JP2006030947A

JP2006030947A - 半導体部品の洗浄方法及びその装置

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Publication number: JP2006030947A
Application number: JP2004378837A
Authority: JP
Inventors: Yen-Wu Hsieh; 謝延武; Hui-Hsiung Tuan; 段輝雄
Original assignee: Toppan Chunghwa Electronics Co Ltd
Current assignee: Toppan Chunghwa Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-02-02
Also published as: TW200605142A; TWI235410B; US20060012762A1; US20080173339A1

Abstract

【課題】洗浄気体を利用してパターンを備えたフォトマスクを洗浄し、さらに、フォトマスク保護装置と集積回路パターンを備えたフォトマスクを結合させ、フォトマスク保護装置とパターンを備えたフォトマスク間に洗浄気体を充満させることにより、外界環境で発生するいかなるパーティクルにも汚染されない、半導体部品の洗浄方法及びその装置の提供。
【解決手段】パターンを備えたフォトマスクの提供と、フォトマスク保護装置の提供と、該パターンを備えた該フォトマスク及び該フォトマスク保護装置の洗浄の実施と、該パターンを備えた該フォトマスクと該フォトマスク保護装置を結合させる手順を含み、該フォトマスク保護装置が該パターンを備えた該フォトマスクの上方に位置すると共に、該パターンを備えた該フォトマスクと該フォトマスク保護装置間に洗浄気体を充満させた空間を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体部品の洗浄方法及びその装置に関し、特に、洗浄気体を利用してパターンを備えたフォトマスクを洗浄し、パターンを備えたフォトマスクのパーティクル汚染を防ぐ、半導体部品の洗浄方法及びその装置に関する。

半導体部品形成の工程において、フォト・リソグラフィ工程は最もよく使用される工程手順の一つである。フォト・リソグラフィ工程では、半導体部品の上方に位置する感光層(light-sensitive layer)またはフォトレジスト層（photoresist layer）に、フォトマスクを使用して露光光源を選択的に通過させ、パターンの転写を行う。照射光源がフォトマスクを通過し、フォトレジスト層の方向に向かって照射されるが、このときフォトマスクは、フォトレジスト層まで光を通過させることができる透明区域（transparent
region）と、照射光源を通過させずにフォトレジスト層に対する露光を阻む不透明区域（opaque region）とを含む。一般的に、フォトマスクはパターンを描画した透明石英材であり、パターンは不透明なクロムで定義される。また、透明区域と不透明区域は共に半導体部品に必要な集積回路パターンに合わせ、半導体部品上に形成することができる。これにより、露光部分を半導体部品上のフォトレジスト層とした時、フォトマスクで回路を転写した後、薬液でフォトレジスト層を取り除き、半導体電部品の集積回路が形成される。

図１Aから図１Cに従来のフォトマスクとフォトマスク保護装置システムを示す。図１Aは、パターン１２０を備えたフォトマスク１１０を示す。従来の技術においては、フォトマスク１１０上に特定の集積回路パターン１２０を定義し、且つフォトレジスト層を取り除いた後、まずフォトマスク検査が行われる。検査においていかなる欠陥(defect)も見つからなければ、フォトマスク保護装置１３０をフォトマスク１１０上方に設置し、外界環境のパーティクルからの隔離を行う。パーティクルがフォトマスク保護装置１３０の薄膜１３２上に落ちても、露光光源を照射する時、その距離によりチップ上に転写されることはないため、パターン転写時の解析度と信頼性に影響を与えないしくみである。

以上で述べた方法において、露光光源が２４８ミクロンの場合、欠陥の問題は比較的起こりにくい。しかし、露光光源のエネルギーが１９３ミクロン（sub-193nm）の場合は、フォトマスク１１０上のパターン１２０の定義が完了し、且つ、フォトマスク検査を経た後、同様にフォトマスク保護装置１３０をフォトマスク１１０上に設置するが、露光光源のエネルギーが増加するため、スキャナ（scanner）の環境が悪化し、フォトレジスト・アウトガス（photoresist
outgas）が発生して、フォトマスク保護装置１３０の気孔（vent hole）１３４から拡散し、フォトマスク１１０とフォトマスク保護装置１３０内に入り込み、フォトマスク110とフォトマスク保護装置130内で光化学反応を起こして反応物またはパーティクル１４０を発生し、この反応物またはパーティクル１４０がフォトマスク１１０上に付着してしまう。この種の反応物は、成長欠陥（growing
defect）（図１Bに示す）と呼ぶことができる。フォトマスク１１０上に付着したパーティクル140は、露光照射の過程でチップ上に転写されてしまい、チップの信頼性低下につながる。

