專利名稱：防止襯底表面上煙霧生長的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及半導(dǎo)體制造，尤 及防止襯底表面上煙霧生長(haze growth)的裝置和方法。
背景技術(shù)：
由于半導(dǎo)，件制造商不斷制造更小的器件，對于用于制造這些器件的光 掩模的需求不斷加強。光掩模，也被稱為分劃板(reticle)或掩模(mask)，典 型地由具有形成在襯底上的吸收層(例如，鉻掘oSO的襯底(例如，高純度 石英或玻璃)構(gòu)成。吸收層包括代表電路圖象的圖案，該電路圖象在光刻系統(tǒng) 中可被轉(zhuǎn)印至半導(dǎo)體晶片上。隨著半導(dǎo)體器件特征尺寸的減小，光掩模上的相 應(yīng)的電路圖象也變得更小更復(fù)雜。因此，在建立穩(wěn)定和可靠的半導(dǎo)體制造工藝 中，掩膜的質(zhì)量己經(jīng)成為最關(guān)鍵的因素之一。
定義光掩模質(zhì)量的光掩模特點包括襯底的平坦度、由不透明層所形成的特 征尺寸以及襯底和吸收層的透射特性。在制造工藝中，這些特點可能會通過不 同的禾辨發(fā)生改變，其可能會斷氐光掩模的質(zhì)量。
由于行業(yè)為提高光刻分辨率以及印刷日益減小的幾何形狀而采用更低的波 長，所以光學(xué)表面例如光掩模和薄膜膜表面(pellicle film surface)的污染物生長， 已經(jīng)成為越來越多的問題。掩膜圖案化工藝、清洗工藝、薄膜膜層材料和儲存 環(huán)境都可能弓l入額外的污染物進(jìn)入的機(jī)會，所述污染物可導(dǎo)致逐步生長缺陷或 使逐步生長缺陷成為可能。
例如在清洗工藝中，由清洗劑所產(chǎn)生的化學(xué)殘留可能會保留在暴露的表面 上。如果襯底長時間保存在儲存容器中，清洗工藝中產(chǎn)生的殘留(例如，硫酸 鹽和/或氨)可能與容器中圈閉的水分發(fā)生反應(yīng)并導(dǎo)致煙霧在暴露表面上的生長。 具體來說，煙霧可能通過硫酸(H2S04)、氫氧化銨(NHtOH)以及硫酸銨 (NHtS04)的吸收產(chǎn)生。煙霧能改變襯底的邀抖寺性和/或在襯底上弓胞缺陷。 如果光掩模襯底的透射特性發(fā)生變化，來自光掩模的圖案可能不能精確地轉(zhuǎn)印
到半導(dǎo)體晶片上，從而導(dǎo)致在形成在晶片上的微電子:^件中產(chǎn)生缺陷或誤差。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，與防止襯底表面上煙霧生長相關(guān)的缺點以及問題已減少或消 除。在特定的實施方案中，氣體可以被分配至保持襯底的儲存容器中，從而該 氣體防止煙霧在襯底表面上的生長。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，防止襯底表面上煙霧生長的裝置包括可操作 以儲存襯底的容器以及連接至該容器的氣體源。為防止煙霧在襯底表面上的生 長，所述氣體源可經(jīng)操作以向該容器內(nèi)分配氣體。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，防止襯底表面上煙霧生長的方法包括提供可 操作以保持襯底并將所述襯底封閉在其中的容器以及連接至該容器的氣體源。 為防止煙霧在襯底表面的生長，所述氣體源向該容器內(nèi)分配氣體。


參照與附圖相關(guān)的下述說明可能獲得對本實 案及其優(yōu)點的更完整的理 解，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的特征，其中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的光掩模組件的橫截面圖2A和2B分別示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)用于保持襯底的儲存容器的頂視圖
