CN101008791A - 用于存贮和输送光掩模的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种存贮和输送光掩模的设备和方法。光掩模存贮容器具有流体密封壁、用于将光掩模移动到容器中和从容器中移出的开口和用于存贮流体的可密封入口。该方法包括通过开口将光掩模放置在存贮容器中，通过入口将存贮流体导入到容器中，封闭容器开口并密封存贮流体入口，其中存贮流体相对于光掩模基本上是惰性的。该方法还包括打开容器开口，并在从存贮容器中去除光掩模的同时，使用含乙醇气体接触光掩模表面，以便从光掩模表面上去除存贮流体。

Description

用于存贮和输送光掩模的设备和方法

技术领域

本发明一般地涉及微电子电路或其它特征的光刻制造，更具体地，涉及用于存贮和输送在光刻制造中使用的掩模的方法。

背景技术

在使用光刻技术制造集成电路和其它特征时，目标是构建具有所需图案的无缺陷光罩(reticle)或光掩模，然后在光刻处理期间将其投影到晶片上的抗蚀剂层上并对其曝光，以产生电路。光罩或光掩模上的颗粒污染在光刻成像期间可能导致问题。在掩模的前侧(图案化侧)上的颗粒可能在晶片上成像并导致产率损失。在过去，通过在掩模前侧上方放置保护薄膜(pellicle)已经减轻了该问题，使得颗粒沉积在薄膜上而不是在掩模自身上。该薄膜对于曝光波长是透明的，并且将颗粒保持在焦点外，因此颗粒不会在晶片上成像。在掩模背侧上的颗粒不可能成像，因为这些颗粒距焦平面已经有0.25英寸(6.35mm)。然而，即使如此，这些背侧颗粒也是不希望的，因为大的颗粒可能改变曝光，并且这些颗粒可以移动到其它不希望的位置处。由小颗粒引起的另外的顾虑是小颗粒可以形成改变掩模透光性的薄雾。对于需要背侧夹持的应用，颗粒可能导致夹持不平整。对于使用超过目前的193nm时代的曝光波长的光刻系统，如157nm、13.4nm远紫外光，以及～1nm的X射线，不存在对曝光能量透明同时具有保护性的已知薄膜解决方案。类似地，对于使用粒子束的光刻曝光系统，如用于电子投射光刻(EPL)和低能量电子投射光刻(LEEPL)中的电子，或用于离子投射光刻(IPL)中的离子，不存在薄膜解决方案。

特别地，一个新出现的问题是在掩模表面上吸附的污染物，如硫酸盐和氨。在用于先进的步进机中的高能曝光条件下，这些污染物可形成为长大到足以印制在晶片上的颗粒。污染物最初可以是空气传播的，或者在制造、输送和存储期间引入到掩模表面上。近来的分析已经显示，即使在通过溶解有氢和臭氧的超纯水(UPW)漂洗之后，由有机物、氟化物、硫化物和硅氧烷引入的明显的表面污染仍然能够产生。这样的表面污染主要来自于外部来源，相信其为在清洁之后引入的空气传播的污染。

目前用于掩模的存贮舱(storage pods)具有使来自外部空气传播但非来自化学污染的的颗粒最小化的过滤器。需要用于清除没有保护性薄膜的掩模表面上的颗粒以及吸附污染物的方法。

发明内容

考虑现有技术的问题和缺陷，因此，本发明的一个目的是提供一种改进的系统和方法，用于存贮和输送在微电子电路光刻制造中使用的光掩模。

本发明的另一个目的是提供一种用于存贮和输送光掩模的系统和方法，所述系统和方法明显减少掩模表面污染物。

本发明的进一步目的是提供一种用于存贮和输送光掩模的系统和方法，所述系统和方法在不必重新注入存贮流体的情况下使延长的存贮期成为可能。

本发明的再一个目的是提供一种用于存贮光掩模的系统和方法，所述系统和方法在将掩模从存贮流体中去除时对掩模表面进行清洁。

本发明的其它目的和优点将部分是明显的，并且部分可以从说明书中可知。

在本发明中实现了对本领域的那些技术人员可知的上述和其它目的，本发明涉及一种存贮和输送光掩模的方法，包括提供光掩模存贮容器，该光掩模存贮容器具有流体密封壁、用于将光掩模移动到和移出该容器的开口、用于存贮流体的可密封入口，和将光掩模通过开口放置在存贮容器中。该方法还包括通过入口将存贮流体导入到容器中，关闭容器开口并密封存贮流体入口，其中存贮流体相对于光掩模基本上是惰性的。

