EUV光刻，關鍵一環

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極紫外（EUV）光刻技術對于在最先進技術節點上制造芯片至關重要。如同所有新技術一樣，EUV光刻也面臨著自身的挑戰。其中一個主要挑戰是開發合適的EUV光刻膠。目前，人們正致力于尋找合適的EUV光刻膠材料。為了找到高性能的EUV光刻膠，需要解決的難題之一是揭示EUV與物質的相互作用機制。這一知識空白激發了學術界對EUV光刻膠研究前所未有的興趣。盡管擁有新穎的想法，但大多數研究人員難以將他們的光刻膠引入先進的晶圓廠（即配備所有工業級芯片制造設備的工廠）。主要原因是現有的污染控制和安全合規規程復雜且往往缺乏統一標準。

本文旨在盡可能地彌補這一空白，詳細闡述在晶圓廠引入新型材料所需的先決條件。它可以作為半導體行業以外的研究人員了解晶圓廠工藝和在晶圓廠引入新型 EUV 光刻膠材料的一般指導原則。

介紹

深紫外（DUV）光刻技術幾十年來一直是半導體行業的基石。DUV光刻依賴于化學放大光刻膠（CAR），這是一種由光酸生成劑（PAG）、聚合物基質和猝滅劑組成的有機化合物混合物。

然而，過去十年中，對更小特征尺寸的不斷追求促使人們采用極紫外（EUV）光刻技術。由于有機材料在EUV光下的吸收率較低，因此不太適合EUV光刻。這就需要探索新型光刻膠材料。這些材料雖然在光刻方面表現出良好的性能，但可能與集成電路生產線中的其他工藝不兼容。因此，每種新材料在被引入先進的晶圓廠（配備所有工業級芯片制造設備的工廠）之前，都必須經過多項測試，并評估其與標準工藝的兼容性。

從深紫外 (DUV) 到極紫外 (EUV) 的過渡提高了光子能量，使其達到典型光刻膠材料（例如 CAR）的電離水平，進而改變了反應機制——從 DUV 中的外層電子光化學反應轉變為 EUV 中的輻射驅動化學反應。由此產生了一系列光刻膠挑戰，包括 EUV 光子誘導電離導致額外的化學反應、傳統 CAR 的低吸收率以及由于反射光學元件而到達晶圓的光量減少，以及混合 CAR 中由光子散粒噪聲和化學不均勻性引起的隨機效應。這些問題促使人們進入了尋找合適的 EUV 光刻膠的新研發時代。

評估 EUV 光刻膠的一個關鍵指標是分辨率、線邊緣粗糙度、靈敏度和隨機失效 (RLSF) 的權衡，它體現了特征尺寸、粗糙度控制、曝光劑量和缺陷率之間的平衡。它提供了一個用于評估光刻膠性能的實用框架，而2022年器件和系統（光刻）國際路線圖進一步將這些標準總結為大規模生產（HVM）的關鍵參數。為了平衡這種權衡，EUV光刻膠的關鍵理想特性如下：

首先，它們最好是單組分體系，而不是傳統的多組分CAR，以最大限度地減少隨機變異性；其次，EUV光刻膠中的溶解度切換機制應由電子誘導反應驅動；最后，光刻膠應具有高EUV吸收截面，以補償晶圓級固有的低EUV光通量（由于反射光學元件和光子散粒噪聲）。

除了平衡RLSF權衡之外，EUV光刻膠還應與底層、硬掩模堆疊和平坦化層兼容，同時提供高刻蝕選擇性以實現精確的圖案轉移——這些因素對于整體工藝集成同樣至關重要。雖然這些參數可作為評估極紫外光刻膠性能的基準，但它們并非本文的主要關注點。相反，我們的目標是推廣這些協議，以便于在晶圓廠環境中進行極紫外光刻膠測試，并能夠根據上述標準和其他相關研究進行性能基準測試。

為了克服這些挑戰，近期的研究重點集中在高吸收率的含金屬光刻膠（MCR）和新型溶解度切換化學方法上。許多金屬的極紫外（EUV）吸收截面遠高于有機材料。這促使人們考慮使用一種相對較新的MCR進行EUV光刻。

