半導體器件工藝過濾器和方法
【專利說明】
[0001] 優先權要求和交叉引用
[0002] 本申請要求2013年12月6日提交的標題為"Method for Defect Reduction and Resulting Structures"的美國臨時申請第61/912, 997號的優先權，其全部內容結合于此 作為參考。
技術領域
[0003] 本發明涉及半導體器件工藝，更具體地，涉及半導體器件工藝過濾器和方法。
【背景技術】
[0004] 在半導體制造工藝中，半導體芯片可以制造為具有形成在其中的諸如晶體管、電 阻器、電容器、電感器等的器件。半導體芯片的制造可以包括許多加工步驟，這些加工步驟 可以包括光刻、離子注入、摻雜、退火、封裝等的組合。許多類型的流體可以用于這些工藝 中，包括水、電介質、聚合物、光刻膠、化學蝕刻劑、酸等。這些流體被過濾并且傳遞至制造設 備，制造設備在制造半導體期間使用這些流體。
【發明內容】
[0005] 為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種過濾工藝流體的方法，所述 方法包括：將負性顯影劑引入至過濾膜，其中，所述過濾膜包括第一氟基聚合物；以及通過 所述過濾膜過濾所述負性顯影劑。
[0006] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：將所述負性顯影劑儲存在第一工藝罐中， 其中，所述第一工藝罐包括第二氟基聚合物；以及將所述負性顯影劑通過管道移動至工藝 單元，其中，所述管道包括第三氟基聚合物。
[0007] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：將所述負性顯影劑儲存在第一工藝罐中， 其中，所述第一工藝罐包括第二氟基聚合物；以及將所述負性顯影劑通過管道移動至工藝 單元，其中，所述管道包括第三氟基聚合物，其中，所述方法還包括：用所述負性顯影劑顯影 光刻膠；以及將所述光刻膠用作掩模以由襯底形成鰭。
[0008] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：將所述負性顯影劑儲存在第一工藝罐中， 其中，所述第一工藝罐包括第二氟基聚合物；以及將所述負性顯影劑通過管道移動至工藝 單元，其中，所述管道包括第三氟基聚合物，其中，所述方法還包括：在通過所述過濾膜過濾 所述負性顯影劑之前，潤濕所述過濾膜。
[0009] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：將所述負性顯影劑儲存在第一工藝罐中， 其中，所述第一工藝罐包括第二氟基聚合物；以及將所述負性顯影劑通過管道移動至工藝 單元，其中，所述管道包括第三氟基聚合物，其中，所述方法還包括：在通過所述過濾膜過濾 所述負性顯影劑之前，潤濕所述過濾膜，其中，所述第一氟基聚合物包括聚四氟乙烯、全氟 烷氧基、氟化乙烯丙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物或聚（偏二氟乙烯）。
[0010] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：將所述負性顯影劑儲存在第一工藝罐中， 其中，所述第一工藝罐包括第二氟基聚合物；以及將所述負性顯影劑通過管道移動至工藝 單元，其中，所述管道包括第三氟基聚合物，其中，過濾器位于所述工藝單元內。
[0011] 在上述方法中，其中，在所述方法的整個過程中，所述負性顯影劑不與高密度聚乙 稀接觸。
[0012] 根據本發明的另一方面，提供了一種過濾工藝流體的方法，所述方法包括：用第一 過濾器過濾負性顯影劑以形成濾過的負性顯影劑，其中，所述第一過濾器包括第一氟基聚 合物；以及將所述濾過的負性顯影劑轉移至第一工藝單元。
[0013] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：在所述第一工藝單元內用所述負性顯影劑 顯影光刻膠以形成顯影的光刻膠；去除位于所述顯影的光刻膠下面的襯底的部分以形成 鰭；以及由所述鰭形成多個FinFET。
[0014] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：將所述濾過的負性顯影劑儲存在第一工藝 罐中，所述第一工藝罐包括第二氟基聚合物。
