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极紫外（EUV）光刻技术对于在最先进技术节点上制造芯片至关重要。如同所有新技术一样，EUV光刻也面临着自身的挑战。其中一个主要挑战是开发合适的EUV光刻胶。目前，人们正致力于寻找合适的EUV光刻胶材料。为了找到高性能的EUV光刻胶，需要解决的难题之一是揭示EUV与物质的相互作用机制。这一知识空白激发了学术界对EUV光刻胶研究前所未有的兴趣。尽管拥有新颖的想法，但大多数研究人员难以将他们的光刻胶引入先进的晶圆厂（即配备所有工业级芯片制造设备的工厂）。主要原因是现有的污染控制和安全合规规程复杂且往往缺乏统一标准。
本文旨在尽可能地弥补这一空白，详细阐述在晶圆厂引入新型材料所需的先决条件。它可以作为半导体行业以外的研究人员了解晶圆厂工艺和在晶圆厂引入新型 EUV 光刻胶材料的一般指导原则。
介绍
深紫外（DUV）光刻技术几十年来一直是半导体行业的基石。DUV光刻依赖于化学放大光刻胶（CAR），这是一种由光酸生成剂（PAG）、聚合物基质和猝灭剂组成的有机化合物混合物。
然而，过去十年中，对更小特征尺寸的不断追求促使人们采用极紫外（EUV）光刻技术。由于有机材料在EUV光下的吸收率较低，因此不太适合EUV光刻。这就需要探索新型光刻胶材料。这些材料虽然在光刻方面表现出良好的性能，但可能与集成电路生产线中的其他工艺不兼容。因此，每种新材料在被引入先进的晶圆厂（配备所有工业级芯片制造设备的工厂）之前，都必须经过多项测试，并评估其与标准工艺的兼容性。
从深紫外 (DUV) 到极紫外 (EUV) 的过渡提高了光子能量，使其达到典型光刻胶材料（例如 CAR）的电离水平，进而改变了反应机制——从 DUV 中的外层电子光化学反应转变为 EUV 中的辐射驱动化学反应。由此产生了一系列光刻胶挑战，包括 EUV 光子诱导电离导致额外的化学反应、传统 CAR 的低吸收率以及由于反射光学元件而到达晶圆的光量减少，以及混合 CAR 中由光子散粒噪声和化学不均匀性引起的随机效应。这些问题促使人们进入了寻找合适的 EUV 光刻胶的新研发时代。
评估 EUV 光刻胶的一个关键指标是分辨率、线边缘粗糙度、灵敏度和随机失效 (RLSF) 的权衡，它体现了特征尺寸、粗糙度控制、曝光剂量和缺陷率之间的平衡。它提供了一个用于评估光刻胶性能的实用框架，而2022年器件和系统（光刻）国际路线图进一步将这些标准总结为大规模生产（HVM）的关键参数。为了平衡这种权衡，EUV光刻胶的关键理想特性如下：
首先，它们最好是单组分体系，而不是传统的多组分CAR，以最大限度地减少随机变异性；其次，EUV光刻胶中的溶解度切换机制应由电子诱导反应驱动；最后，光刻胶应具有高EUV吸收截面，以补偿晶圆级固有的低EUV光通量（由于反射光学元件和光子散粒噪声）。
除了平衡RLSF权衡之外，EUV光刻胶还应与底层、硬掩模堆叠和平坦化层兼容，同时提供高刻蚀选择性以实现精确的图案转移——这些因素对于整体工艺集成同样至关重要。虽然这些参数可作为评估极紫外光刻胶性能的基准，但它们并非本文的主要关注点。相反，我们的目标是推广这些协议，以便于在晶圆厂环境中进行极紫外光刻胶测试，并能够根据上述标准和其他相关研究进行性能基准测试。
为了克服这些挑战，近期的研究重点集中在高吸收率的含金属光刻胶（MCR）和新型溶解度切换化学方法上。许多金属的极紫外（EUV）吸收截面远高于有机材料。这促使人们考虑使用一种相对较新的MCR进行EUV光刻。
