DE102021120742A1 - Netzwerk-pellikelmembran und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Pellikel zum Schützen einer Fotomaske gegen Schmutzteilchen bereitgestellt. Das Pellikel weist eine Pellikelmembran mit mindestens einer porösen Schicht auf. Die mindestens eine poröse Schicht weist ein Netzwerk aus einer Mehrzahl von Nanoröhren auf. Mindestens eine Nanoröhre der Mehrzahl von Nanoröhren weist eine Kern-Nanoröhre und eine Schalen-Nanoröhre auf, die die Kern-Nanoröhre umschließt. Die Kern-Nanoröhre weist ein Material auf, das von dem der Schalen-Nanoröhre verschieden ist. Das Pellikel weist weiterhin ein Pellikelrandteil, das an der Pellikelmembran entlang einem peripheren Bereich der Pellikelmembran befestigt ist; und einen Pellikelrahmen auf, der an dem Pellikelrandteil befestigt ist.

Description

  • Prioritätsanspruch und Querverweis
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 29. Januar 2021 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 63/143.631, die durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen ist.
  • Hintergrund
  • In der IC-Industrie (IC: integrierter Halbleiter-Schaltkreis) haben technologische Fortschritte bei IC-Materialien und -Entwürfen Generationen von ICs hervorgebracht, wobei jede Generation kleinere und komplexere Schaltkreise als die vorhergehende Generation hat. Im Laufe der IC-Evolution hat die Funktionsdichte (d. h., die Anzahl von miteinander verbundenen Vorrichtungen je Chipfläche) im Allgemeinen zugenommen, während die Strukturgröße (d. h., die kleinste Komponente oder Leitung, die mit einem Herstellungsverfahren erzeugt werden kann) abgenommen hat. Dieser Prozess der Verkleinerung bietet im Allgemeinen Vorteile durch die Erhöhung der Produktionsleistung und die Senkung der zugehörigen Kosten. Diese Verkleinerung hat aber auch die Komplexität der Bearbeitung und Herstellung von ICs erhöht.
  • In einem Prozess zum Herstellen von IC-Vorrichtungen wird ein Lithografieprozess zum Erzeugen einer Schaltkreisstruktur auf einem Wafer verwendet. In dem Lithografieprozess wird eine Fotomaske zum Übertragen einer gewünschten Struktur auf den Wafer verwendet. Wenn die Fotomaske mit Fremdstoffen, wie etwa Teilchen, aus der Umgebung verunreinigt ist, können Defekte auf dem Wafer auftreten, auf den die Struktur der Fotomaske übertragen wird.
  • Figurenliste
  • Aspekte der vorliegenden Erfindung lassen sich am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstehen. Es ist zu beachten, dass gemäß der branchenüblichen Praxis verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu dargestellt sind. Vielmehr können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale zugunsten einer klaren Erläuterung willkürlich vergrößert oder verkleinert sein.
    • 1 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Maskenpellikelsystems gemäß einigen Ausführungsformen.
    • Die 2A bis 2E sind Schnittansichten verschiedener Stufen der Herstellung des Maskenpellikelsystems gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 3 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer Nanoröhre gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 4 ist eine Darstellung eines Pellikelrahmens in einer Schnittansicht und einer Seitenansicht gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 5 ist eine Schnittansicht einer Fotomaske gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 6 ist eine schematische Darstellung einer Lithografie-Anlage gemäß einigen Ausführungsformen.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die nachstehende Beschreibung liefert viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren verschiedener Merkmale des bereitgestellten Gegenstands. Nachstehend werden spezielle Beispiele für Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu vereinfachen. Diese sind natürlich lediglich Beispiele und sollen nicht beschränkend sein. Zum Beispiel kann die Herstellung eines ersten Elements über oder auf einem zweiten Element in der nachstehenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Element in direktem Kontakt hergestellt werden, und sie kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zusätzliche Elemente zwischen dem ersten und dem zweiten Element hergestellt werden können, sodass das erste und das zweite Element nicht in direktem Kontakt sind. Darüber hinaus können in der vorliegenden Erfindung Bezugszahlen und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholt werden. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Übersichtlichkeit und schreibt an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen erörterten Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor.
  • Darüber hinaus können hier räumlich relative Begriffe, wie etwa „darunter befindlich“, „unter“, „untere(r)“/„unteres“, „darüber befindlich“, „obere(r)“/„oberes“ und dergleichen, zur einfachen Beschreibung der Beziehung eines Elements oder einer Struktur zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Strukturen verwendet werden, die in den Figuren dargestellt sind. Die räumlich relativen Begriffe sollen zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orientierung andere Orientierungen der in Gebrauch oder in Betrieb befindlichen Vorrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet werden (um 90 Grad gedreht oder in einer anderen Orientierung), und die räumlich relativen Deskriptoren, die hier verwendet werden, können entsprechend interpretiert werden.
  • Bei der Halbleiterherstellung werden zum Definieren von Vorrichtungen und Schaltkreisstrukturen häufig verschiedene Lithografieprozesse verwendet. In Abhängigkeit von der Größe der zu definierenden Strukturelemente können unterschiedliche optische Lithografieprozesse zum Einsatz kommen. Bei einem Lithografieprozess kann eine Struktur auf einer Fotomaske oder einem Retikel auf einen lichtempfindlichen Fotoresistbelag übertragen werden, indem die Fotomaske belichtet wird. Das Licht kann mit der Retikelstruktur moduliert werden und auf den Fotoresist-beschichteten Wafer abgebildet werden. Wenn die Strukturen kleiner werden, werden in der Regel kürzere Wellenlängen verwendet. Bei der EUV-Lithografie (EUV: extremes Ultraviolett) wird häufig eine Wellenlänge von etwa 13,5 nm verwendet, um Strukturgrößen von weniger als 32 nm zu erzeugen.
  • Ein Pellikel mit einer Pellikelmembran wird normalerweise mit einem Spalt über der strukturierten Seite der Fotomaske platziert, um die Fotomaske gegen Verunreinigung während der Bearbeitung und Belichtung zu schützen. Das Pellikel schützt somit die Fotomaske gegen unerwünschte Teilchen, die ansonsten die Formtreue bei der Strukturübertragung auf den Wafer beeinträchtigen könnten. Da die Pellikelmembran während der Belichtung auf der Fotomaske verbleibt, bestehen strenge Anforderungen an die Pellikelmembran hinsichtlich Absorption, Lebensdauer, Teilchen-Abschirmvermögen und dergleichen.
  • Es hat sich als schwierig erwiesen, geeignete Pellikelmembran-Materialien für die EUV-Lithografie zu finden, die eine hohe Durchlässigkeit und Stabilität bei EUV-Wellenlängen haben. Bei der EUV-Lithografie treten Schäden an der Pellikelmembran durch Wärme auf, die durch die EUV-Belichtung und Wasserstoffplasma entsteht. Diese Pellikelmembran-Schäden können die Lebensdauer des Pellikels verkürzen.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Pellikelmembran mit einer verbesserten chemischen und thermischen Beständigkeit gegen EUV-Licht bereit. Die Pellikelmembran wird aus einem Netzwerk aus einer Mehrzahl von Heterostruktur-Nanoröhren hergestellt. Jede Nanoröhre hat eine Kern-Schalen-Struktur mit einer Kohlenstoff-Nanoröhre als Kern und einer Bornitrid-Nanoröhre als Schale. Das Bornitrid hat eine höhere chemische und thermische Beständigkeit als Kohlenstoff und trägt daher zum Vermeiden von Schäden an dem Kohlenstoff-Nanoröhren-Kern durch EUV-Belichtung und Verwendung von Wasserstoff bei. Dadurch werden die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer der Pellikelmembran verbessert.
  • 1 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zum Herstellen einer Maskenpellikelstruktur gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die 2A bis 2E sind Schnittansichten eines Maskenpellikelsystems 200, das gemäß einem oder mehreren Schritten des Verfahrens 100 von 1 hergestellt wird. Es versteht sich, dass weitere Schritte vor, während und nach dem Verfahren 100 vorgesehen werden können und einige der nachstehend beschriebenen Schritte bei weiteren Ausführungsformen des Verfahrens ersetzt oder weggelassen werden können. Es versteht sich außerdem, dass weitere Strukturelemente in der Pellikel-Masken-Struktur verwendet werden können und einige der nachstehend beschriebenen Strukturelemente bei weiteren Ausführungsformen der Halbleiterstruktur ersetzt oder weggelassen werden können.