近年來，高數值孔徑（High NA）EUV光刻技術被引入，以進一步提高分辨率，因為可印刷的關鍵尺寸與波長成正比，與數值孔徑成反比。然而，High NA系統中焦深的減小需要使用更薄的光刻膠層。光刻膠厚度的減小會降低EUV吸收率，因此，金屬基光刻膠對于提高高NA EUV光刻的吸收效率至關重要。然而，在復雜的制造環境中（最終目標是制造出具有電功能的器件），金屬的加入會帶來交叉污染的風險。這可能會改變襯底的電學和機械性能，從而降低器件的性能。

除了反應方案的改變，還需要更新光刻領域新材料引入的規程。MCR（微通道光刻膠）目前已實現商業化生產并用于大規模制造 ，但提升其性能的努力仍在繼續，這需要測試新材料或改進生產設備。這些努力大多致力于充分理解反應機理，包括光刻膠與低能電子的相互作用，以及環境條件對MCR反應機理的影響。為了揭開這些反應之謎，學術界對此產生了前所未有的興趣。學術界的貢獻在基礎材料表征和理解光與物質相互作用方面發揮了重要作用，甚至催生了EUV光刻膠制造商。

然而，開發光刻膠仍然是一個復雜的過程。許多來自學術界的新興人才現在對引入更新的EUV光刻膠概念很感興趣。為了充分挖掘其工業潛力，這些EUV概念必須在晶圓廠中進行測試和驗證。然而，在相關工業環境中引入新材料存在一些限制。尤其是在引入這些新型材料時，工藝控制和工具相關的污染風險是需要重點關注的問題。

這些協議大多在工業合作伙伴之間共享，因此學術界的研究人員難以獲取。造成這種限制的原因之一是工業相關流程的保密性。然而，有一些不涉及保密性的通用信息，但對于有志于此的研究人員來說卻難以獲取。

本文旨在通過編寫一份針對從事創新型極紫外光刻膠平臺研究的研究人員的通用指南來彌補這一知識空白，并概述在晶圓廠研究環境中成功應用這些平臺的關鍵考慮因素。需要強調的是，本通用指南應被視為研究人員理解材料集成過程的起點。然而，具體步驟可能因材料性質或預期使用材料的行業環境而異。

光刻膠圖案化工藝流程

通常來說，光刻膠從生產到最終處置的流程看似簡單——涂覆、曝光、顯影、蝕刻和剝離。但在晶圓廠中，這一流程卻相當復雜，并受到諸多因素的影響——其中許多因素與光刻膠的常規用途并無直接關聯。對于晶圓廠以外的人員而言，光刻膠的整個流程就像一個黑匣子。正如前文所述，其前提條件也十分嚴格。因此，逐步解讀這一流程至關重要。閱讀本文后，讀者將更清晰地了解晶圓廠與實驗室中光刻膠的處理方式有何不同，以及晶圓廠對光刻膠引入流程制定嚴格規范的原因。

涂層/顯影軌道

在稱為光刻膠通道的復雜設備中，光刻膠被涂覆到硅晶圓上[圖1(a) ]。圖2展示了晶圓在光刻膠通道中經歷的不同工藝流程。光刻膠通過自動點膠系統從預先安裝的光刻膠瓶中點膠到晶圓上[圖2(a) ]。光刻膠通道中用于安裝不同容量的光刻膠瓶——加侖裝和小容量點膠單元（SVDU）。SVDU的容量也各不相同，從100毫升到1升不等。瓶中儲存的光刻膠用于清洗從光刻膠瓶到涂覆噴嘴的供料管路[圖2(a) ]。

圖1、（a）“SCREEN”系統中的涂布/顯影軌道圖像。左側的裝載端口顯示了與設備對接的FOUP（。這只是一個示例，其他制造商也提供其他軌道。（b）前開式統一艙（FOUP）圖像——用于在晶圓廠內運輸晶圓

