半導(dǎo)體器件工藝過濾器和方法
【專利說明】
[0001] 優(yōu)先權(quán)要求和交叉引用
[0002] 本申請要求2013年12月6日提交的標(biāo)題為"Method for Defect Reduction and Resulting Structures"的美國臨時申請第61/912, 997號的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容結(jié)合于此 作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件工藝，更具體地，涉及半導(dǎo)體器件工藝過濾器和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 在半導(dǎo)體制造工藝中，半導(dǎo)體芯片可以制造為具有形成在其中的諸如晶體管、電 阻器、電容器、電感器等的器件。半導(dǎo)體芯片的制造可以包括許多加工步驟，這些加工步驟 可以包括光刻、離子注入、摻雜、退火、封裝等的組合。許多類型的流體可以用于這些工藝 中，包括水、電介質(zhì)、聚合物、光刻膠、化學(xué)蝕刻劑、酸等。這些流體被過濾并且傳遞至制造設(shè) 備，制造設(shè)備在制造半導(dǎo)體期間使用這些流體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種過濾工藝流體的方法，所述 方法包括：將負(fù)性顯影劑引入至過濾膜，其中，所述過濾膜包括第一氟基聚合物；以及通過 所述過濾膜過濾所述負(fù)性顯影劑。
[0006] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：將所述負(fù)性顯影劑儲存在第一工藝罐中， 其中，所述第一工藝罐包括第二氟基聚合物；以及將所述負(fù)性顯影劑通過管道移動至工藝 單元，其中，所述管道包括第三氟基聚合物。
[0007] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：將所述負(fù)性顯影劑儲存在第一工藝罐中， 其中，所述第一工藝罐包括第二氟基聚合物；以及將所述負(fù)性顯影劑通過管道移動至工藝 單元，其中，所述管道包括第三氟基聚合物，其中，所述方法還包括：用所述負(fù)性顯影劑顯影 光刻膠；以及將所述光刻膠用作掩模以由襯底形成鰭。
[0008] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：將所述負(fù)性顯影劑儲存在第一工藝罐中， 其中，所述第一工藝罐包括第二氟基聚合物；以及將所述負(fù)性顯影劑通過管道移動至工藝 單元，其中，所述管道包括第三氟基聚合物，其中，所述方法還包括：在通過所述過濾膜過濾 所述負(fù)性顯影劑之前，潤濕所述過濾膜。
[0009] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：將所述負(fù)性顯影劑儲存在第一工藝罐中， 其中，所述第一工藝罐包括第二氟基聚合物；以及將所述負(fù)性顯影劑通過管道移動至工藝 單元，其中，所述管道包括第三氟基聚合物，其中，所述方法還包括：在通過所述過濾膜過濾 所述負(fù)性顯影劑之前，潤濕所述過濾膜，其中，所述第一氟基聚合物包括聚四氟乙烯、全氟 烷氧基、氟化乙烯丙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物或聚（偏二氟乙烯）。
[0010] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：將所述負(fù)性顯影劑儲存在第一工藝罐中， 其中，所述第一工藝罐包括第二氟基聚合物；以及將所述負(fù)性顯影劑通過管道移動至工藝 單元，其中，所述管道包括第三氟基聚合物，其中，過濾器位于所述工藝單元內(nèi)。
[0011] 在上述方法中，其中，在所述方法的整個過程中，所述負(fù)性顯影劑不與高密度聚乙 稀接觸。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種過濾工藝流體的方法，所述方法包括：用第一 過濾器過濾負(fù)性顯影劑以形成濾過的負(fù)性顯影劑，其中，所述第一過濾器包括第一氟基聚 合物；以及將所述濾過的負(fù)性顯影劑轉(zhuǎn)移至第一工藝單元。
[0013] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：在所述第一工藝單元內(nèi)用所述負(fù)性顯影劑 顯影光刻膠以形成顯影的光刻膠；去除位于所述顯影的光刻膠下面的襯底的部分以形成 鰭；以及由所述鰭形成多個FinFET。
[0014] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：將所述濾過的負(fù)性顯影劑儲存在第一工藝 罐中，所述第一工藝罐包括第二氟基聚合物。
