CN1707746A - 用于处理半导体器件的光掩模的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于处理半导体器件的光掩模的方法。该方法包括提供一个部分完成的掩模结构，其具有一个背部和一个表面。所述表面包括一个衬底材料、一个覆盖在衬底材料之上的光阻层和一个覆盖在光阻层之上的图案化光致抗蚀剂覆层。该方法包括支撑掩模结构的背部以保持掩模结构处于合适的位置，以及保持图案化光致抗蚀剂层的表面处于朝下并垂直于重力方向。当掩模结构的图案化光致抗蚀剂层保持在朝下并垂直于重力方向的时候，以环状方式旋转掩模结构。然后向图案化光致抗蚀剂层施加清洗液以从图案化表面去除一个或更多颗粒。该方法优选地包括从图案化光致抗蚀剂层的表面加速去除一个或多个颗粒，其中防止所述一个或多个颗粒借助重力将自己重新附着到图案化光致抗蚀剂层。

Description

用于处理半导体器件的光掩模的方法
技术领域
本发明一般地涉及集成电路及其制造半导体器件的加工方法。更具体地说，本发明涉及清洁用于图案化半导体集成电路的掩模结构的方法与结构。
背景技术
本发明涉及集成电路及其制造半导体器件的加工方法。更具体地说，本发明涉及清洁用于图案化半导体集成电路的掩模结构的方法与结构。但是应当认识到，本发明具有更宽泛的适用范围。
集成电路已经从在单个硅芯片上制备的少数互连的器件发展成为数以百万计的器件。常规集成电路提供的性能和复杂度远远超出了最初的预想。为了在复杂度和电路密度(即，在给定的芯片面积上能够封装的器件数目)方面获得进步，最小器件的特征尺寸(又被称为器件“几何图形”)伴随每一代集成电路而变得更小。
逐渐提高的电路密度不仅改进了集成电路的复杂度和性能，并且为消费者提供了较低成本的零部件。集成电路或芯片制造设备可能花费几亿甚至几十亿美元。每个制造设备将具有一定的晶圆生产量，而在每个晶圆上将有一定数量的集成电路。因此，通过使集成电路的个体器件变得更小，可以在每个晶圆上制备更多的器件，从而提高制造设备的产量。将器件做的更小非常具有挑战性，因为在IC制造过程中使用的每道工艺都有一个极限。也就是说，一个给定的工艺通常只能作到某一特征尺寸，之后要幺需要改变工艺，要幺需要改变器件布局。此外，随着器件需要越来越快速的设计，某些传统的工艺与材料存在处理极限
这种工艺的一个示例是制造通常用于为半导体集成电路的光致抗蚀剂图案进行光图形曝光的光罩掩模结构。尽管已经有了显着的进步，但是这种设计还是具有很多局限。仅仅作为示例，这些设计必须变得越来越小，但仍需要精确的形状和尺寸用于有效转移预定图案。由于这种掩模结构被用作图案化半导体器件的底版图案，所以也需要精确的形状和尺寸。某些掩模结构易于形成缺陷，这些缺陷使得掩模无用。如果这些缺陷被带入制造半导体器件，导致集成电路容易发生故障并可能产生长期可靠性问题。在本说明书以及下文中将详细描述这些以及其它局限。
从上面可以看出，需要一种改进的技术，用于处理半导体器件。
发明内容
根据本发明，提供了用于制造半导体器件的集成电路加工技术。更具体的说，本发明涉及清洁用于图案化半导体集成电路的掩模结构的方法与结构。但是应当认识到，本发明具有更宽的适用范围。
在一个具体实施例中，本发明提供了一种用于处理半导体器件的光掩模的方法。所述方法包括提供一个部分完成的掩模结构，其具有一个背部和一个表面。所述表面包括一个衬底材料、一个覆盖在所述衬底材料之上的光阻层和一个覆盖在所述光阻层之上的图案化光致抗蚀剂覆层。所述方法包括支撑所述掩模结构的所述背部以保持所述掩模结构处于合适的位置，以及保持所述图案化光致抗蚀剂层的表面处于朝下并垂直于重力方向。所述方法包括当所述掩模结构的所述图案化光致抗蚀剂层保持在朝下并垂直于重力方向的时候，以环状方式旋转所述掩模结构。此外，所述方法包括当所述掩模结构的所述图案化光致抗蚀剂层保持在朝下并垂直于重力方向并在旋转的时候，向所述图案化光致抗蚀剂层施加清洗液以从所述图案化表面去除一个或更多颗粒。所述方法优选地包括从所述图案化光致抗蚀剂层的表面加速去除所述一个或多个颗粒，其中防止所述一个或多个颗粒借助所述重力将自己重新附着到所述图案化光致抗蚀剂层。
