半導體裝置的制造方法
【專利摘要】本公開提供半導體裝置的制造方法，包括：以具有一第一pH值的一含硅材料層涂布一表面；提供一清洗液以清洗涂布后的該表面，其中該清洗液包括混合一溶劑溶液的一堿性化合物，其中該清洗液具有大于該第一pH值的一第二pH值，且該含硅材料層在該第二pH值下不穩定；及施用該清洗液至涂布后的該表面，其中該清洗液溶解涂布后的該表面上的該含硅材料層。
【專利說明】
半導體裝置的制造方法
技術領域
[0001 ]本公開涉及半導體裝置的制造方法。【背景技術】
[0002]電子產業對于更小及更快的電子裝置的需求不斷增加，且電子裝置必須同時具有更加復雜且更精密的功能。因此，半導體產業持續朝向制造低成本、高性能及低功耗的集成電路(ICs)的趨勢發展。迄今為止，已通過微縮化半導體實現了大部分的目標，從而改善生產效率并降低相關花費。然而，此微縮化也增加了半導體制造工藝的復雜度。因此，為了實現半導體ICs及裝置的持續進展，需要半導體制造工藝及技術相應的進步。
[0003]舉例來說，可使用半導體微影工藝來光轉移圖案至基底上方(例如:使用光罩或中間掩模)。例如，在各種微影工藝中，旋轉涂布光致抗蝕劑膜至晶片表面上方，接著曝光及顯影光致抗蝕劑膜以形成可轉移至晶片的圖案(例如:通過隨后的蝕刻工藝)。隨著1C尺寸的持續微縮化，需要降低光致抗蝕劑膜厚度，亦需提供能夠改善反射率控制、基底平坦化、黏度提升、化學配對及免于污染的光致抗蝕劑材料。因此，發展了各種新的光致抗蝕劑材料及工藝。例如，一些微影工藝可采用含硅光致抗蝕劑于底部抗反射層(BARC)上方，以降低光致抗蝕劑膜的厚度。此外，一些光刻工藝使用三層堆疊，其包括位于含硅BARC層及有機底層上方的光致抗蝕劑。然而，這些方法帶來了新的挑戰。
[0004]例如，用于上述工藝的含硅材料可能因為其中形成化學交聯而形成硬化膠體，例如，當含硅材料的溶劑干掉時。此外，處理上述材料的設備必須經過頻繁的清洗工藝以避免堵塞或受到其他污染，且避免通過上述設備來生產晶片的過程中形成缺陷。因此，現有的技術無法在所有方面皆提供完全的滿足。
【發明內容】

[0005]在一實施例中，本公開提供一種半導體裝置的制造方法，包括涂布一表面，其可包括旋轉涂布系統的表面或半導體基底的表面，并含有具第一 pH值的含硅材料層。在各個實施例中，提供清洗液以清洗涂布后的表面，清洗液包括混合溶劑溶液的堿性化合物。在一些實例中，清洗液具有大于第一pH值的第二pH值，且含硅材料層在第二pH值下不穩定。在一些實施例中，施用清洗液至涂布后的表面，且清洗液溶解了涂層表面上的含硅材料層。
[0006]在另一實施例中，提供一種半導體裝置的制造方法，包括固定基底于基底座上方。 在一些實施例中，當旋轉基底座及固定于其上的基底時，分配含硅料于基底上方，其中亦分配含硅材料至旋轉涂布系統的表面上方，并形成含硅材料層于旋轉涂布系統的表面上方。 在各個實施例中，在形成含硅材料層之后，分配清洗液至含硅材料層上方，其中清洗液包括混合溶劑溶液的堿性化合物，且清洗液具有一 pH值，含硅材料層于該pH值下不穩定。在各個實施例中，分配清洗液至含硅材料層上方，以移除旋轉涂布系統表面上的含硅材料層。 [〇〇〇7]在其它實施例中，提供一種半導體裝置的制造方法，包括提供具有設置于基底上方的第一層的基底。在一些實施例中，形成第二層于第一層上方，其中第二層包括具有硅濃度大于約10%的含硅材料層。在各個實例中，烘烤含有第一及第二層的基底，其中烘烤過的第二層形成硬掩模層。在一些實施例中，圖案化硬掩模層及利用圖案化硬掩模層來蝕刻第一層。在一些實例中，分配清洗液至硬掩模層上方，其中清洗液包括混合溶劑溶液的堿性化合物，且清洗液具有一 pH值，硬掩模層于該pH值下為不穩定。在各種情況中，分配清洗液至硬掩模層上方，以溶解硬掩模層。【附圖說明】
[0008]以下將配合所附附圖詳述本公開的實施例，應注意的是，依照工業上的標準實施， 以下圖示并未按照比例繪制，事實上，可能任意的放大或縮小元件的尺寸以便清楚表現出本公開的特征。而在說明書及附圖中，除了特別說明外，同樣或類似的元件將以類似的符號表不。
[0009]圖1顯示在一些實施例中，含硅材料的交聯反應。
[0010]圖2A顯示使用現有清洗液來移除含硅硬掩模材料的效率不佳。
[0011]圖2B顯示在各個實施例中，pH值對膠體二氧化硅-水系統的示意圖。
[0012]圖3A顯示可從本發明的各方面受益的半導體系統。
[0013]圖3B及圖3C顯示在本公開的各方面中，圖3A系統其可被清洗液清洗的元件。
[0014]圖4顯示在本公開的各方面中，清洗圖3A系統的元件的替代方法。
