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CN115527839A - 制造半导体装置的系统与方法 - Google Patents

制造半导体装置的系统与方法 Download PDF

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CN115527839A
CN115527839A CN202210217027.0A CN202210217027A CN115527839A CN 115527839 A CN115527839 A CN 115527839A CN 202210217027 A CN202210217027 A CN 202210217027A CN 115527839 A CN115527839 A CN 115527839A
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CN
China
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wafer
layer
hydrophobic solvent
photoresist
edge
Prior art date
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Application number
CN202210217027.0A
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English (en)
Inventor
廖俊维
冯东鸿
李蕙君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Original Assignee
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
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Publication date
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Abstract

一种制造半导体装置的系统与方法，在制造半导体装置的方法中，作为气体的疏水性溶剂被引导流过晶圆的斜面区。在晶圆的顶表面上的斜面区的上斜面上及晶圆的底表面上的斜面区的下斜面上沉积疏水性溶剂的层。在由斜面区封闭的晶圆的顶表面的内部区上设置含金属的光阻剂层。在后续处理操作期间，含金属的光阻剂层的光阻剂材料由疏水性溶剂的层阻挡在晶圆的顶表面内部。

Description

制造半导体装置的系统与方法
技术领域
本揭露关于一种制造半导体装置的系统与方法。
背景技术
随着半导体装置大小不断缩小，已经开发出使用极紫外(extreme ultraviolet，EUV)辐射的极紫外线微影术(extreme ultraviolet lithography，EUVL)系统以形成更小的半导体装置特征大小且增加半导体晶圆上的装置密度。因为金属具有高EUV吸收率，所以已开发出含金属的光阻剂(metal-containing photoresist，MePR)以提供改进的EUVL。若MePR不限制在晶圆的顶表面上，则含金属的光阻剂可能污染执行烘烤、微影术及显影的制程的晶圆图案化系统的模块。在晶圆的顶表面上含有MePR、防止晶圆图案化系统的污染及防止执行后续制程操作的系统的污染的有效技术为合乎需要的。
发明内容
根据本揭露的一些实施例，一种制造半导体装置的方法包括：在一晶圆的一边缘区上沉积一疏水性溶剂的一层；在由该疏水性溶剂的该层封闭的该晶圆的一顶表面上设置一光阻剂层；及在一后续处理操作期间，将该光阻剂层的一光阻剂材料限制于由该疏水性溶剂的该层封闭的该晶圆的一区。
根据本揭露的一些实施例，一种制造半导体装置的方法，包括：使作为一气体的一疏水性溶剂在一晶圆的一斜面区上方流动；在该晶圆的一顶表面上的该斜面区的一上斜面上及该晶圆的一底表面上的该斜面区的一下斜面上沉积该疏水性溶剂的一层；在由该斜面区封闭的该晶圆的该顶表面的一内部区上设置一含金属的光阻剂层；及在一后续处理操作期间将该含金属的光阻剂层的一光阻剂材料限制在该晶圆的该顶表面的该内部区内部。
根据本揭露的一些实施例，一种制造半导体装置的系统包括：一边缘涂布装置，其包括：一第一载物台，其用以安装一基板，其中该第一载物台包括一加热部件；一第一屏蔽碟，其安装在该第一载物台上方，与该第一载物台的一主表面间隔开且与其平行，其中该第一屏蔽碟用以覆盖待安装在该第一载物台上的一基板的一中央区，且暴露该基板的一边缘区；一个或多个第一开口，处于该第一屏蔽碟上方，其中该一个或多个第一开口用以将在该第一屏蔽碟上方作为一气体的一溶剂引导至待安装在该第一载物台上的该基板的该边缘区以产生一边缘涂布基板；一个或多个第二开口，穿过该第一屏蔽碟，其中该一个或多个第二开口用以引导一净化气体通过安装在该第一载物台上的该边缘涂布基板与该第一屏蔽碟之间的一缝隙；及一光阻分配模块，其包括一第二载物台，该第二载物台用以将一光阻层设置在安装在该第二载物台上的该边缘涂布基板的一中央区上。
