去除光掩模中的硫酸根的方法

摘要

本发明涉及一种去除光掩模中的硫酸根的方法，在10-30℃温度下，用波长在100纳米-250纳米的紫外光在惰性气体氛围中照射光掩模，紫外光照射时间控制为1-120min，光掩模表层的硫酸根离子吸收紫外光波能量，造成硫酸根离子中的氧硫键断裂并转换气态的氧气和二氧化硫，而脱离光掩模表面。本发明通过简单工艺，能降低制造成本，并能更多地去除残留在光掩模表层的硫酸根离子，光掩模上的硫酸根离子残留量低于0.5ppb，从而使得光掩模在其生命周期内不产生雾状缺陷问题，提高光掩模制作水平。

权利要求

1.一种去除光掩模中的硫酸根的方法，其特征在于：在10-30℃温度下，用波长在100纳米-250纳米的紫外光在惰性气体氛围中照射光掩模，紫外光照射时间控制为1-120min，光掩模表层的硫酸根离子吸收紫外光波能量，造成硫酸根离子中的氧硫键断裂并转换气态的氧气和二氧化硫，而脱离光掩模表面，并用去离子热水清洗。

2.根据权利要求1所述的去除光掩模中的硫酸根的方法，其特征在于：所述紫外光的波长范围是126纳米-220纳米。

3.根据权利要求1所述的去除光掩模中的硫酸根的方法，其特征在于：紫外光照射时间为5-90min。

说明书

去除光掩模中的硫酸根的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种去除光掩模中的硫酸根的方法，属于半导体清洗技术领域。

背景技术

[0002] “光掩模”是集成电路芯片制造中用于批量印刷电路的模版。通过光刻工艺，将光掩模上的电路图案大批量印刷到硅晶圆上。因此光掩模上的任何缺陷都会对芯片的成品率造成很大的影响。

[0003] 在传统光掩模生产流程中清洗工艺用硫酸和过氧化氢的混合物，之后的流程可以去除部分硫酸根，但残留的硫酸根会在光掩模使用过程中产生结晶而造成大量的芯片次品，每年由于这个问题导致工业界的浪费高达10亿美元。雾状缺陷(haze)是一种已困扰半导体业界长达十年以上的光掩模污染问题，半导体制造商们至今还未能提出良好的解决方案。光掩模的基材为石英玻璃，而在光掩模制造和处理过程中，由于硫酸(H2SO4)的使用，造成光掩模表层残留有硫酸根离子，而硫酸根离子与空气中的铵根等阳离子结合形成硫酸铵等晶体，随着晶体的缓慢长大，当其尺寸与光掩模上电路线宽尺寸相当时，就形成我们所说的雾状缺陷问题。

[0004] 在光掩模的生产过程中，剥离光刻胶的除胶工艺和清洗工艺都需要用到硫酸。如何最大限度减少光掩模表层残留的硫酸根离子是解决雾状缺陷核心问题。目前行业内对此有以下几种处理手段：

[0005] 1、使用热水冲洗光掩模。因为高温会提高硫酸根离子的活性，增加其脱离光掩模表层的几率，相对冷水而言，热水去除硫酸根的效果有显著提高，但热水不能彻底去除光掩模表面的硫酸根离子。有数据表明，在不使用热水的情况下，清洗后光掩模残留的硫酸根浓度在几十ppb以上，使用热水后，浓度降到2-5ppb。这虽然延长了光掩模上生成雾状缺陷的周期，但在光掩模生命周期内，雾状缺陷的问题依然存在。

[0006] 2、使用热板加热光掩模。在300℃到500℃的高温环境下，光掩模表层的硫酸根离子会脱离光掩模，以气态的形式挥发掉。但过高的温度使得光掩模上的污染物固化而无法清洗，甚至造成电路图案破损，从而造成光掩模报废。同时，光掩模在热板加热的过程中，由于没有水流的冲洗，被二次污染的风险很大。