[0015]圖5顯示在一些實施例中，交聯的含硅材料的鍵結被打斷的反應。
[0016]圖6顯示在各個實施例中，清洗液移除含硅硬掩模材料的效果。[〇〇17]圖7A及圖7B顯示在一些實施例中，半導體制造工藝的流程圖。
[0018]圖8A-圖8G顯示在一些實施例中，圖7A及圖7B的半導體制造工藝于各個階段的基底。[0〇19] 其中，附圖標記說明如下:
[0020]102單體[0021 ]104單體
[0022]106交聯結構[〇〇23]300半導體旋轉涂布系統
[0024]302基底座
[0025]304基底
[0026]306含硅材料層
[0027]308傳動軸
[0028]309箭頭
[0029]310含硅液體
[0030]312噴嘴
[0031]314容器
[0032]316輸送設備
[0033]318管線
[0034]320加壓氣體
[0035]322容器
[0036]324清洗液[〇〇37]326加壓氣體
[0038]328三向閥[〇〇39]330廢棄物收集設備[〇〇4〇]330A廢棄物收集設備[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分鐘的膜厚度[〇〇47]606沉浸2小時的膜厚度[〇〇48]608沉浸12小時的膜厚度
[0049]610第一實施例[〇〇5〇]612第二實施例[〇〇51 ]614第三實施例[〇〇52]616第四實施例
[0053]700方法
[0054]702-720 方法700的步驟
[0055]800半導體裝置
[0056]802基底
[0057]804BARC 層
[0058]804A圖案化 BARC 層[〇〇59]806含硅材料層[〇〇6〇]806A圖案化硬掩模層[〇〇61]808光致抗蝕劑層
[0062]810掩模
[0063]812輻射【具體實施方式】
[0064]以下提供許多不同的實施方法或是例子來實行各種實施例的不同特征。以下描述具體的元件及其排列的例子以闡述本公開。當然這些僅是例子且不該以此限定本公開的范圍。例如，在描述中提及第一個元件形成一第二個元件上時，其可以包括第一個元件與第二個元件直接接觸的實施例，也可以包括有其他元件形成于第一個與第二個元件之間的實施例，其中第一個元件與第二個元件并未直接接觸。此外，在不同實施例中可能使用重復的標號或標示，這些重復僅為了簡單清楚地敘述本公開，不代表所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關系。
[0065]此外，其中可能用到與空間相關的用詞，像是“在…下方”、“下方”、“較低的”、“上方”、“較高的”及類似的用詞，這些關系詞是為了便于描述圖示中一個(些)元件或特征與另一個(些)元件或特征之間的關系，這些空間關系詞包括使用中或操作中的裝置的不同方位，以及圖示中所描述的方位。裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，則其中使用的空間相關形容詞也可相同地照著解釋。
[0066]本公開涉及清洗液組成及其應用。清洗液可用于清洗半導體制造設備，特別是在光刻旋轉涂布工藝中，用來輸送、分配及收集含硅材料的設備。清洗液也可在使用硬掩模于蝕刻工藝之后，用來移除含硅硬掩模。
[0067]在典型的光刻圖案化工藝中，形成光致抗蝕劑層于硬掩模層上方并依照1C設計布局圖案化。接著實行蝕刻工藝，其利用圖案化光致抗蝕劑層作為蝕刻掩模來蝕刻硬掩模層， 從而轉移圖案至硬掩模層。實行進一步的步驟以轉移圖案至基底。當1C尺寸持續微縮化，光致抗蝕劑層也必須微縮化，因此面臨了新的挑戰。在一些實例中，光致抗蝕劑圖案變得更窄且更高，如此高的長寬比造成光致抗蝕劑圖案易于崩塌。此外，當光致抗蝕劑層的厚度減少，光致抗蝕劑可能沒有足夠的厚度以充分地轉移光致抗蝕劑圖案至底層。在一些方面，這可能是由于光致抗蝕劑層不具足夠的蝕刻抗力。[〇〇68]實行于雙層及多層(例如:三層)工藝的含硅材料已被用于成功地實行薄影像層 (thin image layers)以克服一或多個上述問題(例如:圖案崩塌、不足的蝕刻抗力等等)。 在雙層的方法中，含硅光致抗蝕劑層可形成于BRAC層上方。含硅光致抗蝕劑具有較傳統光致抗蝕劑更高的蝕刻抗力，因此不需具有像傳統光致抗蝕劑一樣的厚度。在多層或三層的方法中，薄光致抗蝕劑層可形成于含硅BARC(或硬掩模)層上方，其依次形成于底層BARC層上方。在一些實施例中，含硅BARC層可形成于諸如旋涂碳底層的有機底層上方。薄光致抗蝕劑層可用于圖案化含硅BARC層，其接著用于圖案化底層BARC層。在各種實施例中，可通過旋轉涂布工藝或化學氣體沉積(CVD)工藝來形成所有三層(S卩，光致抗蝕劑、含硅BARC及底層 BARC)〇
