文章來源：老虎說芯

原文作者：老虎說芯

本文簡(jiǎn)單介紹了極紫外光（EUV）掩膜版的相關(guān)知識(shí)，包括其構(gòu)造與作用、清洗中的挑戰(zhàn)以及相關(guān)解決方案。

EUV（極紫外光）掩膜版是現(xiàn)代半導(dǎo)體制造工藝中關(guān)鍵的元件之一，在集成電路的光刻過程中扮演著至關(guān)重要的角色。由于EUV技術(shù)的精密性和高要求，掩膜版的質(zhì)量直接影響到最終成品的良率。而在這些技術(shù)中，清洗掩膜版是一個(gè)不可忽視的環(huán)節(jié)。盡管EUV掩膜版的清洗步驟相較于硅片的清洗流程較少，但其面臨的挑戰(zhàn)卻異常復(fù)雜，主要體現(xiàn)在顆粒去除、材料損傷、污染控制等方面。

一、EUV掩膜版的構(gòu)造與作用

首先，了解EUV掩膜版的基本構(gòu)造與功能有助于理解清洗的必要性與復(fù)雜性。EUV掩膜版通常由多個(gè)層次的薄膜材料構(gòu)成，包括：

釕（Ru）層：作為掩膜版的頂部保護(hù)層，具有良好的耐熱性和抗輻射能力。

TaN（鉭氮化物）吸收層：用于吸收大部分極紫外光，確保曝光圖案的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)印。

這些層的設(shè)計(jì)不僅確保了掩膜版在EUV光刻中的功能，同時(shí)也使得掩膜版對(duì)于外界環(huán)境的敏感性大大增加。因此，掩膜版的清洗工作不僅僅是去除表面顆粒，更涉及到如何避免破壞這些敏感材料。

二、EUV掩膜版清洗中的挑戰(zhàn)

1. 顆粒去除率（PRE）要求

在半導(dǎo)體制造中，顆粒是影響良率的主要因素之一。硅片清洗雖然要求去除顆粒，但顆粒的去除率（PRE）并不需要達(dá)到100%，因?yàn)槲⑿〉念w粒通常不會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品產(chǎn)生明顯影響。然而，EUV掩膜版的清洗標(biāo)準(zhǔn)則更為嚴(yán)格。即使是微小的顆粒殘留，也可能導(dǎo)致圖案失真或成像缺陷，嚴(yán)重影響產(chǎn)品良率。

EUV掩膜版的顆粒對(duì)光刻成像的影響遠(yuǎn)超硅片，部分原因在于掩膜版的精度要求極高，甚至是零缺陷成像。因此，掩膜版清洗過程中必須確保顆粒的徹底去除，以保證成品的高質(zhì)量。

2. 表面損傷和薄膜損耗

清洗過程中，除去表面顆粒的同時(shí)，還要避免對(duì)掩膜版表面產(chǎn)生不必要的損傷。特別是對(duì)于EUV掩膜版來說，其表面材料（如釕層）非常脆弱，容易受到機(jī)械或化學(xué)損傷。表面損傷會(huì)直接影響到掩膜版的使用壽命和光學(xué)性能。除此之外，掩膜版的多層結(jié)構(gòu)容易在清洗過程中發(fā)生薄膜損耗，這將導(dǎo)致光學(xué)特性的變化，進(jìn)而影響光刻過程中的精準(zhǔn)度。

3. 新材料的引入與污染控制

與傳統(tǒng)的193nm掩膜版不同，EUV掩膜版使用了許多新型材料，尤其是釕和TaN。這些材料雖然在光學(xué)性能和耐輻射性方面具有優(yōu)越性，但其表面對(duì)于氧化和污染異常敏感。氧化、污染物的積累或有機(jī)物的附著，都會(huì)影響EUV掩膜版的傳光能力，從而導(dǎo)致成像精度的下降。因此，掩膜版清洗過程中，必須避免使用任何可能導(dǎo)致氧化或污染的清洗劑，并且需要特別注意材料表面的保護(hù)。

