半导体器件的制造方法及用于剥离抗蚀剂的清洗装置.pdf

以下面的方式一种半导体器件制造方法和一种剥离抗蚀剂的清洗装置以足够的成品率提供具有优异的元件特性的半导体器件，在光刻工艺的干蚀刻之后，通过湿清洗去掉抗蚀剂，并且充分地除去了颗粒或金属杂质同时没有损伤精细图形。半导体器件的制造方法包括：在为半导体衬底提供的膜上形成抗蚀剂图形，用抗蚀剂图形作为掩模形成导电膜的精细图形，同时进行干蚀刻，将抗蚀剂剥离液提供到半导体衬底的精细图形形成表面通过单晶片系统处理剥离抗蚀剂图形，以及进行半导体衬底的漂洗处理。

1.  一种半导体器件的制造方法，包括：
在半导体衬底的上部上形成抗蚀剂图形；
用所述抗蚀剂图形作为掩模进行处理；以及
在使所述半导体衬底旋转同时所述半导体衬底保持水平的情况下将抗蚀剂剥离液提供到所述半导体衬底的抗蚀剂图形形成表面的同时，剥离所述抗蚀剂图形，
其中剥离抗蚀剂图形的步骤包括：
将所述抗蚀剂剥离液提供到所述抗蚀剂图形形成表面同时以较高的速度旋转所述半导体衬底作为第一步骤；以及
将所述抗蚀剂剥离液提供到所述抗蚀剂图形形成表面同时以较低的速度旋转所述半导体衬底作为第一步骤之后的第二步骤。

2.  根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中在进行处理的步骤中，用抗蚀剂图形作为掩模对衬底的整个表面进行离子注入。

3.  根据权利要求2的半导体器件的制造方法，其中在所述离子注入中的剂量不小于10¹⁴cm^-2，通过所述第二步骤剥离由离子注入引起的抗蚀剂图形内产生的抗蚀剂硬化层。

4.  根据权利要求1的半导体器件的制造方法，还包括：
所述抗蚀剂图形形成在所述半导体衬底上提供的膜上；以及
在进行处理的步骤中，用所述抗蚀剂图形作为掩模选择性地进行导电膜的干蚀刻，形成所述膜的精细图形。

5.  根据权利要求4的半导体器件的制造方法，其中所述精细图形具有宽度不大于150nm的部分。

6.  根据权利要求4的半导体器件的制造方法，其中所述精细图形具有宽度不大于150nm并且高度与宽度比不小于1的部分。

7.  根据权利要求4的半导体器件的制造方法，其中所述精细图形是栅极图形。

8.  根据权利要求7的半导体器件的制造方法，其中所述栅极图形是具有含Si和Ge的SiGe层的SiGe栅极图形。

9.  根据权利要求7的半导体器件的制造方法，其中所述栅极图形是多晶硅或非晶硅栅极图形。

10.  根据权利要求7的半导体器件的制造方法，其中所述栅极图形是金属栅极图形。

11.  根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中含有卡罗酸的液体作为所述抗蚀剂剥离液。

12.  根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中所述抗蚀剂剥离液是有机溶剂。

13.  根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中含有酸的第一液体和含有过氧化氢的第二液体在气密空间内混合，得到的混合物作为所述抗蚀剂剥离液，所述抗蚀剂剥离液借助喷嘴提供到所述抗蚀剂图形形成表面。

14.  根据权利要求13的半导体器件的制造方法，其中所述第一液体或所述第二液体预先加热到预定的温度。

15.  根据权利要求13的半导体器件的制造方法，其中所述第一液体为硫酸，所述第二液体为含氧水。

16.  根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中在所述第一步骤之前包括将硫酸提供到所述半导体衬底的抗蚀剂图形形成表面。

17.  根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中通过多个喷嘴将所述抗蚀剂剥离液提供到所述抗蚀剂图形形成表面。

18.  根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中将所述抗蚀剂剥离液预先加热到预定温度，之后，将所述抗蚀剂剥离液提供到所述抗蚀剂图形形成表面。

19.  根据权利要求1的半导体器件的制造方法，还包括：
剥离所述抗蚀剂图形的步骤之后进行所述半导体衬底的漂洗处理；
在进行漂洗处理的步骤中，进行漂洗处理同时将漂洗液提供到半导体衬底上；以及
由以所述旋转单元旋转半导体衬底的方式干燥由所述保持单元保持的半导体衬底。

20.  根据权利要求19的半导体器件的制造方法，其中所述漂洗液是碱液、电解阴极水或溶解有氢气的水。

21.  根据权利要求19的半导体器件的制造方法，还包括：
用氢氟酸清洗抗蚀剂图形被剥离的所述半导体衬底；以及
用氨水和含氧水的混合物清洗已用氢氟酸清洗过的所述半导体衬底。

22.  一种具有用于单晶片系统的处理室的抗蚀剂剥离清洗装置，包括：
保持半导体衬底的保持单元；
旋转由所述保持单元保持的半导体衬底的旋转单元；
将抗蚀剂剥离液提供到由所述保持单元保持的半导体衬底上的清洗液提供单元；以及
将漂洗液提供到由所述保持单元保持的半导体衬底上的漂洗液提供单元。

23.  一种具有用于单晶片系统的第一处理室和用于单晶片系统的第二处理室的抗蚀剂剥离清洁装置，其中
用于单晶片系统的所述第一处理室包括：
保持半导体衬底的保持单元；
旋转由所述保持单元保持的半导体衬底的旋转单元；
将酸抗蚀剂剥离液提供到由所述保持单元保持的半导体衬底上的清洗液提供单元；以及
将漂洗液提供到由所述保持单元保持的半导体衬底上的漂洗液提供单元，以及
用于单晶片系统的所述第二处理室包括：
保持半导体衬底的保持单元；
旋转由所述保持单元保持的半导体衬底的旋转单元；
将碱抗蚀剂剥离液提供到由所述保持单元保持的半导体衬底上的清洗液提供单元；以及
将漂洗液提供到由所述保持单元保持的半导体衬底上的漂洗液提供单元。