[0069]雙層及多層方法皆利用所使用的含硅材料的高密度，其為含硅材料的組成單體及分子的交聯能力的結果。請參照圖1的實例，如上所述，用于雙層及多層工藝的含硅材料包括諸如單體102的單體，其包括Si鏈接至0辦基，其中0為氧及心包括諸如甲基、乙基或芳香基的有機取代基。含硅材料的單體非常不穩定且組分〇心基可能易于水解，造成諸如單體104 的單體其羥基形成而取代〇Ri基。接著，單體102、104可反應以形成諸如交聯結構106的交聯結構。在各個實例中，當含硅材料的溶劑干掉時，將易于發生上述的水解及交聯。
[0070]然而，使含硅材料符合光刻工藝的特性同時也對處理這些材料的光刻設備帶來了挑戰。例如，交聯含娃材料可涂布用來儲存含娃材料的容器的表面、以液態形式輸送材料的管線及輸送設備(例如:于旋轉涂布工藝期間)及收集廢棄物的收集設備(例如:于旋轉涂布工藝期間)。為了避免生產晶片受到污染的設備處理而形成缺陷，需要定期且有效地清洗設備，以將含硅材料從工藝設備的表面移除。為了說明移除上述含硅材料的困難(例如:從光刻設備的表面移除)，圖2A顯示了多個含硅硬掩模材料的膜厚度(FT)對延遲時間(小時)的關系圖。”延遲時間”是指在利用清洗劑/洗凈劑來移除含硅材料之前所經過的時間量。例如圖2A的實例，清洗劑/洗凈劑包括諸如0K73 (70 %丙二醇單甲醚+30 %丙二醇單甲醚乙酸酯) 的傳統清洗溶劑。舉例來說，兩個特定的含硅硬掩模ML1及ML2標示于圖2A中。在ML1的情況中，曲線102顯示ML1材料層將保留超過80%的沉積厚度，甚至是在立刻施用(S卩，零延遲時間)0K73及在約半小時延遲之后近乎不可能再利用0K73移除ML1的情形之下。在ML2的情況中，曲線104顯示ML2材料層較ML1材料層容易移除，但隨著時間的推移將越來越難以利用 OK73移除。結果，當材料硬化時，處理這些材料的光刻設備可能會被阻塞。此外，在各種工藝階段期間，材料可能形成會污染晶片的粒子。
[0071]因此，本公開的目標即是提供可有效移除上述含硅材料(例如:光刻設備表面)的新的清洗組分。在此所述的各個實施例中，硬化的含硅材料層的形成可能會依照溶膠-凝膠工藝而發生，其中”溶膠”(即，諸如含硅液體310的溶液)會演變成凝膠，例如，當含硅材料的溶劑干掉時。舉例來說，請參照圖2B，其顯示pH值對膠體二氧化硅-水系統的影響圖。圖2取自作者R.K Iler于1979年在紐約由威利(Wiley)出版的”二氧化娃的化學(The Chemistry of Si 1 ica)”一書，其內容并入本案作為參考。如圖2B所示，在pH值約8-10處，縮合增加并導致穩定凝膠或非溶解聚合物的形成。在pH值大于10處，傾向于水解反應，且增加的負電荷 (例如:由清洗液的氫氧離子提供)減緩了凝膠或粒子的形成。因此，舉例來說，在此描述的硬化的含硅材料在pH值大于10處，可能由于存在增加的負電荷而變得不穩定(并因而溶解)。[〇〇72]請參照圖3A，其顯示可從本公開的各方面受益的半導體旋轉涂布系統300。如圖3A 所示，系統300包括基底座302,其設計用以保持欲進行圖案化的基底304。利用含硅材料層 306涂布基底304,例如，如上述的部分雙層或多層光刻堆疊。在旋轉涂布期間，可操作基底座302以旋轉使得固定于其上方的基底304相應地旋轉。基底座302包括真空吸收機構、靜電卡盤機構或其它合適的機構，以固定基底304。在本案的實施例中，基底304為諸如硅晶片的半導體晶片。在一些實施例中，基底304可包括各種膜層，其含有形成于半導體基底上方的導電或絕緣層。基底304可包括各種摻雜構造，其取決于此技藝人士的設計需求。基底304也可包括諸如鍺、碳化硅(SiC)、鍺化硅(SiGe)或鉆石的其他半導體材料。或者，基底304可包括化合物半導體及/或合金半導體。再者，基底304可選擇性地包括外延層(ep1-layer)、可應變以增強性能、可包括絕緣體上半導體(SOI)結構及/或具有其它合適的增強特征。[〇〇73]系統300還包括傳動軸(drive shaft)308連接至基底座302,且其可在各種模式下操作以驅動基底座302及固定于其上方的基底304。具體來說，傳動軸308可連接至用來旋轉傳動軸308的馬達，如箭頭309所示，并從而按照各種操作模式(例如:涂布及清洗)以各種旋轉速率來轉動基底座302及基底304。