DE102014119636A1

DE102014119636A1 - Pellikelstruktur und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102014119636A1
Application number: DE102014119636.8A
Authority: DE
Inventors: Chia-Jen Chen; Yun-Yue Lin; Hsin Chang Lee; Anthony Yen
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-12-27
Publication date: 2015-10-29
Anticipated expiration: 2034-12-28
Also published as: KR20150123145A; US20150309404A1; US9360749B2; CN114859653A; DE102014119636B4; CN105045035A; TW201541199A; TWI570522B; KR20170040155A; KR101863497B1

Abstract

Es sind eine Pellikelstruktur, eine Pellikelmaskenstruktur und ein Verfahren zur Bildung der Pellikelstruktur vorgesehen. Die Pellikelstruktur enthält einen Pellikelfilm, der aus einem Material auf Kohlenstoffbasis besteht. Zusätzlich ist der Pellikelfilm zum Schützen einer Maskenstruktur in einem Lithografieprozess gestaltet. Die Pellikelmaskenstruktur enthält eine Maskenträgerschicht mit einem Maskenmuster, das über der Maskenträgerschicht gebildet ist, und den Pellikelrahmen, der auf der Maskenträgerschicht angeordnet ist. Die Pellikelmaskenstruktur enthält ferner den Pellikelfilm, der auf dem Pellikelrahmen angeordnet ist.

Description

HINTERGRUND
Halbleitervorrichtungen werden in zahlreichen elektronischen Anwendungen verwendet, wie Personal Computern, Mobiltelefonen, Digitalkameras und anderen elektronischen Geräten. Halbleitervorrichtungen werden üblicherweise durch aufeinanderfolgendes Abscheiden isolierender oder dielektrischer Schichten, leitender Schichten und Halbleitermaterialschichten über einer Halbleiterträgerschicht und Strukturieren der verschiedenen Materialschichten mit Hilfe von Lithografie zur Bildung von Schaltungskomponenten oder Elementen hergestellt.
Ein wichtiger Antrieb zur Erhöhung einer Leistung in einer Halbleitervorrichtung sind die höheren Niveaus einer Schaltungsintegrierung. Dies erfolgt durch Miniaturisierung oder Verringerung von Vorrichtungsgrößen auf einem bestimmten Chip. Es wurde eine Extrem-Ultraviolett-(EUV)Lithografietechnologie entwickelt, um feinere Muster auf Wafer zu übertragen. Die EUV-Lithografietechnologie wird als Technologie der nächsten Generation angesehen, die zur Herstellung eines schlankeren und schnelleren Mikrochips verwendet wird.
Obwohl die bestehende EUV-Lithografietechnologie allgemein für ihren beabsichtigten Zweck geeignet ist, ist sie jedoch mit zunehmender Maßstabsverkleinerung der Vorrichtung nicht vollständig zufriedenstellend.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden am besten aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Figuren verständlich. Es wird festgehalten, dass gemäß der Standardpraxis in der Industrie verschiedene Merkmale nicht im Maßstab gezeichnet sind. Tatsächlich können die Dimensionen der verschiedenen Merkmale der klaren Erörterung wegen beliebig vergrößert oder verkleinert sein.
1A bis 1F sind Querschnittsdarstellungen verschiedener Stufen zur Bildung einer Pellikelstruktur gemäß einigen Ausführungsformen.
2 ist eine Querschnittsdarstellung einer Pellikelmaskenstruktur gemäß einigen Ausführungsformen.
3 ist ein Extrem-Ultraviolett-(EUV)Lithografieprozess gemäß einigen Ausführungsformen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Offenbarung sieht viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zur Ausführung verschiedener Merkmale der Erfindung vor. In der Folge sind spezielle Beispiele für Komponenten und Anordnungen zur Vereinfachung der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Diese sind natürlich nur Beispiele und nicht als Einschränkung gedacht. Zum Beispiel kann die Bildung eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen enthalten, in welchen die ersten und zweiten Merkmale in direktem Kontakt gebildet sind und können auch Ausführungsformen enthalten, in welchen zusätzliche Merkmale zwischen den ersten und zweiten Merkmalen gebildet sein können, so dass die ersten und zweiten Merkmale nicht in direktem Kontakt sein können. Zusätzlich kann die vorliegende Offenbarung Bezugszahlen und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Klarheit und legt an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen besprochenen Ausführungsformen und/oder Gestaltungen fest.
