CN106391542A - 清洁掩模的***、清洁基板的***、与清洁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种清洁掩模的***、清洁基板的***、与清洁方法，***包括：托架，设置以支撑掩模且位于掩模的第一侧；声音能量产生器，设置以产生声音能量，其包括超声波的频率与波长的机械振动；以及流体施加器，耦接至声音能量产生器，使流体施加器接收声音能量产生器产生的声音能量，以产生声音搅动的流体流导向掩模的第二侧，其中掩模的第一侧与第二侧对向设置，且其中掩模的第一侧包括图案。

Description

清洁掩模的***、清洁基板的***、与清洁方法
技术领域
本发明关于清洁方法，尤其是关于其清洁装置。
背景技术
半导体集成电路(IC)产业已快速成长一段时日。IC材料与设计的技术进步，使每一代的IC比前一代的IC更小且其电路更复杂。新一代的IC具有较大的功能密度(比如固定芯片面积中的内连线元件数目)，与较小的尺寸(比如工艺形成的最小构件或连线)。工艺尺寸缩小往往有利于增加工艺效率并降低相关成本。工艺尺寸缩小会增加工艺复杂度，但工艺尺寸缩小的优点显而易见，因此需要更小的IC工艺。举例来说，对高解析度蚀刻工艺的需求持续成长。
蚀刻技术的一为极紫外线蚀刻(EUVL)。EUVL在极紫外线区中曝光掩模，以形成图案于基板上。一般而言，EUVL所用的掩模称作EUV掩模，而EUVL所用的光波长介于约1nm至约100nm之间。
现有的蚀刻技术通常适用于特定目的，而无法用于所有领域。举例来说，重复使用EUVL工艺中的EUV掩模将产生一些问题。
发明内容
本发明一实施例提供的清洁掩模的***，包括：托架，设置以支撑掩模且位于掩模的第一侧；声音能量产生器，设置以产生声音能量，其包括超声波的频率与波长的机械振动；以及流体施加器，耦接至声音能量产生器，使流体施加器接收声音能量产生器产生的声音能量，以产生声音搅动的流体流导向掩模的第二侧，其中掩模的第一侧与第二侧对向设置，且其中掩模的第一侧包括图案。
本发明一实施例提供的清洁基板的***，包括：托架，设置以支撑并水平地旋转基板，基板具有相反两侧的上表面与下表面，且基板的上表面包括图案；第一喷嘴，位于与基板的下表面相邻处，且设置以施加依超声 波频率振动的流体流至基板的下表面上，使基板依超声波频率机械振动；以及第二喷嘴，位于与基板的上表面相邻处，且设置以释放化学溶液至基板的上表面上。
本发明一实施例提供的清洁方法，包括：将声音搅动的流体流导向基板的第一表面，使基板依超声波频率机械振动，以移除基板的第一表面上的污染粒子，其中基板的第一表面与第二表面反向设置，且其中基板的第二表面包括一图案。
附图说明
图1是本发明实施例中，用以清洁掩模的***的附图。
图2是本发明某些实施例中，极紫外线(EUV)掩模的附图。
图3是本发明某些实施例中，以图1的***清洁掩模的方法的附图。
图4A至4B是本发明某些实施例中，回应声音能量产生器的掩模其多个点位上的感测声压的附图。
附图标记说明：
θ 角度
100 ***
102、200、402 掩模
102-A 正面
102-B 背面
104 支撑指
106 支撑柱
108、118、404 喷嘴
110 声音能量产生器
119 喷雾
120 流体流
122 托架
202 光罩基板
204 导电层
206 ML
208 保护层
210 吸收层
230 不透明区
240 反射区
300 方法
302、304、306、308 步骤
401、403、405、407 感测器
406 声音搅动的流体流
420、430、440、450 曲线
421 虚线
具体实施方式
下述内容提供的不同实施例可实施本发明的不同结构。特定构件与排列的实施例是用以简化本发明而非局限本发明。举例来说，形成第一构件于第二构件上的叙述包含两者直接接触，或两者之间隔有其他额外构件而非直接接触。此外，本发明的多种实例将重复标号及/或符号以简化并清楚说明。不同实施例中具有相同标号的元件并不必然具有相同的对应关系及/或排列。
