TWI377453B - Process sequence for photoresist stripping and/or cleaning of photomasks for integrated circuit manufacturing - Google Patents

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TWI377453B
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Ismail Kashkoush
Richard Novak
Gim-Syang Chen
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Akrion Technologies Inc
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Description

1377453 九、發明說明: 此申請案要求於2003年7月3 1曰申請的美國臨時專利申 請案第60/491,607號之利益,該申請案之全部係以引用的方 式併入本文中。 【發明所屬之技術領域】 本發明一般係關於處理光罩領域,明確地說係關於用以 從用於積體電路(「1C」)製造之光罩剝離光阻及/或清潔光 軍的裝置及方法。 【先前技術】 積體電路(「1C」)一般係藉由 .. <5〜佩於处段艾G,〜 理而製造。光微影處理步驟使用光罩(或主光罩)及光源,以 採用光學方式將電路影像投影至矽晶圓或基板之表面上, 該基板具有光敏層,例如施加於其表面上的光阻。光罩為 透明陶瓷基板,其係採用形成用於電子電路的圖案之金屬 層塗佈。在製造1C期間,通常將薄膜用以密封光罩以免受 微粒污染物的影響’從而隔離並保護光罩表面免受自光罩 圓案之聚焦平面的灰塵或其他微粒的影響。 為以高產量率產生功能10,光罩及薄膜必須不含污毕 :。光罩的污染物可出現在光罩自身的製造期間及IC製造 種類型的污染物為光罩表 衣卸之有機/分子污染 物。光罩之表面上的有機/分子污染 ^ 〇勿(例如化學污點或殘餘 物)會減小並降低透射特性及/或光 ^ A1 干日7符徵’從而最铢影绺 所製造的半導體裝置之品質。 取、、〜曰 =里中光罩的使用期間,明確地說係在光罩的處理及/或操 作期間。一括⑦S 丨丨AA,二Ά ‘丨, 95!〇!.d, 丄377453 在光微影處理期間影響1c的品質之另-種類型的污染物 為微粒污染物。微粒污染物可包括任何較小的微粒(例如塵 粒),其可以在光罩上或捕獲在光罩與薄膜之間。微粒污染 物可引起透射在晶圓上的光微影圖案與其目的設計相比發 生變動、變形、變換等,從而最終影響製造的半導體裝置 之品質。 热知可衫響在光微影期間投影的電路圖案之品質的光罩 製造處理之另一方面,係從光罩表面剝離光阻◊類似於製 以1C哀置,在製造光罩期間將光阻施加於光罩的表面,並 且將光及/或紫外線輕射以所需電路圖案施加於光罩表 面。一旦完成曝A,則從光罩之表面移除光m,從而曝露 電路圖案。f要適#地移除纽以便麵料_案與其目 的设汁相比不會發生變動、變形、變換等。 因為致的回品質成像為每個光微影工程師的目標,所 以實質努力係用以在光罩製造期間適當地移除綠,並且 在光罩製造期間及作為10製造中光罩維護之一部分期間清 /繁「光罩。傳統方法使用硫酸與過氧化氫之高溫混合物 (「SPM」)來刻離光阻,並且在第二步驟中使用濃縮氮氧化 銨7氧化氫之高溫混合物(「ApM」)來進一步清潔光罩。 通常而言光|㈣用去離子水(「mw」)沖洗並在每個化風 步驟之後烘乾。 予 隨著工業繼續抓緊減小1C幾何形狀,需要生產工程師確 =微〜可以每天、每批次維持性能。光罩必須一致地列印 完美影像’因為此係影響裝置產量的主要因素。以下事實 95i0i.doc 1377453 使問題更加嚴峻:冑買及更換光罩比較昂責。因此較佳的 光罩維護係微影工程師可保護高量產及保證光罩所代表的 投資之一方法。 因此,建立堅固的生產系統之一部分係實施可清潔光罩 並將光罩返回至生產使用的處理。故適當的光罩清潔為必 須併入處理的必要步驟。然而已發現重複傳統清潔(及剝離) 方法會使光罩的使用期退化。 生產工程師的目標不僅係充分清潔光罩以移除污染物。 延長光罩的使用期亦為當前的挑戰。因此工業必須針對清 潔週期來平衡光罩的使用期。優質清潔可保持維持高裝置 產量的能力,而同時延長光罩使用期。二進制及相位偏移 光罩因其各種表面膜而需要清潔用化學品,其具有足夠的 強度來移除污染物,而具有足夠的敏感度來避免造成損 壞。因為ic繼續在尺寸上縮小,所以需要更嚴格的清潔度 位準。此外,新的1C製造技術需要設計先進的光罩來允許 使用較小的幾何形狀。該等先進光罩將經歷增加的清潔步 驟而無薄臈保護。 目前’通常對單一光罩清潔劑工具進行光阻清潔處理。 目則的清潔技術包括:(1)加熱、過濾及再循環SPM ; (2)將 光罩曝露於臭氧大氣中的紫外線幅射以移除「燒結」光有 機物(熟知為uv/〇3步驟);及/或(^喷/刷清潔,其使用SPM 之混合物’然後使用氨清潔劑。目前技術發展水平處理的 問題在於該等處理通常遭到較差的化學混合或很差的沖洗 景’響’從而導致表面上較高的含硫量,其因混濁而對後來 95101.doc 1377453 的光罩製造或光微影處理產生*良影^目前技術發展水 平處理的其他問題在於因加熱化學品並將其引人板所用的 方法引起之不-致的處理溫度、較高的化學品消耗速率及 以下事實:電刷趨於引起永久性缺陷(例如到痕),其難以從 光罩上移除。 