附图说明
当结合随附附图阅读时，根据以下详细描述最佳地理解本揭露。需要强调的是，根据行业中的标准实践，各种特征未按比例绘制且仅出于说明目的而使用。实务上，为论述清楚起见，各种特征的尺寸可以任意增加或减小。
图1示出根据本揭露的一些实施例的用于在晶圆上设置光阻图案的制程流程；
图2示出根据本揭露的一些实施例的边缘涂布装置；
图3A、图3B及图3C示出根据本揭露的一些实施例的具有沉积在晶圆的边缘区上的疏水性溶剂层的晶圆；
图4A及图4B示出根据本揭露的一些实施例的光阻分配模块及具有沉积在晶圆的边缘区上的疏水性溶剂层及设置在晶圆的中央区中的光阻层的晶圆；
图5示出用于在晶圆上产生光阻图案的曝光装置的示意图；
图6示出用于在晶圆上产生光阻图案的光阻显影剂模块的示意图；
图7示出根据本揭露的一些实施例的用于冲洗沉积在晶圆的边缘区上的光阻材料的冲洗模块；
图8示出根据本揭露的一些实施例的用于在晶圆上设置光阻图案的系统的图；
图9示出根据本揭露的一些实施例的用于设置光阻图案的制程的流程图；
图10A及图10B图示根据本揭露的一些实施例的用于控制半导体装置的制造的设备。
【符号说明】
29:辐射光束
100:制程流程
101:EUV辐射源
102:边缘涂布操作
104:光阻涂布操作
106:PAB操作
108:曝光操作
110、112、S910、S920、S930:操作
114:操作
200:边缘涂布装置
201:光阻泵系统
202:光阻供应
203:升高销
204:光阻材料
205、207:屏蔽阻障层
205a、205b:光学器件
205c:反射遮罩
205d、205e:缩小投影光学器件
206、208、502、512:流
209:光阻分配喷嘴
210:半导体晶圆
211:混合流
212、213、304:边缘区
214A:出口气体端口
214B、214C、214D、214E、214F、214G、214H、214K:输入气体端口
215、216:孔
217:旋转方向
218、252、254、514、516、602:管道
219、221:缝隙
220:光阻分配控制器
222:加热部件
240:载物台
260:疏水性溶剂气体源
265:净化气体源
270:气流温度控制器
300、450:晶圆
300A:上表面
300B:下表面
302:疏水性溶剂层
306:中央区
312:厚度
320:光阻剂层
400:光阻分配模块
410:金属粒子感测器
430:辐射控制器
500:曝光装置
504:冲洗材料
506、510:喷嘴
508:力
520:冲洗供应泵
525:冲洗控制器
600:光阻显影剂模块
604:主轴
606:空间
610:显影剂材料
630:显影剂控制器
640:显影剂材料罐
700:冲洗模块
800:系统
810:烘烤控制器
830:分析器模块
840:主控制器
900:制程
1000:计算机系统
1001:计算机
1002:键盘
1003:鼠标
1004:监视器
1005:光碟驱动器
1006:磁碟驱动器
1010:微处理单元/MPU
1012:只读记忆体/ROM
1013:随机存取记忆体/RAM
1014:硬碟
1015:总线
1021:光碟
1022:磁碟
R:半径
具体实施方式
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实例。下文描述元件及配置的特定实例以简化本揭露。当然，这些特定实例仅为实例，而不旨在进行限制。例如，在以下描述中第一特征在第二特征上方或上的形成可以包含第一特征及第二特征直接接触地形成的实施例，且亦可以包含额外特征可以形成于第一特征与第二特征之间以使得第一特征及第二特征可以不直接接触的实施例。另外，本揭露可以在各种实例中重复附图标记及/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及/或组态之间的关系。
另外，为了便于描述，本文中可以使用空间相对术语(诸如“在...之下”、“在...下方”、“底部”、“在...上方”、“上部”及其类似者)，以描述如附图中所说明的一个部件或特征与另一部件或特征的关系。除了在附图中所描绘的定向之外，空间相对术语亦旨在涵盖装置在使用或操作中的不同定向。设备可以以其他方式定向(旋转90度或处于其他定向)，且因此可以相应地解释本文中所使用的空间相对描述词。此外，术语“由……制成”可以意谓“包括”或“由……组成”。在本揭露中，除非另有描述，否则短语“A、B及C中的一者”是指“A、B及/或C”(A，B，C，A及B，A及C，B及C，或A、B及C)，而不意谓来自A的一个元素、来自B的一个元素及来自C的一个元素。
在一些实施例中，MePR用于黄光微影。若MePR中的金属自光阻剂中逸出或光阻剂不在于晶圆的顶表面上，则该金属为污染物。在一些实施例中，对晶圆边缘执行边缘涂布操作以防止MePR自晶圆边缘溢出且使MePR远离晶圆边缘，且防止污染其他制程位置，而在后续制程操作期间通过这些制程位置转移其他晶圆。将保护性组成物施加至晶圆的边缘以保护晶圆的边缘、侧面及背侧。烘烤保护性组成物，且随后将MePR涂布在晶圆的顶表面上。在将MePR施加至晶圆的表面之后，移除保护性组成物，且随后光阻剂经历施加后烘烤(post-application bake，PAB)操作，该操作为曝光前加热(或软烘烤)以驱除溶剂或固化含金属的光阻剂。