此外，空间性的相对用语如「下方」、「其下」、「较下方」、「上方」、「较上方」、或类似用语可用于简化说明某一元件与另一元件在图示中的相对关系。空间性的相对用语可延伸至以其他方向使用的元件，而非局限于图示方向。元件亦可转动90°或其他角度，因此方向性用语仅用以说明图示中的方向。
图1是某些实施例中，用以清洁掩模102的***100的简化图。在下述的特定实施例中，掩模102为极紫外线(EUV)掩模。EUV掩模的详细结构如图2所示的掩模200。然而***100可用以清洁其他元件如基板及/或晶片，其仍属本公开的范畴。
如图1所示，***100包含托架122以支撑并旋转掩模102。托架122亦包含支撑指104与支撑柱106。在此实施例中的支撑指104支撑掩模102(比如接触掩模的背面102-B)，但某些其他实施例中的支撑指104可作为 掩模102的钳夹。掩模102的正面102-A包含结构的图案。这些结构图案有关于半导体装置或其部份，比如多个栅极结构(例如多晶硅结构、金属栅极结构、或类似物)、源极/漏极区、内连线线路或通孔、虚置结构、及/或其他合适图案。掩模102的背面102-B不包含结构的图案。如图所示，掩模102的背面102-b与正面102-A对向设置。
如图1所示，***100包含喷嘴118朝向掩模102的正面102-A(或与其相邻)，喷嘴108朝向掩模102的背面102-B(或与其相邻)，以及声音能量产生器110耦接至掩模102的背面102-B的喷嘴108。在某些实施例中，喷嘴118朝掩模102的正面102-A施加喷雾119(如化学溶液)。同样地，喷嘴108朝掩模102的背面102-B施加流体流(或流体径)120。
在下述某些特定实施例中，自喷嘴108施加的流体流120以角度θ入射至掩模102的背面。声音能量产生器110与背面的喷嘴108的操作，将搭配图3的流程图详述于下。
对非常小的半导体技术节点如14nm来说，极紫外线蚀刻(EUVL)为可靠的图案化技术。EUVL非常类似需要掩模以印刷晶片的光学蚀刻，除了其采用的射线为EUV区(波长范围介于1nm至约100nm之间)。一般而言，用于EUVL工艺的射线波长为约13.5nm。
图2是多种实施例中，用于EUVL中的EUV的掩模200。一般而言，多种掩模可用于EUVL，而这些掩模的清理方法仍属本公开范畴。举例来说，EUV掩模可包含双光强度掩模(BIM)与相转移掩模(PSM)。BIM几乎都是吸收区(亦称作不透明区)，以及吸收区以外的反射区。不透明区中的吸收物几乎完全吸收入射光。反射区不含吸收物，且其包含的多层结构(ML)将反射入射光。PSM包含吸收区与反射区。吸收区反射的部份入射光，与反射区反射的入射光具有相位差异(通常为180°)，可增加解析度与影像品质。PSM可为衰减型PSM(AttPSM)与间隔型PSM(AltPSM)。AttPSM的吸收物通常具有2％至15％的反射率，而AltPSM的吸收物通常具有大于50％的反射率。
如图2所示，掩模200包含掩模基板202，其由低热膨胀材料(LTEM)所组成。LTEM可包含掺杂氧化钛的氧化硅，及/或其他低热膨胀材料。LTEM的掩模基板202可使加热掩模所造成的影像扭曲问题最小化。在一实施例 中，LTEM基板包含的材料具有低缺陷等级与平滑表面。此外为了静电固定，导电层204可形成于LTEM的掩模基板202的背侧表面上如图2所示。在一实施例中，导电层204包含氮化铬或其他合适导电材料。
掩模200包含反射式的ML(多层)206于掩模基板202上的前侧表面(与导电层204形成其上的背侧表面相对)上。依据Fresnel方程式，当光穿过不同折射率的两种材料的界面时，会产生光反射的现象。当折射率差异越大，反射光越大。在某些实施例中为增加反射光强度，可增加交替的材料的多层界面数目，使光建设性干涉于每一不同界面处。ML 206包含多个膜对，比如钼/硅(Mo/Si)膜对，即每一膜对中的钼层位于硅层之上或之下。在另一实施例中，ML 206包含钼/铍(Mo/Be)膜对，或对EUV波长具有高反射率的任何合适材料。ML 206的每一层厚度取决于EUV的波长及入射角。调整ML 206的厚度，可使每一界面反射的EUV光具有最大的建设性干涉，且使ML 206对EUV光具有最小吸收。ML 206可选自对选定射线种类及/或波长具有高反射率。在特定例子中，ML 206中的膜对数目介于20至80之间，不过任何数目的膜对均有可能。在一例中，ML 206包含四十对的Mo/Si层。在此例中，每一Mo/Si膜对的厚度为约7nm，而ML 206的总厚度为280nm。在此例中，反射率可达约70％。
