專利名稱：在干燥工藝中用于防止圖案傾斜的半導體器件的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體器件的制造方法，該方法具備使用被處理膜或抗蝕劑的圖案形成工藝。
背景技術：
將簡要地描述光刻工藝中抗蝕劑圖案的形成方法。下面假定使用正抗蝕劑，其中通過顯影劑溶解曝光的部分。同樣，在制造過程中將多個半導體器件和半導體襯底總稱為“襯底”。
在將抗蝕劑涂敷在形成在襯底上的被處理膜上之后，對抗蝕劑曝光。然后，在顯影液中對抗蝕劑顯影以溶解抗蝕劑的曝光部分，用純水清洗掉顯影液。然后，干燥襯底以除去殘留在襯底上的純水。下面將描述用于進行顯影工藝到干燥工藝的顯影裝置。
圖1是用于描述顯影裝置的示意圖。如圖1說明，該顯影裝置包括用于保持襯底200的平臺10、用于旋轉平臺10的平臺驅動單元11、用于回收從襯底200流下的水的杯子12、用于將顯影液排放在襯底200上的排放裝置、和用于控制相應部件的控制單元16。
該排放裝置包括用于將顯影液提供在襯底200上的硬管17、用于支撐硬管17的支承桿18、和用于在襯底200上方進給硬管17的噴嘴14和用于從襯底200縮回硬管17的噴嘴14的支承桿驅動單元20。硬管17經(jīng)軟管19連接到顯影液罐(未顯示)。平臺驅動單元11、排放量調節(jié)器15、和支承桿驅動單元20經(jīng)通信線連接到控制器16，并根據(jù)來自控制器16的控制信號運轉?？刂茊卧?6具有用于引起相應的部件按照確定的程序進行預定工藝的預先存儲在其中的程序。
顯影裝置除了具有顯影液排放裝置之外還裝備有純水排放裝置。由于純水排放裝置在結構上與顯影液排放裝置相似，因此省略對它的說明。
然后，聯(lián)系圖1所示的顯影裝置的操作詳細地描述形成抗蝕劑圖案的方法。圖2A至2D是說明抗蝕劑圖案形成方法的剖面圖。
制備其上形成被處理膜101的半導體襯底100。通過旋涂法在襯底上的被處理膜101上涂敷抗蝕劑102，并烘干(加熱)，之后是包括經(jīng)光掩模104用預定波長的光照射抗蝕劑102的曝光工序，如圖2A所示。
然后，當襯底在顯影裝置的平臺10上傳送到時，控制單元16操作顯影液的支承桿驅動單元20將噴嘴14移動到襯底之上。然后，排放量調節(jié)器15響應來自控制單元16的控制信號將預定數(shù)量的顯影液提供到噴嘴14，引起顯影液從噴嘴14排放在襯底上。如圖2B所示，顯影液106遍布在整個抗蝕劑102的上方，并且如圖2B所示，顯影液106溶解抗蝕劑102的曝光部分。
在抗蝕劑102浸在顯影液預定時間之后，控制單元16操作顯影液的支承桿驅動單元20將顯影液的硬管17移動到遠離杯子12的位置。然后，控制單元16操作純水的支承桿驅動單元20將純水噴嘴14移動到襯底上。然后，控制單元16將用于提供純水的供給控制信號傳輸?shù)郊兯欧帕空{節(jié)器15。一收到來自控制單元16的供給控制信號，純水排放量調節(jié)器15就將預定流量的純水供給噴嘴14。從噴嘴14排放的純水沖走顯影液106。在這種情況下，控制單元16可以操作平臺驅動單元11以旋轉襯底。
然后，當控制單元16將停止控制信號傳輸給純水排放量調節(jié)器15以停止供給純水時，接收停止控制信號的排放數(shù)量調節(jié)器15停止供給純水。即使停止供給純水，純水110也殘留在襯底上，如圖2C所示，純水110滲入抗蝕劑圖案108。
然后，為了進行包括圍繞其中心旋轉襯底以離心地甩掉純水110的旋轉干燥，控制單元16操作純水支承桿驅動單元20以將純水硬管17移動到遠離杯子12的位置，然后將旋轉控制信號傳輸?shù)狡脚_驅動單元11以旋轉平臺10。已經(jīng)接收旋轉控制信號的平臺驅動單元11以預定轉速旋轉平臺10。在抖去襯底上的純水之后，由于控制單元16將旋轉停止信號傳輸?shù)狡脚_驅動單元11用于終止平臺10的旋轉，所以平臺驅動單元11一收到旋轉停止信號就停止其操作。
當通過旋轉干燥從襯底甩掉純水110時，由于純水200水位降低，所以圖案由于由滲入抗蝕劑圖案108的水所引起的表面張力而彼此吸引，引起抗蝕劑圖案108傾斜，如圖2D所示。當為示出的抗蝕劑圖案108高度與寬度(圖中橫向的長度)的比率的縱橫比(高度/寬度)等于或者高于三時，就會較高概率地出現(xiàn)該現(xiàn)象。