圖3A至3C示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)當(dāng)暴露于氣體中時，隨著時間的過去， 襯底表面上污染物生長圖。
具體實施例方式
ilil參照圖1至3可以最好地理解本發(fā)明的優(yōu)選實施方案以及它們的優(yōu)點， 其中相同的附圖標(biāo)記用，示相同和相應(yīng)的部件。
由于光掩模充當(dāng)使復(fù)雜幾何形狀例如集成電路(IC)在晶片上成像的模板， 所以光掩模是光刻系統(tǒng)中至關(guān)重要的組成部分。制皿程中，不同的氣體和/或 化學(xué)品可能被弓l入接近光掩模的表面。盡管每一光掩模可能被清洗至少一次， 一些殘留物也可能保留在表面上。這些殘留物可能會與當(dāng)光掩模用于光刻工藝 中產(chǎn)生的其它污染物和/或用于儲存光掩模的儲存容器中存在的任何污染物發(fā)生
反應(yīng)。這些反應(yīng)物可能引起光掩模上的煙霧生長，這能改變光掩模的透射特性 并且破壞光掩模上圖案化層。
本發(fā)明提供防止襯底表面上出現(xiàn)煙霧生長的裝置。襯底，例如光掩模、薄 膜或半導(dǎo)體晶片，可以放置于儲存容器中用于向另一生產(chǎn)設(shè)備傳送或用于儲存 直到在生產(chǎn)工藝中需要該襯底為止。該儲存容器可以包括向該容器中排放氣體 的氣體源。 一旦襯底被放置在儲存容器中，附著在該容器上的蓋子可以關(guān)閉以 將該襯底密封在該儲存容器中。該蓋子的關(guān)閉動作可能觸發(fā)該氣體源向該容器 中釋放氣體。當(dāng)該襯底被密封在該儲存容器中時，這氣體可以防止煙霧在襯底 表面上的生長。
圖1示出了示例光掩模組件10的橫截面圖。光掩模組件10包括安裝在光
掩模12上的薄膜組件(pellicle assembly) 14。襯底16以及圖案化層18構(gòu)成光 掩模12，也被稱為掩?；蚍謩澃?reticle)，其可能具有各種各樣的尺寸和形狀， 包括但不限于圓形、矩形或正方形。光掩模12也可以是任何種類的光掩模類型， 包括但不限于一次原版(one-time master)、五英寸分劃板、六英寸分劃板、九 英寸分劃板、或其它任何可以用于向半導(dǎo)體晶片上投影電路圖案圖象的適當(dāng)尺 寸的分劃板。光lt模12可進(jìn)一步是雙^t模(binaiymask)、相移掩模(PSM) (例如，交變光圈相移掩模，也稱為Levenson形掩模)、光學(xué)鄰近效應(yīng)校正(OPC) 掩?；蚱渌魏晤愋偷倪m用于光刻系統(tǒng)中的掩模。在其它實施方案中，光掩模 12可以是步進(jìn)快閃式壓印光刻(SFTL)模板，用于在可聚合的流體組合物中形 成圖案的壓印體，所述圖案的壓印體經(jīng)固化在晶片上形成器件。該模板可以是
半透明材料，該可聚合流體可以通過暴露在輻i中源中固化以在晶片上形成器件。
光掩模12包括形成在襯底16的上表面17上的圖案化層18，當(dāng)暴露于光 刻系統(tǒng)中的電磁能量中時，在半導(dǎo)體晶片(未明顯示出)的表面之上投影出圖 案。襯底16可以是透明材料例如石英、合成石英、熔融二氧化硅、氟化鎂(MgF2)、 氟化f丐(GaF2)或其它任何it31波長大約10納米(nm)至大約450納米的入 射光的至少百分之七十五(75%)的合適材料。在替換性的實施方案中，襯底 16可以是反射性材料，例如硅或其它任何Mlt大于大約百分之五十(50%)的 具有大約10納米(nm)和450納te間波長的入射光的合適材料。
圖案化層18可以是金屬和/或金屬化合物，例如鉻、氮化鉻、金屬的氧碳 氮化物(例如，MaCyNz，其中M選自由鉻、鈷、鐵、鋅、鉬、鈮、鉭、鈦、
鉤、鋁、鎂、以及硅構(gòu)成的組)，或者其他任何吸收波長在紫外線(uv)范圍、
深紫外線(DUV)范圍、真空紫外線(VUV)范圍和遠(yuǎn)紫外線(EUV)范圍內(nèi) 的電磁能量的合適材料。在替換性實施方案中，圖案化層18可以是部，明材 料，例如硅化鉬(MoSi)，在紫外線、深紫外線、真空紫外線和遠(yuǎn)紫外線范圍 內(nèi)具有大約百分之一 (1%)至大約百分之三十(30%)的透射率。
