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清洗衬底的方法、制造光掩模的方法及清洗光掩模的方法

阅读：431发布：2020-05-08

专利汇可以提供清洗衬底的方法、制造光掩模的方法及清洗光掩模的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明实施例涉及清洗衬底的方法、制造光掩模的方法及清洗光掩模的方法。提供一种用于制造光掩模的方法。所述方法包含：接收具有放置于其上方的硬掩模的衬底；在所述硬掩模上方形成图案化光致抗蚀剂；使用所述图案化光致抗蚀剂作为掩模来图案化所述硬掩模；及去除所述图案化光致抗蚀剂。所述去除所述图案化光致抗蚀剂包含：使所述衬底上方的有机材料氧化；将碱性溶液涂覆到所述图案化光致抗蚀剂上；及通过机械冲击来去除所述图案化光致抗蚀剂。本发明还提供一种用于清洗衬底及光掩模的方法。，下面是清洗衬底的方法、制造光掩模的方法及清洗光掩模的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种方法，其包括：
接收具有表面的衬底；
将氢氧化四甲基铵TMAH涂覆到所述表面，借此更改所述表面上的聚合物材料的分子键结；及
将机械冲击提供到所述衬底的所述表面上的所述聚合物材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述TMAH通过断开交联聚合物链来更改所述聚合物材料的所述分子键结。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在涂覆所述TMAH之前，使所述表面上方的聚合物材料氧化。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述将机械冲击提供到所述第一表面包括：
将兆频超声波清洗应用于所述衬底。
5.一种方法，其包括：
接收具有放置于其上方的硬掩模的衬底；
在所述硬掩模上方形成图案化光致抗蚀剂；
使用所述图案化光致抗蚀剂作为掩模来图案化所述硬掩模；及
去除所述图案化光致抗蚀剂，其包括：
使所述衬底上方的有机材料氧化；
在使所述衬底上方的所述有机材料氧化之后，将碱性溶液涂覆到所述图案化光致抗蚀剂上；及
通过机械冲击来去除所述图案化光致抗蚀剂。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述硬掩模包含硬掩模层及堆叠于所述硬掩模层上的牺牲硬层，且所述图案化光致抗蚀剂的所述形成及所述硬掩模的所述图案化包括：
在所述牺牲硬层上方形成第一图案化光致抗蚀剂层；
使用所述第一图案化光致抗蚀剂层作为掩模来图案化所述牺牲硬层，借此形成图案化牺牲硬层；及
使用所述图案化牺牲硬层作为掩模来图案化所述硬掩模层，借此形成图案化硬掩模层。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述图案化光致抗蚀剂的所述去除包括：
使所述衬底上方的聚合物材料氧化；
在使所述衬底上方的所述聚合物材料氧化之后，将碱性溶液涂覆到所述第一图案化光致抗蚀剂层上；及
通过机械冲击来去除所述第一图案化光致抗蚀剂层。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述图案化光致抗蚀剂的所述形成及所述硬掩模的所述图案化进一步包括：
在所述图案化硬掩模层上方形成第二图案化光致抗蚀剂层；及
使用所述第二图案化光致抗蚀剂层作为掩模来图案化所述图案化硬掩模层。
9.根据权利要求5所述的方法，其中所述碱性溶液包括氢氧化四甲基铵。
10.一种方法，其包括：
通过使连结光掩模与护膜框架的粘着剂脱胶而从所述光掩模的顶表面去除所述护膜框架；及
去除所述顶表面上的剩余粘着剂，其包括：
将臭氧去离子水提供到所述光掩模的所述顶表面；
在将所述臭氧去离子水提供到所述光掩模的所述顶表面之后，将碱性溶液提供到所述光掩模的所述顶表面；及
对所述剩余粘着剂执行兆频超声波清洗。

说明书全文

清洗衬底的方法、制造光掩模的方法及清洗光掩模的方法

技术领域

[0001] 本发明实施例是有关清洗衬底的方法、制造光掩模的方法及清洗光掩模的方法。

背景技术

[0002] 典型半导体工艺包含数个步骤，例如光刻术为将在早期制造阶段极大影响半导体结构的关键步骤。光刻术的基本原理类似于薄膜摄影术的基本原理。透过高精度光刻术工具将光掩模的图案投射到晶片表面上，晶片表面涂布有光敏化学化合物(例如，光致抗蚀剂)层。接着透过交联反应、显影、曝光后烘烤及湿式蚀刻或干式蚀刻将光掩模的图案转印到晶片表面。

发明内容

[0003] 本发明实施例是关于一种方法，其包括：接收具有表面的衬底；将氢氧化四甲基铵(TMAH)涂覆到所述表面，借此更改所述表面上的聚合物材料的分子键结；及将机械冲击提供到所述衬底的所述表面上的所述聚合物材料。

[0004] 本发明实施例是关于一种方法，其包括：接收具有放置于其上方的硬掩模的衬底；在所述硬掩模上方形成图案化光致抗蚀剂；使用所述图案化光致抗蚀剂作为掩模而图案化所述硬掩模；及去除所述图案化光致抗蚀剂，其包括：使所述衬底上方的有机材料氧化；在使所述衬底上方的所述有机材料氧化之后将碱性溶液涂覆到所述图案化光致抗蚀剂上；及通过机械冲击去除所述图案化光致抗蚀剂。

