[发明专利]制造半导体器件的方法和半导体器件制造工具

说明书

本发明涉及制造半导体器件的方法和半导体器件制造工具。具体地，所述制造半导体器件的方法包括在基板上方形成包括光致抗蚀剂组合物的光致抗蚀剂层。将所述光致抗蚀剂层选择性地暴露于光化辐射。在将所述光致抗蚀剂层选择性地暴露于光化辐射之后，加热所述光致抗蚀剂层。在加热期间，所述光致抗蚀剂层暴露于大于45％相对湿度的环境中。在所述加热后使所述光致抗蚀剂层显影，以在所述光致抗蚀剂层中形成图案。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年12月2日提交的美国临时专利申请第62/942,655号的权益，该临时专利申请全部公开通过引用整体并入本文。

背景技术

随着消费者设备响应于消费者需求而变得越来越小，这些设备的各个部件也必须减小大小。构成例如移动电话、计算机平板电脑等设备的主要部件的半导体器件已被迫变得越来越小，对应地也迫使半导体器件内的各个器件(例如，晶体管、电阻器、电容器等)也要减小大小。

在半导体器件的制造过程中使用的一种使能技术是使用光刻材料。将此类材料施加至待图案化的层的表面，然后暴露于本身已被图案化的能量。此类暴露改变了光敏材料的暴露区域的化学和物理特性。可以利用这种改性以及在未暴露的光敏材料区域中缺乏改性，来去除一个区域而不去除另一个区域。

然而，随着各个器件的大小减小，用于光刻处理的工艺窗口变得越来越收紧。如此，光刻处理领域中的进步对于维持按比例缩小器件的能力是必需的，并且为了满足期望的设计标准，以便可以保持朝向越来越小的部件前进，还需要进一步的改进。

随着半导体行业已经为了追求更高的器件密度、更高的性能和更低的成本而进展到纳米技术工艺节点，在减小半导体特征大小方面存在挑战。已经开发了极紫外光刻(EUVL)以形成更小的半导体器件特征大小并增加半导体晶片上的器件密度。为了改善EUVL，需要增大晶片暴露生产量。晶片暴露生产量可以通过增加暴露功率或增加抗蚀剂光速度来改善。低暴露剂量可能会导致线宽粗糙度增加和临界尺寸均匀性降低。

发明内容

根据本公开的一个实施方式，提供了一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：

在基板上形成包括光致抗蚀剂组合物的光致抗蚀剂层；

将所述光致抗蚀剂层选择性地暴露于光化辐射；

在选择性地将所述光致抗蚀剂层暴露于光化辐射之后加热所述光致抗蚀剂层，

其中，在加热过程中，将所述光致抗蚀剂层暴露于大于45％相对湿度的环境中；以及

在所述加热后使所述光致抗蚀剂层显影，以在所述光致抗蚀剂层中形成图案。

根据本公开的另一实施方式，提供了一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：

在基板上形成包括光致抗蚀剂组合物的光致抗蚀剂层；

将所述光致抗蚀剂层图案化地暴露于光化辐射；

在将所述光致抗蚀剂层图案化地暴露于光化辐射后烘烤所述光致抗蚀剂层，

其中在烘烤所述光致抗蚀剂层期间，使所述光致抗蚀剂层暴露于来自位于所述光致抗蚀剂层的主表面上方的气体顶喷的具有大于45％相对湿度的气体流；以及

在烘烤所述光致抗蚀剂层之后使所述光致抗蚀剂层显影，以在光致抗蚀剂层中形成图案。

根据本公开的另一实施方式，提供了一种半导体器件制造工具，包括：

处理室；

设置在所述室内的加热元件；

设置在所述室内的多个支撑销，所述多个支撑销被配置为将半导体基板支撑在所述加热元件上方，其中所述多个支撑销被配置为升高和降低所述半导体基板；