光罩清洗方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200910199450.7

申请日:

2009.11.26

公开号:

CN102078869A

公开日:

2011.06.01

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B08B 7/04申请日:20091126|||公开

IPC分类号:

B08B7/04; B08B7/00(2006.01)N; B08B3/08(2006.01)N; B08B3/04(2006.01)N

主分类号:

B08B7/04

申请人:

中芯国际集成电路制造(上海)有限公司

发明人:

陈建山; 李德建

地址:

201203 上海市张江路18号

优先权:

专利代理机构:

上海思微知识产权代理事务所(普通合伙) 31237

代理人:

屈蘅;李时云

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内容摘要

一种光罩清洗方法,包括如下步骤:在臭氧清洗设备中进行下述步骤:采用短波长的紫外光照射所述光罩;采用含臭氧的水溶液清洗所述光罩;去离子水清洗所述光罩;然后,在SPM清洗设备中进行下述步骤:去离子水清洗所述光罩;采用SC1溶液清洗所述光罩;去离子水清洗所述光罩;烘干。所述方法可以实现清洗过程中不引入硫酸根离子,并且节约使用臭氧清洗设备。

权利要求书

1: 一种光罩清洗方法, 其特征在于, 包括如下步骤 : 在臭氧清洗设备中进行下述步骤 : 采用短波长的紫外光照射所述光罩 ; 采用含臭氧的 水溶液清洗所述光罩 ; 去离子水清洗所述光罩 ; 然后, 在 SPM 清洗设备中进行下述步骤 : 去离子水清洗所述光罩 ; 采用 SC1 溶液清洗所 述光罩 ; 去离子水清洗所述光罩 ; 烘干。
2: 根据权利要求 1 所述的光罩清洗方法, 其特征在于, 所述短波长的紫外光的波长为 172nm。
3: 根据权利要求 1 所述的光罩清洗方法, 其特征在于, 所述光罩为 193nm 条件下进行曝 光的光罩。

