)与约65千帕之间的中压，例如约55千帕。此外，在一些实施例中，施加显影剂溶液操作s154和水清洗操作s156是在光阻显影系统800的显影腔室805为中压气流设定下进行。在一些实施例中，旋干操作s158是中压气流设定下进行，使
得显影剂控制器822设定显影腔室805和气体传输腔室809的气流846的出口流速为约每秒800立方厘米与约每秒1200立方厘米之间的高流速，例如约每秒1000立方厘米。此外，显影腔室805和气体传输腔室809可具有高压，例如显影腔室805和气体传输腔室809的压力设定为约120千帕与约160千帕之间的高压，例如约140千帕。在一些实施例中，在载入晶圆830至载物台825前，显影腔室805是设定为低压气流设定，使得显影剂控制器822设定显影腔室805和气体传输腔室809的气流846的出口流速为约每秒15立方厘米与约每秒25立方厘米之间的低流速，例如约每秒20立方厘米，且显影腔室805和气体传输腔室809是设定为约4千帕与约6千帕之间的低压，例如约5千帕。在一些实施例中，当旋干操作s158在高压气流设定下进行时，显影材料残留物和水残留物大幅减少。在一些实施例中，在旋干的期间，显影剂控制器822变更显影腔室805和气体传输腔室809的气流846的出口流速为约每秒800立方厘米与约每秒1200立方厘米之间。在一些实施例中，显影剂控制器822变更显影腔室805的压力为约120千帕与约160千帕之间。在一些实施例中，显影剂控制器822在约每秒800立方厘米与约每秒1200立方厘米之间周期性地交替(例如每10秒至每2分钟之间)显影腔室805和气体传输腔室809的气流846的出口流速。在一些实施例中，显影剂控制器822在约120千帕与约160千帕之间以每10秒至每2分钟之间周期性地交替显影腔室805的压力。
201.在一些实施例中，当显影腔室805(和气体传输腔室809)在高压气流设定下时，枢纽挡板845在0度，且排气系统820的第二入口端口835为关闭。在一些实施例中，当显影腔室805(和气体传输腔室809)在低压气流设定下时，枢纽挡板在90度，且排气系统820的第二入口端口835完全开启。在一些实施例中，当显影腔室805(和气体传输腔室809)在中压气流设定下时，枢纽挡板845的角度t在约25至35度(例如约30度)，且排气系统820的第二入口端口835部分开启。
202.在一些实施例中，当显影腔室805(和气体传输腔室809)在高压气流设定下时，滑动挡板844以方向847完全移动，且排气系统820的第二入口端口835完全关闭。在一些实施例中，当显影腔室805(和气体传输腔室809)在低压气流设定下时，滑动挡板844以方向847的相反完移动，且排气系统820的第二入口端口835完全开启。在一些实施例中，当显影腔室805(和气体传输腔室809)在中压气流设定下时，滑动挡板844在完全开启与完全关闭之间约一半处，且排气系统820的第二入口端口835部分开启。在一些实施例中，在中压气流设定下，第二入口端口835的开启比例为约百分之四十与约百分之六十之间。
203.图8d示出在图7a中基材220的背侧被清洗且旋干操作s158在中压气流设定下进行时显影材料残留物在基材220的表面上的映像(map)。图8f示出与图8d相同操作但旋干操作s158在高压气流设定下进行时显影材料残留物在基材220的表面上的映像。图8e示出旋干操作s158在中压气流设定下进行时显影材料残留物和水残留物在基材220的表面上的映像。图8g示出与图8e相同操作但旋干操作s158在高压气流设定下进行时显影材料残留物和水残留物在基材220的表面上的映像。如其所示，在高压气流设定下进行旋干操作s158显著减少显影材料残留物。在一些实施例中，当载物台825的角速度在旋干操作s158的期间增加时，由旋转255所造成的离心力增加，且显影材料残留物和水残留物减少。
204.在一些实施例中，基材是在旋干操作s158后的蚀刻操作s114中进行蚀刻。在蚀刻操作s114中，剩余的阻剂材料、阻剂图案是作为遮罩，且基材的曝光区域被蚀刻而在基材上产生蚀刻图案。在一些实施例中，在光阻层15中开口55a、55b的图案(请见图6a和图6b)延伸
至半导体基材10，以在半导体基材10中创造开口55a’、55b’的图案，从而将光阻层15中的图案转移至半导体基材10，如图9a和图9b所示。图案是使用一或多个合适的蚀刻剂进行蚀刻而延伸至基材。在一些实施例中，区域50和区域52的剩余的光阻在蚀刻操作的期间至少部分被移除。在其他实施例中，区域50和区域52的剩余的光阻是在蚀刻半导体基材10后通过使用合适的光阻剥离溶剂或通过光阻灰化操作而去除。