在光罩製造期間從光罩剝離光阻的現有方法,使用化學 品及類似於以上論述的關於IC製造中的清潔之方法。因 此,目前所用的光阻剝離方法具有許多相同問題及無效率。 【發明内容】 因此本發明之一項目的在^n $目的係k供一種用於光阻剝離及/或 光罩清潔的方法及系統。 本^明之另一目的係提供一種用於光阻剝離及/或光罩 清潔的方法及系統’其在Ic製造期間可增加裝置產量。 本發明之另一目的係提供一種用於光阻剝離及/或光罩 清潔的方法及系統,其可減少光罩之缺陷及/或污染物。 本發明之另一目的係提供一種用於光阻剝離及/或光罩 清潔的方法及系統,其可增加光罩之使用期。 本毛明之進一步的目的係提供一種用於光阻剝離及/或 光罩清潔的方法及系絲,甘-r At m , 于无其可使用低溫化學品來方便清潔 及/或光阻剝離。 本發月之進#的目的係提供一種用於光阻剝離及/或 光罩清潔的方法及系統,其可減少光罩之清晰或黑暗區域 中的微粒數量、混濁及/或離子殘餘物(例如硫酸鹽),而不 會損壞光罩上的抗反射塗層膜(例如Cr〇N)。 95!〇1-oc -10· 1377453 另一目的係提供一種用於光阻剝離及/或光罩清潔的方 法及系統,其可減小及/或最小化相位偏移、透射損失及關 鍵尺度(「CD」)變化。 一方面’本發明包括一種用於從光罩剝離光阻及/或清潔 光罩的方法’其使用硫酸與臭氧氣體之混合物(r s〇m」) 及超聲波能量而產生較少的缺陷。明確地說,本發明為一 種用於光阻剝離及/或光罩清潔的方法,其包括:支撐處理 室中的光罩;以及施加硫酸與臭氧之混合物(s〇M)於光 罩’同時施加聲音能量於光罩。取決於確切需求及光罩使 用期之點’支撐在處理室中的光罩可以具有或沒有施加於 其表面的光阻。 雖然較向溫度一般導致較高的光阻银刻速率(並且在某 些情況下導致較快的清潔),但是較高溫度S〇M亦可钱刻光 罩材料(石英或玻璃),並因此改變光學特性(例如相位及透 射)及/或因SOM之高氧化力而移除光罩上的抗反射(「AR」) 塗層。結合施加SOM於光罩表面而使用超聲波能量使得可 使用較低溫度的SOM,而不會以姓刻速率(及/或清潔速率) 作為代價。因此依據本發明施加於光罩的s〇M較佳處於低 溫’其最佳小於90oC ’並且最佳為約8〇〇c。 進一步較佳的係S0M在其被施加於光罩時實質上不含泡 沫。使用無泡沫SOM可增強超聲波聲音傳送,並導致改善 的污染物移除。 施加SOM之後,可採用去離子水沖洗光罩,同時施加超 聲波能量於光罩。此沖洗可採取任一傳統沖洗技術的形 95 ί 0! .doc _ j ϊ _ 1377453 式,包括級聯沖洗、快速傾瀉沖洗或施加DIW於旋轉光罩 之表面。在沖洗完成之之後,該方法可進一步包括施加臭 氧化去離子水(DI〇3)於光罩之步驟。較佳地,m〇3具有小 於每十億去離子水100份的臭氧濃度。

在另-項具體實施例中,該方法進一步包括施加氯氮化 釦與過氧化氩之稀釋水溶液(dAPM)於光罩,而同時施加聲 音迠1於光罩。在此步驟中,在低於3〇〇c的溫度下施加 dAPM。較佳在DIO3施加步驟之後執行dApM施加。在dApM 溶液中氫氧化銨與過氧化氫與水之重量比較佳為約^χ,其 中 200<χ<1〇〇〇,最佳為 i : 2 : 35〇。 八 在另-具體實施例中,該方法將進—步包括沖洗步驟: 在施加dAPM之後,採用去離子水沖洗光罩,同時施加聲音 能量於光罩。與第一沖.洗步驟相同,此沖洗步驟可採取任 一傳統沖洗技術之形式。 最後,最佳按順序執行所有該等步驟,而無需任何中間 步驟。一旦完成所有以上步驟,則方法可視需要進一步包 括烘乾步驟。執行烘乾步驟可採用任一傳統烘乾方法,例 如使用異丙醇(「IPA」)或旋轉烘乾之方法。 另一方面,本發明包括將氫氧化銨與過氧化氣之低溫稀 釋水溶液(dAPM)及超聲波能量用於光罩清潔及/光阻剝 離。明確地說,在此方面本發明為一種用於光罩清潔及/或 光阻剝離之方法,其包括:支撐處理室中的光罩;以及施 加氫氧化銨與過氧化氫之稀釋水溶液(3入]?]^)於光罩,同時 施加超聲波能量。取決於應用,支撐在處理室中的光罩可 95101 doc 1377453 以具有或沒有施加於其表面的光阻》 已發現咼溫及/濃縮APM亦钱刻光罩材料(石英或玻璃), 並因此改變光學特性,例如相位及透射。依據本發明,污 染物得到移除,同時相位及透射特徵保持不變(或變為絕對 最小)。在施加dAPM期間施加超聲波能量於光罩,允許使 用低溫及超稀釋APM來達到相同的污染物移除而不會蝕刻 光罩。較佳地,本發明所應用的(1八1>馗處於低於3〇〇c的溫 度,並且氫氧化銨與過氧化氫與水之重量比為約丨:2: X, 其中20〇<χ<ι〇〇〇,並且最佳為1 : 2: 35〇。 在一項具體實施例中,較佳的係此方法進一步包括以下 步驟:在施加dAPM之前施加去離子水與臭氧之混合 (DI〇3)於光罩。在施加dAPM之後,可採用去離子水沖洗光 罩’同時施加聲音能量於光罩。 /另-方面,本發明為一種用於光罩清潔及/或光阻剝離之 系、”先’其包括:用以供應硫酸與臭氧之混合物(s〇⑷於光 罩的構件;以及用以供應聲音能量於光罩的構件。較佳提 :控制器’其係調適成在供應s〇M於光罩期間啟動聲音能 里供應構件,以便在施加s〇M的同時供應聲音能量於光罩。 "該系統可進-步包括用以供應臭氧化去離子水(則3)於 光罩的構件,及用以供應溫度低於扣。。的氫氧化錄與過氧 化氫之稀釋水減(dAPM)於料的構件。