JP-A-2003-109897公開了一種解決由于旋轉干燥引起抗蝕劑圖案108傾斜的問題的方法。在該文獻中所公開的方法用低表面張力清洗液體(有機溶劑等)替換水。該方法在旋轉干燥期間減弱了抗蝕劑圖案108之間作用的表面張力，從而即使抗蝕劑圖案108具有高縱橫比也可以防止其傾斜。
另一方面，另一個方法是在旋轉干燥之前將包含表面活性劑的清洗液體加到純水中以降低水的表面張力。
然而，使用低表面張力清洗液體的方法耗費大量的化學制品，由此引起較高的運行費用和環(huán)境問題，這是因為作為來自顯影裝置的廢液的排放的液體導致環(huán)境的重大損害。并且，該方法具有完全替代困難的問題，這是因為該方法利用了水和清洗液體之間比重的差異。
并且，為了通過使用包含表面活性劑的清洗液體產(chǎn)生降低表面張力的效應，必須制造表面活性劑以使它具有預定的濃度或者更高的濃度。由于純水中包含大量的表面活性劑，所以大量的表面活性劑還剩余在干燥襯底的表面上，這會引起水斑等缺陷，缺陷的數(shù)目會共達每一襯底幾千個。然后，當在清洗由被處理膜形成的圖案的工序期間從襯底除去純水時，可以出現(xiàn)相似的問題。如果每一襯底出現(xiàn)數(shù)千個缺陷，將大大降低產(chǎn)出率。
雖然還可以期待其它的方法能夠解決傾斜圖案的問題，但下面將描述上述的方法的缺點。在降低抗蝕劑圖案縱橫比的方法中，抗蝕劑的膜厚不滿足于下一工序中的蝕刻，因此不能起到掩模的作用。另一方面，在用二氧化碳超臨界流體(70個大氣壓)替換水并干燥的方法中，不僅需要昂貴的大型裝置，而且必須順次地進行脫氣、替換、加壓和抽空，導致長的TAT(周轉周期)。另外，為了干燥而倒置襯底的方法需要復雜和昂貴的裝置但是對由于表面張力而傾斜的圖案沒有效。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種半導體器件的制造方法，其防止圖案在為了除去濕氣的干燥過程中發(fā)生傾斜。
根據(jù)本發(fā)明，半導體器件的制造方法包括如下步驟在襯底上形成由被處理薄膜或者抗蝕劑形成的圖案，用作為至少包含水的液體的清洗液清洗圖案，在清洗圖案之后在殘余在襯底上的清洗液的表面上展涂具有親水性基團和疏水性基團的兩性材料(amphophilic material)，并在展涂兩性材料之后干燥襯底以除去襯底上的清洗液。
在本發(fā)明中，將兩性材料的分子展涂在清洗液的表面上以降低清洗液的表面張力。因此，即使清洗液的水位在干燥的過程中變得較低以引起表面張力作用于圖案上，由于表面張力的毛細管效應也小于以前出現(xiàn)的表面張力，由此抑止了圖案傾斜。當在干燥過程除去滲透在圖案中的液體時，將防止圖案傾斜，并且由于供給在襯底上的兩性材料的量僅僅滿足遍布液體的表面上，因此在隨后的進程中可以限制缺陷的發(fā)生以提高產(chǎn)出率。
參照說明本發(fā)明實例的附圖根據(jù)以下說明將使本發(fā)明的上述和其它的目的、特征和優(yōu)點變得明顯。


圖1是用于描述常規(guī)顯影裝置的示意圖；圖2A至2D是用于描述常規(guī)抗蝕劑圖案形成方法的截面圖；圖3是用于描述兩性劑的示意圖；圖4A至4D是用于描述實施例1中的半導體器件的制造方法的截面圖；圖5是說明表面壓力測量裝置的示范性結構的示意圖；圖6是用于描述測量表面壓力的方法的示意圖；圖7是顯示十四烷酸的表面壓力關于溫度的相關性的圖；圖8是顯示硬脂酸鎳的表面壓力關于pH值的相關性的圖；圖9是說明用于DRAM的存儲元件的示范性結構的截面圖；和圖10A至10I是用于描述實施例2中半導體器件的制造方法的剖面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的半導體器件的制造方法包括在清洗處理中已經(jīng)滲入圖案的諸如純水等的清洗液的表面上展涂由兩性材料制成的薄膜，和在干燥過程中除去清洗液。
(實施例1)在該實施例中將給出半導體器件的制造方法的說明。
在本實施例的半導體器件的制造方法中假定圖1所述的顯影裝置已經(jīng)預先裝備有用于在干燥過程之前排放包含兩性材料的溶液的排放裝置。由于用于排放溶液的排放裝置在結構上與圖1中所示的顯影液排放裝置相似，所以省略對該裝置的詳細說明。用于該實施例中的顯影裝置還裝備有用于加熱襯底的加熱裝置(未顯示)。該加熱裝置可以是抗蝕劑烘干爐、RTA(快速熱退火)裝置等。假定加熱裝置能夠將襯底加熱到600℃或者更高的溫度。由于該加熱裝置在結構上與通常使用的相似，所以這里省略對該裝置的詳細說明。
