清洗光罩的方法及其系统与流程

本揭露系关于清洗光罩的方法及其系统。

背景技术：

半导体积体电路(IC)产业历经了快速成长。积体电路材料及设计上的进步已产生了数代的积体电路，每一代皆具有体积更小且更精密的电路。在积体电路发展的进程上，功能密度(即，每一晶片之内连线装置的数量)逐渐增加的同时，几何尺寸(即，利用工艺步骤可以产生的最小元件(或线))逐渐缩小。此微缩化(scaling down)工艺通常可提供增加产率及降低相关成本的优点。为了实现这些进展，需要IC制程及制造的相应发展。例如，发展了实行更高解析度的微影工艺的需求。其中的一种微影技术即为极紫外微影(EUVL)。EUVL采用光罩以曝光在极紫外(EUV)区域，从而形成图案于基底上方。一般来说，采用EUVL的光罩称为”EUV光罩”。EUV区域的光具有约1-100nm的波长。

尽管现有的微影技术通常已符合预期的目标，但仍然无法完全满足各方面的需求。例如，在EUVL工艺中EUV光罩的再利用所导致的问题。

技术实现要素：

在一些实施例中，本揭露提供一种清洗光罩的方法，包括：施用第一化学溶液及第二化学溶液至光罩，以移除光罩的污染粒子，其中光罩包括钌(Ru)层，且第二化学溶液防止第一化学溶液与Ru层反应。

在另一实施例中，本揭露提供一种清洗光罩的方法，包括：混合第一化学溶液与第二化学溶液；及透过喷嘴的出口排出混合化学溶液至具有钌(Ru)层的光罩的表面。其中，第一化学溶液系配置以从光罩的表面去除污染粒子，且第二化学溶液系配置以提供电子至第一化学溶液。

在另一实施例中，本揭露提供一种清洗光罩的系统，包括：第一入口，配置以接收第一化学溶液；第二入口，与第一入口连接，并配置以接收第二 化学溶液；及出口，与第一入口及第二入口连接，并配置以排出包括第一化学溶液及第二化学溶液的混合化学溶液至光罩的表面，其中光罩的表面包括钌(Ru)层，其中第二化学溶液系配置以提供电子至第一化学溶液，从而防止形成氧化的Ru层于光罩的表面上方。

附图说明

以下将配合所附图式详述本揭露的实施例，应注意的是，依照工业上的标准实施，以下图示并未按照比例绘制，事实上，可能任意的放大或缩小元件的尺寸以便清楚表现出本揭露的特征。而在说明书及图式中，除了特别说明外，同样或类似的元件将以类似的符号表示。

图1显示本揭露在一些实施例中，极紫外(EUV)光罩的一个实例。

图2显示本揭露在一些实施例中，清洗图1的EUV光罩的系统。

图3显示本揭露在一些实施例中，使用图2的系统来清洗光罩的方法。

图4A显示本揭露在一些实施例中，介于光罩清洗剂与光罩的钌层之间的示范化学反应。

图4B显示本揭露在一些实施例中，介于抗氧化剂与光罩的钌层之间的例示化学反应。

其中，附图标记说明如下：

100 光罩

105 导电层

110 基底

120 多层

130 保护层

130-B 缓冲层

130-C 覆盖层

160 反射区

170 不透明区

200 清洗光罩100的系统

202 系统200的方法

204 喷嘴

206 入口

208 入口

210 出口

212 管线

300 方法

302～312 方法300的步骤(步骤)

401～405 反应

具体实施方式

以下提供许多不同的实施方法或是例子来实行各种实施例的不同特征。以下描述具体的元件及其排列的例子以阐述本揭露。当然这些仅是例子且不该以此限定本揭露的范围。例如，在描述中提及第一个元件形成一第二个元件上时，其可以包括第一个元件与第二个元件直接接触的实施例，也可以包括有其他元件形成于第一个与第二个元件之间的实施例，其中第一个元件与第二个元件并未直接接触。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示，这些重复仅为了简单清楚地叙述本揭露，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。

此外，其中可能用到与空间相关的用词，像是“在…下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，这些关系词系为了便于描述图示中一个(些)元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系，这些空间关系词包括使用中或操作中的装置的不同方位，以及图示中所描述的方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则其中使用的空间相关形容词也可相同地照着解释。

极紫外微影(EUVL)在诸如14nm或更小的半导体技术节点中系一有前景的图案化技术。除了EUVL系采用位于范围约1nm至100nm的EUV区域的光之外，EUVL与光学微影非常相似，两者皆需要光罩来印制晶圆。EUVL工艺最常用的光系约13.5nm。在波长13.5nm处，大部分的材料为高吸收材料。因此，EUVL通常使用反射光学元件而非折射光学元件。