[0005] 本发明实施例是关于一种方法，其包括：通过使连结光掩模与护膜框架的粘着剂脱胶而从所述光掩模的顶表面去除所述护膜框架；及去除所述顶表面上的剩余粘着剂，其包括：将臭氧去离子水提供到所述光掩模的所述顶表面；在将所述臭氧去离子水提供到所述光掩模的所述顶表面之后将碱性溶液提供到所述光掩模的所述顶表面；及对所述剩余粘着剂执行兆频超声波清洗。附图说明

[0006] 当结合附图阅读时，从以下实施方式更好理解本公开的实施例的方面。应注意，根据行业中的标准实践，各种结构不按比例绘制。事实上，为清晰论述，各种结构的尺寸可任意增加或减小。

[0007] 图1为根据本公开的一些实施例的用于制造光掩模的方法的各个步骤的流程图。

[0008] 图2为根据本公开的一些实施例的图1中展示的一或多个步骤的各种子步骤的流程图。

[0009] 图3到8为根据本公开的一些实施例的用于形成光掩模的方法的一或多个操作的剖面图。

[0010] 图8A为展示根据本公开的一项比较性实施例的留在光掩模的拐角处的光致抗蚀剂残留物的俯视图。

[0011] 图8B为展示根据本公开的一项实施例的无光致抗蚀剂残留物留在光掩模的拐角处的俯视图。

[0012] 图9为根据本公开的一些实施例的用于制造光掩模的方法的各个步骤的流程图。

[0013] 图10到20为根据本公开的一些实施例的用于形成光掩模的方法的一或多个操作的剖面图。

[0014] 图21为根据本公开的一些实施例的用于清洗衬底的方法的各个步骤的流程图。

[0015] 图22为根据本公开的一些实施例的用于清洗光掩模的方法的各个步骤的流程图。

[0016] 图23为展示根据本公开的一些实施例的用于清洗光掩模的方法的一或多个操作的剖面图。

具体实施方式

[0017] 以下公开提供用于实施所提供主题的不同构件的许多不同实施例或实例。在下文描述组件及布置的特定实例以简化本公开。当然，这些仅为实例且并不旨在为限制性的。例如，在以下描述中，第一构件形成于第二构件上方或上可包含其中第一构件与第二构件形成为直接接触的实施例，且也可包含其中额外构件可形成于第一构件与第二构件之间，使得第一构件与第二构件可不直接接触的实施例。另外，本公开可在各项实例中重复元件符号及/或字母。此重复出于简化及清楚的目的且本身不规定所论述的各项实施例及/或配置之间的关系。

[0018] 此外，为便于描述，例如“在…下面”、“在…下方”、“下”、“在…上面”、“在…上方”、“上”、“在…上”及类似物的空间相对术语可在本文中用于描述一个元件或构件与图中绘示的另一(些)元件或构件的关系。空间相对术语旨在涵盖除在图中描绘的定向以外的使用或操作中的装置的不同定向。设备可以其它方式定向(旋转90度或按其它定向)且因此可同样解释本文中使用的空间相对描述符。

[0019] 如本文中使用，尽管例如“第一”、“第二”及“第三”的术语描述各种元件、组件、区域、层及/或区段，但这些元件、组件、区域、层及/或区段不应被这些术语限制。这些术语仅可用于区分一个元件、组件、区域、层或区段与另一元件、组件、区、层或区段。例如“第一”、“第二”及“第三”的术语在本文中使用时并不暗示序列或顺序，除非背景内容另有明确指示。

[0020] 如在本文中使用，术语“大约”、“大体上”、“大体”及“约”用于描述及说明小变动。当结合事件或境况使用时，所述术语可指其中确切地发生所述事件或境况的例项以及其中近似发生所述事件或境况的例项。例如，当结合数值使用时，所述术语可指小于或等于所述数值的±10％(例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±
2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％或小于或等于±0.05％)的变动范围。例如，如果两个数值之间的差小于或等于所述值的平均值的±10％(例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％或小于或等于±0.05％)，那么所述值可被认为“大体上”相同或相等。例如，“大体上”平行可指相对于0°小于或等于±10°(例如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°或小于或等于±0.05°)的角度变动范围。例如，“大体上”垂直可指相对于90°小于或等于±10°(例如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°或小于或等于±
0.05°)的角度变动范围。

[0021] 为将光掩模的图案精确地转印到半导体晶片或半导体衬底上的层上，使半导体工艺中使用的光掩模保持无污染物起到重要作用。光掩模上的污染物可导致半导体衬底上的层的低分辨率或非所要图案。在光掩模的形成期间，在操作之间执行一或多个清洗程序以获得光掩模的图案形成的良好结果。然而，在光掩模的工艺中，难以去除形成光掩模的图案所使用的聚合物材料。例如，在光刻操作期间，在曝光之后形成含有交联结构的光敏聚合物材料或粘着材料。光敏聚合物材料或粘着材料归因于交联效应而拥有更紧凑组分。交联效应为框架结构的重布，其导致硬化块状材料。硬化材料防止清洗化学品渗透及进一步去除所述材料。此外，光敏聚合物材料或粘着材料通常拥有导致增加去除难度的大凡得瓦力(van der Waals force)的大且平坦化表面。能够通过键断裂结合机械冲击(例如，喷嘴喷射或兆频超声波(megasonic)清洗)而减小静电力的化学溶液可难以去除交联光敏聚合物材料或粘着材料。促进去除聚合物材料的一种方式为提供氧化/还原剂，但去除结果可归因于聚合物材料的稳定结构而不令人满意。另外，使用氧化/还原剂的选项受到限制以避免对底层目标层或衬底的非所要损坏。