該系統可具有内 嵌冷部器以確保dAPM得到充分冷卻。該系統可另外包括用 以供應乾燥流體於光罩的構件。 另方面,本發明為一種用於光罩清潔及/或光阻剝離之 95101.doc /453 系統,其包括:用以供應溫度低於3〇〇c的氨氧化錄與過氧 化氫=稀釋水溶液(dAPM)於光罩的構件;以及用以供應聲 音能量於光罩的構件。較佳提供控制器,其係調適成在供 應dAPM於光罩期間啟動聲音能量供應構件。 本發明之系統可實施為各種類型的光罩處理工具,包括 濕式工作台類型工具及單一晶圓處理室。當將本發明之系 統實施為單一晶圓處理室時,光罩係支撐在處理室中’並 較佳可旋轉。因此,本發明之方法的所有步驟可實施在單 -處理室中,而無需將光罩從一處理室移至另一處理室。 然而,當將本發明之系統具體化於濕式工作台類型工具 時,將需要複數個儲存箱,一個儲存箱用於要施加於光罩 的-種化學品。在此具體實施例中,可採用浸沒技術同時 處理複數㈣罩。在更佳具體實施财,存在六個儲存箱。 第一儲存㈣、特定設利於議施加,⑽光罩表面移 除有機殘餘物及後電漿灰化殘餘物。第一儲存箱較佳係由 氟聚合物或石英構造,並與㈣加熱器、超聲波轉換器、 臭氧產生器及混合裝置操作式輕合。剝離溫度較佳係控制 在90。。以下。第一儲存箱較佳亦具有與過濾器的每分鐘至 少二儲存箱流通量之高再循環速率,該過濾器的孔隙尺寸 為0.05微米㈣或更小。超聲波轉換器較佳為直接麵合類 型,其具有約l.GMHz的功率。第—儲存箱之供應線路較佳 :氟聚合物或石英建立’並裝備8 kw石英函素内嵌加熱 益超聲波,而且與每小時9〇加余的臭氧產生器連接。内 肷濃縮控制感應器可與供應線路耦合,以在s〇m進入第一 95101.doc -14- 1377453 儲存箱之前監控S0M中臭氧的濃度。 第二健存箱係用以沖洗光罩,並較佳為QDR儲存箱,i

可採用QDR模式或採用溢流/級聯模式或兩模式運行。第I 儲存箱較佳亦裝備超聲波並具有孔隙尺寸為請或⑽卿 之使用點過遽及淨化(P〇UFP),其移除帶正電及帶負電微粒 =及離子污染物。第二儲存箱較佳由高純度氟聚合物或石 央構造,並提供高流量沖洗以快速地結束反應並從光罩表 ,移除化學殘餘物,包括硫酸鹽。沖洗水溫度之範圍可從 環境溫度至低於9〇°c。 第三儲存箱較佳用以施加高濃度DI〇3,並可由敦聚合物 (例如PFA或PVDF)構造。可提供内嵌濃度感應器以監控引 入的DIO3中的臭氧之濃度。此環境溫度或環境溫度以上的 ⑽3施加之主要目#,係為了從光罩表面移除任何剩餘有 機殘餘物及後電漿灰化殘餘物,而不留下混濁或硫酸鹽殘 餘物。對於環境溫度以上的應用,可在DI03供應線路上供 應加熱器。 第四儲存箱係較佳用以提供dAPM給光罩並係由pFA建 立’而且裝備内嵌冷卻單元及二個化學儲存容器。第四儲 存箱係特定設計成接收超稀釋APM施加,以移除二進制及 相位偏移(PSM)光罩表面上的微粒。可在低於3〇〇c的溫度 下’較佳在約10°C與30oC之間的溫度下引入dAPM。dAPM 處理儲存箱中的高功率丨·〇 MHz超聲波(或直接耦合超聲波) 轉換器陣列可最大化光罩表面上的微粒移除效率。亦較佳 為此儲存箱提供内嵌濃度感應器及自動化控制β 95101.doc -15- 1377453

第五儲存箱較佳為dAPM施加之後用於沖洗的另一QDR 模組’並係構造為第二儲存箱之複製物,但是可加以不同 設定’取決於所需結果。 第六儲存箱較佳為乾燥器,其使用IPA液體之微小容量 (每次運㈣OnU),並將提供供乾之後不含混濁、條紋及水 印的光罩。 當然可使用其他儲存箱及工具組態,但是在各種情況下 裝置均裝備-或多個超聲波能量來源,其係調適成施加 SOM及/或dAPM於光罩。例如在本發明之另—方面,以上 所述的六錯存箱工具之功能可併入用於單一晶圓處理的單 -處理至系統。在此單一晶圓系統中’化學品及沖洗水將 按順序施加於相同處理室中的光罩之表面,同時光罩較佳 在旋轉。可㈣多個喷嘴或與複數個供應線路連接的單一 喷嘴供應化學品及沖洗水。可經由任一熟知的構件施加超 聲波能量於軍一處理室系統中的光罩,該構件包雜如) 細長探針發射器或板狀轉換器裝配件。 最後,本發明不限於併入所有上述特徵的系統,而是可 包括併入以上參考的元件之一或多個元件的系統。例如系 統可僅併入SOM施加之硬體或⑽以施加之硬體,而仍在本 發明之範嘴内。 最後’本發明可在鮮製造㈣或在Μ造中的光罩清 潔期間加以實施。在光罩製造期間,可求助隨施加以進 行光阻移除。然而為了在發貨之前達到光罩上可能的最低 >可染,較佳採用本發明的系統之_、採用本發明之方法來 9510l.doc -16 - 1377453 執行光阻移除及清潔。用於此類實例令的光阻劑移除及清 潔之處理較佳為S0M/沖洗/dAPM/沖洗/烘乾,其中亦在 SOM、dAPM及沖洗步驟期間施加超聲波能量於光罩。 當本發明係用於其中不需要剝離之具體實施例中的清潔 時,典型清潔步驟程序可以為s〇M/沖洗/di〇3/apm/沖洗/ =乾’其中亦在S〇M、dAPM及沖洗步驟期間施加超聲波能 量於光罩。然而清潔程序可以為DI〇3/ApM/沖洗/烘乾,其 中亦在dAPM及沖洗步驟期間施加超聲波能量於光罩。 【實施方式】 圖1解說濕式工作台系統1〇〇,其係調適成依據本發明之 =體實施例清潔光罩及/或剝離光阻之的示意圖。濕式工作 台系統100包括五個處理儲存箱60、70、80、90及110。所 有::處理儲存箱6〇、7〇、8〇、9〇及11〇均能保持複數個用 於β &式處理的光罩。