光刻掩模版、光刻污染物的处理方法、设备及光刻机

本发明涉及光刻污染物处理，尤其涉及光刻掩模版、光刻污染物的处理方法、设备及光刻机。

背景技术：

1、目前极紫外或电子束光刻胶材料主要有聚合物型、分子玻璃型和金属氧化物纳米颗粒型三大类。其中，金属氧化物纳米颗粒光刻胶有望大幅提高光刻灵敏度和光刻分辨率。尽管金属氧化物型光刻胶在极紫外光刻或电子束光刻方面表现出巨大的应用潜力。金属氧化物型光刻胶被视为最具发展前景的新一代光刻胶。但与传统光刻胶相比，由于金属氧化物纳米粒子引入给光刻工艺也带来了新的问题。

2、传统的光刻胶为有机聚合物分子，光刻胶曝光过程中会产生放气效应，产生气态的有机物分子，向真空腔中扩散，在极紫外光或电子束辐照的器件区域，碳氢化合物分子会裂解为游离碳，在器件、光刻掩模版等表面形成碳沉积污染，导致光学反射率降低，工作效率受到影响。为了抑制碳污染产生的进程，通常会在真空腔内充入氢气作为平衡气体，在极紫外光的作用下，氢气分子得到激发，产生氢自由基，通过与氢与碳的反应来延缓碳污染的发展过程。由于氢气的平衡气体作用，对于含有机物的金属氧化物型光刻胶带来新的问题，氢自由基不仅与碳反应，还会与金属元素发生氢化反应，氢化金属会沉积在器件表面，产生金属性污染。针对器件、光刻掩模版上形成的金属性污染，现有的处理办法主要是利用清洗气体进行清洗，但是清洗效果一般。

技术实现思路

1、本发明针对上述问题，至少克服一个不足，提出了一种光刻掩模版、光刻污染物的处理方法、设备及光刻机。

2、本技术提供一种光刻掩模版，包括光刻掩模基板以及设置在所述光刻掩模基板表面的氮氧化钛催化层，所述氮氧化钛催化层用于催化光刻污染物的清洗处理，所述氮氧化钛催化层的表面属性为碱性。

3、氮氧化钛既是一种光学薄膜材料也是一种光催化化学反应催化剂。在二氧化碳光催化转化领域，氮氧化钛可被用作催化剂，在紫外光的辐照作用下，促进二氧化碳的光催化还原反应。

4、由于二氧化碳分子是酸性氧化物，氮氧化钛催化层的表面属性为碱性，有利于在氮氧化钛催化层表面吸附二氧化碳，并与二氧化碳相互作用，从而促进化学反应发生以及在清洗时提升清洗效果。

5、进一步的，所述氮氧化钛催化层的厚度为1nm~3nm。

6、进一步的，所述光刻掩模基板包括基底以及多层设置在所述基底上的多膜层，所述多膜层包括多层依次堆叠设置的mo层和si层。

7、实际光刻运用时，多层mo/si设置的多膜层用于提高极紫外光的反射率。

8、氮氧化钛薄膜是一种三元tinxoy材料体系，它具有两种二元母体化合物tin和tio2属性的同时还兼具光催化和碱性的特性，相较于通过改性处理后才具有碱性的其他催化层，可控性、可靠性和稳定性均更强。即氮氧化钛催化层可作为催化层，同时氮氧化钛催化层也满足光学薄膜低吸收特性，可作为光学薄膜的保护层。氮氧化钛的具体特性参见《jmater sci》(2020)55:5123-5134中“electronic materials--electrical and opticalproperties of titanium oxynitride thin films”的相关叙述。

9、氮氧化钛催化层不仅可以催化化学反应的发生，在极紫外光学薄膜加工领域，氮氧化钛薄膜常作为保护层镀制在标准mo/si多膜层表面，以防止多膜层氧化，同时，氮氧化钛良好的光学性能可保持多膜层对极紫外光的高反射率。

10、进一步的，采用磁控溅射的方法在所述光刻掩模版的基底表面制备形成mo/si的多膜层。

11、进一步的，采用镀制的方法在所述多膜层表面形成氮氧化钛催化层。

12、本技术还提供一种光刻污染物的处理方法，包括如下步骤：

13、提供真空腔室，所述真空腔室内设置有光刻掩模版，所述光刻掩模版表面沉积有光刻工艺形成的光刻污染物，所述光刻污染物包括光刻产生的氢化金属性污染物，所述光刻掩模版具有氮氧化钛催化层，所述氮氧化钛催化层的表面属性为碱性；

14、向所述真空腔室内持续通入酸性的含氧清洗气体；

15、提供uv光，所述uv光用于照射所述光刻掩模版的氮氧化钛催化层，并激发出所述氮氧化钛催化层的光催化活性，以使酸性的含氧清洗气体产生活性氧原子，所述活性氧原子用于与所述氢化金属性污染物反应，产生挥发性气态化合物的挥发性气态化合物；

16、将所述挥发性气态化合物排出真空腔室。

17、本技术中所说的含氧清洗气体指的是含有氧元素的清洗气体。

18、本方法通过uv光辐照作用激发光刻掩模版氮氧化钛催化层的催化活性，并在uv光辐照作用下诱导含氧清洗气体产生活性氧原子与光刻工艺形成氢化金属污染物反应，从而实现污染物的处理。碱性的氮氧化钛催化层在催化反应发生的同时，可以吸附更多的酸性的含氧清洗气体于氮氧化钛催化层表面，进一步促进化学反应发生以及进一步提升清洗效果。即本发明为金属氧化物型光刻胶在实际光刻系统的推广应用提出了解决方案，解决了含有机物的金属氧化物型光刻胶氢化作用产生的金属污染问题并进行了清洗效果优化。

