DE102022122517A1

DE102022122517A1 - Optische baugruppe mit beschichtung und verfahren zur verwendung

Info

Publication number: DE102022122517A1
Application number: DE102022122517.8A
Authority: DE
Inventors: Wei-Hao Lee; Pei-Cheng Hsu; Huan-Ling Lee; Ta-Cheng Lien; Hsin-Chang Lee; Chin-Hsiang Lin
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2021-11-24
Filing date: 2022-09-06
Publication date: 2023-05-25
Also published as: KR20230076737A; CN115903372A; US20230161261A1; TW202321808A

Abstract

Beschichtete Nanoröhren und Nanoröhrenbündel werden gebildet Membranen, die in optischen Baugruppen in EUV-Photolithographiesystemen verwendbar sind. Diese optischen Baugruppen sind verwendbar für Verfahren zur Strukturierung von Materialien auf einem Halbleitersubstrat. Bei solchen Verfahren wird in einem UV-Lithographiesystem UV-Strahlung erzeugt. Die UV-Strahlung wird durch eine Beschichtungsschicht der optischen Baugruppe, beispielsweise durch eine Pellikel-Baugruppe, durchgeleitet. Die UV-Strahlung, die die Beschichtungsschicht passiert hat, wird durch eine Matrix von einzelnen Nanoröhren oder eine Matrix von Nanoröhrenbündeln durchgeleitet. Die UV-Strahlung, die durch die Matrix von einzelnen Nanoröhren oder die Matrix von Nanoröhrenbündeln passiert, wird von einer Maske reflektiert und von einem Halbleitersubstrat empfangen.

Description

PRIORITÄTSANSPRUCH UND QUERVERWEIS
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/283,088 , eingereicht am 24. November 2021 eingereicht, die in vollem Umfang durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet der Ultraviolett- und Extrem-Ultraviolett-Lithographie und optische Baugruppen (optical assemblies), die in der Ultraviolett- und Extrem-Ultraviolett-Lithographie verwendet werden.
Auf dem Gebiet der integrierten Halbleiterschaltungen (Halbleiter-ICs) haben technologische Fortschritte bei IC-Materialien und IC-Design Generationen von ICs hervorgebracht, die immer kleinere und komplexere Schaltungen aufweisen. Im Zuge der Entwicklung von ICs stieg die Funktionsdichte (d.h. die Anzahl der miteinander verbundenen Bauelemente pro Chipfläche) generell an, während die Geometriegröße (d.h. das kleinste Bauteil, oder die kleinste Zeile, das durch ein Fertigungsverfahren hergestellt werden kann) abgenommen hat. Dieser Verkleinerungsprozess bietet im Allgemeinen Vorteile, dass die Produktionseffizienz erhöht wird und die damit verbundenen Kosten sinken. Eine derartige Verkleinerung führte aber auch zu einer Erhöhung der Komplexität der IC-Verarbeitung und IC-Herstellung.
Ein Photolithographieverfahren bildet eine strukturierte Resistschicht für verschiedene Strukturierungsverfahren, wie Ätzen oder Ionenimplantation. Die minimale Strukturgröße, die durch ein solches Lithographieverfahren erzeugt werden kann, wird durch die Wellenlänge der projizierten Strahlungsquelle bedingt. Lithographiemaschinen haben sich von der Verwendung von ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge von 365 Nanometern über die Verwendung von tief-ultraviolettem (deep-ultraviolet, DUV) Licht, einschließlich eines Kryptonfluorid-Lasers (KrF-Laser) mit 248 Nanometern und eines Argonfluorid-Lasers (ArF-Laser) mit 193 Nanometern, bis hin zur Verwendung von extrem ultraviolettem (extreme ultraviolet, EUV) Licht mit einer Wellenlänge von 13,5 Nanometern weiterentwickelt, wobei die Auflösung bei jedem Schritt verbessert wurde.
