深紫外線曝光光罩結晶狀缺陷的生長機理和預防.pdf

1、半導體制造工藝一直遵循摩爾定律向前發(fā)展，光刻工藝的應用讓半導體制造在大直徑晶圓、小關鍵尺寸、高套刻精度、生產高效率和低成本的商業(yè)模式下快速前進。光刻工藝中反復使用的光罩容易在表面長出微小結晶狀顆粒，這些微小顆粒在曝光時可能被轉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的大量應用，光罩結晶狀缺陷引起的良率損失較之前有顯著的增加，光罩結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

2、防成為光刻工藝中必須立即改善的重要課題。
　　光罩結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)表的文獻和實驗結果中可知，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、堿化學反應生成結晶態(tài)化合物。光罩結晶狀缺陷的產生和發(fā)生頻率與光罩材料、光罩制作工藝和清洗流程密切相關;與晶圓尺寸、曝光波長、光刻工藝因子、光

3、罩存儲環(huán)境甚至使用習慣等密切相關。而晶圓尺寸、曝光波長、光刻工藝因子是半導體制造技術發(fā)展的主流和趨勢。因此光罩結晶狀缺陷的解決方案重點放在改進光罩清洗工藝、改善光罩使用、存儲環(huán)境和改進光罩使用方式上。
　　本文通過改進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離子粘附。提出采用超純干燥空氣對光罩使用、存儲微環(huán)境的改進方案，提出“排隊-等待時間(Queue-Time)”功能來管理光罩離開光刻機和存儲保護

4、架的時間，進一步提高超純干燥空氣保護的效果。該方案比改善光刻區(qū)大環(huán)境有明顯、穩(wěn)定的效果，維護費用也大幅度降低。根據光罩結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，在保證光罩品質的同時減少對光罩缺陷檢測設備的需求。結合晶圓曝光工藝特性和晶圓圖形缺陷檢測技術，開發(fā)光罩結晶狀缺陷檢測的替代方案，不僅具有檢測速度快、效率高、及時有效等特點，而且大幅度降低光罩缺陷檢測機的費用支出，上述改進減少光罩結晶狀缺陷對