JP2017504080A

JP2017504080A - モノリシックメッシュ支持型ｅｕｖ膜

Info

Publication number: JP2017504080A
Application number: JP2016566848A
Authority: JP
Inventors: レアソン，ブルース; グローブ，デイビッド; ロペス，ハイジ; エアーズ，トラビス
Original assignee: ラクセルコーポレーション
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2034-12-29
Also published as: JP6486388B2; EP3100114B1; EP3100114A4; US20150212434A1; US9606459B2; EP3100114A1; WO2015112310A1

Abstract

【課題】モノリシックメッシュ支持型ＥＵＶ膜を提供する。【解決手段】本出願は、ＥＵＶ透過式支持メッシュ及び同支持メッシュの製造方法を教示する。【選択図】図１Ｂ

Description

本出願は、２０１４年１月２７日に出願された「モノリシックＥＵＶ透過膜及び支持メッシュ、並びに同透過膜及び支持メッシュの製造方法」なる名称の米国仮出願第６１／９３２，０１７号の優先権を主張し、ここでは、その全体において全ての目的のために援用される。

昨今の電子デバイスの殆ど全ては、集積回路（ＩＣ）として知られる半導体に左右され、光リソグラフィーとして知られるプロセスを通じて最も一般的に製造されている。リソグラフィーは、光を使用してフォトマスクから、半導体材料のウェハーなどの基板上に感光式の化学「フォトレジスト」、或いは単に「レジスト」に変換するパターン処理方法である。上記基板内への露光パターンの刻印、即ち基板上に堆積されるべき所望のパターンにおいて新素材の堆積を可能にすべく、一連の化学処理が使用される。このプロセスを異なったフォトマスクを使用して反復することで、集積回路の各層は、基板上に徐々に形成される。複雑な集積回路において、現代のＣＭＯＳウェハーは、５０回までフォトリソグラフィーサイクルに曝すこともある。光学リソグラフィーにおける最新技術、特に使用中の光の波長は、IC上で増々小型化する特性を成立させる上で欠かせない要素である。

一般的に言えば、光リソグラフィーは、洗浄ステップから始まり、同ステップでは表面から如何なる汚染物も除去する化学処理が使用される。その後、ウェハーは、当該ウェハーの表面上に存在する如何なる水分も除去するのに十分な温度まで加熱することで乾燥されうる。その後、フォトレジストの粘着を促進するため、ビス（トリメチルシリル）アミン（「ヘキサメチルジシラザン」、ＨＭＤＳ）など液体又は気体の「粘着促進剤」が、ウェハー表面に塗布されうる。

次に、ウェハーは、スピンコーティングによって、フォトレジストの一層でコーティングされる。フォトレジストは、感光材料の判定基準を描写している。所謂「陽性のフォトレジスト」の場合、露光によりフォトレジストの内部で化学反応を引き起こし、露光されたフォトレジストを「現像」溶液中に可溶化させている。（「陰性のフォトレジスト」については、未露光部分が、現像液中に可溶化している）。通常、フォトレジストの液体溶液はウェハー上に分注され、当該ウェハーが高速スピンされて不均一な厚い層を生成する。その後、上記ウェハーはフォトマスク経由で高濃度の光パターンに露光され、当該露光されたフォトレジストを可溶化させている。その後、上記露光されたフォトレジストは除去され、基板の露光領域が、フォトマスクによって生成されたパターンに対応するようになる。

各フォトマスクは、当該フォトマスクの一方に取り付けられるペリクルと呼ばれる薄い透過膜によって、半導体製造において重要な問題である、微粒子汚染から保護されうる。このペリクルはマスクから十分離れて設置されているため、当該ペリクル上に付着する微粒子が蓄積しない故、ウェハーに移行することもない。結論をいえば、ペリクルの光学特性が配慮されねばならない。