このため、図１Cに示すように、露光光源（図には未表示）を照射する際に、パターン１２０を備えたフォトマスク１１０にパーティクル１４０が存在すると、露光による転写後にパターン上の欠陥（defect）１５０が発生し、この欠陥が集積回路パターン全体の解析度と信頼性に大きく影響してしまう。

本発明の目的は、洗浄気体を利用してパターンを備えたフォトマスクを洗浄し、さらに、フォトマスク保護装置と集積回路パターンを備えたフォトマスクを結合させ、フォトマスク保護装置とパターンを備えたフォトマスク間に洗浄気体を充満させることにより、パターンを備えたフォトマスクに次の製造工程を実施する際、外界環境で発生するいかなるパーティクルにも汚染されない、半導体部品の洗浄方法及びその装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、洗浄気体を利用してパターンを備えたフォトマスクを洗浄することにより、製造環境において発生するパーティクルのフォトマスク上への付着を減少し、露光光源を照射して露光を行う際、チップ上へのパターン転写の解析度及び信頼性に影響を与えない、半導体部品の洗浄方法を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明は半導体部品の洗浄方法及びその装置を提供する。その方法は、フォトマスク保護装置の提供、パターンを備えたフォトマスクの提供、洗浄気体によるパターンを備えたフォトマスクの洗浄、パターンを備えたフォトマスク上のパーティクルの除去及びフォトマスク保護装置と洗浄後のパターンを備えたフォトマスクとの結合、の手順を含む。また、結合後のフォトマスク保護装置とパターンを備えたフォトマスク間の空間に洗浄気体を充満させることで、パターンを備えたフォトマスクの外界環境で発生するパーティクル汚染による転写問題を確実に防ぐ。

以下、本発明の実施例に基づき、本発明の半導体部品の洗浄方法及びその方法について詳細に説明する。但し、以下で述べる実施例のほか、本発明はその他の実施例に広く応用することができ、且つ、以下の実施例は本発明の特許範囲を限定するものではなく、本発明は特許請求の範囲により限定されるものとする。

従来の技術から分かるように、フォトマスク保護装置を利用してフォトマスクの外界環境での汚染がチップ上の集積回路パターンの解析度及び信頼性に影響を与えることを防止する措置がとられるが、そこにはまだ解決及び改善すべき点がある。本発明は、半導体部品の洗浄方法及びその装置を提供するものであり、その目的は、パターンを備えたフォトマスク及びフォトマスク保護装置を結合させるときの環境を制御し、同時にパターンを備えたフォトマスク上のパーティクルを洗浄し、露光工程を行う際のこれらパーティクルによるパターン露光の解析度及び信頼性に対する影響を防止することにある。

図２に本発明の半導体部品洗浄方法のフロー図を示す。図中の１はパターンを備えたフォトマスクの提供を示す。図中の２はフォトマスク検査手順の実施を示す。図中の３はパターンを備えたフォトマスクとフォトマスク保護装置を同時に作業台（stage）上に設置する手順を示す。図中の４は、フォトマスク上のパーティクルを取り除き、同時にフォトマスク保護装置内に洗浄気体を充満させる洗浄手順の実施を示す。図中の５は、洗浄したフォトマスク及びフォトマスク保護装置を結合させて一体とし、フォトマスクとフォトマスク保護装置間の空間に洗浄気体を充満させる、実装（mounting）手順の実施を示す。上述の手順により、フォトマスクとフォトマスク保護装置の実装時に洗浄気体が存在するため、実装環境全体の清潔度を制御できる。このほか、フォトマスクとフォトマスク保護装置間にフォトレジストのアウトガスが拡散することによる光化学反応の発生を防ぐこともでき、また露光光源照射における問題の発生を防ぐこともできる。

図３Aから図３Cに本発明の半導体部品洗浄方法の各手順を示す。図３Aに示すように、本発明ではパターン１４を備えたフォトマスク12を用いるが、フォトマスク１２上のパターン１４は従来の方法で形成される。フォトレジスト層（図中未表示）をフォトマスク１２上に形成し、パターン形成エッチングを行い、フォトレジスト層をエッチングすると同時にフォトマスク１２上のパターン１４を定義する。これによりパターン１４を備えたフォトマスク１２が形成される。次に、フォトマスク１２の検査を行い、フォトマスク１２上に欠陥（defect）が存在するかどうかを確認する。