24.  根据权利要求22的抗蚀剂剥离清洁装置，还包括：
加热抗蚀剂剥离单元的加热单元；以及
将加热的抗蚀剂剥离液热绝缘的热绝缘单元。

25.  根据权利要求23的抗蚀剂剥离清洁装置，还包括：
加热抗蚀剂剥离单元的加热单元；以及
将加热的抗蚀剂剥离液热绝缘的热绝缘单元。

半导体器件的制造方法及用于剥离抗蚀剂的清洗装置
本申请基于日本专利申请No.2003-394249和No.2004-324601，其内容这里作为参考引入。
技术领域
本发明涉及半导体器件的制造方法及使用相同方法的剥离抗蚀剂的清洗装置。
背景技术
通常在半导体器件的制造中，以下面的方式进行栅电极或类似物的精细图形形成：抗蚀剂膜形成在提供于半导体衬底上的导电膜上，之后用通过构图抗蚀剂得到的抗蚀剂膜的抗蚀剂图形作为掩模进行干蚀刻，将导电膜构图成预定的尺寸和形状。作为构图之后剥离抗蚀剂的一种技术，进行使用硫酸和过氧化氢的混合溶液的所谓SPM清洗，随后用纯水进行漂洗处理。
同样以下面的方式进行该SPM清洗：SPM填充在由如石英等的耐酸/热材料制成的处理槽内部，之后将SPM保持在预定的温度，此后将晶片浸泡在SPM中，这就是所谓的浸泡类型的处理。SPM清洗之后，晶片浸泡在用纯水填充的处理槽内，之后进行浸泡型漂洗处理，最后进行晶片的干燥处理。
对于浸泡型清洗方法，例如日本特许专利特许公开No.平9-017763公开了进行清洁同时将容纳有多片晶片的盒插入到处理槽内的按照盒式系统的批处理，以及没有使用同时处理多片晶片的盒的按照盒式系统的批处理。
另一方面，日本特许专利特许公开No.平5-121388公开了所谓的单晶片型处理系统的清洗方法，其中一个接一个地处理晶片以解决在浸泡系统的批处理型清洗处理中由于处理槽尺寸增加难以控制清洗条件的问题等。
浸泡系统进行处理同时在处理槽内浸泡多个晶片。该系统具有一次能够处理多个晶片的优点，但是多个晶片要并排浸泡在处理溶液内，由于该原因，从晶片的背面上除去的沾染物溶解或分散在水溶液内，之后，在一些情况中，沾染物会重新粘附到相邻的另一晶片的表面。另一方面，单晶片型系统是一个接一个地处理晶片的系统，在这种处理中，晶片水平地固定在固定台上，进行将处理液喷洒到晶片表面同时在晶片平面中旋转的处理。根据该系统，不会产生另一晶片引起的沾染物问题，由此可以高清洁度地进行处理。
在半导体器件的制造工艺中，频繁地进行使用处理液的湿处理，例如清洗、蚀刻、分离抗蚀剂层等。对于进行这种湿处理的装置，存在粗分方式的浸泡系统装置和单晶片型装置。浸泡系统是进行处理同时将多个晶片浸泡在处理槽内的系统。以上介绍的该系统具有能够一次处理多个晶片的优点，然而，多个晶片要并排浸泡在处理溶液内，由于该原因，从晶片的背面上除去的沾染物溶解或分散在水溶液内，之后，在一些情况中，沾染物会重新粘附到相邻的另一晶片的表面。另一方面，单晶片型系统是一个接一个地处理晶片的系统，在这种处理中，晶片水平地固定在固定台上，进行将处理液喷洒到晶片表面同时在晶片平面中旋转的处理。根据该系统，不会产生另一晶片引起的沾染物问题，由此可以高清洁度地进行处理。
日本特许专利特许公开No.平6-291098介绍了单晶片型衬底清洗装置。该装置有效地使用了将H₂SO₄溶液与用于加速反应的H₂O₂混合产生的混合热。也就是，H₂SO₄溶液和H₂O₂溶液由不同的喷嘴喷出。两种溶液在仅低于喷嘴的最短范围内的混合点处混合，并且制备了H₂SO₄-H₂O₂混合溶液(称做硫酸/过氧化氢)。混合溶液滴在旋转的光掩模衬底中心附近并通过离心力扩展。通过控制H₂SO₄和H₂O₂的流速，混合点P的高度、衬底的转数、在衬底表面上混合溶液的温度分布被限制到最小，可以实现均匀的清洗。现已介绍了可以使用用于电子束光刻等的氯甲基苯乙烯基抗蚀剂材料的湿剥离。
然而，该装置采用了两种液体由喷嘴喷洒之后混合进而利用两种液体混合点热量的系统，因此当液体达到晶片表面时的液体温度难以控制。特别是，在相同文献的图2和3以及实施例1和2的现有技术说明(段落0035)中，介绍了晶片表面温度分布的大的波动取决于喷嘴高度，并且存在喷嘴高度的最佳值。由此，难以控制晶片表面温度，因此难以稳定地得到优选的处理效率。
发明内容
近些年来，由于半导体器件的高集成度带来的图形微制造，需要更高地清洁度，常规的浸泡型清洁方法不能处理这种情况，由此颗粒或金属杂质粘附到晶片表面的问题变得很显著。
在如光刻工艺等的制造工艺中，大量的颗粒或金属杂质粘附在一个晶片上。在该情况下，当进行多个晶片的浸泡型SPM处理同时并排排列时，粘附到晶片背面的颗粒在液体中分离，之后产生了颗粒粘附到并排排列的晶片的相对面(晶片表面)的现象。为了除去粘附的颗粒，工艺完成了在浸泡型漂洗处理中添加兆声波，然而副作用是损伤了晶片上的精细图形，由此在一些情况中，发生了丢失图形的问题。在特定的图形宽度不大于150nm的情况中，该问题变得很严重。而且，粘附到晶片的金属杂质溶解在溶液中，之后随着再次使用SPM而堆积，导致晶片表面上金属沾染物问题。
本发明的一个非限定性例子的目的是以下面的方式制造一种元件特性优异并且成品率足够的半导体器件：光刻工艺的干蚀刻之后，或者离子注入或湿蚀刻通过光刻工艺开口的已开口抗蚀剂图形之后，通过湿清洗剥离抗蚀剂，并且充分地除去了颗粒或金属杂质同时没有损伤精细图形。
根据本发明，提供一种半导体器件的制造方法，包括：在半导体衬底的上部上形成抗蚀剂图形，用抗蚀剂图形作为掩模进行处理，以及在使半导体衬底旋转同时水平地保持半导体衬底的情况中将抗蚀剂剥离液提供到半导体衬底的抗蚀剂图形形成表面的同时剥离抗蚀剂图形，其中剥离抗蚀剂图形的步骤包括：将抗蚀剂剥离液提供到抗蚀剂图形形成表面同时以较高的速度旋转半导体衬底作为第一步骤；以及将抗蚀剂剥离液提供到抗蚀剂图形形成表面同时以较低的速度旋转半导体衬底的第一步骤之后的第二步骤。
根据本发明，包括提供抗蚀剂剥离液同时以较高的速度旋转半导体衬底的第一步骤以及提供抗蚀剂剥离液同时以较低的速度旋转半导体衬底的第二步骤。由于该原因，可以有效地剥离抗蚀剂图形。特别是，可以有效地剥离由通常的剥离处理难以剥离的部分，例如抗蚀剂图形中的抗蚀剂硬化层等。
在本发明中，在进行处理的工艺中，可以采用抗蚀剂图形作为掩模对整个表面进行离子注入的构成。
而且在本发明中，离子注入中的掺杂量不小于10¹⁴cm^-2，通过第二步骤可以剥离由离子注入引起的抗蚀剂图形内产生的抗蚀剂硬化层。
而且在本发明中，可以采用以下构成：抗蚀剂图形形成在半导体衬底上提供的膜上，在进行处理的步骤中，采用抗蚀剂图形作为掩模进行膜的选择性干蚀刻。