205.在一些实施例中，在基材的表面上的阻剂层是在显影操作s112后的显影后检测(after-development inspection；adi)操作s122中检测，且显影材料残留物是对映在晶圆的表面上。在一些实施例中，在基材的表面上的阻剂层是在蚀刻操作s114后的蚀刻后检测(after etching inspection；aei)操作s123中检测，且任何存在的蚀刻缺陷和显影材料残留物是对映在晶圆的表面上。
206.在一些实施例中，半导体基材10包含至少在其表面部分上的单晶半导体层。半导体基材10可包含单晶半导体材料，例如但不限于硅、锗、硅锗、砷化镓、锑化铟、磷化镓、锑化镓、砷化铟铝、砷化铟镓、锑磷化镓、砷锑化镓和磷化铟。在一些实施例中，半导体基材10是绝缘体覆硅(silicon-on-insulator；soi)基材的硅层。在某些实施例中，半导体基材10由硅晶体制成。
207.半导体基材10可包含在其表面区域中的一或多个缓冲层(未示出)。缓冲层可用以使晶格常数从基材的晶格常数逐渐改变为后续形成的源极/漏极区域的晶格常数。缓冲层可由磊晶成长单晶半导体材料所形成，例如但不限于硅、锗、锗锡、硅锗、砷化镓、锑化铟、磷化镓、锑化镓、砷化铟铝、砷化铟镓、锑磷化镓、砷锑化镓、氮化镓和磷化铟。。在一实施例中，硅锗缓冲层是在半导体基材10上磊晶成长。锗缓冲层的锗密度可由最底部缓冲层的30原子百分比(atomic％)增加至最顶部缓冲层的70原子百分比。
208.在一些实施例中，半导体基材10包含至少一种金属、金属合金及具有化学式mxa的金属/氮化物/硫化物/氧化物/硅化物的一或多层，其中m为金属，x为氮、硫、硒、氧、硅，且a为从约0.4至约2.5。在一些实施例中，半导体基材10包含钛、铝、钴、钌、氮化钛、氮化钨、氮化钽和上述组合。
209.在一些实施例中，半导体基材10包含介电材料，其具有化学式为mxb的至少硅或金属的氧化物或氮化物，其中m为金属或硅，x为氮或氧，且b范围为从约0.4至约2.5。在一些实施例中，半导体基材10包含二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪、氧化镧和上述组合。
210.光阻层15为通过曝光于光化辐射而图案化的光敏感层。一般而言，由入射辐射所撞击的光阻区域的化学特性是依据所使用的光阻类型的方式而改变。光阻层15为正型阻剂或是负型阻剂。正型阻剂代表在曝光于辐射(例如紫外线光)时变成可溶于显影剂中，而光阻的未曝光(或曝光较少)区域不溶于显影剂中。另一方面，负型阻剂代表在曝光于辐射时变成不溶于显影剂中，而光阻的未曝光(或曝光较少)区域溶于显影剂中。由于曝光于辐射所引起的交联反应，负型阻剂的在曝光于辐射后变为不可溶的区域可能变为不可溶。
211.阻剂是正型或是负型可取决于用于显影阻剂的显影剂类型。举例而言，当显影剂是基于水的显影剂时，例如氢氧化四甲基铵(tetramethylammonium hydroxide；tmah)溶液时，一些正型光阻提供正型图案(即曝光区域由显影剂移除)。另一方面，当显影剂为有机溶剂时，相同的光阻提供负型图案(即，未曝光区由显影剂移除)。进一步地，在用氢氧化四甲基铵溶液显影的一些负型光阻中，光阻的未曝光区域是由氢氧化四甲基铵溶液移除，而曝
光于光化辐射后经历交联的光阻的曝光区域在显影后余留在基材上。
212.在一些实施例中，光阻层15包含高灵敏度的光阻组成物。在一些实施例中，高灵敏度的光阻组成物对极紫外线辐射为高敏感。在一些实施例中，高灵敏度的光阻组成物在光阻组成物中包括共轭材料。在一些实施例中，光阻组成物包含聚合物、光活化化合物(photoactive compound；pac)和感光剂(sensitizer)。在一些实施例中，光阻包含金属纳米粒子。
213.在一些实施例中，光阻层15为三层阻剂。三层阻剂包含底层、中间层和上层。在一些实施例中，底层为平坦化层或底部抗反射涂布(bottom anti-reflective coating；barc)层。在一些实施例中，底层是由碳骨架(carbon backbone)聚合物所形成。在一些实施例中，中间层是由含硅材料所制成。在一些实施例中，中间层为抗反射层。上层为光敏感层，其被图案化为类似于本文所述的光阻层。
