TWI514069B - 清洗光罩之裝置與方法 - Google Patents

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Description

清洗光罩之裝置與方法
本發明係以2013年5月27日提出之韓國專利申請案第10-2013-0059717號主張優先權，在此並完整引用作為參考。
本發明係關於一種清洗一光罩之裝置與一種使用該裝置清洗一光罩之方法，其中一金屬板係鄰近該殘膠而形成，以及一照射至該金屬板上的雷射，使得該殘膠被該金屬板的熱有效移除。
由於電機與電子產品邁向高整合度與微小化，因此要求嚴苛的製程條件。特別地，在製程中必須預防使用的裝置或設備被污染或注入雜質，使得所生產具有精細型樣的裝置能夠發揮最佳設計效能。在裝置製造過程中用來形成精細型樣的最常見方法為光刻製程(photolithography)，使得精細型樣得以形成在對應的晶圓上。
一般來說，在執行光刻製程時，是在晶圓上塗上一層光阻，然後光罩的型樣會經過曝光與顯影，藉此在晶圓上形成光罩的精細型樣。
在光刻製程中，如果光罩有缺陷或雜質，會產生有缺陷的晶圓，結果會造成半導體裝置低產出或良率低落等不好的結果。
特別地，晶圓在經由光刻製程所形成的最終型樣並不只經過一道曝光製程，而是經過複數個曝光製程，視型樣或整合程度而定。隨著裝置的整合度提高，光罩的缺陷對製程條件的影響也會變得更重要。
因此，製程條件必須改進，以免汙染光罩，同時，在光罩的一表面上會形成薄膜(pellicle)，避免光罩被污染。
薄膜係附接至光罩的無型樣區域的上表面之上所附接的薄膜框之 頂端，因此可避免光罩上吸附雜質，並且方便儲存和管理光罩。
所以，薄膜框是利用黏膠附接至光罩的石英板。當薄膜受到污染而被移除後，用來附接薄膜框的黏膠可能會留在光罩的石英板上，使其很難再次形成薄膜。同樣地，當執行光刻製程時，如果薄膜移除而有黏膠殘留，像是低曝光、光散射等因為黏膠化學反應所造成的問題都可能會發生。所以，黏膠必須完全地移除。
傳統上，是以硫酸執行化學濕移除製程(chemical wet removal process)，以便移除光罩上的黏膠，但是在移除黏膠後，濕溶液或殘留物還是有可能留在光罩上，而光罩的型樣可能會被硫酸破壞。
為了解決濕移除製程的問題，韓國專利申請公開案第10-2008-0001469號揭露了藉由移除光罩上的薄膜以移除殘膠的方法，其利用熱處理光罩以融化黏膠，以及使用臭氧(O3 )、氨(ammonia,NH4 OH)，以及二氧化氫(hydrogen peroxide,H2 O2 )的稀釋溶液(SC1)清洗光罩。
然而，此一方法的問題是在於直接對光罩加熱，會造成光罩變形與受到汙染，而且清洗容易也可有能會留在光罩表面上。
為了要解決濕製程所產生的問題，在最近的韓國專利申請公開案第10-2012-0097893號中提到以乾製程移除黏膠的方法。
此一方法是直接將雷射照射到薄膜殘膠上，以便移除薄膜殘膠。
儘管這個方法可以移除光罩的上表面的鉻(Cr)上的殘膠，但是在石英板上的黏膠有機材料無法完全移除。
圖1A與1B所示為根據傳統技術以雷射移除光罩的殘膠之測試結果，其中圖1A所示為殘膠遺留在光罩的鉻上的情形，而圖1B所示為殘膠僅遺留在光罩的石英板的情形。
如圖所示，當殘膠留在Cr上的情形下，照射UV雷射可移除一定程度的殘膠。然而，當殘膠是留在石英板而不是Cr上的情形下，即使照射UV雷射，殘膠也不會被移除。即使能量密度比移除在上表面的Cr之上的殘膠所用的雷射要高2倍，也不會移除殘膠。此外，即使執行數次雷射照射，對殘膠也 不會有影響。
因此，直接對殘膠或石英板照射雷射並無好處，因為石英板上的殘膠不會完全被移除。