保护性组成物可包含在溶剂中的具有酸不稳定基团(acid-labile group，ALG)及热酸产生剂(TAG)或光酸产生剂(photo-acid generator，PAG)的聚合物。当TAG或PAG被活化时，会释放酸，酸裂解聚合物上的ALG，从而使聚合物交联及固化，例如硬化。在一些实施例中，保护性组成物的溶剂为丙二醇甲醚乙酸酯(propylene glycol methyl etheracetate，PGMEA)。在曝光操作之前由微影系统移除保护性组成物，此是因为保护性组成物可能污染且影响曝光操作。在一些实施例中，在曝光操作之后，另一保护性层沉积在晶圆的边缘上且烘烤以保护晶圆的边缘、侧面及背侧，以防止MePR在后续曝光后烘烤及显影操作期间自晶圆边缘溢出。
在一些实施例中，疏水性溶剂用作保护性层，且疏水性溶剂的层沉积在晶圆的边缘上以保护晶圆的边缘、侧面及背侧。沉积的疏水性溶剂不会污染或影响曝光步骤，且因此在曝光操作之前沉积的疏水性溶剂不会自晶圆的边缘移除。在一些实施例中，疏水性溶剂在后续曝光后烘烤及显影操作期间保留。在一些实施例中，在显影操作之后移除(例如冲洗)晶圆的边缘上沉积的疏水性溶剂。一旦沉积，当使用疏水性溶剂的层作为晶圆的边缘上的保护性层以防止MePR溢出时，不需要烘烤疏水性溶剂。
在一些实施例中，当沉积在晶圆的边缘上时，疏水性溶剂作为气体被递送至晶圆的边缘。因为疏水性溶剂分子为非极性的，所以由疏水性溶剂分子覆盖的晶圆表面自极性变为非极性。此外，MePR分子具有极性的特性,因而容易导致MePR的Sn-OH结构容易残留在晶圆表面。因此，疏水性溶剂的保护层不易与MePR结合，且使MePR的金属元素保留在晶圆表面上，且防止金属元素在晶圆残留在表面上方。
图1示出根据本揭露的一些实施例的用于在半导体基板上设置光阻图案的制程流程100。在一些实施例中，制程流程100由图8的系统800执行，且由图10A及图10B的计算机系统1000控制。在边缘涂布操作102中，疏水性溶剂沉积在半导体晶圆的边缘区上。在图3A中所示出，疏水性溶剂层302沉积在半导体晶圆210的与图2的边缘区213一致的边缘区304(例如斜面区)上。在光阻涂布操作104中，光阻材料的光阻层被设置(例如涂布)在晶圆或工件的顶表面上。如图4B中所示出，光阻剂层320设置在晶圆210上方。光阻剂层320设置在晶圆的由疏水性溶剂层302封闭的中央区上。施加后烘烤(post application bake，PAB)在PAB操作106处执行，且烘烤包含光阻剂层320的晶圆210以驱除光阻材料中的溶剂且使晶圆210顶部上的光阻剂层固化。在一些实施例中，PAB操作可以在范围介于约40℃至约150℃的温度下执行。
在曝光操作108处，光阻层用光化辐射或带电粒子束辐照以将图案投影至光阻层上。在一些实施例中，由来自EUV光源的EUV辐射将遮罩上的布局图案投影至光阻层上以在晶圆上的光阻层中产生布局图案。在一些实施例中，在操作102中沉积的疏水性溶剂层302保留在晶圆210的边缘上时，布局图案被投影。在操作110处，对晶圆执行曝光后烘烤(postexposure bake，PEB)，且在操作112处，通过施加显影剂溶液，光阻层的光阻材料被显影。在一些实施例中，在操作102中沉积的疏水性溶剂层302保留在晶圆210的边缘上时，执行操作110及112。在一些实施例中，PEB在范围介于约50℃至约200℃的温度下执行。针对正性光阻材料，通过施加显影剂溶液移除曝光区，且在光阻层中产生布局图案。针对负性光阻材料，通过施加显影剂溶液移除非曝光区，且在光阻层中产生布局图案。在本揭露中，术语遮罩、光罩及倍缩光罩可互换使用。此外，术语光阻及光阻剂可互换使用。在边缘剥离操作114中，当在制程流程中执行边缘涂布操作102时，剥离步骤操作114在显影操作112之后移除(例如剥离)疏水性溶剂层302。然而，针对曝光操作108不移除疏水性溶剂层302，因为疏水性溶剂层302不干扰曝光操作108。
图2示出根据本揭露的一些实施例的边缘涂布装置200。边缘涂布装置200包含具有加热部件222的载物台240。晶圆210安装在载物台上方，且屏蔽阻障层205(例如屏蔽碟)安装在晶圆210上方。屏蔽阻障层205覆盖晶圆210的中央区且使晶圆210的边缘区213裸露。图2包含经由管道254连接至边缘涂布装置200的输入气体端口214B的疏水性溶剂气体源260，且呈气体形式的疏水性溶剂的流208由疏水性溶剂气体源260提供给边缘涂布装置200。如所示出，疏水性溶剂的流208被引导通过孔216，例如开口，且由屏蔽阻障层205重引导以在屏蔽阻障层205上方平行流动且在边缘区213处与晶圆210接触。在一些实施例中，疏水性溶剂为六甲基二硅氮烷(hexamethyldisilazane,HMDS)。