Ferner können räumlich bezogene Begriffe, wie ”unterhalb”, ”unter”, ”niedriger”, ”über”, ”oberer” und dergleichen hier zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu (einem) anderen Element(en) oder Merkmal(en) zu beschreiben, die in den Figuren dargestellt sind. Die räumlich bezogenen Begriffe sollen verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung in Gebrauch oder Betrieb zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung beschrieben. Die Vorrichtung kann auch anders ausgerichtet (90 Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen) sein und die räumlich bezogenen Beschreibungen, die hier verwendet werden, können ebenso entsprechend interpretiert werden.
Ausführungsformen zur Bildung einer Pellikelstruktur sind gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung vorgesehen. Die Pellikelstruktur besteht aus einem Material auf Kohlenstoffbasis und kann zum Schützen einer Maskenstruktur in einem Lithografieprozess verwendet werden. 1A bis 1F sind Querschnittsdarstellungen verschiedener Stufen zur Bildung einer Pellikelstruktur 100 gemäß einigen Ausführungsformen.
Unter Bezugnahme auf 1A ist eine Trägerschicht 102 gemäß einigen Ausführungsformen vorgesehen. Die Trägerschicht 102 kann eine Quarzträgerschicht oder eine ultraglatte Trägerschicht sein. Die Trägerschicht 102 sollte flach genug sein, so dass der Pellikelfilm, der über der Trägerschicht 102 in den folgenden Prozessen gebildet wird, flach sein kann.
Gemäß einigen Ausführungsformen wird eine Metallschicht 104 wird über der Trägerschicht 102 gebildet. Die Metallschicht 104 kann als Opferschicht angesehen werden, um die Bildung des Pellikelfilms in anschließenden Prozessen zu verbessern. In einigen Ausführungsformen besteht die Metallschicht 104 aus Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Eisen (Fe), Zink (Zn), Tantal (Ta), Indium (In), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Titan (Ti), Platin (Pt), Magnesium (Mg), Aluminium (Al), Zirkonium (Zr), Iridium (Ir), Wolfram (W), Lanthan (La), Niobium (Nb), Kobalt (Co), Molybdän (Mo), Silber (Ag), Gold (Au) oder einer zugehörigen Legierung. Die Metallschicht 104 kann durch Sputtern, Drucken, Galvanisieren, stromloses Galvanisieren, elektrochemische Abscheidung (ECD), Molekularstrahlepitaxie (MBE), Atomlagenabscheidung (ALS), physische Dampfphasenabscheidung PVD) und/oder allgemein verwendete CVD-Verfahren gebildet werden.
Anschließend wird gemäß einigen Ausführungsformen ein Pellikelfilm 106 über der Metallschicht 104 gebildet, wie in 1A dargestellt. In einigen Ausführungsformen besteht der Pellikelfilm 106 aus einem Material auf Kohlenstoffbasis, wie Graphen. Graphen ist eine zweidimensionale Kohlenstoffstruktur, die Kohlenstoffatome enthält, die in sp²-gebundenen dicht gepackt sind. Graphen hat eine hohe Transparenz, gute mechanische Festigkeit und eine ausgezeichnete Wärmleitfähigkeit. Daher kann ein Pellikelfilm 106, der aus Graphen besteht, ausreichend dünn sein und gleichzeitig eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit aufweisen.
In einigen Ausführungsformen ist der Pellikelfilm 106 ein einlagiges Graphen, ein zweilagiges Graphen oder ein mehrlagiges Graphen. Der Pellikelfilm 106 kann durch chemische Dampfphasenabscheidung (CVD), physikalische Dampfphasenabscheidung (PVD), Atomlagenabscheidung (ALD), Hochdichtigkeitsplasma-CVD (HDPCVD), plasmaverstärkte CVD (PECVD) oder einen thermischen Prozess wie eine Ofenabscheidung gebildet werden.
Danach wird gemäß einigen Ausführungsformen eine Polymerschicht 108 über dem Pellikelfilm 106 gebildet, wie in 1C dargestellt ist. In einigen Ausführungsformen besteht die Polymerschicht 108 aus Materialien wie Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol (PS), Polyimid, Epoxid, Benzocyclobuten (BCB) oder Polybenzoxazol (PBO). In einigen Ausführungsformen besteht die Polymerschicht 108 aus Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polystyrol (PS), so dass die Polymerschicht 108 leicht ohne Beschädigung des Pellikelfilms 106 in anschließenden Prozessen entfernt werden kann. Die Polymerschicht 108 kann durch CVD, PVD oder andere anwendbare Techniken gebildet werden.
Nach der Bildung der Polymerschicht 108 werden gemäß einigen Ausführungsformen die Trägerschicht 102 und Metallschicht 104 vom Pellikelfilm 106 entfernt, wie in 1D dargestellt. In einigen Ausführungsformen werden die Trägerschicht 102 und Metallschicht 104 durch einen SPM-(Gemisch aus Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid)Prozess entfernt. In einigen Ausführungsformen werden die Trägerschicht 102 und Metallschicht 104 durch ein Gemisch entfernt, das H₂SO₄, H₂O₂ und Fe(NO₃)₃ und Eisennitrat (FeCl₃) enthält.
Anschließend wird gemäß einigen Ausführungsformen ein Pellikelrahmen 110 am Pellikelfilm 106 befestigt, wie in 1E dargestellt ist. Der Pellikelrahmen 110 ist gemäß einigen Ausführungsformen so gestaltet, dass der Pellikelfilm 106 an einer Maskenstruktur angebracht wird. Der Pellikelrahmen 110 kann ein Stück oder verschiedene Teile enthalten, die aus einem Material bestehen, das eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweist, um den Pellikelfilm 106 zu sichern. In einigen Ausführungsformen besteht der Pellikelrahmen 110 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
In einigen Ausführungsformen ist der Pellikelrahmen 110 am Pellikelfilm 106 durch elektrostatische Kraft befestigt. In einigen Ausführungsformen wird der Pellikelrahmen 110 (und/oder der Pellikelfilm 106) Röntgenstrahlen ausgesetzt, so dass Ladungen an einer oberen Oberfläche des Pellikelrahmens 110 induziert werden, und die obere Oberfläche 110 wird danach am Pellikelfilm 106 befestigt. Da der Pellikelfilm 106 aus einem Material auf Kohlenstoffbasis besteht, kann der Pellikelfilm 106 am Pellikelrahmen 110 durch elektrostratische Kraft befestigt werden, wodurch eine Verunreinigung der Pellikelstruktur 110 verhindert werden kann. Es sollte jedoch festgehalten werden, dass andere Methoden zusätzlich oder alternativ verwendet werden können, um den Pellikelrahmen 110 zu befestigen. Zum Beispiel kann der Pellikelrahmen 110 am Pellikelfilm 106 mit einem Klebstoff, wie Leim, befestigt werden.
Sobald der Pellikelrahmen 110 am Pellikelfilm 106 befestigt ist, wird gemäß einigen Ausführungsformen die Polymerschicht vom Pellikelfilm 106 entfernt, wie in 1F dargestellt ist. In einigen Ausführungsformen wird die Polymerschicht 108 durch eine Nassbehandlung, wie mit Aceton, entfernt. Sobald die Polymerschicht 108 entfernt ist, ist die Pellikelstruktur 100 zur Abscheidung auf einer Maskenstruktur und zur Verwendung in einem Lithografieprozess bereit.
Wie in 1F dargestellt, enthält die Pellikelstruktur 100 gemäß einigen Ausführungsformen einen Pellikelfilm 106 und einen Pellikelrahmen 110. Zusätzlich hat der Pellikelfilm 106 einen Umfangsbereich P und einen mittleren Bereich C und der Pellikelrahmen 110 ist in direktem Kontakt mit dem Umfangsbereich P des Pellikelfilms 106. Da zusätzlich der Pellikelfilm 106 aus dem Material auf Kohlenstoffbasis mit ausreichender mechanischer Festigkeit besteht, ist eine Stützstruktur erforderlich, insbesondere im mittleren Bereich C des Pellikelfilms 106. Daher wird eine optische Schattenwirkung, die sich aus der Stützstruktur ergibt, die in oder auf einem Pellikelfilm gebildet ist, vermieden.
In einigen Ausführungsformen hat der Pellikelfilm 106 eine Dicke H₁ im Bereich von etwa 0,01 μm bis etwa 100 μm. Wenn die Dicke H₁ des Pellikelfilms 106 zu groß ist, kann die Absorptionsfähigkeit des Pellikelfilms 106 steigen. Wenn die Dicke H₁ des Pellikelfilms 106 zu gering ist, kann der Pellikelfilm 106 zum Brechen neigen.
In einigen Ausführungsformen weist der Pellikelfilm 106 die Form eines Rechtecks auf. In einigen Ausführungsformen hat der Pellikelfilm 106 eine Länge L₁ im Bereich von etwa 6 Inch bis etwa 10 Inch. Da der Pellikelfilm 106 aus einem Material auf Kohlenstoffbasis besteht, wie Graphen, kann der Pellikelfilm 106 eine relativ große Größe mit einer großen mechanischen Festigkeit aufweisen.
2 ist eine Querschnittsdarstellung einer Pellikelmaskenstruktur 200 gemäß einigen Ausführungsformen. Die Pellikelmaskenstruktur 200 kann in einem Prozess zur Herstellung einer Halbleiterstruktur, wie eines Halbleiterwafers, verwendet werden. Die Pellikelmaskenstruktur 200 kann die Pellikelstruktur 100, die in 1F dargestellt ist, und eine Maskenstruktur enthalten und der Pellikelfilm 106 kann an der Maskenstruktur durch den Pellikelrahmen 110 befestigt sein.
Insbesondere enthält die Pellikelmaskenstruktur 200 gemäß einigen Ausführungsformen eine Maskenträgerschicht 201 mit einem darauf gebildeten Maskenmuster 203, der Pellikelrahmen 110 ist auf der Maskenträgerschicht 201 angeordnet und der Pellikelfilm 106 ist auf dem Pellikelrahmen 110 angeordnet.
In einigen Ausführungsformen ist die Maskenträgerschicht 201 eine transparente Trägerschicht, wie Kieselglas (SiO₂), das relativ frei von Defekten ist, Borsilikatglas, Kalk-Natron-Glas, Kalziumfluorid oder andere anwendbare Materialien. Das Maskenmuster 203, das auf der Maskenträgerschicht 201 gebildet wird, kann entsprechend den integrierten Schaltungsmerkmalen entworfen werden, die auf einer Halbleiterträgerschicht während eines lithografischen Strukturierungsprozesses gebildet werden. Das Maskenmuster 203 kann durch Abscheiden einer Materialschicht und Strukturieren der Materialschicht gebildet werden, so dass es eine oder mehrere Öffnungen aufweist, wo Strahlen hindurchgehen können, ohne absorbiert zu werden, und eine oder mehrere Absorptionsfläche(n), wo die Strahlen vollständig oder teilweise blockiert werden können.
Das Maskenmuster 203 kann Metall, Metalllegierung, Metallsilizid, Metallnitrid, Metalloxid, Metalloxynitrid oder andere anwendbare Materialien enthalten. Beispiele für Materialien, die zur Bildung des Maskenmusters 203 verwendet werden, können, ohne darauf beschränkt zu sein, Cr, Mo_xSi_y, Ta_xSi_y, Mo, Nb_xO_y, Ti, Ta, Cr_xN_y, Mo_xO_y, Mo_xN_y, Cr_xO_y, Ti_xN_y, Zr_xN_y, Ti_xO_y, Ta_xN_y, Ta_xO_y, Si_xO_y, Nb_xN_y, Si_xN_y, Zr_xN_y Al_xO_yN_z, Ta_xB_yO_z, Ta_xB_yN_z, Ag_xO_y, Ag_xN_y und/oder dergleichen. Das Verhältnis der Verbindung x/y/z ist nicht eingeschränkt. Das Verhältnis kann 0–1 sein.
Der Pellikelfilm 106, der aus einem Material auf Kohlenstoffbasis besteht, wird gemäß einigen Ausführungsformen an der Maskenträgerschicht 201 durch den Pellikelrahmen 110 befestigt, wie in 2 dargestellt ist. Der Pellikelfilm 106 schützt die Maskenstruktur vor herabfallenden Partikeln und hält die Partikel aus dem Brennpunkt, so dass sie kein Bild erzeugen, das Defekte während des Lithografieprozesses erzeugen könnte. In einigen Ausführungsformen enthält der Pellikelrahmen 110 ein Entlüftungsloch oder mehrere Entlüftungslöcher (nicht dargestellt) zur Entlüftung. In einigen Ausführungsformen bilden die Maskenträgerschicht 201, der Pellikelfilm 106 und der Pellikelrahmen 110 einen umschlossenen Maskenraum 205, der mit einem Einzelatomgas gefüllt ist, wie Ar und He.
Die Pellikelmaskenstruktur 200, die in 2 dargestellt ist, kann in einem lithografischen Strukturierungsprozess verwendet werden. Im Speziellen kann eine Trägerschicht, wie ein Halbleiterwafer, zur Bildung eines integrierten Schaltungsmusters auf dieser vorgesehen sein. Der Halbleiterwafer kann ferner mit einer strahlungsempfindlichen Materialschicht, wie einer Fotolackschicht, beschichtet sein. Die Pellikelmaskenstruktur 200 kann zum Strukturieren des Halbleiterwafers verwendet werden. Das Maskenmuster 203, das auf der Maskenträgerschicht 201 gebildet ist, ist mit einem integrierten Schaltungsmuster definiert, das auf den Halbleiterwafer abgebildet werden soll. In einigen Ausführungsformen enthält der Lithografieprozess ein Weichbacken, eine Maskenausrichtung, Belichtung, ein Backen nach Belichtung, Entwickeln eines Fotolacks und Hartbacken.
3 zeigt einen Extrem-Ultraviolett-(EUV-)Lithografieprozess 300 gemäß einigen Ausführungsformen. Der EUV-Lithografieprozess 300 verwendet gemäß einigen Ausführungsformen eine EUV-Strahlungsquelle 302, einen Illuminator 304, eine Maskenstruktur 306, einen Projektionsoptikkasten (POB) 308 und ein Ziel 310.
Die EUV-Strahlungsquelle 302 kann ein Wellenlänge im Bereich von etwa 1 nm bis etwa 100 nm haben. Der Illuminator 304 kann eine Brechungsoptik enthalten, wie eine einzelne Linse oder ein Linsensystem mit mehreren Linsen (Zonenplatten), oder eine reflektierende Optik, wie einen einzelnen Spiegel oder ein Spiegelsystem mit mehreren Spiegeln, um die Strahlung (z. B. Licht) von der Strahlungsquelle 302 auf die Maskenstruktur 306 zu lenken. Im Allgemeinen wird eine reflektierende Optik im EUV-Lithografieprozess verwendet.
Die Maskenstruktur 205 kann eine Pellikelmaskenstruktur 200 sein, wie in 2 dargestellt, oder eine Maskenstruktur, die den Pellikelfilm 106 enthält, wie in 1F dargestellt. Die Maskenstruktur 306 kann eine reflektierende Maske sein, wie eine Pellikelmaskenstruktur 200. Die Maskenstruktur 306 kann andere Auflösungsverstärkungstechniken beinhalten, wie eine Halbtonphasenmaske (AttPSM) und SRAF-Strukturen (Sub-Resolution Assist Features). SRAF-Strukturen werden nicht auf das Ziel 310 gedruckt. Sie helfen jedoch, den Belichtungsspielraum (EL) oder die Tiefe des Brennpunkts (DOF) der Hauptmerkmale zu erhöhen.
Der Projektionsoptikkasten 308 kann Brechungsoptik oder reflektierende Optik haben. Die Strahlung, die von der Maskenstruktur 306 reflektiert wird, wird vom Projektionsoptikkasten 308 gesammelt und zur Belichtung eines Ziels 310 gelenkt.
Das Ziel 310 kann eine Halbleiterträgerschicht enthalten, die an einer Trägerschichtstufe befestigt ist. Die Trägerschichtstufe kann Motoren, Rollenführungen und Tisch enthalten. Die Trägerschichtstufe kann die Halbleiterträgerschicht durch Vakuum sichern und sieht die exakte Position und Bewegung der Halbleiterträgerschicht während der Ausrichtung, Brennpunkteinstellung, Nivellierung und Belichtung während des EUV-Lithografieprozesses 300 vor, so dass das Bild der Maskenstruktur 206 auf die Halbleiterträgerschicht übertragen werden kann.
Eine Fotolackschicht kann auf der Halbleiterträgerschicht zur Belichtung durch das Bild auf der Maskenstruktur 306 gebildet werden. Die Fotolackschicht kann ein positiver Fotolack oder ein negativer Fotolack sein. Die Halbleiterträgerschicht kann eine von zahlreichen Arten von Trägerschichten enthalten, die in der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen verwendet werden, und integrierte Schaltungen können in und/oder auf der Halbleiterträgerschicht gebildet werden. In einigen Ausführungsformen ist die Halbleiterträgerschicht ein Halbleiterwafer. Die Halbleiterträgerschicht kann eine Siliziumträgerschicht sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterträgerschicht elementare Halbleitermaterialien, Verbindungshalbleitermaterialien und/oder Legierungshalbleitermaterialien enthalten. Die elementaren Halbleitermaterialien können kristallines Silizium, polykristallines Silizium, amorphes Silizium, Germanium und/oder Diamant enthalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Verbindungshalbleitermaterialien können Siliziumcarbid, Galliumarsenid, Galliumphosphid, Indiumphosphid, Indiumarsenid und/oder Indiumantimonid enthalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Legierungshalbleitermaterialien können SiGe, GaAsP, AlInAs, AlGaAs, GaInAs, GaInP und/oder GaInAsP enthalten, sind aber nicht darauf beschränkt.
Zusätzlich kann die Halbleiterträgerschicht ferner mehrere Isolierungsmerkmale enthalten, wie Flachgrabenisolations-(STI)Merkmale oder LOCOS(lokale Oxidation von Silizium-)Merkmale. Die Isolationsmerkmale isolieren verschiedene mikroelektronische Elemente, die in und/oder auf der Trägerschicht gebildet sind.
Ferner kann die Halbleiterträgerschicht des Weiteren eine Zwischenverbindungsstruktur enthalten, die über den integrierten Schaltungen liegt. Die Zwischenverbindungsstruktur kann dielektrische Zwischenlagenschichten und eine Metallisierungsstruktur enthalten, die über den integrierten Schaltungen liegt. Die dielektrischen Zwischenlagenschichten können dielektrische Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante, undotiertes Quarzglas (USG), Siliziumnitrid (SiN), Siliziumoxynitrid (SiON) oder andere allgemein verwendete Materialien enthalten. Metallleitungen in der Metallisierungsstruktur können aus Kupfer, Kupferlegierungen oder anderen anwendbaren leitenden Materialien bestehen.
Es sollte festgehalten werden, dass, obwohl das Pellikel 106 zur Verwendung in einem Halbleiterherstellungsprozess beschrieben ist, das Pellikel 106 auch in anderen Lithografieprozessen verwendet werden kann und der Schutzumfang der Offenbarung nicht einschränkend sein soll. Zum Beispiel kann das Pellikel 106 zum Strukturieren anderer Trägerschichten, wie einer Glasträgerschicht verwendet werden, um eine Dünnfilmtransistor-Flüssigkristallanzeige (TFT-LCD) zu bilden.
Das Material, das zur Bildung eines Pellikelfilms verwendet wird, sollte gute optische, thermische und mechanische Eigenschaften besitzen, so dass der Pellikelfilm eine hohe Durchlässigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit und hohe mechanische Festigkeit hat. Materialien auf Polymer- oder Gelbasis haben üblicherweise eine hohe optische Absorption und können daher für die Bildung eines Pellikelfilms nicht anwendbar sein.
Im Allgemeinen kann ein Material auf Siliziumbasis zur Bildung eines Pellikels verwendet werden, so dass dieses eine gute Durchlässigkeit hat. Die mechanische Festigkeit des Pellikelfilms aus einem Material auf Siliziumbasis kann jedoch relativ schwach sein und daher kann es schwierig sein, den Pellikelfilm auf Siliziumbasis auf eine Maskenstruktur zu übertragen. Zusätzlich kann es erforderlich sein, eine Stützstruktur (z. B. hexagonale Strukturen) auf dem Pellikelfilm auf Siliziumbasis zu bilden, um ein Brechen des Films zu vermeiden, wenn der Pellikelfilm auf Siliziumbasis eine relativ große Größe hat (z. B. größer als 6 Inch). Die Bildung der Stützstruktur enthält jedoch üblicherweise einen komplexen Lithografieätzprozess und es kann eine Spannung am Pellikelfilm auf Siliziumbasis aufgrund des Ätzprozesses entstehen. Ferner kann die Stützstruktur zu einer Fehlstrukturierung aufgrund einer optischen Schattenwirkung während des Lithografieprozesses führen.
Andererseits besteht der Pellikelfilm 106, wie zuvor beschrieben, aus einem Material auf Kohlenstoffbasis, wie Graphen, das eine hohe Durchlässigkeit hat. Zusätzlich hat der Pellikelfilm 106, der aus einem Material auf Kohlenstoffbasis besteht, ferner eine hohe mechanische Festigkeit und gute Wärmeleitfähigkeit. Da der Pellikelfilm 106 eine höhere mechanische Festigkeit (z. B. verglichen mit einem Pellikelfilm auf Siliziumbasis) hat, ist es leichter, einen Pellikelfilm 106 auf eine Maskenstruktur zu übertragen, ohne den Pellikelfilm 106 zu brechen. Zusätzlich muss keine Stützstruktur in oder auf dem Pellikelfilm 106 gebildet werden. Daher wird die optische Schattenwirkung während des Lithografieprozesses verhindert und komplexe Lithografieprozesse, die eine Spannung im Pellikelfilm herbeiführen können, sind für die Bildung des Pellikelfilms 106 nicht erforderlich.
Da ferner der Pellikelfilm 106 eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, kann Energie, die durch die Strahlung während des Lithografieprozesses entsteht, rasch freigesetzt werden. Daher wird das Risiko einer Beschädigung des Pellikelfilms 106 durch die hohe Strahlungsenergie verringert.
Zusätzlich kann das Material auf Kohlenstoffbasis durch eine Softprint-Methodologie gebildet werden. Daher kann der Pellikelfilm 106 in einer größeren Größe gebildet werden, ohne komplizierte Prozesse zu verwenden. Ferner kann der Pellikelrahmen 110 am Pellikelfilm 106 durch elektrostatische Kraft befestigt werden. Daher könnte die Befestigung des Pellikelrahmens 110 und des Pellikelfilms 105 keinen Klebstoff benötigen und das Risiko einer Verunreinigung der Pellikelmaskenstruktur 200 durch Klebstoff oder eine Beschädigung (Verschlechterung) des Klebstoffs durch die Strahlung kann verhindert werden.
Es sind Ausführungsformen zur Bildung einer Pellikelstruktur vorgesehen. Die Pellikelstruktur enthält einen Pellikelfilm und der Pellikelfilm besteht aus einem Material auf Kohlenstoffbasis. Der Pellikelfilm aus dem Material auf Kohlenstoffbasis kann eine große Durchlässigkeit habe. Zusätzlich kann der Pellikelfilm, der aus dem Material auf Kohlenstoffbasis besteht, eine relativ hohe mechanische Festigkeit haben. Daher muss keine Stützstruktur auf oder in dem Pellikelfilm gebildet werden und die optische Schattenwirkung, die sich aus der Stützstruktur während eines Lithografieprozesses ergibt, wird verhindert.
In einigen Ausführungsformen ist eine Pellikelstruktur vorgesehen. Die Pellikelstruktur enthält einen Pellikelfilm, der aus einem Material auf Kohlenstoffbasis besteht. Zusätzlich ist der Pellikelfilm zum Schützen einer Maskenstruktur in einem Lithografieprozess gestaltet.
In einigen Ausführungsformen ist eine Pellikelmaskenstruktur vorgesehen. Die Pellikelmaskenstruktur enthält eine Maskenträgerschicht mit einem Maskenmuster, das über der Maskenträgerschicht gebildet ist. Die Pellikelmaskenstruktur enthält ferner einen Pellikelrahmen, der auf der Maskenträgerschicht angeordnet ist. Die Pellikelmaskenstruktur enthält ferner einen Pellikelfilm, der auf dem Pellikelrahmen angeordnet ist. Zusätzlich besteht der Pellikelfilm aus einem Material auf Kohlenstoffbasis.
In einigen Ausführungsformen ist ein Verfahren zur Bildung einer Pellikelstruktur vorgesehen. Das Verfahren zur Bildung einer Pellikelstruktur enthält die Bildung einer Metallschicht über einer Trägerschicht und die Bildung eines Pellikelfilms, der aus einem Material auf Kohlenstoffbasis besteht, über der Metallschicht. Das Verfahren zur Bildung einer Pellikelstruktur enthält ferner die Bildung einer Polymerschicht über dem Pellikelfilm und die Entfernung der Metallschicht und der Trägerschicht von dem Pellikelfilm. Das Verfahren zur Bildung einer Pellikelstruktur enthält ferner die Befestigung eines Pellikelrahmens an dem Pellikelfilm und die Entfernung der Polymerschicht.
Zuvor wurden die Merkmale mehrerer Ausführungsformen umrissen, so dass Fachleute auf dem Gebiet die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen können. Fachleute auf dem Gebiet sollten zu schätzen wissen, dass sie die vorliegende Offenbarung sofort als Grundlage für einen Entwurf oder eine Modifizierung anderer Prozesse und Strukturen zu Ausführung derselben Zwecke und/oder zum Erreichen derselben Vorteile der hier vorgestellten Ausführungsformen verwenden können. Fachleute auf dem Gebiet sollten auch erkennen, dass solche äquivalenten Konstruktionen nicht vom Wesen und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abweichen und dass sie verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abänderungen hier vornehmen können, ohne vom Wesen und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

Claims

Pellikelstruktur, umfassend: einen Pellikelfilm, der aus einem Material auf Kohlenstoffbasis besteht, wobei der Pellikelfilm zum Schützen einer Maskenstruktur in einem Lithografieprozess gestaltet ist.
Pellikelstruktur nach Anspruch 1, wobei das Material auf Kohlenstoffbasis Graphen ist.
Pellikelstruktur nach Anspruch 1, wobei der Pellikelfilm ein einlagiges Graphen, ein zweilagiges Graphen oder ein mehrlagiges Graphen ist.
Pellikelstruktur nach Anspruch 1, wobei der Pellikelfilm eine Dicke im Bereich von etwa 0,01 μm bis etwa 100 μm hat.
Pellikelstruktur nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: einen Pellikelrahmen, der am Pellikelfilm befestigt ist.
Pellikelstruktur nach Anspruch 5, wobei der Pellikelfilm einen Umfangsbereich und einen mittleren Bereich hat und der Pellikelrahmen in direktem Kontakt mit dem Umfangsbereich des Pellikelfilms ist.
Pellikelstruktur nach Anspruch 5, wobei der Pellikelfilm einen Umfangsbereich und einen mittleren Bereich hat und keine Stützstruktur am mittleren Bereich des Pellikelfilms angeordnet ist.
Pellikelmaskenstruktur, umfassend: eine Maskenträgerschicht mit einem Maskenmuster, das über der Maskenträgerschicht gebildet ist; einen Pellikelrahmen, der auf der Maskenträgerschicht angeordnet ist; und einen Pellikelfilm, der auf dem Pellikelrahmen angeordnet ist, wobei der Pellikelfilm aus einem Material auf Kohlenstoffbasis besteht.
Pellikelmaskenstruktur nach Anspruch 8, wobei der Pellikelfilm ein einlagiges Graphen, ein zweilagiges Graphen oder ein mehrlagiges Graphen ist.
Pellikelmaskenstruktur nach Anspruch 8, wobei der Pellikelrahmen zum Sichern des Pellikelfilms an der Maskenträgerschicht gestaltet ist.
Pellikelmaskenstruktur nach Anspruch 8, wobei der Pellikelfilm eine Dicke im Bereich von etwa 0,01 μm bis etwa 100 μm hat.
Pellikelmaskenstruktur nach Anspruch 8, wobei der Pellikelfilm eine Länge im Bereich von etwa 6 Inch bis etwa 10 Inch hat.
Verfahren zum Bilden einer Pellikelstruktur, umfassend: Bilden einer Metallschicht über einer Trägerschicht; Bilden eines Pellikelfilms, der aus einem Material auf Kohlenstoffbasis besteht, über der Metallschicht; Bilden einer Polymerschicht über dem Pellikelfilm; Entfernen der Metallschicht und der Trägerschicht von dem Pellikelfilm; Befestigen eines Pellikelrahmens an dem Pellikelfilm; und Entfernen der Polymerschicht.
Verfahren zum Bilden einer Pellikelstruktur nach Anspruch 13, wobei das Material auf Kohlenstoffbasis Graphen ist.
Verfahren zum Bilden einer Pellikelstruktur nach Anspruch 13, wobei der Pellikelfilm ein einlagiges Graphen, ein zweilagiges Graphen oder ein mehrlagiges Graphen ist.
Verfahren zum Bilden einer Pellikelstruktur nach Anspruch 13, wobei die Metallschicht aus Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Eisen (Fe), Zink (Zn), Tantal (Ta), Indium (In), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Titan (Ti), Platin (Pt), Magnesium (Mg), Aluminium (Al), Zirkonium (Zr), Iridium (Ir), Wolfram (W), Lanthan (La), Niobium (Nb), Kobalt (Co), Molybdän (Mo), Silber (Ag), Gold (Au) oder einer zugehörigen Legierung besteht.
Verfahren zum Bilden einer Pellikelstruktur nach Anspruch 13, wobei die Polymerschicht aus Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol (PS), Polyimid, Epoxid, Benzocyclobuten (BCB) oder Polybenzoxazol (PBO) besteht.
Verfahren zum Bilden einer Pellikelstruktur nach Anspruch 13, wobei der Pellikelrahmen am Pellikelfilm durch elektrostatische Kraft befestigt ist.
Verfahren zum Bilden einer Pellikelstruktur nach Anspruch 18, wobei der Schritt zum Befestigen eines Pellikelrahmens am Pellikelfilm umfasst: Belichten des Pellikelrahmens mit Röntgenstrahlen, so dass Ladungen an einer oberen Oberfläche des Pellikelrahmens induziert werden; und Befestigen der oberen Oberfläche des Pellikelrahmens am Pellikelfilm.
Verfahren zum Bilden einer Pellikelstruktur nach Anspruch 13, wobei der Pellikelrahmen zum Sichern des Pellikelfilms an einer Maskenstruktur gestaltet ist.