專利名稱：使用浸沒式光刻工藝制造半導體器件的方法
技術領域：
本發明涉及一種使用浸沒式光刻工藝制造半導體器件的方法。
背景技術：
為了制造越來越小的半導體器件，圖案也變得越來越小。為了獲得微細的圖案，已經做了許多改進光阻和曝光機的研究。
對于曝光機，雖然已經將KrF(248nm)或ArF(193nm)作為曝光源應用于曝光工序，但仍然在嘗試使用諸如F2(157nm)或EUV(13nm)等短波長光源來增加數值孔徑(NA)。
但是，當應用諸如F2等新光源時，就需要新的曝光機，這會導致提高生產成本。而且，數值孔徑的增加會降低聚焦深度范圍(focusdepth width)。
最近，為解決這些問題，已經發明了一種浸沒式光刻工藝。現有的曝光工序在具有光阻膜的基板與曝光機的曝光鏡頭之間利用折射率為1.0的空氣作為曝光光束的介質，而所述浸沒式光刻工藝利用諸如H2O等溶液或折射率大于1.0的有機溶劑作為曝光光束的介質。結果，雖然曝光機使用相同波長的光，卻得到了與使用短波長光源或使用高數值孔徑的鏡頭相同的效果，并且不降低聚焦深度。
所述浸沒式光刻工藝提高了聚焦深度。而且，可以用常規曝光波長形成更微細的圖案。
但是，在所述浸沒式曝光工序中，當半導體基板移入軌道和曝光位置時，殘留在半導體基板上的水會造成水斑缺陷。圖1為示出這種在浸沒式曝光工序中產生的水斑缺陷的SEM照片。結果，難以將所述浸沒式曝光工序應用于實際工藝中。
盡管已經優化了多種方法來去除水斑，如調整半導體基板的旋轉速度等，但這需要太多的時間來調定，并且改善的效果并不令人滿意。另外，有一種在吹氮氣的同時進行脫水的方法已經得到應用。然而，這種方法需要額外的設備來提供高純度的氮氣，從而導致額外的成本和專門的管理，并且沒有縮短工藝時間。
發明內容
本發明的實施例涉及一種用于制造半導體器件的方法。
一種使用浸沒式光刻工藝制造半導體器件的方法包括利用用于除胺的化學過濾器過濾空氣；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，將所述已過濾空氣施加于在半導體基板上形成的所述光阻膜上。
在一個實施例中，所述方法包括如下步驟在形成于半導體基板之上的底層上形成光阻膜；利用浸沒式光刻曝光機進行曝光工序；利用用于除胺的化學過濾器過濾空氣；在用水清洗所述光阻膜之后，將所述已過濾空氣施加于在所述半導體基板上形成的光阻膜上；后烘所獲得的結構；以及對所獲的結構進行顯影以形成圖案。
在另一個實施例中，所述方法包括如下步驟在半導體基板的底層之上形成光阻膜；利用用于除胺的化學過濾器過濾空氣；在用水清洗所述光阻膜之后，將所述已過濾空氣施加于在所述半導體基板上形成的光阻膜上；利用浸沒式光刻曝光機進行曝光工序；利用用于除胺的化學過濾器過濾空氣；在用水清洗所述光阻膜之后，將所述已過濾空氣施加于在所述半導體基板上形成的光阻膜上；后烘所獲得的結構；以及對所獲得的結構進行顯影以形成所需圖案。
換句話說，在光阻膜形成于半導體基板的底層上之后，在“預浸洗工序”(用水清洗所述光阻膜)之后，或者在“后浸洗工序”(在利用浸沒式光刻曝光機進行曝光工序之后，用水清洗所述光阻膜)之后，在通過用于除胺的化學過濾器過濾的凈化氣氛中將空氣吹于所述光阻膜上。
施加于所述光阻膜上的空氣的溫度范圍從60到70℃。所述化學過濾器吸收空氣中的胺。
所述已過濾空氣被供應給噴嘴，所述噴嘴朝向所述半導體基板安裝，并且與所述半導體基板的表面形成大于0°而小于90°的角度。
在所述施加已過濾空氣的步驟進行的同時旋轉所述半導體基板。
圖1為示出浸沒式光刻工藝中的水斑缺陷的SEM照片。
圖2a至2f為示意圖，示出根據本發明一個具體實施例的使用浸沒式光刻工藝制造半導體器件的方法。
具體實施例方式
這里將參照附圖詳細地描述本發明。
圖2a至2f為示意圖，示出根據本發明一個具體實施例的使用浸沒式光刻工藝制造半導體器件的方法。
光阻涂覆在半導體基板10的底層(未示出)之上，并在大約130℃的溫度下軟烤大約90秒，以便形成光阻膜12(參見圖2a)。
去離子水從噴水器30中噴出，以清洗光阻膜12。這是用于在曝光之前去除殘留在光阻膜12上的光酸產生劑或淬滅劑等成分的預浸洗工序(參見圖2b)。