在一些實施例中，傳動軸308更連接至升降組件，其用以沿著垂直方向移動基底座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]在各個實例中，含硅液體310通過噴嘴312分配于同時在轉動的基底304上方。當液體310的溶劑干掉時，形成含硅材料層306。含硅液體310儲存在容器314中并通過具有管線 318的輸送設備316輸送至噴嘴312。在所示的實施例中，可引入諸如氮氣的加壓氣體320至容器314中，以迫使液體310進入輸送設備316。系統300還包括含有清洗液324的容器322,其將于下方進行更詳細的描述。在所示的實施例中，可引入諸如氮氣的加壓氣體326至容器 322中，以迫使液體324進入輸送設備316。在各個實施例中，輸送設備316包括三向閥，其可替代地引導含硅液體310至管線318(例如:在旋轉涂布循環期間)或引導清洗液324至管線 318(例如:在清洗循環期間)。在各個實施例中，輸送設備316可替代地使用栗或其他機構來輸送液體310及清洗液324至輸送設備316的管線318。[〇〇75]系統300還包括含有外杯(cup)332及排水口(drain)334的廢棄物收集設備330。如圖3A所示，配置外杯332以至少部分地圍住基底座302,以有效地接住從基底304脫離的液體310(例如:在旋轉涂布工藝期間)。在一些實施例中，設計外杯332使其具有圓柱形結構。在一些實施例中，整合外杯332與排水口 334，使得通過外杯332所接住的液體通過排水口 334 送出以進行進一步的處理。[〇〇76]如上所述，當含硅材料310沉積在輸送設備316及廢棄物收集設備330的各個元件表面上時，各個元件可能會被含硅材料310堵塞。因此，系統300會周期性地經歷清洗循環以移除此類沉積。請參照圖3B的實例，其顯示在上述的清洗循環中清洗系統300的一些元件的示意圖。如圖3B所示，移除具有含硅材料層306的基底304以進行諸如曝光及光刻的進一步處理，其并未繪示于此。重新定位噴嘴214以引導任何流體至具有排水口 334A的廢棄物收集設備330A。再者，配置三向閥328以關閉液體310的流動并開啟清洗液體324的流動。引入諸如氮氣的加壓氣體326至容器322中，以迫使液體324進入輸送設備316。清洗液體324沖洗 (即，清洗)含有管線318及噴嘴312的輸送設備316的表面，且廢棄物收集設備330A收集任何廢棄物并通過排出口 334A將其送出。應當注意，可清洗各種元件而不需將其從旋轉涂布系統300取出，從而減少系統的離線時間。請參照圖3C，顯示系統300的一部分，其包括利用清洗液324來清洗的廢棄物收集設備330。具體來說，如圖3C所示的實施例，清洗液324噴灑至外杯332的內側表面上，例如通過適當地重新定位噴嘴312至多個任意位置，使得清洗液324 噴灑至外杯332的完整的內側表面。在各個實施例中，收集任何廢棄物至排出口 334。
[0077]圖4顯示輸送設備316的替代實施例及其清洗。請參照圖4,輸送設備316沒有使用三向閥，而是使用可切換且可選擇性安裝的容器314及322。例如，在旋轉涂布循環期間使用容器314;在清洗循環期間，將容器314取代成容器322。這簡化了輸送設備316并使其更易于清洗。其它應用清洗液324的實施例是可能的。例如，可使用栗而非加壓氣體，以將清洗液 324從容器322取出并送進輸送設備316。
[0078]在各個實施例中，清洗液324是堿性化合物及諸如有機溶劑的溶劑的混合物。堿性化合物溶解至溶劑中，從而產生富含氫氧離子的堿性清洗液324。在各個實施例中，堿性清洗液324具有高pH值(例如:大于約10)。在一些實施例中，形成交聯結構106(圖1)的S1-0鍵在高pH值(例如:在大于約10的pH值)環境下并不穩定。因此，堿性清洗液324可用于打斷含硅材料的S1-0鍵進而溶解含硅材料，并有效地清洗系統300。在至少一些實施例中，”含硅材料層”可包括一具有大于約10%硅濃度的膜層。
[0079]在一個實施例中，堿性化合物是四甲基氫氧化銨(TMAH)且溶劑是諸如丙二醇乙基醚(PGEE)的乙二醇醚。在一些實施例中，溶劑包括諸如上述討論的溶劑0K73，其具有70重量百分比的丙二醇單甲醚(PGME)及30重量百分比的丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)。在一些實施例中，溶劑包括溶劑及水的溶液。例如，在各個例子中，溶劑溶液包括比例約90/10、97/3 或99/1的PGEE/水。在含有溶劑及水的溶液的一些實施例中，水的濃度至少為5%或更高。因此，在含有PGEE及水的溶液的一些實施例中，PGEE/水的比例可為約95/5。接著，將此類溶劑溶液與堿性化合物(例如:TMAH)混合，以形成清洗液324。在各個實施例中，堿性化合物可包括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。在一些實施例中，堿性化合物包括0.20重量百分比(或更高)的TMAH溶液。可添加其他諸如界面活性劑及/或添加劑的化學物質以進一步調整清洗液324的pH值及黏性。
