CN110147030A

CN110147030A - 掩膜图形清洗方法

Info

Publication number: CN110147030A
Application number: CN201910458854.7A
Authority: CN
Inventors: 刘庆超; 徐丽芝; 沈雪; 颜廷彪; 黄志凯; 叶日铨
Original assignee: Huaian Imaging Device Manufacturer Corp
Current assignee: Huaian Imaging Device Manufacturer Corp
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2019-08-20

Abstract

一种掩膜图形清洗方法，包括：提供初始掩膜图形；对所述初始掩膜图形进行显影处理，形成掩膜图形；提供纳米气泡与清洁水的混合液，对所述掩膜图形进行清洗。本发明有助于清除显影处理在所述掩膜图形上形成的反应残留物。

Description

掩膜图形清洗方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种掩膜图形清洗方法。

背景技术

在半导体结构制造的整个流程中，其中一部分就是从版图到晶圆制造中间的一个过程，即光掩膜板制造。这一部分是流程衔接的关键部分，是流程中造价最高的一部分，也是限制最小线宽的瓶颈之一。

光掩膜板制造流程包括数据转换、图形产生、光阻显影、铬层刻蚀、去除光阻、尺寸测量、初始清洗、缺陷检测、缺陷补复、再次清洗及加附蒙版等步骤。

其中，图形产生过程是指通过电子束或激光进行图形曝光。光阻显影过程中，显影液可将曝光造成的光刻胶的可溶解区域溶解掉，以形成掩膜图形。显影处理过程中，会有反应生成物产生，因此在显影结束后，需要对形成的掩膜图形进行清洗。

但是，现有技术中掩膜图形的清洗方法仍有待提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种掩膜图形清洗方法，能够将显影处理在所述掩膜图形上形成的反应残留物彻底清除。

为解决上述问题，本发明提供一种掩膜图形清洗方法，包括：提供初始掩膜图形；对所述初始掩膜图形进行显影处理，形成掩膜图形；提供纳米气泡与清洁水的混合液，对所述掩膜图形进行清洗。

可选的，所述纳米气泡的直径为10nm～100nm。

可选的，所述纳米气泡的含量为2e7个/mL～7e9个/mL。

可选的，对所述掩膜图形进行清洗过程中，所述混合液的流量为400mL/min～1000mL/min。

可选的，在进行所述显影处理后，在提供纳米气泡与清洁水的混合液前，还包括：提供清洁水，对所述掩膜图形进行预清洗。

可选的，在所述预清洗过程中，所述清洁水的流量为400mL/min～1000mL/min。

可选的，在提供清洁水后，进行预清洗前，还包括：对所述清洁水进行过滤处理。

可选的，所述清洁水为去离子水或超纯水。

可选的，当所述清洁水为超纯水时，所述超纯水的电阻率大于18.2MΩ·cm。

可选的，在提供纳米气泡与清洁水的混合液后，对所述掩膜图形进行清洗前，还包括：对所述混合液进行过滤处理。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

采用显影液对所述初始掩膜图形进行显影处理过程中，部分反应生成物在掩膜图形表面沉积，形成反应残留物。一方面，纳米气泡的直径处于纳米量级，相较于容积相等的普通气泡，数量巨多的所述纳米气泡的表面积总和更大。此外，纳米气泡表面呈现疏水表面特性。由于具有表面积大及良好的疏水表面特性，因而纳米气泡能够有效清除反应残留物中的疏水性基团。另一方面，反应残留物大部分为有机物，在所述纳米气泡裂解后会产生瞬间高压，同时可增加所述混合液中的溶氧及高浓氧负离子，能够打断反应残留物内的有机物的分子链结构，从而分解反应残留物内的有机物。因此，采用纳米气泡与清洁水的混合液，对所述掩膜图形进行清洗，能够有效清除所述掩膜图形上的反应残留物，从而改善掩膜图形的形成质量。

附图说明

图1是本发明掩膜图形清洗方法一实施例对应的装置示意图；

图2至图4是本发明掩膜图形清洗方法一实施例各步骤对应的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术中掩膜图形的清洗方法仍有待提高。

现结合一种掩膜图形的清洗方法进行分析，所述清洗方法采用去离子水对显影处理后的掩膜图形进行清洗。

上述方法的清洗效果差，分析其原因在于：

显影过程中的反应生成物主要为有机混合物，沉积在掩膜图形表面，与掩膜图形表面间具有一定的黏附力，去离子水不容易将反应残留物冲洗干净。尤其对于残留在掩膜图形沟道内的反应残留物，采用去离子水冲洗效果非常差，导致在沟道拐角处的残留物较多，影响掩膜图形的形成质量。