214.图10a和图10b示出依据本揭露一些实施例的用于检测在基材表面上的残留物或缺陷的检测系统600和控制基材的气体吹拂的系统。在一些实施例中，残留物为在基材220的显影阻剂图案上的显影后材料残留物和/或水残留物，且缺陷为在基材220上的蚀刻图案缺陷。图10a示出扫描成像装置635和透镜634产生均匀光束617以对对基材220的顶部表面成像而产生基材220的顶部表面影像。此外，图10a示出扫描成像装置635产生聚焦光束619以对扫描基材220的顶部表面成像而产生基材220的顶部表面扫描影像。扫描成像装置635耦接至接收由扫描成像装置635所撷取的影像的分析模块630。分析模块630包含用以处理接收影像的影像处里单元633。在图10a中，基材220是设置在载物台520上。载物台520耦接至载物台控制器665且由载物台控制器665所控制。扫描成像装置635亦耦接至载物台控制器665且接收被扫描和/或成像的晶圆位置。扫描成像装置635在基材220的相异位置撷取基材220的表面的一或多个影像，且发送影像和位置至分析模块630或影像处里单元633。分析模块630或其影像处里单元633决定在基材上的残留物或缺陷的数量和位置，例如决定残留物或缺陷的映像。
215.图10b示出吹拂系统650，其包含耦接至光阻显影系统800(例如至光阻显影系统800的显影剂控制器822)的检测系统600。在一些实施例中，若检测系统600决定基材220的表面上的残留物的数量或密度(例如每平方毫米的残留物数量)大于阈值，则检测系统600发送资讯702至显影剂控制器822，且显影剂控制器822增加下一次旋干操作s158的持续时间，或是在下一次旋干操作s158的期间提升吹拂气体的流速或增加吹拂气体的压力。在一些实施例中，若基材220的表面上的残留物的数量或密度大于阈值，则检测系统600发送资讯至显影剂控制器822，且晶圆送回光阻显影系统800以进行进一步的水清洗操作s156和旋干操作s158。显影剂控制器822增加旋干操作s158的持续时间，或是在旋干操作s158的期间增加吹拂气体的流速或压力。在一些实施例中，残留物的阈值大于每平方毫米1个残留物(residue/mm2)。在一些实施例中，残留物的阈值大于每平方毫米0.5个残留物。在其他实施例中，残留物的阈值大于每平方毫米0.1个残留物。
216.在一些实施例中，若缺陷的数量或缺陷的密度(例如在基材220的表面上蚀刻图案的每平方毫米的缺陷数)大于阈值，则检测系统600发送资讯至显影剂控制器822，且显影剂控制器822增加下一次旋干操作s158的持续时间，或是在下一次旋干操作s158的期间增加吹拂气体的流速或增加吹拂气体的压力。
217.图11示出依据本揭露一些实施例的用以在基材上产生阻剂图案和/或蚀刻图案的控制系统700。控制系统700包含互相耦接的分析模块630和主控制器740。在一些实施例中，主控制器740经程序化为：控制载物台160、载物台520、载物台825的旋转速度，控制从分注器62、分注器208、分注器811中的任一者的液体或气体分散，以及控制分注器62、分注器208、分注器811中的任一者的转移方向和分注器62、分注器208、分注器811中的任一者相对于基材的表面的倾斜角。如图11所示，主控制器740经程序化为经由分析模块630控制分析模块630、影像处里单元633和扫描成像装置635中的一或多者。此外，主控制器740经程序化为控制载物台控制器170、载物台控制器665、分注器62、分注器208、分注器811、显影剂控制器822、真空压力控制器406和曝光控制器430。在一些实施例中，主控制器740包含显影剂控制器822，且在一些实施例中，显影剂控制器822控制扫描成像装置635和分析模块630。
218.图12示出依据本揭露一些实施例的用以在基材上产生阻剂图案和/或蚀刻图案的工艺1200的流程图。在一些实施例中，在晶圆(例如半导体基材10)上的光阻层操作s1210中形成，且光阻涂覆晶圆是在操作s1210中产生。光阻层15是在操作s1220中选择性地曝光于光化辐射以在光阻层15中形成潜在图案。潜在图案是在操作s1230中通过施加显影剂、显影材料57至如图4a所示的选择性曝光的光阻层15。如图6a和图6b所示，光阻层15是在操作s1240中被清洗以形成曝光晶圆一部分的图案化光阻层。图案化光阻层(例如图6a和图6b的图案化光阻层)是在操作s1250中在高压气流设定下旋干以从图案化光阻层去除显影材料残留物。