[0080]圖5顯示在各個實施例中，不穩定的S1-0鍵(例如:清洗液324在高pH值的環境下) 裂解且清洗液324的氫氧離子(0IT)有效地取代了斷裂的S1-0鍵的氧。在各個應用中，清洗液324可用于溶解硬化的含硅材料310并將其從輸送設備316、廢棄物收集設備330及/或其他系統300的表面移除。在至少一些實施例中，清洗液324具有約0.01 %至10%的氫氧離子 (OIT)濃度。[0081 ] 請參照圖6,表格600顯示在一些實施例中清洗液324將含硅材料310從系統300的表面上移除的效果。在圖6的實例中，堿性化合物是TMAH且溶劑是PGEE或PGEE及水的溶液。 表格600的數據是通過旋轉涂布位于基底上方的含硅材料310并使含硅材料310于室溫下干燥后收集而來。測量初始膜厚度(FT)，接著，將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，并持續數個時間(例如:5分鐘、2小時及12小時)。在沉浸基底304至清洗液324之后，再次測量膜的厚度。應注意的是，表格600的數據也可用于計算清洗液324于各個實施例的蝕刻速率。[〇〇82] 如圖6所示，表格600顯示初始FT602(425埃，亦表示為100%FT)，以及在5分鐘的清洗溶液沉浸之后604、2小時的清洗溶液沉浸之后606及12小時的清洗溶液沉浸之后608,所測量的FT。圖6顯示的實驗是以清洗液324的多個實施例來實行。在第一實施例610中，清洗液324僅包括PGEE。在第二實施例612中，清洗液324包括0.02重量百分比的TMAH溶液混合具有PGEE/水比例約97/3的溶劑溶液。在第三實施例614中，清洗液324包括0.07重量百分比的 TMAH溶液混合具有PGEE/水比例約97/3的溶劑溶液。在第四實施例616中，清洗液324包括 0.24重量百分比的TMAH溶液混合具有PGEE/水比例約90/10的溶劑溶液。通過表格600的數據可證明各個實施例610、612、614、616的效能。在第一實施例610中，膜厚度沒有可測量的變化，直到在只有PGEE的清洗液324沉浸12小時之后，其測量厚度才減少至415埃(?97%的初始FT)。在第二實施例612中，膜厚度沒有可測量的變化，直到在0.02%TMAH及PGEE/水比例約99/1的清洗液324沉浸2小時之后，其測量厚度減少至415埃(?97%的初始FT)。在第三實施例614中，膜厚度沒有可測量的變化，直到在0.07%TMAH及PGEE/水比例約99/1的清洗液324沉浸2小時之后，其測量厚度減少至395埃(?93%的初始FT)。在第三實施例614的清洗液324沉浸12小時之后，測量厚度更減少至350埃(?82 %的初始FT)。在第四實施例616 中，膜厚度有快速的變化，在〇.24%TMAH及PGEE/水比例約90/10的清洗液324沉浸5分鐘之后，其測量厚度便減少至35埃(?8%的初始FT)。在第四實施例616的清洗液324沉浸2小時 (及12小時)之后，測量厚度更減少至小于20埃(?0%的初始FT)。在一些實施例中，FT減少至小于20埃即被認為是完全地移除含硅材料310。[〇〇83]圖7A及圖7B顯示半導體制造方法700的流程圖，其說明了一些清洗液324在各個實施例的例示的應用。應當注意的是，這些僅為舉例并沒有限制在哪里或如何使用清洗液 324。亦可提供額外的步驟于方法700進行前、進行中及進行后，且為了方法700的額外的實施例，可在其它步驟之前或之后取代、刪除或移動一些所述步驟。亦應當注意的是，方法700 為例示性，而非在權利要求所明確記載的內容以外進一步限定本公開。將結合圖3A-圖3C、4 圖及圖8A-圖8G進一步描述方法700于下方。[〇〇84] 請參照圖7A及圖8A，方法700開始于步驟702,提供用于制造半導體裝置800的基底 802。在各個實施例中，基底802為諸如硅晶片的半導體晶片。此外，在一些實施例中，基底 802可包括各層，其含有形成于半導體基底上方的導電或絕緣層。基底802可包括各種摻雜構造，其取決于此技藝人士的設計需求。