涂覆300毫米晶圓大約需要3到5毫升的光刻膠。因此，在安裝光刻膠后，無需在光刻膠通道中補充光刻膠，即可涂覆多個晶圓。初步測試可以通過在軌道上手動涂覆晶圓來完成，但最終目標是在生產環境中測試材料——這需要自動點膠以實現優異且可重復的薄膜均勻性，但也需要相對大量的光刻膠溶液。在軌道式工具中，機械臂用于將晶圓從載體（通常稱為FOUP，即前開式統一艙——圖1(b)）移動到工具內部的不同模塊，例如涂覆器、冷卻板和加熱板，然后再返回載體。首先，晶圓涂覆底層，然后涂覆光刻膠。

圖2、晶圓在光刻軌道和光刻掃描儀中的運行過程。(a) 通過自動點膠進行光刻膠涂覆；(b) EBR工藝。光刻膠涂覆和邊緣去除在同一模塊中完成；此處僅為清晰起見而分開顯示。(c) 用于將晶圓從軌道中的一個模塊轉移到另一個模塊的機械臂。(d) 后涂覆烘烤 (PAB) 以蒸發溶劑。(e) 在EUV掃描儀中進行曝光。(f) 曝光后烘烤。(g) 使用自動點膠進行顯影。（涂覆模塊和顯影模塊如圖所示連接到漏極。）

在涂覆器模塊上，晶圓旋轉產生的離心力將光刻膠均勻地涂覆在晶圓上，多余的光刻膠從晶圓邊緣流出。在晶圓邊緣，由于空氣和光刻膠界面之間的表面張力，流出的光刻膠被推向晶圓內部。這會導致光刻膠在邊緣（邊緣 1-2 毫米）積聚，其厚度可能超過薄膜本身，因此被稱為邊緣膠珠 [圖 3(a) ]。這種邊緣膠珠有時還會延伸到晶圓的底部邊緣。

圖3、（a）涂覆硅片的橫截面，顯示邊緣焊珠。（b）用于EBR的溶劑流經硅片邊緣（來源：參考文獻 23）。（c）邊緣已清潔的硅片

在使用機械臂進行晶圓轉移時，邊緣膠珠可能成為污染源。因此，需要進行邊緣膠珠去除 (EBR) 工藝來控制污染的擴散。預先安裝在通道中的可控溶劑流沿著晶圓邊緣流動，以溶解和去除多余的光刻膠，從而有效地清潔邊緣膠珠 [圖 3(b)]。電子束光刻 (EBR) 在涂覆模塊中緊隨涂覆步驟之后進行。隨后，使用徑跡溶劑進行清洗，以去除晶圓背面的任何光刻膠污染物。

如前所述，旋涂過程中只有一部分光刻膠溶液會擴散到整個晶圓上，而大部分會被甩出邊緣。因此，選擇合適的漏極條件對于防止漏極堵塞至關重要。為了保持漏極暢通和清潔，預裝的溶劑會在特定時間間隔后沖洗漏極。需要進行后涂覆烘烤 (PAB) 步驟以去除薄膜上的溶劑。

最后，還有一個清洗步驟來清除晶圓背面的任何顆粒。晶圓背面存在的任何顆粒都可能導致晶圓翹曲，并在 EUV 曝光或計量（例如，在 CD-SEM 中，如圖 4 所示）期間使晶圓的某些區域偏離焦平面。

圖4、（a）用于300毫米晶圓光刻后計量的CD-SEM設備。（b）EUV曝光后形成的線間距圖案的俯視SEM圖像

光刻掃描儀

在掃描儀中，光刻膠會暴露于深紫外 (DUV) 或極紫外 (EUV) 光下。除了波長不同之外，極紫外掃描儀與深紫外掃描儀在其他方面也存在差異。極紫外掃描儀采用反射式光學系統，而深紫外掃描儀則采用投影式光學系統。極紫外光是通過以下方式產生的：利用激光等離子體技術（LPP），用高能激光（如CO?激光）轟擊液滴（通常是錫或氙）靶材，使其蒸發形成高溫等離子體，并受激發出13.5nm波段的EUV光。

在極紫外（EUV）系統中，反射光學元件的使用會增加對污染的敏感性，污染會降低鏡面性能，并削弱其有效反射極紫外光的能力。錫等離子體與掃描儀的光學元件并非完全隔離。因此，需要采取措施保護光學元件。為了抵消錫等離子體的污染影響，需要使用5 Pa的等離子體。掃描儀內保持壓力，以維持自清潔條件。