219.在操作s1230中，光阻层是在选择性地曝光阻剂层于光化辐射后以光阻显影剂(显影材料57)显影。在操作s1240中，显影后的光阻层15是由清洁液清洁，例如去离子化的水。接着，在操作s1250中，气体吹拂施加至半导体基材10以去除残留的显影材料和清洁液。在一些实施例中，半导体基材10接着被检测以验证气体吹拂操作的充分性。
220.图13a和图13b绘示依据本揭露一些实施例的用于控制产生阻剂图案和/或蚀刻图案的方法的装置。在一些实施例中，计算机系统900用以进行图11的模块的功能，包含主控制器740、分析模块630、载物台控制器665或170、真空压力控制器406、以及包含在分析模块630中的影像处里单元633。在一些实施例中，计算机系统900用以执行图1a和图1b的工艺100和图12的工艺1200。
221.图13a为计算机系统的示意图，其进行控制器的功能以控制产生阻剂图案和/或蚀刻图案的方法，包含基材的气体吹拂。上述实施例的工艺、方法和/或操作的全部或一部分可通过使用计算机硬体和在计算机硬体上所执行的计算机程序来实现。在图13a中，计算机系统900配备有包含光盘只读记忆体(例如cd-rom或dvd-rom)驱动器1005和磁盘驱动器1006的计算机1001、键盘1002、鼠标1003和监视器1004。
222.图13b为示出在一些实施方式中的计算机系统900的内部配置的示意图。在图13b中，计算机1001配备有，除了光盘驱动器1005和磁盘驱动器1006之外，还有例如微处理单元(micro processor unit，mpu)1011的一或多个处理器、储存有程序(例如启动程序)的只读记忆体(read-only memory；rom)1012、连接至微处理单元1011且暂时储存应用程序的指令并提供暂存区域的随机存取记忆体(random access memory；ram)1013、储存应用程序、系统程序和数据的硬盘1014、以及连接微处理单元1011、只读记忆体1012和类似者的总线(bus)1015。应注意的是，计算机1001可包含用以提供连接至区域网络的网络卡(未示出)。
223.用于使计算机系统900执行功能以产生上述实施例的阻剂图案和/或蚀刻图案的程序可储存在光盘1021或磁盘1022中，且光盘1021或磁盘1022可插入至光盘驱动器1005或磁盘驱动器1006中并传送至硬盘1014。或者，程序可经由网络(未示出)传输至计算机1001并储存于硬盘1014中。在执行时，程序载入到随机存取记忆体1013中。程序可从光盘1021或磁盘1022载入、或直接从网络载入。储存的程序不一定须包含例如操作系统(operating system；os)或第三方程序，使得计算机1001执行功能以产生上述实施例的阻剂图案和/或蚀刻图案的程序。在一些实施方式中，程序可仅包含指令部分，以在受控模式下呼叫适当的功能(模块)并得到所欲结果。
224.图14示出依据本揭露一实施例的一系列操作的工艺阶段。如其所示，在一些实施例中，基材68为工艺中的基材68，且待图案化的层60是在形成光阻层前沉积在裸露的半导体基材10上方。在一些实施例中，待图案化的层60为金属化层或设置在金属化层上方的介电层(例如钝化层)。在待图案化的层60为金属化层的实施例中，待图案化的层60是由导电材料并使用金属化工艺和金属沉积技术而形成，包含化学气相沉积、原子层沉积和物理气相沉积(溅射)。类似地，若待图案化的层60为介电层，则待图案化的层60是由介电层形成技术所形成，包含热氧化、化学气相沉积、原子层沉积和物理气相沉积。
225.图15a和图15b示出依据本揭露一实施例的一系列操作的工艺阶段。光阻层15接着选择性地曝光或图案化地曝光于光化辐射45以在光阻层15中形成如图15a和图15b所示的曝光区域50和未曝光区域52，如本文所述有关图4a和图4b的内容。如图15b所示，极紫外线图案化光束31是由光罩205c朝向光阻层15反射。
226.图16示出依据本揭露一实施例的一系列操作的工艺阶段。如图16所示，选择性地曝光或图案化地曝光的光阻层15是由从分注器62分配显影材料57所显影而形成光阻开口图案，以在工艺中的基材68上方的光阻层中产生如图17a和图17b所示的开口55a、开口55b的图案，如本文所述有关图5、图6a和图6b的内容。