當固^在處理儲存箱6G ' 70、80、 ^ 〇中時,光罩將定向為實質上垂直方向。超聲波能量 /原 71、91及111係分別與儲存箱60、70、90及110操 、搞&以供應超聲波聲音能量給固定在個別儲存箱中 的m然超聲波能量來源61、71、9mu係解說為分 =固疋在健存箱6G、7()、9。及UG之底部,但是只要聲音能 里&加㈣存箱中的光罩,則本發明不限於任一特定放 向或儲存箱之超聲波來源的數量。例如可將超聲波 β二在儲、存箱的内部或外部,並且以任一方向,包括垂直、 曰平及/或傾斜。本發明亦不限於任一特定類型的超聲波能 量來源。例-r J如可使用直接耦合及流體耦合超聲波。 9510i.doc 1377453 儲存箱60係調適成供應以硫酸與臭氧之混人 广厂 * ^ s〇M」)。儲存箱7〇及11〇係調適成供應以去離子水 (J )。儲存箱8〇係調適成供應以臭氧化去離子水 (DIO3」)。儲存箱9〇係調適成供應以氫氧化銨與過氧化 氫=低溫稀釋水溶液(「dAPM」)。可視需要將第六處理儲 存箱(圖中未解說)提供在濕式工作台系統100中,以採用包 括異丙醇(「IPA」)的烘乾流體烘乾光罩。 濕式工作台系統100亦包括硫酸儲存庫10、臭氧產生器 11、卿儲存庫12、1氧化銨儲存庫13及過氧化氫儲存庫 、提供複數個幫浦2〇至23以從各儲存庫1〇至14汲取流體 桃並迫使流體流穿過所需管道路徑,而且在光罩清潔及/或 到離期間根據需要進人所需儲存箱6()、、如、如或提 供質量流量控制ϋ3〇至34,其係與其個職體線路流體式 及操作式麵合’以分別控制硫酸、臭氧、DIW、氫氧化銨 及過氧化氳之流量。因此可控制在實施本發明之方法中由 ”、、弋作σ系統1 〇〇形成的各種混合物之成分的濃度比。 提供三通間4〇至43,其係流體式及操作式併入管道中以 形成接面,以在濕式工作台系統⑽之操作期間引導臭氧流 及/或水穿過所需管道路徑。亦提供開/關間料及c,其係 分別與來自氫氧化敍儲存庫13及過氧化氯儲存庫m的流體 線路流體式及操作式連接。提供開/關閥44及45,以便在濕 =作台系統_之操作期間可根據需要而允許及/或禁止 氫氧化録及過氧化氫流。 濕式工作台系統100亦包括複數個靜態混合器5〇至52。靜 9510l.doc 1377453 態混合器50至52係在官道中的關鍵位置流體式及操作式輕 合,以完成建立在執行本發明之方法中操作濕式工作台系 統1〇〇所需要的混合物及/或溶液。靜態混合器50至52建立 必要的混合物及/或溶液,該建立係藉由利用複數個隔板建 立湍流而混合引入的成分流體。 亦將内嵌加熱器120及内嵌冷卻器ι3〇提供在濕式工作台 系統100中。内嵌加熱器120係與儲存箱60之s〇M供應線路 操作式耦合,以便可加熱供應給儲存箱6〇的s〇M至所需處 理溫度。内嵌冷卻器130係與儲存箱9〇之dAPM供應線路操 作式耦合,以便可冷卻供應給儲存箱9〇的(1八1>]^至所需處理 溫度。或者可採用執行加熱及冷卻功能的裝置來取代内嵌 加熱器120及内嵌冷卻器130。 亦將内喪濃度感應器140至142提供在濕式工作台系統 100中,以確保本發明之混合物及/或溶液中的成分流體之 濃度適當。將内嵌濃度感應器140至142提供在各儲存箱 60、80及11〇之入口處或其附近。或者可在個別供應線路、 再循%線路上的任一點處或在儲存箱自身中耦合内嵌濃度 感應器。 亦較佳的係提供適當的過濾及/或淨化裝置給系統丨〇 〇, 以便在流體進入儲存箱60、70、80、9〇及11〇並接觸光罩之 前對流體進行過濾及淨化。此避免/減少流體自身將污染物 攜帶至光罩之表面的問題。較佳將過濾及/或淨化裝置提供 在各儲存箱的使用點處,並且最佳在各儲存箱之12英寸内。 雖然未解說,但是濕式工作台系統丨〇 〇亦包括適當程式化 95IOi.doc •19· 1377453 的控制器,以使系統100可自動化。濕式工作台系統1〇〇的 所有組件係與控制器電性及操作式耦合,該控制器如幫浦 20至23、三通閥40至43、質量流量控制器3〇至34、内嵌加 熱器120、内嵌冷卻器130、開/關閥44至45、超聲波來源6ι、 71、91及111、濃度感應器14〇至142及所有其他硬體組件。 控制器可以為合適的以微處理器為基礎的可程式邏輯控制 · 器、個人電腦或用於處理控制的類似控制器,並較佳包括 、 各種輸入/輸出埠’其係用以提供與需要得到控制及/或通信 的濕式工作台系統100之各種組件的連接。控制器亦較佳包 _ 括充分記憶體以儲存處理方法及其他資料,例如由操作者 輸入的污染物臨界值、處理時間、處理狀況及類似資料。 控制器可與系統1 〇〇之各種組件通信,以根據需要自動調整 處理狀況’例如溫度、質量流量等。控制器的類型取決於 -併入控制器的系統之需求。 現在說明在供應SOM及超聲波給固定在儲存箱60中的光 罩之表面中,濕式工作台系統100之功能。在接收啟動信號 _ 之後’控制if啟動幫浦2 0及臭氧產生器11。在得到啟動之 後’幫浦20從硫酸儲存庫1 〇汲取硫酸而且迫使硫酸穿過質 里置控制器3 0並進入靜態混合器5 0。同時在得到啟動之 後’臭氧產生器11產生臭氧’其係透過質量流量控制器31 : 流入三通閥40。將質量流量控制器30及31設定為預定質量 ’ 流量。在此情況下’設定三通閥4〇以便將所有臭氧引導至 -靜態混合器50。隨著將臭氧氣體及硫酸加入靜態混合器 5 0 ’臭氧與硫酸混合並溶入硫酸,從而形成硫酸與臭氧之 95101.doc -20- 1377453 混合物(SOM)。 