极紫外光刻技术(Extreme ultraviolet lithography-EUVL)是未来22nm节点以下的主流光刻技术。在曝光过程中,光刻机内部EUV多层膜表面会沉积碳污染,不仅会导致光学元件反射率下降,芯片产量降低,还会影响光刻质量。随着光源功率的不断提高,EUV多层膜表面碳污染也越来越严重,如何降低碳污染对光学元件的危害逐步成为各相关实验室的研究重点。目前主要是通过清洗的方式将EUV多层膜表面的碳污染清除,降低危害。常用的清洗技术有射频-等离子体清洗、紫外光辐照清洗和原子氢清洗等,由于原子氢清洗具有对样品二次损害较小的优点,因此将原子氢清洗极紫外多层膜表面碳污染作为本文的主要研究内容。本论文对EUV多层膜表面碳污染原子氢清洗技术进行了研究,深入探讨了原子氢清洗碳污染的机理,并搭建原子氢清洗碳污染实验平台,利用原子氢实现了多层膜表面碳污染的清洗,主要研究内容如下:1.以分子动力学为基础,从物理和化学两个方面对原子氢清洗EUV多层膜表面多种形态(金刚石、石墨和聚合物等)碳污染的机理进行深入研究,并建立原子氢清洗碳污染的数学理论模型。利用模型对不同清洗条件下原子氢清洗碳污染的清洗速率进行合理预测和评估,为原子氢清洗EUV多层膜表面碳污染实验提供理论指导。2.搭建了原子氢清洗碳污染实验平台。通过物理气相沉积(PVD)的方法在基底(如EUV多层膜光学元件、石英天平晶片和蓝宝石等)表面沉积石墨型碳层模拟碳污染。基于原子氢清洗碳污染实验平台,设计不同清洗条件下(如工作距离、基底温度和原子氢激发源功率等)原子氢清洗碳污染实验并利用石英天平测量速率变化。深入分析实验结果,与数学理论模型进行对比,得到各清洗条件对速率的影响规律。3.提出了适用于原子氢清洗碳污染实验平台的最佳清洗方案。用该方案对EUV多层膜碳污染样品进行清洗,并对比清洗前后样品反射率和表面粗糙度变化,评估原子氢清洗多层膜碳污染样品的清洗效果。4.基于椭圆偏光法研究了测量EUV多层膜样品表面碳污染厚度的方法,为未来在线测量和评估碳污染清洗过程中厚度变化提供理论基础。根据多层膜碳污染样品建立物理结构模型,针对各膜层材料选取相应的色散模型,利用椭偏仪基于建立的模型对多层膜样品清洗前后表面碳污染厚度值进行拟合测量,并对比分析不同色散模型的测量结果精度,选择出精度较高的色散模型。本论文研究了原子氢清洗EUV多层膜表面碳污染的机理,通过实验分析了影响原子氢清洗碳污染的速率和效果的条件以及因素,并基于椭圆偏光法测量技术研究了测量EUV多层膜样品表面碳污染厚度的方法。为原子氢清洗EUV多层膜表面碳污染提供了理论依据,对未来开展在线清洗EUV多层膜表面碳污染工作具有重要意义和参考价值。