227.图17a和图17b示出依据本揭露一实施例的一系列操作的工艺阶段。图17a绘示正型光阻图案的显影，且图17b绘示负型光阻图案的显影。阻剂图案是使用图8a的光阻显影系统800而产生。
228.图18a和图18b示出依据本揭露一实施例的一系列操作的工艺阶段。接着，如图18a和图18b所示，在光阻层15中开口55a、开口55b(参见图17a和图17b)的图案是使用蚀刻操作而转移至待图案化的层60，且光阻层被去除，如参照图9a和图9b所说明的内容，以在待图案化的层60中形成开口55a”、开口55b”的图案。
229.本文所述的在高压或高流速下施加吹拂气体的技术不局限于从半导体基材去除显影材料残留物。在一些实施例中，本文揭露的技术是用于去除其他涂布的过量部分和残留物。举例而言，在一些实施例中，此技术是用于去除光阻涂布的过量部分或残留物；聚合物绝缘层，包含聚酰亚胺层；底部抗反射涂布层；顶部抗反射涂布(top anti-reflective coating；tarc)层；以及旋涂式玻璃(spin-on-glass；sog)层。气体吹拂技术可用于从基材的表面吹出任何化学物。
230.其他实施例包含在上述操作前、期间或后的其他操作。在一些实施例中，所揭露的方法包含形成半导体装置，包含鳍式场效晶体管(fin field effect transistor；finfet)结构。在一些实施例中，多个主动鳍片是形成在半导体基材上。这种实施例还包含通过图案
化硬开口蚀刻基材而在基材中形成沟槽；填充介电材料至沟槽；进行化学机械研磨(chemical mechanical polishing；cmp)以形成浅沟槽隔离(shallow trench isolation；sti)特征元件；以及磊晶成长或掘入浅沟槽隔离特征元件以形成类鳍片主动区域。在一些实施例中，一或多个栅极电极是形成在基材上。包含其他操作以在半导体基材上形成多个闸门电极。一些实施例包含形成栅极间隔物、掺杂的源极/漏极区域、栅极/源极/漏极特征元件的接点等等。在其他实施例中，目标图案在多层互连结构中形成为金属线。举例而言，金属线可在已经过蚀刻而形成多个沟槽的基材的层间介电(inter-layer dielectric；ild)层中形成。沟槽可填充有导电材料(例如金属)；且导电材料可使用例如化学机械平坦化(chemical mechanical planarization；cmp)工艺研磨以暴露出图案化层间介电层，从而在层间介电层中形成金属线。上述内容为可使用本文所述的方法而制造和/或改善的装置/结构的非限制性的示例。
231.在一些实施例中，例如二极体、场效晶体管(field-effect transistors；fets)、金属氧化物半导体场效晶体管(metal-oxide semiconductor field effect transistors；mosfets)、互补式金属氧化物半导体晶体管(complementary metal-oxide semiconductor；cmos)、双极性晶体管、高电压晶体管、高频晶体管、鳍式场效晶体管、其他三维场效晶体管、其他记忆体单元和上述组合的主动元件是依据本揭露实施例而形成。
232.如以上实施例所描述，在显影工艺的最后基材经历旋干操作s158，使得显影材料残留物和/或去离子化的水残留物从晶圆的表面去除。去除残留物造成布局图案在晶圆的表面上形成不具错误或缺陷的阻剂层，且因此当阻剂层用于蚀刻时可减少在蚀刻图案中的缺陷。在一些实施例中，残留物的数量显著减少，使得在晶圆上仅余留有若干残留物粒子。在一些实施例中，在旋干操作s158后晶圆上的残留物粒子数量小于每平方毫米0.1粒子数(particles/mm2)。在一些实施例中，在旋干操作s158后没有在晶圆上侦测到残留物粒子。在一些实施例中，上述方法去除从背侧喷溅的去离子化的水(例如去除背侧喷溅的影响)。在一些实施例中，上述方法和系统预防线塌陷及孔洞隐蔽(hole blinding)、增大工艺视窗、减少缺陷数量、改善关键尺寸的均匀度、且造成良率的改善。
