文章來源：老虎說芯

原文作者：老虎說芯

本文簡單介紹了極紫外光（EUV）掩膜版的相關知識，包括其構造與作用、清洗中的挑戰以及相關解決方案。

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

一、EUV掩膜版的構造與作用

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

釕（Ru）層：作為掩膜版的頂部保護層，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，確保曝光圖案的準確轉印。

這些層的設計不僅確保了掩膜版在EUV光刻中的功能，同時也使得掩膜版對于外界環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

1. 顆粒去除率（PRE）要求

在半導體制造中，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）并不需要達到100%，因為微小的顆粒通常不會對最終產品產生明顯影響。然而，EUV掩膜版的清洗標準則更為嚴格。即使是微小的顆粒殘留，也可能導致圖案失真或成像缺陷，嚴重影響產品良率。

EUV掩膜版的顆粒對光刻成像的影響遠超硅片，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，還要避免對掩膜版表面產生不必要的損傷。特別是對于EUV掩膜版來說，其表面材料（如釕層）非常脆弱，容易受到機械或化學損傷。表面損傷會直接影響到掩膜版的使用壽命和光學性能。除此之外，掩膜版的多層結構容易在清洗過程中發生薄膜損耗，這將導致光學特性的變化，進而影響光刻過程中的精準度。

3. 新材料的引入與污染控制

與傳統的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性能和耐輻射性方面具有優越性，但其表面對于氧化和污染異常敏感。氧化、污染物的積累或有機物的附著，都會影響EUV掩膜版的傳光能力，從而導致成像精度的下降。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。

4. 清洗后副產物的殘留問題

清洗過程中的副產物通常是有機物，它們可能會附著在掩膜版表面，形成影響光刻質量的污染源。尤其是EUV掩膜版表面的釕層，由于其較高的粘附力，容易吸附更多副產物。這些副產物不僅影響光刻的圖案質量，還可能因為其對EUV光的吸收作用，嚴重影響到最終成像的質量。

此外，有機物的去除并非簡單的清洗任務。通常，副產物無法通過傳統的掃描探針顯微（SPM）化學處理去除，因為它們與表面材料的結合力較強。因此，如何有效清除這些副產物，是EUV掩膜版清洗技術中的一大難題。

三、解決方案與技術進展

針對上述挑戰，許多研究和技術改進已取得一定進展，以下是一些有效的解決方案：

1. 采用臭氧水清洗

臭氧水具有強氧化作用，能夠有效分解有機物，尤其適用于去除掩膜版表面的有機副產物。臭氧水的優勢在于它能夠在清洗過程中避免對掩膜版表面材料（如釕）造成損害，同時具有較高的清洗效率。通過合理調整臭氧水的濃度和清洗時間，能夠確保有效去除表面的有機物和顆粒，而不會導致材料的氧化或表面損傷。

2. 提高過濾效率

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

3. 精細化的清洗工藝設計

為了確保無副產物殘留，清洗工藝本身需要進行精細設計。采用多階段清洗和干燥技術，可以有效地去除表面顆粒和有機物，同時避免副產物殘留。針對EUV掩膜版的特殊需求，開發新的清洗方案，例如通過不同的化學溶液組合，精確控制清洗效果，以最大程度地保護掩膜版的表面不受損傷。

4. 針對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化清洗液的配方，使其具有更強的去除力，并且能夠在清洗過程中防止副產物附著。提高清洗液對材料的適配性，可以有效降低副產物的附著力，從而達到更高的清潔度。

四、總結

EUV掩膜版清洗技術的挑戰復雜且多方面，包括顆粒去除、表面損傷控制、污染防止以及副產物清除等。盡管這些挑戰難度巨大，但通過優化清洗方法和工藝設計，如采用臭氧水清洗、增強過濾效率、精細化工藝設計等，工程師們可以有效提高清洗效率，減少副產物殘留，確保EUV掩膜版的高質量，為半導體制造的精密工藝提供保障。