存贮容器优选地包括可密封的流体出口，并且该方法包括在存贮流体被导入到存贮容器中时从存贮容器排出气体，并随后密封该出口。可以进一步为存贮容器提供用于存贮流体的过滤器，并且该方法包括在流体被导入到存贮容器中时从存贮流体中过滤掉污染物。该过滤器优选地与入口相关联，并且在存贮流体被导入到存贮容器中时，从中过滤掉污染物。

该方法还包括，在导入存贮流体之前，使用试剂接触光掩模的表面以改变掩模表面的性质，例如使得掩模表面更亲水，或改变掩模表面的Z性质(zeta properties)。

存贮容器还可包括对于光掩模污染物具有吸附性的材料，例如，氧化铝，该方法可包括在光掩模和吸附材料之间施加电荷以将光掩模污染物吸附到该材料上。

在另一方面，本发明涉及一种输送光掩模的方法，该方法包括提供光掩模存贮容器，该光掩模存贮容器具有流体密封壁和用于将光掩模移动到该容器中和移出的开口，在光掩模存贮容器中提供光掩模和光掩模周围的存贮流体，所述存贮流体相对于光掩模基本是惰性的。该方法还包括打开容器开口，并在从存贮容器中去除光掩模的同时，使用含乙醇的气体接触光掩模表面，以便从光掩模表面上去除存贮流体。

该方法还包括在从存贮容器中去除光掩模期间保持气体对光掩模表面的流动，并维持掩模表面和存贮流体表面下方一定距离之间的含乙醇气体的浓度差。

该存贮容器可以包括流体口，并且该方法可以包括在从存贮容器中去除光掩模之前向存贮容器中导入液体，以便去除可能已经停留在容器中的任何颗粒。

存贮流体优选地包括诸如水的液体，所述液体可以包括添加剂以增加导电率或改变水的表面性质。添加剂包括氨、硫酸钾、氯化铝及其组合。

在另一方面，本发明涉及用于存贮和输送光掩模的设备，所述设备包括光掩模存贮容器，该光掩模容器具有流体密封壁、用于将光掩模移动到和移出该容器的开口以及用于存贮流体的可密封入口。光掩模可以通过开口被放置在存贮容器中，并且存贮流体可以通过入口被导入到容器中，以便在光掩模周围提供相对于光掩模基本上惰性的并且基本上无光掩模污染物的环境。

该设备优选地包括边缘保护件，所述保护件用于将光掩模与存贮容器的内壁隔开，以允许存贮流体与光掩模表面的接触面积最大化。

附图说明

在附加的权利要求书中详细地提出了被认为是新颖的本发明的特征和本发明的基本特点。附图仅用于示例说明的目的，且没有按比例绘制。然而，参照下文结合附图的详细描述可以最好地理解本发明自身(其设计和操作方法二者)，其中：

图1是本发明的光掩模存贮容器的优选实施方式的前截面正视图。

图2是沿图1的线2-2的光掩模存贮容器的截面图。

图3是图1的光掩模存贮容器的顶平面图。

图4是沿图1的线3-3的光掩模存贮容器的截面图。

图5是根据本发明的优选方法，从图1的光掩模存贮容器中抽出光掩模时顶部的侧面正视图。

具体实施方式

在描述本发明的优选实施方式时，将参照附图的图1～5，其中相似的数字表示本发明的相似特征。

本发明提供了一种在流体环境中输送和存贮光罩或光掩模的方式和方法。一旦掩模已经完成处理和检测，并且准备好装运到光刻制造设施，就可以导入该环境。在步进机中使用之前，在向处理室中导入包含低浓度乙醇的气相的同时，可以将掩模缓慢地从其流体存贮浴(fluid storage bath)中拉出。这迫使流体和可能存在的任何颗粒脱离掩模表面。优选地，尽可能地靠近曝光掩模夹具来进行该步骤，更优选地，在与步进机相同的环境中进行该步骤。如果必要，可以在曝光之前在掩模上进行UV/臭氧清洁，以便去除从乙醇干燥步骤留下的任何微量有机物。

为了将流体用于掩模存贮环境，本发明提供流体密封的且与存贮流体相容的光罩或光掩模存贮盒，并且该存贮盒便于去除和清洁掩模以便准备好用于曝光晶片。在本公开内容中针对二者。

