蒸发聚合物喷射沉积系统技术方案

一种用于形成薄膜的蒸发喷射沉积装置包括处理室、流体线以及在处理室附近与流体线连接的喷射头。流体线被设置成向喷射头传输聚合物流体和溶剂混合物。喷射头被设置成接收聚合物流体和溶剂混合物并且雾化该聚合物流体和溶剂混合物，从而以基本上蒸发的形式喷出该聚合物流体和溶剂混合物以沉积在表面上，并且由此在溶剂蒸发之后在该表面上形成聚合物薄膜。在实施例中，该蒸发喷射沉积装置可以包括加热装置以对聚合物进行硬烘烤工艺。在实施例中，蒸发喷射沉积装置被设置成向该薄膜聚合物提供沉积后溶剂喷射修整工艺。本发明专利技术还提供了一种蒸发聚合物喷射沉积系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及半导体器件的制造，并且更具体地涉及的是使用蒸发聚合物喷射沉积系统在半导体器件上形成薄膜的系统。
技术介绍
集成电路(IC)产业经历了迅速的增长。IC材料和设计的技术进步产生了多代IC， 每一代都具有比上一代更小并且更复杂的电路。尽管如此，这些进步增加了加工和制造IC 的复杂性。由于实现了这些进步，IC的加工和制造也需要类似的发展。在IC的发展过程中，功能密度(即，每个芯片区域所互连的器件数量)大体上随着几何尺寸(即，使用制造工艺所能制造出的最小的部件)的减小而增加。尽管如此，在半导体制造中实现越来越小的部件和工艺仍存在挑战。例如，在制造半导体器件的过程中，可以在器件上形成一个或多个图案化的硬掩模部件。可以使用蚀刻工艺来形成图案化部件。这样的蚀刻工艺会在部件中造成尖锐的内角，该内角会减小器件蚀刻性能。可通过向器件添加光刻胶/保形的涂层来填充该尖锐的角。传统上通过在器件上滴下大量液态的光刻胶/保形涂层，并且旋转器件晶圆以使该液态涂层扩散。该工艺不能在传统的CMOS处理室中进行。另外，该工艺形成不均勻的涂层，例如，在器件上凸出的部件之间的高梯度位置中的薄涂层和在低位置中的厚涂层。因此，旋转涂覆工艺大体上无法实现均勻的高梯度覆盖聚合物薄层。传统的涂覆系统的其他问题包括具有高温CVD沉积工艺，在该工艺中，如果以光刻胶膜涂覆结构晶圆，会出现污染问题。应理解的是，传统的旋转涂覆系统无法在半导体器件晶圆上实现基本上均勻的聚合物型薄膜沉积。因此，本专利技术的目的在于，提供一种使用蒸发聚合物喷射沉积系统在半导体器件上形成薄膜的改善的系统。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种使用蒸发聚合物喷射沉积系统在半导体器件上形成薄膜的改善的系统。根据本专利技术的一个方面，提供了一种一种蒸发喷射沉积装置包括处理室；流体线，设置所述流体线以传输聚合物流体和溶剂混合物；以及喷射头，所述喷射头在所述处理室附近与所述流体线连接，所述喷射头被设置成接收所述聚合物流体和溶剂混合物并且雾化所述聚合物流体和溶剂混合物，从而以基本上蒸发的形式喷出所述聚合物流体和溶剂混合物。在该装置中，所述处理室包括底座和围绕着所述底座的侧壁，所述侧壁离开所述底座朝向所述喷射头延伸，所述处理室设置成支撑半导体晶圆，以及所述装置设置成在半导体晶圆上提供厚度小于100埃的涂层。在该装置中，所述流体线和所述喷射头被另外设置成提供溶剂蒸汽，所述溶剂蒸汽基本上脱离所述聚合物流体；或者所述喷射头被设置成将所述聚合物流体和溶剂混合物雾化为具有直至大约25微米范围内的液滴尺寸；或者所述喷射头被设置成雾化所述聚合物流体和溶剂混合物以在大约1埃每秒至大约5埃每秒的速度范围内在喷射头附近的表面上形成涂层。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种光刻胶喷射沉积系统包括处理室；流体线，被设置成传输光刻胶流体；喷射头，在所述处理室附近与所述流体线连接，被设置成接收所述光刻胶流体并且雾化所述光刻胶流体，从而以基本上蒸发的形式喷出所述光刻胶流体；以及在处理室中的加热装置，所述加热装置被设置成向用于接收所述光刻胶流体的半导体晶圆提供硬烘烤工艺。在该系统中，所述处理室包括底座和围绕着所述底座的侧壁，所述侧壁从所述底座离开朝向所述喷射头延伸，所述加热装置被设置成加热所述光刻胶流体至大约100°C至大约200°C的温度范围，以及所述加热装置被设置成在大约1秒至大约60秒的时间范围内加热所述光刻胶流体。