近年来，高数值孔径（High NA）EUV光刻技术被引入，以进一步提高分辨率，因为可印刷的关键尺寸与波长成正比，与数值孔径成反比。然而，High NA系统中焦深的减小需要使用更薄的光刻胶层。光刻胶厚度的减小会降低EUV吸收率，因此，金属基光刻胶对于提高高NA EUV光刻的吸收效率至关重要。然而，在复杂的制造环境中（最终目标是制造出具有电功能的器件），金属的加入会带来交叉污染的风险。这可能会改变衬底的电学和机械性能，从而降低器件的性能。
除了反应方案的改变，还需要更新光刻领域新材料引入的规程。MCR（微通道光刻胶）目前已实现商业化生产并用于大规模制造 ，但提升其性能的努力仍在继续，这需要测试新材料或改进生产设备。这些努力大多致力于充分理解反应机理，包括光刻胶与低能电子的相互作用，以及环境条件对MCR反应机理的影响。为了揭开这些反应之谜，学术界对此产生了前所未有的兴趣。学术界的贡献在基础材料表征和理解光与物质相互作用方面发挥了重要作用，甚至催生了EUV光刻胶制造商。
然而，开发光刻胶仍然是一个复杂的过程。许多来自学术界的新兴人才现在对引入更新的EUV光刻胶概念很感兴趣。为了充分挖掘其工业潜力，这些EUV概念必须在晶圆厂中进行测试和验证。然而，在相关工业环境中引入新材料存在一些限制。尤其是在引入这些新型材料时，工艺控制和工具相关的污染风险是需要重点关注的问题。
这些协议大多在工业合作伙伴之间共享，因此学术界的研究人员难以获取。造成这种限制的原因之一是工业相关流程的保密性。然而，有一些不涉及保密性的通用信息，但对于有志于此的研究人员来说却难以获取。
本文旨在通过编写一份针对从事创新型极紫外光刻胶平台研究的研究人员的通用指南来弥补这一知识空白，并概述在晶圆厂研究环境中成功应用这些平台的关键考虑因素。需要强调的是，本通用指南应被视为研究人员理解材料集成过程的起点。然而，具体步骤可能因材料性质或预期使用材料的行业环境而异。
光刻胶图案化工艺流程
通常来说，光刻胶从生产到最终处置的流程看似简单——涂覆、曝光、显影、蚀刻和剥离。但在晶圆厂中，这一流程却相当复杂，并受到诸多因素的影响——其中许多因素与光刻胶的常规用途并无直接关联。对于晶圆厂以外的人员而言，光刻胶的整个流程就像一个黑匣子。正如前文所述，其前提条件也十分严格。因此，逐步解读这一流程至关重要。阅读本文后，读者将更清晰地了解晶圆厂与实验室中光刻胶的处理方式有何不同，以及晶圆厂对光刻胶引入流程制定严格规范的原因。
涂层/显影轨道
在称为光刻胶通道的复杂设备中，光刻胶被涂覆到硅晶圆上[图1(a) ]。图2展示了晶圆在光刻胶通道中经历的不同工艺流程。光刻胶通过自动点胶系统从预先安装的光刻胶瓶中点胶到晶圆上[图2(a) ]。光刻胶通道中用于安装不同容量的光刻胶瓶——加仑装和小容量点胶单元（SVDU）。SVDU的容量也各不相同，从100毫升到1升不等。瓶中储存的光刻胶用于清洗从光刻胶瓶到涂覆喷嘴的供料管路[图2(a) ]。
图1、（a）“SCREEN”系统中的涂布/显影轨道图像。左侧的装载端口显示了与设备对接的FOUP（。这只是一个示例，其他制造商也提供其他轨道。（b）前开式统一舱（FOUP）图像——用于在晶圆厂内运输晶圆