次に、図３Bに示すように、パターン14を備えたフォトマスク１２とフォトマスク保護装置20を作業台30上の密閉反応室40内に設置する。この密閉反応室４０は気孔４２を有する。フォトマスク保護装置２０は、リジッドフレーム（rigid
frame）２２と薄膜２４から構成され、そのうち、該薄膜24はリジッドフレーム２２の上方に位置し、外界環境で発生する物質がフォトマスク１２を汚染するのを防ぐことを目的とし、且つ、該薄膜２４は透明な薄膜であり、後続の工程で露光光源を照射してパターンの転写を行うとき、チップ上へのパターン転写には影響せず、また、該薄膜２４の材質はポリフルオレンを含むものとすることができる。

次に、本発明の特徴を説明する。洗浄装置５０を用いて洗浄気体５２を提供し、密閉反応室４０の気孔４２を介し、密閉反応室４０内に該洗浄気体５２を送り込む。これにより、パターン１４を備えたフォトマスク１２とフォトマスク保護装置２０間に洗浄気体５２を充満させることができる。同時に、洗浄気体５２を密閉反応室４０に送り込んだ後、洗浄気体５２を利用しパターン１４を備えたフォトマスク１２上のパーティクルまたはその他物質を除去することができる。また、同時にフォトマスク保護装置３０を洗浄し、フォトマスク保護装置３０に一定の清潔度を維持させることもできる。ここでは、該洗浄気体５２は窒素ガス(N2；nitrogen gas)、アルゴン(Ar；argon)またはヘリウム(He; helium)などの不活性気体(inert
gas)とする。

洗浄気体５２の導入容積が約80*55*100立方センチメートル(cm3)の大きさの密閉反応室４０であるとき、その洗浄気体５２の流量は1分間に約５〜５０リットル(L/min)であり、洗浄気体５２を密閉反応室４０に充満させるための時間は約５〜１０分間であり、充満させた後の密閉反応室４０内の酸素残量は５％以下である。次に、密閉反応室４０の気孔４２を閉じ、さらに洗浄装置５０を閉じる。さらに、図３Cに示すように、密閉反応室４０内に位置するフォトマスク保護装置３０とパターン１４を備えたフォトマスク１２を結合させる。このとき、フォトマスク保護装置３０とパターン１４を備えたフォトマスク１２は完全に緊密な状態で結合させることができる。これにより、フォトマスク保護装置３０とパターン１４を備えたフォトマスク１２の間に、洗浄気体５２が充満する微小空間が形成される。

さらに、本発明のフォトマスク保護装置３０は、その側壁上に通気孔（vent hole）を設けてもよく、その目的は、洗浄気体５２の一部を外界環境に拡散させ、フォトマスク１２とフォトマスク保護装置３０が構成する空間の圧力を外界と平衡させることにある。また、該通気孔により、フォトマスク１２とフォトマスク保護装置３０が構成する空間内の洗浄気体５２の濃度を低下させることもできる。この通気孔を備えたフォトマスク保護装置３０の実施例は、通気孔を備えていない上述のフォトマスク保護装置の実施例と同様であるため、ここでは説明を省略する。

以上で説明した本発明の実施例に基づき、洗浄気体５２を利用して、パターン１４を備えたフォトマスク１２上のパーティクルまたはその他物質を洗浄することができる。また、結合後のフォトマスク１２とフォトマスク保護装置３０間に洗浄気体５２を充満させることで、フォトレジスト・アウトガス（photoresist outgas）が発生しても、その気体がフォトマスク１２とフォトマスク保護装置３０が形成する空間内に入り込むことはないため、光化学反応の発生を防ぐことができる。

以上、本発明についてその最良の実施例に基づき説明してきたが、上述の説明は本発明の最良の実施例を説明したものであり、本発明の特許請求の範囲を制限するものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、同等効果を得ることができるその他いかなる変更や修飾も、本発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。

従来技術を用いたフォトマスクとフォトマスク保護装置システムを示す模式図である。従来技術を用いたフォトマスクとフォトマスク保護装置システムを示す模式図である。従来技術を用いたフォトマスクとフォトマスク保護装置システムを示す模式図である。本発明の技術を用いた半導体部品洗浄方法を示すフロー図である。本発明の技術を用いた半導体部品洗浄方法の各部品を示す模式図である。本発明の技術を用いた半導体部品洗浄方法の各部品を示す模式図である。本発明の技術を用いた半導体部品洗浄方法の各部品を示す模式図である。

