包括說(shuō)明書(shū)、附圖和摘要的、于2015年5月14日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)No.2015-099065的全部公開(kāi)內(nèi)容以引用方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造方法，特別地講，涉及當(dāng)被應(yīng)用于使用液體浸沒(méi)曝光的半導(dǎo)體器件的制造方法時(shí)有效的技術(shù)。

背景技術(shù)：

液體浸沒(méi)曝光是在透鏡和半導(dǎo)體晶片之間的微小間隙中利用水的表面張力來(lái)形成水膜(彎液面)的曝光系統(tǒng)，由此致使透鏡和待照射表面(半導(dǎo)體晶片)之間的微小間隙具有高折射率，從而可以將透鏡的有效數(shù)值孔徑(NA)增大至比正常干曝光高的水平。因?yàn)榭赏ㄟ^(guò)增大透鏡的NA來(lái)分辨更細(xì)小的圖案，所以液體浸沒(méi)曝光正被投入工業(yè)實(shí)際運(yùn)用。

日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2006-108564(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)描述了以下技術(shù)：為了使抗蝕劑膜的表面層親水，通過(guò)在將硅襯底暴露于活性氧氣氛的同時(shí)用真空紫外光照射抗蝕劑膜，在抗蝕劑膜的表面層上方形成氧化物層。

日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2008-235542(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)描述了以下技術(shù)：在液體浸沒(méi)光刻中，甚至當(dāng)晶片外周附近的區(qū)域被曝光時(shí)，也可在防止液體流到晶片外部的同時(shí)執(zhí)行曝光處理。具體地講，在晶片的外周端表面和端表面的周緣部分上方設(shè)置抗液劑層。

日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2009-117873(專(zhuān)利文獻(xiàn)3)描述了以下技術(shù)：通過(guò)在液體浸沒(méi)曝光之前供應(yīng)預(yù)潤(rùn)濕液體將襯底潤(rùn)濕，使得浸沒(méi)液體被供應(yīng)到被潤(rùn)濕的襯底和投影系統(tǒng)之間。

日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)(PCT申請(qǐng)的翻譯)No.2006-528835(專(zhuān)利文獻(xiàn)4)描述了一種關(guān)于浸沒(méi)式掃描器的技術(shù)，該掃描器設(shè)置有用于防止在浸沒(méi)液體中出現(xiàn)氣泡并且用于去除氣泡的裝置。

日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2009-88552(專(zhuān)利文獻(xiàn)5)描述了一種關(guān)于光刻設(shè)備的技術(shù)，在該技術(shù)中，會(huì)影響浸沒(méi)光刻的成像質(zhì)量的浸沒(méi)液體中的氣泡影響減小。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

[專(zhuān)利文獻(xiàn)1]日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2006-108564

[專(zhuān)利文獻(xiàn)2]日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2008-235542

[專(zhuān)利文獻(xiàn)3]日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2009-117873

[專(zhuān)利文獻(xiàn)4]日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)(PCT申請(qǐng)的翻譯)No.2006-528835

[專(zhuān)利文獻(xiàn)5]日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2009-88552

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明人的研究，已經(jīng)已知以下的事實(shí)。

在液體浸沒(méi)曝光中，使用具有高抗水性質(zhì)的無(wú)頂部涂層(top-coatless)抗蝕劑來(lái)減少一個(gè)半導(dǎo)體晶片的處理時(shí)間；然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，因?yàn)楦呖顾再|(zhì)，在半導(dǎo)體晶片的周緣部分中造成圖案缺陷，從而降低形成在半導(dǎo)體晶片上方的半導(dǎo)體器件的可靠性。因此，在使用液體浸沒(méi)曝光進(jìn)行的半導(dǎo)體器件的制造方法中，需要提高半導(dǎo)體器件的可靠性的技術(shù)。

根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的描述和附圖，其它問(wèn)題和新特征將變得清楚。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在圓形半導(dǎo)體襯底上方形成待處理膜，使得表面抗水的抗蝕劑層形成在待處理膜上方。隨后，通過(guò)對(duì)圓形半導(dǎo)體襯底的外周區(qū)域選擇性執(zhí)行第一晶片邊緣曝光，降低半導(dǎo)體襯底的外周區(qū)域中的抗蝕劑層的抗水性質(zhì)，然后對(duì)抗蝕劑層執(zhí)行液體浸沒(méi)曝光。隨后，對(duì)圓形半導(dǎo)體襯底的外周區(qū)域執(zhí)行第二晶片邊緣曝光，然后，將對(duì)已經(jīng)被執(zhí)行第一晶片邊緣曝光、液體浸沒(méi)曝光和第二晶片邊緣曝光的抗蝕劑層顯影，使得通過(guò)使用顯影的抗蝕劑層來(lái)蝕刻待處理膜。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可提高半導(dǎo)體器件的可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1是用于說(shuō)明液體浸沒(méi)曝光的視圖；