基底802也可包括諸如鍺、碳化硅(SiC)、鍺化硅 (SiGe)或鉆石的其他半導體材料。或者，基底802可包括化合物半導體材料及/或合金半導體材料。再者，基底304可選擇性地包括外延層(ep1-layer)、可應變以增強性能、可包括絕緣體上半導體(SOI)結構及/或具有其它合適的增強特征。如圖8A所示，裝置800還包括形成于基底802上方的BARC層804如同三層光刻堆疊的底層。在一實施例中，如圖3A所示，利用旋轉涂布工藝形成BARC層804，接著實行烘烤工藝。[〇〇85] 請參照圖3A、圖7A及圖8A，方法700繼續至步驟704,分配含硅材料310于BARC層504 上方，以形成含硅材料層806。在一實施例中，如圖3A所示，利用旋轉涂布工藝來實行含硅材料310的分配。為了促進此實施例，可通過具有管線318的輸送設備316輸送含硅材料310,并通過噴嘴312分配至裝置800上方(圖3A)。舉例來說，固定包括基底802及BARC層804的裝置 800于諸如基底座302的基底座上方，并在特定的速率旋轉下分配含硅材料310。可通過旋轉速度、分配流速、分配時間及其他要素來控制含硅材料層806的厚度。在一實施例中，步驟 704還包括收集源自含硅材料310的化學廢棄物至具有收集外杯332及排水口 334的收集設備330(圖3A)。應當注意的是在步驟704的實施例中，也可分配含硅材料310至輸送設備316、 廢棄物收集設備330的表面上及/或其他系統300的表面上，從而形成含硅材料310的硬化層于上述表面的上方。如下方更詳細的描述，可用清洗液(例如:清洗液324)來移除來自任何系統300表面的含硅材料310的上述硬化層。方法700繼續至步驟706,在形成含硅材料層806 于BARC層804上方之后，移動裝置800至其他處理單元以進一步處理。將參照圖7于下方作更詳細的討論。[〇〇86]方法700繼續至步驟708，其提供了清洗液。在一實施例中，所提供的清洗液為上述的清洗液324,其是由混合堿性化合物及諸如有機溶劑的溶劑所形成。在一實施例中，堿性化合物為TMAH及含有溶劑及水的溶液的溶劑。在一些實施例中，溶劑包括PGEE及水的溶液， PGEE/水的比例約90/10、95/5、97/3、99/1或介于這些值之間的任何比例。在一些實施例中， 可使用其它諸如PGME、PGMEA、0K73或其它技藝人士所知的溶劑。在各個實施例中，盡管使用溶劑，溶劑/水的溶液中的水的濃度至少為5%。在一些實施例中，清洗液的堿性化合物包括 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。 在一些實施例中，堿性化合物包括0.20重量百分比(或更高)的TMAH溶液。此外，可添加諸如界面活性劑及/或添加劑的各種其它化學物質以調整清洗液324的pH值及黏性。如上所述， 清洗液的其它實施例是可能的。
[0087]方法700繼續至步驟710,通過分配清洗液至輸送設備及廢棄物收集設備的表面上方以清洗輸送設備及廢棄物收集設備(例如:廢棄物收集設備330)。在一些實施例中，如圖 3B所示，包括驅動三向閥328使得含硅材料310的流動關閉，并使得清洗液324的流動開啟。 或者，在一些實施例中，如圖4所示，包括將具有含硅材料310的容器314取代成具有清洗液 324的容器322。在各個實施例中，可通過加壓氣體、栗或其他機構來引入清洗液324至輸送設備316。[〇〇88]步驟710的更多實施例中，清洗諸如收集外杯332及排出口 334廢棄物的收集設備的元件。在一實施例中，如圖3C所示，可通過直接噴灑或分配清洗液324來清洗廢棄物收集設備330。具有高pH值的堿性清洗液324會使含硅材料的S1-0鍵不穩定，從而有效地將含硅材料的固態粒子從輸送設備316、廢棄物收集設備330及各種其它系統300的元件的表面上移除。[〇〇89] 回到步驟704/706,在形成含硅材料層806于BARC層804上方(步驟704)之后，移動裝置800至其它處理單元以進一步處理(步驟706)。進一步處理的一些實施例現在將于圖7B 描述。具體來說，圖7B顯示方法700的一部分，其描述裝置800的進一步處理及清洗液324的更多應用。在一些實施例中，請參照圖7B及圖8B，在含硅材料層806旋轉涂布于BARC層804上方及裝置800移動以進一步處理之后，方法700繼續至步驟712,烘烤含有BARC層及含硅材料層806的基底802。在一些實施例中，可實行烘烤步驟于諸如烤箱或加熱爐的另一處理單元， 分別獨立于旋轉涂布系統300。在各個實施例中，烘烤步驟將溶劑從含硅材料層806中驅除并固化其中的材料，形成硬掩模層806以用于隨后的蝕刻工藝。在一些實施例中，通過諸如烘烤工藝的方法將溶劑干燥，以用于開啟上述的交聯工藝。