[0022] 参考图1，根据本公开的一些实施例，提供用于制造光掩模的方法M10。方法M10包含：(O11)接收具有放置于其上方的硬掩模的衬底；(O12)在硬掩模层上方形成图案化光致抗蚀剂；(O13)使用图案化光致抗蚀剂作为掩模而图案化硬掩模层；及(O14)去除图案化光致抗蚀剂。根据本公开的一些实施例，如图2中展示，操作(O14)包含：(O14-1)使衬底上方的有机材料氧化；(O14-2)将碱性溶液涂覆到图案化光致抗蚀剂上；及(O14-3)通过机械冲击去除图案化光致抗蚀剂。

[0023] 为进一步绘示本公开的概念，出于易于理解的目的根据一些实施例提供图3到8但其不旨在限制本公开。在一些实施例中，图3到8绘示用于制造掩模的方法。

[0024] 参考图3，根据操作(O11)及本公开的一些实施例，接收衬底10。在一些实施例中，在后续光刻术操作中，衬底10可对照明于其上的光透明。在衬底10上依序形成目标层11、硬掩模13及光致抗蚀剂15。根据操作(O12)及本公开的一些实施例，图案化光致抗蚀剂15以形成如图4中展示的图案化光致抗蚀剂层15'。可通过曝光、曝光后烘烤(PEB)、显影或其它光刻操作形成图案化光致抗蚀剂层15'。在一些实施例中，衬底10包含石英、硅、氧化硅、铝硅酸盐玻璃、氟化钙、氟化镁或其它适合材料。在一些实施例中，目标层11包含金属硅化物，例如硅化钛、硅化钼及/或硅化钨。在一些实施例中，通过溅镀或其它适合程序形成金属硅化物。在一些实施例中，硬掩模13包含金属。在一些实施例中，硬掩模13包含铬及/或铬化合物。在一些实施例中，铬化合物包含氧化铬、氮氧化铬、碳氧化铬或碳氮氧化铬。

[0025] 光致抗蚀剂15包含光敏聚合物材料或光活化树脂。在一些实施例中，光致抗蚀剂15包含羧酸树脂、醇化合物树脂、丙烯酸树脂、丙烯酸-环氧树脂、丙烯酸-苯乙烯树脂、苯酚-酚醛树脂或其它适合材料。在一些实施例中，光致抗蚀剂15包含光引发剂。

[0026] 在一些实施例中，光致抗蚀剂15为负型光致抗蚀剂。在曝光操作之后，由光诱发聚合反应。光致抗蚀剂层15暴露到光的一部分经聚合(即，经受光诱发聚合反应或交联反应)且变得不可溶解于光致抗蚀剂显影剂。光致抗蚀剂层15的未暴露部分溶解于光致抗蚀剂显影剂中且经去除以形成如图4中展示的图案化光致抗蚀剂层15'。图案化光致抗蚀剂层15'包含交联聚合物链。

[0027] 在一些实施例中，光致抗蚀剂15为正型光致抗蚀剂。光致抗蚀剂15暴露到光的一部分变得可溶解于光致抗蚀剂显影剂。光致抗蚀剂15的未暴露部分保持聚合且不可溶解于光致抗蚀剂显影剂。通过涉及由光致抗蚀剂显影剂溶解暴露部分的操作去除光致抗蚀剂15的暴露部分。因此，如图4中展示般形成图案化光致抗蚀剂层15'。图案化光致抗蚀剂层15'包含交联聚合物链。

[0028] 参考图5，根据操作(O13)及本公开的一些实施例，使用图案化光致抗蚀剂层15'作为掩模而图案化硬掩模13以形成图案化硬掩模13'。通过去除硬掩模13透过图案化光致抗蚀剂层15'暴露的一部分的蚀刻操作或等离子体操作形成图案化硬掩模13'。

[0029] 参考图6，根据操作(O14)及本公开的一些实施例，去除图案化光致抗蚀剂层15'。在一些实施例中，根据图2的操作(O14-1)，执行操作以使附接于衬底10、目标层11及图案化硬掩模13'上方的有机材料氧化，以便去除有机污染物。本文中提及的有机材料或有机污染物可为先前操作留下的任何有机化合物。在一些实施例中，通过喷嘴喷射提供臭氧去离子水(与臭氧混合的去离子水，或下文中为DIO3)以使有机材料氧化。在一些实施例中，DIO3在喷射到衬底10上之前由辐射源(例如，提供近紫外光或紫外光的源)照明。为清晰起见，流动通过辐射源或紫外灯的DIO3被称为经辐射DIO3或UV曝光DIO3。辐射源提供能量，且经辐射DIO3或UV曝光DIO3含有中性及/或带电氧自由基(O*、O-及O+)。使用经辐射DIO3或UV曝光DIO3具有使有机材料氧化的优点，此增强有机污染物的去除。在一些实施例中，依序提供DIO3及经辐射DIO3。在一些实施例中，将DIO3涂覆到衬底10上以通过旋转衬底10而使有机材料均匀地氧化。在一些实施例中，将经辐射DIO3或UV曝光DIO3涂覆到衬底10上以通过旋转衬底10而使有机材料均匀地氧化。