在该系统中，所述流体线和所述喷射头被另外设置成提供溶剂蒸汽，所述溶剂蒸汽基本上脱离所述光刻胶流体；或者所述喷射头被设置成将所述光刻胶流体雾化为具有直至大约25微米范围内的液滴尺寸；或者所述喷射头被设置成雾化所述光刻胶流体以在大约1埃每秒至大约5埃每秒的速度范围内在半导体晶圆上形成涂层。根据本专利技术的另一方面，提供了一种向半导体晶圆表面涂敷薄膜的方法，所述方法包括提供蒸发喷射沉积系统；提供半导体器件晶圆；在蒸发喷射沉积系统上的雾化喷射头附近放置所述半导体器件晶圆；以及朝向所述半导体器件晶圆雾化聚合物/溶剂溶液，由此在所述半导体器件晶圆上沉积所述溶液。本专利技术的该方法进一步包括在将所述溶液沉积在所述半导体器件晶圆上之后， 对所述半导体器件晶圆进行硬烘烤工艺，其中，在大约100°c至大约200°C的温度范围内， 在大约1秒至大约60秒的时间段内进行硬烘烤工艺。在该方法中，沉积在所述半导体器件晶圆上的溶液具有小于大约100埃的厚度， 并且所述溶液包括PEMGA、PEMG、环乙醇、EL以及其组合。本专利技术的该方法还包括在将所述溶液沉积在所述半导体器件晶圆上之后，向所述半导体器件晶圆应用溶剂喷射修整工艺，其中，用于所述工艺的溶剂包括异丙醇、乙醇、 丙醇以及其组合；或者在半导体器件晶圆上以大约1埃/秒至大约5埃/秒的速度沉积所述溶液。附图说明图1是在晶圆上形成薄膜层的方法的实施例的流程图；图2示出与图1的方法步骤相应的蒸发喷射沉积装置的实施例的截面图；图加示出与图1的方法步骤相应的蒸发喷射沉积装置的实施例的立体图；图3示出半导体晶圆和具有各种凸出部件的硬掩模层的实施例的截面图；图4和图5是在形成薄聚合物层的不同阶段中，图2的蒸发喷射沉积装置的实施例的截面图和图3的半导体晶圆硬掩模层的实施例的截面图。图6和7是硬掩模部件以及其中具有部件中被薄膜涂层填充的尖角的孔的不同实施例的俯视图。具体实施例方式本专利技术大体上涉及半导体制造并且更具体地涉及蒸发聚合物喷射沉积系统以及用于在半导体器件晶圆上形成薄膜的方法。应理解的是，尽管以下公开提供了多种不同实施例或实例，用于实现本专利技术的不同特征。以下将描述部件和布置的特定实例以简化本专利技术。当然，这些仅是实例并且不旨在限制本专利技术。另外，本专利技术可以在多个实例中重复参考符号和/或字符。这种重复用于简化和清楚，并且其本身不表示所述多个实施例和/或配置之间的关系。与传统的化学汽相沉积(CVD)和旋转式涂覆系统相比，本专利技术提供一种系统以蒸发聚合物流体并且然后在半导体晶圆上沉积蒸发的流体。使用这种系统，可以形成非常薄的并且基本上均勻的聚合物膜，从而基本上覆盖所有被涂覆的结构面。换言之，本专利技术的实施例所提供的是使用蒸发/雾化喷射沉积系统在不平整半导体器件/晶圆上形成基本上均勻的薄膜的系统和方法。实质上，本专利技术的实施例将蒸发的聚合物流体喷射在半导体晶圆上以形成均勻的薄聚合物膜，而传统的涂覆系统使用大滴的流体进行涂覆，并且旋转器件以使流体扩散。应理解的是，蒸发/雾化喷射沉积系统的益处在于，该系统在半导体晶圆上能够填充处在高梯度的凸起的部件(诸如凸起的硬掩模部件)上的无法使用传统系统进行填充的尖锐的内角。其他的益处包括解决了本领域公知的在抗蚀刻晶圆上进行高温薄膜沉积的传统问题。图1示出在晶圆(诸如半导体器件晶圆210)上形成薄膜层的方法100的实施例的流程图。在此，参考图2-7所示的器件来描述该方法100。方法100以方框102开始，在此，提供喷射沉积装置。图2示出被设置成实施方法100的相应步骤的喷射沉积装置200的实施例的截面图。在实施例中，喷射沉积装置200是蒸发喷射沉积系统，该系统在待涂覆的表面(如半导体晶圆201)上方雾化保形(conformal)的涂层流体，如聚合物/溶剂溶液。该喷射装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：张庆裕，吕奎亮，谢铭峰，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：