圖2是用于說(shuō)明液體浸沒(méi)曝光中的氣泡的吞沒(méi)的視圖；

圖3是示出半導(dǎo)體器件的處理流程的部分的處理流程圖；

圖4是示出半導(dǎo)體器件的制造步驟的基本部分剖視圖；

圖5是示出圖4之后的半導(dǎo)體器件的制造步驟的基本部分剖視圖；

圖6是示出圖5之后的半導(dǎo)體器件的制造步驟的基本部分剖視圖；

圖7是示出圖6之后的半導(dǎo)體器件的制造步驟的基本部分剖視圖；

圖8是示出圖7之后的半導(dǎo)體器件的制造步驟的基本部分剖視圖；

圖9是示出圖8之后的半導(dǎo)體器件的制造步驟的基本部分剖視圖；

圖10是示出圖9之后的半導(dǎo)體器件的制造步驟的基本部分剖視圖；

圖11是示出圖10之后的半導(dǎo)體器件的制造步驟的基本部分剖視圖；

圖12是示出圖11之后的半導(dǎo)體器件的制造步驟的基本部分剖視圖；

圖13是示出圖12之后的半導(dǎo)體器件的制造步驟的基本部分剖視 圖；

圖14是示出圖13之后的半導(dǎo)體器件的制造步驟的基本部分剖視圖；以及

圖15是示出曝光區(qū)的半導(dǎo)體晶片的平面圖。

具體實(shí)施方式

有必要時(shí)，為了方便起見(jiàn)，在下面的實(shí)施例中，通過(guò)將實(shí)施例劃分成多個(gè)部分或?qū)嵤├齺?lái)給出描述；然而，除非另外指明，否則它們不是相互獨(dú)立的，而是一個(gè)與另一個(gè)部分或整體相關(guān)，作為修改形式、細(xì)節(jié)、補(bǔ)充描述等。另外，在下面的實(shí)施例中，當(dāng)是指元件的數(shù)量等(包括單元的數(shù)量、數(shù)值、數(shù)量、范圍等)時(shí)，除非明確聲明或者除了當(dāng)數(shù)量在原理上明顯限于特定數(shù)量時(shí)，數(shù)量不限于特定數(shù)量，而是可大于或小于特定數(shù)量。另外，在下面的實(shí)施例中，無(wú)須說(shuō)，組件(也包括構(gòu)成步驟等)不一定是必要的，除非明確聲明或者除了當(dāng)它們?cè)谠砩鲜潜匾臅r(shí)。類(lèi)似地，當(dāng)在下面的實(shí)施例中引用構(gòu)成部分等的形狀和位置關(guān)系等時(shí)，也應(yīng)該還包括與這些形狀等基本上相同或類(lèi)似的形狀，除非另外指明或者除了當(dāng)認(rèn)為在原理上明顯另有所指時(shí)。這對(duì)于以上提到的數(shù)值和范圍，同樣適用。

下文中，將基于附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在用于說(shuō)明實(shí)施例的各視圖中，將用相同的參考標(biāo)號(hào)指代具有相同功能的組件，并且將省略對(duì)其的重復(fù)描述。在下面的實(shí)施例中，在原理上將不再重復(fù)描述相同或類(lèi)似的部件，除非特別有必要。

在實(shí)施例中使用的視圖中，即使是在剖視圖中，也可省略陰影，以便更容易看到視圖?？晒┻x擇地，即使在平面圖中，也可添加陰影，以便更容易看到視圖。

首先，將描述本發(fā)明人進(jìn)行的研究如何實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。

圖1是用于說(shuō)明液體浸沒(méi)曝光的視圖。

在液體浸沒(méi)曝光中使用具有例如圖1中所示的結(jié)構(gòu)的設(shè)備。在圖1的浸沒(méi)式掃描器中，將光源LTS和光掩模(光罩)MK1布置在透鏡(投影透鏡)LS上方，并且將半導(dǎo)體晶片SW布置在透鏡LS下方，從而被布置(真空吸附)和保持在晶片臺(tái)ST上方。然后，去離子水進(jìn)入噴嘴NZ的入口端口NZa并且從吸入端口NZb排出，使得透鏡LS和半導(dǎo)體晶片SW的待照射表面(待曝光表面)之間的間隙被填充去離子水。用去離子水，在透鏡LS和半導(dǎo)體晶片SW的待照射表面之間的微小間隙中形成彎液面(水膜)。彎液面用作浸沒(méi)液體MS，但據(jù)稱(chēng)，半導(dǎo)體晶片SW的待照射表面因?yàn)樾纬闪藦澮好?，所以?yīng)該是抗水的。用于微制造的抗蝕劑層(抗蝕劑膜、光致抗蝕劑層、或光敏抗蝕劑層)PR被形成為半導(dǎo)體晶片SW的待照射表面上方的單層抗蝕劑膜或多層抗蝕劑膜。半導(dǎo)體晶片SW具有半導(dǎo)體襯底SUB和抗蝕劑層PR。光源LTS是例如波長(zhǎng)為193nm的ArF準(zhǔn)分子激光。光掩模MK1是用于將所需圖案印刷到抗蝕劑層PR上方的掩模，并且由玻璃或石英形成。

經(jīng)由光掩模MK1、透鏡LS和浸沒(méi)液體MS，用所述光源LTS發(fā)射的到達(dá)半導(dǎo)體晶片SW的光，在抗蝕劑層PR上方印刷與光掩模MK1具有的圖案幾乎相同的微縮投影圖案。

在液體浸沒(méi)曝光(液體浸沒(méi)光刻)中，執(zhí)行掃描曝光，在掃描曝光中，通過(guò)相對(duì)于透鏡LS掃描半導(dǎo)體晶片SW，用曝光用光(exposure light)(ArF準(zhǔn)分子激光)照射半導(dǎo)體晶片SW(換句話(huà)講，抗蝕劑層PR)。在這種情況下，為了使浸沒(méi)液體可以以高速平穩(wěn)地移動(dòng)而不留下水滴，需要抗蝕劑層PR具有高抗水性質(zhì)。如果抗蝕劑層PR的抗水性質(zhì)低，則擔(dān)心當(dāng)掃描半導(dǎo)體晶片SW時(shí)會(huì)留下浸沒(méi)液體MS(浸沒(méi)水)的水滴。如果留下水滴，則在它被干燥時(shí)消除了來(lái)自半導(dǎo)體晶片SW的汽化熱，因此半導(dǎo)體晶片SW收縮，從而造成光掩模MK1和半導(dǎo)體晶片SW之間的重疊不對(duì)準(zhǔn)。

