La lithographie électronique multifaisceaux (ou multi e-beam) en cours de développement est pressentie comme une alternative à la photolithographie 193 nm à immersion (193i nm) pour la production des circuits intégrés des noeuds technologiques avancés (14 nm et au-delà). Elle se présente également comme un concurrent potentiel à la photolithographie sous rayonnement EUV (13,5 nm) qui, elle aussi, est en cours de développement. Cependant, le développement de cette technologie doit faire face à plusieurs obstacles. Parmi eux, on a la contamination des optiques électroniques induite par le redépôt des molécules dégazées de la résine au cours de l‟exposition. Ces dépôts conduisent à la croissance d‟une couche carbonée en surface et à l‟intérieur des trous de ces optiques. Cette couche de contamination a tendance à diminuer la transmission des optiques et, par conséquent, diminuer les performances lithographiques de l‟outil (débit, uniformité des CD, rugosité, etc.). Il est donc indispensable de comprendre les mécanismes qui gouvernent le dégazage et la croissance de la couche de contamination afin d‟être en mesure de prédire son rôle sur les dérives des procédés et de l‟équipement. Tel a été l‟axe conducteur de ces travaux de thèse. Dans un premier temps, nous avons réalisé l‟état de l‟art des travaux déjà effectués dans le cas de la technique de lithographie EUV. Ensuite, nous avons conçu et fabriqué un banc de tests et développé, en parallèle, les méthodologies permettant de réaliser les études de dégazage des résines et de contamination induite sur des dispositifs simulateurs d‟optiques électroniques, appelés « mimics ». Puis, dans les conditions opératoires similaires à la plateforme Matrix développée par MAPPER Lithography, nous avons évalué le dégazage des résines de différentes formulations et mesuré la contamination induite par chacune de ces formulations sur les mimics à l‟aide du banc de tests développé. Enfin, nous avons proposé un modèle analytique permettant de prédire la croissance du film de contamination à l‟intérieur des trous du mimic en fonction des paramètres d‟exposition. / The development of multiple e-beam lithography equipment is foreseen as an alternative to the 193i nm immersion photolithography for the advanced technological node (less than 14 nm). This next generation lithography is a potential challenger to the EUV (13.5 nm) lithography which is also under development. However, this technology faces important challenges in controlling the contamination of the electron optics due to the adsorption of molecules outgassed from resist under exposure and the subsequent formation of a carbonaceous film on optics surface. This contamination layer can lead to the transmission loss of the optics and, consequently, degrade the tool lithographic performances (throughput, CD uniformity, Line Width Roughness, etc.). It is thus important to understand the resist outgassing and induced contamination mechanisms in order to predict their effect on the process drifts. That was the driver axis of these thesis works. Firstly, we performed the state of the art related to the works already published in the EUV lithography case. Secondly, we designed and built-up an experimental setup and developed, in parallel, the methods allowing to study the mechanisms of resist outgassing and induced contamination on electron optics simulators, called “mimic”. Thirdly, we assessed the outgassing of several resist formulations in the same operating conditions as in the Matrix platform developed by MAPPER Lithography. We also measured the induced contamination layer on the mimics for each resist formulation using the developed experimental setup. And finally, we proposed an analytical model that allows to predict the contamination film growth inside mimic holes during exposure.

Lithography is the most crucial step in the semiconductor microfabrication workflow. Continuous features size shrinking co-occurs with the reduction of the exposure wavelength: a move from 193 nm light to extreme ultra-violet (EUV) at 13.5 nm is performed. The change poses a vast number of challenges that have been overcome in the past years. Among the others, the protection of the reticle front side from defects is crucial. Shielding can be achieved by means of EUV pellicles: large area (~150 cm2), freestanding, ultra-thin (~50 nm) membranes that prevent particles from landing on the reticle surface. Defects fall on the pellicle membrane, which is out-of-focus with respect to the reticle. During operation, the pellicle has to endure mechanical movements (>100 m/s2) and withstand the EUV scanner environment. With increasing source power (resulting in temperatures >500 ºC) structural and chemical integrity must be guaranteed. With multiple semiconductor manufacturers introducing EUV in HVM, an urgent need for a mass volume production-ready pellicle solution is present.In this thesis project, new generation pellicle materials are exposed to EUV light and gas atmosphere at BESSY II synchrotron beamline. The purpose is to investigate the performances of the new membrane samples in terms of the HVM production specifications. Two sets of 10x10 mm2 samples Type (A – B) with different core thickness are tested. Samples are characterized by using the following techniques: EUV transmittance and reflectance measurements, RBS, XPS, and FTIR. After exposure, all the samples undergo degradation. The main root causes are the atmosphere environment and the temperature. On the other hand, EUV light itself plays a marginal role in the process. The material etching mechanism must be further investigated through additional pellicle tests. This is a necessary step to make towards the high-volume manufacturing standards required for mass production. / Litografi är det mest avgörande steget i arbets flödet för halvledar mikrotillverkning. Kontinuerliga funktioner storlek krympande co-sker med minskning av exponeringen våglängd: en över gången från 193 nm ljus till extrem ultraviolett (EUV) vid 13.5 nm utförs. Förändringen innebär ett stort antal utmaningar som har övervunnits under de senaste åren. Bland de andra, är skyddet av rikt medel fram sidan från defekter avgörande. Avskärmning kan åstadkommas med hjälp av EUV-pellicles: stort område (~ 150 cm2), fristående, ultratunna (~ 50 nm) membran som hindrar partiklar från att landa på rikt medlet ytan. Defekter faller på denna tunna membranet, som är out-of-fokus med avseende på rikt medlet. Under drift har denna tunna att uthärda mekaniska rörelser (> 100 m/s2) och motstå EUV skanner miljö. Med ökande käll effekt (vilket resulterar i temperaturer > 500 º C) måste strukturell och kemisk integritet garanteras. Med flera halvledar tillverkare införa EUV i HVM, ett brådskande behov av en massa volym produktions klara denna tunna lösning är närvarande.I detta arbete, exponeras nya generationens denna tunna material för EUV ljus-och gasatmosfär på BESSY II Synchrotron beamline. Syftet är att undersöka prestandan hos de nya membranproverna i form av HVM-produktionsspecifikationer. Två uppsättningar av 10x10 mm2 prover typ (A – B) med olika kärna tjocklek testas. Proverna kännetecknas av att använda följande tekniker: EUV-transmission och reflektansmätningar, RBS, XPS och FTIR. Efter exponering genomgår alla prover nedbrytning. De viktigaste bakomliggande orsakerna är atmosfären miljö och temperaturen. Å andra sidan spelar EUV-ljuset självt en marginell roll i processen. Materialetsnings mekanismen måste undersökas ytterligare genom ytterligare denna tunna-tester. Detta är ett nödvändigt steg för att göra mot de höga volymer tillverknings standarder som krävs för Mass produktion.