[0030] 在一些实施例中，在氧化操作之后且在操作(O14-2)之前，执行DI水冲洗操作，如下文将论述。

[0031] 在一些实施例中，根据图2的操作(O14-2)，将碱性溶液涂覆到图案化光致抗蚀剂层15'上。在一些实施例中，碱性溶液包含氢氧化铵(NH4OH)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化锂(LiOH)、胺，或其组合。在一些实施例中，碱性溶液包含季铵盐。在一些实施例中，碱性溶液包含氢氧化四甲基铵(TMAH)。在一些实施例中，碱性溶液包含去离子水及/或弱酸，以调整碱性溶液的pH值。可随不同应用的底层(即，在实施例中，衬底10、目标层11及图案化硬掩模13')的不同材料来调整碱性溶液的pH值。

[0032] 在一些实施例中，(例如)通过喷嘴喷射将不同碱性溶液依序涂覆到图案化光致抗蚀剂层15'上。在一些实施例中，将不同碱性溶液的组合涂覆到图案化光致抗蚀剂层15'上。在一些实施例中，将TMAH涂覆到图案化光致抗蚀剂层15'，且将SC1溶液涂覆到图案化光致抗蚀剂层15'，其中SC1溶液为氢氧化铵(NH4OH)、过氧化氢(H2O2)及去离子水的混合物。在一些实施例中，在涂覆SC1溶液之前提供TMAH溶液。在一些实施例中，在涂覆TMAH之前提供SC1溶液。在一些实施例中，依序提供TMAH及SC1溶液。在一些实施例中，在涂覆TMAH及涂覆SC1溶液的操作之间执行去离子水冲洗操作。

[0033] 在一些实施例中，碱性溶液更改聚合物图案化光致抗蚀剂层15'的分子键结。例如，TMAH通过断开图案化光致抗蚀剂层15'的交联聚合物链来更改聚合物材料的分子键结。碱性溶液使图案化光致抗蚀剂层15'的结构变松，且图案化光致抗蚀剂层15'变得更软。图案化光致抗蚀剂层15'与图案化硬掩模13'之间的接合强度减小。因此，通过以下操作更容易地去除图案化光致抗蚀剂层15'。在一些实施例中，在执行操作(O14-2)期间，旋转衬底10及图案化光致抗蚀剂层15'，以便增强图案化光致抗蚀剂层15'与碱性溶液之间的反应的均匀性。衬底10的旋转可通过提供机械力以增强碱性溶液中的带电化学基与交联聚合物链之间的电子排斥而以非交联反应的增加速率的形式提供额外益处。

[0034] 在一些实施例中，根据图2的操作(O14-3)，将机械冲击施加到图案化光致抗蚀剂层15'。在一些实施例中，衬底10在包含氢气泡的去离子水(称为DIH2)中经受兆频超声波清洗。由于碱性溶液使图案化光致抗蚀剂层15'的结构变松，所以附接到图案化硬掩模13'的图案化光致抗蚀剂层15'软化，且图案化光致抗蚀剂层15'与图案化硬掩模13'之间的接合强度减小。通过施加到衬底10的机械力去除图案化光致抗蚀剂层15'。在一些实施例中，在将兆频超声波清洗应用于衬底10上期间，旋转衬底10，以便增强衬底10上的机械冲击的均匀性。

[0035] 在一些实施例中，衬底10经受喷嘴喷射DIO3清洗，以便提供机械力以去除图案化光致抗蚀剂层15'。在一些实施例中，在将喷嘴喷射DIO3清洗应用于衬底10上期间，旋转衬底10，以便增强衬底10上的机械冲击的均匀性。

[0036] 在一些实施例中，在涂覆碱性溶液之前在衬底10上执行去离子水冲洗。在一些实施例中，在操作(O14-1)之后在衬底10上执行去离子水冲洗。涂覆去离子水以去除来自先前操作的反应物。在一些实施例中，通过去离子水冲洗去除来自先前操作的经反应有机材料的离子(例如，来自经辐射DIO3的氧自由基)及/或累积在衬底10上的电荷。在一些实施例中，通过在先前操作期间从衬底10去除反应物而增强碱性溶液与图案化光致抗蚀剂层15'之间的反应的速率及效率，且因此碱性溶液能够更容易地与图案化光致抗蚀剂层15'反应。在一些实施例中，旋转衬底10，同时将去离子水涂覆到衬底10。

[0037] 在一些实施例中，在操作(O14-3)之后在衬底10上执行去离子水冲洗。去离子水冲洗有助于从衬底10去除离子残留物以增强形成光掩模的后续操作的精确性。在一些实施例中，旋转衬底10，同时将去离子水涂覆到衬底10。

[0038] 参考图7，根据本公开的一些实施例，方法M10进一步包含使用图案化硬掩模13'作为掩模而图案化目标层11。目标层11放置于衬底10与图案化硬掩模13'之间。去除目标层11透过图案化硬掩模13'暴露的一部分以形成图案化目标层11'。在一些实施例中，通过干式蚀刻形成图案化目标层11'。