掩模200包含保护层208形成于ML 206上以具有一或多个功能。在一实例中，保护层208作为图案化工艺或其他步骤(如修补或清洁)中的蚀刻停止层。在其他实例中，保护层可避免氧化ML 206。保护层208可包含单一膜或多层膜以具有额外功能。在某些实施例中，保护层包括缓冲层位于ML 206上，以及盖层位于缓冲层上。缓冲层是设计以避免氧化ML 206。在某些实例中，缓冲层包含厚度为约4nm至7nm的硅。在其他实例中，可采用低温沉积工艺形成缓冲层，以避免ML 206的相互扩散。盖层是形成于缓冲层上，以作为吸收层的图案化或修补工艺中的蚀刻停止层。盖层与吸收层具有不同的蚀刻特性。在多种实例中，盖层包含钌、钌化合物如硼化钌或钌硅、铬、氧化铬、或氮化铬。低温沉积工艺常择以形成盖层，以避免ML 206的相互扩散。
掩模200亦包含吸收层210形成于保护层208上。在此实施例中，吸收层210吸收照射至图案化掩模上的EUV波长范围中的射线。吸收层210 包含多层膜层，且每一膜层包含铬、氧化铬、氮化铬、钛、氧化钛、氮化钛、钽、氧化钽、氮化钽、氮氧化钽、氮化硼钽、氧化硼钽、氮氧化硼钽、铝、铝-铜、氧化铝、银、氧化银、钯、钌、钼、其他合适材料、或上述的组合。
如图2所示的某些实施例中，可依据IC布局图案(或单纯的IC图案)图案化吸收层140，以定义不透明区230与反射区240。在不透明区230中保留吸收层210于掩模200上，并在反射区240中移除吸收层210。
虽然EUVL工艺的操作环境保持于相对清洁，但仍有污染形成于掩模的正面/背面上。举例来说，某些污染有机物(如残留的光阻剥除液)可形成于掩模正面上。这些污染有机物通常的分布尺寸介于约50nm至约100nm之间，且通常分布成图案。另一方面，某些较大的污染粒子可能形成于掩模背面上。这些掩模背面上的污染粒子通常介于约3微米至50微米之间。不论是哪种污染物形成于掩模上，都会干扰图案化工艺。举例来说，污染粒子可能会导致散焦或失焦等问题。如此一来，需在每次蚀刻工艺后进行清洁工艺，以移除上述污染物。由于不同尺寸的污染物形成于掩模的每一侧上，现有方法需采用两道以上的清洁工艺以移除掩模两侧上的污染物。在一实例中，可采用第一强度的喷雾清洁掩模正面上的污染有机物，接着以第二强度的喷雾清洁掩模背面上的污染粒子。如前所述，由于掩模两侧的污染物的尺寸不同，第一强度可与第二强度不同。此外，由于现有清洁***只包含单一喷嘴施加不同强度的喷雾，且需翻转掩模的工艺。此翻转工艺在清洁掩模背面时可能产生额外污染物于掩模正面上，并在清洁掩模时消耗额外时间。
如此一来，本发明提供***与方法，以临场清洁掩模的两侧。即使有两种不同尺寸的污染物形成于掩模两侧上，下述实施例仍可同时移除掩模两侧上的污染物。
图3是多种实施例中，清洁掩模的方法300的流程图。方法300将搭配图1的***100、图1的掩模102、及/或图2的掩模200说明。虽然下述说明中的图3的方法300是用以清洁EUV掩模，但本发明的方法300可用于清洁多种掩模及/或晶片。
方法300的步骤302支撑并旋转掩模102/200。如前所述，拖架122可 用以支撑与旋转掩模102/200。在某些实施例中，掩模102/200的转速可介于0rpm(每分钟转几圈)至500rpm之间。如此一来，掩模102/200在步骤304至308中可为静态(例如0rpm)或水平地旋转。
接着进行方法300的步骤304，经由喷嘴108将流体流120施加至掩模背面(如102-B)上。流体流的组成为清洁液体(第一化学溶液)如臭氧水、氢氧化四甲基铵(TMAH)、溶于水中的二氧化碳(CO2)、溶于水中的氢(H2)、或标准清洁品1(SC1)。更特别的是，图1中的角度θ可介于约60度至约90度之间。