將簡單地描述用于本實施例的兩性材料。圖3是用于描述兩性材料的示意圖。如圖3中所示，兩性材料的分子在構造上具有與親水性基團120連接的鏈狀疏水性基團122。在下文中，將鏈狀疏水性基團122稱為″疏水鏈″。當將兩性材料投放到水中時，兩性材料垂直于水表面豎立，而親水性基團120更靠近于水面定位以形成由兩性材料構成的膜。
然后，在本實施例將給出半導體器件的制造方法的說明。
圖4A至4D是用于描述本實施例中的半導體器件的制造方法的截面圖。為了說明起見，相對于圖4A至4D中的抗蝕劑圖案，將兩性材料的分子尺寸表示為比它們的實際尺寸大100倍或更大。而該抗蝕劑圖案具有等于或者大于如前所述的三的縱橫比。
在如圖2C中所示用純水110替換顯影液之后，將包含溶于有機溶劑的兩性材料的溶液滴入留存在襯底上預定數(shù)量的純水110(圖4A)。在下文中，將包含溶于有機溶劑的兩性材料的溶劑稱為″兩性溶液″。另一方面，將兩性材料展涂于其中的液體，例如純水110，稱作″下層水″。
將長鏈脂肪酸的硬脂酸用作典型的兩性材料的實例。硬脂酸是單分子的，將由單分子形成的兩性材料膜稱作“單分子膜”。同時，溶液中的兩性材料具有10E-6mol/ml的濃度。由于滴入量與膜展涂于其上的液面的表面面積成正比，所以滴入量等于或大于0.1cc并小于5cc。單分子膜顯示的物理性能之一是降低表面張力的效應。作為兩性材料的溶劑的有機溶劑在滴入之后到旋轉干燥的工藝過程中揮發(fā)。
當將兩性材料滴入純水110中時，在純水110的表面上形成單分子膜124，如圖4A所示。隨著單分子膜124遍布在純水110的液面上，純水110的表面張力就降低。當通過旋轉干燥法襯底從該狀態(tài)開始旋轉時，純水110的水位變低。當該水位達到抗蝕劑圖案108的頂點時(圖4B)，在抗蝕劑圖案之間作用的表面張力導致的毛細管效應變得比以前小。結果，由于在抗蝕劑圖案中作用于頂點以彼此吸引的力變得比以前弱，因此可以防止抗蝕劑圖案108自身彎曲和傾斜而頂點彼此挨近，并可以防止抗蝕劑圖案108的底部從被處理膜101剝離。
如圖4C所示，即使進一步降低水位而引起單分子膜124沿著其側壁粘住抗蝕劑圖案108，單分子薄膜124仍保持遍布在抗蝕劑圖案之間的純水110的液面上。由此，甚至在殘留在抗蝕劑圖案之間的純水110的水位降低的過程中，作用于抗蝕劑圖案108以彼此吸引的作用力也弱于以前。然后，為了干燥旋轉襯底直到充分地甩掉純水110(圖4D)。如圖4D所示，抗蝕劑圖案108沒有傾斜。然后，由于抗蝕劑圖案108被用作蝕刻掩模，所以單分子膜124也被暴露于蝕刻并由此被除去。
在圖4B描述的干燥處理中進行旋轉干燥時，干燥工藝可包括加熱干燥，可以進行加熱干燥代替旋轉干燥。
在本實施例的半導體器件的制造方法中，單分子膜124遍布在純水110的表面上以降低純水110的表面張力，由此能夠降低由作用在抗蝕劑圖案108之間的表面張力引起的毛組管效應以防止抗蝕劑圖案108傾斜。同樣，單分子膜124粘在抗蝕劑圖案108的表面以產(chǎn)生降低抗蝕劑圖案108疏水性的效應。
當在形成抗蝕劑圖案108之后的蝕刻過程之前單分子膜124作為殘余物保留在被處理膜100上時，同表面活化劑直接加到純水清洗液并干燥襯底的情況比較起來它的濃度極低。因此，由殘余物引起的缺陷幾乎沒有以致它們不會引起任何問題。
另外，用于防止圖案傾斜的該實施例的對策不僅對抗蝕劑圖案有效而且對由被處理薄膜例如絕緣膜、導電膜等制成的圖案也有效。
然后，將詳細描述上述的兩性溶液。
除硬脂酸之外，適用于該實施例的兩性材料還包括十四烷酸等。同樣，雖然上述實施例使用單分子兩性材料作為實例，但也可以使用雙分子兩性材料。脂質體(脂質分子)等具有兩個疏水鏈，并由碳氫化合物的強凝聚力形成雙分子膜。由于雙分子膜具有與單分子膜物理性質相似的降低表面張力的物理性質，所以與單分子膜結合給出以下說明。