[0039] 参考图8，根据本公开的一些实施例，方法M10进一步包含从衬底10去除图案化硬掩模13'。在衬底10上方形成图案化目标层11'之后去除图案化硬掩模13'以形成光掩模PM1，如图8中展示。在一些实施例中，在去除图案化硬掩模13'之前及/或之后任选地执行清洗操作(例如，RCA清洗(Werner Kern在1965年开发的所属领域中的熟知清洗程序)、RCA-1清洗(或称为“标准清洗-1”、SC1，其为RCA清洗中的有机清洗的熟知子清洗操作)、RCA-2清洗(或称为“标准清洗-2”、SC2，其为RCA清洗中的离子清洗的熟知子清洗操作))或去离子水冲洗。

[0040] 如根据图1中展示的方法M10在上文及图3到8中提供的实施例可有效地去除制造光掩模所使用的(若干)光致抗蚀剂。在光掩模上出现缺陷的百分比可控制在0％到1.5％的范围内。如图8A中展示，在应用光致抗蚀剂去除操作之后(至少省略方法M10的操作(O14-2))，图案化光致抗蚀剂层15'的残留物R15'归因于所述残留物R15'比中心区域CET处的图案化光致抗蚀剂层15'的部分更难去除的事实而留在光掩模PM1的拐角CNR处。如图8B中展示，在应用光致抗蚀剂去除操作之后(如图6中先前描述)，可有效地去除光致抗蚀剂而未展示光掩模PM1的拐角CNR处的残留物。再者，操作(O14-2)中利用的碱性溶液对光掩模PM1的图案的临界尺寸(CD)具有可忽略的影响。换句话说，由当前清洗操作(即，图2中绘示的操作O14)制备的光掩模图案上的CD测量结果(包含CD平均值及CD均匀性)相当于使用常规清洗操作的CD测量结果。

[0041] 根据本公开的一些实施例，提供用于制造光掩模的方法M11，其中方法M11可为从方法M10导出的替代方法。在一些实施例中，方法M10的操作(O12)进一步包含在方法M11的操作O121中形成第一图案化光致抗蚀剂层及在方法M11的操作O122中形成第二光致抗蚀剂层。在一些实施例中，方法M10的操作(O13)进一步包含使用第一图案化光致抗蚀剂层及第二光致抗蚀剂层图案化硬掩模层两次，如方法M11的操作O131及操作O132中将分别描述。在一些实施例中，方法M10的操作(O14)进一步包含去除第一图案化光致抗蚀剂层及第二光致抗蚀剂层，如方法M11的操作O141及操作O142中将分别描述。在一些实施例中，硬掩模13可为单层结构。在一些实施例中，硬掩模13可为多层结构。

[0042] 参考图9，方法M11包含：(O111)接收具有放置于其上方的硬掩模的衬底；(O121)在硬掩模上方形成第一图案化光致抗蚀剂层；(O131)使用第一图案化光致抗蚀剂层作为掩模而图案化硬掩模，借此形成第一图案化硬掩模；(O141)去除第一图案化光致抗蚀剂层；(O122)在第一图案化硬掩模上方形成第二图案化光致抗蚀剂层；(O132)使用第二图案化光致抗蚀剂层作为掩模而图案化第一图案化硬掩模，借此形成第二图案化硬掩模；及(O142)去除第二图案化光致抗蚀剂层。

[0043] 为进一步绘示本公开的概念，出于易于理解的目的根据一些实施例提供图9到20但其不旨在限制本公开。为易于理解，重复元件符号以指示具有相同或类似功能或性质的元件。

[0044] 参考图10，根据操作(O111)及本公开的一些实施例，接收衬底10。在衬底10上依序形成目标层11、硬掩模13及光致抗蚀剂层151。在一些实施例中，硬掩模13包含依序形成于衬底10上方的目标层11上的硬掩模层131及牺牲硬层132，如图10中展示。牺牲硬层132经设计以提供图案化硬掩模层131的精确性。牺牲硬层132包含对硬掩模层131的蚀刻选择性高达预定蚀刻剂的材料。在一些实施例中，硬掩模层131的材料包含金属(例如，铬)，且牺牲硬层132的材料包含氧化物、氮化物或其它适合材料。

[0045] 根据操作(O121)及本公开的一些实施例，图案化光致抗蚀剂层151以形成如图11中展示的图案化光致抗蚀剂层151'。图案化光致抗蚀剂层151'的形成可类似于图案化光致抗蚀剂层15'的形成。光致抗蚀剂层151的材料可类似于光致抗蚀剂15的材料。目标层11及衬底10的材料及形成可类似于上文其它实施例中绘示的目标层11及衬底10的材料及形成。本文中省略重复描述。

[0046] 在一些实施例中，光致抗蚀剂层151为负型光致抗蚀剂。在曝光操作之后，由光诱发聚合反应。在一些实施例中，光致抗蚀剂层151为正型光致抗蚀剂。图案化光致抗蚀剂层151'包含交联聚合物链。

[0047] 参考图12到14，根据操作(O131)及(O132)及本公开的一些实施例，图案化硬掩模13的牺牲硬层132且去除图案化光致抗蚀剂层151'。在其中形成硬掩模层131及牺牲硬层
132的所述实施例中，使用图案化光致抗蚀剂层151'作为掩模而图案化牺牲硬层132。例如通过蚀刻操作去除牺牲硬层132透过图案化光致抗蚀剂层151'暴露的一部分，以在硬掩模层131上方形成如图12中展示的图案化牺牲硬层132'。