这里，以上介绍的精细图形可以具有宽度不大于150nm的部分。
而且，以上介绍的精细图形可以具有宽度不大于150nm并且高度与宽度比不小于1的部分。
以上介绍的精细图形可以是栅极图形，例如具有含Si和Ge的SiGe层的SiGe栅极图形、多晶硅或非晶硅栅极图形或金属栅极图形。
可以使用以下液体作为抗蚀剂剥离液：
(i)含有卡罗酸(peroxomonosulfate)的液体
(ii)有机溶剂
(iii)含有酸的第一液体和含有过氧化氢的第二液体的混合物(例如，硫酸和含氧水)
可以采用以下构成：例如包括酸的第一液体和含有过氧化氢的第二液体在气密空间内混合，得到的混合物作为抗蚀剂剥离液，抗蚀剂剥离液借助喷嘴提供到抗蚀剂图形形成表面。而且，第一液体和第二液体预先加热到预定的温度。而且，可以采用使用抗蚀剂剥离液的第一步骤之前将硫酸提供到抗蚀剂图形形成表面的构成。
在本发明中，借助多个喷嘴抗蚀剂剥离液提供到抗蚀剂图形形成表面。而且，将抗蚀剂剥离液预先加热到预定温度之后将抗蚀剂剥离液提供到抗蚀剂图形形成表面。
而且在本发明中，采用的构成进一步包括：剥离抗蚀剂图形的步骤之后进行半导体衬底的漂洗处理，在进行漂洗处理的步骤中，进行漂洗处理同时通过漂洗液提供单元将漂洗液提供到由保持单元保持的半导体衬底上，干燥由保持单元保持的半导体衬底，同时由旋转单元旋转半导体衬底。
这里，漂洗液可以是碱液、电解阴极水或溶解有氢气的水。电解阴极水是当进行纯水或含有少量(不多于0.5质量％)的铵离子的水的电解作用时，在阴极侧产生的一种液体。对于得到电解阴极水的产生装置，尽管可以使用两槽型电解系统，但是也可以使用三槽型装置。对于电解阴极水，需要通过电解作用在阴极产生的氢气或来自气瓶的氢气溶解到弱氨水内的水。
而且在本发明中，可以采用的构成进一步包括：用氢氟酸清洗抗蚀剂图形被剥离的半导体衬底，以及用氨水和含氧水的混合物清洗已用氢氟酸清洗的半导体衬底。
而且在本发明中，提供一种具有用于单晶片系统的处理室的抗蚀剂剥离清洗装置，包括：保持半导体衬底的保持单元，旋转由保持单元保持的半导体衬底的旋转单元，将抗蚀剂剥离液提供到由保持单元保持的半导体衬底上的清洗液提供单元，以及将漂洗液提供到由保持单元保持的半导体衬底上的漂洗液提供单元。
而且在本发明中，提供一种具有用于单晶片系统的第一处理室和用于单晶片系统的第二处理室的抗蚀剂剥离清洁装置，其中用于单晶片系统的第一处理室包括：保持半导体衬底的保持单元，旋转由保持单元保持的半导体衬底的旋转单元，将酸抗蚀剂剥离液提供到由保持单元保持的半导体衬底上的清洗液提供单元，以及将漂洗液提供到由保持单元保持的半导体衬底上的漂洗液提供单元，用于单晶片系统的第二处理室包括：保持半导体衬底的保持单元，旋转由保持单元保持的半导体衬底的旋转单元，将碱抗蚀剂剥离液提供到由保持单元保持的半导体衬底上的清洗液提供单元，以及将漂洗液提供到由保持单元保持的半导体衬底上的漂洗液提供单元。
在该装置中，可以采用的构成进一步包括：加热抗蚀剂剥离单元的加热单元，将加热的抗蚀剂剥离液热绝缘的热绝缘单元。
根据本发明，可以下面的方式制造一种元件特性优异并且成品率足够的半导体器件：光刻工艺的干蚀刻之后，湿清洗剥离抗蚀剂，并且充分地抑制了颗粒或金属杂质的粘附同时没有损伤精细图形。
附图说明
从下面结合附图的说明中，本发明的以上和其它目的、优点和特点将变得更显然，其中：
图1是本发明的抗蚀剂剥离清洗装置的处理室的简要结构图；
图2示出了抗蚀剂剥离工艺之后晶片表面上颗粒数量的评估结果；
图3示出了抗蚀剂剥离工艺之后粘附到晶片表面的金属(Ge)量的评估结果；
图4示出了抗蚀剂剥离工艺之后晶片表面的产生图形剥离的评估结果；
图5示出了在一个实施例中进行的工艺的工艺剖面图；
图6示出了在实施例中进行的一个工艺中晶片转数的过渡；
图7示出了实施例中清洗效果图；
图8(1到5)示出了抗蚀剂剥离工艺的示意图；
图9示出了实施例中清洗效果图；
图10示出了实施例中清洗效果图；
图11示出了根据实施例衬底处理装置100的简要结构图；
图12示出了衬底贴装台的结构例子；
图13示出了混合部分的结构例子；
图14示出了根据实施例衬底处理装置100的简要结构图；
图15A、15B示出了喷嘴和半导体衬底之间位置关系图；
图16示出了在实施例中衬底处理装置的简要结构图；
图17示出了包括混合部分、管道和喷嘴的部分的放大图；
图18示出了晶片转数的过渡图；
图19示出了晶片转数的过渡图；
图20示出了晶片转数的过渡图；
图21示出了晶片转数的过渡图；以及
图22示出了混合部分的构成例子。
具体实施方式
这里参考示例性实施例介绍本发明。本领域中的技术人员应该理解使用本发明的教导可以实现许多备选实施例，并且本发明不限于示例性目的介绍的各实施例。
下文中介绍了本发明的优选实施例同时示例出具有包含SiGe层的栅电极的半导体器件的制造方法。
首先，通过在其上形成有元件隔离区的硅衬底上热氧化形成氧化硅膜成为栅极氧化膜。可以适当地将氧化硅膜的厚度设置在例如1到10nm的范围内。
接下来，在氧化硅膜上例如通过LP-CVD(低压化学汽相淀积)形成SiGe膜。可以适当地将SiGe膜的厚度设置在例如1到400nm的范围内。然而能够适当地设置SiGe膜的组分，从元件特性的观点而言，将Ge的组分设置为10到40原子％。当SiGe层为Si和Ge的两成分系统时，此时的Si成分能够设置在90到60原子％的范围内。
接下来，在SiGe膜上形成膜。将膜厚度适当地调节在例如10到400nm的范围内。可以使用多晶硅膜；并且可以下面的方式形成多晶硅膜：例如通过CVD法淀积多晶硅膜，淀积的同时掺杂n型或p型杂质，或者淀积之后通过离子注入掺杂n型或p型杂质。
随后，在膜上(或者在不提供膜的情况中在杂质掺杂的SiGe膜上)施加光致抗蚀剂形成抗蚀剂膜，通过光刻形成预定的抗蚀剂图形。
之后，形成由SiGe层和导电材料层组成的栅电极和栅极绝缘膜，同时用抗蚀剂图形作为掩模对SiGe膜和氧化硅膜进行膜的干蚀刻。可以适当地设置干蚀刻条件，具体地，例如可以使用Cl₂、HBr等作为蚀刻气体通过反应离子蚀刻法进行干蚀刻。
在以上介绍的方式中，在其上形成有栅极图形的半导体衬底上提供抗蚀剂剥离液，之后，通过单晶片系统的湿处理将抗蚀剂图形和蚀刻残留物一起剥离。
对于剥离抗蚀剂图形的方法，在一些情况中，进行除湿处理之外的如灰化等的干处理，是由于这种处理利用了如氧等离子体等的高能量，会容易地损伤衬底，需要除去灰化残留物的处理，由此使用抗蚀剂剥离液的湿处理很有利。