在图1、2、3和4中描述了用于光掩模的承载外壳或盒20的优选实施方式。盒20的尺寸足以容纳所需的光掩模，典型地具有6英寸×6英寸×0.25英寸(152.4mm×152.4mm×6.35mm)的尺寸。矩形的光掩模22具有保持在位于盒20的内角处的柔性斜切边保护件24的对应切口中的方形边角22a、22b、22c、22d。柔性斜切边保护件26沿着内部的盒的侧边20c、20d设置，并接触掩模的侧边。附加的斜切边保护件26可以沿着盒22的上部和下部内边缘而设置。边缘保护件24、26具有与光掩模的最小接触，将光掩模与盒的内表面隔开，并防止掩模在盒内滑动。在光掩模前后表面和对应的盒的前后侧20a、20b之间，在光掩模侧边和对应的盒侧边端部20c、20d之间，存在着空间。除了提供正确的光掩模悬挂之外，边缘保护件24、26还减小了承载盒的内部体积，从而减少了存贮流体量。在导入时，存贮流体38基本上填充了盒20内光掩模22和盒20内表面之间的空间，并且接触光掩模的前表面和后表面22′、22″。盒20应当被构造成承受其将经历的内压和外压，并且壁可以由任何合适的材料制成，如诸如低除气的聚碳酸酯(low-outgassing polycarbonate)的聚合物、或诸如不锈钢的金属。尺寸和材料也应当优选地最小化静电放电(ESD)事件，使用导电材料或其它已知的实践。

为了提供存取途径，盒包括通常由垫圈密封的罩或盖子28，垫圈由对存贮流体是惰性的柔性聚合物或其它密封材料制成。为了插入和去除光掩模，盖子28可以完全从盒20上去除，或者可以通过铰链连接。可以使用夹子或其它固定装置来将盖子固定在原位。

通过分别设置在盒的上端部和下端部上的入口或出口30和32，存贮流体可以被填充到承载盒20中或从中排出。进出口30、32各自可选地包含用以在通过时从存贮流体中去除杂质的过滤器34，和用以密封所述开口的阀36。可以附加地提供其它口以允许流体填充和排出。所述盒应当是流体密封的，以提供不必要重新注入存贮流体的长周期。

优选地，存贮流体是诸如水的液体，但必须与用于掩模制造的诸如石英、铬和MoSi的材料相容(即惰性)。可以添加诸如极稀释的氨、氯化铝或硫酸钾的微量添加剂，以使存贮流体导电从而减少ESD以及调节流体的Z电势。同样优选地，调节Z电势以确保颗粒不会粘在掩模的表面上。此外，诸如表面活性剂、絮凝剂或螯合剂的聚合物可以被加入到水中以确保颗粒不会粘在掩模的表面上。因为表面活性剂将降低溶液的表面张力和粘度，并因此减小掩模表面处的界面能，使得颗粒不太可能粘结，所以表面活性剂是有益的。絮凝剂趋于改变颗粒的表面性质，使颗粒更可能彼此粘结而不是粘结到掩模的表面上，最终导致形成更容易从系统中冲洗的较大颗粒。类似于絮凝剂，螯合剂改变某些类型的颗粒的表面电荷(没有导致颗粒彼此吸附)，并因而允许溶液被调节到一个Z电势以便对其它材料有效。例如，典型地碱性溶液被用于调节Z电势，使得二氧化硅颗粒不会粘结到掩模的表面上。然而，在碱性溶液中，金属颗粒容易粘结到掩模的表面上。螯合分子可以被调节成附加到金属颗粒上，然后相应地改变表面电荷，因而防止金属颗粒粘结到掩模的表面上。此外可以将薄膜放置在盒内，位于盒的内表面和光掩模之间，以利用Z电势差并吸附颗粒离开掩模表面。这些薄膜可以是简单的氧化铝薄膜或稍复杂的诸如金属膜的薄膜，所述薄膜具有恒定的电荷以产生电压场，从而吸附颗粒离开掩模表面。存贮流体和薄膜二者应当被构造成使得Z电势的影响可以被最大化，从而保持掩模表面的清洁。