涂覆300毫米晶圆大约需要3到5毫升的光刻胶。因此，在安装光刻胶后，无需在光刻胶通道中补充光刻胶，即可涂覆多个晶圆。初步测试可以通过在轨道上手动涂覆晶圆来完成，但最终目标是在生产环境中测试材料——这需要自动点胶以实现优异且可重复的薄膜均匀性，但也需要相对大量的光刻胶溶液。在轨道式工具中，机械臂用于将晶圆从载体（通常称为FOUP，即前开式统一舱——图1(b)）移动到工具内部的不同模块，例如涂覆器、冷却板和加热板，然后再返回载体。首先，晶圆涂覆底层，然后涂覆光刻胶。
图2、晶圆在光刻轨道和光刻扫描仪中的运行过程。(a) 通过自动点胶进行光刻胶涂覆；(b) EBR工艺。光刻胶涂覆和边缘去除在同一模块中完成；此处仅为清晰起见而分开显示。(c) 用于将晶圆从轨道中的一个模块转移到另一个模块的机械臂。(d) 后涂覆烘烤 (PAB) 以蒸发溶剂。(e) 在EUV扫描仪中进行曝光。(f) 曝光后烘烤。(g) 使用自动点胶进行显影。（涂覆模块和显影模块如图所示连接到漏极。）
在涂覆器模块上，晶圆旋转产生的离心力将光刻胶均匀地涂覆在晶圆上，多余的光刻胶从晶圆边缘流出。在晶圆边缘，由于空气和光刻胶界面之间的表面张力，流出的光刻胶被推向晶圆内部。这会导致光刻胶在边缘（边缘 1-2 毫米）积聚，其厚度可能超过薄膜本身，因此被称为边缘胶珠 [图 3(a) ]。这种边缘胶珠有时还会延伸到晶圆的底部边缘。
图3、（a）涂覆硅片的横截面，显示边缘焊珠。（b）用于EBR的溶剂流经硅片边缘（来源：参考文献 23）。（c）边缘已清洁的硅片
在使用机械臂进行晶圆转移时，边缘胶珠可能成为污染源。因此，需要进行边缘胶珠去除 (EBR) 工艺来控制污染的扩散。预先安装在通道中的可控溶剂流沿着晶圆边缘流动，以溶解和去除多余的光刻胶，从而有效地清洁边缘胶珠 [图 3(b)]。电子束光刻 (EBR) 在涂覆模块中紧随涂覆步骤之后进行。随后，使用径迹溶剂进行清洗，以去除晶圆背面的任何光刻胶污染物。
如前所述，旋涂过程中只有一部分光刻胶溶液会扩散到整个晶圆上，而大部分会被甩出边缘。因此，选择合适的漏极条件对于防止漏极堵塞至关重要。为了保持漏极畅通和清洁，预装的溶剂会在特定时间间隔后冲洗漏极。需要进行后涂覆烘烤 (PAB) 步骤以去除薄膜上的溶剂。
最后，还有一个清洗步骤来清除晶圆背面的任何颗粒。晶圆背面存在的任何颗粒都可能导致晶圆翘曲，并在 EUV 曝光或计量（例如，在 CD-SEM 中，如图 4 所示）期间使晶圆的某些区域偏离焦平面。
图4、（a）用于300毫米晶圆光刻后计量的CD-SEM设备。（b）EUV曝光后形成的线间距图案的俯视SEM图像
光刻扫描仪
在扫描仪中，光刻胶会暴露于深紫外 (DUV) 或极紫外 (EUV) 光下。除了波长不同之外，极紫外扫描仪与深紫外扫描仪在其他方面也存在差异。极紫外扫描仪采用反射式光学系统，而深紫外扫描仪则采用投影式光学系统。极紫外光是通过以下方式产生的：利用激光等离子体技术（LPP），用高能激光（如CO₂激光）轰击液滴（通常是锡或氙）靶材，使其蒸发形成高温等离子体，并受激发出13.5nm波段的EUV光。
在极紫外（EUV）系统中，反射光学元件的使用会增加对污染的敏感性，污染会降低镜面性能，并削弱其有效反射极紫外光的能力。锡等离子体与扫描仪的光学元件并非完全隔离。因此，需要采取措施保护光学元件。为了抵消锡等离子体的污染影响，需要使用5 Pa的等离子体。扫描仪内保持压力，以维持自清洁条件。
蚀刻
显影后，干法刻蚀利用等离子体反应器中的反应气体（例如氟碳化合物、氧气、氯气）将图案转移到下方的衬底上。这些气体通过物理和化学相互作用刻蚀表面，产生挥发性副产物，这些副产物会被抽出。图案转移后，通过干法或湿法刻蚀去除晶圆上剩余的光刻胶。这些挥发性物质含有离子和自由基，因此这些极易反应的物质和反应产物会附着在工具上并重新附着到晶圆上，造成污染。因此，在刻蚀工具中引入新型微通道反应（MCR）也带来了较高的污染风险。