上記の可溶性のフォトレジストの除去後、フォトレジストによって保護されていない領域の基板の最上層を除去すべく化学エッチング剤が塗布されうる。一方或いは追加的に、上記基板によって保護されていない領域内には材料が堆積されうる。残りのフォトレジストが除去されると、パターン付きの現基板は、その表面上のフォトマスクに対応する。その後、このプロセスは、所望の集積回路の各層について異なったフォトマスクを使用して反復されうる。

技術の進歩や図形寸法の小型化に伴い、露光の波長を数倍低減させる必要があった。現在では、含侵及び二重パターン処理技術との組み合わせによる１９３ｎｍのリソグラフィーが最新技術である。

これまで、次世代のリソグラフィー（ＮＧＬ）として知られる、より短い波長のリソグラフィーは、より小型の特性を有するＩＣを生成するために研究されてきた。ＮＧＬは、より短い紫外線の光（１５７ｎｍ）、超紫外線（ＥＵＶ）光（例えば、１３．５ｎｍ）、エックス線（０．４ｎｍ）、及びより短い波長の電子及びイオンビームを使用している。その光学特性によって、ＥＵＶリソグラフィーは、光リソグラフィーの自然な拡張として一般的に受け入れられ、現在では最も有望なＮＧＬ技術となっている。その一方で、ＥＵＶ技術の研究開発費は、世界中で数１０億米ドルに及んでいる。中でもＥＵＶ露光ツールの費用は、単体で約７，０００千万米ドルに及ぶ。

他の殆どのＮＧＬは、一重の画像低減用の膜マスクを要する一方、ＥＵＶＬは、四重の画像低減付きのマスクを使用して現在の技術で実現可能なマスク製作を行っている。その一方、１５７ｎｍのリソグラフィーの撤廃において、同業界は、１９３ｎｍから１３．５ナノメータ波長への技術的な飛躍を成し遂げ、基板の枠を超えた複雑な取り組みを実践している。従って、ＥＵＶＬ技術は、計量学、検査、及び欠陥制御のみならず、ＥＵＶレジスト技術と、ＥＵＶアライナ又はプリンタと、ＥＵＶマスクと、を含む。

留意すべき重要な一側面は、利用可能な材料は全て，強力なＥＵＶ光吸収材であって、屈折光学部材（例えばレンズ）の使用を十分成立させるだけの透明性を有する材料が皆無であるという事実である。従って、ＥＵＶＬ光学システムにおいて屈折光学部材のみ（例えば、ミラー）の使用を成立させることが必要である。

一方、ＥＵＶＬ技術の殆ど全ての側面における取り組みも存在している。幾つかの取り組みは、全てのＮＧＬ技術、例えばレジスト解像度及びラインエッジ粗さ（ＬＥＲ）に共通である。他の取り組みは、ＥＵＶＬ独自のものであって、例えばＥＵＶＬ高真空環境によるレジストガス放出である。過去２０年において、ＥＵＶＬにおける主な研究の話題は、発生源、光学機器、マスク、多層コーティング、レジスト、計量学、レチクル処理、欠陥及び汚染物制御であった。例えば、欠陥のないＥＵＶＬマスクを生成するのはクリティカルタスクである。ＥＵＶＬマスク技術は、マスク空乏の生成と、パターン製造と、を含む。また、ＥＵＶリソグラフィーに必要な厳格な環境のため、ＥＵＶ光に対して十分に透過性を有しつつ、フォトマスクを破片から十分遮蔽しうる適切な保護ペリクルを生成することは、以前から困難或いは不可能であった。従って必要なのは、ＥＵＶリソグラフィーに必要な厳格な真空環境に十分耐えうる弾力性を有するＥＵＶ透過膜である。