SOM接著離開靜態混合器50而且穿過内嵌加熱器120並 進入儲存箱60。在一項具體實施例中’内嵌加熱器120係由 控制器設定以便將從其中穿過的SOM加熱至約80oC的溫 度。然而可程式化控制器以將SOM加熱(並可冷卻)至任一 所需溫度。然而當接觸光罩時,SOM較佳處於低溫,最佳 低於約90°C。 内嵌濃度感應器140係提供在内嵌加熱器120與儲存箱60 之間的供應線路上。内嵌濃度感應器14〇係調適成重複地量 測在SOM穿過中臭氧與硫酸之濃度。内嵌感應器ι4〇產生並 發射指示量測的濃度之信號給控制器,以與儲存的所需濃 度數值比較。若量測的臭氧與硫酸之濃度並非或未接近所 需濃度’則控制器將適當自動調整質量流量控制器3〇及/或 質量流量控制器3 1,以達到所需濃度比。内嵌濃度感應器 140將繼續量測SOM之濃度並與控制器通信,以便可在處理 光罩期間進行適當的調整。在—項具體實施例中所需s〇m 之濃度為按重量98%的硫酸及/或臭氧濃度小於每百萬硫酸 50份。 ’ SOM會填充儲存箱6〇並

的頻率操作* 在儲存箱60達到所需濃度之後, 使之溢流。若需要,可選擇併入 及過濾與淨化裝置。在此期間,寿 制器啟動,並且趦簦浊沾Iw * 95101.doc 1377453 旦啟動超聲波,則將光罩(或複數個光罩)浸沒在儲存 中,從而引起S0M接觸光罩之表面,而超聲波能量同 時接觸光罩。取決於應用,此時光罩可以具有或沒有其表 面上的光阻。若光罩沒有光阻,則s〇M及超聲波能量係施 加達充分時間以實質上移除所有光阻,該時間較佳達約8 刀鐘,而在低於或等於丨6〇〇瓦的功率下施加超聲波能量。 然而處理時間及S0M施加的狀況可發生變化,此取決於確 切的處理需求。 儲存箱60較佳由氟聚合物或石英構造。儲存箱6〇可調適 成包含再循環線路。在此具體實施例中,儲存箱6〇應具有 與過濾器的每分鐘至少二儲存箱流通量之高再循環速率, 該過濾器的孔隙尺寸為0.05微米(μιη)或更小。儲存箱6〇之 供應線路較佳由氟聚合物或石英建立。内嵌加熱器12〇可以 為8 kW石英鹵素内嵌加熱器。臭氧產生器丨丨較佳具有每小 時90加侖的臭氧產生等級。 一旦在儲存箱60中完成SOM施加步驟,則將光罩(或各光 罩)轉移至儲存箱70中以採用DIW沖洗,同時施加超聲波能 量。現在說明在供應DIW及超聲波給固定在儲存箱7〇中的 光罩之表面中,濕式工作台系統100之功能。 當光罩準備在儲存箱7 〇中進行沖洗時’系統控制器會啟 動幫浦21。幫浦21從DIW儲存庫12汲取DIW而且迫使DIW 穿過質量流量控制器32並進入三通閥41。系統控制器已調 整三通閥41’以便將進入三通閥41的所有DIW引導至三通 閥42。同樣’三通閥42將所有引入的DIW引導至三通閥43, 95I01.doc • 22- 1377453 +其繼而^將所有引入的DIW引導至儲存箱7〇。雖然圖中未解 疋使用點過濾及淨化(p〇UFp)裝置係較佳提供在以界 、〜在路上以便傳遞至儲存箱的所有DIW穿過該裝 〇UFP裝置較佳具有〇.04㈣或〇·〇1 Aim孔隙尺寸等級, 並移除帶正電及帶負電微粒與離子污染物。 ,過遽及淨化過賴w接著進人並填充儲存箱%。接著將 "罩浸又在DIW中。館存箱7Q可採用快速傾渴沖洗(QDR) 模式運订,但是亦可採用溢流/級聯模式運行。在沖洗期 間,系統控制器啟動超聲波能量來源71,以便在mw沖洗 期間將超聲波能量施加於光罩。儲存箱7〇係由高純度氟聚 合物或石英構造’而且提供高流量沖洗以快速地結束反應 並從光罩表面移除包括硫酸鹽的化學殘餘物。儲存箱”中 的DIW溫度之範圍可以從環境溫度至低於9〇。。。若有必 要,則可在DIW供應線路上提供冷卻器或加熱器。 取決於應用,一旦在儲存箱7〇中完成mw沖洗,則光罩 (或各光罩)可以或可以不轉移至儲存箱8〇中以施加Di〇3。 現在說明在供應DIO3給固定在儲存箱8〇中的光罩之表面 中’濕式工作台系統1 〇 〇之功能。 當光罩準備在儲存箱80中施加DI03時,系統控制器會啟 動幫浦21(若《尚未得到啟動)及臭氧I生器11β如沖洗二驟 所說明’幫浦2 1從DIW儲存庫i 2沒取DIw而且迫使DIw穿過 質量流量控制器32並進入三通閥41。系統控制器已調整三 通閥41,以便將進入三通閥41的所有mw引導至靜態混合 器51 °由臭氧產生fill產生臭氧係流經質量流量控制器η 9510! .doc -23- 1377453 並進入三通閥40。系統控制器已調整三通閥4〇,以便將流 入三通閥40的所有臭氧引導至靜態混合器5 1。 隨著DIW及臭氧流入靜態混合器5丨,臭氧氣體與DIW混 合並溶入DIW,從而形$DI〇3。DI〇3離開靜態混合器51並 流入儲存箱80。内嵌濃度感應器141係在靜態混合器51之後 提供在DIO3供應線路上,以監控引入的以…中的臭氧之濃 度内敗/辰度感應器141係調適成重複地量測引入的di〇3 中的臭氧之濃度。内嵌濃度感應器141將產生並發射指示量 測的濃度之信號給系統控制器,以與儲存的所需濃度數值 比較若量測的臭氧之濃度並非或未接近所需濃度,則控 制器將適當自動調整質量流量控制器31及/或質量流量控 制,32, α達到所需臭氧之濃度。内嵌濃度感應器i4i將繼 續里測引入的DI〇3中的臭氧之濃度並與系統控制器通信, 以便可在處理光罩期間進行適當的調整。 將光罩浸沒在儲存箱8Q中的則3中。濕式工作台系統100 係調適成在環境溫度或環境溫度以上情況下供應高濃度 m03給健存箱80。對於環境溫度以上的應用,可供應加熱 器給Dio3供應線路。