  • In den 1 und 2A umfasst das Verfahren 100 gemäß einigen Ausführungsformen einen Schritt 102, in dem eine Pellikelmembran 210 über einer Filtermembran 202 hergestellt wird. 2A ist eine Schnittansicht eines Maskenpellikelsystems 200 nach der Herstellung der Pellikelmembran 210 über der Filtermembran 202 gemäß einigen Ausführungsformen.
  • In 2A wird die Filtermembran 202 bereitgestellt. Die Filtermembran 202 ist eine poröse Membran. Bei einigen Ausführungsformen hat die Filtermembran 202 Poren mit einem Durchmesser von etwa 0,1 µm bis etwa 5 µm. In einem Beispiel beträgt die Porengröße etwa 0,1 µm bis etwa 2 µm. In einem anderen Beispiel beträgt die Porengröße etwa 0,45 µm. Bei einigen Ausführungsformen wird die Filtermembran 202 aus Polyethylenterephthalat (PET) hergestellt oder mit diesem beschichtet. Bei einigen Ausführungsformen wird die Filtermembran 202 aus anderen geeigneten Materialien, wie etwa Nylon, Cellulose, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyren (PS), Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polybenzoxazol (PBO), hergestellt oder mit diesen beschichtet. Bei einigen Ausführungsformen wird die Filtermembran 202 aus einem Cellulose-basierten Filterpapier hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen ist die Filtermembran 202 eine hydrophobe Membran.
  • Die Pellikelmembran 210 ist so eingerichtet, dass sie verhindert, dass Schmutzteilchen auf einer Fotomaske, z. B. einer Fotomaske 250 (2E), landen und dass das Ergebnis des Fotolithografieprozesses verschlechtert wird (z. B. durch Fernhalten von Schmutzteilchen von einer Fokalebene der Fotomaske).
  • Die Pellikelmembran 210 lässt einen Strahlungsstrahl durch, der bei einem lithografischen Strukturierungsprozess verwendet wird. Bei einigen Ausführungsformen lässt die Pellikelmembran 210 UV-Licht durch. Bei einigen Ausführungsformen lässt die Pellikelmembran 210 EUV-Licht durch. Die Dicke der Pellikelmembran 210 wird so eingestellt, dass sie eine ausreichende Festigkeit hat, um dem Druck standzuhalten, der durch Kollisionen der Schmutzteilchen mit der Membran entsteht, ohne die Membran zu beeinträchtigen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Pellikelmembran 210 eine Dicke von etwa 5 nm bis 50 nm haben. In Abhängigkeit von der Porosität der Pellikelmembran 210 kann ihre Dicke auch größer sein.
  • Die Pellikelmembran 210 ist eine poröse Membran, die eine oder mehrere poröse Dünnschichten 212 aufweist. Die porösen Dünnschichten 212 weisen jeweils ein Netzwerk von Nanoröhren 214 auf, die übereinander angeordnet sind. Die einzelnen Nanoröhren 214 sind willkürlich in der porösen Dünnschicht 212 angeordnet, das heißt, sie sind in der porösen Dünnschicht 212 nicht entlang einer Haupt- oder vorherrschenden Richtung angeordnet. Die Nanoröhren 214 der porösen Dünnschicht 212 können aber auch geordnet vorgesehen werden. Zum Beispiel können die Nanoröhren 214 entlang einer Hauptrichtung oder einer Mehrzahl von Hauptrichtungen vorgesehen werden.
  • Die Nanoröhren 214 können auch in der porösen Dünnschicht 212 gebündelt werden, sodass eine Mehrzahl von einzelnen Nanoröhren 214 ein Bündel (d. h., eine Faden- oder Strang-ähnliche Struktur) bildet. Dadurch weist die poröse Dünnschicht 212 ein Netzwerk aus einer Mehrzahl von Bündeln von Nanoröhren 214 auf. Ein Nanoröhrenbündel kann zum Beispiel 2 bis 20 einzelne Nanoröhren 214 umfassen. In einem Nanoröhrenbündel können einzelne Nanoröhren 214 entlang ihren Längsrichtungen ausgerichtet werden und vereint werden. Nanoröhren 214 eines Bündels können außerdem aneinanderstoßend verbunden werden, sodass die Länge des Nanoröhrenbündels größer als die Länge der einzelnen Nanoröhren ist. Die Nanoröhren 214 können normalerweise durch Van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten werden.
  • Die poröse Dünnschicht 212 hat aufgrund eines offenen Bereichs in dem Netzwerk von Nanoröhren 214 eine relativ niedrige Dichte. Bei einigen Ausführungsformen kann die poröse Dünnschicht 212 eine Dichte von etwa 0,01 g/cm3 bis etwa 2 g/cm3 haben. Wenn die Dichte der porösen Dünnschicht 212 zu niedrig ist, kann der große offene Bereich in der porösen Dünnschicht 212 ein Eindringen von Teilchen in die Fotomaske bewirken, was in einigen Fällen zu einem CD-Fehler (CD: kritische Abmessung) in der Resiststruktur führt. Wenn hingegen die Dichte der porösen Dünnschicht 212 zu hoch ist, wird in einigen Fällen möglicherweise die Durchlässigkeit des EUV-Lichts reduziert. Um das Eindringen von Teilchen zu vermeiden, kann bei einigen Ausführungsformen die Pellikelmembran 210 eine Mehrzahl von porösen Dünnschichten 212 aufweisen, die aufeinandergestapelt angeordnet sind, um den Öffnungsbereich zu verkleinern. Nanoröhren in einer porösen Schicht mit niedriger Dichte werden im Vakuum einer Bündelschwingung unterzogen, die bei der EUV-Lithografie als eine Teilchenquelle angesehen wird. Das Aufeinanderstapeln von porösen Schichten mit niedriger Dichte trägt auch zum Reduzieren der Bündelschwingung bei, wodurch die Entstehung von Schmutzteilchen verhindert wird.
  • Die Nanoröhren 214 können verschiedene Querschnittsformen haben, unter anderem zum Beispiel eine kreisförmige, eine elliptische oder eine polygonale Querschnittsform. Bei einigen Ausführungsformen können die Nanoröhren 214 eine Heterostruktur mit mindestens zwei unterschiedlichen Arten von Materialien haben.
  • 3 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer Heterostruktur-Nanoröhre 214 gemäß einigen Ausführungsformen. Wie in 3 gezeigt ist, hat bei einigen Ausführungsformen die Nanoröhre 214 eine Kern-Schalen-Struktur mit einem Nanoröhrenkern 214A aus einem ersten Material und einer Nanoröhrenschale 214B aus einem zweiten Material, die den Nanoröhrenkern 214A umschließt. Das Kernmaterial (d. h., das erste Material) ist durchlässig für EUV-Licht. Bei einigen Ausführungsformen wird der Nanoröhrenkern 214A von einer Kohlenstoff-Nanoröhre gebildet, die eine einwandige Kohlenstoff-Nanoröhre (SWCNT) oder eine mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhre (MWCNT) ist. Bei einigen Ausführungsformen kann der SWCNT-Kern einen Durchmesser von etwa 0,5 nm bis etwa 2 nm haben. Bei einigen Ausführungsformen kann der MWCNT-Kern einen Durchmesser von etwa 5 nm bis etwa 30 nm haben. Bei einigen Ausführungsformen hat der Nanoröhrenkern 214A eine Länge von etwa 1 µm bis etwa 10 µm.
