CN103838076A

CN103838076A - 减少掩膜板雾状缺陷的方法

Info

Publication number: CN103838076A
Application number: CN201410060676.XA
Authority: CN
Inventors: 周军; 朱亚丹
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2014-06-04

Abstract

本发明提供一种减少掩膜板雾状缺陷的方法，所述方法包括如下步骤：由下至上依次形成掩模板材料、金属铝和第一光刻胶，掩模板材料自下而上包括石英衬底和铬层；以第一光刻胶为掩膜，通过光刻工艺将金属铝刻蚀成铝框架，去除最后还覆盖在铝框架上的第一光刻胶；在暴露出的掩模板材料上以及铝框架上涂敷满第二光刻胶，以第二光刻胶为掩膜，通过光刻工艺将铬层刻蚀以形成掩模板图案，去除最后还覆盖在掩模板材料和铝框架上的第二光刻胶；以纯水作为电解液，通过电解将铝框架的表面氧化以形成氧化铝；在氧化铝上黏贴覆盖层以形成掩模板保护膜，从而使铝框架和掩模板粘合时无需胶水，从而减少雾状产生的影响因子，进而提高铝框架和掩模板的结合力。

Description

减少掩膜板雾状缺陷的方法

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，尤其涉及一种减少掩膜板雾状缺陷的方法。

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。

通常，如图1所示的掩模板的结构以如下方式制造而成：首先，在石英衬底上溅射金属铬/氧化铬（Cr/CrO₂）1，然后覆盖光刻胶；接着，使用激光光刻设备在所述光刻胶的表面形成图案，并在显影之后去除被曝光的部分而形成光刻胶图案；然后，在所述金属铬/氧化铬上使用干法刻蚀装置进行刻蚀；接着进行清洗；最后，将胶粘有保护膜3的铝框架2再以胶粘的方式固定在金属铬/氧化铬1上的没有图案的区域，以保护掩模板免受污染。

目前，掩模板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、铝框架与掩模板粘合使用的胶和保护膜与铝框架粘合使用的胶以及掩模板和铝框架所溢出的杂质气体挥发等所引起（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(ammonia peroxide mixture)清洗掩模板时引入的硫酸盐或氨的残余）。为了减少或减缓雾状缺陷的产生，已经对掩模板的存放条件进行了改善。然而铝框架与掩模板的粘合需要胶直接与掩模板接触以形成保护膜的方法会增加雾状缺陷的产生因素，对后续雾状缺陷的产生有很大影响。因此如何解决这种雾状缺陷正是本发明的任务所在。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减少掩膜板雾状缺陷的方法，使铝框架和掩模板粘合时无需胶水，从而减少雾状产生的影响因子，进而提高铝框架和掩模板的结合力。

为了解决上述问题，本发明提供一种减少掩膜板雾状缺陷的方法，包括如下步骤：

由下至上依次形成掩模板材料、金属铝和第一光刻胶，所述掩模板材料自下而上包括石英衬底和铬层；

以所述第一光刻胶为掩膜，通过光刻工艺将金属铝刻蚀成铝框架，去除最后还覆盖在铝框架上的第一光刻胶；

在暴露出的掩模板材料上以及铝框架上涂敷满第二光刻胶，以所述第二光刻胶为掩膜，通过光刻工艺将所述铬层刻蚀以形成掩模板图案，去除最后还覆盖在掩模板材料和铝框架上的第二光刻胶；

以纯水作为电解液，通过电解将所述铝框架的表面氧化以形成氧化铝；

在所述氧化铝上黏贴覆盖层以形成掩模板保护膜。

进一步的，所述铬层为自下而上的金属铬和氧化铬，所述铬层的厚度为

进一步的，通过物理气相沉积法形成的所述金属铝的厚度为

进一步的，在所述电解过程中，以所述铝框架为阳极，以铂为阴极。

进一步的，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，由于铝框架和掩模板粘合时无需胶水，且通过电解在铝框架的表面上形成均匀致密的氧化铝作为保护层，从而减少雾状产生的影响因子，进而提高铝框架和掩模板的结合力，解决了现有技术中铝框架需用胶水黏在掩模板上以形成保护膜的方法而导致雾状缺陷增加的问题。