Beim Photolithographieverfahren wird eine Fotomaske (oder Maske) verwendet. Die Maske umfasst ein Substrat und eine strukturierte Schicht, die eine integrierte Schaltung definiert, die während des Photolithographieverfahrens auf ein Halbleitersubstrat übertragen werden soll. Die Maske ist in der Regel mit einer Pellikel-Baugruppe verbunden, die als Maskensystem bezeichnet wird. Die Pellikel-Baugruppe umfasst eine transparente, dünne Membran und einen Pellikel-Rahmen, wobei die Membran über dem Pellikel-Rahmen angeordnet ist. Das Pellikel schützt die Maske vor herabfallenden Partikeln und hält die Partikel vom Fokus fern, so dass kein strukturiertes Bild erzeugt wird, was bei der Verwendung der Maske zu Defekten in dem strukturierten Halbleitersubstrat führen kann. Üblicherweise wird die Membran gestreckt und auf den Pellikel-Rahmen aufgespannt, und wird mittels eines Klebemittel oder anderer Klebstoffe an dem Pellikel-Rahmen befestigt. Durch die Maske, die Membran und den Pellikel-Rahmen kann ein Innenraum gebildet sein.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht eines Lithographiesystems gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Maske zur Verwendung in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
3A-3C sind eine Draufsicht, eine perspektivische Ansicht und eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' eines Masken-Pellikel-Systems gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
4A-4D sind schematische Querschnittsansichten mehrerer Pellikelmembranen gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen.
5A ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Nanorohrs mit einer teilweise entfernten Deckschicht gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
5B ist eine Darstellung einer Deckschicht auf einer äußeren Oberfläche und auf einer inneren Oberfläche eines Nanorohrs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
5C ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Nanorohrs mit einer teilweise entfernten Deckschicht und einer Haftschicht gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
6A ist eine schematische Ansicht eines Nanoröhrenbündels gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
6B ist eine Querschnittsansicht eines Nanoröhrenbündels mit einer Deckschicht gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
sind schematische Darstellungen von unbeschichteten Nanoröhren und Nanoröhren nach dem Abscheiden einer Beschichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
9 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
10 ist eine schematische Darstellung eines Systems zum Aufbringen einer Schutzschicht oder einer Beschichtungsschicht auf ein Nanoröhre gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
12 ist eine schematische Darstellung einer Kern-Schale-Konfiguration einer Nanoröhrenstruktur, die nützlich gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung können Dicken und Materialien für verschiedene Schichten und Strukturen innerhalb einer integrierten Schaltung beschrieben sein. Spezifische Abmessungen und Materialien sind beispielhaft für verschiedene Ausführungsformen angegeben. Der Fachmann wird in Anbetracht der vorliegenden Offenbarung erkennen, dass in vielen Fällen andere Abmessungen und Materialien verwendet werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Offenbarung zu verlassen.
Die folgende Offenbarung stellt viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele für die Umsetzung verschiedener Merkmale des beschriebenen Gegenstands bereit. Zur Vereinfachung der vorliegenden Beschreibung werden im Folgenden spezifische Beispiele für Komponenten und Anordnungen beschrieben. Es handelt sich dabei freilich nur um Beispiele, die nicht als einschränkend zu verstehen sind. Beispielsweise kann die Ausbildung eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Merkmal in direktem Kontakt ausgebildet sind, kann aber auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zusätzliche Merkmale zwischen dem ersten und dem zweiten Merkmal ausgebildet sein können, so dass das erste und das zweite Merkmal gegebenenfalls nicht in direktem Kontakt stehen. Darüber hinaus können Bezugszeichen in den verschiedenen Beispielen der vorliegenden Offenbarung wiederholt werden. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Klarheit und schreibt nicht eine Beziehung zwischen den verschiedenen diskutierten Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor.
