CN102436137A

CN102436137A - 减少掩模板雾状缺陷的方法

Info

Publication number: CN102436137A
Application number: CN2011103942947A
Authority: CN
Inventors: 周军
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2012-05-02

Abstract

本发明提供一种减少掩模板雾状缺陷的方法，来减少因雾状缺陷而再清洗掩模板的次数，从而能够提高掩模板的使用寿命。该减少掩模板雾状缺陷的方法，在掩模板上通过铝框架覆盖有保护膜，在所述掩模板上覆盖所述保护膜之前，利用超纯水清洗所述掩模板，和/或，在将所述铝框架固定在所述掩模板上之前，以纯水作为电解液，通过电解在该铝框架的表面形成氧化铝保护层。

Description

减少掩模板雾状缺陷的方法

技术领域

本发明涉及一种减少掩模板雾状缺陷的方法，具体涉及在半导体制造领域中，以纯水作为电解液在铝框架的表面形成均匀致密的氧化铝保护层、和/或对掩模板进行超纯水清洗从而减少在掩模板上产生雾状缺陷的方法。

背景技术

近年来，随着微电子技术的不断发展，半导体器件的尺寸越来越小，随之在晶片上形成的图案的尺寸也越来越小。目前，为了在晶片上形成微细化的图案，普遍采用利用掩模板的光刻工艺。

在光刻工艺中，首先在晶片的材料层上涂敷光刻胶，然后将掩模板覆盖在晶片的涂敷有光刻胶一侧的面上，并通过掩模板向光刻胶的一部分辐照一定波长的光线，接着，通过利用显影液的显影工艺去除光刻胶的辐射部分，由此形成了光刻胶图案。此后，通过刻蚀工艺将图案转移到材料层上。

由于掩模板上可能会附着有杂质，因而在实施光刻工艺的过程中存在如下的问题，掩模板上的杂质转移到光刻胶上，进而转移到材料层上，从而在材料层上形成所不需要的图案。

目前，为了防止掩模板上附着杂质，采用用铝做框架(frame)的保护膜(pellicle)来对掩模板进行保护的方法。

当掩模板上的杂质的尺寸大于临界值时，在掩模板上产生雾状缺陷(Haze)。众所周知，雾状缺陷是残留在掩模板上的有机物或无机物，它们在曝光时有可能会生长变大，因而是一种尺寸逐渐增长的生长缺陷，在光刻波长为248nm时，该缺陷对掩模板的影响不大，大约只影响到5％的掩模板。然而，在光刻波长为193nm时，受影响的掩模板高达20％左右。雾状缺陷已成为光刻业界的一个严重问题。当掩模板上的杂质最终达到无法接受的程度时，就需要进行“保护膜再覆盖(repell)”工艺，即先去除原有的保护膜(pellicle)，并对掩模板进行清洗(下面称为再清洗)，然后再覆盖一层新的保护膜，接着将掩模板再送回生产线。这种工艺不但成本很高，再清洗通常会缩短掩模板的使用寿命。

目前，造成雾状缺陷主要有以下几种原因：1、无尘室内的气体；2、保存的湿度；3、掩模板自身和保护膜框架所溢出的气体或杂质颗粒(为了在铝框的表面形成稳定的氧化铝所引入的酸根离子等杂质)；4、掩模板表面的洁净度(采用传统的SPM(sulfuric acid peroxide mixture)或APM(ammoniaperoxide mixture)清洗掩模板时引入的硫酸盐或氨的残余)。为了减少或消除雾状缺陷的产生，已经对掩模板的存放条件进行了改善。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种能够减少因雾状缺陷而再清洗掩模板的次数来提高掩模板的使用寿命的减少掩模板雾状缺陷的方法。

技术方案1的发明为一种减少掩模板雾状缺陷的方法，在掩模板上通过铝框架覆盖有保护膜，其特征在于，在所述掩模板上覆盖所述保护膜之前，利用超纯水清洗所述掩模板。

技术方案2的发明的特征在于，在技术方案1所述的减少掩模板雾状缺陷的方法中，所述超纯水中不含有硫酸盐及氨。

技术方案3的发明的特征在于，在技术方案1所述的减少掩模板雾状缺陷的方法中，所述超纯水的杂质含量为ppb级。

技术方案4的发明为一种减少掩模板雾状缺陷的方法，在掩模板上通过铝框架覆盖有保护膜，其特征在于，在将所述铝框架固定在所述掩模板上之前，以纯水作为电解液，通过电解在该铝框架的表面形成氧化铝保护层。

技术方案5的发明的特征在于，在技术方案4所述的减少掩模板雾状缺陷的方法中，所述纯水的杂质含量为ppm级。

技术方案6的发明的特征在于，在技术方案4或5所述的减少掩模板雾状缺陷的方法中，所述纯水的电阻率为2-10us/cm。

技术方案7的发明的特征在于，在技术方案4-6中任一项所述的减少掩模板雾状缺陷的方法中，还包括如下步骤：在所述掩模板上覆盖所述保护膜之前，利用超纯水清洗所述掩模板。