[0048] 参考图13，根据操作(O141)及本公开的一些实施例，去除图案化光致抗蚀剂层151'。在一些实施例中，操作(O141)包含如图2中展示的操作(O14-1)到(O14-3)。在一些实施例中，根据操作(O14-1)，执行操作以使附接于衬底10、目标层11、硬掩模层131及图案化牺牲硬层132'上方的有机材料氧化，以便去除有机材料。本文中提及的有机材料或有机污染物可为先前操作留下的任何有机化合物。在一些实施例中，通过喷嘴喷射将DIO3提供到衬底10以使有机污染物氧化。在一些实施例中，涂覆经辐射DIO3或UV曝光DIO3，且经辐射* - +
DIO3或UV曝光DIO3中含有的中性及/或带电氧自由基(O、O及O)与有机材料反应，且借此使有机污染物氧化。在一些实施例中，依序提供DIO3及经辐射DIO3，其中首先提供DIO3且其次提供经辐射DIO3或反过来。在一些实施例中，旋转衬底10，同时将DIO3涂覆到衬底10。在一些实施例中，旋转衬底10，同时将经辐射DIO3或UV曝光DIO3涂覆到衬底10。操作(O14-1)中的旋转衬底10的使用可增强氧化操作的均匀性。

[0049] 在一些实施例中，在氧化操作之后且在操作(O14-2)之前执行DI水冲洗操作，如下文将论述。

[0050] 在一些实施例中，根据图2的操作(O14-2)，将碱性溶液涂覆到图案化光致抗蚀剂层151'。在一些实施例中，碱性溶液包含氢氧化铵(NH4OH)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化锂(LiOH)、胺或其组合。在一些实施例中，碱性溶液包含季铵盐。在一些实施例中，碱性溶液包含氢氧化四甲基铵(TMAH)。可如上文方法M10中绘示般任选地执行其它清洗或冲洗操作及/或子操作。

[0051] 在一些实施例中，根据图2的操作(O14-3)，将机械冲击施加到图案化光致抗蚀剂层151'。可通过包含(但不限于)DIH2的兆频超声波清洗、(去离子水、DIH2、DIO3、经辐射DIO3及/或UV曝光DIO3的)喷嘴喷射的手段提供机械冲击。通过机械力去除图案化光致抗蚀剂层151'。

[0052] 如先前论述，在涂覆碱性溶液之前在衬底10上执行第一去离子水冲洗。在一些实施例中，在通过机械冲击去除图案化光致抗蚀剂层151'之后在衬底10上执行第二去离子水冲洗。去离子水冲洗有助于从衬底10去除离子残留物及/或反应物以增强形成光掩模的后续操作的精确性。在一些实施例中，当将第一去离子水冲洗应用于衬底10时，旋转衬底10。在一些实施例中，当将第二去离子水冲洗应用于衬底10时，旋转衬底10。

[0053] 参考图14，根据本公开的一些实施例，使用图案化牺牲硬层132'作为掩模而图案化硬掩模层131。例如通过一或多个蚀刻操作去除硬掩模层131透过图案化牺牲硬层132'暴露的一部分。在一些实施例中，从衬底10去除图案化牺牲硬层132'，如图15中展示。将图案化光致抗蚀剂层151'的图案转印到硬掩模13(图11中展示)上，且借此形成图案化硬掩模13'。在这些实施例中，图案化硬掩模13'包含图案化硬掩模层131'及任选地图案化牺牲硬层132'。

[0054] 参考图16，根据一些实施例，方法M11进一步包含使用图案化硬掩模层131'作为掩模而图案化目标层11。去除目标层11透过图案化硬掩模层131'暴露的一部分以形成图案化目标层11'。将图案化硬掩模层131'的图案转印到目标层11上。在一些实施例中，在图案化目标层11之前及/或之后任选地执行清洗操作，例如标准清洗操作或去离子水冲洗。

[0055] 参考图17到18，根据操作(O122)及本公开的一些实施例，在图案化硬掩模层131'上方形成图案化光致抗蚀剂层152'。在衬底10上方形成光致抗蚀剂层152以覆盖图案化硬掩模层131'，且去除光致抗蚀剂层152的一部分以形成图案化光致抗蚀剂层152'。在一些实施例中，光致抗蚀剂层152为负型光致抗蚀剂，且在其它实施例中，光致抗蚀剂层152为正型光致抗蚀剂。在一些实施例中，光致抗蚀剂层152为与光致抗蚀剂层151相同类型的光致抗蚀剂(例如，负型光致抗蚀剂)。

[0056] 参考图19，根据操作(O132)及本公开的一些实施例，使用图案化光致抗蚀剂层152'作为掩模来图案化图案化硬掩模层131'以形成图案化硬掩模层131”。去除图案化硬掩模层131'的透过图案化光致抗蚀剂层152'暴露的一部分。图案化硬掩模13(图11中展示)两次以形成图案化硬掩模13”。在这些实施例中，图案化硬掩模13”包含图案化硬掩模层131”。