使用無(wú)頂部涂層抗蝕劑作為具有高抗水性質(zhì)的抗蝕劑層PR。當(dāng)一旦無(wú)頂部涂層抗蝕劑被涂覆時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高抗水性質(zhì)，因?yàn)榫哂械捅砻孀杂赡艿暮哿烤酆衔?含氟聚合物)被作為抗水劑混合到抗蝕劑液體中并且當(dāng)通過(guò)使用抗水劑的表面偏析效果來(lái)形成涂覆膜時(shí)，抗水劑只聚集在表面中。

然而，在這種情況下，從本發(fā)明人的研究中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題。

圖2是用于說(shuō)明液體浸沒(méi)曝光中的氣泡的吞沒(méi)的視圖。

在浸沒(méi)式掃描器中，晶片臺(tái)引導(dǎo)件WSG圍繞半導(dǎo)體晶片SW布置，從而包圍半導(dǎo)體晶片SW的整個(gè)圓周。晶片臺(tái)引導(dǎo)件WSG的高度與上方已經(jīng)形成抗蝕劑層PR的半導(dǎo)體晶片SW的主表面的高度幾乎相等，并且在半導(dǎo)體晶片SW和晶片臺(tái)引導(dǎo)件WSG之間存在間隙GP，間隙GP的寬度是大致幾毫米。另外，采用以下機(jī)制：當(dāng)掃描半導(dǎo)體晶片SW時(shí)，晶片臺(tái)引導(dǎo)件WSG與晶片臺(tái)ST一體地移動(dòng)。

為了防止浸沒(méi)液體MS溢出并且從半導(dǎo)體晶片SW的表面落下，設(shè)置晶片臺(tái)引導(dǎo)件WSG，并且例如用基于氟的樹(shù)脂等涂覆其表面，以提供抗水性質(zhì)。因?yàn)樾纬稍诎雽?dǎo)體晶片SW的表面上方的抗蝕劑層PR和晶片臺(tái)引導(dǎo)件WSG中的每個(gè)具有高抗水性質(zhì)，所以即使當(dāng)浸沒(méi)液體MS跨越半導(dǎo)體晶片SW的表面、間隙GP和晶片臺(tái)引導(dǎo)件WSG時(shí)，浸沒(méi)液體MS也決不溢出和落到間隙GP中。換句話(huà)講，為了將浸沒(méi)液體MS保持在半導(dǎo)體晶片SW的表面上方，也需要抗蝕劑層PR是抗水的。

然而，根據(jù)本發(fā)明人的研究，已經(jīng)知道，由于液體浸沒(méi)曝光中的高速處理，導(dǎo)致當(dāng)使用具有高抗水性質(zhì)的無(wú)頂部涂層抗蝕劑作為抗蝕 劑層PR時(shí)，造成缺陷。當(dāng)半導(dǎo)體晶片SW從浸沒(méi)液體MS跨越半導(dǎo)體晶片SW的表面、間隙GP和晶片臺(tái)引導(dǎo)件WSG的狀態(tài)開(kāi)始移動(dòng)而移至相對(duì)于透鏡LS的半導(dǎo)體晶片SW的外部方向時(shí)，間隙GP中存在的空氣被吞沒(méi)在浸沒(méi)液體MS中，從而在浸沒(méi)液體MS中造成氣泡VD，如圖2中所示。在半導(dǎo)體晶片SW的主表面的外周中和其中已經(jīng)造成氣泡VD的區(qū)域中，造成直徑是大致幾毫米的氣泡VD，圖案沒(méi)有被分辨，從而造成圖案缺陷。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，也就是說(shuō)，因?yàn)楫?dāng)曝光用光的光路受氣泡VD干擾時(shí)圖案散焦，所以造成圖案缺陷。還已經(jīng)知道，因?yàn)榭刮g劑層PR的抗水性質(zhì)較高，所以更有可能造成氣泡VD。

已經(jīng)知道，當(dāng)因此使用無(wú)頂部涂層抗蝕劑通過(guò)液體浸沒(méi)曝光來(lái)制造半導(dǎo)體器件時(shí)，存在半導(dǎo)體器件的可靠性會(huì)降低，半導(dǎo)體器件的制造良率會(huì)減小等問(wèn)題。在下面的實(shí)施例中，進(jìn)行克服這些問(wèn)題的創(chuàng)新，這些創(chuàng)新的特征在于以下事實(shí)：在液體浸沒(méi)曝光之前，在半導(dǎo)體晶片的外周區(qū)域中控制抗蝕劑膜的抗水性質(zhì)。

(實(shí)施例)

根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件具有多個(gè)MISFET(金屬絕緣體半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。在矩形形狀的芯片區(qū)域中形成半導(dǎo)體器件，并且多個(gè)芯片區(qū)域在半導(dǎo)體晶片中布置成矩陣圖案。在一個(gè)半導(dǎo)體晶片上方形成多個(gè)半導(dǎo)體器件。