在一些实施例中，如边缘涂布装置200中所示出，载物台240的加热部件222耦接至气流温度控制器270且由其控制，且载物台240被设置在约50℃与约180℃之间的温度下。热载物台240向晶圆210提供热量以将晶圆210维持在约50℃与约180℃之间的温度下且帮助疏水性溶剂的流208沉积在晶圆210的边缘区213中。图2亦包含经由管道252连接至边缘涂布装置200的输入气体端口214K的净化气体源265，且净化气体(例如氮气)的流206由净化气体源265提供给边缘涂布装置200。如所示出，净化气体的流206被引导通过屏蔽阻障层205中的孔215，例如开口，且由另一屏蔽阻障层207(例如屏蔽碟)重引导，以在晶圆210上方平行流动。在一些实施例中，如所示出，屏蔽阻障层207被置放在晶圆210与屏蔽阻障层205之间的缝隙221中。在一些实施例中，净化气体亦被引导通过输入气体端口214C、214D、214F及214H。在一些实施例中，当疏水性溶剂沉积在边缘区213上时，净化气体的流206开始净化且防止疏水性溶剂的流208在晶圆210的边缘区213上方溢出。在一些实施例中，净化气体的流206与疏水性溶剂的流208混合且产生在出口气体端口214A处离开边缘涂布装置200的混合流211。在一些实施例中，净化气体的流206的一部分在出口气体端口214E及214G处离开边缘涂布装置200。在一些实施例中，屏蔽阻障层207的宽度介于屏蔽阻障层205的宽度的约5％与约50％之间。在一些实施例中，载物台240包含升高销203，这些升高销203可以将晶圆210升高至载物台240的顶表面上方且在晶圆210与载物台240的顶表面之间产生约0.1mm至约5mm的缝隙219，以使得疏水性溶剂的流208可以进入缝隙219且沉积在晶圆210下方的边缘区212(例如晶圆210的下斜面)上。
在一些实施例中，流量温度控制器270耦接至疏水性溶剂气体源260及净化气体源265且控制来自疏水性溶剂气体源260及净化气体源265的流动速率，且，因此，控制净化气体的流206及疏水性溶剂的流208的流动速率。在一些实施例中，边缘涂布装置200中的疏水性溶剂的流208在边缘区304中的疏水性溶剂层302的沉积期间维持在约0.1升/分钟(L/min)与约4L/min之间的流动速率或在约0.2升/分钟(L/min)与约2L/min之间的流动速率。在一些实施例中，如图3B中所示出，疏水性溶剂的流208的一部分在晶圆210下方流动且沉积在晶圆210下方的边缘区212中。
图3A、图3B及图3C示出根据本揭露的一些实施例的具有沉积在晶圆的边缘区上的疏水性溶剂层的晶圆。图3A示出具有具半径R的中央区306、边缘区304、上表面300A及下表面300B的晶圆300。如图3A中所示出，疏水性溶剂层302沉积在边缘区304上方且覆盖边缘区304中包含上表面及下表面的斜面。图3B示出具有具厚度312的疏水性溶剂层302的晶圆210的边缘区304。图3C为晶圆210的俯视图且示出暴露的上表面300A及由疏水性溶剂层302覆盖的边缘区304。在一些实施例中，沉积疏水性溶剂的边缘区304的宽度介于晶圆210的半径或中央区306的半径R的约1％至约5％之间。
图4A及图4B示出根据本揭露的一些实施例的光阻分配模块400及具有沉积在晶圆的边缘区上的疏水性溶剂层及设置在晶圆的中央区306中的光阻层的晶圆450。图4A示出用于将光阻材料204分配在晶圆210上方以形成光阻层320的光阻分配模块400。
自光阻分配喷嘴209分配光阻材料204。在一些实施例中，光阻分配控制器220耦接至光阻泵系统201以控制在晶圆210上产生的光阻层320的厚度。耦接至光阻分配喷嘴209的光阻泵系统201将光阻材料自光阻供应202经由管道218(例如导管或管)转移至光阻分配喷嘴209。在一些实施例中，晶圆210被置放在载物台240上，且载物台240绕旋转方向217旋转以将光阻材料均匀地分布在晶圆210上。在一些实施例中，疏水性溶剂层302设置在晶圆210的边缘区213处以防止光阻材料接触溶剂层，且光阻材料保留在晶圆210上。在一些实施例中，光阻分配控制器220亦耦接至载物台240中的载物台控制器(未示出)以同步光阻材料的分配剂晶圆210的旋转。在一些实施例中，晶圆210用于制造半导体装置且因此包含在光阻层320下方的半导体装置的一层或多层。在一些实施例中，载物台240绕与旋转方向217相反的方向旋转。如所论述，在一些实施例中，光阻材料204为MePR。在一些实施例中，金属粒子感测器410耦接至载物台240以量测载物台240的顶部上的每单位面积(例如平方厘米)的金属粒子数。