在另一个具体实施例中，本发明提供了另一种用于处理半导体器件的光掩模的方法。所述方法包括提供一个部分完成的掩模结构，其具有一个衬底材料，所述衬底材料具有一个背部和一个表面。所述表面包括一个覆盖在所述衬底材料之上的光阻层(例如，铬、抗反射涂层)和一个覆盖在所述光阻层之上的图案化光致抗蚀剂覆层。所述方法包括支撑所述掩模结构的所述背部以保持所述掩模结构处于合适的位置，以及保持所述图案化光致抗蚀剂层的表面处于朝下并垂直于重力方向。此外，所述方法包括当所述掩模结构的所述图案化光致抗蚀剂层保持在朝下并垂直于重力方向的时候，以环状方式旋转所述掩模结构。所述方法包括当所述掩模结构的所述图案化光致抗蚀剂层保持在朝下并垂直于重力方向并在旋转的时候，向所述图案化光致抗蚀剂层施加清洗液以使用所述清洗液从所述图案化表面去除一个或更多颗粒。所述图案化光致抗蚀剂层被干燥。所述图案化光致抗蚀剂层现在没有所述一个或更多颗粒。所述方法还包括使用所述图案化光致抗蚀剂层作为一个掩模，在所述光阻层的暴露表面之上执行蚀刻工艺。
通过本发明，实现了许多优于传统技术的优点。例如，本技术易于使用依赖于传统技术的工艺。在一些实施例中，本方法提高了每个晶圆上的芯片的器件成品率。此外，本方法提供了与传统工艺相兼容的工艺，而基本不用对现有的设备或工艺进行改动。本发明优选地提供了一整套改进的工艺用于更小的设计规则。本发明还提供了用于基本没有缺陷的光图形曝光的最终掩模。根据实施例，可以实现一个或多个这些优点。在本说明书的下文中，将详细描述这些以及其它的优点。
参考下文详细的描述和附图，可以更全面地理解本发明的各种其它目的、特征和好处。
附图说明
图1是图示了传统方法的简化侧视图；以及
图2至图5图示了根据本发明的实施例的用于处理光掩模结构的方法。
具体实施方式
根据本发明，提供了用于制造半导体器件的集成电路加工技术。更具体的说，本发明涉及清洁用于图案化半导体集成电路的掩模结构的方法与结构。但是应当认识到，本发明具有更宽的适用范围。
图1是图示了传统方法的简化侧视图。如所示，使用系统100来执行该方法。所述系统包括一个平板支架105，其支持一个光罩结构。该光罩结构经受清洗液103的清洗。通过喷嘴101输出该清洗液。如所示，平板支架可沿箭头107方向进行旋转。所述传统方法与系统存在局限。例如，光罩易于损坏，这引起可靠性问题。在本说明书以及下文中将详细描述这些以及其它局限。
根据本发明的实施例的清洗方法可以简要描述如下：
1.提供一个部分完成的掩模结构，其具有一个衬底材料，该衬底材料具有一个背部和一个表面，所述表面包括一个覆盖在衬底材料之上的光阻层(例如，铬、抗反射涂层)和一个覆盖在光阻层之上的图案化光致抗蚀剂覆层；
2.支撑掩模结构的背部以保持掩模结构处于合适的位置，以及保持图案化光致抗蚀剂层的表面处于朝下并垂直于重力方向；
3.当掩模结构的图案化光致抗蚀剂层保持在朝下并垂直于重力方向的时候，以环状方式旋转掩模结构；
4.当掩模结构的图案化光致抗蚀剂层保持在朝下并垂直于重力方向并在旋转的时候，向图案化光致抗蚀剂层施加清洗液以使用清洗液从图案化表面去除一个或更多颗粒；
5.干燥图案化光致抗蚀剂层，该图案化光致抗蚀剂层现在没有所述一个或更多颗粒；
6.使用图案化光致抗蚀剂层作为一个掩模，在光阻层的暴露表面之上执行蚀刻工艺；
7.执行其它所需步骤。
上面的步骤序列提供了根据本发明的实施例的一种方法。如所示，本方法使用的步骤组合包括为光罩处理图案化光致抗蚀剂结构的方法。在不脱离这里的权利要求的范围的条件下，可以增加步骤，去除一个或多个步骤或者以不同的次序规定一个或多个步骤。在本说明书以及下文的详细描述中可以发现本发明的其它细节。