符号の説明

１パターンを備えたフォトマスク
２フォトマスク検査の実施
３パターンを備えたフォトマスクとフォトマスク保護装置を同時に作業台(stage)上に置く
４洗浄手順の実施：フォトマスク上のパーティクルを取り除き、同時にフォトマスク保護装置内に洗浄気体を充満させる
５実装(mounting)の実施手順：洗浄したフォトマスクとフォトマスク保護装置を結合させ、フォトマスクとフォトマスク保護装置の間の空間に洗浄気体を充満させる
１２フォトマスク
１４パターン
２０フォトマスク保護装置
２２リジッドフレーム(rigid frame)
２４薄膜
３０作業台
４０密閉反応室
４２気孔
５０洗浄装置
５２洗浄気体
１１０フォトマスク
１２０パターン
１３０フォトマスク保護装置
１３２薄膜
１３４気孔
１４０パーティクル
１５０欠陥

Claims

半導体部品の洗浄方法であって、該方法が、パターンを備えたフォトマスクの提供と、フォトマスク保護装置の提供と、該パターンを備えた該フォトマスク及び該フォトマスク保護装置の洗浄の実施と、該パターンを備えた該フォトマスクと該フォトマスク保護装置を結合させる手順を含み、該フォトマスク保護装置が該パターンを備えた該フォトマスクの上方に位置すると共に、該パターンを備えた該フォトマスクと該フォトマスク保護装置間に洗浄気体を充満させた空間を形成した、半導体部品の洗浄方法。
前記のうち、該フォトマスク保護装置が薄膜及びリジッドフレームから構成され、該薄膜が該リジッドフレームの上方に位置する、請求項１に記載の半導体部品の洗浄方法。
前記のうち、該フォトマスク保護装置に通気孔(vent hole)を設けた、請求項１に記載の半導体部品の洗浄方法。
前記のうち、該洗浄気体が不活性気体である、請求項１に記載の半導体部品の洗浄方法。
半導体部品の洗浄方法であって、該方法が、パターンを備えたフォトマスクの提供と、通気孔を備えていないフォトマスク保護装置の提供と、該パターンを備えた該フォトマスク及び該フォトマスク保護装置の洗浄の実施と、該パターンを備えた該フォトマスクと該フォトマスク保護装置を結合させる手順を含み、該フォトマスク保護装置が該パターンを備えた該フォトマスクの上方に位置すると共に、該パターンを備えた該フォトマスクと該フォトマスク保護装置の間に該洗浄気体を充満させた空間を形成した、半導体部品の洗浄方法。
前記のうち、該フォトマスク保護装置が薄膜及びリジッドフレームから構成され、該薄膜が該リジッドフレームの上方に位置する、請求項５に記載の半導体部品の洗浄方法。
前記のうち、該洗浄気体が窒素ガスである、請求項５に記載の半導体部品の洗浄方法。
前記のうち、該洗浄気体がヘリウムである、請求項５に記載の半導体部品の洗浄方法。
前記のうち、該洗浄気体がアルゴンである、請求項５に記載の半導体部品の洗浄方法。
前記のうち、該洗浄気体が不活性気体である、請求項５に記載の半導体部品の洗浄方法。
半導体部品の洗浄装置であって、該半導体部品の洗浄装置が、作業台と、気孔を備えた密閉反応室と、洗浄気体を提供し、該密閉反応室の該気孔を介して洗浄気体を該密閉反応室内に送り込む洗浄装置と、を含み、そのうち、該気孔を備えた該密閉反応室が該作業台の上方に位置し、且つ、フォトマスク保護装置とパターンを備えたフォトマスクがその内部に設置され、且つ、該フォトマスク保護装置と該パターンを備えた該フォトマスク間に一定の距離が維持される、半導体部品の洗浄装置。
前記のうち、該洗浄気体を該パターンを備えた該フォトマスクの洗浄に用いる、請求項１１に記載の半導体部品の洗浄装置。
前記のうち、該洗浄気体を該フォトマスク保護装置と該パターンを備えた該フォトマスクの間に充満させるために用いる、請求項１１に記載の半導体部品の洗浄装置。
前記のうち、該洗浄気体が窒素ガスである、請求項１１に記載の半導体部品の洗浄装置。
前記のうち、該洗浄気体がヘリウムである、請求項１１に記載の半導体部品の洗浄装置。
前記のうち、該洗浄気体がアルゴンである、請求項１１に記載の半導体部品の洗浄装置。
前記のうち、該洗浄気体が不活性気体である、請求項１１に記載の半導体部品の洗浄装置。