CN101414117A - 湿法清洗光掩模的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种湿法清洗光掩模的方法，用温度在50－90℃的去离子水冲洗光掩模，同时用波长在0.5－100μm的光波对光掩模进行照射，光掩模表层的硫酸根离子和二氧化硅分子吸收光波能量，造成硫酸根离子与光掩模之间的氢键断裂，游离的硫酸根离子及污物随热去离子水移出光掩模的表层。本发明用热去离子水冲洗光掩模的同时用光波对光掩模进行照射，将该光波的光子能量作用到光掩模表层，使附着在光掩模表面的氢键断裂，使游离的硫酸根离子被热去离子水带出光掩模的表层，从而达到硫酸残留物的有效去除，在低成本的情况下，能大幅度减少光掩模的雾状缺陷，提高光掩模制作水平。

Description

湿法清洗光掩模的方法

技术领域

本发明涉及一种湿法清洗光掩模的方法，属于半导体清洗技术领域。

背景技术

“光掩模”是集成电路芯片制造中用于批量印刷电路的模版。通过光刻工艺，将光掩模上的电路图案大批量印刷到硅晶圆上。因此光掩模上的任何缺陷都会对芯片的成品率造成很大的影响。

在半导体行业有据可查的范围中，光掩模的污染使得让业界每年耗费约10亿美元。雾状缺陷(haze)是一种已困扰半导体业界长达十年以上的光掩模污染问题，半导体制造商们至今还未能提出良好的解决方案。光掩模的基材为石英玻璃，而在光掩模制造和处理过程中，由于硫酸(H2SO4)的使用，硫酸根离子通过羟基以氢键形式与石英玻璃中的二氧化硅分子结合，造成光掩模表层残留有硫酸根离子，而硫酸根离子与空气中的铵根等阳离子结合形成硫酸铵等晶体，随着晶体的缓慢长大，当其尺寸与光掩模上电路线宽尺寸相当时，就形成了雾状缺陷问题。

在光掩模的生产过程中，剥离光刻胶的除胶工艺和清洗工艺都需要用到硫酸。如何最大限度减少光掩模表层残留的硫酸根离子是解决雾状缺陷核心问题。目前行业内对此有以下几种处理手段：

1、使用热水冲洗光掩模。由于高温会提高硫酸根离子的活性，增加其脱离光掩模表层的几率，相对冷水而言，热水去除硫酸根离子的效果有显著提高，但热水不能彻底去除光掩模表面的硫酸根离子。有数据表明，在不使用热水的情况下，清洗后光掩模残留的硫酸根离子浓度在几十ppb以上，使用热水后，浓度降到2—5ppb。这虽然延长了光掩模上生成雾状缺陷的周期，但在光掩模生命周期内，雾状缺陷的问题依然存在。

2、使用热板加热光掩模。在300℃到500℃的高温环境下，光掩模表层的硫酸根离子会脱离光掩模，以气态的形式挥发掉。但过高的温度使得光掩模上的污染物固化而无法清洗，甚至造成电路图案破损，从而造成光掩模报废。同时，光掩模在热板加热的过程中，由于没有水流的冲洗，被二次污染的风险很大。

3、采用无硫工艺，用臭氧水替代硫酸清洗光掩模。目前在除胶工艺，尚无成熟的无硫工艺来取代硫酸的使用。而现有的无硫清洗工艺不能有效地去除在除胶环节残留的硫酸根离子。此外，在清洗环节的无硫清洗工艺还存在清洗效率和光掩模损伤的矛盾。较低的臭氧对污染比较严重的光掩模难以清洗干净，而较高剂量的臭氧则会造成对光掩模图形腐蚀破坏。因此，现有无硫清洗工艺只能处理污染比较轻的光掩模。

本发明的目的是提供一种能降低制造成本，并能更多地去除残留在光掩模表层硫酸根离子的湿法清洗光掩模的方法。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种湿法清洗光掩模的方法，其特征在于：用温度在50—90℃的去离子水冲洗光掩模，同时用波长在0.5—100μm的光波对光掩模进行照射，光掩模表层的硫酸根离子和二氧化硅分子吸收光波能量，造成硫酸根离子与光掩模之间的氢键断裂，游离的硫酸根离子以及污物随热去离子水移出光掩模的表层。