圖3是示出半導(dǎo)體器件的處理流程的部分的處理流程圖，圖4至圖14是均示出半導(dǎo)體器件的制造步驟的基本部分剖視圖。圖15是示出曝光區(qū)的半導(dǎo)體晶片的平面圖。

如圖4中所示，首先，提供包括例如硅的半導(dǎo)體襯底SUB(圖3中的步驟S1)。半導(dǎo)體襯底SUB是其平面形狀是圓形(大致圓形)的半導(dǎo)體晶片SW。圖4示出半導(dǎo)體晶片SW的周緣部分PC和中心部分CP中的每個(gè)的一部分。周緣部分PC包括至少隨后描述的第一晶片邊 緣曝光區(qū)WEE1和第二晶片邊緣曝光區(qū)WEE2。中心部分CP意指半導(dǎo)體晶片SW的中心部分(內(nèi)部部分)，中心部分位于周緣部分PC的內(nèi)部。半導(dǎo)體晶片SW的外周的截面形狀被簡(jiǎn)單圖示為矩形形狀，但實(shí)際上半導(dǎo)體晶片SW的主表面?zhèn)群捅潮砻鎮(zhèn)鹊墓战窃诤穸确较蛏媳恍纬傻菇?，如圖2中所示。

隨后，經(jīng)由包括例如氧化硅膜的絕緣膜1，在半導(dǎo)體襯底SUB上方形成待處理膜(待處理層)2(圖3中的步驟S2)。待處理膜2包括例如氮化硅膜。隨后，在待處理膜2上方形成抗反射膜。使用無(wú)機(jī)膜的BARL(底部抗反射層)或使用有機(jī)膜的BARC(底部抗反射涂層)作為抗反射膜。通過(guò)使用涂層和熱固化來(lái)形成BARC。當(dāng)使用具有大入射角的光對(duì)光進(jìn)行成像時(shí)，可采用三層抗蝕劑工藝，在三層抗蝕劑工藝中，使用下層3和中間層4作為抗反射膜。在三層抗蝕劑工藝中，就處理而言，中間層4用作處理下層3的掩膜，而下層3用作處理待處理膜2的掩膜。下文中，描述針對(duì)抗反射膜采用三層抗蝕劑工藝的示例。如下地形成下層3：例如，通過(guò)旋涂方法，涂覆(JSR公司制造的)化學(xué)溶液HM8005，使其具有200nm的厚度；然后，通過(guò)熱處理將聚合物交聯(lián)。

隨后，在下層3上方，形成包含碳(C)和硅(Si)作為主要成分的中間層(中間層膜)4。通過(guò)使用(Shin-Etsu Chemical有限公司制造的)SHB-A759作為基礎(chǔ)材料(基礎(chǔ)樹(shù)脂)，形成中間層4。在通過(guò)旋涂方法涂覆材料使其具有80nm的厚度之后，通過(guò)在180℃下熱處理90秒將基礎(chǔ)聚合物交聯(lián)，從而允許形成中間層4。

隨后，通過(guò)旋涂無(wú)頂部涂層抗蝕劑，形成抗蝕劑層(光敏抗蝕劑層、無(wú)頂部涂層抗蝕劑層、抗蝕劑膜)PR(圖3中的步驟S3)。在涂覆之后進(jìn)行熱固化。通過(guò)使用化學(xué)增幅正抗蝕劑來(lái)形成抗蝕劑層PR。使用與2-甲基金剛烷基團(tuán)結(jié)合的甲基丙烯酸酯作為抗蝕劑層PR的基礎(chǔ)聚合物(添加量：基于總量的7.0質(zhì)量％)，2-甲基金剛烷基團(tuán)在與酸 感應(yīng)(sympathizing)時(shí)被分離；使用全氟丁基磺酸三苯基锍鹽作為PAG(添加量：基于基礎(chǔ)聚合物總量的5.0質(zhì)量％)。使用三乙醇胺作為猝滅劑(添加量：基于基礎(chǔ)聚合物總量的5.0質(zhì)量％)；使用堿性顯影劑中不可溶的氟化合物作為抗水添加劑(添加量：基于基礎(chǔ)聚合物總量的4.0質(zhì)量％)。通過(guò)將這些材料(以上提到的基礎(chǔ)聚合物、PAG、猝滅劑和抗水添加劑)溶解在用作溶劑的PGMEA(丙二醇甲醚醋酸酯)中，得到抗蝕劑層PR的材料。通過(guò)旋涂方法涂覆抗蝕劑層PR，使其具有100nm的厚度，之后在100℃下熱處理60秒。在旋涂期間，對(duì)添加于抗蝕劑層PR的抗水添加劑進(jìn)行表面偏析，結(jié)果，抗蝕劑層PR表現(xiàn)出抗蝕劑層PR的后退接觸角是75.0的高抗水性質(zhì)。

隨后，為了減弱抗蝕劑層PR的抗水性質(zhì)，在半導(dǎo)體晶片SW的外周WF附近的區(qū)域(外周區(qū)域)中執(zhí)行第一晶片邊緣曝光，如圖5中所示(圖3中的步驟S4)。在第一晶片邊緣曝光中，通過(guò)使用光掩模MK2，用曝光用光選擇性照射從半導(dǎo)體晶片SW的外周WF起具有第一寬度(例如，1mm)的區(qū)域，如圖5和圖15中所示。用曝光用光照射的區(qū)域是第一晶片邊緣曝光區(qū)WEE1。如圖15中所示，第一晶片邊緣曝光區(qū)WEE1是外周WF和第一晶片邊緣曝光區(qū)內(nèi)周W1之間的區(qū)域。在第一晶片邊緣曝光中，為了減少處理時(shí)間和成本，優(yōu)選地采用使用DUV(深紫外)光進(jìn)行的干曝光，DUV光的波長(zhǎng)比液體浸沒(méi)曝光中使用的光的波長(zhǎng)長(zhǎng)。