图1显示在各种实施例中，用于EUVL的EUV光罩100。一般来说，可使用各种光罩于EUVL，且用于清洗此类光罩的揭露方法仍会落在本揭露 的范围之中。例如，EUV光罩可包括二元强度光罩(BIM)及相移光罩(PSM)。BIM的一个实例包括几乎全吸收区(亦称为暗区)及反射区。在不透明区中，存有吸收体且吸收体几乎完全吸收入射光。在反射区中，移除吸收体且入射光被多层膜(ML)反射。PSM包括吸收区及反射区。介于从吸收区反射的部分光线与从反射区反射的部分光线之间的相位差(通常为180^o)提高了解析度及影像品质。PSM可为衰减PSM(AttPSM)或交替PSM(AltPSM)。AttPSM通常具有来自其吸收体2％至15％的反射率，而AltPSM通常具有大于来自其吸收体50％的反射率。

请继续参照图1，光罩100包括由低热膨胀材料(LTEM)所制成的罩幕基底110。LTEM材料可包括掺杂SiO₂的TiO₂及/或其它低热膨胀材料。LTEM基底110用于将因罩幕加热而导致的影像失真降到最小。在一个实施例中，LTEM基底包括具有低缺陷水平及平滑表面的材料。此外，为了静电卡盘的用途，导电层105可形成于LTEM基底110的背面(如图1所示)。在一个实施例中，导电层105包括氮化铬(CrN)或其它合适的导电材料。

光罩100包括反射多层膜(ML)120，其设置于罩幕基底110的前面(即，相反于形成导电层105的表面)。根据菲涅尔方程式(Fresnel equation)，当光传播跨越两种具有不同折射率的材料的介面时会发生光反射。若两层之间的折射率差越大，则当光传播跨越两层之间时，反射光的强度变得更强。在一些实施例中，为了增加反射光的强度，可使用交替材料的多层以增加介面的数量，从而使得反射自每个不同介面的光产生建设性干涉。ML120包括诸如钼-硅(Mo/Si)膜对(例如，在每个膜对中，钼层位于硅层之上或之下)的多个膜对。或者，ML120可包括钼-铍(Mo-Be)膜对或在EUV波长处具有高反射的任何材料。ML120每一层的厚度取决于EUV波长及入射角度。调整ML120的厚度使得ML120在每个介面处反射的EUV光达到最大建设性干涉，并使其对EUV光达到最小吸收。可选择ML120使其提供高反射至所选的辐射型态及/或波长。在特定的实施例中，ML120中的膜对数量可为20至80，然而可使用任何数量的膜对。在一个实施例中，ML120包括40对的Mo/Si层。在上述实例中，每对Mo/Si具有约7nm的厚度，且ML120总共具有280nm的厚度。在上述例子中，达成约70％的反射率。

光罩100包括形成于ML120上方的保护层130，其具有一或多个功能。 在一个实例中，保护层130功能为蚀刻停止层于图案化制程或其它诸如修复或清洗的步骤中。在另一实例中，保护层130功能为防止ML120的氧化。保护层130可包括单层膜或多层膜以达成预期的功能。在一些实施例中，保护层包括设置于ML120上方的缓冲层130-B及设置于缓冲层上方的覆盖层130-C。设计缓冲层130-B以防止ML120的氧化。在一些实施例中，缓冲层130-B可包括具有约4-7nm厚度的硅。在其他实例中，可选择低温沉积制程来形成缓冲层130-B以防止ML120的相互扩散。覆盖层130-C形成于缓冲层130-B上方，并在图案化或修复/清洗制程中，作为吸收层的蚀刻停止层。覆盖层130-C对于吸收层具有不同的蚀刻特性。在各个实施例中，覆盖层130-C包括钌(Ru)、诸如RuB、RuSi的钌化合物、铬(Cr)、氧化铬及氮化铬。经常选择低温沉积工艺来形成覆盖层130-C以防止ML120的相互扩散。

光罩100也包括形成于保护层130上方的吸收层140。在一个实施例中，吸收层140吸收范围在EUV波长的辐射并投影至图案化的罩幕。吸收层140包括多膜层，其中每个膜含有铬、氧化铬、氮化铬、钛、氧化钛、氮化钛、钽、氧化钽、氮化钽、氮氧化钽、钽氮化硼、钽氧化硼、钽硼氮氧化物、铝、铝-铜、氧化铝、银、氧化银、钯、钌、钼、其它合适材料或上述的组合。

