半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体器件的制造方法。提高了半导体器件的可靠性。在制造方法中，在圆形半导体衬底上方形成待处理膜，并且在其上方形成其表面具有抗水性质的抗蚀剂膜。随后，通过对半导体衬底的外周区域选择性执行第一晶片边缘曝光，降低圆形半导体衬底的外周区域中的抗蚀剂层的抗水性质，然后对抗蚀剂层执行液体浸没曝光。随后，对圆形半导体衬底的外周区域执行第二晶片边缘曝光，然后，将对已经被执行第一晶片边缘曝光、液体浸没曝光和第二晶片边缘曝光的抗蚀剂层显影，使得通过使用显影的抗蚀剂层来蚀刻待处理膜。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用包括说明书、附图和摘要的、于2015年5月14日提交的日本专利申请No.2015-099065的全部公开内容以引用方式并入本文中。
本专利技术涉及半导体器件的制造方法，特别地讲，涉及当被应用于使用液体浸没曝光的半导体器件的制造方法时有效的技术。
技术介绍
液体浸没曝光是在透镜和半导体晶片之间的微小间隙中利用水的表面张力来形成水膜(弯液面)的曝光系统，由此致使透镜和待照射表面(半导体晶片)之间的微小间隙具有高折射率，从而可以将透镜的有效数值孔径(NA)增大至比正常干曝光高的水平。因为可通过增大透镜的NA来分辨更细小的图案，所以液体浸没曝光正被投入工业实际运用。日本未审专利申请公开No.2006-108564(专利文献1)描述了以下技术：为了使抗蚀剂膜的表面层亲水，通过在将硅衬底暴露于活性氧气氛的同时用真空紫外光照射抗蚀剂膜，在抗蚀剂膜的表面层上方形成氧化物层。日本未审专利申请公开No.2008-235542(专利文献2)描述了以下技术：在液体浸没光刻中，甚至当晶片外周附近的区域被曝光时，也可在防止液体流到晶片外部的同时执行曝光处理。具体地讲，在晶片的外周端表面和端表面的周缘部分上方设置抗液剂层。日本未审专利申请公开No.2009-117873(专利文献3)描述了以下技术：通过在液体浸没曝光之前供应预润湿液体将衬底润湿，使得浸没液体被供应到被润湿的衬底和投影系统之间。日本未审专利申请公开(PCT申请的翻译)No.2006-528835(专利文献4)描述了一种关于浸没式扫描器的技术，该扫描器设置有用于防止在浸没液体中出现气泡并且用于去除气泡的装置。日本未审专利申请公开No.2009-88552(专利文献5)描述了一种关于光刻设备的技术，在该技术中，会影响浸没光刻的成像质量的浸没液体中的气泡影响减小。现有技术文献专利文献[专利文献1]日本未审专利申请公开No.2006-108564[专利文献2]日本未审专利申请公开No.2008-235542[专利文献3]日本未审专利申请公开No.2009-117873[专利文献4]日本未审专利申请公开(PCT申请的翻译)No.2006-528835[专利文献5]日本未审专利申请公开No.2009-88552
技术实现思路
根据本专利技术人的研究，已经已知以下的事实。在液体浸没曝光中，使用具有高抗水性质的无顶部涂层(top-coatless)抗蚀剂来减少一个半导体晶片的处理时间；然而，已经发现，因为高抗水性质，在半导体晶片的周缘部分中造成图案缺陷，从而降低形成在半导体晶片上方的半导体器件的可靠性。因此，在使用液体浸没曝光进行的半导体器件的制造方法中，需要提高半导体器件的可靠性的技术。根据本说明书的描述和附图，其它问题和新特征将变得清楚。根据一个实施例，在圆形半导体衬底上方形成待处理膜，使得表面抗水的抗蚀剂层形成在待处理膜上方。随后，通过对圆形半导体衬底的外周区域选择性执行第一晶片边缘曝光，降低半导体衬底的外周区域中的抗蚀剂层的抗水性质，然后对抗蚀剂层执行液体浸没曝光。随后，对圆形半导体衬底的外周区域执行第二晶片边缘曝光，然后，将对已经被执行第一晶片边缘曝光、液体浸没曝光和第二晶片边缘曝光的抗蚀剂层显影，使得通过使用显影的抗蚀剂层来蚀刻待处理膜。