本開示による各種実施態様は、以下の図面に基づいて説明される。

本願のモノリシックＥＵＶ透過膜及び支持メッシュの各種態様によるＥＵＶ透過膜及び支持メッシュの部分断面図である。

本願のモノリシックＥＵＶ透過膜及び支持メッシュの各種態様によるＥＵＶ透過膜及び支持メッシュの上下図である。

本願のＥＵＶペリクル製造方法の各種実施態様の各態様を図示する部分的な製造プロセスのブロック図表示である。

米国の特許法に従い、この詳細な説明は、ＥＵＶ透過式支持メッシュ（「本願の支持メッシュ」）及び同支持メッシュの製造方法の例示的な実施態様を記載している。これら実施態様は、関連技術における当業者に請求項によって画定される発明の詳細で簡明な説明を行うと共に、本願の支持メッシュ及び関連する製造方法の例示的な実施態様の記載のみならず、本願の支持メッシュ及び関連する製造方法の概念上の範囲に該当する他の各種実施態様を如何に作成して使用するかについて、これら各種実施態様がここで明示的に説明されていなくても、上記当業者が評価して理解することを可能とするために、同法の要件に従って付与される。

この詳細な説明や添付の図面は何れも、本願発明者達及び／又は同発明者達の代理人が排他的な権利を主張する発明の主題、即ち後続の各請求項の排他的な役割を画定又は限定するものではない。従って、この説明は請求項の主題の範囲を限定すると解釈されるべきではないばかりか、この様な限定又は採択がここで明示的に明確化されていなくても、他の如何なる実施態様に関して記載された実施態様の如何なる採択も暗示するものでもない。例えば、本実施態様は、ＥＵＶリソグラフィーにおいてペリクルと併用されるＥＵＶ透過式支持メッシュに焦点を当てているが、請求項によって画定される本発明の支持メッシュは、同支持メッシュに意図的に限定されるものではない。

図１Ａは、ＥＵＶリソグラフィーにおける使用に好適で、かつ極薄膜３０４を内蔵したペリクル３００の断面図、並びに本願の支持メッシュ３０８の各態様を図示している。有利には、下記で説明される各方法の各態様に従って製造されるペリクル３００は、モノリシック構造であって、膜３０４及び支持メッシュ３０８の間の接合部３１２での接着を不要としている。この膜３０４は、有利には、２５ナノメータ（２５ｎｍ）未満又はそれと同等の厚さを有し、低レベルのＥＵＶ放射を吸収する材料で構成されている。例えば、ＺｒＢ２及びＺｒで構成される複合膜が適切である。

支持メッシュ３０８は、有利には、相対的に強力な材料及び低レベルのＥＵＶ吸収材から成る。例えば、ジルコニウム又はホウ素メッシュが適切である。好適には、ペリクル３００は、少なくとも９０パーセント（９０％）の複合ＥＵＶ伝達率を有する。

本願のペリクル３００の好適な一実施態様において、Ｚｒ／ＺｒＢ２複合膜の厚さｔ_Ｍは、好適には、２０ナノメータ（２０ｎｍ）である。支持メッシュ３０８の各バーは、好適には、０．５（１／２）ミクロン及び２ミクロンの間の幅Ｗ_Ｂ、５０ナノメータ〜２００ナノメータの厚さｔ_Ｂ，並びに２５（１００）〜３００ミクロンのピッチを有する。本願の方法に従って製造され、また上記の好適な寸法を有するホウ素メッシュは、９６パーセント（９６％）〜９９．７パーセント（９９．７％）の平均ＥＵＶ透過率を有することが判明している。

図１Ｂを参照すると、上記支持バー３０８は、有利には、膜３０４の一表面上に支持メッシュ３１６を形成すべく配置されうる。この支持メッシュは、有利には、六角形パターン、或いは必要な構造支持部を膜３０４に付与する他の何れかのパターンで配置されうる。膜３０４には構造支持部を付与し、ペリクル３００には剛性を付与するのに加え、上記支持メッシュは、有利には、更に膜３０４に形成しうる亀裂３１６を捉えるべく機能しうる。成功裏に亀裂を捉えるため、亀裂先端を伝搬させる力は、支持メッシュの各バーの引張力未満でなければならない。グリフィスの亀裂判定基準経由で、バーは、当該バーの厚さ対膜厚の利率が少なくとも３であれば、当該膜における亀裂の伝搬を捉えるには十分な筈である。