请继续参照图1，在一些实施例中，可根据IC布局型态(或简称为IC型态)来图案化吸收层140。例如，如图1所示，图案化吸收层140以定义不透明区170及反射区160。在不透明区170中，吸收层140存留在光罩100上方，而在反射区160中，吸收层140则被移除。

如上所述，在光罩100的修复/清洗制程中，保护层130的覆盖层130-C(即，Ru层)作为蚀刻停止层。传统上，使用各种罩幕清洗剂来移除光罩100表面上的任何污染粒子，特别是反射区160及不透明区170。在一个实例中，罩幕清洗剂包括水、碳酸、过氧化氢及/或上述的组合。尽管妥善地使用此类罩幕清洗剂来移除污染粒子，但罩幕清洗剂可能与覆盖层及Ru层反应而氧化Ru层。此类Ru层的氧化制程形成Ru_xO_y层(例如：RuO、RuO₂、RuO₃、RuO₄等)于光罩100的表面上方，包括反射区160及不透明区170。形成Ru_xO_y层可能对光罩100的期望功能具有不利的影响，例如：造成光罩上图案的损坏或在EUVL制程期间造成缺陷的形成等等。因此，本揭露所提供的方法及系统可防止Ru_xO_y层形成于清洗工艺期间，并使用罩幕清洗剂以 有效地移除光罩100表面上的任何污染粒子。

图2显示在一个实施例中清洗光罩100的系统200。如图所示，系统200包括喷嘴204。在一个实施例中，设置光罩100于喷嘴204下方。可通过工作台、卡盘或任何合适的设备(未显示)以固定光罩100。替代地或额外地，可设置光罩100于任何邻近喷嘴204的位置。喷嘴204包括入口206、208及出口210。在一些实施例中，为了任何合适的用途，喷嘴204可包括任何数量的入口及/或出口。

请参照图3，其显示在一些实施例中光罩清洗方法300的流程图。方法300系结合图2的系统200及图1的光罩100以描述。尽管图3所示的实施例中，方法300系直接清洗EUV光罩，但本揭露可实行方法300以清洗各种类型的光罩及/或晶圆。

方法300开始于步骤302，施用罩幕清洗剂(或第一化学溶液)至入口206。如上所述，罩幕清洗剂可包括水、碳酸、过氧化氢及/或上述的组合。方法300继续至步骤304，施用具有抗氧化剂(或第二化学溶液)的入口208。在特定的实施例中，设置抗氧化剂以提供电子至罩幕清洗剂，使得当罩幕清洗剂用于移除光罩100的污染粒子时，可有利于防止Ru层与罩幕清洗剂之间的氧化反应。在一些实施例中，抗氧化剂可包括卤素金属盐、亚硫酸盐、硫酸盐、硼氢化钠、硼氢化锂、氢化铝锂及/或抗坏血酸。关于Ru层、罩幕清洗剂及抗氧化剂之间的化学反应的细节描述于下方第4图中。

在图3中，分别施用罩幕清洗剂及抗氧化剂至入口206及208，在步骤306中，可混合罩幕清洗剂及抗氧化剂于喷嘴204的管线212中。在步骤308中，可透过喷嘴204的出口210分配(即，202)混合溶液(即，罩幕清洗剂及抗氧化剂)至光罩100上方。承上所述，可设计管线212使其包括两个入口206、208及出口210。喷嘴204包括管线，尽管在图2所示的实施例中，在分配混合的罩幕清洗剂及抗氧化剂之前，配置管线以混合罩幕清洗剂及抗氧化剂，但在另一个实施例中，可连续地分配罩幕清洗剂及抗氧化剂于光罩100上方。例如，可先透过入口206施用罩幕清洗剂，接着经由管线212传递，并通过出口210分配至光罩100上方。在全部或部分所施用的罩幕清洗剂经由管线212传递之后，接着可通过入口208施用抗氧化剂，并经由管线212传递，进而通过出口210分配至光罩100上方。在另一个实施例中，配置喷 嘴204以通过不同的传递路径(即，喷嘴204中不同的分配管线)，同时分配罩幕清洗剂及抗氧化剂至光罩100上方。在上述实施例中，直接通过入口206及使用第一管线的出口210，分配罩幕清洗剂至光罩100上方，并在同时，直接通过入口208及使用不同于第一管线的第二管线的出口210，分配抗氧化剂至光罩100上方。

请继续参照方法300的步骤308，在一些实施例中，实行上述的分配步骤于约室温及约一标准气压下。在其它的实施例中，分配发生于约室温至50℃的温度范围及约一大气压下。