由于兩性材料的一個分子的尺寸預先知道，所以為了在液面上形成均勻展涂兩性材料的單分子膜，可根據(jù)襯底主表面的面積和分子的尺寸找出理想數(shù)量的分子。然后，根據(jù)由此找出的理想數(shù)量的分子計算滴下的兩性溶液的濃度和數(shù)量。雖然在該實施例中選擇10E-6mol/ml作為濃度，但濃度的適當范圍從10E-5到10E-7mol/ml。為了便于控制根據(jù)滴下的濃度和數(shù)量之間的關系滴下的數(shù)量，以便供給理想數(shù)量的分子，采用該方法降低兩性材料的濃度。因為兩性材料的濃度較高，甚至滴下的數(shù)量的稍微增加都將導致過度的兩性材料的增加，導致需要嚴格地控制滴下的數(shù)量。也為了便于控制供給的兩性材料的數(shù)量使用兩性溶液。由于揮發(fā)性有機溶劑用來溶解兩性材料，所以增加溶劑的量不會引起任何問題。如果可以精確地控制兩性材料的量，就可以直接地供給兩性材料而不使用溶劑。
同時，溶劑不局限于有機溶劑，還可以是無機溶劑，只要它具有溶解或者擴散兩性材料的能力，它會在擴散到下層水或者溶于下層水中之后蒸發(fā)和通過搖動下層水從襯底除去，并且不會阻止兩性材料膜的形成。
兩性材料遍布在液面上的均勻性還依賴下層水的溫度和大氣壓力。另外，甚至在關于下層水的溫度和大氣壓力的相同條件下，均勻性也依賴兩性材料的類型。因此，不僅可根據(jù)包括下層水的溫度和大氣壓力的條件控制兩性材料的量，而且可以從多個類型中選擇適當?shù)膬尚圆牧?。隨后將描述兩性材料對兩性材料的類型和下層水的溫度的物理性能的依賴性。
然后，將給出用于測量單分子膜的物理性能的方法的說明。圖5是說明用于測量單分子膜的表面壓力的裝置的示范性結構的示意圖。
如圖5所示，表面壓力測量裝置包括用于在下層水上展涂單分子膜的槽25；用于改變其中展涂單分子膜的范圍面積的兩個活動板26a，26b；用于測量浮在下層水上的玻璃板27在垂直方向上移動的距離的表面測量單元33；和用于使用從表面測量單元33接收的移動距離的測定值計算表面壓力的微機28。
在微機28和表面測量單元33之間，用于放大指示測定值的信號的放大器和用于將數(shù)據(jù)從模擬信號轉換到數(shù)字信號的A/D轉換器35經(jīng)信號線連接。在該實施例中表面測量單元33是Wilhermy型。操作者在槽25的框架和活動性板26a，26b所圍繞的范圍內供給單分子膜。在下文中，將該范圍稱為″延伸范圍″。
微機28存儲用于使用延伸范圍的面積、單分子的數(shù)量和從表面測量單元33接收的測定值來計算每單位分子面積表面壓力的程序。微機28還存儲用于計算每次移動活動性板26a，26b預定距離的表面壓力的程序。
表面壓力測量裝置還包括用于從微機28接收用于將活動性板26a，26b離移動到槽25內側預定距的操作信號的I/O板29；用于發(fā)送對應于從I/O板29接收的操作信號的驅動信號的脈沖電機驅動板30；和用于響應從脈沖電動驅動板30接收的驅動信號將旋轉角度信號分別傳輸?shù)綐O小角度(infinitesimal angle)脈沖電動機32a，32b的微步驅動單元31a，31b。極小角度脈沖電動機32a，32b響應旋轉角度信號旋轉軸，引起活動性板26a，26b分別移動預定距離。
簡單地描述表面壓力測量裝置的操作。
操作者操縱微機28輸入提供給延伸范圍的單分子的數(shù)目并輸入測量起始指令。響應由操作者輸入的指令，微機28一經(jīng)放大器34和A/D轉換器35從表面測量單元33接收到測定值，就注冊該值作為用于注冊原始表面壓力的初始值。此外，微機28從活動性板26a，26b的當前位置來計算延伸范圍的初始面積以注冊為初始面積。
然后，當微機28根據(jù)程序經(jīng)I/O板29將操作信號傳輸?shù)矫}沖電動機驅動板30時，對應于操作信號的驅動信號從脈沖電動機驅動板30施加到微步驅動單元31a，31b。然后，旋轉角度信號從相應的微步驅動單元31a，31b施加于相應的極小角度脈沖電動機32a，32b。當極小角度脈沖電動機32a，32b根據(jù)旋轉角信號旋轉軸時，活動性板26a，26b向槽25的中心移動相應的預定距離。然后，一經(jīng)放大器34和A/D轉換器35從表面測量單元33收到測定值，微機28就根據(jù)移動活動性板26a，26b之后延伸范圍的面積和測定值、以及單分子的數(shù)目計算并存儲每單位分子面積的表面壓力。然后，每次移動活動性板26a，26b預定距離，微機28都計算并存儲每單位分子面積的表面壓力。