蝕刻

顯影后，干法刻蝕利用等離子體反應器中的反應氣體（例如氟碳化合物、氧氣、氯氣）將圖案轉移到下方的襯底上。這些氣體通過物理和化學相互作用刻蝕表面，產生揮發性副產物，這些副產物會被抽出。圖案轉移后，通過干法或濕法刻蝕去除晶圓上剩余的光刻膠。這些揮發性物質含有離子和自由基，因此這些極易反應的物質和反應產物會附著在工具上并重新附著到晶圓上，造成污染。因此，在刻蝕工具中引入新型微通道反應（MCR）也帶來了較高的污染風險。

晶圓廠材料引進的先決條件

材料安全數據表（MSDS）

在晶圓廠安全引入材料所需的首要文件是其材料安全數據表 (MSDS)。所有學術材料（實驗室規模合成）或非標準材料也都需要 MSDS。MSDS 提供有關待處理物質的化學成分和物理性質的信息，例如其蒸氣壓、熔點、沸點和閃點、反應性、健康危害以及材料使用過程中需要采取的預防措施。晶圓通常在光刻軌道中加熱至 50 至 250°C（用于 PAB 或 PEB）；因此，光刻膠溶劑的熔點和閃點應高于此溫度閾值，閃點對于顯影劑而言也至關重要。

此外，由于 PAB 和 PEB 等高溫步驟也在該軌道中進行，因此高蒸氣壓溶劑（例如異丙醇）可能不適用于光刻軌道。MSDS 應遵循材料預期使用地區或國家/地區的標準格式和規定。對于致癌、致突變和生殖毒性 (CMR) 化學品的使用，有著嚴格的安全法規。因此，應特別關注與化學、機械和放射性物質 (CMR) 相關的危險說明。還應提及每日暴露 8 小時的閾限值時間加權平均值 (TLV-TWA) 和暴露 15 分鐘的短期暴露限值 (STEL)，以及相應的個人防護裝備 (PPE)。

光刻膠配方通常由溶解在溶劑中的固體材料組成——因此，材料安全數據表 (MSDS) 應包含該混合物的所有相關信息。為保護機密性，這些信息通?？稍诒Ｃ軈f議 (NDA) 下披露。

金屬污染及其抵抗力

晶圓上的污染物，尤其是金屬污染物，危害極大，因為它會嚴重降低器件的性能和可靠性。因此，任何光刻膠的關鍵要求之一是其金屬痕跡含量必須極低。金屬污染的潛在危害取決于三個因素：(1) 交叉污染的風險，即污染物可能從晶圓轉移到設備或其他晶圓；(2) 其對器件性能的不利影響，這種影響受元素擴散和改變電特性的影響；(3) 使用傳統技術（例如全反射X射線熒光光譜法 (TXRF)）檢測其污染痕跡的能力。

TXRF 是晶圓廠中用于測量晶圓上污染痕跡的相對標準且廣泛使用的技術，此外，還可以使用現有的晶圓清洗方法評估其清潔度?；谶@些標準，不同的金屬根據其污染潛在危害程度進行分組（圖 5）。

圖5、圖示為污染程度評估的三個因素。該圖表明，如果金屬落入多個柱子中，則會增加其造成的危害風險。圖中還列舉了一些與不同因素相關的示例。

例如，堿金屬由于熔點低（鋰：180°C，鈉：98°C，鉀：63.5°C）和蒸氣壓高，極易造成交叉污染，因此在晶圓廠中危害極大。此外，堿金屬（如鋰）無法通過全反射X射線熒光光譜法（TXRF）檢測，需要使用氣相分解-電感耦合等離子體質譜法（VPD-ICPMS）（該技術的詳細信息見附錄）進行測量，而這種方法繁瑣復雜。此外，鋰在硅和二氧化硅中具有很高的擴散性，并可形成多種硅化物，這些硅化物可能導致應力和體積膨脹。

同樣，過渡金屬如銀和鈀也被認為有害，因為它們會對器件性能產生不利影響。銀和鈀會迅速擴散到硅和二氧化硅中，并在硅的帶隙中引入深能級。這些深能級會成為電荷復合源或電荷產生中心，從而導致漏電流。金屬摻入二氧化硅可能會損害柵極氧化層的完整性，導致高功率下發生介電擊穿。因此，某些金屬（例如銀和金）甚至可能被視為晶圓廠禁用的金屬。另一方面，銻和錫等金屬由于交叉污染風險較低且對器件性能的影響極小，因此被認為危害較小。