图2至图5图示了根据本发明的实施例的用于处理光掩模结构的方法。该示图仅仅是一个示例，而不应作为对这里的权利要求的范围的限制。本领域普通技术人员将能看出许多变化、修改和等同替换。如所示，该方法开始于提供系统200。该系统包括一个平板支架205，其支持一个光罩结构。该光罩结构经受清洗液207的清洗。通过喷嘴输出该清洗液，该喷嘴经过空间上的配置以覆盖光罩结构的选定表面区域。平板支架可沿箭头203方向进行旋转。优选地使基座结构201产生旋转。优选地，光罩结构具有朝向重力的方向的表面，在本实施例中是向下的。
如图5所示，该方法优选地包括提供一个部分完成的掩模结构，其具有一个衬底材料，衬底材料具有一个背部和一个表面。所述表面包括一个覆盖在衬底材料503之上的光阻层505(例如，铬、抗反射涂层)和一个覆盖在光阻层之上的图案化光致抗蚀剂覆层507。该方法包括支撑掩模结构的背部以保持掩模结构处于合适的位置，以及保持图案化光致抗蚀剂层的表面处于朝下并垂直于重力方向。此外，该方法包括当掩模结构的图案化光致抗蚀剂层保持在朝下并垂直于重力方向的时候，以环状方式旋转掩模结构。该方法包括当掩模结构的图案化光致抗蚀剂层保持在朝下并垂直于重力方向并在旋转的时候，向图案化光致抗蚀剂层施加清洗液以使用清洗液从图案化表面去除一个或更多颗粒501。图案化光致抗蚀剂层被干燥。图案化光致抗蚀剂层现在没有所述一个或更多颗粒。该方法还包括使用图案化光致抗蚀剂层作为一个掩模，在光阻层的暴露表面之上执行蚀刻工艺。
清洗剂可选地可以经受超声波功率。即清洗剂可以是经受了兆频超声波能量的去离子水。兆频超声波能量传递进入用来影响部分完成的掩模结构或光罩结构的表面区域的清洗剂。根据实施例，可以有其它变化、替换和修改。
参考图3，使用多个固定器件将光罩保持在平板支架之上。这里，固定器件是卡销(bayonet)样式，其夹持在光罩结构的边缘之上。根据应用，可以还使用诸如真空等其它类型设备。
根据实施例，该方法还可以包括其它特征。即，清洗液包括去离子水，其优选地没有大于0.1微米的颗粒。这种清洗液保持在一个腔体内，该腔体位于系统上部或其它类似系统中。在某些实施例中，平板支架可以小于50转数每分钟的速度旋转。这种旋转可以促进去除从约1微米到2微米的颗粒403。如图4中的标号400所示，这些颗粒可以借助于重力401而加速，并且不会自己重新附着到掩模结构。这里，图案化光致抗蚀剂层的特征在于设计规则(即指设计电路线宽)为小于等于0.7微米，但也可以是其它尺度。所述方法优选地在约室温的温度下发生，从而不会损坏光致抗蚀剂材料。根据实施例，可以由其它变化、修改和替换。
还应当理解，这里所描述的示例和实施例只是为了说明的目的，本领域的普通技术人员可以根据上述实施例对本发明进行各种修改和变化。这些修改和变化都在本申请的精神和范围内，并且也在所附权利要求的范围内。

Claims (22)

1.一种用于处理半导体器件的光掩模的方法，所述方法包括：
提供一个部分完成的掩模结构，所述掩模结构具有一个背部和一个表面，所述表面包括一个衬底材料、一个覆盖在所述衬底材料之上的光阻层和一个覆盖在所述光阻层之上的图案化光致抗蚀剂覆层；
支撑所述掩模结构的所述背部以保持所述掩模结构处于合适的位置；
保持所述图案化光致抗蚀剂层的表面处于朝下并垂直于重力方向；
当所述掩模结构的所述图案化光致抗蚀剂层保持在朝下并垂直于重力方向的时候，以环状方式旋转所述掩模结构；
当所述掩模结构的所述图案化光致抗蚀剂层保持在朝下并垂直于重力方向并在旋转的时候，向所述图案化光致抗蚀剂层施加清洗液以从所述图案化表面去除一个或更多颗粒；以及