接着进行方法300的步骤306，以声音能量产生器110产生机械振动，且经由流体流120传至掩模102/200。上述声音能量产生器110耦接至喷嘴108并产生声波。声波搅动流体流120后，施加至掩模102/200的背面的流体流120可机械振动掩模102/200。上述声音搅动的流体流120中具有依特定频率机械振动的微泡，且振动的微泡可用以移除掩模102/200背面上的污染物。一般而言，这些微泡的直径尺寸为约3微米。
在多种实施例中的方法300其步骤306中，声音能量产生器110产生的机械振动频率可介于约1MHz(百万赫)至约3MHz。上述频率一般称作超声波(Megasonic)频率。在其他实施例中，***100可采用多种频率以清洁掩模，比如声音能量产生器110产生的约2万赫兹至约4万赫兹的超声波(Ultrasonic)频率。
接着进行方法300的步骤308，使喷嘴118施加喷雾119至掩模200的正面上。在某些实施例中，喷雾119可包含第二化学溶液，其与前述的第一化学溶液不同。在其他实施例中，第一化学溶液与第二化学溶液相同。第二化学溶液可包含硫化氢酸、过氧化氢、或上述的组合(如SPM)。在某些其他实施例中，喷嘴118可结合产生电浆、臭氧水溶液(DIO3)、及/或声波(如超声波)的设备，以移除形成于掩模102/200正面上的污染物(如光阻剥除液)。在使用声波的例子中，声音能量产生器(可与声音能量产生器110相同或不同)可耦接至喷嘴118，以产生声音搅动的流体流。
可以理解的是，在步骤302至308之前、之中、及/或之后可进行其他步骤/工艺，且可结合某些上述工艺。举例来说，步骤304至308可结合为单一步骤。在清洁掩模102/200的工艺中，可将喷雾119与超声波频率振荡 的流体流120各自同时施加至掩模102/200的正面与背面上。值得注意的是，某些实施例中的步骤302至308不需翻转掩模，即可避免或限制清洁工艺所移除的污染物再次粘附回掩模。
图4A与4B是某些实施例中，掩模上多个点所测得的声压。如前所述，当声音搅动的流体流施加至掩模表面上时，流体流中产生的微泡可移除表面上的污染物。一般而言，施加于掩模表面上的声音搅动流体流其强度及/或效果，可由表面上测得的声压定量。在第4A图中，喷嘴404(可视作前述的喷嘴108及/或118)产生声音搅动的流体流406于掩模402(可视作前述的掩模102/200)的背面上。当声音搅动的流体流406施加至掩模402上时，感测器401、403、405、与407将监测掩模402上不同点位的声压。在第4A图所示的实施例中，感测器401位于掩模背面，且位于声音搅动的流体流406入射掩模处；感测器403位于掩模正面，且位于声音搅动的流体流406入射掩模处；感测器405与407则位于掩模正面，且分别位于与声音搅动的流体流406入射掩模处相隔不同水平距离处。图4B是感测器401、403、405、与407所测得的声压曲线。曲线420对应感测器401测得的声压，与声音能量产生器110提供的声音功率的相对曲线。曲线430对应感测器403测得的声压，与声音能量产生器110提供的声音功率的相对曲线。曲线440对应感测器405测得的声压，与声音能量产生器110提供的声音功率的相对曲线。曲线450对应感测器407测得的声压，与声音能量产生器110提供的声音功率的相对曲线。
如图4B所示，曲线420的声压高于曲线430、440与450的声压，显示虽然声音搅动的流体流是由掩模402背面入射，但仍振动掩模整体。此外，图4B的虚线421的右侧中，感测器401所测得的声压趋于稳定，即声音能量产生器提供的超声波功率超过临界值后，将不会进一步增加声压。
依据上述内容可知本发明的诸多优点。然而需理解的是，上述内容不需包含所有优点，其他实施例可具有不同优点，且所有实施例不需具有特定优点。
本发明的优点之一为提供新颖的方法清洁掩模。如前所述，通过本发明的方法与***，可依掩模的正面与背面分别采用两种不同的方式，以同时清洁掩模的正面与背面。在某些实施例中，由于一般形成于掩模背面上 的污染物比形成于掩模正面上的污染物具有较大尺寸，本发明的方法与***可进行临场清洁工艺。此外，由于各自清洁掩模的正面与背面，因此不需进行翻转工艺，即有利于避免翻转工艺造成的交叉污染。