说明书


光罩清洗方法

    【技术领域】
     本发明涉及半导体技术领域, 尤其涉及一种光罩清洗方法。背景技术 在光刻制程中, 由于曝光机的光源对结晶的产生也起了催化剂的作用, 光源波长 越短结晶产生越快, 所以通常在光罩 (Mask) 使用 2-5 个月后产生结晶缺陷, 这些结晶缺陷 会影响光罩的穿透率从而造成晶片上重复性的缺陷, 会降低产品的良率, 而且, 光罩在使用 的过程中, 还可能存在其它的各种污染物离子, 所以清洗光罩是光刻制程中很重要的一个 工艺步骤。
     对于光罩的清洗, 尤其是对于在较短波长条件下曝光使用的光罩, 一般不能在清 洗过程中使用含有硫酸根的清洗溶液, 这是因为硫酸根的存在会与光罩中残留的氨根离子 结合, 形成更多的结晶, 为此, 业界采用的最新清洗技术是采用臭氧清洗设备对光罩进行清 洗。臭氧清洗设备的清洗流程为 : 采用短波长的紫外光照射所述光罩 ; 采用含臭氧的水溶 液清洗所述光罩 ; 采用去离子水清洗所述光罩 ; 然后再采用 SC1 溶液 ( 主要成分为 H2O2 与 氨水的混合溶液 ) 以及超声波振荡 (Mega-Sonic, M/S) 进行清洗, 然后再用去离子水清洗并 烘干。
     由于目前的臭氧清洁器 (ozone cleaner) 是一种比较新的设备, 其性能通常不太 稳定, 经常在清洗过程中坏掉, 这将导致较低的设备正常运行时间, 使设备的产能降低, 并 影响清洗之后光罩的质量。
     按照现有的方法, 当臭氧清洁器损坏的时候, 只能采用如下的方法对光罩进行清 洗: 第一种方法 : 维修所述的臭氧清洁器, 臭氧清洁器修好之后, 再继续产品生产, 这种方 法将影响到光罩的清洗传送时间, 并导致良率损失。
     第二种方法 : 进入硫酸溶液和双氧水混合清洗设备 ( 以下简称 SPM) 进行清洗, 所 述的 SPM 清洗设备的清洗流程为 : 首先采用包含硫酸的清洗液进行清洗, 之后用去离子水 清洗, 然后再采用 SC1 溶液 ( 主要成分为 H2O2 与氨水的混合溶液 ) 进行清洗, 然后再用去离 子水清洗并烘干。因为所述的清洗流程中使用了 H2SO4, 包含 SO4 离子, SO4 离子的浓度 ( 即 SO4 离子 IC 等级 ) 越高, 光罩表面越快产生糊化 (Haze) 问题, 采用所述的清洗流程清洗之 后, 在运输中的晶圆将处于较高的 IC 等级, 将缩短 mask 的生命周期并且影响 fab 的产量。 因此, 需提供一种更为有效的光罩清洗方法。
     发明内容 本发明解决的问题是提供一种光罩清洗方法, 以解决现有的臭氧清洁器清洗性能 不稳定, 而 SPM 清洗会引入硫酸根导致光罩上产生结晶的缺陷。
     本发明提供了一种光罩清洗方法, 包括如下步骤 : 在臭氧清洗设备中进行下述步 骤: 采用短波长的紫外光照射所述光罩 ; 采用含臭氧的水溶液清洗所述光罩 ; 去离子水清 洗所述光罩 ; 然后, 在 SPM 清洗设备中进行下述步骤 : 去离子水清洗所述光罩 ; 采用 SC1 溶
     液清洗所述光罩 ; 去离子水清洗所述光罩 ; 烘干。
     由于本发明所述的清洗方法首先在臭氧清洗设备中采用臭氧进行主要的清洗步 骤, 可以去除光罩上的结晶缺陷以及其它污染物离子, 并且不会在清洗工艺中引入硫酸根 离子 ; 之后, 为了避免过度使用臭氧清洗设备导致臭氧清洗设备发生损坏, 采用 SPM 清洗设 备进行后续的常规清洗工艺, 可以实现清洗过程中不引入硫酸根离子, 并且节约使用臭氧 清洗设备。
     进一步, 由于 SPM 清洗设备的超声波振荡具有很好的清洗性能, 因此能够极好的 去除光罩上的缺陷离子。 附图说明
     图 1 为本发明光罩清洗方法的工艺流程图 ; 图 2 为采用臭氧清洗器定期监测光罩上残留的硫酸根离子浓度等级的数值图。具体实施方式
     下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。 参考附图 1 所示的工艺流程图, 一种光罩清洗方法, 包括 : 在臭氧清洗设备中进行 下述步骤 : 步骤 S1, 采用短波长的紫外光照射所述光罩 ; 步骤 S2, 采用含臭氧的水溶液清洗 所述光罩 ; 步骤 S3, 去离子水清洗所述光罩 ; 然后, 在 SPM 清洗设备中进行下述步骤 : 步骤 S4, 去离子水清洗所述光罩 ; 步骤 S5, 采用 SC1 溶液清洗所述光罩 ; 步骤 S6, 去离子水清洗 所述光罩 ; 步骤 S7, 烘干。
     在采用短波长的紫外光照射所述光罩的步骤中, 所述的短波长例如为 172nm 的紫 外光, 采用紫外光照射光罩的目的在于 : 通过紫外光照射, 将光罩上残留的离子或者结晶缺 陷的分子键打断, 并使其中的残留离子析出, 以在随后采用臭氧溶液清洗光罩的工艺中达 到更好的清洗效果。
     采用含臭氧的水溶液清洗所述光罩的工艺步骤是由臭氧清洗设备将臭氧溶解在 去离子水中, 以去除光罩上的大部分结晶缺陷或者残留的离子以及在紫外光照射过程中析 出的残留离子。
     步骤 S3, 去离子水清洗所述光罩的目的在于去除臭氧清洗之后光罩上残留的臭氧 清洗溶液, 具体工艺例如在常温状态下用去离子水进行冲洗。
     通过上述的步骤 S1 至步骤 S3, 去除了光罩上残留的离子以及结晶缺陷, 在臭氧清 洗设备损坏或者需要进行其它清洗工艺的情况下, 就可以将清洗工艺转移至 SPM 清洗设备 中进行。
     步骤 S4 去离子水清洗所述光罩的目的在于进一步去除光罩上残留的臭氧清洗溶 液, 具体工艺例如在 70 摄氏度的温度条件下用去离子水进行冲洗。
     SC1 溶液是主要成分为 H2O2 与氨水的混合溶液。步骤 S5 采用 SC1 溶液清洗所述 光罩的目的在于 SC1 溶液中的双氧水可将硅表面氧化并生成较薄的二氧化硅氧化层, 由于 SC1 溶液中含有氨水, 为碱性溶液。SiO2 在碱性溶液中水解从而将生成的氧化层去除, 使吸 附氧化层上的尘粒脱除, 达到较好的清洗效果。
     步骤 S6, 去离子水清洗所述光罩的目的在于去除光罩上残留的 SC1 溶液清洗 ; 所
     述的去离子水清洗工艺可以包括一次以上的去离子水清洗, 例如首先在常温下采用去离子 水清洗, 接着在 70 摄氏度的温度条件下用去离子水进行冲洗。
     步骤 S7, 烘干。
     表 1 所示为采用本实施例所述的光罩清洗方法对光罩进行清洗的清洗良率和采 用臭氧清洗设备清洗光罩的清洗良率比较数据, 从数据中可以看出, 采用本实施例所述的 光罩清洗方法对光罩进行清洗的清洗良率为 85.7%, 这个数据是可以被接受的。
     表1
     参考表 2 所示, 为采用臭氧清洁器以及本实施例所述的方法清洗光罩后光罩的相 位移 ( 单位 : 度 ) 以及穿透率数据表, 其中, 相位移和穿透率用于评价光罩性能, 数值越小越 好, 从表 2 中可以看出, 在不同批次的光罩清洗中, 采用本实施例所述的清洗方法获取的相 位移和穿透率数据与全部采用臭氧清洗设备进行清洗的数据差别不大, 数据都满足要求。
     参考附图 2 所示, 为采用臭氧清洗器定期监测光罩上残留的硫酸根离子浓度等级 的数值 (Ion concentration level, IC level), 图中的横线为基准线, 数值为 1ppb, 一般清 洗之后硫酸根离子浓度等级在 1ppb 以下被认为是清洗工艺达到降低离子浓度的目的, 从 图 2 中可以看出, 光罩上残留的硫酸根离子浓度等级有时会比较高。而采用本实施例所述 的工艺方法对光罩进行清洗, 清洗之后光罩上残留的硫酸根离子浓度等级为 0.5ppb。
     本实施例所述的光罩清洗方法尤其适用于清洗在 193nm 条件下进行曝光的光罩,
     当然, 同样适用于在 248nm, 365nm 条件下进行曝光的光罩。
     虽然本发明己以较佳实施例披露如上, 但本发明并非限定于此。任何本领域技术 人员, 在不脱离本发明的精神和范围内, 均可作各种更动与修改, 因此本发明的保护范围应 当以权利要求所限定的范围为准。