方法300可继续至揭露于步骤312及314的制程。例如，在步骤310中，曝露光罩100至另一化学溶液(或第三化学溶液)以移除光罩100上的有机污染物(例如，光阻剥除)。在一些实施例中，化学溶液可包括硫酸、过氧化氢或上述的组合(即，SPM)。在一些实施例中，在步骤310中，也可使用电浆、水性臭氧(DIO₃)及/或音波(例如：兆频超音波(Megasonic wave))来移除光罩100上的有机污染物。方法300可接着继续至步骤312，再次分配罩幕清洗剂及抗氧化剂于光阻100上方，以移除残余的污染物，其相似于上述描述的步骤302-308。

图4A显示不使用抗氧化剂来清洗光罩100的化学反应，及图4B显示使用抗氧化剂及罩幕清洗剂来清洗光罩100的化学反应。如图4A所示，单独使用罩幕清洗剂来清洗光罩100以移除污染粒子。在此情况下，当分配罩幕清洗剂于光罩100表面上时，罩幕清洗剂与Ru层(即，图1所示的覆盖层130-C)反应。一般来说，此反应可为氧化还原制程。也就是说，罩幕清洗剂接收来自Ru层130-C的Ru原子的电子；提供电子至罩幕清洗剂的Ru原子接着损失/给予电子。损失电子的过程一般称为氧化制程，且接收电子的过程称为还原制程。在反应401中，损失电子的Ru层130-C的Ru原子可跃迁至过渡态(例如：Ru(I)、Ru(II)、Ru(IV)、Ru(VI)、Ru(VIII)等等)。此Ru的过渡态与已反应的罩幕清洗剂的组成/分子(例如：O₂、CO₃^2-、H₂O₂、O₃等等)反应(403)，以形成氧化的Ru及Ru_xO_y。上述将导致污染物形成于光罩100上，并影响未来(即，再利用)将使用此罩幕的微影制程。

相较之下，如图4B所示，通过使用本揭露的抗氧化剂，有利于避免反应403。如图4B所示的反应405，抗氧化剂可提供电子至已反应的罩幕清洗 剂的组成/分子(例如：O₂、CO₃^2-、H₂O₂、O₃等等)。也就是说，已反应的罩幕清洗剂的组成/分子(例如：O₂、CO₃^2-、H₂O₂、O₃等等)可能不会与Ru层130-C的Ru原子的过渡态反应。因此，Ru层130-C的Ru原子的过渡态可与抗氧化剂反应，使得Ru原子的过渡态恢复回Ru原子。综上所述，尽管罩幕清洗剂实行污染粒子的清洗制程并形成Ru的过渡态，但Ru的过渡态仍然不会与已反应的罩幕清洗剂的组成/分子(例如：O₂、CO₃^2-、H₂O₂、O₃等等)反应。因此，当移除污染粒子时，可有利于避免覆盖层130-C上的损坏(即，氧化)。

基于上述讨论，可见本揭露提供了各种优点。然而，应当理解，并非所有优点都已必然在此讨论，且其他实施例可提供不同的优点，以及并非所有实施例皆需具有特定的优点。

在一些实施例中，本揭露提供一种清洗光罩的方法，包括：施用第一化学溶液及第二化学溶液至光罩，以移除光罩的污染粒子，其中光罩包括钌(Ru)层，且第二化学溶液防止第一化学溶液与Ru层反应。

在另一实施例中，本揭露提供一种清洗光罩的方法，包括：混合第一化学溶液与第二化学溶液；及透过喷嘴的出口排出混合化学溶液至具有钌(Ru)层的光罩的表面。其中，第一化学溶液系配置以从光罩的表面去除污染粒子，且第二化学溶液系配置以提供电子至第一化学溶液。

在另一实施例中，本揭露提供一种清洗光罩的系统，包括：第一入口，配置以接收第一化学溶液；第二入口，与第一入口连接，并配置以接收第二化学溶液；及出口，与第一入口及第二入口连接，并配置以排出包括第一化学溶液及第二化学溶液的混合化学溶液至光罩的表面，其中光罩的表面包括钌(Ru)层，其中第二化学溶液系配置以提供电子至第一化学溶液，从而防止形成氧化的Ru层于光罩的表面上方。

前述内文概述了许多实施例的特征，使本技术领域普通技术人员可以更佳的了解本揭露的各个方面。本技术领域普通技术人员应该可理解，他们可以很容易的以本揭露为基础来设计或修饰其它制程及结构，并以此达到相同的目的及/或达到与本揭露介绍的实施例相同的优点。本技术领域普通技术人员也应该了解这些相等的结构并不会背离本揭露的发明精神与范围。本揭露可以作各种改变、置换、修改而不会背离本揭露的发明精神与范围。