[0007] 3、采用无硫工艺，用臭氧水替代硫酸清洗光掩模。目前在除胶工艺，尚无成熟的无硫工艺来取代硫酸的使用。而现有的无流清洗工艺不能有效地去除在除胶环节残留的硫酸根离子。此外，在清洗环节的无硫清洗工艺还存在清洗效率和光掩模损伤的矛盾。较低的臭氧对污染比较严重的光掩模难以清洗干净，而较高剂量的臭氧则会造成对光掩模图形腐蚀破坏。因此，现有无硫清洗工艺只能处理污染比较轻的光掩模。

发明内容

[0008] 本发明的目的是提供一种去除光掩模中的硫酸根的方法，能降低制造成本，并能更多地去除残留在光掩模表层的硫酸根离子。

[0009] 本发明为达到上述目的的技术方案是：一种去除光掩模中的硫酸根的方法，其特征在于：在10-30℃温度下，用波长在100纳米-250纳米的紫外光在惰性气体氛围中照射光掩模，光掩模表层的硫酸根离子吸收紫外光波能量，造成硫酸根离子中的氧硫键断裂并转换气态的氧气和二氧化硫，而脱离光掩模表面。

[0010] 所述紫外光的波长范围是126纳米-220纳米，紫外光照射时间为5-90min。

[0011] 本发明采用波长在100纳米-250纳米的紫外光在惰性气体氛围中照射光掩模，由于紫外光的光子能量大于硫酸根中的氧硫键的键能，即紫外光波的能量大于650Kj/mol，当硫酸根在紫外光光照射下，造成氧硫键断裂而成为气态的氧气和二氧化硫，脱离光掩模表面，通过简单工艺，能更多地去除残留在光掩模表层的硫酸根离子，使光掩模上的硫酸根离子残留量低于0.5ppb，能降低制造成本，从而使得光掩模在其生命周期内不产生雾状缺陷问题，提高光掩模制作水平。

具体实施方式

[0012] 实施例1

[0013] 本发明去除光掩模中的硫酸根的方法，将光掩模放在一个有紫外光源的不锈钢腔体中，腔体周围的环境温度在10-25℃，用波长为210纳米-250纳米的紫外光在惰性气体氛围中照射光掩模，该惰性气体氛围为氮气，而光照时间控制在60-120min，本发明光掩模2
距离紫外光源高度为10-30mm，该紫外光灯的功率在50mW/cm，光掩模表层的硫酸根离子在吸收该波长的光子能量后，即吸收能量大于650Kj/mol的紫外光波，使光掩模表层的氧硫键断裂而成为气态的氧气和二氧化硫，脱离光掩模表面，再用50-90℃的去离子水冲洗光掩模、烘干。

[0014] 实施例2

[0015] 将光掩模放在工作室内，工作室内安装有紫外光源发生器，如日本的Ushio生产的紫外光源发生器，工作室内环境温度控制在20-25℃，工作室内通入流动的惰性气体，用波长为150纳米-220纳米的紫外光在惰性气体氛围中照射光掩模，惰性气体氛围为氩气，而光照时间控制在1-60min，光掩模距离紫外光源高度为30-60mm，该紫外光源发生器的功2
率在25mW/cm，光掩模表层的硫酸根离子在吸收该波长的光子能量后，使光掩模表层的氧硫键断裂而成为气态的氧气和二氧化硫，脱离光掩模表面，再用50-90℃的去离子水冲洗光掩模、烘干。

[0016] 实施例3

[0017] 将光掩模放在光照容器内，光照容器内安装有紫外光源发生器，光照容器内环境温度控制在20-30℃，光照容器内通入惰性气体，惰性气体氛围为氩气，用波长为100纳米-150纳米的紫外光在惰性气体氛围中照射光掩模，而光照时间控制在30-100min，光掩2
模距离紫外光源高度为5-15mm，该紫外光源发生器的功率在25mW/cm，光掩模表层的硫酸根离子在吸收该波长的光子能量后，造成氧硫键断裂而成为气态的氧气和二氧化硫，脱离光掩模表面，并定期更换惰性气体，拿出光掩模放入去离子热水中清洗、烘干。

[0018] 实施例4

[0019] 将光掩模放在光照容器内，光照容器内安装有紫外光源发生器，光照容器内环境温度控制在15-25℃，光照容器内定期通入惰性气体，惰性气体氛围为氮气，用波长为126