本发明某些实施例提供清洁掩模的***，包括：托架，设置以支撑掩模且位于掩模的第一侧；声音能量产生器，设置以产生声音能量，其包括超声波的频率与波长的机械振动；以及流体施加器，耦接至声音能量产生器，使流体施加器接收声音能量产生器产生的声音能量，以产生声音搅动的流体流导向掩模的第二侧，其中掩模的第一侧与第二侧对向设置，且其中掩模的第一侧包括图案。
本发明某些实施例提供清洁基板的***，包括：托架，设置以支撑并水平地旋转基板，基板具有相反两侧的上表面与下表面，且基板的上表面包括图案。此***亦包括第一喷嘴，位于与基板的下表面相邻处，且设置以施加依超声波频率振动的流体流至基板的下表面上，使基板依超声波频率机械振动；以及第二喷嘴，位于与基板的上表面相邻处，且设置以释放化学溶液至基板的上表面上。
本发明多种实施例提供基板的清洁方法，包括：将声音搅动的流体流导向基板的第一表面，使基板依超声波频率机械振动，以移除基板的第一表面上的污染粒子，其中基板的第一表面与第二表面反向设置，且其中基板的第二表面包括一图案。
上述实施例的特征有利于本技术领域中技术人员理解本发明。本技术领域中技术人员应理解可采用本申请案作为基础，设计并变化其他工艺与结构以完成上述实施例的相同目的及/或相同优点。本技术领域中技术人员亦应理解，这些等效置换并未脱离本发明的精神与范畴，并可在未脱离本发明的精神与范畴的前提下进行改变、替换。

Claims (10)

1.一种清洁掩模的***，包括：
一托架，设置以支撑一掩模且位于该掩模的第一侧；
一声音能量产生器，设置以产生声音能量，其包括超声波的频率与波长的机械振动；以及
一流体施加器，耦接至该声音能量产生器，使该流体施加器接收该声音能量产生器产生的声音能量，以产生声音搅动的流体流导向该掩模的一第二侧，其中该掩模的第一侧与第二侧对向设置，且其中该掩模的第一侧包括一图案。
2.如权利要求1所述的清洁掩模的***，其中声音搅动的流体流的组成为清洁流体，其包含臭氧水、氢氧化四甲基铵、溶于水中的二氧化碳、溶于水中的氢、或标准清洁品1。
3.如权利要求1所述的清洁掩模的***，其中该声音搅动的流体流以一角度导向该掩模的第二侧，且该角度介于约60度至约90度之间。
4.一种清洁基板的***，包括：
一托架，设置以支撑并水平地旋转一基板，该基板具有相反两侧的上表面与下表面，且该基板的上表面包括一图案；
一第一喷嘴，位于与该基板的下表面相邻处，且设置以施加依超声波频率振动的一流体流至该基板的下表面上，使该基板依超声波频率机械振动；以及
一第二喷嘴，位于与该基板的上表面相邻处，且设置以释放一化学溶液至该基板的上表面上。
5.如权利要求4所述的清洁基板的***，其中该第一喷嘴施加依超声波频率振动的该流体流至该基板的下表面上的步骤，与该第二喷嘴释放一化学溶液至该基板的上表面上的步骤同时进行。
6.如权利要求4所述的清洁基板的***，其中该第一喷嘴位于该基板下且该第一喷嘴与该基板之间的角度介于60度至90度之间。
7.一种清洁方法，包括：
将一声音搅动的流体流导向一基板的第一表面，使该基板依超声波频率机械振动，以移除该基板的第一表面上的污染粒子，其中该基板的第一表面与第二表面反向设置，且其中该基板的第二表面包括一图案。
8.如权利要求7所述的清洁方法，其中该声音搅动的流体流的组成为清洁流体，其包含臭氧水、氢氧化四甲基铵、溶于水中的二氧化碳、溶于水中的氢、或标准清洁品1。
9.如权利要求7所述的清洁方法，还包括在将该声音搅动的流体流导向该基板的第一表面时，同时施加一化学溶液至该基板的第二表面上，且该化学溶液的组成不同于该声音搅动的流体流的组成。
10.如权利要求7所述的清洁方法，其中将该声音搅动的流体流导向该基板的第一表面的步骤中，该声音搅动的流体流以一角度导向该基板的第一表面，且该角度介于约60度至约90度之间。
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