式中、ｔ_Ｂは、メッシュバーの厚さであり、ｔ_Ｍは、膜厚であり、Ｃは、当該膜の破壊耐性であり、σ_γは、当該バーの出力強度であり、ａは、当該バーのピッチである。

図２Ａ〜図２Ｉは、モノリシックＥＵＶ透過膜及び支持メッシュの製造方法の各態様を図示しているが、これら態様は上記で説明されるペリクルの実施態様に限定されない。図２Ｂは、シリコンウェハーなどの基板４０４の断面図であって、当該基板に離型剤の保護層４０８を適用した状態のものを示している。次に、図２Ｃに示されるように、保護層４０８の上には、ＥＵＶ透過膜材料の均一な極薄の層が堆積される。この膜材料の層は、好適には、使用中の材料の材料強度及びＥＵＶ透過率などの特性にもよるが、１ナノメータ未満から３０ミクロンまでの範囲の厚さを有する。少なくとも１つの好適な実施態様において、膜材料の厚さは、２５ナノメータ未満である。

図２Ｄにおいて、フォトレジスト層４０６は、膜層４１２の上方に堆積される。図２Ｅは、モノリシックパターン処理ステップであって、その中で前記フォトレジスト層４１７が紫外線発光源４１７に露光されているものを図示している。フォトレジスト層４１６及び紫外線発光減４１７の間に介挿されているのは、図１Ｂに示される六角形パターンなど、支持メッシュの所望の形状の陰性に対応する２次元のパターンを有するメッシュ４１８である。図２Ｆに示されるように、紫外線により、当該紫外線に露光されるフォトレジスト層４１６の領域は、支持メッシュの所望の形状に対応するフォトレジスト層４１６の内部の隙間４１９を残して可溶化する。

図２Ｇを参照すると、フォトレジスト層４１６内部の隙間４１９は、その後、ジルコニウム、ホウ素、ジルコニウムジボラン（ＺｒＢ２）、炭素、ケイ素、ニオビウム、及びモリブデンなど、支持メッシュとしての使用に好適な材料の層で充填される。メッシュ材料の層は、好適には、使用中の材料の材料強度及びＥＵＶ透過率などの特性にもよるが、１ナノメータ未満から３０ミクロンまでの範囲の厚さを有する。少なくとも１つの好適な実施態様において、メッシュ層の厚さは、１００ナノメータ及び２００ナノメータの間である。使用される材料の性質及びリソグラフィープロセスにより、上記支持メッシュの材料は膜層の材料と接合し、膜材料及び支持メッシュ材料で構成されるモノリシック構造を形成する。

次に、図２Ｇに示されるように、残りのフォトレジストは、支持メッシュ４２０及び膜４１２のモノリシック組み合わせを残して可溶化される。その後、保護層４１８が除去され、上記モノリシック構造が基板４０４から除去可能となる。

本願の方法及びシステムの例示的な実施態様は、上記及び図示目的の添付図面において説明されるとおりである。しかし、本願の方法及びシステムの範囲は、以下の請求項で画定される一方、上記で説明され或いは図面で図示される実施態様に限定されるものではない。ここで説明されて図示されるものと異なっているものの、画定された方法及びシステムの範囲内にある実施態様も、本発明者達によって想定され、全体として本明細書に鑑み関連技術において通常の能力を有する当業者に明らかとなろう。本発明者達は、上記画定された方法及びシステムが、ここに明示的に記載されるもの以外にも実施されるものとしている。従って、上記画定された方法及びシステムは、適用可能な法律によって許容されるが如き主題の改変及び等価物の全てを包含する。

Claims

膜層と、支持メッシュと、を備え、前記膜層及び前記支持メッシュは、モノリシック構造であって、前記構造を透過する１３．５ｎｍのナノメータ波長の光の１０パーセント未満の吸収率のモノリシック構造を形成する、装置。