4. 清洗后副產(chǎn)物的殘留問題

清洗過程中的副產(chǎn)物通常是有機(jī)物，它們可能會(huì)附著在掩膜版表面，形成影響光刻質(zhì)量的污染源。尤其是EUV掩膜版表面的釕層，由于其較高的粘附力，容易吸附更多副產(chǎn)物。這些副產(chǎn)物不僅影響光刻的圖案質(zhì)量，還可能因?yàn)槠鋵?duì)EUV光的吸收作用，嚴(yán)重影響到最終成像的質(zhì)量。

此外，有機(jī)物的去除并非簡(jiǎn)單的清洗任務(wù)。通常，副產(chǎn)物無法通過傳統(tǒng)的掃描探針顯微（SPM）化學(xué)處理去除，因?yàn)樗鼈兣c表面材料的結(jié)合力較強(qiáng)。因此，如何有效清除這些副產(chǎn)物，是EUV掩膜版清洗技術(shù)中的一大難題。

三、解決方案與技術(shù)進(jìn)展

針對(duì)上述挑戰(zhàn)，許多研究和技術(shù)改進(jìn)已取得一定進(jìn)展，以下是一些有效的解決方案：

1. 采用臭氧水清洗

臭氧水具有強(qiáng)氧化作用，能夠有效分解有機(jī)物，尤其適用于去除掩膜版表面的有機(jī)副產(chǎn)物。臭氧水的優(yōu)勢(shì)在于它能夠在清洗過程中避免對(duì)掩膜版表面材料（如釕）造成損害，同時(shí)具有較高的清洗效率。通過合理調(diào)整臭氧水的濃度和清洗時(shí)間，能夠確保有效去除表面的有機(jī)物和顆粒，而不會(huì)導(dǎo)致材料的氧化或表面損傷。

2. 提高過濾效率

為了減少副產(chǎn)物的生成，增強(qiáng)清洗過程的過濾效率是一個(gè)行之有效的方法。通過優(yōu)化過濾系統(tǒng)，能夠在源頭控制污染物的數(shù)量，從而減少清洗過程中的難度。有效的過濾設(shè)備不僅能去除大顆粒的污染物，還能精確控制副產(chǎn)物的分布，避免它們進(jìn)入清洗過程中。

3. 精細(xì)化的清洗工藝設(shè)計(jì)

為了確保無副產(chǎn)物殘留，清洗工藝本身需要進(jìn)行精細(xì)設(shè)計(jì)。采用多階段清洗和干燥技術(shù)，可以有效地去除表面顆粒和有機(jī)物，同時(shí)避免副產(chǎn)物殘留。針對(duì)EUV掩膜版的特殊需求，開發(fā)新的清洗方案，例如通過不同的化學(xué)溶液組合，精確控制清洗效果，以最大程度地保護(hù)掩膜版的表面不受損傷。

4. 針對(duì)材料表面粘附力的處理

考慮到EUV掩膜版表面的高粘附力，新的研究方向集中在優(yōu)化清洗液的配方，使其具有更強(qiáng)的去除力，并且能夠在清洗過程中防止副產(chǎn)物附著。提高清洗液對(duì)材料的適配性，可以有效降低副產(chǎn)物的附著力，從而達(dá)到更高的清潔度。

四、總結(jié)

EUV掩膜版清洗技術(shù)的挑戰(zhàn)復(fù)雜且多方面，包括顆粒去除、表面損傷控制、污染防止以及副產(chǎn)物清除等。盡管這些挑戰(zhàn)難度巨大，但通過優(yōu)化清洗方法和工藝設(shè)計(jì)，如采用臭氧水清洗、增強(qiáng)過濾效率、精細(xì)化工藝設(shè)計(jì)等，工程師們可以有效提高清洗效率，減少副產(chǎn)物殘留，確保EUV掩膜版的高質(zhì)量，為半導(dǎo)體制造的精密工藝提供保障。