[0015] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：將所述濾過的負性顯影劑儲存在第一工藝 罐中，所述第一工藝罐包括第二氟基聚合物，其中，所述方法還包括：在將所述濾過的負性 顯影劑儲存在所述第一工藝罐中之前，將所述濾過的負性顯影劑儲存在第一容器中。
[0016] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：將所述濾過的負性顯影劑儲存在第一工藝 罐中，所述第一工藝罐包括第二氟基聚合物，其中，所述方法還包括：在將所述濾過的負性 顯影劑儲存在所述第一工藝罐中之前，將所述濾過的負性顯影劑儲存在第一容器中，其中， 所述方法還包括：在過濾所述負性顯影劑之前，將所述負性顯影劑儲存在第二容器中，其 中，所述第二容器包括第二氟基聚合物。
[0017] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：將所述濾過的負性顯影劑儲存在第一工藝 罐中，所述第一工藝罐包括第二氟基聚合物，其中，所述方法還包括：在將所述濾過的負性 顯影劑儲存在所述第一工藝罐中之前，將所述濾過的負性顯影劑儲存在第一容器中，其中， 所述方法還包括：在過濾所述負性顯影劑之前，將所述負性顯影劑儲存在第二容器中，其 中，所述第二容器包括第二氟基聚合物，其中，所述方法還包括：在過濾所述負性顯影劑之 前，預潤濕所述第一過濾器。
[0018] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：在過濾所述負性顯影劑之前，清洗所述第 一過濾器。
[0019] 根據本發明的又一方面，提供了一種過濾工藝流體的方法，所述方法包括：安裝過 濾器，其中，所述過濾器包括氟基聚合物膜；通過所述過濾器過濾負性顯影劑以形成濾過的 負性顯影劑；以及將所述濾過的負性顯影劑分配到曝光后的光刻膠上以形成圖案化光刻 膠。
[0020] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：接收所述過濾器并且在安裝所述過濾器之 前預洗所述過濾器。
[0021] 在上述方法中，其中，所述負性顯影劑從所述過濾器到所述光刻膠均沒有與聚乙 稀接觸。
[0022] 在上述方法中，其中，所述氟基聚合物膜包括聚四氟乙烯、全氟烷氧基、氟化乙烯 丙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物或聚（偏二氟乙烯）。
[0023] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：用緩沖液沖洗所述過濾器，其中，所述緩沖 液的表面張力低于所述負性顯影劑的表面張力。
[0024] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：使用所述圖案化光刻膠去除襯底的部分。
【附圖說明】
[0025] 當結合附圖進行閱讀時，從以下詳細描述可最佳理解本發明的各方面。應該注意， 根據工業中的標準實踐，各個部件未按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各個部件的尺 寸可以任意地增大或減小。
[0026] 圖IA至圖ID示出了根據一些實施例的負性顯影劑的生命周期；
[0027] 圖2示出了根據一些實施例的襯底，其中光刻膠位于襯底上方；
[0028] 圖3示出了根據一些實施例的光刻膠的曝光；
[0029] 圖4A至圖4B示出了根據一些實施例的顯影劑工作臺；
[0030] 圖5示出了根據一些實施例的在顯影期間的光刻膠的截面圖；
[0031] 圖6示出了根據一些實施例的BARC層的圖案化；
[0032] 圖7示出了根據一些實施例的鰭的形成；
[0033] 圖8示出了根據一些實施例的可以用于清洗過濾器的清洗工藝。
【具體實施方式】
[0034] 以下公開內容提供了許多用于實現所提供主題的不同特征的不同實施例或實例。 下面描述了組件和布置的具體實例以簡化本發明。當然，這些僅僅是實例，而不旨在限制本 發明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二 部件以直接接觸的方式形成的實施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形 成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實施例。此外，本發明可在 各個實例中重復參考標號和/或字母。該重復是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指 示所討論的各個實施例和/或配置之間的關系。