在一些实施例中，MePR的金属元素为锡(Sn)。在一些实施例中，晶圆210的边缘区上、晶圆的上表面300A上的斜面区的上斜面上及晶圆210的下表面300B上的斜面区的下斜面上的金属粒子的密度被确定。当边缘区304中没有使用保护性层时且当晶圆210为裸晶圆时，每平方厘米的金属粒子的表面密度介于40e10与60e10计数/cm2之间，然而，在一些实施例中，当使用保护性层且沉积疏水性溶剂层302时，每平方厘米的金属粒子的表面密度降低约96％至1.6e10与3.6e10之间。在一些实施例中，金属粒子的表面密度为约2.2e10个粒子/cm2。当边缘区304中没有使用保护性层时且当晶圆210并非裸晶圆(例如，图案化的三层光阻处于晶圆210上)时，每平方厘米的金属粒子的表面密度介于60e10与80e10之间，然而，在一些实施例中，当使用保护性层且沉积疏水性溶剂层302时，每平方厘米的金属粒子的表面密度降低约36％至38e10与51e10之间。在一些实施例中，金属粒子的表面密度为约45e10个粒子/cm2。在一些实施例中，当金属粒子的表面密度高于裸晶圆的约3.0e10及具有三层光阻的晶圆的约50e10的临限值时，晶圆210经受边缘涂布装置200中的边缘涂布的时间量增加，且为后续晶圆增加疏水性溶剂层302的厚度。在一些实施例中，在边缘涂布装置200中使气态疏水性溶剂在晶圆210的边缘区304上方流动的持续时间介于约10分钟与约4小时之间，且在其他实施例中介于约30分钟与约2小时之间。
图4B示出具有上表面300A及下表面300B的晶圆450。疏水性溶剂层302沉积在晶圆210的边缘区处。光阻层320设置在晶圆210的中央区306中。由于疏水性溶剂层302，光阻层320被疏水性溶剂层302排斥，且因此远离晶圆210的边缘。在一些实施例中，疏水性溶剂层302的厚度312介于光阻层320的厚度的约0.2％与10％之间，且在其他实施例中介于约1％与5％之间。在一些实施例中，溶剂层302的厚度介于0.5埃(A°)与50A°之间，且光阻层320的厚度介于100A°与500A°之间。在其他实施例中，溶剂层302的厚度介于0.5A°与15A°之间，且光阻层320的厚度介于250A°与290A°之间。在一些实施例中，光阻层为MePR层，且疏水性溶剂层302防止MePR层接触晶圆且使MePR层保持远离晶圆210的边缘。
图5示出用于在晶圆上产生光阻图案的曝光装置500的示意图。曝光装置500示出晶圆210上的光阻层320用图案化光束(诸如EUV光)进行的曝光。曝光装置500为集成电路微影机台，诸如步进器、扫描仪、步进及扫描系统、直接写入系统、使用接触及/或接近遮罩的装置等，设置有：一个或多个光学器件205a、205b，例如以与辐射光束29(例如EUV辐射)一致地照射图案化光学器件，诸如倍缩光罩，例如反射遮罩205c，以产生图案化光束；及光学系统的一个或多个缩小投影光学器件205d、205e，以用于将图案化光束投影至晶圆210上。可以提供机械组件(未示出)以用于在晶圆210与图案化光学器件(例如反射遮罩205c)之间产生受控的相对移动。由受控相对移动，晶圆210的不同晶粒被图案化。如进一步所示出，图5的EUVL曝光装置500包含EUV辐射源101以产生用于辐照晶圆210的顶部上的光阻层320的EUV辐射。在一些实施例中，因为气体分子吸收EUV光，所以用于EUV微影图案化的微影系统(例如曝光装置500)处于真空环境下以避免EUV强度损失。如图5中所示出，光阻层320由疏水性溶剂层302封闭。在一些实施例中，金属粒子感测器410(例如金属离子侦测器)耦接至载物台240以量测载物台240的顶部上的每单位面积的金属粒子数。此外，曝光装置500包含辐射控制器430以控制辐射29的强度。在一些实施例中，金属粒子计数器包含粒子计数器及光谱仪。如上文所论述，在一些实施例中，光阻材料中的金属为锡，且光谱仪侦测单位表面积中的锡原子数。
图6示出用于在晶圆上产生光阻图案的光阻显影剂模块600的示意图。光阻显影剂模块600包含载物台240。通过通过载物台240上的主轴604之间的空间606施加真空，将晶圆210安装在载物台240上。在一些实施例中，在光阻材料被显影之后，取决于光阻材料的类型，显影的光阻层320的光阻材料的一部分通过空间606排出。晶圆210包含在晶圆210的边缘区304上的疏水性溶剂层302及在晶圆210的中央区306中的光阻层320(未示出)。显影剂材料610经由管道602自显影剂材料罐640递送至晶圆210，且如所示出，显影剂材料610覆盖晶圆210的中央区306中暴露的光阻层320。如所示出，光阻层320在被显影剂材料610覆盖时由疏水性溶剂层302封闭，且因此，当光阻层为MePR时，疏水性溶剂层302防止晶圆210的边缘区304的污染且防止显影的MePR接触疏水性溶剂层302且使MePR远离晶圆210的边缘。在一些实施例中，由冲洗材料(例如去离子水)自晶圆210的中央区306冲洗显影的MePR，且疏水性溶剂层302防止冲洗的MePR在晶圆210的边缘上方溢出。在一些实施例中，金属粒子感测器410耦接至载物台240以量测载物台240的顶部上的每单位面积的金属粒子数。光阻显影剂模块600另外包含控制递送至晶圆210的显影剂材料610的量及用于光阻材料的显影的时间量的显影剂控制器。