[0015] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：將所述濾過的負(fù)性顯影劑儲存在第一工藝 罐中，所述第一工藝罐包括第二氟基聚合物，其中，所述方法還包括：在將所述濾過的負(fù)性 顯影劑儲存在所述第一工藝罐中之前，將所述濾過的負(fù)性顯影劑儲存在第一容器中。
[0016] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：將所述濾過的負(fù)性顯影劑儲存在第一工藝 罐中，所述第一工藝罐包括第二氟基聚合物，其中，所述方法還包括：在將所述濾過的負(fù)性 顯影劑儲存在所述第一工藝罐中之前，將所述濾過的負(fù)性顯影劑儲存在第一容器中，其中， 所述方法還包括：在過濾所述負(fù)性顯影劑之前，將所述負(fù)性顯影劑儲存在第二容器中，其 中，所述第二容器包括第二氟基聚合物。
[0017] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：將所述濾過的負(fù)性顯影劑儲存在第一工藝 罐中，所述第一工藝罐包括第二氟基聚合物，其中，所述方法還包括：在將所述濾過的負(fù)性 顯影劑儲存在所述第一工藝罐中之前，將所述濾過的負(fù)性顯影劑儲存在第一容器中，其中， 所述方法還包括：在過濾所述負(fù)性顯影劑之前，將所述負(fù)性顯影劑儲存在第二容器中，其 中，所述第二容器包括第二氟基聚合物，其中，所述方法還包括：在過濾所述負(fù)性顯影劑之 前，預(yù)潤濕所述第一過濾器。
[0018] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：在過濾所述負(fù)性顯影劑之前，清洗所述第 一過濾器。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種過濾工藝流體的方法，所述方法包括：安裝過 濾器，其中，所述過濾器包括氟基聚合物膜；通過所述過濾器過濾負(fù)性顯影劑以形成濾過的 負(fù)性顯影劑；以及將所述濾過的負(fù)性顯影劑分配到曝光后的光刻膠上以形成圖案化光刻 膠。
[0020] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：接收所述過濾器并且在安裝所述過濾器之 前預(yù)洗所述過濾器。
[0021] 在上述方法中，其中，所述負(fù)性顯影劑從所述過濾器到所述光刻膠均沒有與聚乙 稀接觸。
[0022] 在上述方法中，其中，所述氟基聚合物膜包括聚四氟乙烯、全氟烷氧基、氟化乙烯 丙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物或聚（偏二氟乙烯）。
[0023] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：用緩沖液沖洗所述過濾器，其中，所述緩沖 液的表面張力低于所述負(fù)性顯影劑的表面張力。
[0024] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：使用所述圖案化光刻膠去除襯底的部分。
【附圖說明】
[0025] 當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)該注意， 根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐，各個部件未按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各個部件的尺 寸可以任意地增大或減小。
[0026] 圖IA至圖ID示出了根據(jù)一些實施例的負(fù)性顯影劑的生命周期；
[0027] 圖2示出了根據(jù)一些實施例的襯底，其中光刻膠位于襯底上方；
[0028] 圖3示出了根據(jù)一些實施例的光刻膠的曝光；
[0029] 圖4A至圖4B示出了根據(jù)一些實施例的顯影劑工作臺；
[0030] 圖5示出了根據(jù)一些實施例的在顯影期間的光刻膠的截面圖；
[0031] 圖6示出了根據(jù)一些實施例的BARC層的圖案化；
[0032] 圖7示出了根據(jù)一些實施例的鰭的形成；
[0033] 圖8示出了根據(jù)一些實施例的可以用于清洗過濾器的清洗工藝。
【具體實施方式】
[0034] 以下公開內(nèi)容提供了許多用于實現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實施例或?qū)嵗?下面描述了組件和布置的具體實例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實例，而不旨在限制本 發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二 部件以直接接觸的方式形成的實施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形 成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實施例。此外，本發(fā)明可在 各個實例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字母。該重復(fù)是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指 示所討論的各個實施例和/或配置之間的關(guān)系。