技术方案8的发明的特征在于，在技术方案4-7中任一项所述的减少掩模板雾状缺陷的方法中，在所述电解过程中，以所述铝框架作为阳极，以铂作为阴极。

技术方案9的发明的特征在于，在技术方案4-8中任一项所述的减少掩模板雾状缺陷的方法中，所述阳极的反应方程式为：2Al+3H₂O→Al₂O₃+6H⁺+6e^-，所述阴极的反应方程式为：6H⁺+6e^-→3H₂。

根据本发明，由于以纯水作为电解液，通过电解在铝框架的表面形成氧化铝保护层，和/或利用超纯水清洗掩模板，所以能够避免在电解过程中引入酸根离子等杂质，并且能够减少在清洗掩模板时引入硫酸盐或氨等杂质，从而能够减少在掩模板上产生雾状缺陷，能够减少再清洗掩模板的次数，提高掩模板的使用寿命，降低生产成本。

附图说明

图1是表示湿法清洗设备的示意图。

图2是表示形成氧化铝保护层的示意图。

图3是表示覆盖工序的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的具体实施方式进行说明。在此描述的具体实施方式用于举例说明，并不用于限定本发明。

掩模板1的结构是公知的，通过如下的方法制造而成，首先，在硅衬底上溅射Cr/CrO₂，然后覆盖一层光刻胶；接着，使用激光光刻设备在光刻胶表面形成图案，并在显影之后去除被曝光的部分，而形成光刻胶图案；然后，在Cr/CrO₂层上使用干法刻蚀装置进行刻蚀；接着进行清洗，覆盖保护膜。

如上所述，若采用传统的SPM或APM清洗掩模板，则在清洗的过程中会引入硫酸盐及氨，所引入的硫酸盐及氨附着在掩模板的表面，而导致雾状缺陷的产生。在本发明中，如后面详述的，在制造掩模板1时，采用超纯水对掩模板1进行清洗，来避免引入的硫酸盐及氨，从而能够避免雾状缺陷的产生。

保护膜3用于保护掩模板1免受灰尘和微小颗粒的污染，是对曝光光透明的透明薄膜，厚度均匀，厚度约为0.7～12μm，通常材料为乙酸硝基氯苯、聚酯碳氟化物。

铝框架2用于支撑保护膜3，其由铝材形成。例如，通过在铝框架2上形成宽度与保护膜3的宽度相适应的凹槽，通过将保护膜3安装在该凹槽中而固定在铝框架2上。但是，铝框架2和保护膜3的固定方式不限于此，也可以采用其他的方式进行固定。另外，铝框架2通过胶粘接在掩模板1上的没有图案的区域。在将铝框架2固定在掩模板1上之后，保护膜3与掩模板1之间的距离约为5～10mm。

下面，具体说明减少掩模板上的雾状缺陷的方法。在本发明中，主要从两方面来减少雾状缺陷：第一，避免在清洗掩模板的过程中，引入硫酸盐及氨；第二，避免在铝框架上形成氧化铝保护层的过程中，引入酸根等杂质。

首先，对避免在清洗掩模板的过程中引入硫酸盐及氨的方法进行说明。

如上所述，掩模板1的制造工艺是公知的，在此省略说明。主要说明对经过一系列工序的掩模板1的清洗工序。

如图1所示，在湿法清洗设备10中利用超纯水清洗掩模板1，该湿法清洗设备10经由配管与外部的用于供给超纯水的超纯水供给源相连接。湿法清洗设备10主要包括：壳体11，其容置有各构件；控制装置12，其用于对各部分进行控制；喷嘴13，其与超纯水供给源相连接，基于控制装置12的控制而向掩模板1的表面喷洒超纯水来对掩模板1进行清洗；保持装置14，其固定在壳体11上，具有作为真空设备的中央静电吸附盘141，通过该中央静电吸附盘141将掩模板1保持为大致水平。

在清洗工序中，首先将掩模板1置于保持装置14的中央静电吸附盘141之上，通过该中央静电吸附盘141吸附保持掩模板1，并通过控制装置12使中央静电吸附盘141以800～2000rpm的转速旋转，从而带动掩模板1进行旋转。然后控制装置12进行控制，从超纯水供给源向配置于掩模板1的上方的喷嘴13供给超纯水，从而向掩模板1喷出超纯水，来进行清洗。

并且，为了在清洗过程中，灰尘等杂质附着在掩模板1中，该清洗是在无尘的环境下进行的。

其中，超纯水是指水中的导电介质几乎完全去除，同时不离解的气体、胶体以及有机物质、硫酸盐及氨也去除至很低程度的水，电阻率一般接近或大于18MΩ·cm，使用纯水经光氧化技术、精处理和抛光处理等一系列复杂的纯化技术制得的，超纯水杂质含量为ppb级。

