CN102436138B

CN102436138B - 一种紫外线掩模板干法清洗设备

Info

Publication number: CN102436138B
Application number: CN201110194120.6A
Authority: CN
Inventors: 朱骏; 张旭昇
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2031-07-12
Also published as: CN102436138A

Abstract

本发明紫外线掩模板干法清洗设备解决了现有技术中使用光掩模板对硅片进行光刻会产生雾状缺陷，导致产品合格率低，而采用湿法清洗会增加大量成本及延长时间周期的问题，使用紫外光配合反应气体对掩模板进行干法刻蚀，有效去除掩模板表面的有机残留和雾状缺陷，且无需将掩模板表面的保护膜移除，一次即可完成清洗。

Description

一种紫外线掩模板干法清洗设备

技术领域

本发明涉及一种半导体清洗设备，尤其涉及一种紫外线掩模板干法清洗设备。

背景技术

光刻技术伴随集成电路制造工艺的不断进步，线宽的不断缩小，半导体器件的面积正变得越来越小，半导体的布局已经从普通的单一功能分离器件，演变成整合高密度多功能的集成电路；由最初的IC（集成电路）随后到LSI（大规模集成电路）, VLSI（超大规模集成电路），直至今天的ULSI（特大规模集成电路），器件的面积进一步缩小，功能更为全面强大。考虑到工艺研发的复杂性，长期性和高昂的成本等等不利因素的制约，如何在现有技术水平的基础上进一步提高器件的集成密度，缩小芯片的面积，在同一枚硅片上尽可能多的得到有效的芯片数，从而提高整体利益，将越来越受到芯片设计者，制造商的重视。其中光刻工艺就担负着关键的作用，对于光刻技术而言光刻设备、工艺及掩模板技术即是其中的重中之重。

在使用光掩模进行硅晶片光刻的过程中，当掩模板被光刻机激光照射一定时间以后，尤其是193nm或者193nm以下波长光源的照射下，在掩模板上会逐渐生成所谓的雾状缺陷(haze)。世界上大部分先进的wafer fab和光掩模制造厂都报道有雾状缺陷的问题。通过对雾状缺陷成份的分析，硫酸铵(NH4)2SO4化合物被认为是最主要的雾状缺陷成份。光掩模清洗后残留的离子被认为是雾状缺陷产生的主要原因。通过一个雾状缺陷(haze)的加速实验，比较光掩模在UV（172nm）辐射下，比较不同照射时间和不同表面离子浓度的对照实验，解释了Haze的来源和形成机制。光源照射的累积能量越大和光掩模表面残留离子浓度越高，Haze就越容易产生。雾状缺陷(haze)存在于掩模板上会引发光刻缺陷，进而导致产品合格率降低。因此，每当产生一定数量的雾状缺陷(haze)，就需要对掩模板进行湿法清洗，这一过程成本高、技术要求严格、由于多是外送，也导致了时间周期长。此外，由于材料损耗原因，一般掩模板的清洗次数在3次左右就需要重新制板，这也导致了巨大的额外费用。

发明内容

本发明公开了一种紫外线掩模板干法清洗设备，用以解决现有技术中使用光掩模对硅片进行光刻会产生雾状缺陷，导致产品合格率低，而采用湿法清洗会增加大量成本及延长时间周期的问题。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种紫外线掩模板干法清洗设备，其中，包括：

一主体设备上开设有一掩模板入口和一掩模板出口；

一紫外线清洗模腔设置在所述主体设备内；

一反应气体混合装置的混合气体出口与所述紫外线清洗模腔相连通，用以产生混合气体并将其导入所述紫外线清洗模腔；

所述紫外线清洗模腔内设置有一扫描定位装置，用以对掩模板进行扫描并确定缺陷的位置；

所述紫外线清洗模腔内还设置有一紫外线清洗装置，用以根据扫描定位装置所定位的掩模板缺陷发射紫外光激活混合气体对掩模板进行清洗；

一掩模板传送装置设置在所述主体设备内，用以将掩模板在所述主体设备内进行传输，所述掩模板传送装置的导轨穿过所述紫外线清洗模腔的下方，以使得所述掩模板传送装置运送的掩模板穿过所述紫外线清洗模腔。

如上所述的紫外线掩模板干法清洗设备，其中，所述紫外线清洗装置具体包括：一可移动的紫外线光源，一设置在所述紫外线光源照射方向上的透镜，多个光强控制器，以接收光线信号检测光强。

如上所述的紫外线掩模板干法清洗设备，其中，还包括一设置在所述紫外线光源照射方向上的折射镜，用以折射所述紫外线光源射出的紫外线，所述光强控制器具体有三个：一设置在所述折射镜一侧的第一光强控制器，用以接收折射镜折射的紫外线，一设置在所述紫外线光源照射方向上的第二光强控制器，用以接收穿过掩模板的紫外线，一设置在紫外线光源照射方向的一侧的第三光强控制器，且所述第三光强控制器设置在掩模板面向紫外线光源的一侧，用以接收掩模板板基板所反射的紫外线。