[0035] 現(xiàn)在參照圖1A，示出了用于負(fù)性顯影劑101的制造和使用的生命周期工藝流程。 在實施例中，工藝流程包括三個不同部分：原材料制造部分103、過濾部分105以及傳遞至 用戶和用戶使用部分107。下面分別結(jié)合圖1B、圖IC和圖ID更詳細(xì)地描述這些部分的每 一個。
[0036] 在實施例中，負(fù)性顯影劑101可以選擇為與光刻膠207(圖IA中未示出，但是下 面結(jié)合圖2示出并描述）聯(lián)用，以在光刻膠207內(nèi)形成負(fù)性圖案。在實施例中，負(fù)性顯影 劑101可以是可以用于去除光刻膠207的在曝光工藝期間未曝光的那些部分的有機溶劑或 臨界流體。可以利用的材料的具體實例包括烴溶劑、醇溶劑、醚溶劑、酯溶劑、臨界流體、它 們的組合等?？梢杂糜谪?fù)性溶劑的材料的具體實例包括己烷、庚烷、辛烷、甲苯、二甲苯、二 氯甲烷、氯仿、四氯化碳、三氯乙烯、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、臨界二氧化碳、乙醚、二丙基醚、 二丁基醚、乙基乙烯基醚、二惡烷、環(huán)氧丙烷、四氫呋喃、溶纖劑、甲基溶纖劑、丁基溶纖劑、 甲基卡必醇、二乙二醇單乙醚、丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、異佛爾酮、環(huán)己酮、乙酸甲 酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、吡啶、甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺等。然而，可以可選地 利用任何合適的材料。
[0037] 接下來見圖1B，示出了原材料制造部分103的簡化圖。具體地，原材料制造部分 103還包括原材料制造部分109和原材料制造儲存部分111。在實施例中，原材料制造部分 109包括用于產(chǎn)生和純化負(fù)性顯影劑101的設(shè)備。由此，可以使用的精細(xì)制造和分離設(shè)備至 少部分地取決于負(fù)性顯影劑101所選擇的材料。
[0038] -旦制造和純化，然后就可以將負(fù)性顯影劑101儲存在原材料制造部分103的原 材料制造儲存部分111內(nèi)，例如，使用第一容器113。在實施例中，第一容器113可以是諸如 小罐、容納罐、壓力容器、桶等的任何合適類型的容器，其可以用于可靠地儲存和容納負(fù)性 顯影劑101，同時在進(jìn)一步加工負(fù)性顯影劑101或?qū)⒇?fù)性顯影劑101運輸至例如用戶之前減 少或消除通過負(fù)性顯影劑101的蒸發(fā)或化學(xué)反應(yīng)的損耗。
[0039] 在具體實施例中，第一容器113可以是用于便利運輸負(fù)性顯影劑101的小罐。在該 實施例中，第一容器113可以包括不含聚乙烯或高密度聚乙烯的材料。例如，在實施例中， 第一容器113可以是氟基聚合物，諸如聚四氟乙烯（PTFE)、全氟烷氧基（PFA)、氟化乙烯丙 烯（FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE)、聚（偏二氟乙烯）（PVDF)、它們的組合等。然而， 通過去除聚乙烯作為原材料制造儲存部分111內(nèi)的組分并且使用氟基聚合物，負(fù)性顯影劑 101 (其可以是強疏水性的）將不會與周圍材料內(nèi)的例如低聚物接觸，并且可以防止聚乙烯 污染負(fù)性顯影劑101和在使用期間纏在光刻膠207上。
[0040] 在第一容器113包括氟基聚合物材料的實施例中，與第一容器113使用諸如高密 度聚乙烯（HDPE)的材料相比，可以觀察到缺陷的數(shù)量的顯著減少。在使用PTFE的具體實 施例中，當(dāng)?shù)谝蝗萜?13中的HDPE變換為PTFE時，可以進(jìn)一步提高濕顆粒的水平。
[0041] 圖IC示出，在已經(jīng)制造和儲存負(fù)性顯影劑101之后，可以在過濾部分105內(nèi)過濾 負(fù)性顯影劑101以去除可能損害或以其他方式使負(fù)性顯影劑101用于制造的器件退化的顆 ?；蚱渌廴疚铩Ｔ趯嵤├校^濾部分105可以包括過濾器部分115和在已經(jīng)過濾負(fù)性 顯影劑101之后用于儲存負(fù)性顯影劑101的過濾儲存部分118。過濾部分105可以位于原 材料制造部分103內(nèi)，或可選地，過濾部分105可以與原材料制造部分103分離開。