晶圆厂材料引进的先决条件
材料安全数据表（MSDS）
在晶圆厂安全引入材料所需的首要文件是其材料安全数据表 (MSDS)。所有学术材料（实验室规模合成）或非标准材料也都需要 MSDS。MSDS 提供有关待处理物质的化学成分和物理性质的信息，例如其蒸气压、熔点、沸点和闪点、反应性、健康危害以及材料使用过程中需要采取的预防措施。晶圆通常在光刻轨道中加热至 50 至 250°C（用于 PAB 或 PEB）；因此，光刻胶溶剂的熔点和闪点应高于此温度阈值，闪点对于显影剂而言也至关重要。
此外，由于 PAB 和 PEB 等高温步骤也在该轨道中进行，因此高蒸气压溶剂（例如异丙醇）可能不适用于光刻轨道。MSDS 应遵循材料预期使用地区或国家/地区的标准格式和规定。对于致癌、致突变和生殖毒性 (CMR) 化学品的使用，有着严格的安全法规。因此，应特别关注与化学、机械和放射性物质 (CMR) 相关的危险说明。还应提及每日暴露 8 小时的阈限值时间加权平均值 (TLV-TWA) 和暴露 15 分钟的短期暴露限值 (STEL)，以及相应的个人防护装备 (PPE)。
光刻胶配方通常由溶解在溶剂中的固体材料组成——因此，材料安全数据表 (MSDS) 应包含该混合物的所有相关信息。为保护机密性，这些信息通常可在保密协议 (NDA) 下披露。
金属污染及其抵抗力
晶圆上的污染物，尤其是金属污染物，危害极大，因为它会严重降低器件的性能和可靠性。因此，任何光刻胶的关键要求之一是其金属痕迹含量必须极低。金属污染的潜在危害取决于三个因素：(1) 交叉污染的风险，即污染物可能从晶圆转移到设备或其他晶圆；(2) 其对器件性能的不利影响，这种影响受元素扩散和改变电特性的影响；(3) 使用传统技术（例如全反射X射线荧光光谱法 (TXRF)）检测其污染痕迹的能力。
TXRF 是晶圆厂中用于测量晶圆上污染痕迹的相对标准且广泛使用的技术，此外，还可以使用现有的晶圆清洗方法评估其清洁度。基于这些标准，不同的金属根据其污染潜在危害程度进行分组（图 5）。
图5、图示为污染程度评估的三个因素。该图表明，如果金属落入多个柱子中，则会增加其造成的危害风险。图中还列举了一些与不同因素相关的示例。
例如，碱金属由于熔点低（锂：180°C，钠：98°C，钾：63.5°C）和蒸气压高，极易造成交叉污染，因此在晶圆厂中危害极大。此外，碱金属（如锂）无法通过全反射X射线荧光光谱法（TXRF）检测，需要使用气相分解-电感耦合等离子体质谱法（VPD-ICPMS）（该技术的详细信息见附录）进行测量，而这种方法繁琐复杂。此外，锂在硅和二氧化硅中具有很高的扩散性，并可形成多种硅化物，这些硅化物可能导致应力和体积膨胀。
同样，过渡金属如银和钯也被认为有害，因为它们会对器件性能产生不利影响。银和钯会迅速扩散到硅和二氧化硅中，并在硅的带隙中引入深能级。这些深能级会成为电荷复合源或电荷产生中心，从而导致漏电流。金属掺入二氧化硅可能会损害栅极氧化层的完整性，导致高功率下发生介电击穿。因此，某些金属（例如银和金）甚至可能被视为晶圆厂禁用的金属。另一方面，锑和锡等金属由于交叉污染风险较低且对器件性能的影响极小，因此被认为危害较小。