优选通过单晶片系统处理的干蚀刻之后，抗蚀剂剥离液能够充分地剥离抗蚀剂图形。对于抗蚀剂剥离液，已知多种无机溶剂和有机溶剂，具体地，例如采用SPM(硫酸和过氧化氢的混合液)作为无机溶剂，而对于有机溶剂，可以采用含有苯酚和卤素基溶剂作为主要成分的溶剂、胺基溶剂以及甲酮基溶剂，例如环戊酮、甲基乙基酮等。干蚀刻之后的抗蚀剂连同它的表面变性，由此通常与干蚀刻之前的抗蚀剂相比，溶剂的溶解度低，因此抗蚀剂残留物容易保留，所以优选进行具有高抗蚀剂剥离效果的SPM清洗。
对于除去性能和清洗效果，SPM的组分可以设置为硫酸∶30质量％，含氧水＝1∶1到8∶1(体积比)；工作温度在100到150℃的范围内。
以下面的方式提供抗蚀剂剥离液：抗蚀剂剥离液接触半导体衬底的抗蚀剂图形形成表面；具体地，可以剥离抗蚀剂同时连续或间歇地提供抗蚀剂剥离液或者提供之后保持预定的保持时间。此时，半导体衬底的表面与抗蚀剂剥离液之间可以均匀接触，同时使半导体衬底与要旋转的旋转台固定；由于此，可以进行更有效的清洗。而且，在抗蚀剂剥离液的提供起始时间，以较高速旋转衬底时，抗蚀剂剥离液马上占据了整个半导体衬底，此后，也可以在预定时间期间内保持抗蚀剂剥离液同时以较低的速度旋转衬底或者停止旋转。
而且，优选通过如加热器的加热装置加热到预先的预定温度之后，抗蚀剂剥离液提供到半导体衬底的表面。此时，优选管道内的抗蚀剂剥离液保持在预定的温度，同时提供如热绝缘材料或加热器的热绝缘体用于热绝缘。使用SPM的情况中，优选温度设置为100到150℃。通过使用加热的抗蚀剂剥离液，可以短时间得到充分的清洗效果。
优选在已加热的半导体衬底上提供已加热的抗蚀剂剥离液，同时加热半导体衬底，然而，由于就简化装置结构和处理操作而言，可以得到足够的清洗效果同时不加热半导体衬底，优选已加热的抗蚀剂剥离液提供在常温的半导体衬底上。而且，可以将常温的抗蚀剂剥离液提供在已加热的半导体衬底上，特别是使用SPM时，但是SPM的比热很大并且粘性很高，由于单晶片系统处理，衬底和清洗液之间的接触时间较短，因此，提供在衬底上的清洗液的温度难以增加到需要的温度，与使用加热的抗蚀剂剥离液的情况相比，清洗效果变差。
在本发明中，特别是优选使用SPM作为抗蚀剂剥离液。SPM具有高的粘性和高腐蚀特性，因此SPM通常用在浸泡型处理中，因此，采用SPM的单晶片系统处理不会出现需要装置提供耐热或耐酸结构的情况中装置上存在的问题等，由于该原因，不需要进行单晶片系统处理。特别是，在光刻工艺的干蚀刻之后的抗蚀剂剥离中，如上所述，与干蚀刻之前的情况相比难以除去抗蚀剂，因此，决不会进行单晶片系统处理是由于与浸泡系统相比单晶片系统处理的处理时间通常变短。也就是，由于光刻工艺的干蚀刻之后的抗蚀剂剥离，通常不存在进行单晶片系统处理同时在半导体衬底上提供加热的SPM的技术思想。
以上面介绍的方式剥离抗蚀剂图形之后，进行单晶片系统处理中的漂洗处理同时在半导体衬底的上表面上提供漂洗液。通过该漂洗处理，可以除去半导体衬底表面上的液体以及剥离液内的残留物。可以适当地使用纯水作为漂洗液。对于其它的漂洗液，可以使用将CO₂溶解到纯水内的CO₂水，并还原氢气溶解到纯水内的水。也可以将痕量的氢氧化铵(10ppm的程度)添加到还原水内。漂洗处理时，半导体衬底保持在旋转台上以旋转，由此可以实现半导体衬底表面与漂洗液之间的均匀接触，并且可以进行更有效的漂洗。
漂洗处理之后可以下面的方式进行干蚀刻：将半导体衬底固定到可旋转的工作台上，并使工作台高速旋转(例如，1000rpm)。此时，可以进行干处理同时吹入异丙醇蒸汽或干燥的惰性气体。由于高速旋转和进一步吹入气体可以有效地高燥。
优选在单晶片系统内连续地进行抗蚀剂剥离工艺和漂洗处理工艺。而且，还可以在单晶片系统的一个处理室内进行干燥工艺。这样可以避免承载晶片期间的沾污。
该处理之后使用如SPM等的酸抗蚀剂剥离液的情况中，当用碱化学液处理半导体衬底时，优选在不同的室进行处理。可以防止化学液内的酸成分和碱成分形成盐产生颗粒。
以上介绍的工艺之后，可以在用公知的制造工艺形成了栅极图形的半导体衬底上制造预定的半导体器件。
这里，介绍了以形成SiGe栅极图形为例的实施例，而且本发明还优选形成由钨或钼等制成的金属栅极图形，或者形成由NiSix、ZrN、TiN、IrSix、PtSix等制成的金属栅极图形。而且本发明优选形成具有线宽不大于150nm的部分的精细图形，并且形成了具有线宽度不大于150nm并且高度相对于线宽不小于1的精细图形。特别是，本发明优选形成具有的栅极长度不大于150nm的精细栅极图形，而且形成了栅极长度不大于150nm并且栅极高度与栅极长度的比值不小于1的精细栅极图形。当在浸泡漂洗处理中添加兆声波以除去在常规的浸泡型抗蚀剂剥离处理中粘附到衬底的颗粒时，该精细图抗蚀剂剥离形容易受到如图形剥离等的损伤。根据本发明，不需要添加这种兆声波，因此可以剥离抗蚀剂同时抑制了颗粒或金属杂质的粘附，同时没有损伤精细图形。
在以上介绍的制造工艺中，用氢氟酸(稀释的氢氟酸：DHF)清洗(DHF清洗)进行了漂洗处理的抗蚀剂图形被剥离的半导体衬底，接下来，如果需要，提供一种进行漂洗处理之后用氨水和含氧水(APM)的混合物清洗(APM清洗)用DHF清洗的半导体衬底，随后，如果需要，优选进行漂洗工艺。
DHF剥离干蚀刻残留物的能力很强，APM的颗粒剥离能力很强，因此，通过进行这些清洗，可以更有效地除去干蚀刻残留物和颗粒。
DHF的氢氟酸的浓度优选不小于0.05质量％，更优选不小于0.1质量％，特别优选不小于0.13质量％，另一方面，浓度优选不大于1.0质量％，更优选不大于0.7质量％，特别优选不大于0.5质量％。
当DHF的氢氟酸的浓度高时，干蚀刻残留物的剥离能力变大，然而，当氢氟酸的浓度过高时，栅极氧化膜的蚀刻速率变大，由此蚀刻速率变大到侧蚀成问题的程度。
而且，当氢氟酸的浓度过高时，需要缩短清洗时间以防止侧蚀，由此干蚀刻残留物容易保留，而且就控制清洗时间而言难以控制清洗操作。相反，氢氟酸的浓度低时，栅极氧化膜的蚀刻速率变小，由此能够抑制栅极氧化膜的侧蚀，然而干蚀刻残留物的剥离能力变小。因此在以上介绍的范围内设置第一化学液的组分时，可以进一步充分地除去粘附到半导体衬底的干蚀刻残留物，同时进一步充分地抑制了栅极氧化膜的侧蚀。
DHF的工作温度优选不大于40℃，更优选不大于35℃，特别优选不大于30℃。通过在以上介绍的范围内设置DHF的工作温度，可以进一步有效地抑制栅极氧化膜的侧蚀。而且，DHF的工作温度优选不小于5℃，更优选不小于10℃，特别优选不大于15℃。通过在以上介绍的范围内设置DHF的工作温度，可以进一步充分地除去粘附到底的干蚀刻残留物。