[0090] 方法700繼續至步驟714,圖案化烘烤后的含硅材料層806(即，硬掩模層806)。在一些實例中，如圖8C及圖8D所示，圖案化硬掩模層806包括多個步驟。請參照圖8C，在步驟714 的實施例中，形成光致抗蝕劑層808于硬掩模層806上方，通過掩模(或光罩或中間掩模)810 將光致抗蝕劑層808曝露至輻射812,顯影曝光的光致抗蝕劑層808以形成圖案化光致抗蝕劑層。在各個實施例中，光致抗蝕劑層808可為正型光致抗蝕劑或負型光致抗蝕劑。正型光致抗蝕劑通常不溶于光致抗蝕劑顯影劑，但曝露至輻射后變成可溶。負型光致抗蝕劑具有相反的特性。舉例來說，掩模810可包括1C設計布局圖案以形成于裝置800上方。輻射812可包括深紫外(DUV)輻射、極紫外(EUV)輻射、電子束(e-beam)或其它合適的輻射。請參照圖 8D，步驟714還包括利用圖案化光致抗蝕劑層作為蝕刻掩模來蝕刻硬掩模層806,接著移除圖案化光致抗蝕劑層，造成圖案化硬掩模層806A形成于BARC層804上方。[〇〇91]方法700繼續至步驟716,利用圖案化硬掩模層806A作為蝕刻掩模來蝕刻BARC層 804及/或基底802。請參照圖8E，步驟716的實施例中，可使用濕蝕刻工藝、干蝕刻工藝或其它合適的蝕刻工藝來蝕刻BARC層804及/或基底802。在一些實施例中，可使用向異性干蝕刻工藝來蝕刻BARC層804(例如:形成圖案化BARC層804A)及/或基底802,以將圖案從圖案化硬掩模層806A轉移至底層的尺寸偏差最小化。
[0092]方法700繼續至步驟718,其提供一清洗液。在各個實施例中，提供的清洗液為上述的清洗液324,其通過混合堿性化合物及諸如有機溶劑的溶劑所形成。在一些實施例中，清洗液為參照步驟708的上述清洗液。如上所述，清洗液的其它實施例是可能的。[〇〇93] 方法700繼續至步驟720,利用清洗液324移除圖案化硬掩模層806A。在如圖8F所示的實施例中，在濕蝕刻工藝中施用清洗液324至裝置800。由于上述討論的各種特性，清洗液 324可從基底802上有效地移除圖案化硬掩模層806A(圖8G)。或者，在一些實施例中，可利用干蝕刻工藝來移除圖案化硬掩模層806A。
[0094]如上所述，亦可于方法700進行前、進行中及進行后提供額外的步驟，且為了方法 700的額外的實施例，可在其它步驟之前或之后取代、刪除或移動一些所述步驟。例如，在一些實施例中，僅使用清洗液來清洗輸送設備及廢棄物收集設備，而省略了使用清洗液來清洗基底(例如:移除硬掩模層)。或者，在一些實施例中，使用清洗液來清洗基底(即，移除硬掩模層)，而省略了使用清洗液來清洗旋轉涂布系統(例如:輸送設備及廢棄物收集設備)。 在一些實例中，使用清洗液來清洗旋轉涂布系統及基底。在一些情況中，可通過本公開所描述的清洗液的實施例來清洗用來儲存、輸送或其它用途的任何半導體處理設備所接觸的含硅材料。本領域技術人員將承認清洗液的其它實施例及應用例而不背離本公開的范圍。
[0095]本公開的實施例提供了勝過現有技術的優點，應當理解的是，其它實施例可提供不同的優點，本文并未對所有的優點進行討論，且并非所有的實施例都需要特定的優點。通過本公開的清洗液組成及其應用方法，可有效地清洗半導體旋轉涂布系統。具體來說，可清洗各種處理含硅光致抗蝕劑材料的設備而不需將其從旋轉涂布系統中取出。此外，可利用本公開的清洗液來清洗旋轉涂布輸送設備及廢棄物收集設備使其免于堵塞。清洗旋轉涂布系統也降低了含硅光致抗蝕劑材料的粒子污染晶片的可能性。本領域技術人員將易于理解本文所述的方法及清洗成分可應用至其它半導體裝置及半導體工藝，并有利于達到與本文所述相似的效益而不背離本公開的范圍。
[0096]因此，在一實施例中，本公開提供一種半導體裝置的制造方法，包括涂布一表面， 其可包括旋轉涂布系統的表面或半導體基底的表面，并含有具第一 pH值的含硅材料層。在各個實施例中，提供清洗液以清洗涂布后的表面，清洗液包括混合溶劑溶液的堿性化合物。 在一些實例中，清洗液具有大于第一pH值的第二pH值，且含硅材料層在第二pH值下不穩定。 在一些實施例中，施用清洗液至涂布后的表面，且清洗液溶解了涂層表面上的含硅材料層。