框架20以及薄膜22可以構(gòu)成薄膜組件14?？蚣?0典型地由陽極化鋁形 成，但是它能夠可替換地由不銹鋼、塑料或其它暴露于光刻系統(tǒng)中的電磁能量 中時不發(fā)生糊 ,放氣體的合適材料形成。薄膜22可以是由材料例如硝化纖 維素、醋酸纖維素、非晶含氟聚合物，如杜邦公司生產(chǎn)的TEFLON^AF或^sahi Glass生產(chǎn)的CYTOP8、或其它在紫外、深紫外、遠(yuǎn)紫外和/或真空紫外范圍內(nèi)的 波長透明的合適膜形成。薄膜22可以3I31如旋轉(zhuǎn)鑄造的常規(guī)技術(shù)制成。
薄膜22 M31確保污染物保持在離光掩模12限定距離來防止光掩模12受到 例如灰塵顆粒的污染物的污染。這在光刻系統(tǒng)中可能是特別重要的。在光刻工 藝中，光掩模組件10暴露于光亥孫統(tǒng)中通過輻射能量源產(chǎn)生的電磁能量。電磁 能量可能包括不同波長的光，例如大約在水銀弧光燈的I線和線之間的波長， 或者DUV、 VUV^EUV光。在操作中，薄膜22被設(shè)計成允許大百分比的電磁 能量Mil。薄膜22上收集的污染物可能在正處理的晶片表面上不在焦點上(out of focus)，因此，晶片上暴露的圖像應(yīng)該是清楚的。依照本發(fā)明教導(dǎo)所形成的 薄膜22可以令人滿意地和所有類型的電磁能量一起使用，并不限于本申請中所 描述的光波。
光掩模12可以j頓標(biāo)準(zhǔn)光亥ij工藝由光掩?？瞻讟?photomask blank)構(gòu)成。
期望圖案可以是用激光、電子束I^X射線光亥係統(tǒng)成像到光掩?？瞻讟拥墓饪棠z 層中。在一個實施方案中，激光光刻系統(tǒng)使用鄉(xiāng)具有大約364納米(nm)波 長的光的氬離子激光。在替換性的實施方案中，激光光刻系統(tǒng)使用發(fā)射波長在 大約150納米至大約300納米的光的激光。在其它實施方案中，25keV或50keV 電子束光刻系統(tǒng)使用六硼化鑭或熱場ai寸源。在另外的實施方案中，可以4OT 不同的電子束光刻系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^對光刻膠層的暴露區(qū)域進(jìn)行顯影和蝕刻以產(chǎn) 生圖案、蝕刻圖案化層18的未被光刻膠覆蓋的部分、以及移除未顯影的光刻膠 以在襯底16上產(chǎn)生圖案化層18，來制造光掩模12。
在光掩模12和/或薄膜22的制造以及j柳過程中，污染物可能被弓l入至表
面上，從而煙霧(例如，硫勝安或草酸)開始生長。例如，暴露于電磁能量(例
如，小于或等于193nm光刻)可以作為煙霧在襯底16和/或圖案化層18表面上 生長的催化劑。煙霧也可以因為制造工藝中殘留的殘留物與例如表面附近的水 汽發(fā)生反應(yīng)而形皿襯底16和/或圖案化層18的表面上。
為了防止煙霧在表面上的生長，可以在襯底16和/或圖案化層18的表面附 近引入氣體(例如，氮氣或隋性氣體，例如氬氣或氖氣)。在一個實施方案中， 氣體被引入至保持一個或多個光掩模12和/或薄膜組件14的儲存容器中。儲存 容器可以包括可操作以向容器內(nèi)排放氣體的氣體源。在一個實施方案中，氣體 源可以與容器的蓋子連接，以至當(dāng)蓋子關(guān)閉時氣體被釋放至容器中。通過在含 有氮氣或惰性氣體的容器中儲存光掩模12禾fV或薄膜組件14，可防止表面上持 續(xù)的煙霧生長，并因此可以維持光掩模12禾tV或薄膜組件14的特性。另外，光 掩模12和/或薄膜組件14的壽命可以增加和/或確保正常操作所需要的清洗量可
在另一實施方案中，儲存容器可以用來保持一個或多個半導(dǎo)體晶片。氣體 可以防止半導(dǎo)體晶片表面上煙霧的生長，并因此防止半導(dǎo)體晶片上的任何集成 電路被損壞。