如上所述的紫外线掩模板干法清洗设备，其中，所述反应气体混合装置还包括：多个进气管道，一气体混合腔室，以将多个进气管道所导入的气体混合，一气体温控器，以对混合气体的温度进行控制。

如上所述的紫外线掩模板干法清洗设备，其中，每一所述进气管道上均设有过滤器、增湿器、流量计、阀门。

如上所述的紫外线掩模板干法清洗设备，其中，所述掩模板传送装置包括：一掩模板传送夹，用以固定掩模板，所述传送夹固定在一竖直转轴上，以使所述传送夹在一水平面上旋转。

如上所述的紫外线掩模板干法清洗设备，其中，所述紫外线清洗模腔为一密封模腔。

如上所述的紫外线掩模板干法清洗设备，其中，所述反应气体混合装置的混合气体出口设置在紫外线清洗模腔的侧壁上，所述反应气体出口的高度与掩模板的高度相同，且所述反应气体出口面向干法清洗过程中掩模板所在的位置。

如上所述的紫外线掩模板干法清洗设备，其中，所述多个进气管道具体包括：一氮气进气管、一氧气进气管、一氩气进气管、一氢气进气管、一氟气进气管、一臭氧进气管。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明紫外线掩模板干法清洗设备解决了现有技术中使用光掩模板对硅片进行光刻会产生雾状缺陷，导致产品合格率低，而采用湿法清洗会增加大量成本及延长时间周期的问题，使用紫外光配合反应气体对掩模板进行干法刻蚀，有效去除掩模板表面的有机残留和雾状缺陷，且无需将掩模板表面的保护膜移除，一次即可完成清洗。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明紫外线掩模板干法清洗设备的结构示意图；

图2是本发明紫外线掩模板干法清洗设备的反应气体装置的结构示意图；

图3是本发明紫外线掩模板干法清洗设备的紫外线清洗装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

图1是本发明紫外线掩模板干法清洗设备的结构示意图，请参见图1，一种紫外线掩模板干法清洗设备，其特征在于，包括：

一主体设备2上开设有一掩模板入口1和一掩模板出口5，使得可以将掩模板从掩模板入口1传送进入主体设备2，并可以将掩模板从掩模板出口1传送出主体设备2；

一紫外线清洗模腔设置在所述主体设备内，所述紫外线清洗模腔为一密封模腔，清洗过程中将掩模板置于密封的紫外线膜腔内进行干法清洗。

图1是本发明紫外线掩模板干法清洗设备的结构示意图，图2是本发明紫外线掩模板干法清洗设备的反应气体装置的结构示意图，请参见图1、图2，一反应气体混合装置的混合气体出口与所述紫外线清洗模腔相连通，用以产生混合气体并将其导入所述紫外线清洗模腔；

本发明中由于紫外线清洗模腔与混合气体装置配合才可实现紫外光配合反应气体的干法清洗，故可以将紫外线清洗模腔与混合气体装置统称为一紫外线清洗装置3。

本发明中的所述反应气体混合装置还包括：多个进气管道，用以将多种气体导入气体混合腔室，一气体混合腔室，以将多个进气管道所导入的气体混合，一气体温控器，以对混合气体的温度进行控制，每一所述进气管道上均设有过滤器、增湿器、流量计、阀门，用以控制混合气体的湿度、流量。

其中，所述多个进气管道可以具体包括：一氮气进气管、一氧气进气管、一氩气进气管、一氢气进气管、一氟气进气管、一臭氧进气管。

本发明公开的装置在反应的过程中采用的主要气体成分为：氮气、氧气、氩气、氢气、氟气和臭氧，通过多个进气管道导入气体混合腔室混合，并调节温度后排入紫外线清洗模腔，其中，所采用的气体纯度控制在99.9％至99.99999％，气体流量控制在0.001SCCM至1000SCCM。

进一步的，所述反应气体混合装置的混合气体出口设置在紫外线清洗模腔的侧壁上，所述反应气体出口的高度与掩模板的高度相同，且所述反应气体出口面向干法清洗过程中掩模板所在的位置，使得反应气体混合装置排出的气体可以通过掩模板基板与掩模板保护膜之间，实现该部分的气体流动，使得在清洗过程中所清洗掉的雾状缺陷和有机残留物从掩模板基板与掩模板保护膜之间排除，达到理想的干法清洗效果。

图1是本发明紫外线掩模板干法清洗设备的结构示意图，图3是本发明紫外线掩模板干法清洗设备的紫外线清洗装置的结构示意图，请参见图1、图3，所述紫外线清洗模腔内设置有一扫描定位装置，用以对掩模板进行扫描并确定缺陷的位置，其具体扫描定位的是雾装缺陷和有机残留的位置，以便于在后续工艺中对掩模板上的雾状缺陷和有机残留进行干法清洗；