图7示出根据本揭露的一些实施例的用于冲洗沉积在晶圆的边缘区上的光阻材料的冲洗模块700。在一些实施例中，在将显影剂材料610施加至晶圆210的中央区306中暴露的光阻层且在晶圆210的中央区306中产生光阻图案之后，晶圆210的边缘区304在冲洗模块700中冲洗以移除晶圆210的边缘区304上的光阻材料，例如污染物。冲洗模块700包含冲洗供应泵520，该冲洗供应泵520变包含用于溶解光阻材料的冲洗材料的罐及将冲洗材料通过管道516及喷嘴506递送至晶圆210的边缘区304的泵。如图7中所示出，冲洗供应泵520在管516中产生冲洗材料的流502且自喷嘴506流出，以冲洗晶圆210的边缘区304处的光阻材料。如所示出，冲洗模块700萃取(例如吸出)所使用的冲洗材料504，且通过向所使用的冲洗材料504施加力508来由喷嘴510收集所使用的冲洗材料504。在一些实施例中，所收集的及所使用的冲洗材料504在管道514中产生流512，该管道514将所使用的冲洗材料504返回至冲洗供应泵520且将所使用的冲洗材料504储存在单独的罐中以供处置。冲洗模块700亦包含冲洗控制器，该冲洗控制器控制冲洗供应泵520且调整冲洗材料的流502的流动速率。在一些实施例中，晶圆210安装在载物台240(未示出)上，且载物台240旋转以允许冲洗晶圆210的整个边缘区304。在一些实施例中，冲洗材料包含PGMEA及/或乙酸。
图8示出根据本揭露的一些实施例的用于制造半导体装置的系统800的图。系统800包含彼此耦接的分析器模块830及主控制器840。分析器模块830耦接至光阻分配模块400的金属粒子感测器410、曝光装置500及光阻显影剂模块600。分析器模块830接收晶圆210的斜面上及载物台240的顶部上的每单位面积的金属粒子数，且确定疏水性溶剂层302的厚度是否需要调整。在一些实施例中，基于接收到的每单位面积的金属粒子数，分析器模块经由主控制器840命令边缘涂布装置200的流量温度控制器270来调整疏水性溶剂气体的流动速率且/或调整晶圆210在边缘涂布装置200内部经历边缘涂布操作的时间量以调整疏水性溶剂层302的厚度312。在一些实施例中，分析器模块基于裸晶圆及三层晶圆的单独金属粒子临限值来调整疏水性溶剂气体的流动速率且/或调整晶圆210在边缘涂布装置200内部经历涂布操作的时间量。在一些实施例中，裸晶圆临限值介于每平方厘米约2e10与3e10之间。在一些实施例中，三层晶圆临限值介于每平方厘米约45e10与55e10之间。在一些实施例中，当侦测到的每单位面积的金属粒子数高于临限值时，流量温度控制器270增加疏水性溶剂气体的流动速率且/或调整晶圆210在边缘涂布装置200内部经历边缘涂布的时间量。在一些实施例中，分析器模块确定流动速率或时间增加的量。
系统800进一步包含经由主控制器840控制图1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显影剂模块600、光阻分配模块400、曝光装置500及边缘涂布装置200。
图9示出根据本揭露的一些实施例的用于制造半导体装置的制程900的流程图。制程900或制程900的一部分可由上文所描述的图8的系统执行。在一些实施例中，制程900或制程900的一部分由下文关于图10A及图10B所描述的计算机系统1000执行及/或控制。方法包含操作S910，其中在晶圆的边缘区上沉积疏水性溶剂的层。如图2中所示出，边缘涂布装置200在晶圆210的边缘区213中沉积疏水性溶剂的层，该边缘区213与边缘区304一致。
在操作S920中，在由疏水性溶剂的层封闭的晶圆的顶表面上设置光阻剂层。如图4A中所示出，光阻层320由光阻分配模块400形成在晶圆210的中央区306的上表面300A上，且光阻层320被封闭在疏水性溶剂层302内部。在操作S930中，在后续处理操作期间，将光阻剂层的光阻剂材料限制于由疏水性溶剂层封闭的晶圆的区。如图4A中所示出，光阻层320含于疏水性溶剂层302内部。
图10A及图10B图示根据本揭露的一些实施例的用于控制半导体装置的制造的设备。在一些实施例中，计算机系统1000用于执行图8的模块的功能，且包含主控制器840、分析器模块830、边缘涂布装置200的流量温度控制器270、光阻分配模块400的光阻分配控制器220、曝光装置500的辐射控制器、光阻显影剂模块600的显影剂控制器630及冲洗模块700的冲洗控制器525。在一些实施例中，计算机系统1000用于执行图9的制程900。
图10A为执行用于在半导体基板上设置光阻图案的设备的功能的计算机系统的示意图。前述实施例的制程、方法及/或操作的全部或部分可以使用计算机硬体及在其上执行的计算机程序来实现。在图10A中，计算机系统1000设置有计算机1001、键盘1002、鼠标1003及监视器1004，该计算机1001包含光碟只读记忆体(例如CD-ROM或DVD-ROM)驱动器1005及磁碟驱动器1006。
图10B为示出计算机系统1000的内部组态的图。在图10B中，除了光碟驱动器1005及磁碟驱动器1006之外，计算机1001亦设置有一个或多个处理器，诸如微处理单元(microprocessing unit，MPU)1010、只读记忆体(ROM)1012(储存程序(诸如启动程序))、随机存取记忆体(random access memory，RAM)1013(连接至MPU 1010且其中临时储存应用程序的命令且提供临时储存区域)、硬碟1014(其中储存应用程序、系统程序及数据)及总线1015(连接MPU 1010、ROM 1012及其类似者)。注意，计算机1001可以包含用于提供与LAN的连接的网卡(未示出)。