作为以上介绍的DHF清洗的一个例子，可以下面的方式进行DHF清洗：使用单晶片系统处理清洗装置，由喷嘴喷洒20℃液体温度0.5质量％的氢氟酸的DHF浓度，同时在20到30秒钟的处理时间周期期间，旋转(涂)保持在工作台上的半导体衬底。
另一方面，用于APM清洗的APM的氨浓度优选不小于0.05质量％，更优选不小于0.1质量％，特别优选不小于0.2质量％。而且APM的氨浓度优选不大于1.5质量％，更优选不大于1质量％，特别优选不大于0.6质量％。
AMP内过氧化氢于氨的浓度比(过氧化氢/氨；参照质量)优选不小于1，更优选不小于1.1，特别优选不小于1.2。而且，AMP内过氧化氢与氨的浓度比(过氧化氢/氨；参照质量)优选不大于5，更优选不大于3，特别优选不大于2。
SiGe的蚀刻速率随着AMP氨浓度的降低趋于变小；然而，氨浓度过低，颗粒的剥离能力趋于降低。另一方面，AMP的颗粒剥离能力随AMP内过氧化氢与氨的浓度比增加而变大，直到达到特定的比值。而且，就成本而言，不优选使AMP内过氧化氢与氨的浓度过大。
就此而言，通过将AMP内的组分设置在以上介绍的范围内，可以进一步充分地除去粘附到半导体衬底的颗粒，同时充分地抑制了SiGe的侧蚀。
就抑制SiGe的侧蚀或温度控制而言，AMP的工作温度优选不大于45℃，优选不大于40℃，特别优选不大于35℃。而且，就温度控制或能量成本等而言，优选AMP的工作温度尽可能地接近室温的范围内，所有例如以上的温度范围作为上限，可以将可允许的公差温度设置为不小于5℃，不小于10℃，进而不小于15℃。
当根据常规的清洗方法使用具有较高的液体温度和较高的浓度的氨水和含氧水尝试清洗半导体衬底时，通过干蚀刻进行构图形成栅极图形和栅极氧化物膜图形之后，没有到SiGe层的程度，但是栅极氧化膜在某种程度上受到侧蚀。由于该原因，在常规的清洗方法中，控制清洗条件以使栅极氧化膜的侧蚀量位于允许的限制内，元件特性的退化没有变成问题，例如不大于1nm。在本发明中，可以使氨水和含氧水的混合物组成的APM的浓度低于常规使用的化学液的浓度，因此可以有效地抑制或防止由APM清洗工艺中APM导致的栅极氧化膜的侧蚀。而且，在APM清洗工艺中，可以成分抑制或防止栅极氧化膜的侧蚀，因此可以充分确保栅极氧化膜侧蚀量的允许上限，由此，在DHF清洗工艺中，即使使用了具有蚀刻氧化物特性的氢氟酸，也可以除去残留物同时将栅极氧化膜的侧蚀量抑制在允许的限制内。
作为以上介绍的APM清洗的一个例子，可以下面的方式进行APM清洗：使用单晶片系统处理清洗装置，APM的组分为30质量％的氨水∶30质量％的含氧水∶水＝1∶1∶50(体积比)，在35℃的液体温度由喷嘴喷洒，在30秒到2分钟的处理时间周期期间旋转(涂)在工作台上保持的半导体衬底。
优选在一个单晶片系统的清洗装置内连续地进行以上介绍的DHF清洗和它的漂洗工艺、APM清洗工艺及它的漂洗工艺，之后接抗蚀剂剥离工艺及它的漂洗工艺。而且，优选在一个单晶片系统清洗装置内连续地进行精细后序的干燥工艺。由于此，装置之间半导体衬底的传送变得不再必要，而且可以防止传送时衬底的沾污。应该指出为了防止产生颗粒，优选在进行了酸化学液处理(SPM或DHF)的处理室不同的处理室内进行碱APM清洗。
对于用于本发明制造方法的优选单晶片系统清洗装置，可以使用单晶片系统的具有一个处理室的抗蚀剂剥离清洗装置，单晶片系统提供有保持半导体衬底的保持单元、旋转保持在保持单元上的半导体衬底，将抗蚀剂剥离液提供在保持单元上的半导体衬底上的清洗液提供单元，以及将漂洗液提供在保持单元上的半导体衬底上的漂洗液提供单元。抗蚀剂剥离工艺之后进行如DHF清洗等的另一清洗时，优选进一步包括化学液提供单元。
对于以上介绍的单晶片系统清洗装置，例如可以使用具有图1所示处理室的清洗装置。该清洗装置提供有在处理室1中保持晶片3的旋转台2。以在工作台2上提供抽吸机构或在工作台的周边上提供晶片固定工具的方式保持晶片。在工作台2上，提供了抗蚀剂剥离液提供喷嘴4、漂洗液提供喷嘴5以及用于如DHF等的另一化学液的提供喷嘴6，由此可以在工作台2上保持的晶片3上提供多种化学液或漂洗液。如喷嘴、工作台等处理室的内表面或化学液的接触部分构成或涂覆有耐化学(耐酸/耐热)材料，例如quarts或Teflon(商标)等。在处理室1的底部上提供了废液排除口7，由废液排除口7排出了提供到晶片上表面的化学液或纯水。而且提供了用于如氮气或氩气等的惰性气体的提供口，以便将处理气氛保持为恒定的条件，对于该情况，也可以提供排气口。如抗蚀剂剥离液等的多种化学液以预定的温度保持在存储槽内，之后通过供料泵的压力送料由提供喷嘴排出。此时，可以用热绝缘材料涂覆供料管线，或者用加热器调节温度。
当使用如APM等的碱化学液进行处理时，使用SPM、DHF等酸化学液进行处理之后，优选提供具有与以上介绍的处理室相同结构的清洁装置，而不是提供用于碱化学液的提供喷嘴代替一个装置内分别提供的抗蚀剂剥离液提供喷嘴。以提供公知的传送单元的方式进行不同处理室之间的半导体衬底传送。
接下来，参考附图介绍本发明的优选实施例。
第一实施例
图11示出了根据实施例衬底处理装置100的简要结构图。该衬底处理装置100提供有处理室102，包括衬底贴装台104、容纳有提供到半导体衬底106表面的第一液的第一容器126、容纳有提供到半导体衬底106的第二液的第二容器130、混合部分114，与第一容器126和第二容器130通信产生混合物同时将由这些容器提供的第一和第二液混合，喷嘴112，与混合部分114通信，将混合物提供到半导体衬底106的表面，以及管道115，将混合部分114与喷嘴112相连，将来自混合部分114的混合物引入到喷嘴112。在管道115的周边，设置了加热管道115的管道加热器160(图17)。
衬底贴装台104将半导体衬底106固定为要处理的物体。连接到电极108的衬底贴装台104以半导体衬底106保持水平的条件旋转的方式构成。半导体衬底106随穿过衬底中心的轴旋转并垂直于衬底的表面作为轴。优选在衬底贴装台104或它的周边提供加热部分，由此由加热器将半导体衬底106热绝缘为预定的温度。图12示出了这种构成的一个例子。在图12的结构中，红外加热器134设置在衬底贴装台104上，由于此，加热半导体衬底106的表面。
旋转控制器110控制电极108的旋转速度。根据本发明人的考虑，显然处理工艺期间，在一些情况中，通过适当地改变衬底的转数提高了处理效率。例如，在本实施例进行的抗蚀剂剥离处理中，显然在最初衬底以较高速旋转然后衬底以较低速旋转的情况中，抗蚀剂剥离效率显著提高。
原因不是很显然，然而推测如下。
