28. EUV Contamination에 대하여 (5)

 

Atomic hydrogen cleaning

원래 엄청*(10^10) 예전에 수집기 클리닝은 실제로 수집기를 분리하고 액체 화학 물질로 세척하는 방식으로 수행되었는데요! 신기하죠? 그러나 이 방법은 용납할 수 없을 만큼(칩메이커만 용납못함 사실 흐흐..) 소스 가동 중단 시간을 발생시킵니다. 따라서 최근 몇 년 동안의 연구는 챔버에서 컬렉터를 제거하지 않고 청소하는 방법에 중점을 두었습니다. 이상적으로, 이 방법은 시스템을 환기시키지 않고 EUV 소스를 중단하지 않고 수행할 수 있는 진정한 제자리 세척이 될 것입니다. 가장 널리 연구되고 있는 잠재적 현장 세정 방법은 수소 라디칼을 사용하는 것입니다. Sn이 H 라디칼에 노출되면 반응하여 휘발성 스타난(SnH4)을 형성할 수 있으며, 다음 반응에 따라 펌핑하여 제거할 수 있습니다

 

 

이런 식으로 수소는 화학적으로 Sn을 에칭할 수 있습니다. SnH4는 녹는점이 -146°C이고 끓는점이 -52°C인 불안정한 기체입니다. 평균 결합 에너지는 약 226kJ/mol이지만 개별 Sn-H 결합의 에너지는 같지 않습니다. 기체 상태일 때 SnH4는 표면 충격 충돌 시 해리 흡착에 의해 분해됩니다. 분해 속도는 표면 온도와 표면 물질에 따라 달라집니다. 예를 들어, 산화물은 금속보다 분해 속도가 느립니다. 이는 Sn의 재증착에 대한 우려로 이어지는데요. H2는 정상적인 소스 작동 중에 이미 존재하기 때문에 EUV 소스를 작동하는 동안 H 라디칼을 잠재적으로 사용할 수 있습니다.

 

H 라디칼을 생산하는 다양한 방법이 존재합니다. 크게 원자 수소 소스와 수소 플라즈마 소스의 두 가지 범주로 분류할 수 있습니다. 원자 수소 소스는 라디칼만 제공합니다. 수소 플라즈마 에칭 소스의 경우, EUV 챔버 자체에서 H2 플라즈마가 생성되고 플라즈마 이온과 라디칼이 컬렉터에 입사됩니다. 여기선 Atomic hydrogen cleaning만 다룹니다. 이 소스는 일반적으로 핫 필라멘트(H2를 해리하기에 충분한 열을 제공하는..) 또는 외부 플라즈마 소스(H2 플라즈마를 생성한 다음 라디칼을 챔버로 불어넣는)를 통해 진행됩니다. 외부 플라즈마 소스의 경우, 하전된 플라즈마 species는 외부 소스의 벽과 제너레이터와 챔버를 연결하는 라디칼 전달 시스템에서 재결합됩니다. 벽면 재료는 라디칼 재결합 계수가 낮고 라디칼 전달을 최대한 극대화할 수 있도록 선택되어 하전된 species 없이 라디칼 플럭스가 전달됩니다.

 

하.지.만... 안타깝게도 라디칼을 위한 전달 시스템을 컬렉터 앞에 배치하려면 전달 튜브를 삽입, 사용 및 제거하는 동안 EUV 소스의 가동 중단 시간이 필요합니다. 그래서 나온게..

 

Hydrogen plasma cleaning

수소 플라즈마 에칭은 극자외선(EUV) 챔버에서 주석(Sn) 침전물과 같은 표면의 오염을 제거하기 위해 확립된 접근 방식입니다. 이 공정에는 라디칼과 이온화된 플라즈마 종 모두가 관여하며, Sn 오염에 발생합니다. 이 기술에 대한 조사는 플라즈마-물질 상호작용 센터(CPMI)와 산업계에서 이루어졌습니다. 이 접근 방식은 수집기를 플라즈마 전극으로 사용하며 라디칼을 위한 전달 시스템이 필요하지 않고 수집기 표면에서 직접 라디칼을 생성합니다.

 

전체 컬렉터를 Sn으로 코팅한 다음 특정 시간 동안 수소(H2) 플라즈마로 에칭합니다. 그런 다음 다양한 반경의 실리콘(Si) 샘플을 컬렉터를 따라 배치하여 에칭 속도를 정량화합니다. 플라즈마를 사용하면 Sn을 제거할 뿐만 아니라 표면의 EUV 반사율도 복원할 수 있습니다. 질화 지르코늄(ZrN)으로 덮인 다층 거울(MLM) 샘플을 사용하여 반사율 복원을 연구도 있는데, 이 경우 에칭 플라즈마에 노출되어도 MLM 반사율이 손상되지 않았으며 플라즈마 세척을 통해 반사율이 회복되는 것으로 나타난 사례도 있습니다. 에칭 속도는 라디칼 밀도에 의해 직접 제어되지 않습니다.

 

비선형성의 잠재적 원인은 제거된 Sn이 표면에 닿아 재침착될 수 있는 Sn의 재증착입니다. 그러나 Sn의 재증착 계수는 매우 낮은 것으로 알려져 있으므로 순 제거율에 큰 영향을 미치지 않습니다. 에칭 속도는 반응성 이온 에칭(RIE)의 특징인 이온 에너지 플럭스와 상관관계가 있는데요. RIE에서 에너지가 있는 이온은 Sn 결합을 끊는 데 도움을 주어 H 라디칼이 Sn과 결합할 수 있게 하고, SnH4 분자를 탈착하는 데 도움을 주죠. 이러한 과정으로 다른 시스템보다 Sn당 라디칼 효율 수치가 더 높습니다. 세정 속도는 약 1nm/분 정도인데, 플라즈마를 사용하면 잠재적인 스퍼터링 및 이온 주입으로 인한 표면 손상에 대한 이슈도 있긴합니다.