施加DI〇3於光罩以從光罩表面移除任 何剩餘有機殘餘物及後電聚灰化殘餘物,而不留下混濁或 硫酸鹽殘騎。儲存㈣以氟聚合_彳如PFA或PVDF) 構造。 在DI〇3施加之後,光罩準備在儲存箱9〇中施加4娜。在 此H統控制器會啟動幫浦Μ及23。幫浦22從储存庫13 及取虱氧化銨並使氫氧化銨流經質量流量控制㈣。同 9510I.doc •24- 1377453 樣,幫浦23從儲存庫14汲取過氧化氫並使過氧化氫流經質 量流量控制器34。系統控制器打開閥44及45,從而允許氫 氧化銨及過氧化氫流體流流過、會聚並流入靜態混合器52。 同時啟動幫浦22及23,系統控制器調整三通閥42,以便 將DIW流從三通閥43轉移至靜態混合器52。隨著DIW、氫 氧化銨及過氧化氫流經靜態混合器52,液體變得與湍流完 全混合,從而形成氫氧化敍與過氧化氫之水溶液。程式化 系統控制器以分別經由質量流量控制器32、33及34控制 DIW、氳氧化銨及過氧化氫之流量,以便形成氫氧化銨與 過氧化氫之稀釋水溶液(dAPM)。dAPM較佳為超稀釋溶 液,dAPM中的氫氧化敍與過氧化氫與水之重量比為約 1 : 2 : X,其中 200<x<1000。 形成於靜態混合器52中的dAPM流入儲存箱90。提供内嵌 濃度感應器142以量測引入的dAPM中的DIW、氫氧化銨及 過氧化氫之濃度。内嵌濃度感應器142重複地量測dAPM中 的DIW、氫氧化銨及過氧化氫之濃度。内嵌感應器142產生 並發射指示量測的濃度之信號給控制器,以與儲存的所需 濃度數值比較。若量測的臭氧之濃度並非或未接近所需濃 度,則控制器將適當自動地調整質量流量控制器32至34, 以達到所需濃度。内嵌濃度感應器142將繼續量測dAPM之 濃度並與控制器通信,以便可在處理光罩期間進行適當的 調整。 内嵌冷卻器130係在靜態混合器52之後及儲存箱90之前 與dAPM供應線路操作式耦合。提供内嵌冷卻器130,以便 95101.doc -25- 1377453 穿過的dAPM之溫度可以在其進入儲存箱9〇之前冷卻至所 需位準。系統控制器係與内嵌冷卻器i 3〇電性連接,以進行 控制及必要的調整。可將dAPM冷卻至低於3〇〇C的溫度,較 佳在約10°C與30。(:之間。 在儲存箱90達到所需濃度之後,dApM會填充儲存箱9〇 並使之溢流。在此期間,超聲波能量來源9丨係由控制器啟 動,從而供應超聲波能量給儲存箱9〇中的dApM(及任何光 罩)。超聲波能量來源91較佳為直接耦合類型,並以約i .〇 MHz的頻率操作。 在儲存箱90中將dAPM施加於光罩係為了移除二進制及 相位偏移(PSM)光罩表面上的微粒。在浸沒於dApM中期間 經由超聲波來源91施加超聲波能量於光罩,可允許dApM處 於較低溫度而不以處理速度及效率為代價。儲存箱9〇可由 PFA建立。dAPM處理儲存箱中超聲波來源91可以為較高功 率1.0 MHz超聲波(或直接耦合超聲波)轉換器陣列,其可最 大化光罩表面上的微粒移除效率。 當dAPM之施加結束時,光罩準備在儲存箱丨丨〇中進行沖 洗。系統控制器會啟動幫浦21(若其未得到啟動)。幫浦21 從DIW儲存庫12汲取DIW而且迫使DIW穿過質量流量控制 器32並進入三通閥41。系統控制器已調整三通閥4i,Z便 將進入三通閥41的所有DIW引導至三通閥42。同樣,三通 閥42將所有引入的DIW引導至三通閥43,其繼而將所有 DIW引導至儲存箱9〇。雖然圖中未解說,但是使用點過滤 及淨化(POUFP)裝置係較佳提供在DIW供應線路上,以便傳 95I01.doc -26- 1377453 遞至儲存箱9G的所有DIW得到㈣及淨化。⑽爾裝置較 佳具有0.04㈣或_㈣孔隙尺寸等級,並移除帶正電及帶 負電微粒與離子污染物。 過遽及淨化過的卿接著進入並填充儲存箱9〇。接著將 光罩浸沒在mw中。館存箱9G可採用快速傾瀉沖洗_r) 模式運行,但是亦可採用溢流/級聯模式運行。在沖洗期 間,系統控制器啟動超聲波能量來源lu,以便在·沖洗 期間將超聲波能量施加於光罩。儲存箱9G係由高純度敦聚 合物或石英構造,而且提供高流量沖洗以快速地結束反應 並從光罩表面移除包括硫酸鹽的化學殘餘物。儲存箱9〇中 的DIW之溫度可以從環境溫度至低於9〇〇c變化。若有必 要,則可在DIW供應線路上提供冷卻器或加熱器。 在此情況下,光罩將需要加以烘乾。雖然圖令未解說, 但是可提供為乾燥器的第六儲存箱^乾燥器儲存箱可併入 任何熟知的烘乾方法,例如使用IpA液體之微小容量(每次 運行<10 ml),並將提供烘乾之後不含混濁、條紋及水印的 光罩。 現在參考圖2,其解說單一晶圓系統2〇〇。單一晶圓系統 200為本發明之替代具體實施例,其併入容量以剝離及/或 清潔光罩,而不必像濕式工作台系統1〇〇 一樣將光罩從一儲 存箱轉移至另一儲存箱。單一晶圓系統與濕式工作台系統 1 〇〇操作相同’以下情況除外:所有流體供應線路會聚以便 可將SOM ' DIW、DIO3及dAPM供應給單一處理室21〇。為 了避免不必要的重複’將僅論述不同於濕式工作台系統i 〇〇 95i01.doc 1377453 的單一晶圓系統100之方面,應瞭解單一晶圓系統併入相同 硬體及控制器功能。 處理室210包括喷嘴213、發射器探針215、超聲波能量來 源214、光罩支撐212及馬達211 ^支撐212係調適成在實質 上水平方向支撐單一光罩300。固定發射器215,以便.當光 罩係由支撐212支撐時,發射器215接近於光罩之表面。當