[0057] 参考图20，根据操作(O142)及本公开的一些实施例，去除图案化光致抗蚀剂层152'。在一些实施例中，操作(O141)包含如图2中展示的操作(O14-1)到(O14-3)。本文中省略重复描述。将图案化硬掩模131”留在衬底10上方的图案化目标层11'上的适当位置中以形成光掩模PM2。在一些实施例中，图案化掩模131”充当半色调相移光掩模的光屏蔽层。

[0058] 如在先进制造中且针对较高分辨率，例如散射条(其相邻于可解析线放置的子分辨率线)的辅助构件经设计以形成于光掩模PM2上(如本公开的图20中绘示)，以防止曝光失真及分辨率增强。再次参考图12及20，在使用负型光致抗蚀剂151的实施例中，图11中的图案化光致抗蚀剂层151'的一部分PSB用于形成图20中的散射条SB。光掩模PM2上的辅助构件或实施例中的散射条SB不可印刷于半导体晶片或半导体衬底的表面上。为上述目的，散射条SB具有高高度对宽度高宽比(即，HSB/WSB)。如图20中展示，散射条SB的高度HSB在从50纳米到100纳米的范围内，且散射条SB的宽度WSB在从5纳米到30纳米的范围内。在形成散射条SB时，依序形成图案化牺牲硬层132'的一部分HM1SB及图案化硬掩模层131'的一部分HM2SB，如图12到16中展示。在一些实施例中，部分HM1SB及部分HM2SB也具有高高度对宽度高宽比。当在常规光致抗蚀剂清洗配方期间分别去除图案化光致抗蚀剂151'及152'时，部分HM1SB及散射条SB倾向于归因于高的高度对宽度高宽比而被去除。换句话说，常规光致抗蚀剂清洗配方将过多机械冲击(例如清洗流体)施加于高高宽比构件(例如散射条的图案化硬掩模及对应散射条本身)上，从而致使在清洗操作期间损失高高宽比构件。在前述清洗配方及方法M11中论述的碱性溶液提供化学力来去除图案化光致抗蚀剂151'及152'且避免剥除部分HM1SB及散射条SB。在一些实施例中，散射条SB的剥除百分比可被控制小于5％。

[0059] 本公开提供用于制造光掩模的方法。所述方法包含通过更改聚合物的分子键结而去除光致抗蚀剂的一系列操作。在相同概念下，本公开还提供如图21中展示的用于清洗衬底的方法M20及如图22中展示的用于清洗光掩模的方法M30。

[0060] 方法M20包含：(O21)接收具有表面的衬底；(O22)将氢氧化四甲基铵(TMAH)涂覆到第一表面，借此更改表面上的聚合物材料的分子键结；及(O23)将机械冲击提供到衬底的表面。方法M20执行衬底表面上的聚合物材料的去除。根据一些实施例及如图21中展示的方法M20，衬底可为半导体工艺中使用的任何种类的衬底。在一些实施例中，衬底为如根据方法M10及方法M11绘示的中间光掩模衬底。在一些实施例中，衬底为半导体工艺中使用的最后光掩模。在半导体工艺期间，将聚合物材料或剩余粘着剂附接到衬底的表面，且可将方法M20应用于半导体工艺期间的任何操作，以便通过更改其之间的分子键结而去除聚合物材料或剩余粘着剂。方法M30可进一步包含如根据方法M10及方法M11绘示的其它清洗或冲洗操作或子操作。本文中省略重复描述。

[0061] 当安装有护膜的光掩模被污染或长时间照明时，需要更换或清洗护膜。在通过护膜切割机及拆卸机去除护膜之后随后将进行清洗及检测操作，以便确保不仅根除污染物而且根除粘着剂。在一些实施例中，安装有护膜的光掩模包含护膜本身、框架、框架涂层、通气孔及过滤器、背侧盖及安装粘着剂。其中安装粘着剂包含基于丙烯酸的化合物、基于橡胶的化合物、基于聚丁烯的化合物、基于聚氨酯的化合物及硅基化合物。安装粘着剂难以去除，这是因为在长时间照明之后，有机粘着剂中的降级及脱气将使材料归因于交联反应而硬化。遍布图案的安装粘着剂残留物甚至损坏图案。本公开中公开的清洗操作可用于处理去除护膜之后留在光掩模上的交联安装粘着剂。

[0062] 方法M30包含：(O31)通过使连结光掩模与护膜框架的粘着剂脱胶而从光掩模的顶表面去除护膜框架；及(O32)去除顶表面上的剩余粘着剂，其中操作(O32)包含：(O321)将臭氧去离子水提供到光掩模的顶表面；(O322)将碱性溶液提供到光掩模的顶表面；及(O323)对剩余粘着剂执行兆频超声波清洗。

[0063] 参考图23，由粘着剂21将护膜框架23固定在光掩模20的顶表面S20上。在护膜框架23远离于光掩模20的一侧上将护膜25附接在护膜框架23上，以便减少来自环境或在工艺期间的污染及损坏。光掩模20的修复、调整或清洗偶尔需要从光掩模20的顶表面S20去除护膜框架23。根据操作(O31)及本公开的一些实施例，通过使连结光掩模20与护膜框架23的粘着剂21脱胶而从光掩模20的顶表面S20去除护膜框架23。如图23中展示，粘着剂21的部分留在光掩模20的顶表面S20上，其指示为粘着剂残留物211。粘着剂21在长时间使用之后或在光刻程序期间的曝光之后的降级或转变导致难以去除粘着剂21。在一些实施例中，粘着剂21包含聚合物材料，且粘着剂残留物211包含交联聚合物链。根据操作(O32)及本公开的一些实施例，执行操作(O321)到(O323)以去除剩余粘着剂残留物211。操作(O321)到(O323)类似于如图2中展示的操作(O14-1)到(O14-2)。本文中省略重复描述。也可任选地在方法M30中执行操作(O14-1)到(O14-2)之前、期间或之后的其它清洗或冲洗操作及/或子操作。