此外，在該實施例中，為了檢驗每單位分子面積的表面壓力對溫度的相關性，提供恒溫器用于保持槽25中的下層水預定溫度。該恒溫器包括用于從槽25下給下層水供熱的Peltier元件模塊37；分別用于探測下層水溫度和Peltier元件模塊37的溫度的溫度測量單元38a，38b；和用于根據(jù)從溫度測量單元38a，38b接收的測量的溫度值來操作Peltier元件模塊37的微機40。
A/D轉換器41還與微機40相連接，用于將從溫度測量單元38a，38b接收的測量的溫度值從模擬信號轉換到數(shù)字信號。還提供了D/A轉換器42，用于將來自微機40的用于操作Peltier元件模塊37的操作信號從數(shù)字信號轉換為模擬信號，和用于響應從D/A轉換器42接收的操作信號為Peltier元件模塊37供給電源的電源控制器43。
當操作者輸入用于下層水的規(guī)定溫度時，微機40從溫度測量單元38讀取下層水的測量溫度值，計算測定值和規(guī)定溫度之間的差異，并將操作信號傳輸至電源控制器43以使下層水達到規(guī)定溫度。當下層水達到規(guī)定溫度時，微機30繼續(xù)監(jiān)控溫度測量單元38a，38b的測量溫度值，并將操作信號傳輸?shù)诫娫纯刂破?3以便下層水保持在規(guī)定溫度。
然后，給出測量表面壓力方法的說明。
圖6是用于描述測量表面壓力方法的示意圖。
玻璃板27通過垂直桿裝備有疊置的鏡子44。鏡子44通過板簧45連接到槽25的壁。板簧45用來防止玻璃板27在水平方向上移動，以便可以上下移動玻璃板27。
表面測量單元33裝備有光學傳感器46和激光源，未顯示。光學傳感器46探測從激光源照射并通過玻璃板27的鏡子44反射的激光束以找到轉換為然后發(fā)送到外部的距離值的相位差。
考慮到作用于玻璃板27的力，在垂直方向上向上作用的漂浮力和表面壓力的總量與在垂直方向上向下作用的下層水的表面張力和重力的總量平衡。然后，預先根據(jù)玻璃板27和下層水的性質可以預先發(fā)現(xiàn)玻璃板27的漂浮力、重力和下層水的表面張力。因此，玻璃板27上下移動的距離取決于表面壓力，由此可以根據(jù)四個力與玻璃板27的移動距離的關系式計算出表面壓力。
當減小延伸范圍的面積以引起玻璃板27向上移動時，光學傳感器46根據(jù)探測的激光束相位差計算移動距離并將測定值提供給微機28。微機28根據(jù)玻璃板27的漂浮力、重力、下層水的表面張力、和玻璃板27的移動距離的測定值計算表面壓力。
然后，給出使用上述的表面壓力測量裝置測量分子膜表面壓力的結果的說明。
圖7是顯示十四烷酸的表面壓力對溫度相關性的圖。水平軸代表以[平方納米/分子]為單位的單位面積。垂直軸代表以[mNm-1]為單位的表面壓力。在下文中，省略單位的表示。
如圖7所示，當下層水在20℃的溫度時，表面壓力從單位分子面積接近0.44的時間開始上升，當單位分子面積靠近0.19時到達最大值。另一方面，當下層水在1℃的溫度時，當單位分子面積靠近0.19時表面壓力到達最大值，同下層水在20℃的溫度的情況一樣，但是表面壓力從單位分子面積是0.25的時間開始上升。從圖7顯示的結果理解當單位分子面積減少引起表面壓力改變時，表面壓力根據(jù)下層水的溫度條件變化，導致單分子膜的不同的分子密度，即使是相同數(shù)量的相同材料也是這樣。
圖8是顯示硬脂酸鎳的表面壓力對下層水的pH值的相關性的圖。水平軸和垂直軸與圖7的相似。硬脂酸鎳具有取代硬脂酸的氫的鎳。
如圖8所示，當下層水顯示6至8的pH值時，表面壓力的變化基本上隨單位分子面積變化，當單位分子面積靠近0.17時，表面壓力突然上升到60或者更高。另一方面，當pH＝8.5和pH＝9時，表面壓力從單位分子面積靠近0.25的時間開始上升，但是甚至當單位分子面積是0.17時，表面壓力也沒有如pH值是6至8時那樣增長，并且當單位分子面積是0.1時表面壓力等于或者小于50。當將金屬引入兩性材料作為鹽時，單分子膜的表面壓力受下層水的pH值影響，所以可以理解單分子膜的分子密度取決于下層水的pH值。
從圖7和8顯示的結果可以理解下層水的溫度和pH值充當控制表面壓力的因素。因此，為了在下層水的表面上形成密度更均勻的單分子膜，可以根據(jù)下層水的溫度和pH值控制提供給下層水的兩性材料的數(shù)量。在圖4A至4D所示的抗蝕劑圖案的形成方法中，可以認為保持在襯底上的純水的pH值，甚至在純水漂洗之后，由于顯影液等的原因也沒有穩(wěn)定的pH值。在這種情況下，可以在展涂兩性材料之前滴下pH值調節(jié)化學制品(螯合劑等)以便避免阻礙兩性材料形成薄膜，例如聚集。