在此需要指出的是，这些污染问题具有普遍性，并且是从典型CMOS生产晶圆厂的角度和需求出发进行讨论的。一些其他专业晶圆厂或半导体研发机构对某些元素和化合物的存在可能没有那么严格，并且能够容忍工艺流程中更高的浓度。例如，生产存储器件的工厂对贵金属、不锈钢和磁性元素的容忍度会更高。
尽管在EUV系统中引入新型MCR时，首要考虑的是确保金属污染不会影响曝光和显影工艺，但这一考虑同样适用于刻蚀工艺。干法和湿法刻蚀工艺容易导致金属离子重新沉积到待刻蚀器件上或嵌入其中。这可能导致一系列负面工艺影响，包括：接触电阻增大、栅极氧化层击穿、表面和亚表面损伤（晶体缺陷形成扩散通道）、选择性不足、刻蚀不均匀、点蚀和残留物形成。
根据所生产器件的类型，需要特别注意晶圆上存在的MCR层与所用蚀刻设备的金属污染控制策略的匹配。蚀刻后残留在晶圆表面的金属（来自光刻胶）总浓度不得超过蚀刻设备规定的污染控制标准。这意味着，当在晶圆制造工艺流程中引入新型光刻胶时，可能需要进行额外的污染实验，以评估蚀刻过程中产生的金属残留物的影响。
评估污染风险的第一步是测量光刻胶溶液（EUV光刻胶+溶剂）中的trace elements。这是为了确保涂覆光刻胶后，晶圆上的元素含量在规定的容差范围内。为了量化光刻胶溶液中的trace elements，通常使用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS），其安全限值通常在十亿分之一（ppb）或纳克每克（ng/g）范围内。
洁净室设备上的trace污染的规格限值以原子/平方厘米（atoms/cm²）为单位规定（因为晶圆厂中的痕量污染是使用TXRF在晶圆上以原子/平方厘米为单位测量的）。ICP-MS的ppb或ng/g单位可以转换为原子/平方厘米（更多计算细节见附录），以估算涂覆晶圆上元素的面密度。由于含金属光刻胶比纯有机材料具有更高的EUV吸收率，因此在EUV光刻中，含金属光刻胶的应用日益广泛，有意添加金属可能会导致ICP-MS结果超出安全限值。
一般来说，从污染角度来看，危害较小的金属（见图 5）可以安全使用，因为它们主要集中在晶圆正面的薄膜中。幸运的是，High EUV 吸收金属（通常用作 MCR 的核心金属）如锡 (Sn) 或锑 (Sb) 的危害相对较小。尽管如此，即使是危害较小的金属，在洁净室中的使用也必须严格控制在特定限值内。这就需要仔细评估污染风险，特别是晶圆间的转移污染风险。
仅对光刻胶配方进行 ICPMS 分析无法清晰地了解 MCR 涂覆过程中的污染风险。因此，为了评估这种风险，需要在晶圆涂覆光刻胶前后，将监测晶圆依次通过涂覆tracks，然后对监测晶圆进行 TXRF 分析。TXRF 仪器配置为测量晶圆的正面。因此，需要将监测晶圆翻转后再装入仪器。这样，监测晶圆的顶面便与轨道上的相应模块（例如涂覆轴）接触。
TXRF 的检测限约为 1010 atoms/cm²，其结果通常远低于容差限值，从而识别出显著的交叉污染风险。如果安全容差低于 1010 atoms/cm² 的安全限值，则可采用其他技术，例如 VPD-ICPMS。后者的检测限为 108 atoms/cm²。几乎所有主要的 CMOS 生产工厂都普遍采用 1010 atoms/cm² 的 TXRF 检测限作为晶圆背面金属污染的最大允许限值。
通常情况下，当晶圆厂之间共享晶圆时，会将此条件和TXRF/VDP-ICPMS数据进行沟通。例如，如果在来自某个设备/工厂的晶圆上检测到平均浓度为1011 atoms/cm² 的铜、锌、镍或铁，则会被标记为污染问题。另一方面，一些专业研发机构甚至可以容忍浓度高达1012atoms/cm² 的铜、锌、镍或铁。