  • Die Nanoröhrenschale 214B weist ein Material mit einer hohen Beständigkeit gegen Oxidation und Chemikalien auf. Die Nanoröhrenschale 214B trägt somit zum Schützen des Nanoröhrenkerns 214A gegen den Angriff durch UV- oder EUV-Licht und ionisierte Gase, z. B. H+-Gas, bei, die in Kontakt mit der Nanoröhrenschale 214B kommen. Die Nanoröhrenschale 214B dient außerdem als eine wärmeleitende Schicht, die ein Abführen von Wärmeenergie von dem Nanoröhrenkern 214A in die Umgebung um die Pellikelmembran 210 fördert. Bei einigen Ausführungsformen weist die Nanoröhrenschale 214B ein Material mit einem niedrigen Extinktionskoeffizienten auf, um eine ausreichende Durchlässigkeit von UV- oder EUV-Licht zu gewährleisten. Bei einigen Ausführungsformen kann das Schalenmaterial (d. h., das zweite Material) einen Extinktionskoeffizienten haben, der kleiner als oder gleich 0,2 ist. Bei einigen Ausführungsformen ermöglicht das Schalenmaterial eine Durchlässigkeit von mindestens 80 %, mindestens 85 %, mindestens 90 % oder mindestens 95 % der Strahlung zu der Fotomaske. Bei einigen Ausführungsformen kann die Nanoröhrenschale 214B Bornitrid (BN), Bor (B), Borcarbid (B4C), Bor-Kohlenstoffnitrid (BCN), Siliziumnitrid (SiN), Siliziumcarbid (SiC), Silizium-Bornitrid (SiBN) oder Silizium-Borcarbid (BC) aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen wird die Nanoröhrenschale 214B von einer einwandigen Bornitrid-Nanoröhre (BNNT) gebildet. Bei einigen alternativen Ausführungsformen wird die Nanoröhrenschale 214B von einer mehrwandigen BNNT gebildet. Die Dicke der Nanoröhrenschale 214B wird so angepasst, dass die Nanoröhrenschale 214B die Durchlässigkeit der Pellikelmembran 210 für UV- oder EUV-Licht nicht verschlechtert und sie dabei einen zuverlässigen Schutz für den Nanoröhrenkern 214A bietet. Bei einigen Ausführungsformen kann die Nanoröhrenschale 214B eine Dicke von etwa 1 nm bis etwa 10 nm haben. Wenn die Dicke der Nanoröhrenschale 214B zu klein ist, wird der Nanoröhrenkern 214A in einigen Fällen nicht ausreichend gegen einen Angriff durch UV- oder EUV-Strahlung oder Chemikalien geschützt. Wenn hingegen die Dicke der Nanoröhrenschale 214B zu groß ist, wird die Durchlässigkeit der Pellikelmembran 210 in einigen Fällen verschlechtert. Bei einigen Ausführungsformen hat die Nanoröhrenschale 214B eine Dicke von 5 nm mit einer Abweichung von maximal 10 %.
  • Bei einigen Ausführungsformen können die Nanoröhren 214 durch Aufwachsen einer oder mehrerer Nanoröhren aus einem ersten Material in einer Nanoröhrenschablone aus einem zweiten Material hergestellt werden. Die Nanoröhrenschablone aus dem zweiten Material fungiert als eine Verkapselungsschale, in der das eingeschlossene zweite Material zu mindestens einer Nanoröhre aus dem ersten Material umstrukturiert werden kann. Dadurch wird die Abmessung des Nanoröhrenkerns 214A von der Abmessung der Nanoröhrenschale 214B begrenzt. Bei einigen Ausführungsformen wird die Nanoröhrenschale 214B durch Plasma-Bogenentladung, Laserverdampfung, Kugelmahlen, Laser-Ablation oder thermische Plasmastrahlbeschichtung hergestellt. Die Koaleszenz der Moleküle des ersten Materials mit dem Nanoröhrenkern in der Nanoröhrenschale 214B kann durch Elektronenstrahl-Bestrahlung oder Wärmebehandlung erreicht werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen können die Nanoröhren 214 alternativ durch Beschichten eines Nanoröhrenkerns 214A mit einem Schalenmaterial hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann der Nanoröhrenkern 214A durch Plasma-Bogenentladung, Laserverdampfung, Kugelmahlen, Laser-Ablation oder thermische Plasmastrahlbeschichtung hergestellt werden. Die Abscheidung des Schalenmaterials, das die Nanoröhrenschale 214B bildet, kann mit einem Abscheidungsverfahren erfolgen, wie zum Beispiel Ionenstrahl-Abscheidung, chemische Aufdampfung (CVD), plasmaunterstützte chemische Aufdampfung (PECVD), physikalische Aufdampfung (PVD) oder Atomlagenabscheidung (ALD). Während der Abscheidung kann der Tisch gedreht oder geneigt werden, um eine konforme und gleichmäßige Abscheidung des Schalenmaterials auf den Nanoröhrenkern 214A zu gewährleisten. Wenn bei einigen Ausführungsformen der Nanoröhrenkern 214A BN aufweist, kann die BN-Schale mittels CVD durch Einleiten von Bor-Vorläufern, z. B. Boroxid (B2O3) oder Borsäure (H3BO3), und von Stickstoff-Vorläufern, z. B. Stickstoff (N2), Ammoniak (NH3) oder Harnstoff CO(NH2)2, in eine Reaktionskammer hergestellt werden. Bei einigen anderen Ausführungsformen kann die BN-Schale mittels CVD durch Einleiten von Bortrihaliden [Bortrichlorid (BCl3) oder Bortrifluorid (BF3)] mit N2 oder NH3, Diboran (B2H6) mit NH3 sowie Ein-Quellen-Vorläufern wie Borazin (B3H6N3) oder Ammoniakboran (H3NBH3) hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die CVD bei einer Temperatur von etwa 500 °C bis etwa 1200 °C durchgeführt werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die poröse Dünnschicht 212 dadurch hergestellt werden, dass zunächst eine Suspension von Nanoröhren 214 in einem flüssigen Medium hergestellt wird. Bei einigen Ausführungsformen wird die Suspension durch Zugeben von Nanoröhren 214 zu dem flüssigen Medium unter Mischungsbedingungen hergestellt. Das Gemisch wird dann beschallt, um sicherzustellen, dass die Nanoröhren 214 gut in dem flüssigen Medium dispergiert werden. Das flüssige Medium ist ein inaktives flüssiges Lösungsmittel-Medium, das nicht mit den Nanoröhren 214 reagiert und in dem die Nanoröhren 214 praktisch unlöslich sind. Das flüssige Medium hat außerdem einen niedrigen Siedepunkt, sodass es leicht und schnell entfernt werden kann, wodurch das Trocknen des später hergestellten zusammenhängenden Nanoröhrennetzes erleichtert wird. Beispiele für geeignete inaktive flüssige Lösungsmittel-Medien, die zum Herstellen der Nanoröhren-Suspension verwendet werden können, sind unter anderem Wasser, flüchtige organische Flüssigkeiten, wie etwa Aceton, Ethanol, Methanol, n-Hexan, Ether, Acetonitril, Chloroform und DMF, und Gemische davon. Bei einigen Ausführungsformen wird die Suspension durch Dispergieren von Nanoröhren 214 in Wasser hergestellt.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die Suspension auch einen grenzflächenaktiven Stoff zum Aufrechterhalten der Suspension und/oder andere chemische Agenzien zum Erleichtern der Herstellung oder Entwässerung des Nanoröhrennetzes enthalten. Zum Beispiel können Triton X-100 und das Natriumsalz der Dodecylbenzensulfonsäure verwendet werden. Manchmal wird jedoch kein grenzflächenaktiver Stoff benötigt, wenn die Nanoröhren 214 auch ohne den grenzflächenaktiven Stoff eine stabile Suspension in dem flüssigen Medium bilden können.
  • Die Konzentration der Nanoröhren 214 in der Suspension wird so gesteuert, dass das Dispergieren erleichtert wird und ein Agglomerieren der Nanoröhren 214 minimiert wird. Bei einigen Ausführungsformen ist die Konzentration der Nanoröhren 214 in der Suspension niedriger als 500 mg/l. Bei einigen Ausführungsformen beträgt die Konzentration der Nanoröhren 214 in der Suspension etwa 25 mg/l bis etwa 150 mg/l. Bei einigen Ausführungsformen beträgt die Konzentration der Nanoröhren 214 in der Suspension etwa 40 mg/l bis etwa 100 mg/l.
  • Dann wird die Suspension der Nanoröhren 214 zum Beispiel durch Schleuder- oder Tauchbeschichtung auf die Oberfläche der Filtermembran 202 aufgebracht. Die Suspension wird mit der Filtermembran 202 gefiltert, um das flüssige Medium zu entfernen, sodass eine Schicht von zusammenhängenden Nanoröhren 214 auf der Filtermembran 202 zurückbleibt. Die Schicht von zusammenhängenden Nanoröhren 214 bildet eine einzelne Schicht der porösen Dünnschicht 212. Bei einigen Ausführungsformen wird der Filterschritt mittels eines Vakuums durchgeführt, um das flüssige Medium durch die Filtermembran 202 zu ziehen. Die zu verwendende Vakuummenge hängt von Faktoren wie Porosität der Filtermembran 202, Viskosität des flüssigen Mediums, Bewegungsgeschwindigkeit der Filtermembran 202 und Konzentration der Nanoröhren 214 in der Suspension ab. Alle diese Parameter können so beeinflusst werden, dass die gewünschten Eigenschaften für das Nanoröhrennetz, wie etwa die gewünschte Dicke und Porosität des zusammenhängenden Netzwerks, erzielt werden. Die abgeschiedene poröse Dünnschicht 212 kann dann mit einer Reinigungslösung gereinigt werden, um darauf befindliche Schmutzstoffe zu entfernen. Geeignete Reinigungslösungen sind unter anderem Wasser und Alkohol, wie etwa Ethanol. Bei einigen Ausführungsformen können die Prozesse Aufbringen, Filtrieren und Reinigen der Suspension mehrmals wiederholt werden, um einen Stapel von porösen Dünnschichten 212 herzustellen, um den offenen Bereich in der resultierenden Pellikelmembran 210 zu verkleinern.