在此需要指出的是，這些污染問題具有普遍性，并且是從典型CMOS生產晶圓廠的角度和需求出發進行討論的。一些其他專業晶圓廠或半導體研發機構對某些元素和化合物的存在可能沒有那么嚴格，并且能夠容忍工藝流程中更高的濃度。例如，生產存儲器件的工廠對貴金屬、不銹鋼和磁性元素的容忍度會更高。

盡管在EUV系統中引入新型MCR時，首要考慮的是確保金屬污染不會影響曝光和顯影工藝，但這一考慮同樣適用于刻蝕工藝。干法和濕法刻蝕工藝容易導致金屬離子重新沉積到待刻蝕器件上或嵌入其中。這可能導致一系列負面工藝影響，包括：接觸電阻增大、柵極氧化層擊穿、表面和亞表面損傷（晶體缺陷形成擴散通道）、選擇性不足、刻蝕不均勻、點蝕和殘留物形成。

根據所生產器件的類型，需要特別注意晶圓上存在的MCR層與所用蝕刻設備的金屬污染控制策略的匹配。蝕刻后殘留在晶圓表面的金屬（來自光刻膠）總濃度不得超過蝕刻設備規定的污染控制標準。這意味著，當在晶圓制造工藝流程中引入新型光刻膠時，可能需要進行額外的污染實驗，以評估蝕刻過程中產生的金屬殘留物的影響。

評估污染風險的第一步是測量光刻膠溶液（EUV光刻膠+溶劑）中的trace elements。這是為了確保涂覆光刻膠后，晶圓上的元素含量在規定的容差范圍內。為了量化光刻膠溶液中的trace elements，通常使用電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS），其安全限值通常在十億分之一（ppb）或納克每克（ng/g）范圍內。

潔凈室設備上的trace污染的規格限值以原子/平方厘米（atoms/cm2）為單位規定（因為晶圓廠中的痕量污染是使用TXRF在晶圓上以原子/平方厘米為單位測量的）。ICP-MS的ppb或ng/g單位可以轉換為原子/平方厘米（更多計算細節見附錄），以估算涂覆晶圓上元素的面密度。由于含金屬光刻膠比純有機材料具有更高的EUV吸收率，因此在EUV光刻中，含金屬光刻膠的應用日益廣泛，有意添加金屬可能會導致ICP-MS結果超出安全限值。

一般來說，從污染角度來看，危害較小的金屬（見圖 5）可以安全使用，因為它們主要集中在晶圓正面的薄膜中。幸運的是，High EUV 吸收金屬（通常用作 MCR 的核心金屬）如錫 (Sn) 或銻 (Sb) 的危害相對較小。盡管如此，即使是危害較小的金屬，在潔凈室中的使用也必須嚴格控制在特定限值內。這就需要仔細評估污染風險，特別是晶圓間的轉移污染風險。

僅對光刻膠配方進行 ICPMS 分析無法清晰地了解 MCR 涂覆過程中的污染風險。因此，為了評估這種風險，需要在晶圓涂覆光刻膠前后，將監測晶圓依次通過涂覆tracks，然后對監測晶圓進行 TXRF 分析。TXRF 儀器配置為測量晶圓的正面。因此，需要將監測晶圓翻轉后再裝入儀器。這樣，監測晶圓的頂面便與軌道上的相應模塊（例如涂覆軸）接觸。

TXRF 的檢測限約為 1010 atoms/cm2，其結果通常遠低于容差限值，從而識別出顯著的交叉污染風險。如果安全容差低于 1010 atoms/cm2 的安全限值，則可采用其他技術，例如 VPD-ICPMS。后者的檢測限為 108 atoms/cm2。幾乎所有主要的 CMOS 生產工廠都普遍采用 1010 atoms/cm2 的 TXRF 檢測限作為晶圓背面金屬污染的最大允許限值。