在操作中，从盒20上去除盖子28，并且对着下边缘部件24将光掩模22放置在内部。然后，插入上边缘部件，并且盖子28密封该盒。优选地，通过下部口32缓慢地导入存贮流体，以填充光掩模和盒壁之间的空间，在流体中不产生气泡。可能希望先导入流体以改变光掩模表面。例如，采用加臭氧的水或干的UV/臭氧清洁来清洁掩模，使得表面亲水，并因此更不可能产生气泡或吸附颗粒。对存贮盒的类似处理可能是必需的，以便改变表面使其同样亲水。采用臭氧冲洗存贮盒还具有杀灭可能存在于源DI水供应中的任何细菌的附加益处，所述细菌在长期存贮期间可能潜在地污染掩模。此外，在初始的清洗期间，盒20和光掩模22可以被同时放置在兆频声波或超声波系统中，以帮助去除任何微量颗粒。在入口32处提供一个或多个过滤器34，以便在导入的存贮流体中去除微量离子物质、有机物和颗粒。在进行该步骤时，打开该盒的对等的上端部处的口30中的阀36，排空盒内的气体，并允许存贮流体完全填充该盒，而不形成俘获的气囊。在所有的空气被存贮流体置换时，关闭两个口的阀36，然后该盒成为气密密封的存贮器和输送光掩模22的容器。掩模可以保持在该状态下，直至需要在光刻步进机中曝光。

在需要从存贮器中去除掩模时，在打开光罩存贮盒之前，可以通过口32向盒的底部导入水源以产生充分的流体流动，从而去除和清除可能已经停留在盒底部的任何颗粒，并将它们冲洗出上部的盒的口30的开口。然后去除盖子28和上部边缘件24，并且光掩模沿着方向40向上移出存贮流体38和盒20，如图5所示。为了防止在光掩模的表面22′和22″上形成液滴污点，可以在空气/流体界面38a处横跨掩模表面吹气。提供多个这样的喷嘴52，从而可以在整个前和后的光掩模表面上吹气。这利用了在美国专利6,029,371(通过引用包含其公开内容)中描述的Gibbs-Marangoni现象，在流体浴中存在着两个改变的表面张力区时产生该现象。这种效应已经被应用于干燥硅晶片。在本发明中，通过喷嘴52导入包含有机溶剂的干燥气体，例如诸如异丙基乙醇(IPA)的富乙醇蒸汽。优选地，干燥气体包括混合有诸如氮气(N2)的惰性气体的IPA，在干燥气体中浓度为IPA所占体积大约3％至80％之间，温度为大约80℃至170℃之间，更优选地，IPA大约40％至50％之间，温度为大约100℃至120℃之间。(关于“好的”干燥气体请参见美国专利6,029,371中的表1。)在掩模表面上，乙醇浓度高很多，这导致较低的表面张力。在存贮流体表面下的较深处，乙醇浓度较低。该浓度差是所希望的，并且通过在整个掩模提取期间维持流体流动以保证乙醇没有时间扩散到流体中，该浓度差可以增加。浓度差也对应于两个区域之间的表面张力差，所述表面张力差反过来产生离开掩模表面的流动。这种流动从掩模表面去除水及任何残余的颗粒。水被迫脱离掩模表面，从而使得可以在干燥且无颗粒的情况下将掩模导入步进机的曝光室中。当掩模曝光完成时，可以将掩模返回到填充流体的存贮容器中。

因而，本发明提供了一种用于存贮和输送光掩模的系统和方法，该系统和方法明显地减少了掩模表面污染物的产生，允许不必重新注入存贮流体的延长的存贮周期，并且在从存贮流体中去除掩模时清洁掩模表面。

尽管已经结合特定的优选实施方式具体地描述了本发明，但显然按照前面的描述，许多替代、改变和变动对于本领域的技术人员是明显的。因此，认为所附的权利要求将包括任何这样的替代、改变和变动，认为其落入本发明的真实范围和精神之内。

Claims (33)