当进行高剂量速率的杂质注入时，在抗蚀剂的表面上形成了硬化层。这种硬化层通常难以除去。因此，增加了在高速旋转的衬底表面上，半导体衬底106的表面接触新鲜的化学液的机会；由此可以有效地除去硬化层，因此提高了剥离处理效率。相反，剥离硬化层之后，衬底不必这么高的速度旋转，但是优选低速旋转使液体在衬底表面上保持长时间，由此减少了化学液的消耗量。根据以上介绍的处理内容，旋转控制器能够实现旋转速度分布。虽然通过旋转控制器110在控制系统中没有特别的限制，例如，可以使用基于工作台驱动电极108的系统，同时保持其中时间对应于转数的工作台。
第一容器126和热绝缘体118容纳了用于处理的第一液体。在本实施例中，硫酸用做第一液体。用图中未示出的泵送到热绝缘体118的使容纳在第一容器126中的第一液体。通过控制阀124可以调节它的液体量。加热器120形成在热绝缘体118的周边，由此由第一容器126送出的第一液体热绝缘到预定的温度。在本实施例中，预定的温度为80到100℃。容纳在热绝缘体118中的第一液体送到混合部分114，同时通过控制阀124调节它的送入量。
第二容器130容纳用于处理的第二液体。在本实施例中，含氧水用做第二液体。第二容器130保持在室温(20到30℃)；第二液体直接由第二容器130提供到混合部分114。通过控制阀128调节第二液体的送入量。
混合部分114将由热绝缘体118提供的第一液体与由第二容器130提供的第二液体混合。对于混合系统，可以使用多种形式。图13示出了混合部分114的结构的一个例子。如图所示，混合部分114提供有由中空结构的螺旋管组成的管道156，第一引入口152和第二引入口154分别将第一液体和第二液体引入到管道156。
通过使用这种结构的混合部分114，第一和第二液体沿混合部分的内壁螺旋移动有效地混合。图22示出了混合部分114的结构的另一个例子。在本例中，在与图13相同的管道156的周边，设置了管状加热器166。管道156设置在管状加热器166内部。管状加热器166具有用于热水的入口170和出口168，热介质在其内部循环。例如，采用玻璃作为管状加热器166的组成材料。
在本实施例中，第一和第二液体，即混合硫酸和含氧水，产生了反应热，由此混合物的温度不小于100℃；将具有高温的这种混合物提供到半导体衬底106提高了热处理效率。然而，当停止提供用于半导体衬底106的混合物时的期间，混合部分114冷却，由此可以预见留在内部的液体温度降低。因此，在图11的装置中，提供了混合部分114周围的加热器116以抑制剩余液体的冷却。
喷嘴112将混合部分114处产生的混合物提供到半导体衬底106的表面。由混合部分114送出的混合物借助管道115引入到喷嘴112。喷嘴112将混合物朝半导体衬底106的预定部分喷射。
图1 7为包括混合部分114、管道115和喷嘴112的部分的放大图。喷嘴112将由于反应热变成高温的混合物提供到半导体衬底106。此时，半导体衬底106的处理效率增强，然而，可以预见停止提供用于半导体衬底106的期间，喷嘴112内剩余的液体温度降低。因此，如图17所示，在本实施例中，加热器162环绕在喷嘴112周围以抑制剩余液体的冷却。
此外，管道加热器160设置在管道115周围。由于此，混合物由混合部分114送到喷嘴112的期间，混合物保持在高温，由此可以使混合物的温度或组分稳定。
接下来，介绍使用以上装置衬底的处理工艺。
在本实施例中，进行的工艺包括以下步骤。
(i)抗蚀剂形成在硅上。
(ii)进行抗蚀剂的构图工艺。
(iii)用抗蚀剂作为掩模进行离子注入。
在本实施例中，假设离子种类：As，注入浓度：5×10¹⁴cm^-2。
(iv)用硫酸和含氧水的混合物(SPM)剥离抗蚀剂。
在以上的步骤(iv)中，使用的装置显示在图11等中。进行处理(iv)之前，应在其内部用含氧水填充的条件中准备第二容器130，应在其内部用硫酸填充的条件中准备第一容器126。将预定量的硫酸由第一容器126引入到热绝缘体118，以通过加热器120在80到110℃热绝缘。环境保持在该条件下并进行准备，此后开始处理。首先，通过控制阀122调节第一液体的流速，之后通过控制阀128调节第二液体的流速，以将这些液体引入到混合部分114内。在混合部分114内，将它们混合变成SPM。通过混合由于发热反应达到100到120℃液体温度的混合物被引入到半导体衬底106的表面上。
以下面条件的方式控制热处理中半导体衬底106的转速。
(a)由开始经历15秒钟：每分钟500转数
(b)由15秒钟到40秒钟：每分钟15转数
由于以上的(a)，有效地剥离了由高浓度剂量速率产生的抗蚀剂硬化层。接下来，由于以上的(b)，除去硬化层之外的下部上残留的抗蚀剂。
应该注意晶片的旋转变换可以采取除以上介绍的之外的多种形式。例如，图6示出了它的一个例子。
而且，优选采取图18到21中所示的示图。
在图18所示的示图中，可以剥离在晶片周边部分上的硬化层，转数再次返回到高速旋转，高温的新SPM整个地喷洒在晶片上，由于此，表面上少量的剩余抗蚀剂残留物被完全除去。
在图19所示的示图中，通过重复高速旋转和低速旋转较厚地形成了取决于I/I(离子注入)的抗蚀剂表面硬化层，在高速旋转/SPM传送时硬化层没有剥离的区域变大。因此，此时，在一次高速到低速旋转处理中，不可能低速旋转时整个低除去硬化层。由于该原因，最终低速旋转时留下的抗蚀剂硬化层的区域变小。再次重复高速旋转/传送和低速旋转。由于此，可以有效地除去抗蚀剂。
与图19的示图类似，图20所示的示图为较厚地形成了取决于I/I的抗蚀剂表面硬化层的情况中有效的处理方法，与图18的示图类似，通过最终处理时高速旋转和传送，整个地除去了表面上少量的剩余抗蚀剂残留物。
与图19的示图类似，图21所示的示图为较厚地形成了取决于I/I的抗蚀剂表面硬化层的情况中有效的处理方法，在第一阶段中，仅通过密集的硫酸软化了硬化层，在第二阶段中，通过SPM传送进行抗蚀剂溶解和去除。而且，与图20的示图类似，进行最终处理时高速旋转的SPM传送。对于受到离子注入的抗蚀剂的剥离，优选光灰化之后进行单晶片SPM处理。例如，在1E15的离子注入的抗蚀剂中，20到60秒时间周期期间，光灰化之后优选进行单晶片SPM处理。
下面根据本实施例介绍装置和方法的效果。
根据本实施例的装置采用了第一和第二液体在混合部分114中混合的系统，混合物(SPM)利用以上混合时产生的热变成高温，具有高温的混合物喷洒在半导体衬底106上。
利用喷洒到半导体衬底106之前立即混合的反应热提高液体温度，因此，不需要提供额外的加热机构，由此用简单的结构将处理液体制成高温，并且可以提高处理效率。