根据一个实施例，可提高半导体器件的可靠性。附图说明图1是用于说明液体浸没曝光的视图；图2是用于说明液体浸没曝光中的气泡的吞没的视图；图3是示出半导体器件的处理流程的部分的处理流程图；图4是示出半导体器件的制造步骤的基本部分剖视图；图5是示出图4之后的半导体器件的制造步骤的基本部分剖视图；图6是示出图5之后的半导体器件的制造步骤的基本部分剖视图；图7是示出图6之后的半导体器件的制造步骤的基本部分剖视图；图8是示出图7之后的半导体器件的制造步骤的基本部分剖视图；图9是示出图8之后的半导体器件的制造步骤的基本部分剖视图；图10是示出图9之后的半导体器件的制造步骤的基本部分剖视图；图11是示出图10之后的半导体器件的制造步骤的基本部分剖视图；图12是示出图11之后的半导体器件的制造步骤的基本部分剖视图；图13是示出图12之后的半导体器件的制造步骤的基本部分剖视
图；图14是示出图13之后的半导体器件的制造步骤的基本部分剖视图；以及图15是示出曝光区的半导体晶片的平面图。具体实施方式有必要时，为了方便起见，在下面的实施例中，通过将实施例划分成多个部分或实施例来给出描述；然而，除非另外指明，否则它们不是相互独立的，而是一个与另一个部分或整体相关，作为修改形式、细节、补充描述等。另外，在下面的实施例中，当是指元件的数量等(包括单元的数量、数值、数量、范围等)时，除非明确声明或者除了当数量在原理上明显限于特定数量时，数量不限于特定数量，而是可大于或小于特定数量。另外，在下面的实施例中，无须说，组件(也包括构成步骤等)不一定是必要的，除非明确声明或者除了当它们在原理上是必要的时。类似地，当在下面的实施例中引用构成部分等的形状和位置关系等时，也应该还包括与这些形状等基本上相同或类似的形状，除非另外指明或者除了当认为在原理上明显另有所指时。这对于以上提到的数值和范围，同样适用。下文中，将基于附图详细描述本专利技术的优选实施例。在用于说明实施例的各视图中，将用相同的参考标号指代具有相同功能的组件，并且将省略对其的重复描述。在下面的实施例中，在原理上将不再重复描述相同或类似的部件，除非特别有必要。在实施例中使用的视图中，即使是在剖视图中，也可省略阴影，以便更容易看到视图。可供选择地，即使在平面图中，也可添加阴影，以便更容易看到视图。首先，将描述本专利技术人进行的研究如何实现了本专利技术。图1是用于说明液体浸没曝光的视图。在液体浸没曝光中使用具有例如图1中所示的结构的设备。在图1的浸没式扫描器中，将光源LTS和光掩模(光罩)MK1布置在透镜(投影透镜)LS上方，并且将半导体晶片SW布置在透镜LS下方，从而被布置(真空吸附)和保持在晶片台ST上方。然后，去离子水进入喷嘴NZ的入口端口NZa并且从吸入端口NZb排出，使得透镜LS和半导体晶片SW的待照射表面(待曝光表面)之间的间隙被填充去离子水。用去离子水，在透镜LS和半导体晶片SW的待照射表面之间的微小间隙中形成弯液面(水膜)。弯液面用作浸没液体MS，但据称，半导体晶片SW的待照射表面因为形成了弯液面，所以应该是抗水的。用于微制造的抗蚀剂层(抗蚀剂膜、光致抗蚀剂层、或光敏抗蚀剂层)PR被形成为半导体晶片SW的待照射表面上方的单层抗蚀剂膜或多层抗蚀剂膜。半导体晶片SW具有半导体衬底SUB和抗蚀剂层PR。光源LTS是例如波长为193nm的ArF准分子激光。光掩模MK1是用于将所需图案印刷到抗蚀剂层PR上方的掩模，并且由玻璃或石英形成。经由光掩模MK1、透镜LS和浸没液体MS，用所述光源LTS发射的到达半导体晶片SW的光，在抗蚀剂层PR上方印刷与光掩模MK1具有的图案几乎相同的微缩投影图案。在液体浸没曝光(液体浸没光刻)中，执行扫描曝光，在扫描曝光中，通过相对于透镜LS扫描半导体晶片SW，用曝光用光(exposure light)(ArF准分子激光)照射半导体晶片SW(换句话讲，抗蚀剂层PR)。