在第一晶片邊緣曝光中，當(dāng)用從汞氙燈發(fā)射的波長(zhǎng)200nm的曝光用光例如以100mJ/cm²的曝光量照射抗蝕劑層PR時(shí)，由化學(xué)增幅正抗蝕劑中的光致酸生成劑生成酸，并且生成的酸造成抗蝕劑的基礎(chǔ)樹(shù)脂的脫保護(hù)反應(yīng)部分發(fā)展，使得在基礎(chǔ)樹(shù)脂中出現(xiàn)極性基。結(jié)果，第一晶片邊緣曝光區(qū)WEE1中的抗蝕劑層PR的表面的后退接觸角減小至72.0。也就是說(shuō)，通過(guò)第一晶片邊緣曝光，減弱第一晶片邊緣曝光區(qū)WEE1中的抗蝕劑層PR的抗水性質(zhì)。

隨后，執(zhí)行液體浸沒(méi)曝光，如圖6和圖15中所示(圖3中的步驟S5)。如參照?qǐng)D1和圖2描述的，對(duì)半導(dǎo)體晶片SW的主表面上方形成的抗蝕劑層PR執(zhí)行液體浸沒(méi)曝光。在液體浸沒(méi)曝光中，通過(guò)微縮投影曝光在抗蝕劑層PR上方對(duì)光掩模(光罩)MK1中形成的圖案進(jìn)行成像，波長(zhǎng)193nm的曝光用光的曝光量被設(shè)置成20mJ/cm²。液體浸沒(méi)曝光是通過(guò)相對(duì)于透鏡LS掃描半導(dǎo)體晶片SW在半導(dǎo)體晶片SE的主表面上方順序地形成芯片區(qū)CH的掃描曝光。芯片區(qū)CH布置在半導(dǎo)體晶片SW的主表面上方并且布置成垂直方向和水平方向上的矩陣圖案，并且它們還可跨半導(dǎo)體晶片SW的外周WF的整個(gè)圓周形成。也就是說(shuō)，半導(dǎo)體晶片SW的外周WF位于布置成矩陣圖案的芯片區(qū)CH內(nèi)(換句話(huà)講，液體浸沒(méi)曝光區(qū)IL內(nèi))。因?yàn)閷?duì)半導(dǎo)體晶片SW的外周WF執(zhí)行液體浸沒(méi)曝光，所以造成以上提到的關(guān)于氣泡VD的問(wèn)題。順帶一提，芯片區(qū)CH也跨半導(dǎo)體晶片SW的外周WF形成的原因在于，通過(guò)針對(duì)位于半導(dǎo)體晶片SW的中心部分CP中的芯片區(qū)和位于周緣部分PC中的芯片區(qū)CH二者匹配處理(諸如，曝光、蝕刻等)的環(huán)境來(lái)提高處理精確度和良率。另外，這是因?yàn)榘雽?dǎo)體晶片SW上方的芯片區(qū)CH的數(shù)量增加。

圖6示出在液體浸沒(méi)曝光中只用曝光用光照射半導(dǎo)體晶片SW的中心部分CP的局部部分的示例。

隨后，在半導(dǎo)體晶片SW的外周中執(zhí)行第二晶片邊緣曝光，如圖7中所示(圖3中的步驟S6)。在第二晶片邊緣曝光中，通過(guò)使用光掩模MK3用曝光用光選擇性照射從半導(dǎo)體晶片SW的外周WF起具有第二寬度(例如，1.5mm)的區(qū)域，如圖7和圖15中所示。用曝光用光照射的區(qū)域是第二晶片邊緣曝光區(qū)WEE2。如圖15中所示，第二晶片邊緣曝光區(qū)WEE2是外周WF和第二晶片邊緣曝光區(qū)內(nèi)周W2之間的區(qū)域。在第二晶片邊緣曝光中，為了減少處理時(shí)間和成本，優(yōu)選地采用使用DUV光進(jìn)行的干曝光，DUV光的波長(zhǎng)比液體浸沒(méi)曝光中使用的光的波長(zhǎng)長(zhǎng)。

為了在隨后描述的顯影步驟中去除半導(dǎo)體晶片SW的外周WF附近的區(qū)域中的抗蝕劑層PR，執(zhí)行第二晶片邊緣曝光。半導(dǎo)體晶片SW的外周WF附近的區(qū)域中的抗蝕劑層PR的厚度更有可能相比于中心部分CP有所不同。這是因?yàn)?，半?dǎo)體晶片SW的圓周在厚度方向上被形成倒角，或者因?yàn)橥ㄟ^(guò)旋涂方法涂覆抗蝕劑層PR等。膜厚度的變化造成半導(dǎo)體晶片SW的外周WF附近的區(qū)域中的待處理膜2有圖案缺陷。為了去除將要造成抗蝕劑層PR的厚度變化的區(qū)域中的抗蝕劑層PR，執(zhí)行第二晶片邊緣曝光。