附图说明

图1为现有技术中铝框架用胶水黏在掩模板上以形成保护膜的结构示意图；

图2为本发明实施例中的减少掩膜板雾状缺陷的方法的流程示意图；

图3a至3e为本发明实施例中的减少掩膜板雾状缺陷的方法的步骤结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

以图2所示的方法流程为例，结合图3a至图3e，对本发明提供的一种减少掩膜板雾状缺陷的方法进行详细说明。

首先，参见图3a，提供一石英衬底100，在所述石英衬底100上形成铬层102，所述铬层102由金属铬（Cr）以及位于金属铬上的氧化铬（CrO₂）组成，所述石英衬底100和铬层102一起作为掩模板材料使用。然后，在所述掩模板材料上形成金属铝104，并在所述金属铝104上形成第一光刻胶106。

其中，所述铬层的厚度为所述金属铝通过物理气相沉积法形成的厚度为

当所述金属铝的厚度小于

时，则其在后续步骤中形成的铝框架难以用于黏贴掩模板覆盖层以形成保护膜，当所述金属铝的厚度大于

时，则其在后续步骤中形成的铝框架的表面上易产生铝晶须（Whisker）的问题。

其次，参见图3b，使用光刻设备在所述第一光刻胶106表面形成图案，并在显影之后去除被曝光的部分，而形成第一光刻胶图案，以所述第一光刻胶图案为掩膜，将金属铝刻蚀成铝框架108，并暴露出所述铝框架区域之外的掩模板材料的表面，去除所述第一光刻胶图案。

再次，参见图3c，在暴露出的所述掩模板材料上以及所述铝框架108上涂敷满第二光刻胶110，使用光刻设备在所述第二光刻胶110表面形成图案，并在显影之后去除被曝光的部分，而形成第二光刻胶图案，以所述第二光刻胶图案为掩膜，将所述铬层刻蚀，以形成掩模板图案112，去除所述第二光刻胶图案。

然后，参图3d，通常，为了在铝框架108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，以纯水作为电解液，通过电解将所述铝框架的表面氧化以形成均匀致密的氧化铝作为保护层，可以避免在铝框架上形成氧化铝的过程中引入杂质。

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-l0us/cm之间，其杂质含量为ppm级。

在电解装置中，以铝框架108作为阳极，以铂（Pt）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108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。从而在所述铝框架108上形成氧化铝，且不会在电解过程中引入杂质离子。

这样一来，可以避免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，而导致掩模板材料产生雾状缺陷的现象，从而能够减少再清洗掩模板的次数，提高使用寿命，并能够降低生产成本。

最后，参见图3e，利用胶将覆盖层114粘附在所述氧化铝的端面上，从而使所述覆盖层114通过具有所述氧化铝的铝框架的支撑而固定在掩模板上，以形成掩模板保护膜。

综上所述，由于铝框架和掩模板粘合时无需胶水，且通过电解在铝框架的表面上形成均匀致密的氧化铝作为保护层，从而减少雾状产生的影响因子，进而提高铝框架和掩模板的结合力，解决了现有技术中铝框架需用胶水黏在掩模板上以形成掩模板保护膜的方法而导致雾状缺陷增加的问题。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims

1.一种减少掩膜板雾状缺陷的方法，其特征在于，包括如下步骤：

在所述氧化铝上黏贴覆盖层以形成掩模板保护膜。

2.如权利要求1所述的减少掩膜板雾状缺陷的方法，其特征在于，所述铬层为自下而上的金属铬和氧化铬，所述铬层的厚度为

3.如权利要求1所述的减少掩膜板雾状缺陷的方法，其特征在于，通过物理气相沉积法形成的所述金属铝的厚度为

4.如权利要求1所述的减少掩膜板雾状缺陷的方法，其特征在于，在所述电解过程中，以所述铝框架为阳极，以铂为阴极。

5.如权利要求4所述的减少掩膜板雾状缺陷的方法，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。