[0035] 現在參照圖1A，示出了用于負性顯影劑101的制造和使用的生命周期工藝流程。 在實施例中，工藝流程包括三個不同部分：原材料制造部分103、過濾部分105以及傳遞至 用戶和用戶使用部分107。下面分別結合圖1B、圖IC和圖ID更詳細地描述這些部分的每 一個。
[0036] 在實施例中，負性顯影劑101可以選擇為與光刻膠207(圖IA中未示出，但是下 面結合圖2示出并描述）聯用，以在光刻膠207內形成負性圖案。在實施例中，負性顯影 劑101可以是可以用于去除光刻膠207的在曝光工藝期間未曝光的那些部分的有機溶劑或 臨界流體。可以利用的材料的具體實例包括烴溶劑、醇溶劑、醚溶劑、酯溶劑、臨界流體、它 們的組合等。可以用于負性溶劑的材料的具體實例包括己烷、庚烷、辛烷、甲苯、二甲苯、二 氯甲烷、氯仿、四氯化碳、三氯乙烯、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、臨界二氧化碳、乙醚、二丙基醚、 二丁基醚、乙基乙烯基醚、二惡烷、環氧丙烷、四氫呋喃、溶纖劑、甲基溶纖劑、丁基溶纖劑、 甲基卡必醇、二乙二醇單乙醚、丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、異佛爾酮、環己酮、乙酸甲 酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、吡啶、甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺等。然而，可以可選地 利用任何合適的材料。
[0037] 接下來見圖1B，示出了原材料制造部分103的簡化圖。具體地，原材料制造部分 103還包括原材料制造部分109和原材料制造儲存部分111。在實施例中，原材料制造部分 109包括用于產生和純化負性顯影劑101的設備。由此，可以使用的精細制造和分離設備至 少部分地取決于負性顯影劑101所選擇的材料。
[0038] -旦制造和純化，然后就可以將負性顯影劑101儲存在原材料制造部分103的原 材料制造儲存部分111內，例如，使用第一容器113。在實施例中，第一容器113可以是諸如 小罐、容納罐、壓力容器、桶等的任何合適類型的容器，其可以用于可靠地儲存和容納負性 顯影劑101，同時在進一步加工負性顯影劑101或將負性顯影劑101運輸至例如用戶之前減 少或消除通過負性顯影劑101的蒸發或化學反應的損耗。
[0039] 在具體實施例中，第一容器113可以是用于便利運輸負性顯影劑101的小罐。在該 實施例中，第一容器113可以包括不含聚乙烯或高密度聚乙烯的材料。例如，在實施例中， 第一容器113可以是氟基聚合物，諸如聚四氟乙烯（PTFE)、全氟烷氧基（PFA)、氟化乙烯丙 烯（FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE)、聚（偏二氟乙烯）（PVDF)、它們的組合等。然而， 通過去除聚乙烯作為原材料制造儲存部分111內的組分并且使用氟基聚合物，負性顯影劑 101 (其可以是強疏水性的）將不會與周圍材料內的例如低聚物接觸，并且可以防止聚乙烯 污染負性顯影劑101和在使用期間纏在光刻膠207上。
[0040] 在第一容器113包括氟基聚合物材料的實施例中，與第一容器113使用諸如高密 度聚乙烯（HDPE)的材料相比，可以觀察到缺陷的數量的顯著減少。在使用PTFE的具體實 施例中，當第一容器113中的HDPE變換為PTFE時，可以進一步提高濕顆粒的水平。
[0041] 圖IC示出，在已經制造和儲存負性顯影劑101之后，可以在過濾部分105內過濾 負性顯影劑101以去除可能損害或以其他方式使負性顯影劑101用于制造的器件退化的顆 粒或其他污染物。在實施例中，過濾部分105可以包括過濾器部分115和在已經過濾負性 顯影劑101之后用于儲存負性顯影劑101的過濾儲存部分118。過濾部分105可以位于原 材料制造部分103內，或可選地，過濾部分105可以與原材料制造部分103分離開。