通常情況下，當晶圓廠之間共享晶圓時，會將此條件和TXRF/VDP-ICPMS數據進行溝通。例如，如果在來自某個設備/工廠的晶圓上檢測到平均濃度為1011 atoms/cm2 的銅、鋅、鎳或鐵，則會被標記為污染問題。另一方面，一些專業研發機構甚至可以容忍濃度高達1012atoms/cm2 的銅、鋅、鎳或鐵。

跟蹤溶劑兼容性測試

Track tools 內預裝了溶劑，用于去除晶圓邊緣的bead、在旋涂過程中保持背面清潔，以及沖洗排液管路以防止積垢和堵塞。因此，任何進入track 加工的材料都必須與這些走線溶劑相容且可溶。

在進行旋涂溶劑兼容性測試之前，務必檢查光刻膠在旋涂溶劑中是否能保持溶解狀態數周，且無沉淀生成。一個常被忽視的方面是光刻膠溶液的老化，它可能在 coating tracks中殘留數天甚至數周。某些配方會形成肉眼不可見但可通過動態光散射 (DLS) 檢測到的沉淀物。即使濃度低于 1%，這些沉淀物也會顯著影響薄膜質量，并導致 coating tracks的供液和排水管路堵塞。圖 6顯示了兩種光刻膠溶液旋涂薄膜的光學圖像，說明了這種影響。這些顆粒雖然數量很少，但會在排水管路中緩慢積聚，并在反復使用后造成堵塞。

圖6、兩種不同光刻膠旋涂薄膜的光學圖像。(a) 和 (c) 顯示溶液配制 3 小時后涂覆的薄膜，(a) 幾乎沒有顆粒，(c) 顯示有一些可見顆粒。(b) 和 (d) 顯示使用相同溶液旋涂 24 小時后涂覆的薄膜，顆粒數量顯著增加，對薄膜質量產生不利影響，并可能堵塞涂覆設備。圖中十字標記是用記號筆畫的，以提高對比度。

下一步是評估光刻膠配方（光刻膠+溶劑）在track溶劑中的溶解度。將track溶劑與光刻膠溶液按不同比例混合，通常在1分鐘至24小時后檢查最終沉淀情況。最常用的待測溶劑包括丙二醇甲醚（PGME）、丙二醇甲醚乙酸酯（PGMEA）、乳酸乙酯（EL）、2-丁酮、環己酮、甲基異丁基酮（MIBK）、乙酸正丁酯和γ丁內酯（原文：propylene glycol methyl ether (PGME), propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA), ethyl lactate (EL), 2-butanone, cyclo-hexanone, methyl isobutyl ketone (MIBK), n-butyl acetate, γ-butyrolactone）。所得混合物應保持無霧化或沉淀狀態，以確認其相容性。

圖 7展示了此類測試的一個好例子和一個壞例子。當滿足這些條件時，即可將光刻膠配方安全地引入track，而不會造成設備堵塞或工藝中斷。

圖7、溶劑兼容性測試示例。（左圖）示蹤溶劑與光刻膠溶液不兼容，溶液變得渾濁。（右圖）光刻膠溶液與示蹤溶劑兼容（可溶），溶液澄清

ASML公司關于EUV掃描儀曝光的豁免

在極紫外（EUV）掃描儀中，EUV光由激光驅動的錫等離子體源產生，然后經反射鏡反射到光罩上，最終照射到晶圓上（圖8）。錫等離子體中的顆粒會污染反射鏡，導致其反射率下降。為了保持光學元件的自清潔環境，需要在掃描儀內部施加5 Pa氫氣以保持壓力。。極紫外光與氫氣相互作用后可誘導等離子體。之所以選擇該物質是因為其極紫外吸收率低，且其自由基和離子與錫的反應活性高。錫沉積物主要通過化學蝕刻去除，蝕刻過程中會形成揮發性物質SnH4氣體，隨后通過抽氣排出。