  • In den 1 und 2B geht das Verfahren 100 zu einem Schritt 104 weiter, in dem gemäß einigen Ausführungsformen ein Pellikelrandteil 220 an der Pellikelmembran 210 befestigt wird. 2B ist eine Schnittansicht des Maskenpellikelsystems 200 von 2A nach dem Befestigen des Pellikelrandteils 220 an der Pellikelmembran 210 gemäß einigen Ausführungsformen.
  • In 2B wird das Pellikelrandteil 220 entlang einem peripheren Teil der Pellikelmembran 210 befestigt. Bei einigen Ausführungsformen wird das Pellikelrandteil 220 aus Silizium, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Siliziumdioxid, Siliziumoxidnitrid, Al2O3, Ti oder Kombinationen davon hergestellt. Zum Befestigen des Pellikelrandteils 220 an der Pellikelmembran 210 wird bei einigen Ausführungsformen das Pellikelrandteil 220 zunächst in physischen Kontakt mit der Pellikelmembran 210 gebracht. Dann wird das Pellikelrandteil 220 mit einer ausreichenden Kraft gegen die Pellikelmembran 210 gepresst, um es an der Pellikelmembran 210 zu befestigen. Bei einigen Ausführungsformen werden das Pellikelrandteil 220 und die Pellikelmembran 210 durch Van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten. Bei einigen Ausführungsformen wird zum Erzielen einer besseren Haftung ein Klebstoff zwischen dem Pellikelrandteil 220 und der Pellikelmembran 210 verwendet. Der Klebstoff darf nur gering ausgasend sein, um eine Materialablagerung auf der Masken-Oberfläche zu vermeiden. Bei einigen Ausführungsformen zeigt die Ausgasungsmenge des gering ausgasenden Klebstoffs einen Gesamtmassenverlust (TML) von maximal 1,0 beim Prüfen gemäß dem Verfahren, das in dem Standard ASTM E595-93 festgelegt ist. Hierbei ist der Gesamtmassenverlust (TML) der in ASTM E595-93 definierte Gesamtmassenverlust.
  • In den 1 und 2C geht das Verfahren 100 zu einem Schritt 106 weiter, in dem gemäß einigen Ausführungsformen die Filtermembran 202 von der Pellikelmembran 210 entfernt wird. 2C ist eine Schnittansicht des Maskenpellikelsystems 200 von 2B nach dem Entfernen der Filtermembran 202 von der Pellikelmembran 210 gemäß einigen Ausführungsformen,
  • In 2C wird die in 2B gezeigte Anordnung aus der Pellikelmembran 210 und der Filtermembran 202 gewendet, sodass sich die Filtermembran 202 auf der Pellikelmembran 210 befindet. Anschließend wird die Filtermembran 202 von der Pellikelmembran 210 entfernt. Bei einigen Ausführungsformen kann die Filtermembran 202 durch Abziehen von der Pellikelmembran 210 entfernt werden. Wie in 2C gezeigt ist, wird nach dem Entfernen eines Trägers 20 die Pellikelmembran 210 von dem Pellikelrandteil 220 entlang dem peripheren Teil der Pellikelmembran 210 gehalten.
  • In den 1 und 2D geht das Verfahren 100 zu einem Schritt 108 weiter, in dem gemäß einigen Ausführungsformen eine Anordnung aus der Pellikelmembran 210 und dem Pellikelrandteil 220 an einem Pellikelrahmen 230 befestigt wird. 2D ist eine Schnittansicht des Maskenpellikelsystems 200 von 2C nach dem Befestigen der Anordnung aus der Pellikelmembran 210 und dem Pellikelrandteil 220 an dem Pellikelrahmen 230 gemäß einigen Ausführungsformen.
  • In 2D ist der Pellikelrahmen 230 so konfiguriert, dass er die Pellikelmembran 210 richtig an der Fotomaske 250 (2E) befestigt. Der Pellikelrahmen 230 kann mit verschiedenen Abmessungen, Formen und Konfigurationen entworfen werden. Bei einigen Ausführungsformen kann der Pellikelrahmen 230 eine runde, eine rechteckige oder eine andere geeignete Form haben.
  • Der Pellikelrahmen 230 kann ein steifes Material mit einer ausreichenden mechanischen Festigkeit aufweisen und kann hinsichtlich Form, Abmessungen und Konfiguration so konzipiert sein, dass die Pellikelmembran 210 quer über dem Pellikelrahmen 230 richtig befestigt wird. Bei einigen Ausführungsformen kann der Pellikelrahmen 230 ein poröses Material aufweisen. Beispielhafte Materialien, die für den Pellikelrahmen 230 verwendet werden können, sind unter anderem anodisch oxidiertes Aluminiumoxid, das aus Aluminium (AI) hergestellt ist, Al-Legierungen, Titan (Ti), Nickel (Ni), Gold (Au), Silber (Ag), Molybdän (Mo), Platin (Pt), Chrom (Cr), Mangan (Mn), Eisen (Fe), Cobalt (Co), Palladium (Pd), Tantal (Ta), Wolfram (W), Silizium, Polymere, andere geeignete Materialien und/oder Kombinationen davon. Bei einigen Ausführungsformen kann der Pellikelrahmen 230 ein Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) aufweisen, der entsprechend den Entwurfsspezifikationen festgelegt wird. Bei einigen Ausführungsformen wird der Pellikelrahmen 230 aus einer Al-Ti-Legierung hergestellt.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann der Pellikelrahmen 230 eine Mehrzahl von Entlüftungsöffnungen 232 aufweisen. Die Entlüftungsöffnungen 232 werden zum Anpassen des Luftdruckäquivalents erzeugt. 4 ist eine Darstellung des Pellikelrahmens 230 in einer Schnittansicht und einer Seitenansicht gemäß einigen Ausführungsformen. Die Entlüftungsöffnungen 232 sind an den längeren Seitenteilen 230A sowie an den kürzeren Seitenteilen 230B des Pellikelrahmens 230 vorgesehen. Da die Pellikelmembran 210 von einer porösen Dünnschicht 212 gebildet wird, die zum Erreichen des Luftdruckäquivalents beitragen kann, werden bei einigen Ausführungsformen die Entlüftungsöffnungen 232 in dem Pellikelrahmen 230 nicht benötigt.
  • Der Pellikelrahmen 230 hat eine Höhe, die so gewählt ist, dass die Pellikelmembran 210 außerhalb des Fokus der einfallenden Strahlung positioniert ist, die durch die Pellikelmembran 210 zu der Fotomaske 250 hindurchgeht. Bei einigen Ausführungsformen beträgt die Höhe der Pellikelrahmens 230 etwa 1 mm bis etwa 10 mm. Wenn die Höhe zu klein ist, steigt in einigen Fällen die Gefahr des Abbildens von Teilchen und anderen Schmutzstoffen, die sich auf der Pellikelmembran 210 befinden. Wenn hingegen die Höhe zu groß ist, nimmt in einigen Fällen die Masse des Pellikels unnötig zu.
  • Die Anordnung aus der Pellikelmembran 210 und dem Pellikelrahmen 230 wird mittels des Pellikelrandteils 220 an dem Pellikelrahmen 230 befestigt, sodass die Pellikelmembran 210 auf den Pellikelrahmen 230 aufgespannt wird. Bei einigen Ausführungsformen wird das Pellikelrandteil 220 mit einem Rahmenklebstoff 234 an dem Pellikelrahmen 230 befestigt. Bei einigen Ausführungsformen ist der Rahmenklebstoff 234 ein hitzehärtbarer Klebstoff, wie zum Beispiel Epoxidharz, Acrylharz, Fluorharz, Benzocyclobuten (BCB), Methyl-Silsesquioxan (MSQ) oder Polyimid, ein anderes hitzehärtbares Material und/oder eine Kombination davon. Bei einigen Ausführungsformen ist der Rahmenklebstoff 234 ein Leim oder ein anderes Material, das zum Fixieren des Pellikelrandteils 220 an dem Pellikelrahmen 230 konfiguriert ist.
  • Dadurch entsteht ein Pellikel 240. Das Pellikel 240 weist den Pellikelrahmen 230 und die Pellikelmembran 210 auf, die mittels des Pellikelrandteils 220 an dem Pellikelrahmen 230 befestigt ist. Das Pellikel 240 trägt dazu bei, zu vermeiden, dass Teilchen die Fotomaske 250 erreichen und die Strukturübertragung beeinträchtigen.
  • In den 1 und 2E geht das Verfahren 100 zu einem Schritt 110 weiter, in dem gemäß einigen Ausführungsformen das Pellikel 240 an der Fotomaske 250 befestigt wird. 2E ist eine Schnittansicht des Maskenpellikelsystems 200 von 2D nach dem Befestigen des Pellikels 240 an der Fotomaske 250 gemäß einigen Ausführungsformen.
  • In 2E wird das Pellikel 240 auf einen Grenzbereich der Fotomaske 250 montiert. Bei einigen Ausführungsformen wird der Pellikelrahmen 230 unter Verwendung eines Pellikelklebstoffs 254 an einem Grenzbereich 250B auf einer Vorderseitenfläche 252 der Fotomaske 250 befestigt. Der Pellikelklebstoff 254 kann das gleiche Material wie oder ein anderes Material als der Rahmenklebstoff 234 sein. Zum Beispiel kann bei einigen Ausführungsformen der Pellikelklebstoff 254 ein hitzehärtbarer Klebstoff sein, wie zum Beispiel Epoxidharz, Acrylharz, Fluorharz, BCB, MSQ oder Polyimid. Bei einigen weiteren Ausführungsformen kann der Pellikelrahmen 230 in einer anderen Weise als mit dem Pellikelklebstoff 254 an der Fotomaske 250 befestigt werden, wie etwa mit einem Saugnapf, einem Vakuum und/oder einem elektrostatischen Haftmittel. Bei diesen Ausführungsformen wird der Pellikelklebstoff 254 nicht verwendet.
  • Die Fotomaske 250 weist einen Strukturbereich 250A auf, der zum Übertragen von Strukturen auf einen Halbleiterwafer durch Fotolithografie verwendet werden kann. Die Pellikelmembran 210 erstreckt sich über den Strukturbereich 250A der Fotomaske 250, um ihn gegen Schmutzteilchen zu schützen. Teilchen, die sich ungewollt auf dem Strukturbereich 250A absetzen, verursachen Defekte und führen zu einer Qualitätsminderung der übertragenen Strukturen. Teilchen können auf verschiedene Weise eingebracht werden, wie etwa während eines Reinigungsprozesses und/oder während der Handhabung der Fotomaske 250. Durch Fernhalten der Schmutzteilchen von der Fokalebene der Fotomaske 250 kann eine Strukturübertragung mit hoher Form- und Maßtreue von dem Strukturbereich 250A auf den Halbleiterwafer erreicht werden.
  • 5 zeigt eine beispielhafte Fotomaske 250 gemäß einigen Ausführungsformen, die bei der EUV-Lithografie verwendet werden kann. Wie in 5 gezeigt ist, kann bei einigen Ausführungsformen die Fotomaske 250 ein Substrat 502 aufweisen, das eine rückseitige Belagschicht 503, eine Mehrschichtstruktur 504, eine Verkappungsschicht 506 und einen oder mehrere Absorber 508 mit einer ARC-Schicht 510 (ARC: Antireflexbelag) aufweist.
  • Bei einigen Ausführungsformen weist das Substrat 502 ein LTE-Glas (Glas mit geringer Wärmeausdehnung), Quarzglas, Siliziumcarbid, Carbonado oder ein anderes geeignetes Material auf. Bei einigen Ausführungsformen hat das Substrat 502 eine Dicke von etwa 6,3 mm bis etwa 6,5 mm. Wenn die Dicke zu klein ist, steigt in einigen Fällen die Gefahr des Bruchs und der Durchbiegung. Wenn die Dicke hingegen zu groß ist, nimmt in einigen Fällen die Masse der Fotomaske 250 unnötig zu.
  • Bei einigen Ausführungsformen weist die rückseitige Belagschicht 503 Chromnitrid (CrxNy), Tantalnitrid (TaN) oder Tantalborid (TaB) auf. Die Dicke der rückseitigen Belagschicht 503 trägt dazu bei, die Reflexion von einfallender Strahlung zu gewährleisten. Wenn die Dicke der rückseitigen Belagschicht 503 zu klein ist, steigt in einigen Fällen die Gefahr, dass Strahlung durch die rückseitige Belagschicht 503 hindurchgeht. Wenn hingegen die Dicke der rückseitigen Belagschicht 503 zu groß ist, wird in einigen Fällen Material verschwendet, und die Herstellungskosten steigen, ohne dass die Leistung wesentlich verbessert wird. In einigen Beispielen hat die rückseitige Belagschicht 503 eine Dicke von etwa 70 nm bis etwa 100 nm.
  • Die Mehrschichtstruktur 504 kann Molybdän-Silizium-Multischichten (Mo-Si-Multischichten) aufweisen, die zum Beispiel mit einem Ionen-Abscheidungsverfahren auf dem Substrat 502 abgeschieden werden. Bei einigen Ausführungsformen hat die Mehrschichtstruktur 504 eine Dicke von etwa 250 nm bis etwa 350 nm, und in einigen Beispielen hat jedes Mo-Si-Schichtpaar eine Dicke von etwa 3 nm (für die Mo-Schicht) und von etwa 4 nm (für die Si-Schicht).
  • Bei einigen Ausführungsformen ist die Verkappungsschicht 506 eine Ruthenium(Ru)-Verkappungsschicht. Bei einigen Ausführungsformen hat die Ru-Verkappungsschicht 506 eine Dicke von etwa 2,5 nm bis etwa 3 nm. Bei einigen Ausführungsformen ist die Verkappungsschicht 506 eine Si-Verkappungsschicht. Bei einigen Ausführungsformen hat die Si-Verkappungsschicht 506 eine Dicke von etwa 4 nm bis etwa 4,5 nm. Die Dicke der Verkappungsschicht 506 trägt dazu bei, die Mehrschichtstruktur 504 (z. B. während der Herstellung der Fotomaske 250) zu schützen und dadurch die Lebensdauer der Mehrschichtstruktur 504 zu verlängern. Die Verkappungsschicht 506 kann auch als eine Ätzstoppschicht für eine spätere Ätzung der Absorberschicht dienen. Wenn die Dicke der Verkappungsschicht 506 zu klein ist, wird in einigen Fällen die Lebensdauer der Fotomaske 250 verkürzt. Wenn hingegen die Dicke der Verkappungsschicht 506 zu groß ist, wird in einigen Fällen Material verschwendet, ohne dass die Leistung wesentlich verbessert wird.
  • Bei einigen Ausführungsformen sind die Absorber 508 so konfiguriert, dass sie EUV-Licht (z. B. mit einer Wellenlänge von etwa 13,5 nm) absorbieren. Bei einigen Ausführungsformen können die Absorber 508 zum Beispiel eine TaxNy-Schicht oder eine TaxByOzNu-Schicht sein. In einigen Beispielen können auch andere Materialien für die Absorber 508 verwendet werden, unter anderem Al, Cr, Ta und W. Bei einigen Ausführungsformen können die Absorber 508 eine Dicke von etwa 50 nm bis etwa 75 nm haben. Wenn die Dicke der Absorber 508 zu klein ist, sind sie in einigen Fällen nicht in der Lage, eine ausreichende Menge EUV-Licht zu absorbieren. Wenn hingegen die Dicke der Absorber 508 zu groß ist, werden in einigen Fällen die 3D Masken-Effekte zu stark, was zu unerwünschten Strukturgrößenabhängigen Fokus- und Strukturplatzierungsverschiebungen führt.
  • In einigen Beispielen umfasst die ARC-Schicht 510 eine TaxByOzNu-Schicht, eine HfxOy-Schicht und/oder eine SixOyNz-Schicht oder andere Antireflexmaterialien, die für die Wellenlänge der einfallenden Strahlung geeignet sind.