重要的是，相比于第一晶片邊緣曝光區(qū)內(nèi)周W1，第二晶片邊緣曝光區(qū)內(nèi)周W2的位置更靠半導(dǎo)體晶片SW的主表面的內(nèi)部(位置更靠近中心)。也就是說(shuō)，可通過(guò)將(靠近中心形成的)第二晶片邊緣曝光區(qū)內(nèi)周W2與第一晶片邊緣曝光區(qū)內(nèi)周W1分開(kāi)，防止(減小)會(huì)對(duì)形成在第二晶片邊緣曝光區(qū)內(nèi)周W2內(nèi)的芯片區(qū)CH產(chǎn)生影響的第一晶片邊緣曝光中的曝光用光的影響。第二晶片邊緣曝光區(qū)內(nèi)周W2可被設(shè)置成與外周WF相距2mm的距離。在第二晶片邊緣曝光中，用從汞氙燈發(fā)射的曝光用光例如以60mJ/cm²的曝光量照射抗蝕劑層PR。

隨后，在例如100℃的條件下對(duì)抗蝕劑層PR執(zhí)行PEB(曝光后烘烤)60秒。因?yàn)橐陨咸岬降牡谝痪吘壠毓?、液體浸沒(méi)曝光和第二晶片邊緣曝光，由用曝光用光(紫外光)照射的區(qū)域中的抗蝕劑層PR中包含的生成酸試劑生成酸。另外，通過(guò)執(zhí)行PEB，致使在被照射區(qū)域中的抗蝕劑層PR中開(kāi)展脫保護(hù)反應(yīng)。也就是說(shuō)，在被照射區(qū)域中生成的酸作用于基礎(chǔ)樹(shù)脂的堿溶解抑制基團(tuán)(堿溶解抑制基團(tuán)是酸可離解的)，使得基礎(chǔ)樹(shù)脂被分解，從而改變抗蝕劑層PR，使其具有能溶解在堿顯影劑中的分子結(jié)構(gòu)。

隨后，對(duì)半導(dǎo)體晶片SW執(zhí)行顯影，如圖8中所示(圖3中的步驟S7)。使用四甲基氫氧化銨液體(下文中，被稱(chēng)為T(mén)MAH液體)等作 為顯影劑，并且執(zhí)行顯影30秒。通過(guò)顯影來(lái)溶解用曝光用光照射的區(qū)域中的抗蝕劑層PR，使得完成抗蝕劑圖案Pra并且從作為抗蝕劑層PR的被溶解區(qū)域的開(kāi)口暴露中間層4。在液體浸沒(méi)曝光中，去除用ArF準(zhǔn)分子激光曝光用光照射的區(qū)域和第二晶片邊緣曝光區(qū)WEE2中的每個(gè)中的抗蝕劑層PR。

檢查完成顯影時(shí)得到的抗蝕劑圖案PRa的結(jié)果是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)相比于執(zhí)行第一晶片邊緣曝光之前的狀態(tài)，圖案缺陷減少。也就是說(shuō)，通過(guò)在液體浸沒(méi)曝光之前在半導(dǎo)體晶片SW的抗蝕劑層PR上執(zhí)行第一晶片邊緣曝光，第一晶片邊緣曝光區(qū)WEE1中的抗蝕劑層PR的抗水性質(zhì)可降低并且可在液體浸沒(méi)曝光期間防止氣泡的吞沒(méi)，從而允許防止抗蝕劑圖案PRa的圖案缺陷。

隨后，蝕刻中間層4和下層3，如圖9中所示(圖3中的步驟S8)。通過(guò)在使用抗蝕劑圖案PRa作為掩膜的情況下使用CHF₃、CF₄和O₂的混合氣體干蝕刻中間層4，從而允許抗蝕劑圖案PRa的圖案被轉(zhuǎn)移到中間層4。另外，通過(guò)在使用通過(guò)抗蝕劑圖案PRa和中間層4形成的圖案作為掩膜的情況下使用O₂、N₂和HBr的混合氣體干蝕刻下層3，從而允許完成已經(jīng)被轉(zhuǎn)移抗蝕劑圖案PRa的圖案的下層圖案3a。在蝕刻下層3期間，抗蝕劑圖案PRa和中間層4被去除，并且消失。

隨后，使用下層圖案3a作為掩膜蝕刻待處理膜2，形成溝槽GV，如圖10中所示(圖3中的步驟S9)。在這個(gè)步驟中，通過(guò)使用Cl、HBr、SF₆和O₂的混合氣體順序地干蝕刻作為待處理膜2的氮化硅膜、絕緣膜1和半導(dǎo)體襯底(硅襯底)SUB。因?yàn)榭刮g劑層PR的抗蝕劑圖案PRa被轉(zhuǎn)移到待處理膜2并且通過(guò)使用待處理膜2作為掩膜在半導(dǎo)體襯底SUB中形成溝槽GV，所以在對(duì)應(yīng)于抗蝕劑圖案PRa的開(kāi)口的位置處形成溝槽GV。

隨后，通過(guò)CVD(化學(xué)氣相沉積)方法，在半導(dǎo)體襯底SUB上方 沉積包括例如氧化硅膜的元件隔離絕緣膜5，使得溝槽GV被元件隔離絕緣膜5填充，如圖11中所示。

隨后，通過(guò)對(duì)元件隔離絕緣膜5執(zhí)行CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)處理，元件隔離絕緣膜5只被選擇性地留在溝槽GV中，從而允許形成元件隔離區(qū)STI，如圖12中所示(圖3中的步驟S10)。