跟踪溶剂兼容性测试
Track tools 内预装了溶剂，用于去除晶圆边缘的bead、在旋涂过程中保持背面清洁，以及冲洗排液管路以防止积垢和堵塞。因此，任何进入track 加工的材料都必须与这些走线溶剂相容且可溶。
在进行旋涂溶剂兼容性测试之前，务必检查光刻胶在旋涂溶剂中是否能保持溶解状态数周，且无沉淀生成。一个常被忽视的方面是光刻胶溶液的老化，它可能在 coating tracks中残留数天甚至数周。某些配方会形成肉眼不可见但可通过动态光散射 (DLS) 检测到的沉淀物。即使浓度低于 1%，这些沉淀物也会显著影响薄膜质量，并导致 coating tracks的供液和排水管路堵塞。图 6显示了两种光刻胶溶液旋涂薄膜的光学图像，说明了这种影响。这些颗粒虽然数量很少，但会在排水管路中缓慢积聚，并在反复使用后造成堵塞。
图6、两种不同光刻胶旋涂薄膜的光学图像。(a) 和 (c) 显示溶液配制 3 小时后涂覆的薄膜，(a) 几乎没有颗粒，(c) 显示有一些可见颗粒。(b) 和 (d) 显示使用相同溶液旋涂 24 小时后涂覆的薄膜，颗粒数量显著增加，对薄膜质量产生不利影响，并可能堵塞涂覆设备。图中十字标记是用记号笔画的，以提高对比度。
下一步是评估光刻胶配方（光刻胶+溶剂）在track溶剂中的溶解度。将track溶剂与光刻胶溶液按不同比例混合，通常在1分钟至24小时后检查最终沉淀情况。最常用的待测溶剂包括丙二醇甲醚（PGME）、丙二醇甲醚乙酸酯（PGMEA）、乳酸乙酯（EL）、2-丁酮、环己酮、甲基异丁基酮（MIBK）、乙酸正丁酯和γ丁内酯（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）。所得混合物应保持无雾化或沉淀状态，以确认其相容性。
图 7展示了此类测试的一个好例子和一个坏例子。当满足这些条件时，即可将光刻胶配方安全地引入track，而不会造成设备堵塞或工艺中断。
图7、溶剂兼容性测试示例。（左图）示踪溶剂与光刻胶溶液不兼容，溶液变得浑浊。（右图）光刻胶溶液与示踪溶剂兼容（可溶），溶液澄清
ASML公司关于EUV扫描仪曝光的豁免
在极紫外（EUV）扫描仪中，EUV光由激光驱动的锡等离子体源产生，然后经反射镜反射到光罩上，最终照射到晶圆上（图8）。锡等离子体中的颗粒会污染反射镜，导致其反射率下降。为了保持光学元件的自清洁环境，需要在扫描仪内部施加5 Pa氢气以保持压力。。极紫外光与氢气相互作用后可诱导等离子体。之所以选择该物质是因为其极紫外吸收率低，且其自由基和离子与锡的反应活性高。锡沉积物主要通过化学蚀刻去除，蚀刻过程中会形成挥发性物质SnH4气体，随后通过抽气排出。
图8、ASML EUV 扫描仪的图像，操作区域未遮盖
然而，如果光刻胶会释放出与氢等离子体相互作用不如锡(Sn)直接的物质，这些物质可能会沉积在镜面上，导致镜面EUV光反射率降低。铁(Fe)和镍(Ni)等金属形成的氢化物挥发性较低，会导致EUV镜面残留污染；而铜(Cu)和铝(Al)在氢等离子体作用下会发生较高的物理溅射，导致再沉积和缺陷。这种溅射会侵蚀钌(Ru)覆盖层，降低镜面反射率。这些过程会影响EUV光刻系统的光学性能和使用寿命。因此，在EUV扫描仪中引入新型光刻胶需要获得设备制造商ASML的豁免。要获得此豁免，需要向ASML提供有关材料的信息。评估新型极紫外光刻胶的首要要求是确定非标准材料（除C、H、O、N、S以外的元素均被归类为非标准元素）的原子百分比及其相邻原子的性质。