同樣地，當雷射直接照射到光罩上時，雷射的功率範圍會被限制以免損害光罩，因此無法完全移除黏膠有機材料。儘管雷射功率必須提高以便完全移除黏膠有機材料，但是光罩也有可能損壞。
因此，本發明針對先前技術所遭遇到的問題加以解決，而本發明的一目的是提供一種清洗光罩的裝置與方法，其中所應用的一乾式清洗製程利用雷射以清洗光罩，其方式為鄰近一殘膠而形成一金屬板，以及將一雷射照射至該金屬板上，使得該殘膠被該金屬板的熱移除。
為了達成上述目的，本發明提供一種清洗一光罩之裝置，適用於移除在一光罩上的一殘膠，該裝置包含一被設置為留有一殘膠的一表面向下之光罩；一鄰近該殘膠形成之金屬板，以及一雷射發生器，用以將一雷射照射至該金屬板上，使得該殘膠被該金屬板所產生的熱移除，以及使用上述裝置清洗一光罩的方法。
同樣地，該金屬板較佳係與該殘膠相距一50至100μm的間隔，以及較佳為包含不銹鋼(SUS)。
同樣地，該金屬板較佳係形成為一對應該光罩的一薄膜框的一附接區域之平面矩形框架形狀。
同樣地，該雷射發生器較佳係用以將一雷射從該光罩的一上面經由一石英板照射至該金屬板上，以及一吸引單元較佳為更鄰近該金屬板形成，用以吸引在該金屬板產生的熱移除該殘膠時所產生之一蒸發物質。
此外，該雷射較佳為在照射時係沿著該殘膠以一掃描方式移動，特別地，該雷射較佳為在同一位置停留約0.05~0.5秒，而在該掃描方式下以一 0.02至0.07mm/sec的速度移動。同樣地，此一步驟較佳為重複2至10次，視該光罩與該殘膠的狀態而定。
10‧‧‧光罩
20‧‧‧殘膠
100‧‧‧金屬板
200‧‧‧雷射發生器
300‧‧‧吸引單元
圖1A與1B所示為根據傳統技術以雷射移除光罩的殘膠之測試結果，其中圖1A所示為殘膠遺留在光罩的鉻上的情形，而圖1B所示為殘膠僅遺留在光罩的石英板的情形；圖2所繪示為根據本發明的一種清洗光罩的裝置的主要單元；以及圖3所示為根據本發明的實施方式將光罩的上表面的殘膠移除的測試結果。
本發明提出一種清洗光罩的裝置與方法。特別地，本發明提出一種清洗光罩的裝置與方法，其中一金屬板係因應一雷射而形成於殘膠附近，使得殘膠可被金屬板的熱有效移除，而不會損害光罩。
以下將參考附屬圖表以解說本發明。圖2所繪示為根據本發明的一種清洗光罩的裝置的主要單元；以及圖3所示為根據本發明的實施方式將光罩的上表面的殘膠移除的測試結果。
如圖示，根據本發明用以清洗光罩的裝置扮演移除一光罩(photomask)10上的殘膠的角色，該裝置包括一被設置為留有一殘膠(adhesive residue)20的一表面向下之光罩10，一鄰近該殘膠形成之金屬板(metal plate)100，以及一雷射發生器(laser generator)200，用以將一雷射照射至該金屬板100上，使得該殘膠20被該金屬板100所產生的熱移除。
在本發明中，光罩10係用於光刻製程中，以於半導體裝置製程中於晶圓上形成精細型樣，以及特別地，所要清洗的是在製程中被污染的光罩10。
尤其是當光罩10上用來防止污染的薄膜在執行製程後被移除時，殘膠20可能會留在光罩10的表面上。在本發明中，要清洗的是表面留有殘膠20的光罩10。
一般來說，光罩10上的型樣是在石英板上利用Cr來形成，而晶圓上的預定型樣是經由在晶圓上均勻形成一光阻層(photoresist layer)，根據要形成在晶圓上的型樣的大小調整焦距，然後執行曝光與顯影而成。
在光阻層上所包含的光敏材料(photosensitive material)可能是負型(negative type)，也就是沒有曝光到的部分會被移除，或者是正型(positive type)，其中曝光部分的光阻會被移除，使用何種類型要視晶圓上的最終型樣而定。