隨后，去除待處理膜2和絕緣膜1，然后，在半導(dǎo)體襯底SUB的主表面上方形成柵極絕緣膜GI和柵極電極GE，如圖13中所示。

當(dāng)在形成元件隔離區(qū)STI之后去除待處理膜2和絕緣膜1時(shí)，在半導(dǎo)體襯底SUB的主表面上方形成從平面圖看被元件隔離區(qū)STI環(huán)繞的有源區(qū)。隨后，在半導(dǎo)體襯底SUB的主表面上方，形成將變成柵極絕緣膜GI的絕緣膜和將變成柵極電極GE的導(dǎo)體膜。然后，通過(guò)蝕刻導(dǎo)體膜和絕緣膜，形成柵極電極GE和柵極絕緣膜GI?？赏ㄟ^(guò)在使用導(dǎo)體膜作為以上提到的待處理膜的情況下執(zhí)行圖3中的步驟S3至步驟S9，形成柵極電極GE?？赏ㄟ^(guò)氧化硅膜、氮氧化硅膜等來(lái)形成柵極絕緣膜GI。另一方面，可通過(guò)多晶硅膜、金屬膜等來(lái)形成柵極電極GE。

可供選擇地，可致使導(dǎo)體膜對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體襯底SUB。在該情況下，在半導(dǎo)體襯底SUB中形成溝槽GV的蝕刻步驟對(duì)應(yīng)于為了形成柵極電極GE而蝕刻導(dǎo)體膜的步驟。

隨后，順序地形成低濃度半導(dǎo)體區(qū)NM、側(cè)壁絕緣膜SP和高濃度半導(dǎo)體區(qū)NH，如圖14中所示。首先，在柵極電極GE兩端的半導(dǎo)體襯底SUB的表面上方形成低濃度半導(dǎo)體區(qū)NM。低濃度半導(dǎo)體區(qū)NM是例如n型半導(dǎo)體區(qū)，并且以與柵極電極GE的自對(duì)準(zhǔn)方式通過(guò)離子注入雜質(zhì)(諸如，磷(P)、砷(As)等)來(lái)形成。

隨后，通過(guò)沉積絕緣膜，在柵極電極GE的側(cè)壁上方選擇性形成側(cè) 壁絕緣膜SP，以通過(guò)在絕緣膜上執(zhí)行各向異性干蝕刻來(lái)覆蓋柵極電極GE的上表面和側(cè)表面。側(cè)壁絕緣膜SP可包括氧化硅膜、氮化硅膜、或這兩者的層疊結(jié)構(gòu)。

隨后，在柵極電極GE的兩端的半導(dǎo)體襯底SUB的表面上方，形成高濃度半導(dǎo)體區(qū)NH。高濃度半導(dǎo)體區(qū)NH是例如n型半導(dǎo)體區(qū)，并且以相對(duì)于柵極電極GE和側(cè)壁絕緣膜SP的自對(duì)準(zhǔn)方式通過(guò)離子注入雜質(zhì)(諸如，磷(P)、砷(As)等)來(lái)形成。

通過(guò)柵極電極GE、柵極絕緣膜GI、低濃度半導(dǎo)體區(qū)NM和高濃度半導(dǎo)體區(qū)NH來(lái)形成MISFET。通過(guò)低濃度半導(dǎo)體區(qū)NM和高濃度半導(dǎo)體區(qū)NH來(lái)形成MISFET的源極和漏極。

根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)在液體浸沒(méi)曝光之前在抗蝕劑層PR上執(zhí)行第一晶片邊緣曝光(抗蝕劑層PR存在于位于半導(dǎo)體晶片SW的周緣中的第一晶片邊緣曝光區(qū)WEE1中)，降低將在液體浸沒(méi)曝光中使用的抗蝕劑層PR的抗水性質(zhì)，從而允許在液體浸沒(méi)曝光中防止氣泡VD的吞沒(méi)并且防止抗蝕劑圖案PRa的圖案缺陷。

另外，可防止作為已經(jīng)被轉(zhuǎn)移有抗蝕劑圖案PRa的圖案的待處理膜2的氮化硅膜和元件隔離區(qū)STI中的每個(gè)的圖案缺陷，從而允許提供具有高可靠性的半導(dǎo)體器件。此外，半導(dǎo)體器件的制造良率可提高。

如果可察覺(jué)到氣泡VD的吞沒(méi)，則第一晶片邊緣曝光中的曝光量增大。由此，第一晶片邊緣曝光區(qū)WEE1的親水性質(zhì)可增大至更高水平，使得可抑制氣泡VD的吞沒(méi)。如果通過(guò)執(zhí)行第一晶片邊緣曝光在間隙GP中造成漏水，則第一晶片邊緣曝光中的曝光量減小。由此，會(huì)因執(zhí)行第一晶片邊緣曝光而造成的抗蝕劑表面的過(guò)度親水性質(zhì)可改善。如上所述，可通過(guò)在不同步驟中執(zhí)行第一晶片邊緣曝光和第二晶片邊緣曝光，容易地改變第一晶片邊緣曝光中的曝光量，從而允許防止會(huì)在 液體浸沒(méi)曝光期間造成的氣泡VD的吞沒(méi)。

通過(guò)使第二晶片邊緣曝光區(qū)WEE2的寬度大于第一晶片邊緣曝光區(qū)WEE1的寬度，用于照射第一晶片邊緣曝光區(qū)WEE1的曝光用光決不不利地影響第二晶片邊緣曝光區(qū)WEE2內(nèi)形成(第二晶片邊緣曝光區(qū)內(nèi)周W2內(nèi)(靠近其中心)形成)的芯片區(qū)CH，即使當(dāng)?shù)谝痪吘壠毓庵械钠毓饬孔兓瘯r(shí)。因此，第一晶片邊緣曝光中的曝光量可充分增大，因此抗蝕劑層PR的抗水性質(zhì)可充分降低。