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1、10申请公布号CN102078869A43申请公布日20110601CN102078869ACN102078869A21申请号200910199450722申请日20091126B08B7/04200601B08B7/00200601B08B3/08200601B08B3/0420060171申请人中芯国际集成电路制造上海有限公司地址201203上海市张江路18号72发明人陈建山李德建74专利代理机构上海思微知识产权代理事务所普通合伙31237代理人屈蘅李时云54发明名称光罩清洗方法57摘要一种光罩清洗方法,包括如下步骤在臭氧清洗设备中进行下述步骤采用短波长的紫外光照射所述光罩;采用含臭氧的水。

2、溶液清洗所述光罩;去离子水清洗所述光罩;然后,在SPM清洗设备中进行下述步骤去离子水清洗所述光罩;采用SC1溶液清洗所述光罩;去离子水清洗所述光罩;烘干。所述方法可以实现清洗过程中不引入硫酸根离子,并且节约使用臭氧清洗设备。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页CN102078872A1/1页21一种光罩清洗方法,其特征在于,包括如下步骤在臭氧清洗设备中进行下述步骤采用短波长的紫外光照射所述光罩;采用含臭氧的水溶液清洗所述光罩;去离子水清洗所述光罩;然后,在SPM清洗设备中进行下述步骤去离子水清洗所述光罩;采用SC1溶液清洗所述光罩;去离。

