Wat is Pellicle?

Dun vlies dat op enige afstand boven het fotomasker wordt gespannen. Voorkomt dat vuil rechtstreeks op het maskeroppervlak komt; vuil op het pellicle wordt niet scherp afgebeeld en dus minder snel overgedragen.

Japanse benaming: ペリクル

“Pellicle” komt voor in 2 oefenvragen uit 2 onderwerpen, bijv. Lithografie, Procesmaterialen (gassen, chemicaliën).

Vakgebied: Lithografie

Waarom fotomaskers bescherming nodig hebben

Een fotomasker, of reticle, wordt afgebeeld op elk belichtingsveld van elke wafer die ermee wordt belicht. Eén deeltje op het gepatroneerde oppervlak wordt daardoor een zich herhalend defect dat dezelfde dielocatie op duizenden wafers kan vernietigen. Maskers zijn duur, en ze herhaaldelijk reinigen brengt het risico mee dat het patroon beschadigt. De pellicle lost dit op door deeltjes volledig van het gepatroneerde oppervlak weg te houden, zodat verontreiniging die tijdens hantering, opslag en belichting binnenkomt op een onschadelijke plek terechtkomt.

Hoe het defocusprincipe werkt

De pellicle is een dun transparant membraan, voor diep-ultravioletapparatuur minder dan 1 µm dik, gespannen op een frame op ongeveer 6 mm van het gepatroneerde oppervlak. De projectielens is scherpgesteld op het patroon, en de scherptediepte aan de maskerzijde is een heel klein deel van een millimeter. Een deeltje op de pellicle ligt daardoor millimeters buiten focus; het beeld ervan is zo vervaagd dat het een groot gebied alleen iets donkerder maakt in plaats van als scherp defect te worden afgebeeld. Het membraan moet het belichtingslicht met minimaal verlies doorlaten en stabiel blijven onder langdurige bestraling.

Waarom EUV-pellicles lastig zijn

Extreem ultraviolet licht (EUV) van 13,5 nm wordt door elk materiaal sterk geabsorbeerd, dus een EUV-pellicle mag maar tientallen nanometers dik zijn, gemaakt van materialen zoals polysilicium of films van koolstofnanobuisjes, en laat dan nog maar ongeveer 90% per doorgang door. Omdat EUV-maskers reflecterend zijn, gaat het licht twee keer door de pellicle, wat het verlies vergroot. Het membraan absorbeert ook een deel van het hoge bronvermogen en warmt op, dus het moet hoge temperaturen overleven en tegelijk over het hele maskeroppervlak mechanisch intact blijven.

Pellicle versus andere beschermlagen

De pellicle beschermt het masker, niet de wafer. Bij ArF-immersielithografie voorkomt een topcoat op de fotoresist dat het immersiewater resistcomponenten uitloogt, en een bottom antireflective coating (BARC) onder de resist beheerst reflecties; geen van beide heeft iets met maskercontaminatie te maken. Een pellicle kan ook geen defecten herstellen die al in het maskerpatroon zitten, of deeltjes die er bij het monteren onder zijn ingesloten, dus maskers worden geïnspecteerd voordat de pellicle wordt aangebracht.

Nu oefenen: vragen over Pellicle

Wat is de rol van het dunne vlies (pellicle) dat op enige afstand boven het fotomasker wordt gespannen?

  1. ADe resolutie verdubbelen
  2. BDe belichtingslichthoeveelheid vergroten
  3. CVoorkomen dat vreemde deeltjes rechtstreeks aan het maskeroppervlak hechten, en dat deeltjes die op de pellicle terechtkomen niet in focus zijn en daardoor moeilijk worden overgebracht
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: C. Voorkomen dat vreemde deeltjes rechtstreeks aan het maskeroppervlak hechten, en dat deeltjes die op de pellicle terechtkomen niet in focus zijn en daardoor moeilijk worden overgebracht

Als er een vreemd deeltje op het masker komt, wordt het defect overgebracht op alle shots van alle wafers die met dat masker worden belicht. De pellicle is een transparant vlies van minder dan 1 µm dik dat ongeveer 6 mm van het masker af op een frame is gespannen; vreemde deeltjes komen op de pellicle terecht, zijn niet in focus en worden vaag, zodat ze moeilijk op de wafer worden overgebracht. Voor EUV zijn ultradunne films van enkele tientallen nm (zoals polysilicium of koolstofnanobuizen) ontwikkeld die ongeveer 90% van het EUV-licht doorlaten en hoge temperaturen weerstaan.

Veelgestelde vragen

Wat is een pellicle in de lithografie?

Een pellicle is een dun transparant membraan op een frame, enkele millimeters boven het patroon van een fotomasker. Deeltjes komen op het membraan terecht in plaats van op het masker, waar ze buiten focus liggen en niet worden afgebeeld.

Waarom is een EUV-pellicle moeilijk te maken?

Alle materialen absorberen EUV sterk, dus het membraan mag maar tientallen nanometers dik zijn en moet toch het hele masker overspannen, opwarming door geabsorbeerd vermogen overleven en bij elke doorgang nog ongeveer 90% van het licht doorlaten.

Voorkomt een pellicle alle maskerdefecten?

Nee. Hij houdt na het monteren alleen nieuwe deeltjes van het gepatroneerde oppervlak weg; patroondefecten, of deeltjes die bij het aanbrengen van de pellicle eronder zijn ingesloten, worden nog steeds afgebeeld.

“Pellicle” in de toelichting

Vragen met “Pellicle” (2)

  1. Wat is de rol van het dunne vlies (pellicle) dat op enige afstand boven het fotomasker wordt gespannen?
  2. Welke laag wordt bij ArF-immersiebelichting boven op de fotoresist aangebracht om te voorkomen dat het immersiewater en de resist rechtstreeks in contact komen?

Verwante termen

Fotomasker (reticle) Fotoresist Contact Antireflectiecoating (BARC) ArF-excimeerlaser Chemisch versterkte resist (CAR) EUV-belichting Fasenverschuivingsmasker (phase-shift mask) High-NA EUV Immersielithografie

Naar de woordenlijst