[0042] 在實施例中，過濾部分105包括第一罐114以容納來自原材料制造部分103的負 性顯影劑101，并且也包括按順序排列的第一過濾器117和第二過濾器119 (均用線示出并 且也在圖IC中的放大圖中示出）以過濾掉負性顯影劑101的污染物。在實施例中，第一過 濾器117可以包括第一過濾池121、第一過濾帽123和第一過濾膜125。第一過濾池121可 以是可以適合于使負性顯影劑101和第一過濾膜125接觸的任何期望的形狀。在圖IC中 示出的實施例中，第一過濾池121具有圓柱形側壁和底部。然而，第一過濾池121不限于圓 柱形形狀，并且可以可選地利用諸如中空方形管、八邊形等的任何其他合適的形狀。此外， 第一過濾池121可以被由與各種工藝材料不發生反應的材料制成的第一外殼127圍繞。由 此，雖然第一外殼127可以是能夠經受工藝中的化學物質和壓力的任何合適的材料，但是 在實施例中，第一外殼127可以是鋼、不銹鋼、鎳、鋁、它們的合金、它們的組合等。
[0043] 第一過濾池121也可以具有第一過濾帽123以封閉第一過濾池121。第一過濾帽 123可以利用例如諸如O形環、墊圈或其他密封材料的密封件附接至第一外殼127以防止第 一過濾池121的泄漏，同時允許移除第一過濾帽123以進入第一外殼127的內部內的第一 過濾池121。可選地，可以通過將第一過濾帽123焊接、接合或粘附至第一外殼127來附接 第一過濾帽123,以形成氣密密封并且防止任何泄漏。
[0044] 第一入口 129和第一出口 131可以提供進入第一過濾池121以分別接收負性顯影 劑101和輸出濾過的負性顯影劑101。第一入口 129和第一出口 131可以形成在第一過濾 池121的第一過濾帽123中（如圖IC所示），或者可以可選地形成為穿過第一過濾池121 的側壁。在實施例中，第一入口 129和第一出口 131也可以包括多個閥和配件（為了清楚， 未示出）以便利第一過濾池121的移除和替換。
[0045] 第一過濾帽123也可以包括第一排氣口 116。第一排氣口 116可以用于可控地排 出工藝氣體，這可能在第一過濾器117的維修期間或緊急情況期間發生以可控地釋放在第 一過濾器117中可能加強的壓力。第一排氣口 116也可以包括多個閥和配件（為了清楚， 未示出）以便利第一排氣口 116的安裝或操作。
[0046] 第一過濾膜125可以用于過濾從第一罐114通過第一入口 129輸入第一過濾池 121的負性顯影劑101，負性顯影劑101通過第一過濾膜125并且通過第一出口 131從第一 過濾池121排出。在實施例中，第一過濾膜125位于第一入口 129和第一出口 131之間，從 而使得負性顯影劑101在離開第一過濾池121之前必須穿過第一過濾膜125。
[0047] 在實施例中，第一過濾膜125可以用于過濾負性顯影劑101中的大于約50nm的顆 粒。由此，第一過濾膜125可以具有50nm或更小的孔隙尺寸，并且可以由諸如聚四氟乙烯 (PTFE)、氟化乙烯丙烯（FEP)、全氟烷氧基（PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE)和聚（偏 二氟乙烯）（PVDF)的材料制成。然而，可以可選地使用不會將聚乙烯浸出至負性顯影劑101 內的任何其他合適的材料。
[0048] 在已經通過第一過濾器117過濾負性顯影劑101 (例如，負性顯影劑101通過第一 出口 131)之后，可以將負性顯影劑101發送到第二過濾器119以去除負性顯影劑101中 的甚至更小的污染物。在實施例中，第二過濾器119可以具有第二過濾池135、第二過濾帽 137、第二入口 141和第二出口 143,并且這些類似于第一過濾池121、第一過濾帽123、第一 入口 129和第一出口 131，但是它們也可以可選地不同。
[0049] 第二過濾器119也可以包括第二過濾膜139以過濾負性顯影劑101中的污染物。 然而，在實施例中，第二過濾膜139與第一過濾膜125不相同。相反，第二過濾膜139具有 比第一過濾膜125更小的孔隙尺寸以去除負性顯影劑101中的更小的污染物。由此，雖然 第二過濾膜139的孔隙尺寸至少部分地取決于第一過濾膜125的孔隙尺寸，但是在第一過 濾膜125具有50nm的孔隙尺寸（如上所述）的實施例中，第二過濾膜139可以具有介于約 Inm和約30nm之間的孔隙尺寸（諸如約IOnm)。
[0050] 此外，可以使用不含聚乙烯的材料形成第二過濾膜139以減少或消除從第二過濾 器119到負性顯影劑101內的聚乙烯的任何浸出。在實施例中，第二過濾膜139可以包括 諸如聚四氟乙烯（PTFE)、全氟烷氧基（PFA)、氟化乙烯丙烯（FEP