用于使计算机系统1000执行前述实施例中的用于将光阻图案设置在半导体基板上的功能的程序可以储存在光碟1021或磁碟1022中，该光碟1021或磁碟1022插入至光碟驱动器1005或磁碟驱动器1006中且传输给硬碟1014。替代地，程序可以经由网络(未示出)传输给计算机1001且储存在硬碟1014中。在执行时，将程序加载至RAM 1013中。程序可以自光碟1021或磁碟1022加载，或直接自网络加载。程序不一定必须包含例如操作系统(operating system，OS)或第三方程式以使计算机1001执行用于将光阻图案设置在半导体基板上的系统的功能。程序可以仅包含命令部分以在受控模式下调用适当的功能(模块)且获得期望的结果。
根据本揭露的一些实施例，一种制造半导体装置的方法包含在晶圆的边缘区上沉积疏水性溶剂的层。方法亦包含在由疏水性溶剂的层封闭的晶圆的顶表面上设置光阻剂层。方法进一步包含在后续处理操作期间，将光阻剂层的光阻剂材料限制于由疏水性溶剂的层封闭的晶圆的区。在实施例中，光阻剂材料为含金属的光阻剂材料(metal-containingphoto resist，MePR)，且后续处理操作为光阻剂层的显影。在实施例中，疏水性溶剂的沉积层的宽度介于晶圆的半径的约1％至约5％之间。在实施例中，疏水性溶剂为六甲基二硅氮烷(HMDS)。在实施例中，方法进一步包含在疏水性溶剂的层的沉积期间将晶圆维持在约50℃至约180℃之间的温度下。在实施例中，方法进一步包含：由极紫外(extremeultraviolet，EUV)辐射将光罩图案投影至由疏水性溶剂的层封闭的光阻剂层上，以使光阻剂层曝光于EUV辐射；对曝光的光阻剂层进行显影，以在晶圆上产生由疏水性溶剂的层封闭的光阻图案；及自晶圆的边缘区冲洗光阻剂材料。在实施例中，方法进一步包含在疏水性溶剂的层沉积期间，在晶圆的边缘区上方维持约0.5L/m的流动速率。
根据本揭露的一些实施例，一种制造半导体装置的方法包含使作为气体的疏水性溶剂在晶圆的斜面区上方流动。方法亦包含在晶圆的顶表面上的斜面区的上斜面上及晶圆的底表面上的斜面区的下斜面上沉积疏水性溶剂的层。方法进一步包含：在由斜面区封闭的晶圆的顶表面的内部区上设置含金属的光阻剂(metal-containing photo resist，MePR)层；及在后续处理操作期间将MePR层的光阻剂材料限制在晶圆的顶表面的内部区内部。在实施例中，方法进一步包含在疏水性溶剂的层的沉积期间将晶圆维持在约50℃至约180℃之间的温度下；及在疏水性溶剂的层的沉积期间，将疏水性溶剂的流动维持在约0.2L/min与2L/min之间的流动速率下。在实施例中，上斜面的宽度介于晶圆的半径的约1％至约5％之间，且下斜面的宽度介于晶圆的半径的约1％至约5％之间。在实施例中，方法进一步包含：由极紫外(extreme ultraviolet，EUV)辐射将光罩图案投影至由疏水性溶剂的层封闭的MePR层上，以使MePR层曝光于EUV辐射；对MePR层进行显影，以在晶圆上产生由疏水性溶剂的层封闭的光阻图案；及自晶圆的斜面区冲洗光阻剂材料。在实施例中，疏水性溶剂为六甲基二硅氮烷(HMDS)。在实施例中，疏水性溶剂的层的厚度在MePR层的厚度的约0.2％及10％的范围内。在实施例中，方法进一步包含使疏水性溶剂在晶圆的斜面区上方流动约30分钟与约2小时的范围之间。
根据本揭露的一些实施例，一种用于制造半导体装置的系统包含边缘涂布装置，该边缘涂布装置包含用于安装基板的第一载物台。第一载物台包含加热部件。边缘涂布装置亦包含安装在第一载物台上方的第一屏蔽碟。第一屏蔽碟与第一载物台的主表面间隔开且平行。第一屏蔽碟覆盖待安装在第一载物台上的基板的中央区且暴露基板的边缘区。边缘涂布装置进一步包含处于第一屏蔽碟上方的一个或多个第一开口。一个或多个开口将在第一屏蔽碟上方作为气体的溶剂引导至待安装在第一载物台上的基板的边缘区以产生边缘涂布基板。边缘涂布装置包含穿过第一屏蔽碟的一个或多个第二开口。一个或多个第二开口引导净化气体通过安装在第一载物台上的边缘涂布基板与第一屏蔽碟之间的缝隙。边缘涂布装置亦包含光阻分配模块，该光阻分配模块包含第二载物台，该第二载物台将光阻层设置在安装在第二载物台上的边缘涂布基板的中央区上。在实施例中，边缘涂布装置亦包含平行于第一载物台的主表面安装的第二碟。第二碟用以引导净化气体平行于第一载物台的主表面。在实施例中，边缘涂布装置进一步包含耦接至第一载物台的加热部件的流量温度控制器，该流量温度控制器控制第一载物台的温度。在实施例中，边缘涂布装置亦包含第一及第二输入气体端口、含有溶剂且耦接至流量温度控制器的第一气罐及含有净化气体且耦接至流量温度控制器的第二气罐。边缘涂布装置进一步包含第一管道，该第一管道连接在第一气罐与第一输入气体端口之间以将溶剂递送至第一屏蔽碟上方的一个或多个第一开口。流量温度控制器控制溶剂在边缘涂布装置中的流动速率及溶剂沉积在安装在第一载物台上的基板的边缘区上的时间段边缘涂布装置包含第二管道，该第二管道连接第二气罐及第二输入气体端口以将净化气体递送至第二屏蔽碟上方的一个或多个第二开口。流量温度控制器控制边缘涂布装置中的净化气体的流动。边缘涂布装置亦包含一个或多个输出气体端口。一个或多个输出气体端口为净化气体及溶剂的未沉积的一部分提供离开边缘涂布装置的路径。