Ferner können hierin räumlich relative Begriffe wie „unter“, „unterhalb“, „unten“, „über“, „oberhalb“, „oben“ und dergleichen zur einfacheren Beschreibung verwendet werden, um ein Element oder Merkmal relativ zu einem anderen Element oder Merkmal wie in den Zeichnungen dargestellt zu beschreiben. Die räumlich relativen Begriffe sollen verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung während Benutzung oder Betrieb zusätzlich zu der in den Zeichnungen dargestellten Ausrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet sein (beispielsweise um 90 Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen) und auch die hierin verwendeten räumlich relativen Bezeichnungen können entsprechend interpretiert werden.
„Vertikale Richtung" und „horizontale Richtung“ sind als relative Richtungen zu verstehen. So ist die horizontale Richtung als im Wesentlichen senkrecht zu der vertikalen Richtung zu verstehen und umgekehrt. Es liegt jedoch im Rahmen der vorliegenden Offenbarung, dass die beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte in ihrer Gesamtheit so gedreht werden können, dass die als vertikale Richtung bezeichnete Dimension horizontal und gleichzeitig die als horizontale Richtung bezeichnete Dimension vertikal ausgerichtet ist.
In der folgenden Beschreibung werden bestimmte spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung zu ermöglichen. Ein Fachmann wird jedoch verstehen, dass die Offenbarung auch ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden kann. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen, die mit elektronischen Komponenten und Herstellungstechniken verbunden sind, nicht im Detail beschrieben, um die Beschreibungen der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht unnötig unverständlich zu machen.
Sofern der Kontext nichts anderes erfordert, sind in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen das Wort „umfassen“ und Abwandlungen davon, wie „umfasst“ und „umfassend“, in einem offenen, einschließenden Sinne zu verstehen, d.h. als „einschließlich, aber nicht beschränkt auf“.
Die Verwendung von Ordnungsbegriffen wie „erster“, „zweiter“ und „dritter“ impliziert nicht notwendigerweise eine Reihenfolge, sondern unterscheidet gegebenenfalls lediglich zwischen mehreren Instanzen einer Handlung oder Struktur.
Wenn in dieser Beschreibung von „einer Ausführungsform“ die Rede ist, bedeutet dies, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform enthalten ist. Daher beziehen sich der Ausdruck „in einer Ausführungsform“ an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise auf eine und dieselbe Ausführungsform. Ferner können die einzelnen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in einer oder mehreren Ausführungsformen in jeder geeigneten Weise kombiniert werden.
Wie in dieser Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen verwendet, schließen die Singularformen Pluralreferenzen ein, sofern der Inhalt nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt. Es sollte auch beachtet werden, dass der Begriff „oder“ im Allgemeinen in seiner Bedeutung einschließlich „und/oder“ verwendet wird, sofern der Inhalt nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt.
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung stellen optische Baugruppen bereit, die für die Übertragung von UV- oder EUV-Strahlung geeignet sind und UV- oder EUV-reflektierende Komponenten eines Lithographiesystems schützen. Die optischen Baugruppen weisen wünschenswerte UV/EUV-Transmissionswerte auf und fördern die Wärmeübertragung von der optischen Baugruppe. Die optischen Baugruppen sind auch resistent gegen Beschädigungen durch Gase wie Wasserstoff, Sauerstoff und H⁺-Gas. In einigen Ausführungsformen sind die optischen Baugruppen Lithographie-Masken, die Pellikel enthalten oder selbst Pellikel sind.