[0097]在另一實施例中，提供一種半導體裝置的制造方法，包括固定基底于基底座上方。 在一些實施例中，當旋轉基底座及固定于其上的基底時，分配含硅料于基底上方，其中亦分配含硅材料至旋轉涂布系統的表面上方，并形成含硅材料層于旋轉涂布系統的表面上方。 在各個實施例中，在形成含硅材料層之后，分配清洗液至含硅材料層上方，其中清洗液包括混合溶劑溶液的堿性化合物，且清洗液具有一 pH值，含硅材料層于該pH值下不穩定。在各個實施例中，分配清洗液至含硅材料層上方，以移除旋轉涂布系統表面上的含硅材料層。
[0098]在其它實施例中，提供一種半導體裝置的制造方法，包括提供具有設置于基底上方的第一層的基底。在一些實施例中，形成第二層于第一層上方，其中第二層包括具有硅濃度大于約10%的含硅材料層。在各個實例中，烘烤含有第一及第二層的基底，其中烘烤過的第二層形成硬掩模層。在一些實施例中，圖案化硬掩模層及利用圖案化硬掩模層來蝕刻第一層。在一些實例中，分配清洗液至硬掩模層上方，其中清洗液包括混合溶劑溶液的堿性化合物，且清洗液具有一 pH值，硬掩模層于該pH值下為不穩定。在各種情況中，分配清洗液至硬掩模層上方，以溶解硬掩模層。
[0099]前述內文概述了許多實施例的特征，使本領域技術人員可以更佳的了解本公開的各個方面。本領域技術人員應該可理解，他們可以很容易的以本公開為基礎來設計或修飾其它工藝及結構，并以此達到相同的目的及/或達到與本公開介紹的實施例相同的優點。本領域技術人員也應該了解這些相等的結構并不會背離本公開的發明精神與范圍。本公開可以作各種改變、置換、修改而不會背離本公開的發明精神與范圍。
【主權項】
1.一種半導體裝置的制造方法，包括:以具有一第一 pH值的一含娃材料層涂布一表面；提供一清洗液以清洗涂布后的該表面，其中該清洗液包括混合一溶劑溶液的一堿性化 合物，其中該清洗液具有大于該第一 pH值的一第二pH值，且該含硅材料層在該第二pH值下 不穩定;及施用該清洗液至涂布后的該表面，其中該清洗液溶解涂布后的該表面上的該含硅材料層。2.如權利要求1所述的半導體裝置的制造方法，其中該表面包括一旋轉涂布系統的一 表面；且該表面包括至少以下其一:該旋轉涂布系統的輸送設備的表面及該旋轉涂布系統的 廢棄物收集設備的表面。3.如權利要求1所述的半導體裝置的制造方法，其中該表面包括半導體基底的表面。4.如權利要求1所述的半導體裝置的制造方法，其中該第二pH值大于10。5.如權利要求1所述的半導體裝置的制造方法，其中該堿性化合物包括四甲基氫氧化 銨，且該堿性化合物具有至少〇.2重量百分比的四甲基氫氧化銨。6.如權利要求1所述的半導體裝置的制造方法，其中該溶劑溶液包括水及至少以下其 一:丙二醇乙基醚、丙二醇單甲醚及丙二醇單甲醚乙酸酯；且該溶劑溶液的水的濃度至少為5 %。7.種半導體裝置的制造方法，包括:固定一基底于一基底座上方；當旋轉該基底座及固定于其上的該基底時，分配一含硅材料于該基底上，其中亦分配 該含硅材料至一旋轉涂布系統的表面上方，并形成一含硅材料層于該旋轉涂布系統的表面 上方；在形成該含硅材料層之后，分配一清洗液至該含硅材料層上方，其中該清洗液包括混 合一溶劑溶液的一堿性化合物，其中該清洗液具有一 pH值，且該含硅材料層于該pH值下為 不穩定；以及分配該清洗液至該含硅材料層上方，以移除該旋轉涂布系統表面上的該含硅材料層。8.如權利要求7所述的半導體裝置的制造方法，其中該旋轉涂布系統的表面包括至少 以下其一的表面:一輸送設備的管線的表面及該輸送設備的噴嘴的表面；且該旋轉涂布系統的表面包括一廢棄物收集設備的表面。9.如權利要求7所述的半導體裝置的制造方法，其中該堿性化合物包括四甲基氫氧化 銨，且其中該堿性化合物具有至少約0.2重量百分比的四甲基氫氧化銨；其中該溶劑溶液包括水及至少以下其一:丙二醇乙基醚、丙二醇單甲醚及丙二醇單甲 醚乙酸酯;其中該清洗液具有〇.01 %至10%的氫氧根離子濃度。10.—種半導體裝置的制造方法，包括:提供一基底，其包括設置于基底上方的一第一層；形成一第二層于該第一層上方，其中該第二層包括具有一硅濃度大于約10 %的一含硅 材料層；烘烤含有該第一及第二層的該基底，其中烘烤過的該第二層形成一硬掩模層；圖案化該硬掩模層并利用圖案化硬掩模層來蝕刻該第一層；分配一清洗液至該硬掩模層上方，其中該清洗液包括混合一溶劑溶液的一堿性化合 物，其中該清洗液具有一pH值，且該硬掩模層于該pH值下為不穩定；以及 分配該清洗液至該硬掩模層上方，以溶解該硬掩模層。
【文檔編號】H01L21/02GK106057653SQ201510860640
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年11月30日
【發明人】劉朕與, 張慶裕
【申請人】臺灣積體電路制造股份有限公司