使用标准湿法清洁从EUV掩模空白中去除纳米颗粒

摘要

准备好无缺陷掩模供应是将极端紫外线光刻(EUVL)应用于32纳米半间距(HP)及更大的大批量半导体制造的关键挑战之一。根据ITRS在2008年更新的数据，对于32纳米的惠普，需要去除的缺陷尺寸为25纳米。另一方面，在2008年发表的报告中，对于32纳米高压线和空间图案，EUV掩模上吸收体缺陷的临界缺陷尺寸被描述为大约24纳米，这意味着必须去除具有相同尺寸的颗粒。在如此严格的缺陷要求下，清洁工艺必须发挥关键作用，以去除这些微小的颗粒缺陷。然而，由于缺乏薄膜保护，EUV掩模清洗面临着与反射掩模结构、诸如钌(Ru)覆盖层的新材料以及更频繁的清洗相关的独特挑战。因此，它必须足够温和，不会损坏EUV掩模上的脆弱图案和表面，特别是非常薄的钌覆盖层。竞争的需求使得EUV口罩清洁更具挑战性。

本文报告了使用灵敏度为80纳米的空白检测工具M1350对清洁相关问题的综合评估。在本文中，我们使用灵敏度为50纳米的新型空白检测工具M7360，将我们的努力扩展到更小的缺陷。

介绍

湿法清洗过程中残留在表面的小颗粒(所谓的添加剂)是扩展当前基于SPM(硫酸和过氧化氢混合物)的清洗过程以满足EUV要求的主要问题。为了应对这一挑战，我们评估了各种清洁工艺和化学物质的效果，并成功地在EUV掩模坯体上实现了零清洁添加和100%的颗粒去除效率。这些数据是使用80纳米灵敏度的Lasertec M1350获得的。今年，我们开始使用第二代检测工具 M7360对清洁性能进行评估，该工具在EUV掩模坯件上的检测灵敏度为50纳米二氧化硅等效粒径缺陷。这种高灵敏度的检测工具使我们能够改进清洁过程，并认识到在清洁更小颗粒方面的进一步挑战，这些颗粒以前在M1350上是看不到的.在本文中，我们介绍了我们使用M7360和其他计量工具对较小颗粒的清洁性能和加法器分析的最新结果。

实验

本研究采用的清洗工艺基于标准的SPM和SC1化学。我们选择了处理过程中带有颗粒和污染物的测试样品，以代表实际使用过程中更真实的口罩污染情况。为了量化清洁性能，使用清洁前后M1350和M7360的缺陷图计算清洁过程中的颗粒去除效率(PRE)和加法器。在我们的指标中，PRE定义为PRE= (n1 - n2) /n1×100.这里，n1是处理过程中添加的粒子数，n2是n1中未移动的粒子数.另一方面，通过比较清洁前后的缺陷位置来计算清洁加法器。

用M7360标记一些缺陷，以表征缺陷尺寸和成分。用原子力显微镜(AFM)测量高度，用扫描电子显微镜(SEM)测量横向尺寸，用俄歇电子能谱(AES)测量成分，对缺陷进行表征。由于我们针对AES分析的缺陷尺寸非常小，因此我们通过仔细比较作为缺陷附近参考的光谱来确定缺陷成分。

结果和讨论

本节使用M1350和M7360评估了处理颗粒和清洁加法器的性能，以量化整体清洁性能。图1(a)中M1350测量的缺陷图分别显示了添加的处理颗粒和当前记录(POR)清洗过程后的剩余颗粒。从这些评估中，我们得出结论，我们目前的POR清洁工艺能够清洁50纳米的颗粒，并且没有大于80纳米的添加剂。然而，对于更小的缺陷，我们认为工艺加法器是当前POR清洗工艺中需要解决的关键问题。

本节研究描述的下一步是我们在清洗后发现的添加物。表征的目的是确定加法器的来源，并开发减少它们的方法。图3显示了根据原子力显微镜图像确定的加法器尺寸(面积和高度)的散点图。

在分段测试中，整个清洗过程分为三个独特的步骤，并针对该步骤中使用的相应化学品对加法器进行评估。这三个步骤是SPM化学，热去离子水冲洗和SC1化学过程。M7360测量的加法器图如图6所示.观察到最多的加法器是SPM化学过程，其次是热水过程和SC1化学过程。这些结果表明，SPM化学导致大多数加法器。

如前所述，我们确定加法器为No。1。 EUV口罩清洁过程中的挑战。如上所述，我们将加法器源隔离为SPM化学步骤。下一步是消除加法器。理想情况下，在运送到使用地点之前，人们希望过滤掉化学物质中的所有颗粒。我们解决加法器问题的方法是双重的；一种是通过过滤从SPM化学品中去除颗粒，另一种是防止颗粒粘附在表面。事实上，我们通过改进过滤系统，在M1350检测的基础上，实现了大于80 nm缺陷的零加法器最终清洗。然而，基于M7360检查，相同的清洗过程产生了约60个尺寸小于80纳米的加法器。对于液体化学过滤来说，保持无颗粒是极其困难的，尤其是对于小颗粒。

结论

我们使用50纳米灵敏度的Lasertec M7360检测系统研究了基于SPM的清洁性能。发现当前的清洁工艺对于50纳米处理颗粒具有足够高的颗粒去除效率。然而，我们观察到许多小于80纳米的加法器。加法器的来源被确定为来自SPM化学品的颗粒。我们认为过程加法器是第一个为EUV口罩清洗。

本文已经采取了两种并行的方法来消除加法器:液体粒子过滤和过程优化来减轻加法器。我们已经证明了基于M7360检查可以实现一位数的加法器。

审核编辑：汤梓红