在这种情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤：(a)提供外周为大致圆形的半导体衬底；(b)在所述半导体衬底上方形成待处理膜；(c)在所述待处理膜上方形成化学增幅抗蚀剂层；(d)执行第一晶片边缘曝光，在所述第一晶片边缘曝光中，用第一曝光用光照射位于与所述半导体衬底的所述外周相距第一宽度的区域中的所述化学增幅抗蚀剂层；(e)执行液体浸没曝光，在所述液体浸没曝光中，用第二曝光用光照射所述化学增幅抗蚀剂层；(f)执行第二晶片边缘曝光，在所述第二晶片边缘曝光中，用第三曝光用光照射位于与所述半导体衬底的所述外周相距第二宽度的区域中的所述化学增幅抗蚀剂层；(g)在所述步骤(f)之后，将所述化学增幅抗蚀剂层显影，以通过去除位于用所述第二曝光用光和所述第三曝光用光照射的区域中的所述化学增幅抗蚀剂层，形成具有第一图案的抗蚀剂图案；以及(h)在所述步骤(g)之后，蚀刻所述待处理膜，使得所述待处理膜具有所述第一图案。

【技术特征摘要】
2015.05.14 JP 2015-0990651.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤：(a)提供外周为大致圆形的半导体衬底；(b)在所述半导体衬底上方形成待处理膜；(c)在所述待处理膜上方形成化学增幅抗蚀剂层；(d)执行第一晶片边缘曝光，在所述第一晶片边缘曝光中，用第一曝光用光照射位于与所述半导体衬底的所述外周相距第一宽度的区域中的所述化学增幅抗蚀剂层；(e)执行液体浸没曝光，在所述液体浸没曝光中，用第二曝光用光照射所述化学增幅抗蚀剂层；(f)执行第二晶片边缘曝光，在所述第二晶片边缘曝光中，用第三曝光用光照射位于与所述半导体衬底的所述外周相距第二宽度的区域中的所述化学增幅抗蚀剂层；(g)在所述步骤(f)之后，将所述化学增幅抗蚀剂层显影，以通过去除位于用所述第二曝光用光和所述第三曝光用光照射的区域中的所述化学增幅抗蚀剂层，形成具有第一图案的抗蚀剂图案；以及(h)在所述步骤(g)之后，蚀刻所述待处理膜，使得所述待处理膜具有所述第一图案。2.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，所述化学增幅抗蚀剂层是无顶部涂层抗蚀剂。3.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，所述第二宽度大于所述第一宽度。4.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，在浸没液体被保持在透镜和所述化学增幅抗蚀剂层之间的状态下，并且在相对于所述透镜扫描所述半导体衬底的同时，执行所述液体浸没曝光。5.根据权利要求4所述的半导体器件的制造方法，其中，在所述步骤(e)中，在以下状态下执行所述液体浸没曝光：将晶片台引导件布置成包围所述半导体衬底的圆周并且处于与所述半导体衬底的所述外周间隔预定距离的位置；并且所述浸没液体跨越所述晶片台引导件和所述半导体衬底。6.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，所述第一曝光用光的波长比所述第二曝光用光的波长长。7.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，进一步在所述步骤(d)和所述步骤(e)之间包括以下步骤：(i)用去离子水清洗所述化学增幅抗蚀剂层的表面。8.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，进一...

【专利技术属性】
技术研发人员：萩原琢也，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP