JP5711703B2 - Ｅｕｖ用ペリクル - Google Patents
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Description
本発明はEUV（Extreme Ultra Violet）用ペリクルに関し、特に、入射したEUV光の減少を極力抑えることができると共に、強度の高いEUV用ペリクルに関する。
半導体デバイスの高集積化、微細化が進み、今では45nm程度のパターニングも実用化されつつある。このパターニングに対しては、従来のエキシマ光を用いる技術の改良技術、即ちArFを用いる液浸法や二重露光などの技術を応用して対応することが可能である。しかしながら、次世代の更に微細化した32nm以下のパターニングには最早、エキシマ光を用いた露光技術では対応することが難しく、エキシマ光に比べて極めて短波長である、13.5nmを主波長とするEUV光を使用するEUV露光技術が本命視されている。
このEUV露光技術の実用化については、既にかなりの進展が見られているものの、光源、レジスト、ペリクルなどについては、解決されるべき多くの技術的課題が残されている。例えば、製造歩留まりの低下を左右する、フォトマスク上への異物の付着を防止する防塵用のペリクルについては、未だ種々の解決すべき問題が有り、EUV用ペリクル実現の上で大きな障害となっている。
特に問題となっているのは、EUV光の透過率が高いだけでなく、酸化等による経時変化がない、ペリクルに好適で化学的に安定な透過膜の材料開発に未だ目処が立っていないことである。
従来、EUV用ペリクル膜の材料については種々の問題があり、特に有機材料はEUV光を透過せず、分解したり劣化したりするという問題がある。EUV光の波長帯に対して完全な透明性を有する材料は存在しないが、比較的透明な材料としてシリコン製の薄膜が開示されている（特許文献１、非特許文献１）。
従来、EUV用ペリクル膜の材料については種々の問題があり、特に有機材料はEUV光を透過せず、分解したり劣化したりするという問題がある。EUV光の波長帯に対して完全な透明性を有する材料は存在しないが、比較的透明な材料としてシリコン製の薄膜が開示されている（特許文献１、非特許文献１）。
これらのシリコン製の薄膜は、EUV光の減衰を少なくする観点から、限りなく薄いことが好ましい。しかしながら、これらのシリコン製の薄膜は、厚さが20nmのシリコンと15nmのルビジウムにより構成される等、ナノメーターオーダーの極薄膜であるから、強度的に非常に脆く、単独でEUV用ペリクルとして使用することは不可能である。
このため、上記のシリコン製の薄膜をEUV用ペリクルの薄膜として用いる場合には、EUV光を通過させる開口部を有すると共に、極薄膜の補強をするための構造物として、ハニカム形状の構造物を、シリコン製の薄膜と一体化させたものが提案されている。
例えば、SOI（Silicon On Insulator）を用いるEUV用ペリクルが提案されており、該ペリクルは、EUV用ペリクル膜を補強するためのハニカム構造としてメッシュ構造を有してしている（特許文献２）。
例えば、SOI（Silicon On Insulator）を用いるEUV用ペリクルが提案されており、該ペリクルは、EUV用ペリクル膜を補強するためのハニカム構造としてメッシュ構造を有してしている（特許文献２）。
EUV用ペリクル膜を補強するためのメッシュ構造としては、上記ハニカム形状の構造の外、格子状構造、円形や角形等、任意の形状の開口部を配置した板状体など、目的に沿ったものであればどのような形状ものでも使用できる。そしてその強度は、メッシュのピッチ、メッシュの辺幅、メッシュの辺の高さによって決定され、ピッチが狭いほど、辺幅が大きいほど、辺が高いほど強度が向上する。
このメッシュ構造部分はEUV光を透過しないため、EUV用ペリクルを通過するEUV光の減衰を最小限に抑えるには、メッシュ構造の開口率を高くしなければならない。しかしながら、上記のようにしてEUV用ペリクル膜の強度を向上させると、メッシュ構造の開口率が低下することになる。
このメッシュ構造部分はEUV光を透過しないため、EUV用ペリクルを通過するEUV光の減衰を最小限に抑えるには、メッシュ構造の開口率を高くしなければならない。しかしながら、上記のようにしてEUV用ペリクル膜の強度を向上させると、メッシュ構造の開口率が低下することになる。
一般的に、ステッパー内の光源から発光されるEUV光は、ステッパーの光学系を辿ってウェハー上に結像し、所望のパターンを描くが、光路上のEUV用ペリクルによる光の減少が大きいと、光源の発光強度やミラーの反射率、或いはウェハーに塗布されたレジストの感度を増加させる等の補完的な技術が必要になる。このように、EUV用ペリクルによる光の減少は、EUV光学系の構成要素の全てに悪影響を及ぼすので、極力避けなければならない。
この場合、EUV用ペリクルに入射したEUV光を減少させる要因は、EUV用ペリクル膜の光吸収による減衰とメッシュ構造の開口率である。また、該メッシュ構造の開口率は、メッシュ構造を構成するメッシュの辺幅、メッシュのピッチ、メッシュの高さ等の因子によって決定される。
ここで、メッシュの高さがメッシュ構造の開口率に影響を与える理由は、EUVステッパー内では、光がペリクル面の垂直方向に対して4°〜6°の角度で傾斜してEUV用ペリクルに入射するため、メッシュの高さによって影のできかたが変化するからである。
したがって、上記の各因子を考慮した上で、極力マスクに到達する光量を低下させることなくEUV用ペリクルの強度を改善することのできる構造が求められていた。
ここで、メッシュの高さがメッシュ構造の開口率に影響を与える理由は、EUVステッパー内では、光がペリクル面の垂直方向に対して4°〜6°の角度で傾斜してEUV用ペリクルに入射するため、メッシュの高さによって影のできかたが変化するからである。
したがって、上記の各因子を考慮した上で、極力マスクに到達する光量を低下させることなくEUV用ペリクルの強度を改善することのできる構造が求められていた。
シュロフら，「マスク欠陥制御のためのEUVペリクル開発」，新リソグラフィー技術X，SPIE予稿集Vol.6151,頁1〜10（2006）（Shroff et al. "EUV pellicle Development for Mask Defect Control," Emerging Lithographic Technologies X, Proc of SPIE Vol.6151 p.1-10(2006)）
そこで本発明者等は、（１）EUV用ペリクルの強度低下を抑制し、且つ、（２）EUV用ペリクル膜を補強するメッシュ形状の構造物の開口率を大きくしてパターニング時の露光量の減少を抑制するという、相反する問題を解決すべく鋭意検討した結果、メッシュ形状の構造物の縦断面形状を、EUV用ペリクル膜から遠くなるほど薄くなる先細り形状とすることにより、EUV用ペリクルの強度を低下させることなくEUV用ペリクルの透過率を向上させることができることを見出し、本発明に到達した。
従って本発明の目的は、入射したEUV光の減少を緩和することができると共に、高い強度を有するEUV用ペリクルを提供することにある。
本発明の上記の目的は、メッシュ形状の構造物によって補強されたEUV透過膜を有するEUV用ペリクルであって、前記メッシュ形状の構造物の縦断面形状（高さ方向断面形状）がEUV透過膜から離れるに従って先細る、先細り形状であると共に、該先細り形状の傾斜角の角度が、照明光のEUV透過膜への入射角度×（１±0.3）の範囲であることを特徴とするEUV用ペリクルによって達成された。
本発明においては、前記先細り形状の傾斜角の角度は、照明光のEUV透過膜への入射角度±２°の範囲であることが好ましい（請求項２）。
本発明によれば、EUV用ペリクルの強度の低下を抑制しつつ、且つ、EUV用ペリクルの光透過率を大きくすることができる。
以下、本発明について詳述するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
本発明は、メッシュ形状の構造物によって補強されたEUV透過膜を有するEUV用ペリクルであって、前記メッシュ形状の構造物の縦断面形状（高さ方向断面形状）が、EUV透過膜から離れるに従って先細る形状であることを特徴とするEUV用ペリクルである。
本発明は、メッシュ形状の構造物によって補強されたEUV透過膜を有するEUV用ペリクルであって、前記メッシュ形状の構造物の縦断面形状（高さ方向断面形状）が、EUV透過膜から離れるに従って先細る形状であることを特徴とするEUV用ペリクルである。
EUVスキャナー中のEUV用ペリクルは、リソグラフィーパターンが描かれたEUVマスクと一体となってEUVレチクルを構成する。EUV光の露光は、先ず、EUV光源からのEUV光がEUVレチクルの片端に照射されるようにEUVレチクルを設置し、光照射が事実上EUVマスク上の上記片端から対向端まで行われ、次いで再度上記片端まで戻り露光されるという露光サイクルが繰り返されるように、EUVレチクルの移動を繰り返す。この片道一回のEUVレチクルの移動でEUV光がウェハーに一回照射されることになり、露光量に必要な露光の回数だけ移動を繰り返す。
EUVレチクルの一往復で、EUVレチクルは初めの位置に戻り次の露光が開始されるので、EUVレチクルは往復運動を繰り返す。
EUVレチクルの一往復で、EUVレチクルは初めの位置に戻り次の露光が開始されるので、EUVレチクルは往復運動を繰り返す。
現場生産機として稼働するスキャナーでは、生産性が強く求められるので、単位時間当たりの露光の回数を多くすること、即ち上記したEUVレチクルの往復運動を俊敏に行なうことが求められる。
このように、EUVレチクルの往復運動の時間が短縮されると、EUVレチクルにかかる加速度は６G〜10Gに達するので、このように大きな加速度に耐え得るように、EUV用ペリクルを設計する必要がある。
このように、EUVレチクルの往復運動の時間が短縮されると、EUVレチクルにかかる加速度は６G〜10Gに達するので、このように大きな加速度に耐え得るように、EUV用ペリクルを設計する必要がある。
EUV用ペリクルの強度を高めるには、EUV透過膜すなわち、EUV用ペクリル膜の強度補強材であるメッシュ形状の構造物の強度を高めればよい。具体的にはメッシュ形状の構造物のメッシュの辺幅及び高さを大きく取り、更にはメッシュのピッチを狭くすれば良い（図１〜４参照）。しかしながら、この方法ではメッシュの開口率が低下し、その結果、EUV用ペリクルを透過するEUV光の光量が低下する。従って、必要な強度を維持しつつ、より多くの透過光が得られるEUV用ペリクルの設計が必要となる。
一方、EUV露光機においては、EUV光源から出たEUV照明光はEUVマスクに照射され、EUVマスクが有するパターン情報に従ってEUVマスクで光が反射されてウェハー上に結像する。この際にEUVマスクに照射されるEUV照明光の光束はEUVマスクに立てた垂線から４°〜６°の入射角度をもって照射され、EUVマスク上で反射される光の光束も４°〜６°の反射角度で反射される。
上記したように、照射光は入反射時にそれぞれEUV用ペリクルを通過するが、入反射光が角度を持っているので、EUV用ペリクルのメッシュの辺の側面にもEUV光が到達することとなる。この側面への入射により、有効な露光量が低減される。そこで、補強構造の縦断面（高さ方向）を先細り形状とすれば、実質的にペリクル強度を低下させずに透過率を向上させることができる(図６)。
この補強構造の縦断面の傾斜角（θ）（図７参照）の角度を、上記した照明光のEUV透過膜への入射角度と同等にすれば、理論上最も透過率を向上させることができるが、照明光のEUV透過膜への入射角度×（１±0.3）の範囲としても、充分に透過率の向上を期待することができる。本発明においては、特に、照明光のEUV透過膜への入射角度±２°の範囲となるように前記傾斜角の角度を設計することが、実用性の観点から好ましい。
なお、本発明における入射角度とは、EUVマスク面（EUV透過膜面と平行であるとして取り扱う。）に対する光の入射角度であり、傾斜角（θ）は、補強構造における先細り形状の傾斜とEUV透過膜表面に立てた垂線とがなす角である。
なお、本発明における入射角度とは、EUVマスク面（EUV透過膜面と平行であるとして取り扱う。）に対する光の入射角度であり、傾斜角（θ）は、補強構造における先細り形状の傾斜とEUV透過膜表面に立てた垂線とがなす角である。
従来のEUV用ペリクルの縦断面図及び本発明のEUV用ペリクルの縦断面図を、それぞれ図５、図６に示す。EUV光の光束４は、EUV透過膜１を補強するメッシュ２に対し、実際には一定の角度で入射する。この入射角度があるために、メッシュの開口部A’及びB’よりも狭い範囲の光だけがEUVマスク３に到達する。このとき、メッシュ２の縦断面が矩形である場合の照明部位A（従来のEUV用ペリクル；図５参照）と比較し、縦断面が先細り形状である場合の照明部位Bはより広くなる（本発明のEUV用ペリクル；図６参照）。
実際のEUV露光機においては、照明光はある程度の広がり角度をもってEUVマスクに照射されるため、一定角度の光束に対してプラス方向、マイナス方向の角度差が発生するが、上記した代表的な光束によって表現しても差し支えは生じない。
実際のEUV露光機においては、照明光はある程度の広がり角度をもってEUVマスクに照射されるため、一定角度の光束に対してプラス方向、マイナス方向の角度差が発生するが、上記した代表的な光束によって表現しても差し支えは生じない。