Die verschiedenen Vorteile und Zwecke von Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung, wie sie oben und im Folgenden beschrieben sind, werden dadurch erreicht, dass eine optische Baugruppe gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird, die die Matrix von mehreren Nanoröhrenbündeln oder eine Matrix von einzelnen Nanoröhren aufweist. In einigen Ausführungsformen wird eine Beschichtungsschicht (coating layer) bereitgestellt, die die transparente Schicht der optischen Baugruppe vor Wasserstoff- und Sauerstoffradikalen schützt, welchen die transparente Schicht während der EUV-Verarbeitung ausgesetzt sein kann. In einigen Ausführungsformen weisen die Nanoröhrenbündel oder die einzelnen Nanoröhren eine Kern-Schale-Struktur. In einigen Ausführungsformen sind die einzelnen Nanoröhren mit einer Beschichtung zum Schutz der Nanoröhren versehen. In anderen Ausführungsformen sind die Nanoröhrenbündel mit einer Beschichtung versehen; die einzelnen Nanoröhren der Nanoröhrenbündel sind jedoch nicht einzeln mit einer Beschichtung versehen. In anderen Ausführungsformen sind die einzelnen Nanoröhren der Nanoröhrenbündel mit einer Beschichtungsschicht beschichtet und das Nanoröhrenbündel wird aus solchen beschichteten einzelnen Nanoröhren gebildet. Wenn die Nanoröhren eine Kern-Schale-Struktur aufweisen, ist die Schale der Nanoröhren mit einer EUV-durchlässigen Schutzschicht beschichtet. Diese optischen Baugruppen sind nützlich für Verfahren zur Strukturierung von Materialien auf einem Halbleitersubstrat. Bei solchen Verfahren wird UV-Strahlung in einem UV-Lithographiesystem erzeugt. Die UV-Strahlung wird durch eine Beschichtungsschicht einer optischen Baugruppe, beispielsweise einer Pellikel-Baugruppe, geleitet. In einigen Ausführungsformen wird die UV-Strahlung, die die Beschichtungsschicht durchdrungen hat, durch eine Matrix von einzelnen Nanoröhren oder eine Matrix von Nanoröhrenbündeln geleitet. Die UV-Strahlung, die durch die Matrix von einzelnen Nanoröhren oder die Matrix von Nanoröhrenbündeln hindurchgeht, wird von einer Maske reflektiert und an einem Halbleitersubstrat empfangen. Gemäß anderen Ausführungsformen wird die Beschichtungsschicht auf eine transparente Schicht einer Pellikelbaugruppe aufgebracht, die gegebenenfalls Nanoröhren oder Nanoröhrenbündel enthalten kann. Die für die Beschichtung verwendeten Materialien schützen die Nanoröhren enthaltende Matrix oder Membran, beispielsweise das Pellikel einer EUV-Maske, vor Radikalen wie Sauerstoff- oder Wasserstoffradikalen, die im EUV-Prozess verwendet werden. In einigen Ausführungsformen wird das Material der Beschichtungsschicht so gewählt, dass die EUV-Durchlässigkeit in % durch das Material der Beschichtungsschicht relativ gering ist, was das Material zu einer guten Wahl macht, da es in der Lage ist, eine relativ dicke Beschichtung zum Schutz der transparenten Schicht und zur Verlängerung der Lebensdauer der EUV-Maske bereitzustellen.
In 1 ist eine schematische Ansicht eines Lithographiesystems 100 gemäß einigen Ausführungsformen dargestellt. Das Lithographiesystem 100 kann auch allgemein als ein Scanner bezeichnet werden, mit dem lithographische Prozesse einschließlich der Belichtung mit einer zugehörigen Strahlungsquelle und in einem bestimmten Belichtungsmodus durchgeführt werden können. In zumindest einigen der vorliegenden Ausführungsformen umfasst das Lithographiesystem 100 ein Ultraviolett-Lithographiesystem (UV-Lithographiesystem) zur Belichtung einer Resistschicht mit UV-Strahlung, d.h. UV-Licht. Insofern enthält die Resistschicht in verschiedenen Ausführungsformen ein für UV-Licht empfindliches Material (beispielsweise ein UV-Resist). Das Lithographiesystem 100 in 1 umfasst mehrere Teilsysteme, wie beispielsweise eine Strahlungsquelle 102, einen Beleuchter 104, einen Maskentisch 106 eingerichtet zum Aufnehmen einer Maske 108, eine Projektionsoptik 110 und einen Substrattisch 118 eingerichtet zum Aufnehmen eines Halbleitersubstrats 116. Die folgende Beschreibung eines UV-Photolithographiesystems gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf extrem-ultraviolette Strahlung als ein Beispiel für ultraviolette Strahlung. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung sind jedoch nicht auf Lithographiesysteme mit extremultravioletter Strahlung beschränkt. Mit anderen Worten schließen Ausführungsformen, die in Bezug auf Lithographiesysteme für extremes Ultraviolett beschrieben werden, auch Ausführungsformen ein, die Ultraviolettstrahlung verwenden. Eine allgemeine Beschreibung der Funktionsweise des Lithographiesystems 100 lautet wie folgt: EUV-Licht von der Strahlungsquelle 102 wird auf den Beleuchter 104 (der eine Reihe von Reflexionsspiegeln aufweist) gerichtet und auf die Reflexionsmaske 108 projiziert. Ein reflektiertes Maskenbild wird auf die Projektionsoptik 110 gerichtet, die das EUV-Licht fokussiert und das EUV-Licht auf das Halbleitersubstrat 116 projiziert, um eine darauf abgeschiedene EUV-Resistschicht zu belichten. In verschiedenen Beispielen kann jedes Teilsystem des Lithographiesystems 100 ferner in einer Hochvakuumumgebung untergebracht sein und dort betrieben werden, um beispielsweise die atmosphärische Absorption des EUV-Lichts zu verringern.
In den hierin beschriebenen Ausführungsformen kann die Strahlungsquelle 102 zur Erzeugung des EUV-Lichts verwendet werden. In einigen Ausführungsformen umfasst die Strahlungsquelle 102 eine Plasmaquelle, wie beispielsweise ein entladungserzeugtes Plasma (discharge produced plasma, DPP) oder ein lasererzeugtes Plasma (laser produced plasma, LPP). In einigen Beispielen kann das EUV-Licht Licht mit einer Wellenlänge von etwa 1 nm bis etwa 100 nm umfassen. In einem besonderen Beispiel erzeugt die Strahlungsquelle 102 EUV-Licht mit einer Wellenlänge von etwa 13,5 nm. Somit kann die Strahlungsquelle 102 auch als eine EUV-Strahlungsquelle 102 bezeichnet werden. In einigen Ausführungsformen weist die Strahlungsquelle 102 ferner einen Kollektor auf, der verwendet werden kann, um das von der Plasmaquelle erzeugte EUV-Licht zu sammeln und das gesammelte EUV-Licht auf eine Abbildungsoptik wie den Beleuchter 104 zu richten.
Wie oben beschrieben, wird das EUV-Licht von der Strahlungsquelle 102 auf den Beleuchter 104 gerichtet. In einigen Ausführungsformen kann der Beleuchter 104 eine reflektierende Optik enthalten (beispielsweise für das EUV-Lithographiesystem 100), wie beispielsweise einen einzelnen Spiegel oder ein Spiegelsystem mit mehreren Spiegeln, um das Licht von der Strahlungsquelle 102 auf den Maskentisch 106 und insbesondere auf die auf dem Maskentisch 106 befestigte Maske 108 zu richten. In einigen Beispielen kann der Beleuchter 104 eine Zonenplatte aufweisen (nicht dargestellt), um beispielsweise die Fokussierung des EUV-Lichts zu verbessern. In einigen Ausführungsformen kann der Beleuchter 104 eingerichtet sein, das ihn durchdringende EUV-Licht gemäß einer bestimmten Pupillenform zu formen, beispielsweise einer Dipolform, einer Quadrapolform, einer Ringform, einer Einzelstrahlform, einer Mehrfachstrahlform und/oder einer Kombination davon. In einigen Ausführungsformen kann