[0042] 在實施例中，過濾部分105包括第一罐114以容納來自原材料制造部分103的負(fù) 性顯影劑101，并且也包括按順序排列的第一過濾器117和第二過濾器119 (均用線示出并 且也在圖IC中的放大圖中示出）以過濾掉負(fù)性顯影劑101的污染物。在實施例中，第一過 濾器117可以包括第一過濾池121、第一過濾帽123和第一過濾膜125。第一過濾池121可 以是可以適合于使負(fù)性顯影劑101和第一過濾膜125接觸的任何期望的形狀。在圖IC中 示出的實施例中，第一過濾池121具有圓柱形側(cè)壁和底部。然而，第一過濾池121不限于圓 柱形形狀，并且可以可選地利用諸如中空方形管、八邊形等的任何其他合適的形狀。此外， 第一過濾池121可以被由與各種工藝材料不發(fā)生反應(yīng)的材料制成的第一外殼127圍繞。由 此，雖然第一外殼127可以是能夠經(jīng)受工藝中的化學(xué)物質(zhì)和壓力的任何合適的材料，但是 在實施例中，第一外殼127可以是鋼、不銹鋼、鎳、鋁、它們的合金、它們的組合等。
[0043] 第一過濾池121也可以具有第一過濾帽123以封閉第一過濾池121。第一過濾帽 123可以利用例如諸如O形環(huán)、墊圈或其他密封材料的密封件附接至第一外殼127以防止第 一過濾池121的泄漏，同時允許移除第一過濾帽123以進(jìn)入第一外殼127的內(nèi)部內(nèi)的第一 過濾池121?？蛇x地，可以通過將第一過濾帽123焊接、接合或粘附至第一外殼127來附接 第一過濾帽123,以形成氣密密封并且防止任何泄漏。
[0044] 第一入口 129和第一出口 131可以提供進(jìn)入第一過濾池121以分別接收負(fù)性顯影 劑101和輸出濾過的負(fù)性顯影劑101。第一入口 129和第一出口 131可以形成在第一過濾 池121的第一過濾帽123中（如圖IC所示），或者可以可選地形成為穿過第一過濾池121 的側(cè)壁。在實施例中，第一入口 129和第一出口 131也可以包括多個閥和配件（為了清楚， 未示出）以便利第一過濾池121的移除和替換。
[0045] 第一過濾帽123也可以包括第一排氣口 116。第一排氣口 116可以用于可控地排 出工藝氣體，這可能在第一過濾器117的維修期間或緊急情況期間發(fā)生以可控地釋放在第 一過濾器117中可能加強的壓力。第一排氣口 116也可以包括多個閥和配件（為了清楚， 未示出）以便利第一排氣口 116的安裝或操作。
[0046] 第一過濾膜125可以用于過濾從第一罐114通過第一入口 129輸入第一過濾池 121的負(fù)性顯影劑101，負(fù)性顯影劑101通過第一過濾膜125并且通過第一出口 131從第一 過濾池121排出。在實施例中，第一過濾膜125位于第一入口 129和第一出口 131之間，從 而使得負(fù)性顯影劑101在離開第一過濾池121之前必須穿過第一過濾膜125。
[0047] 在實施例中，第一過濾膜125可以用于過濾負(fù)性顯影劑101中的大于約50nm的顆 粒。由此，第一過濾膜125可以具有50nm或更小的孔隙尺寸，并且可以由諸如聚四氟乙烯 (PTFE)、氟化乙烯丙烯（FEP)、全氟烷氧基（PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE)和聚（偏 二氟乙烯）（PVDF)的材料制成。然而，可以可選地使用不會將聚乙烯浸出至負(fù)性顯影劑101 內(nèi)的任何其他合適的材料。
[0048] 在已經(jīng)通過第一過濾器117過濾負(fù)性顯影劑101 (例如，負(fù)性顯影劑101通過第一 出口 131)之后，可以將負(fù)性顯影劑101發(fā)送到第二過濾器119以去除負(fù)性顯影劑101中 的甚至更小的污染物。在實施例中，第二過濾器119可以具有第二過濾池135、第二過濾帽 137、第二入口 141和第二出口 143,并且這些類似于第一過濾池121、第一過濾帽123、第一 入口 129和第一出口 131，但是它們也可以可選地不同。
[0049] 第二過濾器119也可以包括第二過濾膜139以過濾負(fù)性顯影劑101中的污染物。 然而，在實施例中，第二過濾膜139與第一過濾膜125不相同。相反，第二過濾膜139具有 比第一過濾膜125更小的孔隙尺寸以去除負(fù)性顯影劑101中的更小的污染物。由此，雖然 第二過濾膜139的孔隙尺寸至少部分地取決于第一過濾膜125的孔隙尺寸，但是在第一過 濾膜125具有50nm的孔隙尺寸（如上所述）的實施例中，第二過濾膜139可以具有介于約 Inm和約30nm之間的孔隙尺寸（諸如約IOnm)。
[0050] 此外，可以使用不含聚乙烯的材料形成第二過濾膜139以減少或消除從第二過濾 器119到負(fù)性顯影劑101內(nèi)的聚乙烯的任何浸出。在實施例中，第二過濾膜139可以包括 諸如聚四氟乙烯（PTFE)、全氟烷氧基（PFA)、氟化乙烯丙烯（FEP