EUV掩膜版清洗—Intel的解決之道

　　對于極紫外（EUV）光刻技術(shù)而言，掩膜版相關(guān)的一系列問題是其發(fā)展道路上必須跨越的鴻溝，而在這些之中又以如何解決掩膜版表面多層抗反射膜的污染問題最為關(guān)鍵。自然界中普遍存在的碳和氧元素對于EUV光線具有極強(qiáng)的吸收能力。在Texas州Austin召開的表面預(yù)處理和清洗會議上，針對EUV掩膜版清洗方面遇到的問題和挑戰(zhàn)，Intel Corp. (Santa Clara, Calif.)的Ted Liang主持召開了一次內(nèi)部討論，并在會上向與會的同仁報(bào)告了在這一領(lǐng)域Intel和Dai Nippon Printing Co. Ltd. (DNP, Tokyo)合作研究的成果。

　　EUV光刻技術(shù)被普遍認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)32nm乃至更高技術(shù)節(jié)點(diǎn)CMOS關(guān)鍵工藝層的主要光刻技術(shù)方案。盡管對于分辨率而言EUV光刻技術(shù)使用的曝光波長比目前使用的ARF光刻技術(shù)縮小了10倍多，但是由于EUV波段的光線極易被各種光學(xué)材料吸收，這也需要研發(fā)一套全新的掩膜版結(jié)構(gòu)以滿足使用需求。因此，相對于目前的投影式光學(xué)系統(tǒng)而言，EUV掩膜版將采用反射技術(shù)而非折射技術(shù)。

　　Liang的報(bào)告主要集中在如何在掩膜版清洗后實(shí)現(xiàn)零缺陷增長，在掩膜版清洗技術(shù)各項(xiàng)指標(biāo)中這是非常困難的。通過對Intel的標(biāo)準(zhǔn)EUV掩膜版剖面結(jié)構(gòu)的分析，他指出，為了達(dá)到零印刷缺陷的完美標(biāo)準(zhǔn)，掩膜版清潔技術(shù)需要同時(shí)兼顧無法清洗去除的硬性缺陷和可清洗去除的軟性缺陷兩方面的需求。

　　盡管EUV掩膜版清洗步驟遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于硅片半導(dǎo)體的生產(chǎn)流程，但是這也絕非易事，它的挑戰(zhàn)包括：

　　■對于硅片清洗而言，其顆粒移除率（PRE）不需要達(dá)到100%，但對于掩膜版而言卻并非如此，其原因是對于產(chǎn)品良率而言，掩膜版表面顆粒的影響更大。

　　■如同硅片半導(dǎo)體制造工藝那樣，清洗過程中引起的EUV掩膜版表面損傷和薄膜損耗越來越關(guān)鍵。

　　■與193nm掩膜版相比，EUV掩膜版引入了包括中間層頂部覆蓋層釕和吸收層TaN在內(nèi)的多種新材料。

　　■EUV掩膜版對于氧化和污染非常敏感。

　　■由于零成像缺陷是可以實(shí)現(xiàn)的，在工廠內(nèi)用于生產(chǎn)的掩膜版需要經(jīng)常清洗。

　　■對于掩膜版清洗而言，關(guān)鍵是移除有機(jī)物而不能氧化中間層頂部覆蓋層釕材料表面。

　　Liang指出在6英寸釕/多層淀積材料(Ru/ML)的表面完全移除顆粒是確實(shí)可行的，但難度在于整個(gè)清洗工序需要確保無副產(chǎn)物殘留在掩膜版表面。和DNP的合作研究表明，副產(chǎn)物的數(shù)量與材料表面的性質(zhì)和粘附度相關(guān)。對于193nm光刻技術(shù)所使用的石英材料而言，由于其具備非常低的黏附力，故對于副產(chǎn)物是“免疫”的，而同樣用于193nm光刻技術(shù)的鉻材料其表面的黏附力也較低，所以清洗后表面黏附的副產(chǎn)物數(shù)量也較低，進(jìn)而不會影響成像質(zhì)量。但對于EUV的Ru/ML表面情況就截然不同了，它們不僅會黏附更多的副產(chǎn)物，而且由于副產(chǎn)物對EUV光線的吸收效應(yīng)，因此會對成像質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。

　　更糟糕的是，由于副產(chǎn)物為有機(jī)物，它們無法通過額外的掃描探針顯微（SPM）化學(xué)處理移除。可能的解決方案是改變清洗材料，比如采用能夠有效移除有機(jī)物的臭氧水，或者進(jìn)一步增強(qiáng)過濾效率，從而能在源頭減少副產(chǎn)物的數(shù)量。

　　在Liang的報(bào)告中提到了Pall Corp. (East Hills, N.Y.)正致力于研發(fā)新一代的過濾裝置，Sematech Albany也在研發(fā)一些移除硬性顆粒的技術(shù)手段。對于使用臭氧去離子水（DIO3），Liang介紹其中主要存在的問題是如何避免對掩膜版表面的腐蝕損傷。經(jīng)過20分鐘的清洗，表面被損傷了。盡管DIO3是非常具有吸引力，也非常易于操作，但對掩膜版表面的損傷卻是一個(gè)問題。