清洁光罩的方法

专利名称：清洁光罩的方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体元件制造工艺，特别是涉及一种在半导体元件制造中所使用的光罩的清洁方法。
背景技术：
在半导体制造业中，光罩制造与保养中最重要的方面之一就是清洁，因为甚至还有更小的污染颗粒可能可转印至晶圆上，而且这些颗粒会破坏元件。光罩清洁的要求比元件形成于其上的晶圆的清洁还严格，因为光罩提供主要的影像且所有的晶圆的图案化均经其而发生。当我们进入90nm世代并伴随应用193nm深紫外光(DUV)微影及更显著地应用相位偏移光罩(PSM)，必须面对着更严峻的挑战。相位偏移或相位移光罩不同于传统光罩，其包括以所需折射率与厚度为特征的半透明材料层，而为了偏移穿过光罩透明部分的光的相位，在光罩上局部加入此半透明材料层。借由使用破坏性干涉，相位偏移会增加图案转移的解析度，且可防止光阻在不应该被暴露出的区域暴露出来。利用硅化钼(MoSi)或其变化物，例如氮氧化硅钼(MoSiON)，来作为相位偏移材料具有优势。所以用以清洁相位移光罩的清洁程序，能有效地清洁硅化钼基与其他相位移材料是不可或缺的。
在生产光罩的制程中，以及将应用于生产环境的已完成的光罩的清洁上，均需要清洁光罩的清洁操作。形成光罩的制程包括运用光阻材料的图案化操作，其中在光罩可应用在生产环境中之前，必须将这些光阻材料完全移除。
随着在制造环境中必须加以控制的尺寸缺陷的减小，传统清洁方法，例如SC1(氢氧化铵/过氧化氢/去离子水，NH4OH/H2O2/H2O)与百万赫兹超声波硬体清洁技术已不符合要求。这类的传统清洁制程的缺点在于这些制程会在光罩上留下微粒与其他污染物，而可印刷到晶圆上，即半导体基材。
由此可见，上述现有的清洁光罩的方法在方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决清洁光罩的方法存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般方法又没有适切的方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的清洁光罩的方法，便成了当前业界极需改进的目标。
有鉴于上述现有的清洁光罩的方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的清洁光罩的方法，能够改进一般现有的清洁光罩的方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的清洁光罩的方法存在的缺陷，而提供一种新的清洁光罩的方法，所要解决的技术问题是使其有助于且合适于清洁相位移与其他光罩，而使光罩实际上无可印刷的污染物，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种清洁光罩的方法，其包括以下步骤提供一光罩；使用一湿式化学清洁来清洁该光罩；以及进行一物理或干式化学处理，以进一步清洁该光罩。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的清洁光罩的方法，其中所述的物理或干式化学处理在清洁该光罩的步骤之前实施，且进行该物理或干式化学处理的步骤至少包括一第一次清洁，而清洁该光罩的步骤至少包括一第二次清洁，其中该第一次清洁使用以一真空紫外光所产生的一臭氧，且该第二次清洁使用一液态氢氧化铵/过氧化氢/去离子水混合物。
前述的清洁光罩的方法，其中所述的光罩包括一含钼表面，且使用该臭氧的该第一次清洁包括在该含钼表面上产生氧化钼。
前述的清洁光罩的方法，其更至少包括在该第二次清洁之后，进行一进一步的物理或干式化学处理。
前述的清洁光罩的方法，其更至少包括在该第二次清洁之后进行(a)加热该光罩以蒸发在该光罩的一表面上的复数个污染物、(b)使用电解离子水来处理该表面、以及(c)使用臭氧来清洁该光罩中的一个步骤。
前述的清洁光罩的方法，其更至少包括在该第二次清洁之后进行一真空紫外光/臭氧清洁操作。
前述的清洁光罩的方法，其中所述的物理或干式化学处理为一真空紫外光/臭氧清洁操作。
前述的清洁光罩的方法，其中所述的第一次清洁包括使用一准分子氙气雷射来产生该真空紫外光。
