EUV 光掩模兆声清洗中的声流效应

从光掩模中去除纳米尺度的污染物颗粒对于32纳米节点的EUV光刻的实施至关重要。兆频超声波清洗传统上用于光掩模清洗，延伸到50纳米以下的微粒去除被认为是无图案损伤的清洗方法。据信在兆频超声波清洗系统中有几种去除机制是有效的，气穴现象和声流现象(埃克哈特、施立希廷和微流现象)。在传统的实验装置中，通常很难区分这些单独机制对污染物去除的影响。因此，在这项工作中采用了一种理论方法，重点是确定声学流在清洗过程中的贡献。连续介质模型用于描述兆声波和浸入流体(水)中的基底(熔融石英)之间的相互作用。该模型考虑了流体的粘性。我们计算了系统的声学振动模式。这些反过来用于确定导致基底/流体界面处的狭窄声边界层中的声流力。这些力随后被用于估计流动速度，流动速度又可以对粘附在基底上的污染物颗粒施加压力和拖曳力。这些效应被计算为兆声波的入射角、频率和强度的函数。然后，在竞争的兆频超声波清洗技术(如浸没式和基于喷嘴的系统)的清洗效率和图案损坏的背景下，讨论了该研究的相关性。

关键词:EUV光刻，兆频超声波清洗，声流。

介绍

随着当前光刻技术达到极限，极紫外光刻(EUVL)的开发工作正获得势头。需要较小的波长源来产生50纳米以下的特征尺寸。13.4纳米EUVL技术预计将在2009年成为32纳米节点的首选方法.由于该波长的光被大多数材料甚至空气吸收，传统的透射式光掩模对EUVL没有多大用处。取而代之的是，由二氧化硅和钼的交替层形成的复合结构被用作反射EUV光的光掩模.1在几个行业和美国国家实验室的合作努力下，已经花费了大量精力来开发反射性的、无缺陷的掩模结构。实施EUVL技术的突出挑战之一是清洗光掩模，以去除小于50纳米的污染物颗粒。该清洁方法不仅可以有效地去除颗粒，而且不会牺牲图案特征的完整性。

空化是由穿过液体的压力变化引起的.4声波的低压分量在液体中形成一个孔或腔。由于声波的高压成分，空腔不再能承受压缩应力时就会内爆。空腔内爆导致储存在空腔中的能量转移到周围环境中。该事件有可能去除污染物颗粒，甚至对衬底和图案化特征造成一些损害。空化的后一种干扰特征在采用低声音频率的超声波清洗系统中更为普遍。兆频超声波频率似乎减轻了损害的问题，然而，仍然缺乏对其原因的清楚理解。虽然有些人声称兆频超声波脉冲之间的时间(大约1.25微秒)对于空腔的形成来说太短了，但其他人已经通过声致发光检测到兆频超声波槽中的空腔。

很明显，在这个阶段，任何关于EUV光掩模的兆频超声波清洗可行性的实验研究都将受到上述机制重叠的影响。此外，与空化和声流相关的小空间尺度将导致难以分离各个机构对清洁效率的影响。此外，很难确定损坏衬底和特征的潜在原因。因此，我们选择对这个问题进行理论研究。在目前的工作中，我们主要研究超声波清洗中的声流效应。由于我们对去除50纳米以下的污染物颗粒很感兴趣，埃克哈特在微米厚的声学边界层之外的流动操作预计在清洁方面起不了什么作用。因此，我们特别关注施利希汀流对粒子去除的影响。

图1。流体/固体/流体模型的图示。

基底比其厚度大得多，层状复合材料可以被视为在平行于固体/流体界面的方向上是无限的。此外，为了简单起见，固体介质被认为是各向同性的。

由于声波通过粘性介质传播而产生的声流被认为是粘性引起的二阶效应。通常，声流被视为粘性介质中线性(一阶)声场的非线性校正。因此，我们首先计算固体/粘性流体界面处的一阶(与时间相关的)声位移场，然后用它来获得与时间无关的(二阶)压力场。我们利用基于格林函数形式的界面响应理论(IRT)12来获得一阶声位移场。接下来，使用Nyborg13开发的方法从一阶声位移场获得声流力和声流速度。在11中建立的方程提供了流动力和流速度，它们被归一化为入射波的振幅。

结果

   兆频超声波清洗最近的工业活动集中在使用3兆赫频率，以尽量减少清洗槽中的气穴现象。因此，在这项工作中，我们使用频率为3兆赫的声波来模拟粒子去除中的声流效应。在这项工作中模拟的固体基底被认为是由厚度为6.35毫米的熔融石英制成的。流动力和速度计算中使用的输入参数为:密度为2.2 × 103千克/立方米，杨氏模量为72.6兆帕，熔融石英的泊松比为0.16，密度为103千克/立方米，水的粘度为103帕-秒。水中的纵向声速取1500米/秒。熔融石英中的纵向和横向声速分别计算为5929米/秒和3771.3米/秒。

根据Deymier，11我们首先计算流动力，作为距离基底0.1 m处入射兆声波的波矢量k||的函数(图。2). 该曲线中的峰值对应于 

图2。作为入射兆声波的波矢量k|的函数的流动力。

结论

计算表明，在薄声学边界层中，由于兆声波引起的施立廷流动速度可以产生足够强的拖曳力和滚动力矩，从而通过滑动和滚动机制去除粘附的颗粒。在1兆赫和3兆赫这两种不同的兆频超声波频率下，用滑动机构去除颗粒的比较表明，在较低频率下进行清洁需要颗粒和基底的表面光滑得多。这表明，对于去除小颗粒(d < 60纳米)，3兆赫的兆频超声波频率更合适。未来的工作将包括对光掩模坯料模拟结果的实验验证。使用兆声清洁工艺去除微粒而不损伤亚90纳米节点图案化光掩模特征仍然是一个挑战。未来的建模工作将集中于评估微气泡对图案化光掩模最小特征尺寸和衬底完整性的影响，以评估兆声引起的损伤。