19、进一步的，含氧清洗气体产生的活性氧原子呈弱氧化性，在实现处理污染物的同时，可避免对光学元件膜层材料的过度处理。

20、进一步的，所述含氧清洗气体为二氧化碳清洗气体。

21、进一步的，所述光刻工艺采用极紫外线光刻机进行光刻，形成所述光刻污染物的光刻胶为金属纳米颗粒光刻胶。

22、金属纳米颗粒光刻胶的纳米颗粒为hfo2核或者zro2核。

23、进一步的，所述uv光的波长为260nm~387.5nm，功率小于等于75w。

24、uv光的功率过大会对掩模造成性能影响甚至器件损伤。

25、进一步的，所述真空腔室的初始真空度小于等于10-5pa；

26、通入酸性的含氧清洗气体后，真空腔室的真空度控制在小于等于10-1pa范围。

27、本技术还提供一种光刻污染物的处理设备，用于对光刻掩模版进行氢化金属性污染物的处理，所述光刻掩模版上具有氮氧化钛催化层，所述氮氧化钛催化层用于催化光刻污染物的清洗处理，所述氮氧化钛催化层的表面属性为碱性，所述光刻污染物处理设备包括：箱体、真空泵、uv光源以及清洗气体源；

28、所述箱体内形成有真空腔室，所述真空腔室用于放置待清洗的所述光刻掩模版以及给清洗处理提供反应空间；

29、所述真空泵与所述真空腔室连接，所述真空泵用于给所述真空腔室进行抽真空处理；

30、所述清洗气体源通过管路与所述真空腔室连接，所述清洗气体源用于往所述真空腔室内通入清洗气体，所述清洗气体为酸性的含氧清洗气体；

31、所述uv光源设置在所述真空腔室内，所述uv光源用于提供uv光，所述uv光用于照射所述光刻掩模版的氮氧化钛催化层，并激发出所述氮氧化钛催化层的光催化活性，以使酸性的含氧清洗气体产生活性氧原子。

32、所述光刻污染物处理设备为上述光刻污染物的处理方法实施所需的设备，所述光刻污染物处理设备结构简单，便于操作，与上述操作方法相结合，能够进一步推进金属氧化物型光刻胶在实际光刻系统的应用。

33、进一步的，所述uv光源为汞灯，所述uv光的波长为260nm~387.5nm，功率小于等于75w；

34、进一步的，所述箱体还形成有排气口，所述排气口用于排出真空腔室内进行污染物处理后产生的气体；

35、所述清洗气体源与所述真空腔室连接的管路上设置有流量计。

36、所述流量计用于监测和控制处理气体的流量，以确保系统的正常运行和安全性。

37、本技术还提供一种光刻机，所述光刻机包括真空腔室以及清洗气体源，所述真空腔室内设置有光刻掩模版，所述光刻掩模版包括氮氧化钛催化层，所述氮氧化钛催化层用于催化光刻污染物的清洗处理，所述氮氧化钛催化层的表面属性为碱性；

38、所述真空腔室内具有uv光源，所述uv光源用于提供uv光，所述uv光用于照射所述光刻掩模版的氮氧化钛催化层，并激发出所述氮氧化钛催化层的光催化活性，以使酸性的含氧清洗气体产生活性氧原子；

39、所述清洗气体源与所述真空腔室连通，所述清洗气体源用于向所述真空腔室内通入清洗气体。

40、即实际使用时，通过在光刻机的真空腔室内设置uv光源以及通入清洗气体源，当经过极紫外线光刻机进行光刻处理或者电子束光刻工艺后，累积氢化金属性污染物的光刻掩模版可以直接在真空腔室内进行清洗处理，简化了将光学元件或者光刻掩模版拆卸下来以及重新安装的步骤，操作效率大大提升。

41、进一步的，真空腔室上设置有用于排出进行污染物清洗处理后气体的排气口。

42、实际使用时，所述真空腔室可以为光刻腔。

43、本发明的有益效果是：

44、（1）为满足金属氧化物型光刻胶的实际使用需要，本发明提出具有氮氧化钛催化层的光刻掩模版，其表面属性本身为碱性，并具有光催化性质，在保证多层高反射率的条件下，为实际光刻曝光后氢化金属污染物处理工艺提供光催化条件，以及吸附更多的酸性的含氧清洗气体于氮氧化钛催化层表面，进一步促进化学反应发生以及进一步提升清洗效果。相较于通过改性处理后才具有碱性的其他催化层，可控性、可靠性和稳定性均更强。

45、（2）氮氧化钛具有光学薄膜作为保护层材料的光学特性，同时具有二氧化碳还原光催化特性。氮氧化钛催化层的设置既可以防止mo/si多膜层的氧化，延长掩模的使用寿命，又可以为金属氧化物型光刻胶光刻曝光带来的金属性污染处理工艺提供催化效益。

46、（3）结合本发明提供的设备使用，本方法通过uv光辐照作用激发光刻掩模版氮氧化钛催化层的催化活性，并在uv光辐照作用下催化二氧化碳清洗气体与光刻工艺形成的氢化金属性污染物反应，从而实现污染物的处理。本发明为金属氧化物型光刻胶在实际光刻系统的推广应用提出了解决方案，解决了金属氧化物型光刻胶氢化作用产生的金属污染问题。

47、（4）通过在光刻机的真空腔室内设置uv光源以及通入清洗气体源，当经过极紫外线光刻机进行光刻处理或者电子束光刻工艺后，累积氢化金属性污染物的光刻掩模版可以直接在真空腔室内进行清洗处理，简化了将光学元件或者光刻掩模版拆卸下来以及重新安装的步骤，操作效率大大提升。