前述的清洁光罩的方法，其中所述的清洁该光罩的步骤是发生在进行该物理或干式化学处理的步骤之前。
前述的清洁光罩的方法，其中所述的清洁该光罩的步骤至少包括先在一清洁溶液中清洁该光罩，其中该清洁溶液包括比例实质为1∶4的一液态硫酸∶过氧化氢混合物；清洗该光罩；使用一液态氢氧化铵/过氧化氢/去离子水混合物来清洁该光罩；以及进一步清洗该光罩。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种清洁光罩的方法，其包括以下步骤提供一光罩；先对该光罩进行一湿式化学清洁，其中该湿式化学清洁包括一液态氢氧化铵/过氧化氢/去离子水混合物与一液态硫酸∶过氧化氢混合物中的至少一者；以及再使用一电解离子水来清洁该光罩。
本发明的目的及解决其技术问题另外还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种清洁光罩的方法，其包括以下步骤提供一光罩；先使用产生自一真空紫外光的一臭氧来清洁该光罩；以及再使用一液态氢氧化铵/过氧化氢/去离子水溶液来清洁该光罩。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明的主要技术内容如下为了达到上述目的，本发明提供了一种清洁光罩的方法，在一方面中，此方法包括提供一光罩，在光罩上实施一湿式化学清洁以及实施一物理或干式化学处理以进一步地清洁光罩。此方法可包括借由真空紫外光所产生的臭氧所进行的初步清洁以及使用液态氢氧化铵/过氧化氢/去离子水混合物的第二次清洁。另一种选择是，可在湿式化学清洁之后，进行此物理或干式化学处理。
另外，为了达到上述目的，本发明另提供了一种清洁含钼表面的方法，此方法包括提供一含钼表面，在含钼表面上产生氧化钼(MoO3)以及接着使用液态氢氧化铵/过氧化氢/去离子水混合物来清洁。
再者，为了达到上述目的，本发明再提供了一种清洁光罩的方法，此方法至少包括提供一光罩，实施一湿式化学清洁，此湿式化学清洁包括液态氢氧化铵/过氧化氢/去离子水混合物与比例约为1∶4的液态硫酸∶过氧化氢(H2SO4∶H2O2)混合物中的至少一者，接着使用电解离子水来清洁光罩。
借由上述技术方案，本发明清洁光罩的方法至少具有下列优点有助于且合适于清洁相位移与其他光罩，而使光罩实际上无可印刷的污染物。
综上所述，本发明一种多步骤清洁程序，是用来清洁相位移光罩与其他光罩以及含钼表面。在一实施例中，借由准分子氙气雷射所产生的真空紫外光(VUV)将氧气转变为臭氧，以用于第一清洁操作中。在真空紫外光/臭氧清洁之后，可进行湿式SC1化学清洁，且二步骤清洁程序减少相位移损失与增加传送。在另一实施例中，第一步骤可使用其他方法以在含钼表面上形成钼氧化物。在又一实施例中，此多步骤清洁操作是提供湿式化学清洁，例如SC1或SPM或是两者皆有，接着进一步进行化学或物理处理，例如臭氧、烘烤或电解离子水。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在方法或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的清洁光罩的方法具有增进的功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。


图1是一种制造光罩的过程顺序的制程流程图，其中此制造光罩的过程运用了本发明的清洁程序。
2基板 4相位移材料层6不透光层 8光阻图案10开口14光阻材料16开口18开口22表面100第一曝光步骤101曝光后烘烤 102第一显影操作103第一蚀刻操作 104剥除光阻层与第一清洁105干蚀刻程序 106第二清洁操作107第一检查与修理 108第三清洁操作109披覆光阻材料 110第二曝光步骤111第二显影操作 112第二蚀刻操作113多步骤清洁操作 114多步骤清洁操作115第二检查与修理 116最后清洁与安装117真空紫外光曝光与去离子水清洗具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的清洁光罩的方法其具体实施方式
、方法(制造方法、加工方法)、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