本发明采用加热后的去离子水冲洗光掩模，通过热水增加硫酸根离子的动能，提高光掩模表层氢键断裂的机率，同时用波长在0.5—100μm的光波对光掩模进行照射，将该光波的光子能量作用到光掩模表层，硫酸根离子和二氧化硅分子在吸收该波长的光子能量后，造成它们之间的氢键断裂而成为游离态的硫酸根离子，游离的硫酸根离子被热去离子水带出光掩模的表层，而加强去除硫酸根离子的能力，清洗后光掩模上的硫酸根离子残留量低于1ppb，从而使得光掩模在其生命周期内不产生雾状缺陷问题，本发明由于能够更多地去除残留在掩模板表层的污染物，清洗效果好，能提高光掩模制作水平。另外，由于湿法清洗成本相对较低，且工艺技术又比较成熟，本发明仅通过增加产生波长在0.1—100μm的光波的红外光波发生器，即可产生该段特定的红外光波，因此能降低了光掩模清洗机的制造成本。

具体实施方式

实施例1

本发明湿法清洗光掩模的方法，将光掩模放在清洗机的专用卡盘上，用温度在50—70℃的去离子水以0.51/min—21/min的流量冲洗光掩模，来增加光掩模表层的硫酸根离子动能，时间控制在20—30分钟，去离子水可沿喷头轴心作水平移动，同时红外线发生器对光掩模进行照射，而产生红外光波的红外线发生器固定在清洗机上不动，并距离光掩模高度10—100mm，该红外线发生器的功率在100W、波长在0.5—40μm或40—60μm或60—100μm，光掩模表层的硫酸根离子和二氧化硅分子在吸收该波长的光子能量后，使它们之间的氢键断裂，游离态的硫酸根离子以及表面污物随热去离子水移出光掩模表层，清除光掩模表层的硫酸根离子和污染物。

实施例2

本发明将光掩模放在清洗机的专用卡盘上，用温度在60—80℃的去离子水以2 1/min—5 1/min流量冲洗光掩模，时间控制在10—20分钟，同时用红外光发生器对转动的光掩模进行照射，光掩模以50rpm—200rpm速度转动，而产生红外光波的红外线发生器安装在清洗机上，并相动于光掩模作水平运动，红外线发生器距离光掩模高度100—300mm，该红外线发生器的功率在200W、波长为1—50μm，光掩模表层的硫酸根离子和二氧化硅分子在吸收该波长的光子能量后，使它们之间的氢键断裂，呈游离态的硫酸根离子以及表面污物随热去离子水移出光掩模的表层，清除光掩模表层的硫酸根离子和污染物。

实施例3

本发明将光掩模放在清洗机的专用卡盘上，用温度在70—90℃的去离子以21/min—41/min的流量冲洗光掩模，时间控制在3—10分钟，同时用红外光波发生器对转动的光光掩模进行照射，光掩模以150rpm—300rpm的速度转动，而产生红外光波的红外线发生器安装在清洗机上不动，红外线发生器距离光掩模高度200—400mm，该红外线发生器的功率在300W、波长为2—30μm或5—20μm光掩模表层的硫酸根离子和二氧化硅分子在吸收该波长的光子能量后，使它们之间的氢键断裂，呈游离态的硫酸根离子以及表面污物随热去离子水移出光掩模表层，而达到清除硫酸残留物和表层的污染物，提高清洗效果。

实施例4

本发明将光掩模放在清洗机的专用卡盘上，用温度在80—90℃的去离子水以1.5 1/min—3 1/min流量冲洗光掩模，时间控制在15—25分钟，同时用红外光发生器对转动的光掩模进行照射，光掩模以50rpm—150rpm的速度转动，而产生红外光波的红外线发生器安装在清洗机上，并相动于光掩模作水平运动，距离光掩模高度300—500mm，该红外线发生器的功率在500W、波长为2—20μm或5—10μm，光掩模表层的硫酸根离子和二氧化硅分子在吸收该波长的光子能量后，使它们之间的氢键断裂，呈游离状态的硫酸根离子以及表面污物随热去离子水移出光掩模的表层，清除光掩模表层的硫酸根离子和污染物。

上述实施例中，红外线发生器的功率不限。

采用本发明的清洗方法可使清洗后的光掩模上硫酸根离子的残留量低于1ppb，能提高光掩模的制作水平。

Claims (4)

1、一种湿法清洗光掩模的方法，其特征在于：用温度在50—90℃的去离子水冲洗光掩模，同时用波长在0.5—100μm的光波对光掩模进行照射，光掩模表层的硫酸根离子和二氧化硅分子吸收光波能量，造成硫酸根离子和光掩模之间的氢键断裂，游离的硫酸根离子及污物随热去离子水移出光掩模的表层。

2、根据权利要求1所述的湿法清洗光掩模的方法，其特征在于：所述的光掩模以50—300rpm转速转动。

3、根据权利要求1所述的湿法清洗光掩模的方法，其特征在于：所述波长为1—50μm。

4、根据权利要求3所述的湿法清洗光掩模的方法，其特征在于：所述波长为2—20μm。