在实施例中，系统进一步包含主控制器及耦接至主控制器的分析器模块。光阻分配模块进一步包含耦接至第二载物台以量测第二载物台上每单位面积的金属粒子数的金属粒子感测器。金属粒子感测器耦接至分析器模块，且分析器模块接收第二载物台上每单位面积的量测金属粒子数。分析器模块基于量测金属粒子数来确定溶剂气体在边缘涂布装置中的流动速率及溶剂沉积在边缘涂布装置中的基板的边缘区上的时间段。主控制器基于分析器模块的确定来调整溶剂气体在边缘涂布装置中的流动速率及溶剂沉积在边缘涂布装置中的基板的边缘区上的时间段。在实施例中，系统进一步包含：曝光装置，用以将倍缩光罩的布局图案投影至边缘涂布基板上的光阻层上以产生曝光的光阻层；显影剂模块，用以对边缘涂布基板上的曝光的光阻层进行显影以产生光阻图案；及冲洗模块，用以在光阻图案的显影之后冲洗边缘涂布基板的边缘区。
如前述实施例中所描述，使用疏水性溶剂层302以供边缘涂布不需要烘烤边缘涂层且不需要在曝光操作108之前移除边缘涂层及在曝光操作108之后重新沉积边缘涂层，且因此，提高处理速度。此外，疏水性溶剂层的使用防止生产线的半导体装置处理工具的金属污染。
前述概述若干实施例或实例的特征，以使得熟悉此项技术者可以较佳地理解本揭露的态样。熟悉此项技术者应当了解，其可以容易地将本揭露用作设计或修改其他制程及结构的基础，以供实现本文中所引入的实施例或实例的相同目的及/或达成相同优点。熟悉此项技术者亦应该认识到，这类等效构造不脱离本揭露的精神及范畴，且在不脱离本揭露的精神及范畴的情况下，熟悉此项技术者可以进行各种改变、取代及变更。

Claims (10)

1.一种制造半导体装置的方法，其特征在于，包括：
在一晶圆的一边缘区上沉积一疏水性溶剂的一层；
在由该疏水性溶剂的该层封闭的该晶圆的一顶表面上设置一光阻剂层；及
在一后续处理操作期间，将该光阻剂层的一光阻剂材料限制于由该疏水性溶剂的该层封闭的该晶圆的一区。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该光阻剂材料为一含金属的光阻剂材料，且其中该后续处理操作为该光阻剂层的显影。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该疏水性溶剂的该沉积层的一宽度介于该晶圆的一半径的约3％至约5％之间。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该疏水性溶剂为六甲基二硅氮烷。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在该疏水性溶剂的该层的该沉积期间，将该晶圆维持在约50℃至约180℃之间的一温度下。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
由极紫外辐射将一光罩图案投影至由该疏水性溶剂的该层封闭的该光阻剂层上，以使该光阻剂层曝光于该极紫外辐射；
对该曝光的光阻剂层进行显影，以在该晶圆上产生由该疏水性溶剂的该层封闭的一光阻图案；及
自该晶圆的该边缘区冲洗该光阻剂材料。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在该疏水性溶剂的该层的该沉积期间，在该晶圆的该边缘区上方维持0.5公升/分钟的一流动速率。
8.一种制造半导体装置的方法，其特征在于，包括：
使作为一气体的一疏水性溶剂在一晶圆的一斜面区上方流动；
在该晶圆的一顶表面上的该斜面区的一上斜面上及该晶圆的一底表面上的该斜面区的一下斜面上沉积该疏水性溶剂的一层；
在由该斜面区封闭的该晶圆的该顶表面的一内部区上设置一含金属的光阻剂层；及
在一后续处理操作期间将该含金属的光阻剂层的一光阻剂材料限制在该晶圆的该顶表面的该内部区内部。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在该疏水性溶剂的该层的该沉积期间将该晶圆维持在约50℃至约180℃之间的一温度下；及
在该疏水性溶剂的该层的该沉积期间，将该疏水性溶剂的该流动维持在约0.2公升/分钟与2公升/分钟之间的一流动速率下。
10.一种制造半导体装置的系统，其特征在于，包括：
一边缘涂布装置，包括：
一第一载物台，用以安装一基板，其中该第一载物台包括一加热部件；
一第一屏蔽碟，安装在该第一载物台上方，与该第一载物台的一主表面间隔开且与其平行，其中该第一屏蔽碟用以覆盖待安装在该第一载物台上的一基板的一中央区，且暴露该基板的一边缘区；
一个或多个第一开口，处于该第一屏蔽碟上方，其中该一个或多个第一开口用以将在该第一屏蔽碟上方作为一气体的一溶剂引导至待安装在该第一载物台上的该基板的该边缘区以产生一边缘涂布基板；
一个或多个第二开口，穿过该第一屏蔽碟，其中该一个或多个第二开口用以引导一净化气体通过安装在该第一载物台上的该边缘涂布基板与该第一屏蔽碟之间的一缝隙；及
一光阻分配模块，包括一第二载物台，该第二载物台用以将一光阻层设置在安装在该第二载物台上的该边缘涂布基板的一中央区上。
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