相位移光罩与其他光罩在其形成光罩的制造过程中需要清洁，而且在光罩制造完成之后以及在将应用在生产环境中时也需要清洁。形成相位移光罩与其他光罩的制造过程，包括披覆光阻材料于光罩的表面，接着使用微影制程以图案化光罩。此图案可以是不透明的铬图案或是在部分穿透的相位移材料(例如硅化钼)中的图案。本发明提供多步骤清洁程序，可有效地清洁硅化钼基或其他相位偏移或其他光罩表面。在一实施例中，多步骤清洁程序包括二步骤，其中第一步骤是使用真空紫外光(VUV)来产生朝向表面的臭氧，接着进行SC1清洁制程。在另一实施例中，二步骤清洁程序包括的第一步骤是用以在含钼层的表面上使用各种方法来形成氧化钼。二步骤清洁程序有效地移除光阻与其他有机物以及污染物，减少相位偏移损失并增加传送。在其他示范实施例中，多步骤清洁程序可包括超过二步骤且能在相位偏移或其他光罩制造完成之后以及当光罩在生产环境中使用时的使用之间，用来清洁相位移或其他光罩。
图1是用来形成相位移光罩的制程操作100-116的示范流程。在第一曝光步骤100，相位移材料层4覆盖光罩基板2，其中光罩基板2是由石英或其他透明材料所组成。相位移材料层4可以是含钼材料，例如硅化钼、氮氧化硅钼或氮化硅-氮化钛(SiN-TiN)，可用以形成193nm相位移光罩或248nm相位移光罩。在示范实施例中，不透光层6较佳为铬，且是形成在相位移材料层4之上，而光阻图案8是形成在不透光层6之上。步骤101是描述曝光后烘烤(PEB)。步骤102是显示第一显影操作，以在光阻图案8中形成开口10，而步骤103是显示用来图案化不透光层6的第一蚀刻操作。在步骤104中，剥除光阻层与第一清洁操作，且在步骤105中，进行干蚀刻程序。此干蚀刻程序是蚀刻相位移材料层4，在不同示范实施例中，此相位移材料层4可以是硅化钼、其他含钼材料氮氧化硅钼或氮化硅-氮化钛。在步骤106中，进行第二清洁操作，在步骤107中，可进行第一检查与修理操作，且在步骤108中，进行第三清洁操作。步骤109显示第二光阻材料14形成于光罩结构上。步骤110与111分别为第二曝光步骤与第二显影操作，以在第二光阻材料14中产生图案，例如在步骤110与111中所分别显示的开口16、18。利用在适当位置的图案，在步骤112中实施第二蚀刻操作以蚀刻不透光层6，第二光阻材料14余留在将制造的光罩结构上。在步骤112中所形成的结构，包括相位移材料层4的已曝露的表面22，已做好清洁的准备。此时，本发明的多步骤清洁操作在步骤113与114中实施。在本实施例中，在清洁操作之后，可进行第二检查与修理(步骤115)与最后清洁与安装(步骤116)。本发明的多步骤清洁操作可从光罩表面移除微粒与光阻。此外，在本实施例中，可另外再增加一道真空紫外光曝光与去离子水清洗117步骤在多步骤清洁操作的步骤之后，以利用臭氧清洁来达到移除残留在光罩表面上的化学残留物的目的。
除了在所述的光罩制造流程中已见效用，本发明的清洁操作也能在光罩已经制造之后以及将应用在生产环境中时用来清洁光罩。再者，本发明的多步骤清洁操作能用来清洁以其他材料形成的光罩。
在一实施例中，示范的二步骤清洁操作的第一步骤包括使用真空紫外光辐射源来产生臭氧。在一较佳实施例中，可利用准分子氙气(Xe2)雷射来产生172nm真空紫外光，此172nm真空紫外光是借由产生在二个介电层间之一些细线状的放电电浆来生成。在这些微放电中，电子激发一些氙原子。已激发的氙原子接着能与其他的氙原子反应，而形成准分子氙气。放电电浆激发气体原子以立即产生“准分子”态。此准分子不稳定且很快地分解成二个氙原子并释放出172nm的真空紫外光的光子。172nm光子根据下面的方程式能产生原子的氧与臭氧(O3)
臭氧是直接或可接触光罩的表面，以清洁表面。在示范实施例中，真空紫外光处理室的状态可包括约1大气压或小于1大气压的压力，以及温度介于约50℃与约60℃之间，但在其他示范实施例中，也能使用其他的温度与压力。清洁时间是通常介于10分钟与30分钟之间，但是也能使用其他的时间范围。此外，应该指出的是可借由不同技术来产生其他波长的辐射，并引导至氧气源以产生臭氧，而接着将臭氧引导至光罩表面来进行清洁。可运用各种传统方法来引导所产生的臭氧至欲清洁的表面。申请人已发现此处理是经由氧化来保护硅化钼的表面。申请人相信根据本发明的示范二步骤清洁操作，当连续实施二步骤清洁操作于光罩或其他硅化钼表面上，而湿式化学清洁在真空紫外光/臭氧步骤之后进行时，此表面氧化可能为相损失减少以及传送增加的原因。