所述預浸洗工序減少了對曝光鏡頭的污染，從而提高了曝光的均勻性和圖案線寬的均勻性。當曝光鏡頭的污染減少時，鏡頭的清洗時間也就減少，從而延長了鏡頭的耐久性和曝光機的耐久性。
在通過用于除胺的化學過濾器過濾的凈化氣氛中將空氣從噴嘴裝置40吹到光阻膜12的表面，以脫去殘留在光阻膜12上的水。施加于光阻膜12上的空氣的溫度范圍在60到70℃，以使脫水效果最佳并縮短脫水時間。另外，噴嘴裝置40朝向半導體基板安裝，并且與半導體基板的表面形成大于0°而小于90°的角度。半導體基板10在旋轉的同時加速至相對較高的速度，即從大約500到大約1000轉/分鐘(rpm)加速至大約2500到大約6000rpm。
可以使用任何用于除胺的化學過濾器來吸附和去除空氣中的胺雜質。
使用曝光掩模14和浸沒式光刻曝光機來進行光刻工序。曝光工序的光源選自由G線(G-line)(436nm)、i線(i-line)(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、F2(157nm)和EUV(13nm)構成的群組(參見圖2c)。
H2O用作包括光阻膜12的半導體基板10的基體與曝光機的曝光鏡頭16之間的曝光光束的介質。該曝光工序的結果是，曝光區20和非曝光區22形成于光阻膜12中，并且水滴24形成于光阻膜12上。
圖2c示出曝光臺(未示出)被掃描并向右移動。在掃描曝光臺時會產生水滴24。當曝光臺向右移動時，H2O的彎月面18向左彎曲并破裂，從而形成滴在光阻膜12上的水滴24。
去離子水從噴水器30中噴出，以執行用于清洗光阻膜12的后浸洗工序。在通過用于除胺的化學過濾器過濾的凈化氣氛中將空氣從噴嘴裝40吹到光阻膜12的表面，以便脫水(參見圖2d)。
施加于光阻膜12上的空氣的溫度范圍在60到70℃，以使脫水效果最佳并縮短脫水時間。另外，噴嘴裝置40朝向半導體基板安裝，并且與半導體基板的表面形成大于0°而小于90°的角度。半導體基板10在旋轉的同時加速至相對較高的速度，即從大約500到大約1000轉/分鐘(rpm)加速至大約2500到大約6000rpm。換句話說，在吹氣工序中，半導體基板10在旋轉的同時加速至相對較高的速度。
后浸洗工序的結果是，水滴24所產生的水斑被去離子水洗掉，所述去離子水又被純凈空氣快速脫去，因此在光阻膜12上不會有水斑。
所獲得的結構在大約130℃的溫度下烘烤大約90秒。
當采用2.38wt％(按重量百分比計)的TMAH水溶液將曝光區20顯影大約20秒或更長時間時，非曝光區22就會留作光阻圖案。結果，在光阻圖案中就不會產生諸如T形頂(T-top)或橋狀物(bridges)等缺陷。
如上所述，根據本發明的一個實施例，在后烘工序(即進行后烘)之前或使用浸沒式光刻曝光之前用水清洗光阻膜，并在通過用于除胺的化學過濾器過濾的凈化氣氛中將空氣吹于光阻膜，而不需要附加的管理諸如原料存儲等。而且，施加于光阻膜上的空氣的溫度范圍在大約60到大約70℃，以使脫水效果最佳并縮短脫水時間，從而有效地避免在浸沒式光刻中產生水斑。
本發明的上述實施例是示例性的而非限制性的。考慮到本發明所公開的內容，其它的增加、減少或修改顯而易見并且位于所附權利要求書的范圍內。
本申請要求2006年5月11日提交的韓國專利申請案No.10-2006-0042537的優先權，該韓國專利申請案的全部內容以引用的方式并入本文中。
權利要求
1.一種使用浸沒式光刻工藝制造半導體器件的方法，所述方法包括如下步驟利用用于除胺的化學過濾器過濾空氣；以及將所述已過濾空氣施加于在半導體基板上形成的光阻膜上。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述施加已過濾空氣的步驟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進行。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述施加已過濾空氣的步驟在(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進行。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述施加已過濾空氣的步驟在用水清洗所述光阻膜之后且在曝光工序之前進行。