3、子水清洗所述光罩;烘干。2根据权利要求1所述的光罩清洗方法,其特征在于,所述短波长的紫外光的波长为172NM。3根据权利要求1所述的光罩清洗方法,其特征在于,所述光罩为193NM条件下进行曝光的光罩。权利要求书CN102078869ACN102078872A1/4页3光罩清洗方法技术领域0001本发明涉及半导体技术领域,尤其涉及一种光罩清洗方法。背景技术0002在光刻制程中,由于曝光机的光源对结晶的产生也起了催化剂的作用,光源波长越短结晶产生越快,所以通常在光罩MASK使用25个月后产生结晶缺陷,这些结晶缺陷会影响光罩的穿透率从而造成晶片上重复性的缺陷,会降低产品的良率,而且,光罩在使用的过程。

4、中,还可能存在其它的各种污染物离子,所以清洗光罩是光刻制程中很重要的一个工艺步骤。0003对于光罩的清洗,尤其是对于在较短波长条件下曝光使用的光罩,一般不能在清洗过程中使用含有硫酸根的清洗溶液,这是因为硫酸根的存在会与光罩中残留的氨根离子结合,形成更多的结晶,为此,业界采用的最新清洗技术是采用臭氧清洗设备对光罩进行清洗。臭氧清洗设备的清洗流程为采用短波长的紫外光照射所述光罩;采用含臭氧的水溶液清洗所述光罩;采用去离子水清洗所述光罩;然后再采用SC1溶液主要成分为H2O2与氨水的混合溶液以及超声波振荡MEGASONIC,M/S进行清洗,然后再用去离子水清洗并烘干。0004由于目前的臭氧清洁器OZ。

5、ONECLEANER是一种比较新的设备,其性能通常不太稳定,经常在清洗过程中坏掉,这将导致较低的设备正常运行时间,使设备的产能降低,并影响清洗之后光罩的质量。0005按照现有的方法,当臭氧清洁器损坏的时候,只能采用如下的方法对光罩进行清洗第一种方法维修所述的臭氧清洁器,臭氧清洁器修好之后,再继续产品生产,这种方法将影响到光罩的清洗传送时间,并导致良率损失。0006第二种方法进入硫酸溶液和双氧水混合清洗设备以下简称SPM进行清洗,所述的SPM清洗设备的清洗流程为首先采用包含硫酸的清洗液进行清洗,之后用去离子水清洗,然后再采用SC1溶液主要成分为H2O2与氨水的混合溶液进行清洗,然后再用去离子水清。

6、洗并烘干。因为所述的清洗流程中使用了H2SO4,包含SO4离子,SO4离子的浓度即SO4离子IC等级越高,光罩表面越快产生糊化HAZE问题,采用所述的清洗流程清洗之后,在运输中的晶圆将处于较高的IC等级,将缩短MASK的生命周期并且影响FAB的产量。因此,需提供一种更为有效的光罩清洗方法。发明内容0007本发明解决的问题是提供一种光罩清洗方法,以解决现有的臭氧清洁器清洗性能不稳定,而SPM清洗会引入硫酸根导致光罩上产生结晶的缺陷。0008本发明提供了一种光罩清洗方法,包括如下步骤在臭氧清洗设备中进行下述步骤采用短波长的紫外光照射所述光罩;采用含臭氧的水溶液清洗所述光罩;去离子水清洗所述光罩;然。

7、后,在SPM清洗设备中进行下述步骤去离子水清洗所述光罩;采用SC1溶说明书CN102078869ACN102078872A2/4页4液清洗所述光罩;去离子水清洗所述光罩;烘干。0009由于本发明所述的清洗方法首先在臭氧清洗设备中采用臭氧进行主要的清洗步骤,可以去除光罩上的结晶缺陷以及其它污染物离子,并且不会在清洗工艺中引入硫酸根离子;之后,为了避免过度使用臭氧清洗设备导致臭氧清洗设备发生损坏,采用SPM清洗设备进行后续的常规清洗工艺,可以实现清洗过程中不引入硫酸根离子,并且节约使用臭氧清洗设备。0010进一步,由于SPM清洗设备的超声波振荡具有很好的清洗性能,因此能够极好的去除光罩上的缺陷离子。