  • Es sind zwar einige Beispiele für Materialien genannt worden, die jeweils für das Substrat 502, die rückseitige Belagschicht 503, die Mehrschichtstruktur 504, die Verkappungsschicht 506, die Absorber 508 und die ARC-Schicht 510 verwendet werden können, aber es versteht sich, dass andere geeignete Materialien, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, ebenfalls verwendet werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Zur Erläuterung wird hier ein beispielhaftes Herstellungsverfahren für die Fotomaske 250 von 5 beschrieben. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Herstellungsverfahren die folgenden Prozessstufen: (1) einen Maskenrohling-Herstellungsprozess und (2) einen Maskenstrukturierungsprozess. Während des Maskenrohling-Herstellungsprozesses wird ein Maskenrohling durch Abscheiden von geeigneten Schichten (z. B. von mehreren Reflexionsschichten, wie etwa Mo-Si-Multischichten) auf einem geeigneten Substrat hergestellt, z. B. einem LTEM-Substrat (LTEM: Material mit geringer Wärme-Ausdehnung), das eine ebene defektfreie Oberfläche hat. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist eine Oberflächenrauheit des Maskenrohlings kleiner als etwa 50 nm.
  • Beispielhaft wird eine Verkappungsschicht (z. B. Ruthenium) über dem beschichteten Mehrschichtsubstrat hergestellt, und daran schließt sich ein Abscheiden einer Absorberschicht an. Dann kann der Maskenrohling strukturiert werden (z. B. wird die Absorberschicht strukturiert), um eine gewünschte Struktur auf der Fotomaske 250 zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen kann die ARC-Schicht über der Absorberschicht abgeschieden werden, bevor der Maskenrohling strukturiert wird. Dann kann die Fotomaske 250 zum Übertragen von Schaltungs- und/oder Vorrichtungsstrukturen auf einen Halbleiterwafer verwendet werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen können die von der Fotomaske 250 definierten Strukturen mit verschiedenen Lithografieprozessen mehrfach auf mehrere Wafer übertragen werden. Außerdem kann eine Gruppe von Fotomasken (wie etwa der Fotomasken 250) zum Erstellen einer vollständigen IC-Vorrichtung (IC: integrierter Schaltkreis) und/oder einer Schaltung verwendet werden.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Fotomaske 250 (die vorstehend beschrieben worden ist) so hergestellt werden, dass sie unterschiedliche Arten von Strukturen aufweist, wie zum Beispiel eine Binärintensitätsmaske (BIM) oder eine Phasenverschiebungsmaske (PSM). Eine beispielhafte BIM weist opake Absorptionsbereiche und Reflexionsbereiche auf, wobei die BIM eine Struktur (z. B. eine IC-Struktur) aufweist, die auf ein Halbleitersubstrat übertragen werden soll. Wie vorstehend dargelegt worden ist, weisen die opaken Absorptionsbereiche einen Absorber auf, der so konfiguriert ist, dass er einfallendes Licht (z. B. einfallendes EUV-Licht) absorbiert. In den Reflexionsbereichen ist der Absorber entfernt worden (z. B. während des vorstehend beschriebenen Maskenstrukturierungsprozesses), und das einfallende Licht wird von der Multischicht reflektiert. Außerdem kann bei einigen Ausführungsformen die Fotomaske 250 eine PSM sein, die eine Interferenz nutzt, die von Phasendifferenzen des reflektierten Lichts erzeugt wird. Beispiele für PSMs sind eine Maske mit veränderlicher Phasenverschiebung (AltPSM), eine Maske mit abgeschwächter Phasenverschiebung (AttPSM) und eine chromfreie PSM (cPSM). Zum Beispiel kann eine AltPSM Phasenschieber (mit entgegengesetzten Phasen) aufweisen, die auf beiden Seiten jedes strukturierten Maskenelements angeordnet sind. In einigen Beispielen kann die AttPSM eine Absorberschicht mit einer Durchlässigkeit von größer als null aufweisen (wobei z. B. Mo-Si eine Intensitätsdurchlässigkeit von etwa 6 % hat). In einigen Fällen kann eine cPSM als eine AltPSM mit einer Durchlässigkeit von 100 % beschrieben werden, da zum Beispiel die cPSM kein Phasenschiebermaterial oder Chrom auf der Maske aufweist. Bei einigen erläuternden Ausführungsformen einer PSM ist der Absorber 508 eine Reflexionsschicht mit einem Materialstapel, der dem der Mehrschichtstruktur 204 ähnlich ist.
  • In 6 ist eine schematische Darstellung einer Lithografie-Anlage 600 gemäß einigen Ausführungsformen gezeigt. Die Lithografie-Anlage 600 kann im Allgemeinen auch als ein Scanner bezeichnet werden, der so betreibbar ist, dass er Lithografieprozesse mit einer Belichtung mit einer jeweiligen Strahlungsquelle und in einem bestimmten Belichtungsmodus durchführt. Bei mindestens einigen der vorliegenden Ausführungsformen ist die Lithografie-Anlage 600 eine UV-Lithografie-Anlage, die so konzipiert ist, dass sie eine Resistschicht mit UV-Licht belichtet. Daher weist bei verschiedenen Ausführungsformen die Resistschicht ein Material auf, das für das UV-Licht empfindlich ist (z. B. ein UV-Resist). Die Lithografie-Anlage 600 von 6 weist eine Mehrzahl von Teilsystemen auf, wie etwa eine Strahlungsquelle 602, eine Belichtungsvorrichtung 604, einen Maskentisch 606, der so konfiguriert ist, dass er ein Maskenpellikelsystem 200 der vorliegenden Erfindung aufnimmt, eine Projektionsoptik 610 und einen Substrattisch 618, der so konfiguriert ist, dass er ein Halbleitersubstrat 616 aufnimmt. Die folgende Beschreibung einer UV-Fotolithografie-Anlage gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf EUV-Strahlung als ein Beispiel für die Ultraviolett-Strahlung. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf EUV-Lithografie-Anlagen beschränkt. Mit anderen Worten, Ausführungsformen, die für EUV-Anlagen beschrieben werden, umfassen Ausführungsformen, die UV-Strahlung nutzen. Die Funktionsweise der Lithografie-Anlage 600 lässt sich allgemein wie folgt beschreiben: EUV-Licht von der Strahlungsquelle 602 wird zu der Belichtungsvorrichtung 604 (die eine Gruppe von Reflexionsspiegeln aufweist) gerichtet und auf die Reflexionsmaske 608 projiziert. Ein reflektiertes Maskenbild wird zu der Projektionsoptik 610 gerichtet, die das EUV-Licht fokussiert und es auf das Halbleitersubstrat 616 projiziert, um eine darauf abgeschiedene EUV-Resistschicht zu belichten. Außerdem kann in verschiedenen Beispielen jedes Teilsystem der Lithografie-Anlage 600 in einer Hochvakuum-Umgebung untergebracht werden und somit in dieser arbeiten, um zum Beispiel eine atmosphärische Absorption des EUV-Lichts zu reduzieren.
  • Bei den hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Strahlungsquelle 602 zum Erzeugen von EUV-Licht verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen ist die Strahlungsquelle 602 eine Plasmaquelle, wie zum Beispiel ein durch Entladung erzeugtes Plasma (DPP) oder ein mit einem Laser erzeugtes Plasma (LPP). In einigen Beispielen kann das EUV-Licht Licht mit einer Wellenlänge von etwa 1 nm bis etwa 100 nm sein. In einem speziellen Beispiel erzeugt die Strahlungsquelle 602 EUV-Licht mit einem Wellenlängenschwerpunkt bei 13,5 nm. Daher kann die Strahlungsquelle 602 auch als eine EUV-Strahlungsquelle 602 bezeichnet werden. Bei einigen Ausführungsformen weist die Strahlungsquelle 602 außerdem einen Kollektor auf, der dazu verwendet werden kann, von der Plasmaquelle erzeugtes EUV-Licht zu sammeln und es zu einer Bildgebungsoptik, wie etwa der Belichtungsvorrichtung 604, zu richten.