圖8、ASML EUV 掃描儀的圖像，操作區域未遮蓋

然而，如果光刻膠會釋放出與氫等離子體相互作用不如錫(Sn)直接的物質，這些物質可能會沉積在鏡面上，導致鏡面EUV光反射率降低。鐵(Fe)和鎳(Ni)等金屬形成的氫化物揮發性較低，會導致EUV鏡面殘留污染；而銅(Cu)和鋁(Al)在氫等離子體作用下會發生較高的物理濺射，導致再沉積和缺陷。這種濺射會侵蝕釕(Ru)覆蓋層，降低鏡面反射率。這些過程會影響EUV光刻系統的光學性能和使用壽命。因此，在EUV掃描儀中引入新型光刻膠需要獲得設備制造商ASML的豁免。要獲得此豁免，需要向ASML提供有關材料的信息。評估新型極紫外光刻膠的首要要求是確定非標準材料（除C、H、O、N、S以外的元素均被歸類為非標準元素）的原子百分比及其相鄰原子的性質。

此外，提供這些非標準材料與其相鄰原子之間鍵合性質的信息也至關重要?，F代MCR通常采用混合結構，即無機核外包裹有機殼層。因此，必須提供該有機殼層的物理性質，例如其是脂肪族還是芳香族，以及其電負性。另一個關鍵考慮因素，尤其在此至關重要，是利用極紫外光照射下光刻膠釋放的氣體物質的性質，這可以通過一種稱為極紫外誘導殘余氣體分析（RGA）的技術來實現。

圖9(a)展示了這種裝置的示意圖，該分析可以確定氣體物質的性質及其氫氣和等離子體與光刻膠的潛在相互作用。。此外，還對光刻膠、氫氣和等離子體之間可能發生的反應進行了熱力學分析。尤其值得注意的是，曝光后的光刻膠、氫氣與氣體的反應性可能與未曝光的光刻膠不同。殘余氣體分析（RGA）數據結合曝光后生成物質的蒸氣壓和沸點，有助于對這些脫氣產物的反應活性進行合理的評估。

圖9、(a) 200 mm 晶圓的 EUV 光源和曝光裝置 RGA 分析示意圖。（ML mirror—multilayer mirror, SPF—spectral filter, RGA—residual gas analysis）。(b) 含錫光刻膠的 EUV 誘導脫氣光譜。圖中還顯示了光刻膠的結構。

圖 9(b)顯示了錫基光刻膠在極紫外光照射下的脫氣（outgassed）光譜。可以看出，在極紫外光照射過程中，光刻膠中沒有錫（A = 118.7 u）脫氣。如前所述，由于錫易于被氫等離子體去除，因此對掃描儀環境無害。盡管如此，該光譜仍可作為一個例子，說明在極紫外光照射過程中，光刻膠中沒有任何金屬脫氣。除了金屬之外，監測任何腐蝕性脫氣物質（例如鹵素）也至關重要。

結論

對于新手而言，使用極紫外光刻膠（EUV光刻膠）是一條充滿挑戰的入門之路。除了學習復雜的反應機理外，在類似工業環境的條件下測試該材料還需要滿足諸多前提條件，如圖10所示。這是為了確保新型EUV光刻膠符合晶圓廠的安全和合規要求。光刻膠的化學配方中不得含有任何有害金屬。這些前提條件包括：完整的材料安全數據表（MSDS），用于評估其是否符合環境、健康和安全標準；痕量金屬污染檢測，以消除晶圓廠交叉污染的風險；溶劑兼容性測試和溶液老化測試。對于新型MCR，還需要進行晶圓上測試（采用TXRF技術），以排除交叉污染的風險。

圖10、流程圖展示了光刻膠從實驗室到晶圓廠的整個流程，并標明了各項先決條件。* 供應商對光刻膠溶液進行的測試。*光刻膠通過紫色標注的測試后，晶圓廠會對晶圓進行TXRF測試。

最后，新型光刻膠若要在EUV掃描儀中進行曝光，還需要獲得設備制造商ASML的豁免。本文介紹了晶圓廠常用的標準晶圓流程，并闡述了將此類材料引入生產環境的關鍵步驟。盡管我們已盡力使本指南盡可能全面，但根據材料類型和各晶圓廠的具體需求，可能仍需滿足其他要求。不過，本文提供的信息和指導原則為任何計劃將用于極紫外光刻測試的新型光刻膠材料引入晶圓廠的人員提供了至關重要的堅實基礎。

*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯系半導體行業觀察。

今天是《半導體行業觀察》為您分享的第4293期內容，歡迎關注。

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