通過(guò)使第一晶片邊緣曝光中的曝光用光的波長(zhǎng)比液體浸沒(méi)曝光中的曝光用光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，可針對(duì)第一晶片邊緣曝光采用使用例如DUV光的曝光設(shè)備，因此第一晶片邊緣曝光的處理時(shí)間和制造成本二者可減少。因?yàn)檫€可針對(duì)第二晶片邊緣曝光采用使用DUV光的曝光設(shè)備，所以可得到類(lèi)似效果。

另外，可防止已經(jīng)應(yīng)用類(lèi)似制造方法的柵極電極GE中的圖案缺陷。

<第一變形>

在第一變形中，在圖3中的步驟S4的第一晶片邊緣曝光之后，半導(dǎo)體晶片SW(抗蝕劑層PR)的表面立即經(jīng)受去離子水的清洗處理。

在第一晶片邊緣曝光區(qū)WEE1中的抗蝕劑層PR中，在第一晶片邊緣曝光之后，形成抗蝕劑層PR的基礎(chǔ)樹(shù)脂的脫保護(hù)反應(yīng)立即部分進(jìn)行，使得極性基出現(xiàn)。因?yàn)闃O性基與水具有高親和性，所以當(dāng)向抗蝕劑層PR的表面供應(yīng)水時(shí)，其取向在朝向抗蝕劑層PR表面的方向上改變，從而允許抗蝕劑層PR的親水性質(zhì)提高。

尤其當(dāng)在第一晶片邊緣曝光中抗蝕劑層PR的抗水性質(zhì)不可充分降低等時(shí)，以上提到的清洗處理是有效的。

<第二變形>

在第二變形中，在圖3中的步驟S4的第一晶片邊緣曝光之后，立即對(duì)半導(dǎo)體晶片SW執(zhí)行熱處理。優(yōu)選地，在70℃的條件下執(zhí)行熱處理大致10秒，溫度被設(shè)置成比PEB的條件低，時(shí)間被設(shè)置成比PEB的條件短。

通過(guò)在第一晶片邊緣曝光之后立即執(zhí)行熱處理，可致使第一晶片邊緣曝光區(qū)WEE1中的抗蝕劑層PR的脫保護(hù)反應(yīng)進(jìn)展到更高級(jí)別，使得抗水性質(zhì)大大降低。類(lèi)似于第一變形的情況，尤其當(dāng)在第一晶片邊緣曝光中抗蝕劑層PR的抗水性質(zhì)不可充分降低等時(shí)，熱處理是有效的。

<第三變形>

在第三變形中，在圖3中的處理流程中，在液體浸沒(méi)曝光之前執(zhí)行第二晶片邊緣曝光?？墒紫葓?zhí)行第一晶片邊緣曝光或第二晶片邊緣曝光，只要它們是在液體浸沒(méi)曝光之前執(zhí)行的，但重要的是執(zhí)行這二者。曝光條件與以上提到的實(shí)施例中的曝光條件相同，并且分別在不同區(qū)域中在不同條件下執(zhí)行第一晶片邊緣曝光和第二晶片邊緣曝光。也就是說(shuō)，重要的是使第二晶片邊緣曝光區(qū)WEE2的寬度大于第一晶片邊緣曝光區(qū)WEE1的寬度以控制抗水性質(zhì)。通過(guò)保持這種關(guān)系，第二晶片邊緣曝光區(qū)WEE2內(nèi)形成(第二晶片邊緣曝光區(qū)內(nèi)周W2內(nèi)(靠近其中心)形成)的芯片區(qū)CH不會(huì)受第一晶片邊緣曝光中的曝光用光的不利影響。例如，當(dāng)?shù)诙吘壠毓庵械钠毓庥霉獾钠毓饬吭龃髸r(shí)，可省略第一晶片邊緣曝光；然而，圖15中的第二晶片邊緣曝光區(qū)內(nèi)周W2內(nèi)的芯片區(qū)受影響，因此優(yōu)選地一起執(zhí)行第一晶片邊緣曝光和第二晶片邊緣曝光。

在第三變形中，可在單個(gè)曝光設(shè)備單元中執(zhí)行第一晶片邊緣曝光和第二晶片邊緣曝光，因此曝光步驟的處理時(shí)間可減少。在以上提到 的實(shí)施例中，通常在互不相同的曝光設(shè)備單元中執(zhí)行第一晶片邊緣曝光、液體浸沒(méi)曝光和第二晶片邊緣曝光。在第三變形中，可在單個(gè)曝光設(shè)備單元中執(zhí)行第一晶片邊緣曝光和第二晶片邊緣曝光，因此在單元之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移的時(shí)間和吞吐量二者可減少。

因此，可制造根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。

以上已經(jīng)基于本發(fā)明人做出的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例具體描述了本發(fā)明，但無(wú)須說(shuō)，本發(fā)明不應(yīng)該限于實(shí)施例并且可在不脫離其主旨的范圍內(nèi)以各種方式進(jìn)行修改。

已經(jīng)通過(guò)使用以下示例來(lái)描述本發(fā)明：例如，經(jīng)由下層3和中間層4在待處理膜2上方形成抗蝕劑層PR，但可省略中間層4、下層3、或這二者。