进而，在本实施例中，来自混合部分114的下流侧(半导体衬底106侧)变成通过加热器热绝缘的结构。由于该原因，由于反应热增加温度的混合物可以提供到半导体衬底106，同时基本上没有降低温度。由于此，可以温度地实现有效的优选处理。
而且，根据本实施例的装置采用了使用处理液一个晶片接一个晶片的单晶片系统处理，而不是许多晶片浸泡在相同的处理液中的浸泡系统。在浸泡系统中，由晶片表面上除去的沾染物溶解或分散在水溶液内，之后，会发生沾染物容易地重新粘附到相邻的另一晶片的背面。对此，本实施例进行单晶片系统处理，因此，不会发生该问题，由此可以实现更高的清洁度。
而且，在本实施例中，采用了第一和第二液体预先在混合部分114中混合之后由喷嘴112喷洒的构成。通过在气密结构的混合部分114的内部混合两种液体，产生了卡罗酸(peroxosulfate H₂SO₅)，包括固定量卡罗酸的混合物由喷嘴112喷洒到半导体衬底106，因此，可以预见得到优选的抗蚀剂剥离效率。虽然容易产生卡罗酸的条件不必很清楚，但是可以预见两种液体在气密结构的混合部分114中混合作为本实施例的情况中，存在稳定地产生卡罗酸的趋势。如本例后面将介绍的，在由喷嘴排放混合液体期间，难以得到稳定的抗蚀剂剥离效率，由此需要提供气密结构的混合部分作为本实施例。
而且，在本实施例中，在气密空间中一次混合硫酸和含氧水，之后通过加热器116进一步加热，同时保持由混合到SPM液体内产生的卡罗酸(氧化物种类)。由于此，可以稳定地提高剥离效率。
第二实施例
本实施例示出了向半导体衬底106提供两个喷嘴喷洒的混合物。图14示出了根据实施例衬底处理装置100的一个例子。图15A、15B示出了图14所示的喷嘴112a，112b和半导体衬底106之间位置关系图。除喷嘴结构之外，本实施例的装置结构与第一实施例中示出的器件结构相同。设置在管道115和喷嘴112周围加热器的点与第一实施例中指示的相同。
如图15A、15B所示，喷嘴112a将混合物喷洒到半导体衬底106的端部，喷嘴112b将混合物喷洒到半导体衬底106的中心部分。以与衬底表面成角度“a”并且与衬底的正切方向成角度“b”制备喷嘴。
在本实施例中，除了第一实施例中介绍的效果之外，还显示了以下效果。
根据本实施例的装置提供有喷嘴112a和喷嘴112b的两个喷嘴。结构是一个将处理液喷洒到半导体衬底106的中心部分，另一个将处理液喷洒到半导体衬底106的端部。由于此，在半导体衬底106的处理表面中，温度变得均匀，由此，抗蚀剂剥离效率变得均匀。尽管本实施例是利用两种液体混合产生的热量将处理液制成高温，此时，在半导体器件106的表面中，在液体直接撞击的位置和液体没有撞击的位置之间容易发生温度分布差异。因此，可以下面的方式提高处理的稳定性：如上准备多个喷嘴，之后构成方法使液体撞击半导体衬底106的不同位置。
第三实施例
在本实施例中，显示了混合物喷洒到半导体衬底106的一个例子。图16示出了在实施例中衬底处理装置100的一个例子。除喷嘴结构之外，本实施例的装置结构与第一实施例中示出的器件结构相同。图17中所示的管道115和喷嘴112周围的加热器的点与第一实施例中的相同。如图所示，在本装置中，由于移动部分140的控制，喷嘴112可以移动。喷嘴112构成得可以喷洒混合物同时由衬底的中心向周边部分移动喷洒部分。在以上的结构中，在半导体衬底106的处理表面内，温度变得均匀，由此，抗蚀剂剥离效率变得均匀。虽然本实施例示利用两种液体混合产生的热量将处理液制成高温，此时，在半导体器件106的表面中，在液体直接撞击的位置和液体没有撞击的位置之间容易发生温度分布差异。因此，如上所述，移动液体的喷洒部分的同时进行处理，由于此，可以提高处理的稳定性。
第四实施例
利用以上实施例中指出的装置，通过SPM进行抗蚀剂剥离处理之后，通过下面两个系统进行漂洗工艺。
(i)纯水漂洗处理
(ii)纯水漂洗处理，漂洗后借助稀释的氨水
通过系统(ii)的漂洗处理需要的时间短于系统(i)完成漂洗处理需要的时间。
应该注意由于同样使用了稀释的APM(氨过氧化氢水)或碱还原的水代替系统(ii)得到了相同的趋势。
如上所述以剥离抗蚀剂的处理为例介绍了本发明的优选实施例。
这里剩余的抗蚀剂具有容易在晶片的周边端部产生的趋势。由于此，推测了下面内容。
第一个原因是在晶片表面内容易发生温度分布差异。与晶片中间部分相比，晶片的周边端部容易变成低温，由此可以预见在晶片的周边端部中，抗蚀剂剥离效率降低。
第二个原因是抗蚀剂硬化层牢固地粘附到晶片的周边端部。通常，形成抗蚀剂以使膜厚度通常由晶片的中间部分朝周边端部逐渐变薄。也就是，以中间部分厚并且周边端部薄的方式形成抗蚀剂的膜厚度。在晶片的周边端部中，抗蚀剂的上部变成抗蚀剂硬化层，当剥离抗蚀剂硬化层时，通过剥离作用容易剥离抗蚀剂的下部。另一方面，在晶片的周边端部中，抗蚀剂的厚度薄，因此几乎整个抗蚀剂变差到硬化层，因此不能预计和晶片中间部分一样，通过剥离作用剥离抗蚀剂。由于该原因，与晶片中间部分相比，在晶片的周边端部中，难以除去抗蚀剂硬化层。
第三个原因是处理液难以保持在晶片的周边端部的表面上。在晶片的周边端部中，易于发生处理液的滑动，由此处理效率变差。
对此，在本实施例中，采取下面的措施以有效地解决留在晶片的周边端部的抗蚀剂。
作为以上第一原因中介绍的内容，在实施例中提供混合部分114时，提供到半导体衬底106之前立即调节混合物(SPM)以控制温度。由于此，可以使晶片表面内的温度分布均匀。如果采用和第二实施例中一样提供有多个喷嘴112的构成，或者和第三实施例中一样采用可移动喷嘴的构成，那么温度的均匀性进一步提高。
而且，对于第二和第三原因中介绍的内容，在以上实施例中，旋转控制器110适当地控制衬底的转数，由于此，抑制了晶片的周边端部处理液的滑动并且提高了抗蚀剂硬化层的效率。例如，用较高转数进行处理后，用较低转数执行处理，这样难以发生处理液的滑动并且处理液易于保持在晶片的周边端部。
由于这些原因，在实施例中，有效地溶解了晶片的周边端部剩余的抗蚀剂。
如上所述，参考附图介绍了本发明的实施例，然而这些是本发明的说明，可以采用以上介绍之外的多种构成。
例如，在以上介绍的实施例中，SPM用做处理液，如果在干蚀刻后用单晶片系统处理能够有效地剥离抗蚀剂图形，那么可以使用除SPM之外的物质。对于以上介绍的抗蚀剂剥离液，例如，可以采用含有苯酚和卤素基溶剂作为主要成分的溶剂、胺基溶剂以及甲酮基溶剂，例如环戊酮、甲基乙基酮等。干蚀刻之后的抗蚀剂连同它的表面变性，由此通常与干蚀刻之前的抗蚀剂相比，溶剂的溶解度低，因此抗蚀剂残留物容易保留，所以优选进行具有高抗蚀剂剥离效果的SPM清洗。SPM的组分可以设置为硫酸∶30质量％含氧水＝1∶1到8∶1(体积比)；工作温度在100到150℃的范围内。通过该措施，可以稳定地提高优选的剥离性能和清洗效率。