然后，給出襯底干燥處理的說明。在結合圖4A至4D所述的半導體器件的制造方法中，在干燥工藝中進行常規(guī)的旋轉干燥。除常規(guī)的旋轉干燥之外，可以考慮四種方法作為襯底干燥法。下面將描述這些方法。
(1)旋轉干燥的轉速最初比一般的速度低，隨后增至與一般的速度相似的高轉速。為了防止單分子膜與下層水一起脫落，起初將轉速設定較低以慢慢地提高下層水的水位。
(2)在旋轉干燥之前傾斜襯底以減少在滴下兩性溶液之前殘存在襯底上的下層水的數(shù)量。通過減少殘存在襯底上的下層水的數(shù)量以減少隨后旋轉干燥所需的時間，單分子膜和圖案較少地受離心力影響。這防止單分子膜脫落和圖案傾斜。
(3)在旋轉干燥期間補充兩性溶液。即使部分的單分子膜由于離心力脫落，也可以通過補充兩性溶液保持單分子膜的均勻性。
(4)當襯底上的下層水的水位變得較低以減少作用于圖案上的表面張力時，進行加熱干燥以蒸發(fā)殘存的下層水和單分子膜。在這種情況下，當在下層水和單分子膜的沸點的較高的溫度下加熱下層水和單分子膜時，可以同時蒸發(fā)掉下層水和單分子膜。
另一方面，考慮圖案的耐熱溫度，當圖案由抗蝕劑組成時，可以如下判斷加熱溫度的上限值。兩性材料在250℃或者更高的溫度下蒸發(fā)。250℃或者更高的溫度超過一般的抗蝕劑圖案的上限耐熱溫度，但是這取決于抗蝕劑圖案的類型。為此，當將干燥法(4)應用于抗蝕劑圖案時，不希望在250℃或者更高的溫度下加熱抗蝕劑圖案。根據(jù)該結論，在實際操作中，加熱溫度的上限值可以達到240℃，在該點處，圖案不受抗蝕劑處理變形影響，或者考慮耐熱溫度的余量。這是由于在抗蝕劑化學成分受熱量影響之前，抗蝕劑由于熱滯導致圖案形狀的改變而受到損害。
另一方面，當圖案由被處理膜制成時，按照下面方式考慮加熱溫度的上限。根據(jù)兩性材料的性質，當將加熱溫度設定為250℃或更高時，它就蒸發(fā)。當兩性材料蒸發(fā)時，沒有兩性材料殘存在襯底上，因此兩性材料不會在隨后的處理中產(chǎn)生影響或者引起缺陷。當加熱溫度設置為360℃或者更高時，兩性材料會熱分解。為了防止兩性材料熱分解，加熱溫度的上限優(yōu)選設置為350℃，考慮到溫度的余量。然而，由于當兩性材料熱分解或者氧化時它就揮發(fā)，所以它不會引起缺陷。因此，上限可以設置為360℃或者更高，然而，為了抑止晶體管的雜質擴散層中的導電雜質擴散，優(yōu)選不將溫度設定為超過600℃。
當圖案或者由抗蝕劑或者由被處理膜制成時，加熱溫度的下限優(yōu)選設定為使水蒸發(fā)的100℃。同樣，當在結合圖4B描述的干燥工藝中進行加熱干燥時采用上述加熱溫度范圍。
至于襯底干燥工藝，常規(guī)的旋轉干燥可以結合上述的干燥法(1)-(4)的至少一種一起使用。同樣，可以結合干燥法(1)-(4)的至少一些。另外，在干燥法(1)-(3)中可以包括加熱干燥。
(實施例2)在該實施例中，將使用本發(fā)明應用于清洗在被處理膜中形成的圖案的處理。在該實施例中，使用DRAM(動態(tài)隨機存取存儲器)的電容器作為圖案。將對于DRAM存儲元件的結構進行簡單描述。
圖9是說明DRAM存儲元件的示范性結構的截面圖。
如圖9所示，存儲元件包括用于存儲信息的電容器、和用于將信息寫入電容器和從電容器讀出信息的晶體管。該晶體管具有形成在半導體襯底50的主表面附近的雜質擴散層52的源電極和漏電極、和形成在柵絕緣膜54上的柵電極56。該晶體管通過元件分離區(qū)53與其它晶體管電絕緣。
該電容器具有與晶體管連接的下電極70、上電極74、和夾在下電極70和上電極74之間的電容性絕緣膜72。由于下電極70具有比底部直徑大三倍或更大的高度，所以電容器的下電極具有等于或者大于三的縱橫比(底部的高度/直徑)。上電極74被絕緣膜76覆蓋。在該實施例中，電容器的下電極70具有圓形底部。
晶體管的兩個雜質擴散層52中的一個經(jīng)形成在第一層間絕緣膜58中的第一插頭60a和形成在第二層間絕緣膜62中的第二插頭66連接到下電極70。其它的雜質擴散層52經(jīng)第一插頭60b連接到位線64。
然后，給出在它的結構中包括電容器的半導體器件的制造方法的說明。預先地制備清洗裝置，其具有進行這種處理的能力，例如實施例1中所述的顯影裝置的純水漂洗、兩性溶液的滴入和旋轉干燥。選擇兩性材料為十四烷酸。