圖2A和2B分別示出包括自備氣體源的示例儲存容器的頂視圖和橫截面 圖。如圖2A所示，氣體源32可以附于儲存容器30的背面。在另一實施方案中， 氣4繊32可以附于儲存容器30的前面或側(cè)面。氣鵬32可以位于儲存容器30 的內(nèi)部或外部。如果氣體源32位于儲存^器30的外部，那么自氣體源32的小 出口可以被插入至儲存容器30中的類似尺寸的開口中，并且可以提供用于氣體 排腦諸存容器30的路徑。
氣體源32可以是圓柱體、筒或其它類似的可以用來儲存氣體的容器。在一 個實施方案中，氣體可以是氮氣。在其它實施方案中，氣體可以是惰性氣體。 在操作中，氣體源32可以通過觸發(fā)機(jī)構(gòu)34在蓋子36關(guān)閉時被觸發(fā)以向儲存容 器30中排放氣體。氣體源32可以在被更換之前用于多次開和關(guān)的循環(huán)。氣體 源32也可以提供預(yù)定時間的連續(xù)吹掃(例如，正壓)直到被儲存在儲存容器30 中的襯底可以被傳送到另一儲存容器中為止。在其它實施方案中，氣體源32可 以包含單一充氣(single charge)并可以在每次儲存容器30打開時被替換。
在一個實施方案中，儲存容器30可以是可操作以用來保持光掩模的盒子(compact)。盒子可以包括具有密封(例如，O型圈)的蓋子，使得一旦蓋子被 關(guān)閉時使空氣和其它污染物不能SA盒子。在另一實施方案中，儲存容器30可 以是可操以保持一個或多個半導(dǎo)體晶片的晶片架。在又一實施方案中，儲存容 器30可以是可操作以保持一個或多個襯底的儲料器。
如圖2A所示，儲存容器30可以包括觸發(fā)機(jī)構(gòu)34，從而在蓋子36關(guān)閉時 氣體源32向儲存容器30中排放氣體。在一個實施方案中，觸發(fā)機(jī)構(gòu)34可以包 括連接至位于氣體源32上的回轉(zhuǎn)閥的彈簧。在鉸鏈連接式蓋子36與儲存容器 30的底部部分成一定角度(例如，小于45度)的情況下，彈簧可以壓縮并打開 回轉(zhuǎn)閥以允許氣體從氣體源32流入儲存容器30中。當(dāng)蓋子36關(guān)閉時，彈簧的 壓縮可以繼續(xù)轉(zhuǎn)動氣體源32上的回轉(zhuǎn)閥至關(guān)閉位置。此時，氣體排放可能中斷。 在其它實施方案中，觸發(fā)機(jī)構(gòu)34可以是任何允許氣體源32提供氣體的受控或 定時爆發(fā)的機(jī)構(gòu)。
圖3A至3C示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)當(dāng)暴露于氣體中時，隨著時間的過去， 襯底表面上的污染物生長曲線。如圖所示，已經(jīng)包括一些煙霧生長的光掩模被 暴露于氮氣(N2) —定時間。在每一例子中，在光掩模暴露氮氣中的時間內(nèi)煙 霧的生長停止，與煙霧已經(jīng)在表面上生長的天數(shù)無關(guān)。另外，當(dāng)光掩模被從氮 氣環(huán)境中移開之后，煙霧繼續(xù)生長。因此，在表面已經(jīng)形成煙霧層的襯底的表 面附近引入氮氣，使得在所述氮氣存在的同時煙霧停止生長。
盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明以及它的優(yōu)點，但是應(yīng)理角tt不脫離如所附權(quán) 禾腰求所限定的本公開的精神和范圍的情況下會辦實現(xiàn)各種變化、替代和改變。
權(quán)利要求
1、用于減少襯底上煙霧生長的裝置，包括可操作以儲存襯底的容器；以及連接至所述容器的氣體源，所述氣體源可經(jīng)操作以分配氣體到所述容器中，用于防止在所述襯底表面上生長煙霧。
2、 如權(quán)利要求1所述的^S，其中所述容器包括可操作以將所述襯底封閉在所述容器內(nèi)的蓋子。
3、 如權(quán)禾腰求2所述的裝置，其中當(dāng)蓋子關(guān)閉時分配所述氣體。
4、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述氣體包括氮氣。