5.如權利要求4所述的方法，其中，所述曝光工序的光源選自由G線(436nm)、i線(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、F2(157nm)和EUV(13nm)構成的群組。
6.如權利要求1所述的方法，包括如下步驟在形成于半導體基板之上的底層上形成光阻膜；利用浸沒式光刻曝光機進行曝光工序；利用用于除胺的化學過濾器過濾空氣；在用水清洗所述光阻膜之后，將所述已過濾空氣施加于在所述半導體基板上形成的光阻膜上；后烘所獲得的結構；以及對所獲得的結構進行顯影以形成圖案。
7.如權利要求6所述的方法，其中，所述曝光工序的光源選自由G線(436nm)、i線(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、F2(157nm)和EUV(13nm)構成的群組。
8.如權利要求6所述的方法，其中，H2O用作包括所述光阻膜的半導體基板與所述曝光機的曝光鏡頭之間的曝光光束的介質。
9.如權利要求6所述的方法，其中，后烘所獲得的結構的步驟包括將所獲得的結構在130℃的溫度下烘烤90秒。
10.如權利要求6所述的方法，其中，對所獲得的結構進行顯影以形成圖案的步驟包括采用重量百分比為2.38％的TMAH水溶液將所獲得的結構的曝光區顯影20秒或更長時間，這時所獲得的結構的非曝光區留作光阻圖案。
11.如權利要求1所述的方法，包括如下步驟在半導體基板的底層上形成光阻膜；利用用于除胺的化學過濾器過濾空氣；在用水清洗所述光阻膜之后，將所述已過濾空氣施加于在所述半導體基板上形成的光阻膜上；利用浸沒式光刻曝光機進行曝光工序；利用用于除胺的化學過濾器過濾空氣；在用水清洗所述光阻膜之后，將所述已過濾空氣施加于在所述半導體基板上形成的光阻膜上；后烘所獲得的結構；以及對所獲得的結構進行顯影以形成所需圖案。
12.如權利要求11所述的方法，其中，所述曝光工序的光源選自由G線(436nm)、i線(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、F2(157nm)和EUV(13nm)構成的群組。
13.如權利要求11所述的方法，其中，H2O用作包括所述光阻膜的半導體基板與所述曝光機的曝光鏡頭之間的曝光光束的介質。
14.如權利要求11所述的方法，其中，后烘所獲得的結構的步驟包括將所獲得的結構在130℃的溫度下烘烤90秒。
15.如權利要求11所述的方法，其中，對所獲得的結構進行顯影以形成圖案的步驟包括采用重量百分比為2.38wt％的TMAH水溶液將所獲得的結構的曝光區顯影20秒或更長時間，這時所獲得的結構的非曝光區留作光阻圖案。
16.如權利要求1所述的方法，其中，施加于所述光阻膜的空氣的溫度范圍從60到70℃。
17.如權利要求1所述的方法，其中，所述化學過濾器吸收空氣中的胺。
18.如權利要求1所述的方法，其中，所述已過濾空氣被供應給噴嘴，所述噴嘴朝向所述半導體基板安裝，并且與所述半導體基板的表面形成大于0°而小于90°的角度。
19.如權利要求1所述的方法，其中，所述施加已過濾空氣的步驟在旋轉所述半導體基板的同時進行。
20.如權利要求17所述的方法，其中，所述半導體基板在旋轉的同時加速至相對較高的速度，即從500到1000轉/分鐘加速至2500到6000轉/分鐘。
全文摘要
本發明公開一種使用浸沒式光刻工藝制造半導體器件的方法。所述半導體器件通過如下步驟制造利用用于除胺的化學過濾器過濾空氣；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，將所述已過濾空氣施加于在半導體基板上形成的光阻膜上。這些步驟可以高效地防止水斑缺陷。
文檔編號H01L21/02GK101071274SQ20071000015
公開日2007年11月14日 申請日期2007年1月5日 優先權日2006年5月11日
發明者李晟求, 鄭載昌 申請人:海力士半導體有限公司