从所述图案化光致抗蚀剂层的所述表面加速去除所述一个或多个颗粒，其中借助所述重力使所述一个或多个颗粒不能自己重新附着到所述图案化光致抗蚀剂层上。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述清洗液包括去离子水，所述去离子水没有大于0.1微米的颗粒。
3.如权利要求1所述的方法，其中通过一个喷嘴来输出所述清洗液，所述喷嘴耦合到一个兆频超声波源。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述保持、旋转和施加步骤在单个腔体中提供，所述腔体部分地密封。
5.如权利要求1所述的方法，其中将所述清洗液有选择地施加到所述图案化光致抗蚀剂层的一个边缘区域。
6.如权利要求1所述的方法，还包括关闭所述清洗液以干燥所述图案化的表面。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述旋转转速小于50转数每分钟。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述图案化光致抗蚀剂层具有约从1微米到2微米的颗粒。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述图案化光致抗蚀剂层的特征在于设计规则小于等于0.7微米。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述清洗液保持在约室温的温度下。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述图案化光致抗蚀剂层包括一个光致抗蚀剂材料。
12.一种用于处理半导体器件的光掩模的方法，所述方法包括：
提供一个部分完成的掩模结构，所述掩模结构具有一个衬底材料，所述衬底材料具有一个背部和一个表面，所述表面包括一个覆盖在所述衬底材料之上的光阻层和一个覆盖在所述光阻层之上的图案化光致抗蚀剂覆层；
支撑所述掩模结构的所述背部以保持所述掩模结构处于合适的位置；
保持所述图案化光致抗蚀剂层的表面处于垂直于重力方向，并朝向所述所述重力方向；
当所述掩模结构的所述图案化光致抗蚀剂层保持在朝下并垂直于重力方向的时候，以环状方式旋转所述掩模结构；以及
当所述掩模结构的所述图案化光致抗蚀剂层保持在朝下并垂直于重力方向并在旋转的时候，向所述图案化光致抗蚀剂层施加清洗液以使用所述清洗液从所述图案化表面去除一个或更多颗粒；
干燥所述图案化光致抗蚀剂层，所述图案化光致抗蚀剂层没有所述一个或更多颗粒；
使用所述图案化光致抗蚀剂层作为一个掩模，在所述光阻层的暴露表面之上执行蚀刻工艺；
13.如权利要求12所述的方法，其中所述清洗液包括去离子水，所述去离子水没有大于0.1微米的颗粒。
14.如权利要求12所述的方法，其中通过一个喷嘴来输出所述清洗液，所述喷嘴耦合到一个兆频超声波源。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述保持、旋转和施加步骤在单个腔体中提供，所述腔体部分地密封。
16.如权利要求12所述的方法，其中将所述清洗液有选择地施加到所述图案化光致抗蚀剂层的一个边缘区域。
17.如权利要求12所述的方法，还包括关闭所述清洗液以干燥所述图案化的表面。
18.如权利要求12所述的方法，其中所述旋转转速小于50转数每分钟。
19.如权利要求12所述的方法，其中所述图案化光致抗蚀剂层具有约从1微米到2微米的颗粒。
20.如权利要求12所述的方法，其中所述图案化光致抗蚀剂层的特征在于设计规则小于等于0.7微米。
21.如权利要求12所述的方法，其中所述清洗液保持在约室温的温度下。
22.如权利要求12所述的方法，其中所述图案化光致抗蚀剂层包括一个光致抗蚀剂材料。
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