8、。附图说明0011图1为本发明光罩清洗方法的工艺流程图;0012图2为采用臭氧清洗器定期监测光罩上残留的硫酸根离子浓度等级的数值图。具体实施方式0013下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。0014参考附图1所示的工艺流程图,一种光罩清洗方法,包括在臭氧清洗设备中进行下述步骤步骤S1,采用短波长的紫外光照射所述光罩;步骤S2,采用含臭氧的水溶液清洗所述光罩;步骤S3,去离子水清洗所述光罩;然后,在SPM清洗设备中进行下述步骤步骤S4,去离子水清洗所述光罩;步骤S5,采用SC1溶液清洗所述光罩;步骤S6,去离子水清洗所述光罩;步骤S7,烘干。0015在采用短波长的紫外光照射所述光罩的步。

9、骤中,所述的短波长例如为172NM的紫外光,采用紫外光照射光罩的目的在于通过紫外光照射,将光罩上残留的离子或者结晶缺陷的分子键打断,并使其中的残留离子析出,以在随后采用臭氧溶液清洗光罩的工艺中达到更好的清洗效果。0016采用含臭氧的水溶液清洗所述光罩的工艺步骤是由臭氧清洗设备将臭氧溶解在去离子水中,以去除光罩上的大部分结晶缺陷或者残留的离子以及在紫外光照射过程中析出的残留离子。0017步骤S3,去离子水清洗所述光罩的目的在于去除臭氧清洗之后光罩上残留的臭氧清洗溶液,具体工艺例如在常温状态下用去离子水进行冲洗。0018通过上述的步骤S1至步骤S3,去除了光罩上残留的离子以及结晶缺陷,在臭氧清洗设。

10、备损坏或者需要进行其它清洗工艺的情况下,就可以将清洗工艺转移至SPM清洗设备中进行。0019步骤S4去离子水清洗所述光罩的目的在于进一步去除光罩上残留的臭氧清洗溶液,具体工艺例如在70摄氏度的温度条件下用去离子水进行冲洗。0020SC1溶液是主要成分为H2O2与氨水的混合溶液。步骤S5采用SC1溶液清洗所述光罩的目的在于SC1溶液中的双氧水可将硅表面氧化并生成较薄的二氧化硅氧化层,由于SC1溶液中含有氨水,为碱性溶液。SIO2在碱性溶液中水解从而将生成的氧化层去除,使吸附氧化层上的尘粒脱除,达到较好的清洗效果。0021步骤S6,去离子水清洗所述光罩的目的在于去除光罩上残留的SC1溶液清洗;所说。

11、明书CN102078869ACN102078872A3/4页5述的去离子水清洗工艺可以包括一次以上的去离子水清洗,例如首先在常温下采用去离子水清洗,接着在70摄氏度的温度条件下用去离子水进行冲洗。0022步骤S7,烘干。0023表1所示为采用本实施例所述的光罩清洗方法对光罩进行清洗的清洗良率和采用臭氧清洗设备清洗光罩的清洗良率比较数据,从数据中可以看出,采用本实施例所述的光罩清洗方法对光罩进行清洗的清洗良率为857,这个数据是可以被接受的。0024表100250026参考表2所示,为采用臭氧清洁器以及本实施例所述的方法清洗光罩后光罩的相位移单位度以及穿透率数据表,其中,相位移和穿透率用于评价光。

12、罩性能,数值越小越好,从表2中可以看出,在不同批次的光罩清洗中,采用本实施例所述的清洗方法获取的相位移和穿透率数据与全部采用臭氧清洗设备进行清洗的数据差别不大,数据都满足要求。00270028参考附图2所示,为采用臭氧清洗器定期监测光罩上残留的硫酸根离子浓度等级的数值IONCONCENTRATIONLEVEL,ICLEVEL,图中的横线为基准线,数值为1PPB,一般清洗之后硫酸根离子浓度等级在1PPB以下被认为是清洗工艺达到降低离子浓度的目的,从图2中可以看出,光罩上残留的硫酸根离子浓度等级有时会比较高。而采用本实施例所述的工艺方法对光罩进行清洗,清洗之后光罩上残留的硫酸根离子浓度等级为05PPB。0029本实施例所述的光罩清洗方法尤其适用于清洗在193NM条件下进行曝光的光罩,说明书CN102078869ACN102078872A4/4页6当然,同样适用于在248NM,365NM条件下进行曝光的光罩。0030虽然本发明己以较佳实施例披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。说明书CN102078869ACN102078872A1/1页7图1图2说明书附图CN102078869A。

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