233.依据本揭露一些实施例，一种制造半导体装置的方法包含在晶圆上方形成包含光阻组成物的光阻层以产生光阻涂覆晶圆，以及选择性地曝光光阻层于光化辐射以在光阻层中形成潜在图案。此方法亦包含在显影腔室中通过在第一压力气流设定下施加显影剂至经选择性曝光的光阻层以显影潜在图案以及在显影腔室中，以及在第一压力气流设定下清洗光阻层以形成暴露晶圆的一部分的图案化光阻层。此方法亦包含在显影腔室中且在第二压力气流设定下旋干图案化光阻层。显影腔室在第二压力气流设定下的压力大于显影腔室在第一压力气流设定下的压力。在一实施例中，此方法还包含使吹拂气体从分注器流至显影系统的罩壳，其中显影系统包含在罩壳内部的显影腔室。吹拂气体在显影、清洗和旋干的期间流过晶圆。在显影腔室中的吹拂气体在第二压力气流设定下流过晶圆的气体流速大于在第一压力气流设定下流过晶圆的气体流速。在一实施例中，此方法还包含开启耦接至显影腔室的出口端口的挡板系统的第一入口端口以变更第一压力气流设定为第二压力气流设定。在一实施例中，此方法还包含在旋干后决定在晶圆上的显影材料残留物数量，且在显影材料残留物数量超过阈值数量时改变第二压力气流设定的参数以用于下一次旋干。在一实施例中，第二压力气流设定的一或多个参数包含显影腔室中的流速设定和显影腔室一压力
设定中的至少一者。在一实施例中，吹拂气体为选自由清洁干燥空气、氮、氩、氦、氖和二氧化碳所组成的群组中的一或多个气体。在一实施例中，在旋干期间施加吹拂气体时，晶圆以约每分钟100转与约每分钟2000转之间的速度旋转。在一实施例中，第一压力气流设定包含在显影腔室中的一吹拂气体在旋干期间的流速为约每秒800立方厘米与约每秒1200立方厘米之间且显影腔室的压力为约120千帕与约140千帕之间，且第二压力气流设定包含在显影腔室中的吹拂气体在旋干期间的流速为约每秒250立方厘米与约每秒150立方厘米之间且显影腔室的压力约45千帕与约65千帕之间。在一实施例中，挡板系统包含耦接至显影系统的位于显影腔室外的罩壳的第二入口端口。吹拂气体的剩余部分流过第二入口端口至挡板系统，且此方法还包含减小第二入口端口的开口尺寸以增加显影腔室中的吹拂气体的流速。
234.依据本揭露一些实施例，一种制造半导体装置的方法包含在工艺中基材上方形成光阻层。工艺中基材包含多个装置和用于此些装置的传导电力和信号布线互连(routing interconnections)。此方法亦包含图案化地曝光光阻层至光化辐射以在光阻层中形成潜在图案，以及在显影腔室中施加显影剂溶液至潜在图案以在第一压力气流设定下在光阻层中形成图案。此方法还包含在施加显影剂溶液后在显影腔室中且在第一压力气流设定下施加去离子化的水至图案以形成图案化光阻层，以及在显影腔室中且在第二压力气流设定下旋干图案化光阻层以减少自在工艺中基材上的图案化光阻层的显影材料残留物和水残留物。显影腔室在第二压力气流设定下的压力大于显影腔室在第一压力气流设定下的压力。在一实施例中，此方法还包含使气体在施加显影剂、施加去离子化的水和旋干的期间流过工艺中基材。在显影腔室中的气体在第二压力气流设定下的气体流速大于在第一压力气流设定下的气体流速。在一实施例中，施加显影剂、施加离子化的水和旋涂是在显影腔室中进行，第二压力气流设定的参数包含设定气体在显影腔室中的流速和设定显影腔室的压力，且在旋涂的期间，在显影腔室中的气体流速为约每秒800立方厘米与约每秒1200立方厘米之间，且在显影腔室中的压力为约120千帕与约160千帕之间。在一实施例中，此方法还包含在旋干的期间周期性地在约120千帕与约160千帕之间交替显影腔室的压力且在约每秒800立方厘米与约每秒1200立方厘米之间周期性地交替气体流速。在一实施例中，旋干进行约10秒至约20分钟。
235.依据本揭露一些实施例，用于半导体装置制造的系统包含显影腔室，其包含用以支撑光阻涂覆晶圆的可旋转式晶圆载物台。此系统亦包含分注器、排气端口和排气系统，其中分注器设置于显影腔室的上方且配置为在显影腔室中的可旋转式晶圆载物台上方施加第一气流，排气系统包含耦接至显影腔室与排气端口之间的可移动式挡板。此系统还包含控制器，其经由气体源耦接至分注器并耦接至可旋转式晶圆载物台和排气系统，且其进行：控制可旋转式晶圆载物台的旋转速度、控制第二气流自分注器离开的流速、以及控制排气系统的可移动式挡板，使得控制器通过调整可移动式挡板的位置而调整第一气流进该显影腔室的流速并调整显影腔室的压力。在一实施例中，此系统包含本体及由本体所围绕的罩壳，其中显影腔室位于罩壳内并占用罩壳的第一部分，排气系统包含耦接至显影腔室的第一入口端口及耦接至罩壳的位于显影腔室外的第二部份的第二入口端口，以及通过移动可移动式挡板以调整第一气流的进入显影腔室的流速与第三气流的进入罩壳的第二部分的流速的比值并调整显影腔室的压力。在一实施例中，可移动式挡板为围绕枢纽旋转的风门，