本发明采用纳米气泡与清洁水的混合液，对所述掩膜图形进行清洗，能够将显影处理在所述掩膜图形上形成的反应残留物清除干净，以提高掩膜图形的形成质量。

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

图1是本发明掩膜图形210清洗方法一实施例各步骤的结构示意图；图2至图4是本发明掩膜图形210清洗方法一实施例各步骤对应的结构示意图。

参考图2，执行步骤一，提供初始掩膜图形200。

本实施例中，所述初始掩膜图形200设于基板100上。

参考图3，执行步骤二，采用显影液对所述初始掩膜图形200进行显影处理，形成掩膜图形210。

本实施例中，采用旋转冲洗显影工艺进行所述显影处理。

本实施例中，所述显影液为四甲基氢氧化铵(Tetramethylammonium Hydroxide，TMAH)的水溶液。

在所述显影处理过程中，显影液将曝光造成的光刻胶的可溶解区域溶解掉，反应生成物包括苯酚(Phenol，C₆H₅OH)、羧酸及酯类。

执行步骤三，提供清洁水，对所述掩膜图形210进行预清洗。

所述预清洗能够将所述掩膜图形210表面的显影液快速冲洗掉，从而停止显影进程。

由于显影液可溶于水，因此采用所述清洁水对对所述掩膜图形210进行预清洗，残留的显影液能够溶于所述清洁水中，并迅速随所述清洁水流走，使显影进程立刻停止。所述预清洗的实施方式简单方便，有助于缩短操作时间。

本实施例中，所述清洁水由清洁水制备器10生成。

本实施例中，所述清洁水为去离子水。在其他实施例中，所述清洁水还可以为超纯水。其中，所述超纯水的电阻率大于18.2MΩ·cm。

本实施例中，在提供清洁水后，进行预清洗前，还包括：采用第一过滤器21对所述清洁水进行第一过滤处理。

所述清洁水在输运管路中流动过程中，管路内壁的杂质容易掺入所述清洁水中，导致所述清洁水的纯度降低。对所述清洁水进行第一过滤处理，可去除所述清洁水中的杂质，保证所述清洁水的纯度。

本实施例中，在进行所述第一过滤处理后，所述清洁水流经第一流量计31并由第一喷嘴61喷出。

所述第一流量计31通过调控所述清洁水的流量，以调节所述第一喷嘴61喷出的所述清洁水的喷速，使得所述第一喷嘴61喷出的所述清洁水的冲击力适当，有助于将所述掩膜图形210表面的显影液彻底冲洗掉，且避免所述掩膜图形210受到损伤。

本实施例中，由所述第一喷嘴61喷出的所述清洁水的流量为400mL/min～1000mL/min。

参考图4，执行步骤四，提供纳米气泡与清洁水的混合液，对所述掩膜图形210进行清洗。

本实施例中，采用经所述第一过滤处理后的所述清洁水与所述纳米气泡相掺合。

本实施例中，所述纳米气泡由纳米气泡制备器40(参考图1)生成。

所述纳米气泡在所述清洁水中的溶解效率高，且停留时间长，有利于保证所述纳米气泡在所述清洁水中的稳定性。

本实施例中，所述纳米气泡的含量为2e7个/mL～7e9个/mL。

本实施例中，所述纳米气泡的直径为10nm～100nm。若所述纳米气泡的直径大于100nm，与所述掩膜图形210的沟道220尺寸相比，所述纳米气泡的直径过大，难以进入所述掩膜图形210的沟道220内，导致所述掩膜图形210的沟道220内的反应残留物300(参考图3)难以冲洗干净。若所述纳米气泡的直径小于10nm，所述纳米气泡裂解后产生的羟基自由基数量较少，造成所述纳米气泡清除所述掩膜图形210表面的反应残留物300的效率低，使得工艺操作时间延长。

本实施例中，在所述清洁水内掺入所述纳米气泡后，且在对所述掩膜图形210进行清洗之前，通过混合器40对所述清洁水及所述纳米气泡进行搅拌，使所述纳米气泡在所述清洁水中分布均匀。在对所述掩膜图形210进行清洗过程中，有利于保证所述掩膜图形210各部分的清洗效果一致。

本实施例中，所述混合器40采用叶轮对所述清洁水及所述纳米气泡进行搅拌。所述叶轮的转速为10r/min～90r/min。若所述叶轮的转速大于90r/min，在搅拌过程中，部分所述纳米气泡容易相聚融合，形成直径较大的气泡，并且在所述混合液中容易新生成大直径气泡，影响后续对所述掩膜图形210的清洗效果。若所述叶轮的转速小于10r/min，搅拌效率低，为使所述纳米气泡在所述清洁水中分布均匀，需延长搅拌时间，使得工艺操作时间延长。