此外，提供这些非标准材料与其相邻原子之间键合性质的信息也至关重要。现代MCR通常采用混合结构，即无机核外包裹有机壳层。因此，必须提供该有机壳层的物理性质，例如其是脂肪族还是芳香族，以及其电负性。另一个关键考虑因素，尤其在此至关重要，是利用极紫外光照射下光刻胶释放的气体物质的性质，这可以通过一种称为极紫外诱导残余气体分析（RGA）的技术来实现。
图9(a)展示了这种装置的示意图，该分析可以确定气体物质的性质及其氢气和等离子体与光刻胶的潜在相互作用。。此外，还对光刻胶、氢气和等离子体之间可能发生的反应进行了热力学分析。尤其值得注意的是，曝光后的光刻胶、氢气与气体的反应性可能与未曝光的光刻胶不同。残余气体分析（RGA）数据结合曝光后生成物质的蒸气压和沸点，有助于对这些脱气产物的反应活性进行合理的评估。
图9、(a) 200 mm 晶圆的 EUV 光源和曝光装置 RGA 分析示意图。（ML mirror—multilayer mirror, SPF—spectral filter, RGA—residual gas analysis）。(b) 含锡光刻胶的 EUV 诱导脱气光谱。图中还显示了光刻胶的结构。
图 9(b)显示了锡基光刻胶在极紫外光照射下的脱气（outgassed）光谱。可以看出，在极紫外光照射过程中，光刻胶中没有锡（A = 118.7 u）脱气。如前所述，由于锡易于被氢等离子体去除，因此对扫描仪环境无害。尽管如此，该光谱仍可作为一个例子，说明在极紫外光照射过程中，光刻胶中没有任何金属脱气。除了金属之外，监测任何腐蚀性脱气物质（例如卤素）也至关重要。
结论
对于新手而言，使用极紫外光刻胶（EUV光刻胶）是一条充满挑战的入门之路。除了学习复杂的反应机理外，在类似工业环境的条件下测试该材料还需要满足诸多前提条件，如图10所示。这是为了确保新型EUV光刻胶符合晶圆厂的安全和合规要求。光刻胶的化学配方中不得含有任何有害金属。这些前提条件包括：完整的材料安全数据表（MSDS），用于评估其是否符合环境、健康和安全标准；痕量金属污染检测，以消除晶圆厂交叉污染的风险；溶剂兼容性测试和溶液老化测试。对于新型MCR，还需要进行晶圆上测试（采用TXRF技术），以排除交叉污染的风险。
图10、流程图展示了光刻胶从实验室到晶圆厂的整个流程，并标明了各项先决条件。* 供应商对光刻胶溶液进行的测试。*光刻胶通过紫色标注的测试后，晶圆厂会对晶圆进行TXRF测试。
最后，新型光刻胶若要在EUV扫描仪中进行曝光，还需要获得设备制造商ASML的豁免。本文介绍了晶圆厂常用的标准晶圆流程，并阐述了将此类材料引入生产环境的关键步骤。尽管我们已尽力使本指南尽可能全面，但根据材料类型和各晶圆厂的具体需求，可能仍需满足其他要求。不过，本文提供的信息和指导原则为任何计划将用于极紫外光刻测试的新型光刻胶材料引入晶圆厂的人员提供了至关重要的坚实基础。
*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点，不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持，如果有任何异议，欢迎联系半导体行业观察。
今天是《半导体行业观察》为您分享的第4293期内容，欢迎关注。
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