圖10A至10I是用于描述該實施例的半導體器件的制造方法的剖面圖。在圖10A至10I的說明中省略從位線64到半導體襯底50的結構。在這些圖中，兩性材料分子的尺寸相對電容器圖案以100倍或更大表示，如實施例1的情況。
在形成了圖9所示的第二層間絕緣膜62和蝕刻停止絕緣膜68之后，形成第二插頭66。然后，如圖10A所示，在蝕刻停止絕緣膜68上形成BPSG(硼磷硅酸鹽玻璃)薄膜78。在這種情況下，形成BPSG膜78以使它的厚度等于下電極70的高度。
然后，在光刻處理中形成用于形成下電極用的開口的抗蝕劑圖案80，使用抗蝕劑圖案80作為掩模各向異性地蝕刻BPSG膜78以形成開口79(10B)。開口79具有比它的底部直徑大三倍或更大的高度。即使在蝕刻選擇比方面BPSG膜78等同于第二層間絕緣膜62，當進行該各向異性蝕刻時通過蝕刻停止絕緣膜68也防止蝕刻第二層間絕緣膜62。然后，在除去抗蝕劑圖案80之后，通過CVD(化學汽相淀積)方法在開口79的側壁和底部上以及在BPSG膜78上形成導電雜質已經(jīng)擴散其中的多晶硅薄膜82(在下文稱為″雜質摻雜的多晶硅膜″)。
如圖10D所示，通過光刻處理形成用于形成下電極圖案的抗蝕劑圖案83。然后，使用抗蝕劑圖案83作為掩模各向異性地蝕刻雜質摻雜的多晶硅膜82。另外，濕法蝕刻BPSG膜78。如圖10E所示，形成下電極70。然后，用抗蝕劑去除劑(resist remover)除去抗蝕劑圖案83。
在用抗蝕劑去除劑除去抗蝕劑圖案83之后，使用上述清洗裝置將純水噴射在襯底表面上以清洗掉去抗蝕劑去除劑。在清洗掉抗蝕劑去除劑之后，停止噴射純水。然后，當將實施例1中描述的兩性溶液滴入殘存在襯底上的純水中時，在純水110的表面上形成單分子膜124，如圖10F所示。
然后，采用與實施例1相似的方式通過清洗設備進行旋轉干燥。當由于旋轉干燥純水110的水位逐漸地變得較低時，產(chǎn)生表面張力導致相鄰的電容器的下電極70彼此吸引，然而，通過單分子膜124減輕張力(圖10G)。然后，在通過旋轉干燥除去襯底上的純水110之后，在250℃或者更高的溫度下烘干襯底以使單分子膜124蒸發(fā)(圖10H)。
然后，通過CVD方法形成電容性絕緣膜72，然后在電容性絕緣膜72上形成由TiN/W膜制成的疊層金屬膜。通過光刻處理和蝕刻處理由疊層金屬膜形成上電極74的圖案，并形成絕緣膜76以覆蓋上電極74(圖10I)。
這樣，在形成電容器的下電極之后，在清洗處理中展涂兩性材料以防止下電極在旋轉干燥期間傾斜。
作為選擇，可以預先提供具有加熱裝置的清洗裝置，以便在干燥工藝中包括加熱干燥。同樣，雖然在該實施例中旋轉干燥之后烘干襯底，但是可以在旋轉干燥當中烘干襯底。同樣，代替旋轉干燥之后的烘干，在電容性絕緣膜72的形成中可以通過熱處理除去單分子膜。另外，如實施例1的圖4A至4D所示，在旋轉干燥之后不需要烘干襯底?？梢詫嵤├?中描述的干燥法(1)-(4)之一應用到實施例2。
在根據(jù)本發(fā)明的半導體器件的制造方法中，當在干燥處理中除去滲入圖案的液體時減少表面張力以防止圖案傾斜。因此，不需要減小縱橫比來防止圖案傾斜，由此能夠確保圖案足夠的高度。
同樣，由于僅僅需要將排放裝置添加到顯影裝置或者清洗裝置中以精確地在襯底之上滴下兩性溶液，因此可以使用經(jīng)簡單和廉價修改的現(xiàn)有裝置。
由于兩性材料和用于兩性溶液的溶劑通常是作為廉價的物品可獲得，所以減少了生產(chǎn)成本。同樣，由于可以將僅僅足以在水表面上形成單分子膜的量的兩性溶液滴在一個襯底上，所以減少損害環(huán)境的化學制品的使用量。
即使殘存在襯底上，微量的兩性材料(單分子薄膜)也幾乎不引起缺陷或者污染裝置。由此，使影響下一個處理和引起缺陷的殘余物降到最小。
另外，因為對于調整處理具有高度的自由，例如控制對兩性材料的類型、滴下兩性材料的量、旋轉干燥的轉速的選擇等等，因此可以獲得最佳方案。
雖然結合其底部是圓形的圖案描述了實施例2，但該圖案可以具有橢圓形或者多邊形的底部。當圖案具有橢圓形底部時，通過使用橢圓形的短軸的長度和圖案的高度計算縱橫比。當圖案具有長方形的底部時，通過使用長方形的短邊的長度和圖案的高度計算縱橫比。當圖案具有五邊形或以上的多邊形底部時，用通過多邊形的中心并且連接到一邊或者一頂點的線段的長度和該圖案的高度計算縱橫比。