[0064] 相较于常规粘着剂清洗操作(例如，不具有碱性溶液)，本实施例中的清洗良率为98％，而使用常规粘着剂清洗操作为91％。清洗良率定义为在粘着剂清洗操作之后将护膜
25及护膜框架23重新安装到光掩模20之后的第一成功率。因而，本实施例的粘着剂清洗操作容许有效地去除光掩模20上的粘着剂残留物211，且借此在粘着剂残留物211的去除期间限制对光掩模20的损坏。

[0065] 本公开提供用于去除衬底上方的光致抗蚀剂及/或聚合物材料或污染物的方法。所述方法也可应用于制造半导体装置。根据本公开的一些实施例及方法，归因于打开聚合物材料的交联结构的更有效去除技术及清洗操作中需要更少物理力，缺陷的数目可改进达
50％。再者，归因于由碱性溶液提供的增强化学力，清洗循环时间也可改进达24％，且因此本公开的方法更有效地去除光致抗蚀剂、聚合物材料及/或污染物。结合其它清洗操作或子操作，可良好地控制衬底上的构件的临界尺寸的改变。

[0066] 本公开的一些实施例提供一种用于清洗衬底的方法。所述方法包含：接收具有表面的衬底；将氢氧化四甲基铵(TMAH)涂覆到所述表面，借此更改所述表面上的聚合物材料的分子键结；及将机械冲击提供到所述衬底的所述表面上的所述聚合物材料。

[0067] 本公开的一些实施例提供一种用于制造光掩模的方法。所述方法包含：接收具有放置于其上方的硬掩模的衬底；在所述硬掩模层上方形成图案化光致抗蚀剂；使用所述图案化光致抗蚀剂作为掩模而图案化所述硬掩模；及去除所述图案化光致抗蚀剂。去除所述图案化光致抗蚀剂包含：使衬底上方的有机材料氧化；将碱性溶液涂覆到所述图案化光致抗蚀剂上；及通过机械冲击去除所述图案化光致抗蚀剂。

[0068] 本公开的一些实施例提供一种用于清洗光掩模的方法。通过使连结光掩模与护膜框架的粘着剂脱胶而从所述光掩模的顶表面去除所述护膜框架；及从所述光掩模的所述顶表面去除剩余粘着剂。去除所述剩余粘着剂包含：将臭氧去离子水提供到所述光掩模的所述顶表面；将碱性溶液提供到所述光掩模的所述顶表面；及对所述剩余粘着剂执行兆频超声波清洗。

[0069] 前文概述若干实施例的结构，使得所属领域的技术人员可更佳地理解本公开的方面。所属领域的技术人员应了解，其可容易地使用本公开作为设计或修改用于实行本文中介绍的实施例的相同目的及/或达成相同优点的其它工艺及结构的基础。所属领域的技术人员还应认知，这些等效构造不脱离本公开的精神及范围，且其可在不脱离本公开的精神及范围的情况下在本文中进行各种改变、替换及更改。

[0070] 符号说明

[0071] 10 衬底

[0072] 11 目标层

[0073] 11' 图案化目标层

[0074] 13 硬掩模

[0075] 13' 图案化硬掩模

[0076] 13” 图案化硬掩模

[0077] 15 光致抗蚀剂

[0078] 15' 图案化光致抗蚀剂层

[0079] 20 光掩模

[0080] 21 粘着剂

[0081] 23 护膜框架

[0082] 25 护膜

[0083] 131 硬掩模层

[0084] 131' 图案化硬掩模层

[0085] 131” 图案化硬掩模层

[0086] 132 牺牲硬层

[0087] 132' 图案化牺牲硬层

[0088] 151 光致抗蚀剂层

[0089] 151' 图案化光致抗蚀剂层

[0090] 152 光致抗蚀剂层

[0091] 152' 图案化光致抗蚀剂层

[0092] CET 中心区域

[0093] CNR 拐角

[0094] HM1SB 部分

[0095] HM2SB 部分

[0096] HSB 高度

[0097] M10 方法

[0098] M11 方法

[0099] M20 方法

[0100] M30 方法

[0101] O11 操作

[0102] O12 操作

[0103] O13 操作

[0104] O14 操作

[0105] O14-1 操作

[0106] O14-2 操作

[0107] O14-3 操作

[0108] O21 操作

[0109] O22 操作

[0110] O23 操作

[0111] O31 操作

[0112] O32 操作

[0113] O111 操作

[0114] O121 操作

[0115] O122 操作

[0116] O131 操作

[0117] O132 操作

[0118] O141 操作

[0119] O142 操作

[0120] O321 操作

[0121] O322 操作

[0122] O323 操作

[0123] PM1 光掩模

[0124] PM2 光掩模

[0125] PSB 部分

[0126] R15' 残留物

[0127] SB 散射条

[0128] S20 顶表面

[0129] WSB 宽度

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