在一实施例中，光罩包括含钼层，例如硅化钼或氮氧化硅钼，真空紫外光/臭氧氧化步骤在含钼层上产生钼氧化物，例如氧化钼。在其他示范实施例中，可用其他技术来产生氧化钼于含钼材料表面上。例如，可以使用能产生氧化钼的电浆处理或化学气相沉积(CVD)制程。申请人已发现氧化钼防止硅化钼或氮氧化硅钼层在后续湿式化学清洁制程(例如SC1清洁)中遭到破坏。
根据一示范实施例，在真空紫外光/臭氧清洁制程之后，接着进行SC1清洁步骤。SC1清洁是为使用在半导体制造中的传统清洁操作，且包括氢氧化铵/过氧化氢/去离子水的混合物，其比例可为0.25∶1∶5，且通常能从表面移除微粒与一些有机物。典型的SC1清洁操作是在温度介于40℃与70℃之间实施，当SC1传统清洁接着在真空紫外光/臭氧清洁操作之后进行时，可最大化传送且最小化微粒污染。在一较佳实施例中，当172nm真空紫外光/臭氧表面处理结合SC1清洁来实施时，此清洁顺序可使相损失的减少与传送的增加分别超过79％与70％。
虽然结合如图1的制程流程中所叙述的清洁操作，多步骤清洁操作能使用于相位移光罩或其他含钼材料表面的制造中的不同阶段。例如，前述二步骤清洁操作能在将铬导入光罩之前，用在形成光罩的制程流程中。
本发明的多步骤清洁操作的其他示范实施例是为二或多步骤清洁操作，其提供至少一湿式化学清洁操作，接着进一步的物理或湿式或干式化学处理，以减少化学残留。此示范清洁流程可用于生产光罩的微影操作期间或用于即将应用在生产环境中的已完成的光罩上中。根据示范实施例，第一传统湿式清洁操作可为如上所述的SC1清洁操作或者可为SPM清洁操作，或两者之中的任一个清洁操作且较佳再接着进行清洗程序。SPM清洁溶液包括比例一般为1∶4的硫酸∶过氧化氢混合物，但是亦可使用其他比例。SPM清洁溶液提供强氧化清洁，而可移除包括光阻与其他污染物的有机物质。SPM清洁溶液可在不同的温度下实施。在另一示范实施例中，初始湿式清洁操作可包括SPM清洁、清洗、SC1清洁与清洗的流程。
在或接近传统湿式清洁操作或操作流程的结尾，实施进一步的化学或物理处理，以清洁可能源自于传统湿式清洁操作或数个操作的任何残留物。在一示范实施例中，进一步的清洁操作(亦即处理)可以是加热或烘烤程序，以蒸发任何残留在光罩表面的污染物。此进一步的清洁操作可使用不同的温度与时间。在一示范实施例中，此温度可落在或是接近使用在一湿式化学清洁操作或数个操作中的成分中之一者的熔化温度。例如，烘烤温度可落在或是接近氢氧化铵(NH4OH)的熔化温度，或者是落在或是接近硫酸铵((NH4)2SO4)的熔化温度，但在其他示范实施例中也可使用其他温度。在加热或烘烤操作期间，可将压力控制在或是接近真空，以利蒸发制程的进行。此加热或烘烤程序可在当光罩从湿式化学清洁出来而仍然处于湿的状态下实施，或者是干燥之后实施。
在另一示范实施例中，如图1所绘示的步骤117，进一步的清洁操作可为如上所述的真空紫外光/臭氧清洁操作，利用辐射能与激发的氧离子可协助清洁可能位于光罩表面上的缺陷与残留物。在另一示范实施例中，进一步的清洁操作包括使用电解离子水。根据此示范实施例，湿式清洁操作或流程的最后清洗步骤可使用阳极与阴极以及传统电化学技术来电解离清洗用的水。申请人已发现此会推动化学离子，亦即污染微粒，从光罩表面迁移。进一步的清洁操作也可有其他干式或湿式物理或化学清洁操作。值得一提的是，步骤117的真空紫外光/臭氧清洁操作也可直接实施在一般传统的湿式化学清洁制程之后(如SC1清洁制程)，以直接移除传统清洁制程后在光罩上所可能残留下的化学污染物。
在又一示范实施例中，可使用三步骤光罩清洁操作。此三步骤清洁操作包括真空紫外光/臭氧清洁操作，接着湿式化学清洁流程，此湿式化学清洁流程包括一或多个先前所述的湿式清洁操作，之后接着一或多个进一步的清洁操作，亦即如上所述的物理或化学处理。
在清洁之后，相位移光罩较佳可使用在微影操作中，以形成半导体元件图案于半导体基材上。