同時，用作下層水的清洗液不局限于純水，還可以是酸或者堿溶液等。
在實施例1和實施例2中，當加熱干燥被包括在干燥處理中時，顯影裝置或者清洗裝置裝備有加熱裝置，但是加熱裝置可以單獨為干燥而設置。
另外，本發(fā)明不局限于半導體器件的制造方法，還可以應用于所有的微細加工(顯微機械加工)，例如其中表面張力引起圖案傾斜的微細加工中的清洗。
雖然已經(jīng)使用具體術語描述了本發(fā)明的最優(yōu)方案，但上述說明僅僅用于說明性的目的，可以理解在不脫離權利要求的精神或者范圍的情況下可以進行改變和變化。
權利要求
1.一種半導體器件的制造方法，包括下列步驟在襯底上形成由被處理膜或者抗蝕劑制成的圖案；用作為至少包括水的液體的清洗液清洗所述圖案；在清洗所述圖案之后在殘存在所述襯底上的清洗液的表面上展涂具有親水性基團和疏水性基團的兩性材料；和在展涂所述兩性材料之后干燥所述襯底以除去所述襯底上的清洗液。
2.根據(jù)權利要求1的半導體器件的制造方法，其中由被處理膜制成的所述圖案是包括絕緣膜或者導電膜的圖案。
3.根據(jù)權利要求1的半導體器件的制造方法，其中所述的被處理膜的圖案是包括用于圓柱形電容器的下電極的圖案。
4.根據(jù)權利要求1的半導體器件的制造方法，還包括如下步驟在清洗所述圖案之后、在展涂所述的兩性材料的步驟之前，調節(jié)清洗液的pH值以與所述兩性材料的量對應。
5.根據(jù)權利要求1的半導體器件的制造方法，其中展涂兩性材料的所述步驟包括對應所述襯底的主要表面的面積控制所述兩性材料的量。
6.根據(jù)權利要求1的半導體器件制造方法，其中展涂兩性材料的所述步驟包括對應或者是清洗液的溫度或者是氣壓中的至少一個條件來控制所述兩性材料的量。
7.根據(jù)權利要求1的半導體器件的制造方法，其中展涂兩性材料的所述步驟包括供給具有所述兩性材料的溶液的清洗液和通過控制所述兩性材料的濃度來控制溶液中所述兩性材料的量。
8.根據(jù)權利要求7的半導體器件的制造方法，其中所述兩性材料具有范圍在10E-5-10E-7mol/ml的濃度。
9.根據(jù)權利要求1的半導體器件的制造方法，其中所述兩性材料是單分子或者雙分子的。
10.根據(jù)權利要求1的半導體器件的制造方法，其中所述干燥步驟包括旋轉干燥。
11.根據(jù)權利要求10的半導體器件的制造方法，其中所述旋轉干燥包括以預定的轉速旋轉所述襯底，然后以高于預定轉速的轉速旋轉所述襯底。
12.根據(jù)權利要求1的半導體器件的制造方法，其中所述干燥步驟包括使所述襯底與水平方向傾斜，并進行旋轉干燥。
13.根據(jù)權利要求1的半導體器件的制造方法，其中所述干燥步驟包括在正進行旋轉干燥的同時額外地將所述兩性材料提供給殘存在所述襯底上的清洗液。
14.根據(jù)權利要求1的半導體器件的制造方法，其中所述干燥步驟包括加熱干燥。
15.根據(jù)權利要求1的半導體器件制造方法，其中所述干燥步驟至少包括以高于所述清洗液和所述兩性材料的沸點的溫度加熱所述襯底的步驟。
16.根據(jù)權利要求1的半導體器件的制造方法，其中所述干燥步驟包括加熱所述襯底的步驟，和所述加熱步驟包括當所述圖案包括抗蝕劑時在100℃至240℃的溫度范圍內加熱所述襯底。
17.根據(jù)權利要求1的半導體器件的制造方法，其中所述干燥步驟包括加熱所述襯底的步驟，和所述加熱步驟包括當所述圖案包括被處理膜時在100℃至600℃的溫度范圍內加熱所述襯底。
18.根據(jù)權利要求15的半導體器件的制造方法，其中所述干燥步驟包括加熱所述襯底的步驟，和所述加熱步驟包括當所述圖案包括被處理膜時在250℃至350℃的溫度范圍內加熱所述襯底。
全文摘要
本發(fā)明的半導體器件的制造方法具有以下步驟在襯底上形成由被處理膜或者抗蝕劑制成的圖案、用作為至少包括水的液體的清洗液清洗圖案、在清洗圖案之后在殘存在襯底上的清洗液的表面上展涂具有親水性基團和疏水性基團的兩性材料、和在展涂兩性材料之后干燥襯底以除去襯底上的清洗液。當在干燥步驟中除去濕氣時，在清洗液的表面上展涂兩性材料的分子，由此減小清洗液的表面張力以防止圖案傾斜。
文檔編號H01L21/02GK1945792SQ20061012857
公開日2007年4月11日 申請日期2006年3月31日 優(yōu)先權日2005年3月31日
發(fā)明者田川文武 申請人:爾必達存儲器股份有限公司