5、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述氣體包括惰性氣體。
6、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述容器包括可經(jīng)操作以保持光掩模的盒子 或儲料器。
7、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中 所述容器可經(jīng)操作以儲存多個襯底；以及所述氣體源可經(jīng)操作以防止所述多個襯底的所述表面上的煙霧生長。
8、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述襯底包括光掩，對寸底。
9、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述襯底包括半導(dǎo)體晶片。
10、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述襯底包括薄膜。
11、 減少襯底上煙霧生長的方法，包括 提供可經(jīng)操作以保持襯底的容器，所述容器可經(jīng)操作以將所述襯底封閉在所述容器內(nèi)；提供連接至所述容器的氣體源；以及所述氣體源分配氣體，所述氣體可經(jīng)操作以防止在所述襯底上生長煙霧。
12、 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述容器包括可經(jīng)操作以將所述襯底封閉在述容器內(nèi)的蓋子。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括 當(dāng)所述蓋子關(guān)閉時啟動觸發(fā)機(jī)構(gòu)；和當(dāng)所述蓋子關(guān)閉時從所述氣體源分配所述氣體。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述觸發(fā)機(jī)構(gòu)包括連接至彈簧的回轉(zhuǎn)閥，使得所述彈簧的壓縮控制所述氣鵬的排放。
15、 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述氣體包括氮氣。
16、 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述氣體包括惰性氣體。
17、 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述容器包括可經(jīng)操作以保持光掩模的盒 子或儲料器。
18、 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中 所述容器可經(jīng)操作以保持多個襯底；以及所述氣體源可經(jīng)操作以防止所述多個襯底的所述表面上煙霧生長。
19、 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述襯底包括光掩模襯底。
20、 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述襯底包括半導(dǎo)體晶片。
21、 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述襯底包括薄膜。
全文摘要
公開了防止襯底表面上煙霧生長的裝置和方法。該裝置包括可經(jīng)操作以儲存襯底的容器以及連接至該容器的氣體源。為了防止該襯底表面上煙霧生長，該氣體源可經(jīng)操作以向該容器內(nèi)排放氣體。
文檔編號H01L21/00GK101395697SQ200780005167
公開日2009年3月25日 申請日期2007年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月13日
發(fā)明者E·M·弗賴伊, L·E·弗里薩 申請人:凸版光掩膜公司