啟動超聲波能量來源214時’透過發射器215發射超聲波能 量至光罩300。喷嘴213係與供應線路流體式耦合,該線路 能提供以上論述的流體之任一種,例如DIW、s〇m、dAPM 及DIO3。藉由啟動適當的閥,可經由噴嘴213並以任一順序 將忒等流體之任一種供應給光罩3〇〇。或者可將複數個喷嘴 用以供應不同流體。馬達211旋轉支撐212以便光罩3〇〇在施 力机體期間旋轉。單_晶圓系統細提供能力以便能按順序 施加本發明之各種流體於光罩遍,而不必移除不同儲存箱 之光罩。因此可在單一處理室中實施本發明之方法。

可將濕式工作台系統100及單—晶圓系統200用以執行 種光罩處理程序(例如剝離及/或清潔),如以下表⑴所 的程序。表1例證依據本發明之具體實施例的所需剝離

最終清潔方法。表3例證當缺陷密度較低時 以未助的最終清潔方法。 了 95I01.doc -28- 1377453 表1 :光阻剝離處理 步驟 化學品 時間 (分鐘) 溫度(°c) 混合比 超聲波 輸 入 CW) 1 SOM/超聲波 8 80 98%重量 H2SO4<50 ppm 〇3 0-1600 2 沖洗/超聲波 10 5-10 gpm流 量情況下溫 度為70 3 QDR+ 7 分鐘級聯 0-1600 3 APM/超聲波 4 20 1 nh4oh : 2 H2〇2 : 350 H2〇 0-1600 4 沖洗/超聲波 8 5-10 gpm 流 量情況下溫 度為環境溫 度 2 QDR+ 6 分鐘級聯 0-1600 5 烘乾 9 環境溫度 IPA+N2 然 後採用n2 表2 :最終清潔處理 步驟 化學品 時間 (分鐘) 溫度(°c) 混合比 超聲波 輸 入 (W) 1 SOM/超聲波 5 80 98%重量 H2SO4<50 ppm 〇3 0-1600 2 沖洗/超聲波 10 5-10 gpm 流 量情況下溫 度為70 3 QDR+ 7 分鐘級聯 0-1600 3 DI〇3 2 24 C <50 m 0-1600 4 APM/超聲波 4 20 1 NH4〇H : 2 Η 2 〇 2 · 350 Η20 0-1600 5 沖洗/超聲波 8 5-10 gpm 流 量情況下溫 度為環境溫 度 2 QDR+ 6 分鐘級聯 0-1600 6 烘乾 9 環境溫度 ΙΡΑ+Ν2 然 後採用ν2 9510l.doc -20- 1377453 表3 舟脾 方法(當缺陷密度較低時使用) iy w 1 1C·竿品 I \ 1 ----— 時間 (分鐘) 溫度(。〇 混合比 超聲波 輸 人 (W) 2 U1U3 5 24C <50 ppm 0-1600 A Ρ Μ /超聲波 4 20 1 NH4〇H : 2 H2〇2 : 350 H20 0-1600 3 )ΤΓ洗/超聲波 8 5-10 gpm流 量情況下溫 度為環境溫 度 2 QDR+ 6 分鐘級聯 0-1600 4 烘乾 9 P境溫度 IPA+N2 然 後採用n2 雖然可採用系統100或200實施表!至3之處理,但是應注 思處理/方法不限於任一特定系統,而可採用各種系統加以 實施。用於光罩清潔的清潔處理為、DIO3及dAPM化學 。口以及乾燥器之組合。s〇M具有能力移除有機殘餘物及後 電漿灰化殘餘物。此施用的典型處理溫度不高於8〇〇c。超 聲波將最大化微粒及有機殘餘物之移除效率。將低溫(18至 30°C)dAPM用於額外微粒移除。特定言之,可在高功率位 準情況下採用dAPM操作的超聲波系統,在移除小至 〇. 15 μιη像素尺寸或更小尺寸的較小微粒方面極為有效。 ΑΡΜ稀釋法可以為丨:x : y,其中2<χ<1〇並且2〇〇<y<i〇〇〇。 發現在20〇C溫度下以典型混合比i : 2 : 35〇混合4分鐘最 佳0 此外’清潔步驟的數量及程序係由所需結果決定(光學特 性、表面可萃取離子或微粒)。例如SPM/沖洗/DI〇3/dApM/ 沖洗/烘乾可用於光阻剝離,然後進行中間清潔,如S〇M/ 沖洗/烘乾。最終清潔可以為SOM/沖洗/APM/沖洗/烘乾或 9510l.doc -30· 1377453 DI03/APM/沖洗/烘乾。 實驗 在實驗中’光罩係在特定設計的儲存箱中如表1至3所示 處理,以獲得提供最佳清潔處理結果之最佳流動動力。採 用計算流體動力方法並得到流體流動可見技術的支援儲 存箱輪廓係設計#具有最小容量持1JL10個料。光罩 亦係在處理期間固持於特定設計的載體中,該載體最小化 與板的接觸並最大化板與化學器及沖洗水㈣露。此導致 低化學品及水消耗以及高工且產晉 n /、座s 即處理工具之所有權 的最低成本。 圖3顯示處理之前及之後的污染物位準。採用本發明之工 具所清潔的光罩上的缺陷係量測為〇186 _像素尺寸。圖$ 顯^具有100%黑暗區域的EAPSM光罩之清潔結果。其係採 用:-光罩喷淋玉具清潔數次,接著採用濕式卫作台連續 清潔。獲得黑暗區域上1丨個缺陷的最終計數。 圖4顯示明亮及黑暗區域上的二進制光罩之結果…次清 潔之後的結果顯示清晰區域上的零缺陷及黑暗區域上二 113個缺陷。第二次清潔之後,結果為清晰區域上具有零缺 及黑暗區域上具有7個缺陷。 本發明之裝置及方法可移除光阻並清潔光罩至最低可能 缺陷位準,從而超過由先前技術達到的位準。本發明之處 理可用作製造光罩或用以在IC製造處理期間浸以罩的_ 部分。在清潔之後於光罩表面上獲得低於1〇 _的硫酸鹽 殘餘物。最佳化處理狀況及程序以減小或消除對光罩之光 95i01.doc 31 1377453 學特性及特徵(例如相位損失、透射及CD變化)的影響。 