掩膜版寿命受到雾状缺陷的限制

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1、光掩膜版的贮存环境也影响了掩膜版残余污染物水平，即使没有光子曝光。这些水平是根据晶圆厂在不同地点储存的样本的累积残留污染物量化的，并使用离子色谱法进行测量。一个月后，晶圆厂的硫酸和氨水平是掩膜版刚离开掩膜工厂时（图4）的3-4倍。这些残留物从光掩膜版周围的空气中吸附而来（空气分子污染物[AMC]）。因此，需要改善光掩膜版的环境。在我们加速曝光试验台的测试结果显示了多种形成硫酸铵的方式7-9。它发生在晶圆曝光和贮存期间，那里存在氨和硫酸根。客户反馈表明，在贮存和曝光期间实施AMC过滤，大大提高了光

2、掩膜版的寿命和可靠性。大气相似物，给光掩版膜雾状缺陷的形成，特别是硫酸铵（见表2），提供了模型。大气雾状缺陷是由颗粒的光散射造成的，就像雾状缺陷影响镜头或掩膜版一样。大气中约50％的微小颗粒物含有硫酸铵，主要来自空气中二氧化硫（SO2）和氨10。二氧化硫来源于自然活动（火山活动，浮游植物排放）和人为活动（化石燃料燃烧），并排放到大气中。氨是一种自然生物代谢物。结合太阳光的能量，臭氧和水蒸汽，气态硫酸铵在大气上层形成，然后迅速沉淀，形成微粒。这些相同的AMC出现在掩膜版周围，193nm光子提供能源

3、，推动硫酸铵形成。二氧化硫和氨的大气浓度，随区域和季节变化很大11，所以控制这些污染物的挑战，因晶圆厂和时间而异。硝酸铵是第二种大气中最常见的无机微粒，形成机制与硫酸铵相似。羧酸是大气中最常见的有机微小颗粒，而草酸是最常见的一种羧酸12。有机雾状缺陷是发生在掩膜版第一次曝光期间的常见小缺陷。缺陷密度刚开始很高，但随着额外曝光而下降。该缺陷尺寸通常小于光刻技术可印刷的尺寸，但是它会影响成品率。烟雾是有机雾状缺陷最好的相似物。空气中挥发性有机化合物，结合存在的紫外线（UV）辐射和臭氧，形成有机化合物

4、，并沉淀形成大气颗粒物。对于光掩膜版，有机化合物的来源是薄膜和贮存盒材料，以及晶圆厂中与工艺有关的材料。样板的硫酸铵测试证实，掩膜版贮存在晶圆厂无曝光条件下，有机污染物水平有很大程度的升高。这些测试还显示了来自薄膜和掩膜包装的逸气材料。包装供应商减少了它们的数量，但是还需要进一步减少，特别是要改善光掩膜版存储货架和容器。在一个大的晶圆厂里管理雾状缺陷，是一个关键性问题。雾状缺陷检测通常发生在掩膜版检查期间，最糟的结果会导致成品率损失。因为，雾状缺陷是193nm自身的问题，有很多工厂都实施了一系列

5、的遏制行动，例如基于时间或曝光的掩膜版检查13。可疑的掩膜版被返回到掩膜工厂清洗，这对于晶圆厂只是一个后勤问题。为了保持生产线运作，同一层常常使用多个掩膜版，这增加了成本和复杂性。传统的掩膜检查并不能充分表征掩膜版用户看到的雾状缺陷类型。通常情况下，掩膜版必须迅速清洗，并采用一层新薄膜保护，然后退还给晶圆厂。这就限制了分析缺陷、了解根源并且制定矫正措施的能力。因为每一种雾状缺陷有其独特的化学成份，需要使用一些技术确定缺陷类型（表3）。无论飞行时间（TOF）-SIMS和微拉曼光谱技术，在微米/近亚

6、微米范围内提供空间分辨率，以帮助确定缺陷化学性。随着较小缺陷变得越来越重要，需要新技术来确定分子结构。先进掩膜清洗技术为了防止在ArF掩膜版上形成硫酸铵雾状缺陷，光掩膜行业开始从传统的Piranha化学液转移到无硫酸盐光刻胶剥离和最后清洗工艺，包括臭氧水（10-100pmm臭氧），氢化水（1-10百万分之一氢气，补充少量的NH4OH，以维持PH值），氧等离子体和172nm紫外线曝光。图5显示了硫基和无硫工艺的典型剥离和清洗流程14,15。最先进的掩膜版剥离/清洁系统采用单基板和旋喷结构，能够获得

7、最高洁净度。这种转变带来了重大的技术挑战。臭氧水（O3:H2O）通过化学反应去除有机污染物，但是剥离速度比较缓慢。通常使用高温加速化学反应，简单地分解臭氧。因此，O3:H2O可以清除有机薄层，但不适合剥离大块的光刻胶，尤其是厚的光刻胶边缘球状物或通过干法刻蚀硬化的光刻胶。延长的O3:H2O曝光会损害铬层的顶部透层，必须优化臭氧浓度，以提供一个合理的光刻胶剥离速率，而不造成损害。为了拓宽操作窗口，光刻胶剥离工艺可能需要一个等离子体剥离过程，以消除大部分光刻胶，留下一个薄的光刻胶层由O3:H2O(可

8、能需要172nmUV曝光帮助)去除。薄膜替换带来另外一个去除厚有机物的问题是，薄膜胶粘剂可以相当顽强，并可能要求溶剂或Piranha才能完全去除。当O3:H2O的有机物去除速率缓慢时，对于最后清洗，是一个很小的问题时，其他技术（例如，高温去离子水冲洗，烘培或172nm紫外线），可用来减少硫酸水平。热去离子水是最有效的替代方法，虽然比不上采用O3:H2O替代Piranha那么有效。当可容许的缺陷尺寸随着每一个工艺节点降低时，必须增加力度以去除最小缺陷。因为SRAF，尤其是散射条，大约和最大允许缺陷