风门配置为依据围绕枢纽旋转而开启和/或关闭第二入口端口并调整第一气流的流速与第三气流的流速的比值以及调整显影腔室的压力。在一实施例中，可移动式挡板为水平移动的滑动挡板，且可移动式挡板依据移动而开启和/或关闭该第二入口端口并调整第一气流的流速与第三气流的流速的比值并调整显影腔室的压力。在一实施例中，系统还包含检测工具，其检测光阻涂覆晶圆的表面。检测工具包含晶圆检测支撑台、扫描成像装置和分析模块。控制器控制该晶圆检测支撑台、扫描成像装置和分析模块。在一实施例中，系统还包含调整第二气流的流速以调整进入显影腔室的第一气流的流速以及显影腔室的压力。
236.如以上实施例所描述，在显影工艺的最后，基材是在旋干期间由高压气体吹拂，使得显影材料残留物和/或去离子化的水残留物进一步从晶圆的表面去除。残留物的去除造成布局图案在晶圆的表面上形成不具错误或缺陷的阻剂层，且因此当阻剂层用于蚀刻时可减少在蚀刻图案中的缺陷并增加关键尺寸的均匀度。
237.前文概述了若干实施例或示例的特征，使得熟悉此项技艺者可较佳理解本揭露的态样。熟悉此项技艺者应了解其可容易地使用本揭露作为设计或修改用于实现相同目的及/或达成本文中所介绍的实施例或实例的相同优势的其他工艺及结构的基础。熟悉此项技艺者亦应认识到此些等效构造不脱离本揭露的精神及范畴，且其可在不脱离本揭露的精神及范畴的情况下在本文中进行各种改变、代替及替换。

技术特征：
1.一种制造半导体装置的方法，其特征在于，包含：在一晶圆上方形成包含一光阻组成物的一光阻层以产生一光阻涂覆晶圆；选择性地曝光该光阻层于光化辐射(actinic radiation)以在该光阻层中形成一潜在图案；在一显影腔室中通过在一第一压力气流设定下施加一显影剂至经选择性曝光的该光阻层以显影该潜在图案；在该显影腔室中且在该第一压力气流设定下清洗该光阻层以形成暴露该晶圆的一部分的一图案化光阻层；以及在该显影腔室中且在一第二压力气流设定下旋干该图案化光阻层，其中该显影腔室在该第二压力气流设定下的一压力大于该显影腔室在该第一压力气流设定下的该压力。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含：使一吹拂气体从一分注器流至一显影系统的一罩壳，其中该显影系统包含在该罩壳内部的该显影腔室，该吹拂气体在该显影、该清洗和该旋干的期间流过该晶圆，且在该显影腔室中的该吹拂气体在该第二压力气流设定下流过该晶圆的一气体流速大于在该第一压力气流设定下流过该晶圆的该气体流速，其中该吹拂气体是选自由清洁干燥空气(clean dry air)、氮、氩、氦、氖和二氧化碳所组成的群组中的一个或多个气体，且其中在该旋干期间施加该吹拂气体时，该晶圆以每分钟100转与每分钟2000转之间的速度旋转；开启耦接至该显影腔室的一出口端口的该挡板系统的一第一入口端口以变更该第一压力气流设定为该第二压力气流设定；以及在该旋干后，决定在该晶圆上的一显影材料残留物数量，且在该显影材料残留物数量超过一阈值数量时改变该第二压力气流设定的一参数以用于下一次旋干；其中该第二压力气流设定的一个或多个参数包含该显影腔室中的一流速设定和该显影腔室的一压力设定中的至少一者。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其中该第一压力气流设定包含在该显影腔室中的一吹拂气体在该旋干期间的该流速为每秒800立方厘米(cc/s)与每秒1200立方厘米之间且该显影腔室的该压力为120千帕(kpa)与140千帕之间，且其中该第二压力气流设定包含在该显影腔室中的该吹拂气体在该旋干期间的该流速为每秒250立方厘米与每秒150立方厘米之间且该显影腔室的该压力45千帕与65千帕之间。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其中该挡板系统包含耦接至该显影系统的位于该显影腔室外的该罩壳的一第二入口端口，且其中该吹拂气体的一剩余部分流过该第二入口端口至该挡板系统，该方法还包含：减小该第二入口端口的一开口尺寸以增加该显影腔室中的该吹拂气体的该流速。5.一种制造半导体装置的方法，其特征在于，包含：在一工艺中基材上方形成一光阻层，其中该工艺中基材包含多个装置和用于所述多个装置的传导电力和信号布线互连(routing interconnections)；图案化地曝光该光阻层至光化辐射以在该光阻层中形成一潜在图案；在一显影腔室中施加一显影剂溶液至该潜在图案以在一第一压力气流设定下在该光阻层中形成一图案；在施加该显影剂溶液后在该显影腔室中且在该第一压力气流设定下施加一去离子化