在此情形下，形成於光罩10上的Cr型樣會有不同的型樣和非型樣區域，視所使用的是負型或正型而定。如果是負型，Cr型樣會形成在中心，而非型樣會使用Cr圍繞著Cr型樣形成。如果是正型，Cr型樣只會形成在中心，而非型樣區域就只有包含石英板而沒有Cr，會圍繞著Cr型樣形成。
如前述，形成薄膜是用以預防光罩10被污染。根據所用為負型或正型，在移除薄膜後所留下的殘膠20，可能是只有在石英板，或者是在Cr上。
本發明包括上述所有光罩10上留有殘膠20的情形。與傳統技術不同的是，本發明有利的地方在於，不只是留在石英板上的殘膠20，留在Cr上的殘膠20也可被有效地移除。
光罩10被設置為，其留有殘膠20的表面會向下。
光罩10設置為留有殘膠20的表面向下的原因是在移除殘膠20的過程中，被移除的殘膠20不會又滴回光罩10上。
金屬板100被設置在光罩10下鄰近殘膠20的地方，而用來將雷射照射到金屬板100上的雷射發生器200被設置用來讓殘膠20會被金屬板100的熱移除。
金屬板100是以會對雷射起反應的金屬製成，特別是會吸收雷射的能量而使得表面升溫的金屬。考慮製程可用性與可獲利性，不銹鋼(SUS)特別適用。
金屬板100係鄰近殘膠20形成，而不會接觸到殘膠20。較佳為金屬板100與殘膠20之間有50至100μm的間隔。
當金屬板100接觸到殘膠20或距離的間隔小於50μm，黏膠在蒸發 過程中的殘餘物可能會附著到金屬板100上，造成金屬板100與光罩10的不當二次污染。
相形之下，如果金屬板與殘膠20的間隔大於100μm，金屬板10的熱傳輸效率可能會減少，使得移除殘膠20的效率不彰。
因此，介於金屬板100與殘膠20之間的間隔係適當地設定為50至100μm。
同樣地，金屬板100較佳係形成為一對應光罩10的一薄膜框的附接區域之平面矩形框架形狀。
通常在形成薄膜時，薄膜框會以黏膠附接至光罩10的上表面。由於在移除薄膜時可能會留下殘膠20，當金屬板100係對應薄膜框的附接區域之平面矩形框架形狀，雷射可有效率地照射到金屬板100上。
特別地，當金屬板100是對應薄膜框的附接區域(留下殘膠20的區域)之平面矩形框架形狀，如此一來，可利用雷射掃描的方式移除殘膠20，而不需要移動金屬板100.
雷射發生器200較佳為將一雷射從光罩10的一上面經由石英板照射至金屬板100上。雷射也有可能是從光罩10的下面照射到金屬板100上，不過如果是這樣的話，殘膠20的殘餘物可能會滴下來，同時，要將雷射發生器200設置在光罩10下也不容易。
雷射發生器200所產生的雷射係聚焦與照射在金屬板100，因此大多數的雷射能量會被傳送到金屬板100，而雷射在通過石英板時，有非常少量的能量會傳送到石英板。在此情形下，石英板會被部分加溫，使得殘膠20會更快與更有效移除。
因此，較佳為雷射發生器200的雷射從光罩10的上面經由石英板照射至金屬板100上。
同時，一吸引單元300更鄰近金屬板100形成，用以吸引在金屬板產生的熱移除殘膠20時所產生之一蒸發物質。
吸引單元300是用來吸引在移除殘膠20時所產生的蒸發物質或殘 餘物，其並包括一吸引埠，用以真空吸引不僅周邊的氣體，還有殘膠20移除時所產生的蒸發和液化物質，從而預防光罩10再度受到污染。
以下為利用本發明的裝置以清洗光罩10的方法，在此省略裝置的敘述。
根據本發明的清洗光罩10的方法包括：1)設置一光罩10，使其留有一殘膠的一表面向下；2)定位一金屬板100以鄰近殘膠20；以及3)將一雷射照射至金屬板100上，使得殘膠20被金屬板100所產生的熱移除。
在步驟(2)中，金屬板100與殘膠20之間的間隔較佳係設定為50至100μm，如上所述，而金屬板100較佳係以SUS製成。
在步驟(3)中，雷射從光罩10的上面經由石英板照射至金屬板100上，而特別地，雷射在照射時是以掃描的方式沿著殘膠20移動，因此可持續移除殘膠20。
