Damage-free particle removal for EUV pellicle cleaning

Abstract

In this study, a new method for particle removal from the EUV pellicle is suggested. The particle can be removed by pinpoint cleaning method, which is local-selective dry cleaning. The pinpoint cleaning was achieved by a functionalized probe which was fabricated by coating an adhesive on an AFM probe under a quantitatively controlled method. The functionalized probe was nano-manipulated in an AFM system and the load on the probe was precisely controlled under a nano-newton level. To guarantee the safety of the pinpoint particle removal method, the safety range of the functionalized probe was investigated by a nanoindentation test. An ultra-thin freestanding membrane sample was indented by a sharp tip probe, and the force on the AFM probe, when the pellicle is cracked, is monitored. The breakdown force by the AFM probe was defined as the maximum load, and the maximum load distributions from different sizes and positions of the pellicle are analyzed Also, since it was expected that the pellicle temperature reaches 700°c during exposure, the effect of the thermal aging on particle adhesion force was investigated as the consideration of the particle removal from the EUV-exposed pellicle. The particles are thermally aged, and the adhesion force was analyzed by measuring the particle removal force with lateral force microscopy. As a result, the pinpoint cleaning method could remove over 1 μm sized particles from the pellicle sample without damaging the surface. In conclusion, it could be demonstrated that a local-selective damage-free particle removal method was successfully developed for EUV pellicle cleaning.|극자외선(EUV) 노광기술은 5nm 이하 패턴 형성을 위해 주목받고 있는 차세대 리소그래피 기술(NGL) 중 하나이다. 극자외선 노광기술을 이용한 대량생산 체제(HVM)를 갖출 수 있도록 하기 위한 연구가 끊임없이 진행되고 있으며, 그중에서 결함을 제어하는 것이 그러한 연구의 일환이다. EUV 마스크 위 존재하는 오염 입자는 패턴에 치명적인 결함을 발생시킬 수 있으며, 이러한 입자 오염 문제를 해결하기 위해 다양한 방법이 연구되었다. 그러한 맥락에서, 일각에서는 펠리클을 극자외선 노광 공정에 도입하기 위한 연구를 진행 중이며, 실제로 펠리클의 제조 방법 등에 관한 연구가 보고된 바가 있다. 하지만, 펠리클의 가격 등의 문제로 산업에는 이러한 펠리클이 아직 도입되지 못하고 있으며, 펠리클을 사용한 대량생산체제 확보를 위해서는 펠리클 사용에 대한 비용을 최소화할 방안이 마련되어야 한다. 이때, 펠리클로부터 오염 입자를 제거하는 것은 펠리클의 수명을 연장시킬 수 있고, 따라서 펠리클의 도입을 앞당길 수 있는 방안으로 생각될 수 있다. 본 연구에서는, 극자외선 노광용 펠리클로부터 오염 입자를 제거하는 기술이 제안되었다. 오염 입자는 국부적·선택적 건식 세정기술이라고 할 수 있는 pinpoint 세정에 의해 제거될 수 있었으며, 이를 위해 functionalized probe가 제조 및 사용되었다. Functionalized probe는 AFM probe에 점착제를 도포하여 만들어질 수 있으며, 이때 점착제는 정량적으로 제어된 특수한 방법을 통해 도포되었다. 제작된 functionalized probe는 마이크로미터 단위로 제어되는 AFM 시스템에 의해 조작되었으며, functionalized probe에 작용되는 힘의 크기는 정밀하게 제어되었다. 한편, pinpoint 세정기술의 안정성을 보이기 위해, functionalized probe가 안전하게 작동될 수 있는 범위를 조사했으며, 이를 위해 나노 단위의 압입 시험이 진행되었다. 극자외선 노광용 펠리클에 준하는 얇은 두께의 박막이 날카로운 tip을 가지는 AFM probe에 의해 눌러졌으며, 펠리클에 손상을 발생시키는 순간 AFM probe에 작용하고 있는 반력이 측정되었다. 이때, 펠리클을 손상시키는 힘을 maximum load라고 정의했으며, 다른 크기의 펠리클을 각각 위치에 따른 maximum load를 측정 및 분석했다. 또, 극자외선 노광공정 중 펠리클의 온도가 700℃ 이상으로 가열될 가능성이 높게 평가되므로, 열화된 펠리클 위 오염 입자를 제거하는 상황을 고려하여, 열화에 의한 오염 입자의 부착력 증가에 대한 영향력을 평가했다. 펠리클 위 오염 입자는 열화 처리되었으며, AFM을 이용한 측면방향 분석(LFM) 방법을 통해 측정되는 입자 제거력을 이용하여 입자 부착력을 간접적으로 평가했다. 결과적으로, pinpoint 세정기술은 1μm 이상의 오염 입자를 펠리클로부터 손상 없이 제거할 수 있었다. 결론적으로, 극자외선 노광용 펠리클 세정을 위한 국부적·선택적 무손상 pinpoint 세정 기술이 성공적으로 개발되었다.