然后，在无尘环境下，对如上述那样清洗过的掩模板1进行干燥处理，干燥处理是众所周知的，在此省略说明。

这样，由于利用超纯水清洗掩模板1，而超纯水中不含有硫酸盐及氨，因此能够避免在清洗过程中，在掩模板1上附着硫酸盐及氨，能够避免或减少掩模板1上产生雾状缺陷，从而能够减少再清洗掩模板1的次数，提高其使用寿命，并能够降低生产成本。

下面，说明避免在铝框架上形成氧化铝保护层的过程中引入杂质的方法。

通常，为了在铝框架2上形成氧化铝保护层，而在酸性电解液中，以铝为阳极，经过电解使铝表面产生氧化膜。以往所使用的电解液基本上是以硫酸、铬酸、乙二酸或硼酸为主要组分配制的。其中最常用的是硫酸基的。但如上所述，电解过程中所引入的酸根离子等杂质导致雾状缺陷，因而在本发明中，使用纯水作为电解液，在铝框架2上形成均匀致密的氧化铝保护层。

在此，所说的纯水，又称纯净水，不含任何添加物，无色透明，是以符合生活饮用水卫生标准的水为原水，通过电渗析器法、离子交换器法、反渗透法、蒸馏法及其他适当的加工方法而制得的，纯水的电阻率在2-10us/cm之间，其杂质含量为ppm级。

如图2所示，在电解装置中，以铝框架2作为阳极，以铂作为阴极，使用纯水作为电解液。在通直流电后，作为电解液的纯水与阳极的铝框架2发生反应，反应方程式为：2Al+3H₂O→Al₂O₃+6H⁺+6e^-，电子从阳极向阴极移动，在阴极发生的反应的方程式为：6H⁺+6e^-→3H₂。从而在铝框架2上形成均匀致密的氧化铝保护层，且不会在电解过程中引入杂质离子。

这样，由于以纯水作为电解液进行电解，在铝框架2上形成氧化铝保护层，能够避免如下的现象，从而能够减少再清洗掩模板1的次数，提高使用寿命，并能够降低生产成本，所说的现象为：在通过浓硫酸等强酸来将铝框架的表面氧化而形成氧化铝或者采用镀膜技术来形成氧化铝的过程中，引入酸根离子或者杂质，而导致掩模板1产生雾状缺陷。

下面，简单说明通过铝框架2将保护膜3固定在掩模板1上的工序。如图3所示，保护膜3固定铝框架2上所形成的槽中而固定在铝框架2上，并紧绷在该铝框架2上。利用胶将安装有保护膜3的铝框架2粘接固定在掩模板1上，从而能够通过保护膜3保护铝框架2。为了避免在粘接固定的工程中，使掩模板1受到污染，该粘接固定工序也是在无尘的环境中进行的。

综上所述，利用以纯水作为电解液而形成了氧化铝保护层的铝框架2，将保护膜3覆盖在超纯水清洗过的掩模板1上，从而能够避免在掩模板1产生雾状缺陷。

以上的实施例是用于说明本发明，本申请能够在不脱离其宗旨的情况下，变更为多种形式来实施。本发明的范围不限定于该具体实施例的内容，而是权利要求书所记载的范围。

Claims

1.一种减少掩模板雾状缺陷的方法，在掩模板上通过铝框架覆盖有保护膜，其特征在于，在所述掩模板上覆盖所述保护膜之前，利用超纯水清洗所述掩模板。

2.如权利要求1所述的减少掩模板雾状缺陷的方法，其特征在于，所述超纯水中不含有硫酸盐及氨。

3.如权利要求1所述的减少掩模板雾状缺陷的方法，其特征在于，所述超纯水的杂质含量为ppb级。

4.一种减少掩模板雾状缺陷的方法，在掩模板上通过铝框架覆盖有保护膜，其特征在于，在将所述铝框架固定在所述掩模板上之前，以纯水作为电解液，通过电解在该铝框架的表面形成氧化铝保护层。

5.如权利要求4所述的减少掩模板雾状缺陷的方法，其特征在于，所述纯水的杂质含量为ppm级。

6.如权利要求4或5所述的减少掩模板雾状缺陷的方法，其特征在于，所述纯水的电阻率为2-10us/cm。

7.如权利要求4-6中任一项所述的减少掩模板雾状缺陷的方法，其特征在于，还包括如下步骤：在所述掩模板上覆盖所述保护膜之前，利用超纯水清洗所述掩模板。

8.如权利要求4-7中任一项所述的减少掩模板雾状缺陷的方法，其特征在于，在所述电解过程中，以所述铝框架作为阳极，以铂作为阴极。

9.如权利要求4-8中任一项所述的减少掩模板雾状缺陷的方法，其特征在于，

所述阳极的反应方程式为：2Al+3H₂O→Al₂O₃+6H⁺+6e^-，

所述阴极的反应方程式为：6H⁺+6e^-→3H₂。