如上所述，雷射在照射時是以掃描的方式沿著金屬板100移動，而金屬板100係對應薄膜框的附接區域之平面矩形框架形狀，附接區域也就是有殘膠20留下的區域。
特別地，雷射照射金屬板100的掃描方式為，在同一位置停留約0.05至0.5秒，移動時的線寬約0.02至0.06μm，以及移動速度為0.02至0.07mm/sec。如此一來，雷射的照射速度與時間可使得金屬板100吸收雷射照射的能量並被加熱，而熱會被傳送至殘膠20以便蒸發殘膠20。
同樣地，步驟(3)可重複2至10次，視殘膠20的狀態而定，舉例來說，殘膠20的寬度、高度，以及種類，從而使得殘膠20能被完全地從光罩10的上表面移除。
以下將敘述本發明的一實施方式。
首先準備一光罩，其石英板上具有移除薄膜後所留下的殘膠。光罩被設置為讓殘膠向下，而金屬板與殘膠的間隔為85μm。
一綠光雷射(515nm,10kHz)是以4.3J/cm2 的輻射量照射0.1秒。特別地，雷射在照射時，是以4mm x 0.04mm的光束大小和0.5mm/sec的速度以 掃描方式移動。雷射在同一位置停留約0.1秒，此一步驟在相同的條件下重複2次。
圖3所示為上述實施方式中殘膠從光罩的上表面被移除後的測試結果(第一圖所示為雷射照射前，第二圖是雷射照射過後，而第三圖所示為經過2次雷射照射的影像)。如圖示，與利用傳統方法移除光罩的上表面的殘膠(圖1A與1B)的測試結果相較下，利用本發明的方法來移除光罩的上表面的殘膠更有效率，而且光罩可被完全地清洗。
如前述，本發明提供一種清洗光罩的裝置與方法。根據本發明，雷射並不直接照射到光罩上，而是照射到鄰近殘膠而形成的金屬板上，從而有效與快速地移除殘膠，所以殘膠可被有效地移除而不損害光罩。
同樣地，殘膠可被完全移除，而不受光罩的Cr型樣或石英板的影響。
10‧‧‧光罩
20‧‧‧殘膠
100‧‧‧金屬板
200‧‧‧雷射發生器
300‧‧‧吸引單元

Claims (10)

  1. 一種清洗一光罩之裝置，適用於移除在一光罩上的一殘膠，該裝置包含：一被設置為留有一殘膠的一表面向下之光罩；一鄰近該殘膠形成之金屬板，該金屬板係形成為一對應該光罩的一薄膜框的一附接區域之平面矩形框架形狀；以及一雷射發生器，用以將一雷射從該光罩的一上面經由一石英板照射至該金屬板上，使得該殘膠被該金屬板所產生的熱移除。
  2. 如請求項1所述之裝置，其中該金屬板係與該殘膠相距一50至100μm的間隔。
  3. 如請求項1所述之裝置，其中該金屬板包含不銹鋼(SUS)。
  4. 如請求項1所述之裝置，其中一吸引單元更鄰近該金屬板形成，用以吸引在該金屬板產生的熱移除該殘膠時所產生之一蒸發物質。
  5. 一種清洗一光罩的方法，適用於移除在一光罩上的一殘膠，該方法包含：1)設置一光罩，使其留有一殘膠的一表面向下；2)定位一金屬板以鄰近該殘膠；以及3)將一雷射從該光罩的一上面經由一石英板照射至該金屬板上照射至該金屬板上，使得該殘膠被該金屬板所產生的熱移除。
  6. 如請求項5所述之方法，其中該定位一金屬板以鄰近該殘膠的步驟中，該金屬板係與該殘膠相距一50至100μm的間隔。
  7. 如請求項5所述之方法，其中該金屬板包含不銹鋼(SUS)。
  8. 如請求項5所述之方法，其中該將一雷射照射至該金屬板上，使得該殘膠被該金屬板所產生的熱移除之步驟中，該雷射照射時係沿著該殘膠以一掃描方式移動。
  9. 如請求項8所述之方法，其中該雷射在同一位置停留約0.05~0.5秒，而在該掃描方式下以一0.02至0.07mm/sec的速度移動。
  10. 如請求項5所述之方法，其中該將一雷射照射至該金屬板上，使得該殘膠被該金屬板所產生的熱移除之步驟重複2至10次。
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