本発明のEUV用ペリクルにおけるメッシュ形状の構造物の形状は、ペリクルの強度とEUV光の透過率が、目的とする値を満足すればどのような形状でも良いが、ハニカム形状、格子状その他の、単一形状で平面を埋められる形状を選択することが合理的である。本発明においては、前記した透過率と強度が高度に両立する形状として、ハニカム形状を選択することが好ましい。
図７に示すように、本発明のEUV用ペリクルにおいては、メッシュ形状の構造物が、露光機の光源方向に開口しており、メッシュ形状の構造物の縦断面形状（高さ方向断面形状）が、EUV透過膜から離れるに従って先細る、先細り形状となっていることが必要である。
メッシュ形状の構造物の製造は、例えばレジストの透過率を調整したリソグラフィー技術やRIE（Reactive Ion Etching）技術における深さ方向の速度差を利用する技術、あるいは、MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）技術等の公知の技術により製造される。
メッシュ形状の構造物の製造は、例えばレジストの透過率を調整したリソグラフィー技術やRIE（Reactive Ion Etching）技術における深さ方向の速度差を利用する技術、あるいは、MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）技術等の公知の技術により製造される。
以下、実施例及び比較例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
[比較例１]
直径200mm、厚さ725μmのシリコン基板のハンドル基板上に、COP（Crystal Originated Particle）等の、実質的に結晶欠陥が少ないシリコン単結晶(Nearly Perfect Crystal：NPC)からなる厚さ100nmの薄膜が、厚さ150nmの熱酸化膜（SiO2）を介して貼り付けられているSOI(Silicon On Insulator)基板を用いて、以下の通り、EUV用ペリクル膜を製造した。
直径200mm、厚さ725μmのシリコン基板のハンドル基板上に、COP（Crystal Originated Particle）等の、実質的に結晶欠陥が少ないシリコン単結晶(Nearly Perfect Crystal：NPC)からなる厚さ100nmの薄膜が、厚さ150nmの熱酸化膜（SiO2）を介して貼り付けられているSOI(Silicon On Insulator)基板を用いて、以下の通り、EUV用ペリクル膜を製造した。
上記SOI基板のハンドル基板を50μmまで薄化した後、ハンドル基板側にハニカム構造をリソグラフィーでパターニングし、DRIE（Deep Reactive Ion Etching）により、
ハニカム単位の６角形の各々の内角において曲線を有するハニカム構造を作り込んだ。
該ハニカム構造におけるピッチは200μm、ハニカム辺幅は25μm、ハニカム辺の高さは75μmであった。
次いで、HF処理してBOX（Buried Oxide）膜を除去し、EUV用ペリクル膜とした。
このEUV用ペリクル膜の支持ハニカムの縦断面の傾斜角度は１°であった。
ハニカム単位の６角形の各々の内角において曲線を有するハニカム構造を作り込んだ。
該ハニカム構造におけるピッチは200μm、ハニカム辺幅は25μm、ハニカム辺の高さは75μmであった。
次いで、HF処理してBOX（Buried Oxide）膜を除去し、EUV用ペリクル膜とした。
このEUV用ペリクル膜の支持ハニカムの縦断面の傾斜角度は１°であった。
[比較例２]
比較例１と同様の方法でEUV用ペリクル膜を作製した。このEUV用ペリクル膜の支持ハニカムの縦断面の傾斜角度は3.5°であった。
比較例１と同様の方法でEUV用ペリクル膜を作製した。このEUV用ペリクル膜の支持ハニカムの縦断面の傾斜角度は3.5°であった。
比較例１と同様の方法でEUV用ペリクル膜を作製した。このEUV用ペリクル膜の支持ハニカムの縦断面の傾斜角度は4.5°であった。
DRIE（Deep Reactive Ion Etching）によるエッチングの代わりに、通常のRIE技術により、エッチング深さとエッチング速度を変化させて、先細り形状の縦断面を持ったハニカムを形成したこと以外は、比較例１と同様にしてEUV用ペリクル膜を作製した。このEUV用ペリクル膜の支持ハニカムの縦断面の傾斜角度は６°であった。