雖然本文⑽細說明並㈣本發明,但是熟習此項技術 者應輕易地明白可進行各種修改'變動及改良,而不脫離 本發明之精神及料1確地說,本發明方法殘於其中 執行以上說明的所有步驟之清潔及化剝離處理,而可包括 包含-或多個步驟之清潔及/或剥離處理。例如本發明可包 ^施加SOM及/或dAPM於光罩,同時施加超聲波能量而不 管執行額外步驟(若有)之剝離及/或清潔處理。同樣,本發 明之系統可包括其中出現一或多個組件的系統。 【圖式簡單說明】 圖I為調適以依據本發明之具體實施例剝離及/或清潔光 罩的濕式工作台系統之示意圖。 圖2為調適以依據本發明之具體實施例剝離及/或清潔光 罩的單一晶圓系統之示意圖。 圖3為比較在依據本發明清潔之前與清潔之後光罩上的 污染物之一對照片。 圖4為顯示光罩之黑暗及清晰區域上的二進制光罩清潔 微粒結果之曲線圖。 圖5為顯示依據本發明之具體實施例清潔具有ι〇〇%黑暗 區域之EAPSM光罩的結果之曲線圖。 【主要元件符號說明】 10 硫酸儲存庫 11 臭氧產生器 12 DIW儲存庫 95101.doc -32- 1377453 13 氫氧化銨儲存庫 14 過氧化氫儲存庫 20-23 幫浦 30-34 質量流量控制器 40-43 三通閥 44 開/關閥 45 開/關閥 50-52 靜態混合器 60 處理儲存箱 61 能量來源 70 處理儲存箱 71 能量來源 80 處理儲存箱 90 處理儲存箱 91 能量來源 100 濕式基準系統 110 處理儲存箱 111 能量來源 120 内敌加熱器 130 内嵌冷卻器 140-142 内嵌濃度感應器 200 單一晶圓系統 210 單一處理室 211 馬達 95101 .doc •33 - 1377453 212 光罩支撐 213 喷嘴 214 超聲波能量來源 215 發射器探針 300 單一光罩 95101.doc -34-

Claims (1)

1377453 • . 第093123002號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(101年7月)>|3 十、申請專利範圍: 1. 一種用於光罩清潔及/或光阻剝離之系統,其包括: 一硫酸與臭氧之混合物(SOM)之來源; 一氫氧化銨與過氧化氫之稀釋水溶液(dAPM)之來源; 用以供應該SOM於該光罩的構件; 用以供應該dAPM於該光罩的構件; 用以供應聲音能量於該光罩的構件;及 一控制器,其係調適成啟動該SOM供應構件及該聲音 能量供應構件,以便在供應SOM於該光罩期間供應聲音 能量於該光罩,並在完成供應該SOM及聲音能量於該光 罩後,啟動該dAPM供應構件及該聲音能量供應構件,以 便在供應dAPM於該光罩期間供應聲音能量於該光罩。 2. 如請求項1之系統,其中該dAPM之來源具有低於30°C的 一溫度。 3 .如請求項1之系統,其進一步包括: 一臭氧化去離子水(DI03)之來源;及 用以供應該DI03於該光罩之構件。 4. 如請求項1之系統,其進一步包括複數個處理室,該SOM 供應構件係位於一第一處理室中及該dAPM供應構件係 位於一第二處理室中。 5. 如請求項1之系統,其進一步包括一處理室,該SOM供應 構件及該dAPM供應構件係位於該處理室中。 6. 如請求項1之系統,其進一步包括用以在該硫酸中溶入臭 95101-1010702.doc 1377453 氧氣體之構件β 7.如請求項1之系統,其中該SOM之來源係處於低於9〇〇c的 一溫度並不含泡沫。 8·如凊求項1之系統,進一步包括: 一去離子水之來源; 一臭氧化去離子水(DI〇3)之來源; 用以供應該去離子水於該光罩之構件; 用以供應該dio3於該光罩之構件;及 其中該控制器係調適成按順序⑴啟動該SOM供應構件 及該聲音能量供應構件,以便在供應SOM於該光罩期間 供應聲音能量於該光罩,(Π)關閉該SOM供應構件,(iii) 啟動該去離子水供應構件,以便以該去離子水沖洗該光 罩’(iv)關閉該去離子水供應構件,(v)啟動該DI〇3供應構 件,以便供應DIO3於該光罩,(vi)關閉該DI〇3供應構件, (vii)啟動該dAPM供應構件及該聲音能量供應構件,以便 在供應dAPM於該光罩期間供應聲音能量於該光罩,(viii) 關閉該dAPM供應構件,及(ix)啟動該去離子水供應構 件,以便以該去離子水沖洗該光罩。 9.如請求項1之系統,其進一步包括在該混合物被供應於該 光罩前用以供應過氧化氫至該SOM之構件。 95101Ί 〇 10702.doc • 2 * 1377453 第093123002號專利申請案 中文圖式替換頁(101年7月 EAPSM光罩清潔(黑暗區域中的微粒) EAPSM主光罩(75x75 mmA2, 100%黑暗區域) ooooooo 0 5 0 5 0 5 3 2 2 1 1 mri 9ΟΟΓ0 ⑧
Ί I I I 1 I Π I I I I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 清潔週期編號
95l0l-fig-l0l0702.doc 1377453 第093123002號專利申請案 中文圖式替換頁(101年7月)7岛 二進制光罩清潔(黑暗及清晰區域中的微粒) ( /t /Ϊ /1 υ ο ο ο ο .0 4 3 2 1! 98ΙΌ® ο
圖5 95l0l-fig-l0l0702.doc
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