的水至该图案以形成一图案化光阻层；以及在该显影腔室中且在一第二压力气流设定下旋干该图案化光阻层以减少自在该工艺中基材上的该图案化光阻层的显影材料残留物和水残留物，其中该显影腔室在该第二压力气流设定下的一压力大于该显影腔室在该第一压力气流设定下的该压力。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包含：使一气体在施加该显影剂、施加该去离子化的水和该旋干的期间流过该工艺中基材，其中在该显影腔室中的该气体在该第二压力气流设定下的一气体流速大于在该第一压力气流设定下的该气体流速，且该旋干进行10秒至20分钟。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，其中：施加该显影剂、施加该去离子化的水和该旋涂是在一显影腔室中进行，该第二压力气流设定的参数包含设定该气体在该显影腔室中的一流速和设定该显影腔室的一压力，且在该旋涂的期间，在该显影腔室中的一气体流速为每秒800立方厘米与每秒1200立方厘米之间，且在该显影腔室中的一压力为120千帕与160千帕之间；该方法还包含：在该旋干的期间，周期性地在120千帕与160千帕之间交替该显影腔室的该压力，且在每秒800立方厘米与每秒1200立方厘米之间周期性地交替该气体流速。8.一种用于半导体装置制造的系统，其特征在于，包含：一显影腔室，包含：一可旋转式晶圆载物台，配置为支撑一光阻涂覆晶圆；一分注器，设置于该显影腔室的上方，且配置为在该显影腔室中的该可旋转式晶圆载物台上方施加一第一气流；一排气端口；一排气系统，包含耦接至该显影腔室与该排气端口之间的一可移动式挡板；一控制器，经由一气体源耦接至该分注器，并耦接至该可旋转式晶圆载物台和该排气系统，且该控制器配置为：控制该可旋转式晶圆载物台的一旋转速度；控制一第二气流自该分注器离开的一流速；控制该排气系统的该可移动式挡板，其中该控制器配置为通过调整该可移动式挡板的一位置而调整该第一气流进入该显影腔室的一流速并调整该显影腔室的一压力；以及调整该第二气流的该流速以调整进入该显影腔室的该第一气流的该流速以及该显影腔室的该压力；一本体及由该本体所围绕的一罩壳，其中：该显影腔室位于该罩壳内并占用该罩壳的一第一部分，该排气系统包含耦接至该显影腔室的一第一入口端口及耦接至该罩壳的位于该显影腔室外的一第二部份的一第二入口端口，以及通过移动该可移动式挡板以调整该第一气流的进入该显影腔室的一流速与一第三气流的进入该罩壳的该第二部分的一流速的一比值并调整该显影腔室的该压力；以及一检测工具，配置为检测该光阻涂覆晶圆的一表面，其中该检测工具包含：
一晶圆检测支撑台；一扫描成像装置；以及一分析模块，其中该控制器更配置为控制该晶圆检测支撑台、该扫描成像装置和该分析模块。9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，其中该可移动式挡板是配置为围绕一枢纽旋转的一风门，其中，该风门配置为依据围绕该枢纽旋转而开启和/或关闭该第二入口端口并调整该第一气流的该流速与该第三气流的该流速的该比值以及调整该显影腔室的该压力。10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，其中该可移动式挡板是配置为水平移动的一滑动挡板，且该可移动式挡板配置为依据移动而开启和/或关闭该第二入口端口并调整该第一气流的该流速与该第三气流的该流速的该比值并调整该显影腔室的该压力。

技术总结
一种制造半导体装置的方法及系统，制造半导体装置的方法包含：在晶圆上方形成包含光阻组成物的光阻层以产生光阻涂覆晶圆；选择性地曝光光阻层于光化辐射以在光阻层中形成潜在图案；在显影腔室中通过在第一压力气流设定下施加显影剂至经选择性曝光的光阻层以显影潜在图案；在显影腔室中且在第一压力气流设定下清洗光阻层以形成暴露晶圆的一部分的图案化光阻层；以及在显影腔室中且在第二压力气流设定下旋干图案化光阻层，其中显影腔室在第二压力气流设定下的压力大于显影腔室在第一压力气流设定下的压力。气流设定下的压力。气流设定下的压力。


技术研发人员：杨青海 高耀寰
受保护的技术使用者：台湾积体电路制造股份有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/9/11