実施例２と同様の方法でEUV用ペリクル膜を作製した。このEUV用ペリクル膜の支持ハニカムの縦断面の傾斜角度は7.5°であった。
[比較例３]
比較例１と同様の方法でEUV用ペリクル膜を作製した。このEUV用ペリクル膜の支持ハニカムの縦断面の傾斜角度は8.5°であった。
比較例１と同様の方法でEUV用ペリクル膜を作製した。このEUV用ペリクル膜の支持ハニカムの縦断面の傾斜角度は8.5°であった。
長さ150mm、幅125mm、厚さ1.5mmのアルミ合金製フレームと、同じサイズに裁断した上記６種類のEUV用ペリクル膜とを、水ガラスを用いて接着し、EUV用ペリクルとした。
＜EUV透過率測定試験＞
得られた６種類のEUV用ペリクルを入射光に対して６°の角度（EUV用ペリクル膜への入射角度が６°）をなすようにEUV 透過率測定装置にセットし、真空吸引してからEUV光を照射してEUV用ペリクルの透過率を測定した。結果を表１に示す。
＜EUV透過率測定試験＞
得られた６種類のEUV用ペリクルを入射光に対して６°の角度（EUV用ペリクル膜への入射角度が６°）をなすようにEUV 透過率測定装置にセットし、真空吸引してからEUV光を照射してEUV用ペリクルの透過率を測定した。結果を表１に示す。
＜振動試験＞
振動試験用の透明なアクリルボックスに、前記６種類のEUV用ペリクルのフレームを両面テープで固定した。次に、EUV用ペリクルのフレームを固定したアクリルボックスを振動試験機の振動台にセットし、アクリルボックス内をロータリー真空ポンプで真空排気しながら、振動台に正弦波振動をかけた。
正弦波振動の加速度を増加させながら振動を継続させEUV用ペリクル膜が破損する加速度を測定した。結果を表１に示す。
振動試験用の透明なアクリルボックスに、前記６種類のEUV用ペリクルのフレームを両面テープで固定した。次に、EUV用ペリクルのフレームを固定したアクリルボックスを振動試験機の振動台にセットし、アクリルボックス内をロータリー真空ポンプで真空排気しながら、振動台に正弦波振動をかけた。
正弦波振動の加速度を増加させながら振動を継続させEUV用ペリクル膜が破損する加速度を測定した。結果を表１に示す。
〔比較例４〕
比較例１と同様の方法で、ハニカムの縦断面の傾斜角の角度が無い（ハニカムの縦断面の形状が矩形；図５参照）ハニカムを作製し、比較例１と同様の方法でEUV用ペリクルとした後に、透過率の測定と振動試験を行った。その結果、透過率は79.8％、破断加速度は26Gであった。
実施例１〜３の本発明のEUV用ペリクルは、比較例１−４のものに比べ振動及び透過率の総合評価において改善されていることが確認された。
比較例１と同様の方法で、ハニカムの縦断面の傾斜角の角度が無い（ハニカムの縦断面の形状が矩形；図５参照）ハニカムを作製し、比較例１と同様の方法でEUV用ペリクルとした後に、透過率の測定と振動試験を行った。その結果、透過率は79.8％、破断加速度は26Gであった。
実施例１〜３の本発明のEUV用ペリクルは、比較例１−４のものに比べ振動及び透過率の総合評価において改善されていることが確認された。
以上の結果から、本発明のEUV用ペリクルは、メッシュ形状の構造物の縦断面の傾斜角の角度が適当であるために、強度の低下がほとんど無いにもかかわらず、透過率が向上したEUV用ペリクルであることが確認された。
本発明のEUV用ペリクルは、開口率が高い上強度にも優れた、EUVペクリル膜を補強するメッシュ形状の構造物を備えているため、EUV露光に用いられる極めて薄いペリクル膜を用いても破損し難く、半導体デバイス等のパターニングに有効であるため、本発明は産業上極めて有用である。
１ EUV透過膜
２ メッシュ
３ EUVマスク
４ EUV光の光束
A，B 照射部位
A’，B’ メッシュの開口部
２ メッシュ
３ EUVマスク
４ EUV光の光束
A，B 照射部位
A’，B’ メッシュの開口部
Claims (2)
- メッシュ形状の構造物によって補強されたEUV透過膜を有するEUV用ペリクルであって、前記メッシュ形状の構造物の縦断面形状がEUV透過膜から離れるに従って先細る、先細り形状であると共に、該先細り形状の傾斜角の角度が、照明光のEUV透過膜への入射角度×（１±0.3）の範囲であることを特徴とするEUV用ペリクル。
- 前記傾斜角の角度が、照明光のEUV透過膜への入射角度±２°の範囲である、請求項１に記載されたEUV用ペリクル。
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