1.一种存贮和输送光掩模的方法，包括：

提供光掩模存贮容器，该存贮容器具有流体密封壁、用于将光掩模移动到容器中和从容器中移出的开口、以及用于存贮流体的可密封入口；

通过开口将光掩模放置在存贮容器中；

通过入口将存贮流体导入到容器中；

关闭容器开口；以及

密封存贮流体入口，

其中存贮流体相对于光掩模基本上是惰性的。

2.根据权利要求1的方法，还包括为存贮容器提供可密封的流体出口，并且包括在存贮流体被导入到存贮容器中时从存贮容器排出气体，并随后密封该出口。

3.根据权利要求1的方法，其中进一步为存贮容器提供用于存贮流体的过滤器，并且包括在流体被导入到存贮容器中时从存贮流体中过滤掉污染物。

4.根据权利要求3的方法，其中所述过滤器与所述入口相连，并且包括在存贮流体被导入到存贮容器中时从存贮容器中过滤掉污染物。

5.根据权利要求1的方法，包括将所述光掩模与所述存贮容器的内壁隔开，以允许存贮流体与光掩模表面的接触面积最大化。

6.根据权利要求1的方法，包括在导入存贮流体之前，使用试剂接触光掩模的表面，以改变掩模表面的性质。

7.根据权利要求1的方法，包括在导入存贮流体之前，使用试剂接触光掩模的表面，以使掩模表面更亲水。

8.根据权利要求1的方法，包括在导入存贮流体之前，使用试剂接触光掩模的表面，以改变掩模表面的Z性质。

9.根据权利要求1的方法，其中所述存贮流体包括液体。

10.根据权利要求1的方法，其中所述存贮流体包括水。

11.根据权利要求10的方法，其中所述水包含添加剂，以增加导电率或改变水的表面性质。

12.根据权利要求10的方法，其中所述水包含选自由氨、硫酸钾、氯化铝及其组合构成的组的添加剂。

13.根据权利要求1的方法，其中所述存贮容器还包括对光掩模污染有吸附性的材料。

14.根据权利要求13的方法，包括在所述光掩模和吸附材料之间施加电荷以便将光掩模污染物吸附到该材料上。

15.根据权利要求13的方法，其中所述吸附材料包括氧化铝。

16.根据权利要求1的方法，还包括在从存贮容器中去除光掩模的同时，打开光掩模开口，并使用含乙醇的气体接触光掩模的表面，从而从光掩模表面上去除存贮流体。

17.根据权利要求16的方法，还包括在从存贮容器去除光掩模期间，维持含乙醇气体相对于光掩模表面的流动。

18.根据权利要求16的方法，还包括维持掩模表面和存贮流体表面下一定距离之间的含乙醇气体的浓度差。

19.一种输送光掩模的方法，包括：

提供光掩模存贮容器，该光掩模存贮容器具有流体密封壁和用于将光掩模移动到容器中和从容器中移出的开口；

在光掩模存贮容器中提供光掩模和光掩模周围的存贮流体，所述存贮流体相对于光掩模基本上是惰性的；

打开容器开口；以及

在从存贮容器中去除光掩模的同时，使用含乙醇气体接触光掩模的表面，从而从光掩模表面去除存贮流体。

20.根据权利要求19的方法，还包括在从存贮容器去除光掩模期间，维持所述气体相对于光掩模表面的流动。

21.根据权利要求19的方法，还包括维持掩模表面和存贮流体表面下一定距离之间的含乙醇气体的浓度差。

22.根据权利要求19的方法，其中进一步为所述存贮容器提供流体口，并且包括在从存贮容器中去除光掩模之前向存贮容器中导入液体，以便去除可能已经停留在容器中的任何颗粒。

23.根据权利要求19的方法，包括将所述光掩模与所述存贮容器的内壁隔开，以允许存贮流体与光掩模表面的接触面积最大化。

24.根据权利要求19的方法，其中所述存贮流体包括液体。

25.根据权利要求19的方法，其中所述存贮流体包括水。

26.根据权利要求25的方法，其中所述水包含添加剂，以增加导电率或改变水的表面性质。

27.根据权利要求25的方法，其中所述水包含选自由氨、硫酸钾、氯化铝及其组合构成的组的添加剂。

28.一种用于存贮和输送光掩模的设备，包括光掩模存贮容器，该光掩模存贮容器具有流体密封壁、用于将光掩模移动到容器中和从容器中移出的开口和用于存贮流体的可密封入口，由此可以通过开口将光掩模放置在存贮容器中，并且可以通过入口将存贮流体导入到容器中，以便在光掩模周围提供相对于光掩模基本上是惰性的且基本上无光掩模污染物的环境。

29.根据权利要求28的设备，其中所述存贮容器还包括可密封流体出口，用于在将存贮流体导入到存贮容器中时从存贮容器中排出气体。

30.根据权利要求28的设备，其中进一步为存贮容器提供过滤器，用于在将流体导入到存贮容器中时，从存贮流体中过滤掉污染物。

31.根据权利要求30的设备，其中所述过滤器与所述入口相连。

32.根据权利要求28的设备，包括边缘保护件，用于将光掩模与存贮容器的内壁隔开，以允许存贮流体与光掩模表面的接触面积最大化。

33.根据权利要求28的设备，还包括存贮容器中的光掩模和光掩模周围的存贮液体，该存贮液体相对于光掩模基本上是惰性的并且基本上无光掩模污染物。

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