而且，在以上实施例中，以硅衬底的处理为例，然而，根据应用的目的可以有多种半导体衬底，例如包括Si、Ge等元素的半导体等。其中，当采用硅晶片作为半导体衬底时，进一步显著显示出了本发明的效果。
在以上实施例中，采用抗蚀剂的剥离处理作为一个例子，然而，本发明中的“处理”包括使用化学液体或它的蒸汽处理整个衬底表面。例如，包括湿蚀刻处理、剥离处理剥离残留物等。
[例子]
[例1]
通过光刻技术和干蚀刻技术根据上述方法在硅晶片上形成作为晶体管的SiGe栅极图形，栅极长度小于100nm。栅极图形具有宽度不大于150nm并且高对比宽度不小于1的部分。
为了去掉在干蚀刻之后多余的抗蚀剂图形，根据以下条件使用图1所示的单晶片系统清洗装置进行SPM清洗。接着，使用相同的单晶片系统清洗装置通过用纯水进行漂洗处理进行干燥处理。
所提供的SPM成分：硫酸/30wt％含氧水＝1/1(体积比)，到晶片表面的SPM传送量：100到200ml，SPM温度：100℃，SPM处理时间：两秒。
[比较例1]
类似于例1，制备其上形成SiGe栅极图形的晶片。为了去掉在干蚀刻之后多余的抗蚀剂图形，根据以下条件采用使用石英槽的浸泡型系统进行SPM清洗。接着，在使用不同石英槽的浸泡系统用纯水进行漂洗处理之后进行干燥处理。
所提供的SPM成分：硫酸/30wt％含氧水＝5/1(体积比)，处理槽：体积45L的石英槽，一批处理的晶片数量：50，SPM温度：140℃，SPM处理时间：十秒。
[颗粒附着物数量的评估]
进行附着在晶片的晶片表面的颗粒的数量的测量，其中在例1和比较例1中进行处理，同时使用晶片缺陷检查装置(KLA-TencorCompany 2351)。在图2中示出了结果。
[金属附着物的评估]
进行附着在晶片的晶片表面的Ge数量的测量，其中在例1和比较例1中进行处理，使用商业上可用的晶片表面检查装置(全反射型X射线荧光分析器)。在图3中示出了结果。应当注意，对于比较例1，测量了处理1000片晶片之后晶片表面的Ge附着物。
[图形剥离产生数量的评估]
进行图形剥离产生数量的测量，其中在例1和比较例1中进行处理，同时使用晶片缺陷检查装置(KLA-Tencor Company 2351)。在图4中示出了结果。在例1的晶片上没有观察到图形剥离。应当注意，对于比较例1，表示在在漂洗处理中加入频率950kHz、输出功率120W、持续10分钟的兆声波的情况下的结果。
通过上述评估结果可以看到，根据本发明，能够有效地抑制晶片表面的颗粒或金属杂质附着物，而不损伤精细图形。
[例2]
在本实施例中，示出了一个半导体器件的制造方法的例子，包括：
(i)在半导体衬底的上部上形成抗蚀剂图形的工序，
(ii)用抗蚀剂图形作为掩模对暴露部分进行处理的工序，
(iii)在使半导体衬底水平保持旋转的情况下将抗蚀剂剥离液提供到半导体衬底的抗蚀剂图形形成表面剥离抗蚀剂图形的工序。
具体的，工序(iii)是形成SiGe栅极图形，同时对引入杂质的多晶硅进行干蚀刻的工序。
剥离抗蚀剂图形的工序(iii)包括：
将抗蚀剂剥离液提供到抗蚀剂图形形成表面同时以较高的速度旋转半导体衬底的第一步骤，以及
在第一步骤之后，将抗蚀剂剥离液提供到抗蚀剂图形形成表面同时以较低的速度旋转半导体衬底的第二步骤。
下文中将详细介绍。
首先，在硅晶片上形成栅极长度不大于100nm的SiGe栅极图形。之后，使用抗蚀剂图形作为掩模分别对N-MOS区和P-MOS区进行离子注入产生短沟道效应抑制目的的杂质。在每个离子注入工艺中，剂量为不小于10¹⁴cm^-2。
工艺流程显示在图5中。这里，在离子注入之后不需要剥离抗蚀剂图形的工艺中，使用图1所示的单晶片系统清洗装置用图6中所示的顺序进行SPM清洗。也就是，进行由高速旋转条件下施加抗蚀剂液的第一步骤和低速旋转的条件下施加抗蚀剂液的第二步骤的清洗。当进行高剂量速率的杂质引入作为实施例时，在抗蚀剂图形内产生了抗蚀剂硬化层。可以用以上介绍的第二步骤有效地剥离该抗蚀剂硬化层。
应该注意虽然图中未示出，但是SPM温度、组分、纯水漂洗以及干燥工艺与例1的相同。而且，本流程之后，进行侧壁氧化物膜形成和源漏注入，由此形成了晶体管。
[比较例2]
例2的离子注入之后，用比较例1中所示的浸泡系统进行剥离抗蚀剂图形的工艺。
[抗蚀剂图形剥离之后评估缺陷数量]
与例1类似，使用KLA抗蚀剂图形剥离之后评估缺陷数量。结果显示在图7中。
在例2和比较例2中都没有产生抗蚀剂残留，然而在比较例2中，产生了图形剥离或颗粒。由于兆超声造成图形剥离。
在使用单晶片清洗的例2与比较例2中，由于没有使用兆超声因此不存在损伤，没有产生整个的图形剥离，而且由于没有背面传送，产生的颗粒数量抑制为很少的颗粒数量。
而且，不小于1E¹⁴/cm²较大的离子注入的量，尽管在抗蚀剂表面上形成了硬化层，但是仅通过例2的单晶片清洗可以有效地剥离抗蚀剂。这通过图6所示的排列的顺序造成。也就是，首先，为了剥离硬化层，9秒钟的时间周期连续地传送SPM液同时高速旋转晶片。在该高速旋转步骤中，晶片和SPM液之间的接触数量增加，由于此，显著除去了硬化层。之后，旋转数降为低速，10秒钟的时间周期传送SPM液之后，为节约化学液停止传送，在晶片的中心部分SPM液的凸起液体通过离心力扩散到晶片的外周边部分，硬化层下较软的抗蚀剂层被剥离(搅拌)(paddling)。此时通过剥离剥离掉周边中少量的剩余硬化层。应该指出当继续高速旋转并且不存在搅拌时，在晶片的外周边部分液体温度降低，产生了残留物分离。因此，在由离子注入引起的硬化层残留在表面上作为本实施例的抗蚀剂剥离中，本顺序很有效。要指出的是图8(1到5)中的抗蚀剂剥离工艺为示意图。
[例3]
在例2中，提供的液体不是H₂SO₄+H₂O₂，而是H₂SO₄+卡罗酸(H₂SO₅)。已通过混合H₂SO₄和H₂O₂产生的卡罗酸(H₂SO₅)具有强氧化作用的原理获得SPM的抗蚀剂剥离，通过卡罗酸对抗蚀剂进行氧化分解。因此，即使使用卡罗酸复合的H₂SO₄，也可以得到SPM为H₂SO₄+H₂O₂的相同效果。就此而言，由于单个提供结构可以简化液体提供机构。用该卡罗酸复合的H₂SO₄可以得到与例2相同的评估，可以确定可以得到相同的结果(图9，图10)。
显然本发明不限于以上所述，可以不脱离本发明的范围和精神进行修改和变化。