本实施例中，在对所述清洁水及所述纳米气泡进行搅拌后，对所述掩膜图形210进行清洗前，还包括：采用第二过滤器22对所述混合液进行第二过滤处理。

所述第二过滤器22内具有筛网，所述筛网的筛孔直径小于或等于100nm。

在上述搅拌过程中，受搅拌影响，所述混合液内的部分所述纳米气泡的直径增加，此外，所述混合液中还容易新生成大直径气泡。由于所述筛网的筛孔直径小于或等于100nm，因此所述筛网能够将直径大于100nm的气泡筛除，以保证所述混合液内的所述纳米气泡的直径小于或等于100nm，从而保证后续对所述掩膜图形210进行清洗的清洁效果。

本实施例中，在进行所述第二过滤处理后，所述混合液流经第二流量计32并由第二喷嘴62喷出。

所述第二流量计32通过调控所述混合液水的流量，以调节所述第二喷嘴62喷出的所述混合液的喷速及冲击力，有助于将所述掩膜图形210上的反应残留物300(参考图3)彻底冲洗掉，且避免所述掩膜图形210受到损伤。

本实施例中，由所述第二喷嘴62喷出的所述混合液的流量为400mL/min～1000mL/min。

下面对所述混合液对所述掩膜图形210进行清洗的原理进行详细的介绍。

一方面，由于所述纳米气泡的直径处于纳米量级，相较于容积相等的普通气泡，数量巨多的所述纳米气泡的表面积总和更大。进一步，由于纳米气泡表面呈现疏水表面特性，因此所述混合液内的所述纳米气泡呈现出优异的疏水表面特性，能够有效清除反应残留物300中的疏水性基团。

另一方面，反应残留物300大部分为有机物。在所述纳米气泡裂解后会产生瞬间高压，同时可增加水体中的溶氧及高浓氧负离子，能够打断反应残留物300内的有机物的分子链结构，从而分解反应残留物300内的有机物。

具体的，所述纳米气泡具备自增氧，因此在所述纳米气泡裂解后，所述纳米气泡可增加所述混合液中的溶氧。此外，在所述纳米气泡破裂瞬间，由于汽液界面消失的剧烈变化，原汽液界面上集聚的高浓度离子将积蓄的化学能迅速释放出来，会激发大量的羟基自由基。羟基自由基具有超高的氧化还原电位，其产生的超强氧化作用可降解所述掩膜图形210上的反应残留物300。所述反应残留物300降解后，被所述混合液冲洗掉，从而可实现所述掩膜图形210的清洁。

例如：反应生成物中的苯酚在所述清洁水中的溶解度低，但苯酚可与羟基自由基反应生成苯酚根离子，苯酚根离子可溶于清洁水，其化学反应式为：C₆H₅OH﹢OH^－→C₆H₅O^－﹢H₂O。

虽然本发明披露如上，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。

Claims

1.一种掩膜图形清洗方法，其特征在于，包括：

提供初始掩膜图形；

对所述初始掩膜图形进行显影处理，形成掩膜图形；

提供纳米气泡与清洁水的混合液，对所述掩膜图形进行清洗。

2.如权利要求1所述的掩膜图形清洗方法，其特征在于，所述纳米气泡的直径为10nm～100nm。

3.如权利要求1所述的掩膜图形清洗方法，其特征在于，所述纳米气泡的含量为2e7个/mL～7e9个/mL。

4.如权利要求1所述的掩膜图形清洗方法，其特征在于，对所述掩膜图形进行清洗过程中，所述混合液的流量为400mL/min～1000mL/min。

5.如权利要求1所述的掩膜图形清洗方法，其特征在于，在进行所述显影处理后，在提供纳米气泡与清洁水的混合液前，还包括：提供清洁水，对所述掩膜图形进行预清洗。

6.如权利要求5所述的掩膜图形清洗方法，其特征在于，在所述预清洗过程中，所述清洁水的流量为400mL/min～1000mL/min。

7.如权利要求5所述的掩膜图形清洗方法，其特征在于，在提供清洁水后，进行预清洗前，还包括：对所述清洁水进行过滤处理。

8.如权利要求1至7任一项所述的掩膜图形清洗方法，其特征在于，所述清洁水为去离子水或超纯水。

9.如权利要求8所述的掩膜图形清洗方法，其特征在于，当所述清洁水为超纯水时，所述超纯水的电阻率大于18.2MΩ·cm。

10.如权利要求1所述的掩膜图形清洗方法，其特征在于，在提供纳米气泡与清洁水的混合液后，对所述掩膜图形进行清洗前，还包括：对所述混合液进行过滤处理。