  • Wie vorstehend dargelegt worden ist, wird EUV-Licht von der Strahlungsquelle 602 zu der Belichtungsvorrichtung 604 gerichtet. Bei einigen Ausführungsformen kann die Belichtungsvorrichtung 604 eine Spiegeloptik (z. B. für die EUV-Lithografie-Anlage 600), wie etwa einen einzelnen Spiegel oder ein Spiegelsystem mit mehreren Spiegeln, aufweisen, um Licht von der Strahlungsquelle 602 auf den Maskentisch 606 und insbesondere auf das Maskenpellikelsystem 200 zu richten, das auf dem Maskentisch 606 befestigt ist. In einigen Beispielen kann die Belichtungsvorrichtung 604 eine Zonenplatte (nicht dargestellt) aufweisen, um zum Beispiel den Fokus des EUV-Lichts zu verbessern. Bei einigen Ausführungsformen kann die Belichtungsvorrichtung 604 so konfiguriert sein, dass sie das hindurchgehende EUV-Licht zu einer speziellen Pupillenform bündelt, und sie kann zum Beispiel eine Dipolform, eine Quadrupolform, eine Ringform, eine Einzelstrahlform, eine Mehrstrahlform und/oder eine Kombination davon haben. Bei einigen Ausführungsformen ist die Belichtungsvorrichtung 604 so betreibbar, dass die Spiegel (d. h., die Spiegel der Belichtungsvorrichtung 604) so konfiguriert werden, dass sie eine gewünschte Belichtung der Fotomaske 250 in dem Maskenpellikelsystem 200 ermöglichen. In einem Beispiel sind die Spiegel der Belichtungsvorrichtung 604 so konfigurierbar, dass sie EUV-Licht zu unterschiedlichen Belichtungspositionen reflektieren. Bei einigen Ausführungsformen kann ein Tisch (nicht dargestellt) vor der Belichtungsvorrichtung 604 zusätzlich weitere konfigurierbare Spiegel aufweisen, die dazu verwendet werden können, das EUV-Licht zu unterschiedlichen Belichtungspositionen in den Spiegeln der Belichtungsvorrichtung 604 zu richten. Bei einigen Ausführungsformen ist die Belichtungsvorrichtung 604 so konfiguriert, dass sie eine axiale Belichtung (ONI) für das Maskenpellikelsystem 200 bereitstellt. Bei einigen Ausführungsformen ist die Belichtungsvorrichtung 604 so konfiguriert, dass sie eine außeraxiale Belichtung (OAI) für das Maskenpellikelsystem 200 bereitstellt. Es ist zu beachten, dass die Optik, die in der EUV-Lithografie-Anlage 600 verwendet wird, und insbesondere die Optik, die für die Belichtungsvorrichtung 604 und die Projektionsoptik 610 verwendet wird, Spiegel aufweisen können, die mehrschichtige Dünnschichtbeläge haben, die als Bragg-Reflektoren bekannt sind. Ein solcher mehrschichtiger Dünnschichtbelag kann zum Beispiel wechselnde Schichten aus Mo und Si aufweisen, die ein hohes Reflexionsvermögen bei EUV-Wellenlängen (z. B. etwa 13 nm) ermöglichen.
  • Wie vorstehend dargelegt worden ist, weist die Lithografie-Anlage 600 außerdem einen Maskentisch 606 auf, der so konfiguriert ist, dass er das Maskenpellikelsystem 200 in der Lithografie-Anlage 600 festhält. Da die Lithografie-Anlage 600 in einer Hochvakuum-Umgebung untergebracht werden kann und somit in dieser arbeiten kann, kann der Maskentisch 606 eine elektrostatische Aufspannvorrichtung (e-Aufspannvorrichtung) zum Festhalten des Maskenpellikelsystems 200 aufweisen. Wie bei der Optik der EUV-Lithografie-Anlage 600 ist auch die Fotomaske 250 reflektierend. Wie in 6 gezeigt ist, wird Licht von der Fotomaske 250 reflektiert und zu der Projektionsoptik 610 gerichtet, die das von der Fotomaske 250 reflektierte EUV-Licht sammelt. Zum Beispiel überträgt das von der Projektionsoptik 610 gesammelte EUV-Licht (das von der Fotomaske 250 reflektiert worden ist) ein Bild der Struktur, die von der Fotomaske 250 definiert wird. Bei verschiedenen Ausführungsformen ermöglicht die Projektionsoptik 610 ein Abbilden der Struktur der Fotomaske 250 auf das Halbleitersubstrat 616, das auf dem Substrattisch 618 der Lithografie-Anlage 600 befestigt ist. Insbesondere fokussiert bei verschiedenen Ausführungsformen die Projektionsoptik 610 das gesammelte EUV-Licht und projiziert es auf das Halbleitersubstrat 616, um eine EUV-Resistschicht zu belichten, die auf dem Halbleitersubstrat 616 abgeschieden worden ist. Wie vorstehend dargelegt worden ist, kann die Projektionsoptik 610 eine Spiegeloptik sein, wie sie in EUV-Lithografie-Anlagen, wie etwa der Lithografie-Anlage 600, verwendet wird. Bei einigen Ausführungsformen werden die Belichtungsvorrichtung 604 und die Projektionsoptik 610 kollektiv als ein optisches Modul der Lithografie-Anlage 600 bezeichnet.
  • Wie vorstehend dargelegt worden ist, weist die Lithografie-Anlage 600 außerdem den Substrattisch 618 zum Festhalten des zu strukturierenden Halbleitersubstrats 616 auf. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist das Halbleitersubstrat 616 ein Halbleiterwafer, wie etwa ein Siliziumwafer, ein Germaniumwafer, ein Siliziumgermaniumwafer, ein III-V-Wafer oder eine andere Art von Wafer. Das Halbleitersubstrat 616 kann mit einer Resistschicht (z. B. einer EUV-Resistschicht) beschichtet werden, die für EUV-Licht empfindlich ist. EUV-Resists können strenge Leistungsstandards haben. Zu Erläuterungszwecken kann das EUV-Resist so konzipiert sein, dass es eine Auflösung von mindestens etwa 22 nm, eine Linienbreitenrauheit (LWR) von mindestens etwa 2 nm und eine Empfindlichkeit von mindestens etwa 15 mJ/cm2 hat. Bei den hier beschriebenen Ausführungsformen werden die verschiedenen Teilsysteme der Lithografie-Anlage 600, unter anderem die vorstehend beschriebenen Teilsysteme, integriert, und sie sind so betreibbar, dass sie lithografische Belichtungsprozesse, die EUV-Belichtungsprozesse umfassen, durchführen. Selbstverständlich kann die Lithografie-Anlage 600 weiterhin auch andere Module oder Teilsysteme aufweisen, die mit einem oder mehreren der hier beschriebenen Teilsysteme oder Komponenten integriert (oder verbunden) werden können.
  • Die Lithografie-Anlage kann auch andere Komponenten aufweisen und kann andere Alternativen haben. Bei einigen Ausführungsformen kann die Lithografie-Anlage 600 einen Pupillenphasenmodulator 612 zum Modulieren einer optischen Phase des von der Fotomaske 250 gerichteten EUV-Lichts aufweisen, sodass das Licht eine Phasenverteilung entlang einer Projektionspupillen-Ebene 614 hat. Bei einigen Ausführungsformen weist der Pupillenphasenmodulator 612 einen Mechanismus zum Justieren der Reflexionsspiegel der Projektionsoptik 610 für die Phasenmodulation auf. Zum Beispiel sind bei einigen Ausführungsformen die Spiegel der Projektionsoptik 610 so konfigurierbar, dass sie das EUV-Licht durch den Pupillenphasenmodulator 612 reflektieren, wodurch die Phase des Lichts durch die Projektionsoptik 610 moduliert wird. Bei einigen Ausführungsformen wird für den Pupillenphasenmodulator 612 ein Pupillenfilter verwendet, das auf der Projektionspupillen-Ebene 614 platziert wird. Das Pupillenfilter kann zum Beispiel zum Herausfiltern von speziellen Raumfrequenz-Komponenten des von der Fotomaske 250 reflektierten EUV-Lichts verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das Pupillenfilter als ein Phasen-Pupillenfilter dienen, das die Phasenverteilung des durch die Projektionsoptik 610 gerichteten Lichts moduliert.
  • Während des Fotolithografieprozesses werden Teilchen 620 mittels der Pellikelmembran 210 von der Fokalebene der Fotomaske 250 ferngehalten, sodass eine Strukturübertragung mit hoher Form- und Maßtreue von der Fotomaske 250 auf das Halbleitersubstrat 616 erreicht werden kann.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Pellikel. Das Pellikel weist eine Pellikelmembran mit mindestens einer porösen Schicht auf. Die mindestens eine poröse Schicht weist ein Netzwerk aus einer Mehrzahl von Nanoröhren auf. Mindestens eine Nanoröhre der Mehrzahl von Nanoröhren weist eine Kern-Nanoröhre und eine Schalen-Nanoröhre auf, die die Kern-Nanoröhre umschließt, wobei die Kern-Nanoröhre ein Material aufweist, das von dem der Schalen-Nanoröhre verschieden ist. Das Pellikel weist weiterhin ein Pellikelrandteil, das an der Pellikelmembran entlang einem peripheren Bereich der Pellikelmembran befestigt ist, und einen Pellikelrahmen auf, der an dem Pellikelrandteil befestigt ist.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Maskenpellikelsystems. Das Verfahren umfasst ein Herstellen einer Pellikelmembran mit einer porösen Schicht über einer Filtermembran. Die poröse Schicht weist ein Netzwerk aus einer Mehrzahl von Nanoröhren auf. Mindestens eine Nanoröhre der Mehrzahl von Nanoröhren weist eine Kern-Nanoröhre und eine Schalen-Nanoröhre auf, die die Kern-Nanoröhre umschließt. Das Verfahren umfasst weiterhin Folgendes: Übertragen der Pellikelmembran von der Filtermembran auf ein Pellikelrandteil; Befestigen des Pellikelrandteils an einem Pellikelrahmen; und Montieren des Pellikelrahmens auf eine Fotomaske, die einen Strukturbereich aufweist.
  • Ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren für einen Lithografieprozess. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Pellikels mit einer Pellikelmembran. Die Pellikelmembran weist mindestens eine poröse Schicht auf, die aus einem Netzwerk aus einer Mehrzahl von Nanoröhren hergestellt ist. Mindestens eine Nanoröhre der Mehrzahl von Nanoröhren weist eine Kern-Nanoröhre und eine Schalen-Nanoröhre auf, die die Kern-Nanoröhre umschließt. Die Schalen-Nanoröhre besteht aus einer borhaltigen Verbindung. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Montieren des Pellikels auf eine Fotomaske. Die Fotomaske weist eine strukturierte Oberfläche auf. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Einlegen der Fotomaske, auf der das Pellikel montiert ist, in eine Lithografie-Anlage. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Auflegen eines Halbleiterwafers auf einen Substrattisch der Lithografie-Anlage. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Durchführen eines lithografischen Belichtungsprozesses, um eine Struktur der strukturierten Oberfläche von der Fotomaske auf den Halbleiterwafer zu übertragen.
  • Vorstehend sind Merkmale verschiedener Ausführungsformen beschrieben worden, sodass Fachleute die Aspekte der vorliegenden Erfindung besser verstehen können. Fachleuten dürfte klar sein, dass sie die vorliegende Erfindung ohne Weiteres als eine Grundlage zum Gestalten oder Modifizieren anderer Verfahren und Strukturen zum Erreichen der gleichen Ziele und/oder zum Erzielen der gleichen Vorzüge wie bei den hier vorgestellten Ausführungsformen verwenden können. Fachleute dürften ebenfalls erkennen, dass solche äquivalenten Auslegungen nicht von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abweichen und dass sie hier verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen vornehmen können, ohne von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (20)

  1. Pellikel mit: einer Pellikelmembran mit mindestens einer porösen Schicht, wobei die mindestens eine poröse Schicht ein Netzwerk aus einer Mehrzahl von Nanoröhren aufweist, wobei mindestens eine Nanoröhre der Mehrzahl von Nanoröhren eine Kern-Nanoröhre und eine Schalen-Nanoröhre aufweist, die die Kern-Nanoröhre umschließt, wobei die Kern-Nanoröhre ein Material aufweist, das von dem der Schalen-Nanoröhre verschieden ist; einem Pellikelrandteil, das an der Pellikelmembran entlang einem peripheren Bereich der Pellikelmembran befestigt ist; und einem Pellikelrahmen, der an dem Pellikelrandteil befestigt ist.
  2. Pellikel nach Anspruch 1, wobei die Kern-Nanoröhre eine Kohlenstoff-Nanoröhre oder ein Bündel von mehreren Kohlenstoff-Nanoröhren umfasst.
  3. Pellikel nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kohlenstoff-Nanoröhre eine einwandige Kohlenstoff-Nanoröhre oder eine mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhre umfasst.
  4. Pellikel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schalen-Nanoröhre Siliziumnitrid oder Siliziumcarbid aufweist.
  5. Pellikel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schalen-Nanoröhre Bornitrid, Bor, Borcarbid, Bor-Kohlenstoffnitrid oder Silizium-Borcarbid aufweist.
  6. Pellikel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin einen Rahmenklebstoff zwischen dem Pellikelrandteil und dem Pellikelrahmen aufweist.
  7. Pellikel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pellikelmembran eine Mehrzahl von porösen Schichten aufweist, die aufeinandergestapelt sind.
  8. Verfahren zum Herstellen eines Maskenpellikelsystems mit den folgenden Schritten: Herstellen einer Pellikelmembran mit einer porösen Schicht über einer Filtermembran, wobei die poröse Schicht ein Netzwerk aus einer Mehrzahl von Nanoröhren aufweist, wobei mindestens eine Nanoröhre der Mehrzahl von Nanoröhren eine Kern-Nanoröhre und eine Schalen-Nanoröhre aufweist, die die Kern-Nanoröhre umschließt; Übertragen der Pellikelmembran von der Filtermembran auf ein Pellikelrandteil; Befestigen des Pellikelrandteils an einem Pellikelrahmen; und Montieren des Pellikelrahmens auf eine Fotomaske, die einen Strukturbereich aufweist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Kern-Nanoröhre eine Kohlenstoff-Nanoröhre oder ein Bündel von mehreren Kohlenstoff-Nanoröhren umfasst und die Schalen-Nanoröhre eine Bornitrid-Nanoröhre umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Herstellen der Pellikelmembran Folgendes umfasst: Herstellen einer Suspension, die eine Mehrzahl von Nanoröhren in einem flüssigen Medium enthält; Aufbringen der Suspension auf die Filtermembran; und Aufbringen von Vakuum, um das flüssige Medium durch die Filtermembran zu ziehen, sodass die poröse Schicht auf der Filtermembran zurückbleibt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, das weiterhin ein Reinigen der porösen Schicht mit einer Reinigungslösung umfasst.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Herstellen der Pellikelmembran weiterhin ein Herstellen einer weiteren porösen Schicht auf der porösen Schicht umfasst, um einen Stapel von porösen Schichten herzustellen.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Übertragen der Pellikelmembran von der Filtermembran auf das Pellikelrandteil Folgendes umfasst: Befestigen des Pellikelrandteils entlang einem peripheren Bereich der Pellikelmembran; und Entfernen der Filtermembran.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Befestigen des Pellikelrandteils entlang dem peripheren Bereich der Pellikelmembran ein Aufbringen einer Kraft auf das Pellikelrandteil und die Pellikelmembran umfasst.
  15. Verfahren für einen Lithografieprozess mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines Pellikels mit einer Pellikelmembran, wobei die Pellikelmembran mindestens eine poröse Schicht aufweist, die aus einem Netzwerk aus einer Mehrzahl von Nanoröhren hergestellt ist, wobei mindestens eine Nanoröhre der Mehrzahl von Nanoröhren eine Kern-Nanoröhre und eine Schalen-Nanoröhre aufweist, die die Kern-Nanoröhre umschließt, wobei die Schalen-Nanoröhre aus einer borhaltigen Verbindung besteht; Montieren des Pellikels auf eine Fotomaske, wobei die Fotomaske eine strukturierte Oberfläche aufweist; Einlegen der Fotomaske, auf der das Pellikel montiert ist, in eine Lithografie-Anlage; Auflegen eines Halbleiterwafers auf einen Substrattisch der Lithografie-Anlage; und Durchführen eines lithografischen Belichtungsprozesses, um eine Struktur der strukturierten Oberfläche von der Fotomaske auf den Halbleiterwafer zu übertragen.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Kern-Nanoröhre eine Kohlenstoff-Nanoröhre oder ein Bündel von mehreren Kohlenstoff-Nanoröhren umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei die borhaltige Verbindung aus der Gruppe Bornitrid, Bor, Borcarbid, Bor-Kohlenstoffnitrid und Silizium-Borcarbid gewählt ist.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Pellikel Folgendes aufweist: die Pellikelmembran; und einen Pellikelrahmen, der die Pellikelmembran quer über den Pellikelrahmen festhält.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die Fotomaske Folgendes aufweist: ein Substrat; eine Belagschicht über einer ersten Seite des Substrats; eine Mehrschichtstruktur über einer zweiten Seite des Substrats, die der ersten Seite gegenüberliegt, wobei die Mehrschichtstruktur wechselnde Schichten aus Molybdän und Silizium aufweist; eine Verkappungsschicht über der Mehrschichtstruktur; und einen oder mehrere Absorber über der Verkappungsschicht.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, das weiterhin ein Herstellen der Pellikelmembran für eine Suspension von Nanoröhren in einem flüssigen Medium umfasst.
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