前述仅用以说明本发明的原理，因此可以理解的是，熟悉该项技艺者能根据本发明的原理设计出不同的配置来加以实施，虽然此不同的配置并未在本发明内容中明确地描述或显示出来，但此不同的配置是包括在本发明的精神与范围内。例如，可运用其他技术来产生臭氧或产生氧化钼于含钼材料表面上。再者，清洁操作能用来清洁减光型(硅化钼基)相位移光罩(PSM)、铬光罩、交替式(铬基)相位移光罩、二元式明暗度光罩(BIM，包括铬基膜与石英的二元式光罩)与其他光罩。
再者，在此所列举的所有例子与条件语言主要且特别是仅供教学的目的，并帮助读者了解本发明的原理与发明者所建构的观念，借以促进此技术，而并非用以限制本发明在此类特定列举的例子与条件。而且，在此的所有描述中，所列举的原理、方面与本发明的实施例与其特定例子，是用以包括与其等效的结构与功能。此外，可以理解的是这类的等效是包括现在已知的等效以及未来发展的等效，亦即任何会产生相同功能的元件而不管其结构。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种清洁光罩的方法，其特征在于其包括以下步骤提供一光罩；使用一湿式化学清洁来清洁该光罩；以及进行一物理或干式化学处理，以进一步清洁该光罩。
2.根据权利要求1所述的清洁光罩的方法，其特征在于其中所述的物理或干式化学处理在清洁该光罩的步骤之前实施，且进行该物理或干式化学处理的步骤至少包括一第一次清洁，而清洁该光罩的步骤至少包括一第二次清洁，其中该第一次清洁使用以一真空紫外光所产生的一臭氧，且该第二次清洁使用一液态氢氧化铵/过氧化氢/去离子水混合物。
3.根据权利要求2所述的清洁光罩的方法，其特征在于其中所述的光罩包括一含钼表面，且使用该臭氧的该第一次清洁包括在该含钼表面上产生氧化钼。
4.根据权利要求2所述的清洁光罩的方法，其特征在于其更至少包括在该第二次清洁之后，进行一进一步的物理或干式化学处理。
5.根据权利要求2所述的清洁光罩的方法，其特征在于其更至少包括在该第二次清洁之后进行(a)加热该光罩以蒸发在该光罩的一表面上的复数个污染物、(b)使用电解离子水来处理该表面、以及(c)使用臭氧来清洁该光罩中的一个步骤。
6.根据权利要求2所述的清洁光罩的方法，其特征在于其更至少包括在该第二次清洁之后进行一真空紫外光/臭氧清洁操作。
7.根据权利要求1所述的清洁光罩的方法，其特征在于其中所述的物理或干式化学处理为一真空紫外光/臭氧清洁操作。
8.根据权利要求2所述的清洁光罩的方法，其特征在于其中所述的第一次清洁包括使用一准分子氙气雷射来产生该真空紫外光。
9.根据权利要求1所述的清洁光罩的方法，其特征在于其中所述的清洁该光罩的步骤是发生在进行该物理或干式化学处理的步骤之前。
10.根据权利要求9所述的清洁光罩的方法，其特征在于其中所述的清洁该光罩的步骤至少包括先在一清洁溶液中清洁该光罩，其中该清洁溶液包括比例实质为1∶4的一液态硫酸∶过氧化氢混合物；清洗该光罩；使用一液态氢氧化铵/过氧化氢/去离子水混合物来清洁该光罩；以及进一步清洗该光罩。
11.一种清洁光罩的方法，其特征在于其包括以下步骤提供一光罩；先对该光罩进行一湿式化学清洁，其中该湿式化学清洁包括一液态氢氧化铵/过氧化氢/去离子水混合物与一液态硫酸∶过氧化氢混合物中的至少一者；以及再使用一电解离子水来清洁该光罩。
12.一种清洁光罩的方法，其特征在于其包括以下步骤提供一光罩；先使用产生自一真空紫外光的一臭氧来清洁该光罩；以及再使用一液态氢氧化铵/过氧化氢/去离子水溶液来清洁该光罩。
全文摘要
本发明是有关于一种清洁光罩的方法，是用来清洁相位移光罩与其他光罩以及含钼表面。在一实施例中，借由准分子氙气雷射所产生的真空紫外光(VUV)将氧气转变为臭氧，以用于第一清洁操作中。在真空紫外光/臭氧清洁之后，可进行湿式SC1化学清洁，且二步骤清洁程序减少相位移损失与增加传送。在另一实施例中，第一步骤可使用其他方法以在含钼表面上形成钼氧化物。在又一实施例中，此多步骤清洁操作是提供湿式化学清洁，例如SC1或SPM或是两者皆有，接着进一步进行化学或物理处理，例如臭氧、烘烤或电解离子水。
文档编号H01L21/00GK1940716SQ20061010331
公开日2007年4月4日 申请日期2006年7月18日 优先权日2005年7月18日
发明者萧智彰, 唐存正, 蔡飞国, 李慈莉, 邱建明, 李正中, 苏益辰, 林志诚, 康东耀, 谢弘璋 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司