深紫外線曝光光罩結(jié)晶狀缺陷的生長機(jī)理和預(yù)防.pdf

1、半導(dǎo)體制造工藝一直遵循摩爾定律向前發(fā)展，光刻工藝的應(yīng)用讓半導(dǎo)體制造在大直徑晶圓、小關(guān)鍵尺寸、高套刻精度、生產(chǎn)高效率和低成本的商業(yè)模式下快速前進(jìn)。光刻工藝中反復(fù)使用的光罩容易在表面長出微小結(jié)晶狀顆粒，這些微小顆粒在曝光時(shí)可能被轉(zhuǎn)移到晶圓上形成圖形缺陷，引起晶圓良率降低。特別是近幾年193nm深紫外線激光光刻機(jī)的大量應(yīng)用，光罩結(jié)晶狀缺陷引起的良率損失較之前有顯著的增加，光罩結(jié)晶狀缺陷造成的良率損失成了光刻工藝工程師的重大挑戰(zhàn)。其生長原因和預(yù)

2、防成為光刻工藝中必須立即改善的重要課題。
　　光罩結(jié)晶狀缺陷的成分分析表明，其主要成分為NH4+，SO42-，Cl-等。從公開發(fā)表的文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可知，光罩清洗工藝中吸附在光罩表面的微量SO42-，NH4+甚至環(huán)境中的NH4+、Cl等離子在193nm波長曝光激光的照射下活性增加，從而發(fā)生酸、堿化學(xué)反應(yīng)生成結(jié)晶態(tài)化合物。光罩結(jié)晶狀缺陷的產(chǎn)生和發(fā)生頻率與光罩材料、光罩制作工藝和清洗流程密切相關(guān);與晶圓尺寸、曝光波長、光刻工藝因子、光

3、罩存儲(chǔ)環(huán)境甚至使用習(xí)慣等密切相關(guān)。而晶圓尺寸、曝光波長、光刻工藝因子是半導(dǎo)體制造技術(shù)發(fā)展的主流和趨勢。因此光罩結(jié)晶狀缺陷的解決方案重點(diǎn)放在改進(jìn)光罩清洗工藝、改善光罩使用、存儲(chǔ)環(huán)境和改進(jìn)光罩使用方式上。
　　本文通過改進(jìn)光罩清洗工藝從傳統(tǒng)的酸、堿清洗工藝到無酸、堿清洗工藝，以降低光罩表面化學(xué)離子粘附。提出采用超純干燥空氣對光罩使用、存儲(chǔ)微環(huán)境的改進(jìn)方案，提出“排隊(duì)-等待時(shí)間(Queue-Time)”功能來管理光罩離開光刻機(jī)和存儲(chǔ)保護(hù)

4、架的時(shí)間，進(jìn)一步提高超純干燥空氣保護(hù)的效果。該方案比改善光刻區(qū)大環(huán)境有明顯、穩(wěn)定的效果，維護(hù)費(fèi)用也大幅度降低。根據(jù)光罩結(jié)晶狀缺陷的形成原理和生長特性優(yōu)化193nm深紫外線曝光光罩的檢測方式和檢測頻率，在保證光罩品質(zhì)的同時(shí)減少對光罩缺陷檢測設(shè)備的需求。結(jié)合晶圓曝光工藝特性和晶圓圖形缺陷檢測技術(shù)，開發(fā)光罩結(jié)晶狀缺陷檢測的替代方案，不僅具有檢測速度快、效率高、及時(shí)有效等特點(diǎn)，而且大幅度降低光罩缺陷檢測機(jī)的費(fèi)用支出，上述改進(jìn)減少光罩結(jié)晶狀缺陷對