另外，本发明中的所述紫外线清洗模腔内还设置有一紫外线清洗装置，用以根据扫描定位装置所定位的掩模板缺陷发射紫外光激活混合气体对掩模板进行清洗；

本发明中的所述紫外线清洗装置具体包括：一可移动的紫外线光源，用以发射紫外线光以激活混合气体，从而对掩模板进行清洗，一设置在所述紫外线光源照射方向上的透镜，精确定位以实现定点去除雾装缺陷和有机残留，多个光强控制器，以接收光线信号检测光强，从而可以根据光强控制器接收的数据对紫外线光源发射紫外线光的强度进行控制，进而实现对干法清洗速率的控制。

还包括一设置在所述紫外线光源照射方向上的折射镜，用以折射所述紫外线光源射出的紫外线，所述光强控制器具体有三个：一设置在所述折射镜一侧的第一光强控制器，用以接收折射镜折射的紫外线，一设置在所述紫外线光源照射方向上的第二光强控制器，用以接收穿过掩模板的紫外线，一设置在紫外线光源照射方向的一侧的第三光强控制器，且所述第三光强控制器设置在掩模板面向紫外线光源的一侧，用以接收掩模板板基板所反射的紫外线。

一掩模板传送装置4设置在所述主体设备内，用以将掩模板在所述主体设备内进行传输，所述掩模板传送装置4的导轨穿过所述紫外线清洗模腔的下方，以使得所述掩模板传送装置4运送的掩模板穿过所述紫外线清洗模腔，通过设置掩模板传送装置4使得可以通过掩模板传送装置4将掩模板传送至紫外线清洗模腔内进行清洗，并在清洗的过程中使掩模板前后移动增加清洗的范围，清洗完成后再通过掩模板传送装置4将掩模板从紫外线清洗模腔内移出，并通过掩模板传送装置将掩模板从主体设备中移出。

所述掩模板传送装置4包括：一掩模板传送夹，用以固定掩模板，且使得掩模板的上下表面均露出，从而使得紫外线光源可以从研磨板的上方或者下方对掩模板进行干法清洗，所述传送夹固定在一竖直转轴上，以使所述传送夹在一水平面上旋转。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种紫外线掩模板干法清洗设备，其特征在于，包括：

一主体设备上开设有一掩模板入口和一掩模板出口；

一紫外线清洗模腔设置在所述主体设备内；

一掩模板传送装置设置在所述主体设备内，用以将掩模板在所述主体设备内进行传输，所述掩模板传送装置的导轨穿过所述紫外线清洗模腔的下方，以使得所述掩模板传送装置运送的掩模板穿过所述紫外线清洗模腔；

所述紫外线清洗装置具体包括：一可移动的紫外线光源，一设置在所述紫外线光源照射方向上的透镜，多个光强控制器，以接收光线信号检测光强；

所述紫外线清洗装置还包括一设置在所述紫外线光源照射方向上的折射镜，用以折射所述紫外线光源射出的紫外线，所述光强控制器具体有三个：一设置在所述折射镜一侧的第一光强控制器，用以接收折射镜折射的紫外线，一设置在所述紫外线光源照射方向上的第二光强控制器，用以接收穿过掩模板的紫外线，一设置在紫外线光源照射方向的一侧的第三光强控制器，且所述第三光强控制器设置在掩模板面向紫外线光源的一侧，用以接收掩模板板基板所反射的紫外线。

2.根据权利要求1所述的紫外线掩模板干法清洗设备，其特征在于，所述反应气体混合装置还包括：多个进气管道，一气体混合腔室，以将多个进气管道所导入的气体混合，一气体温控器，以对混合气体的温度进行控制。

3.根据权利要求2所述的紫外线掩模板干法清洗设备，其特征在于，每一所述进气管道上均设有过滤器、增湿器、流量计、阀门。

4.根据权利要求1所述的紫外线掩模板干法清洗设备，其特征在于，所述掩模板传送装置包括：一掩模板传送夹，用以固定掩模板，所述传送夹固定在一竖直转轴上，以使所述传送夹在一水平面上旋转。

5.根据权利要求1所述的紫外线掩模板干法清洗设备，其特征在于，所述紫外线清洗模腔为一密封模腔。

6.根据权利要求1所述的紫外线掩模板干法清洗设备，其特征在于，所述反应气体混合装置的混合气体出口设置在紫外线清洗模腔的侧壁上，所述反应气体出口的高度与掩模板的高度相同，且所述反应气体出口面向干法清洗过程中掩模板所在的位置。

7.根据权利要求2所述的紫外线掩模板干法清洗设备，其特征在于，所述多个进气管道具体包括：一氮气进气管、一氧气进气管、一氩气进气管、一氟气进气管、一氢气进气管、一臭氧进气管。