der Beleuchter 104 betrieben werden, die Spiegel (d.h. die Spiegel der Beleuchtungseinrichtung 104) so zu konfigurieren, dass der Maske 108 eine gewünschte Beleuchtung bereitgestellt wird. In einem Beispiel sind die Spiegel der Beleuchtungseinrichtung 104 so konfigurierbar, dass sie EUV-Licht an verschiedene Beleuchtungspositionen reflektieren. In einigen Ausführungsformen kann ein Tisch (nicht dargestellt) noch vor dem Beleuchter 104 zusätzlich andere konfigurierbare Spiegel aufweisen, die verwendet werden können, um das EUV-Licht auf verschiedene Beleuchtungspositionen innerhalb der Spiegel des Beleuchters 104 zu richten. In einigen Ausführungsformen ist der Beleuchter 104 eingerichtet, die Maske 108 mit einer achsnahen Beleuchtung (on-axis illumination, ONI) zu versorgen. In einigen Ausführungsformen ist der Beleuchter 104 eingerichtet, die Maske 108 außerachsigen Beleuchtung (off-axis illumination OAI) zu versorgen. Es sei darauf hingewiesen, dass die im EUV-Lithographiesystem 100 verwendeten Optiken, insbesondere die für den Beleuchter 104 und die Projektionsoptik 110 verwendeten Optiken, Spiegel mit mehrlagigen Dünnschichtbeschichtungen aufweisen können, die als Bragg-Reflektoren bekannt sind. Eine solche mehrlagige Dünnschichtbeschichtung kann beispielsweise abwechselnde Schichten aus Mo und Si aufweisen, die für ein hohes Reflexionsvermögen bei EUV-Wellenlängen (beispielsweise etwa 13 nm) sorgen.
Wie oben erwähnt umfasst das Lithographiesystem 100 auch den Maskentisch 106, der so eingerichtet ist, dass die Maske 108 innerhalb des Lithographiesystems befestigt wird. Da das Lithographiesystem 100 in einer Hochvakuumumgebung untergebracht sein kann und somit darin betrieben werden kann, kann der Maskentisch 106 eine elektrostatische Spannvorrichtung (E-Chuck) zur Befestigung der Maske 108 aufweisen. Wie die Optik des EUV-Lithographiesystems 100 ist auch die Maske 108 reflektierend. Einzelheiten der Maske 108 werden im Folgenden in Bezug auf das Beispiel in 2 näher erläutert. Wie in 1 dargestellt, wird das Licht von der Maske 108 reflektiert und auf die Projektionsoptik 110 gerichtet, die das von der Maske 108 reflektierte EUV-Licht sammelt. Das von der Projektionsoptik 110 gesammelte EUV-Licht (reflektiert von der Maske 108) trägt beispielsweise ein Abbild der Struktur, die durch die Maske 108 definiert ist. In verschiedenen Ausführungsformen sorgt die Projektionsoptik 110 für die Abbildung der Struktur der Maske 108 auf das Halbleitersubstrat 116, das auf dem Substrattisch 118 des Lithographiesystems 100 befestigt ist. Insbesondere fokussiert die Projektionsoptik 110 in verschiedenen Ausführungsformen das gesammelte EUV-Licht und projiziert das EUV-Licht auf das Halbleitersubstrat 116, um eine EUV-Resistschicht zu belichten, die auf dem Halbleitersubstrat 116 abgeschieden ist. Wie oben beschrieben, kann die Projektionsoptik 110 eine reflektierende Optik aufweisen, wie sie in EUV-Lithographiesystemen wie beispielsweise dem Lithographiesystem 100 verwendet wird. In einigen Ausführungsformen werden der Beleuchter 104 und die Projektionsoptik 110 zusammen als ein optisches Modul des Lithographiesystems 100 bezeichnet.
Wie oben erwähnt weist das Lithographiesystem 100 auch den Substrattisch 118 zur Befestigung des Halbleitersubstrats 116 auf, das zu strukturieren ist. In verschiedenen Ausführungsformen weist das Halbleitersubstrat 116 einen Halbleiterwafer auf, beispielsweise einen Siliziumwafer, einen Germaniumwafer, einen Silizium-Germanium-Wafer, einen III-V-Wafer oder einen Wafer eines anderen Typs. Das Halbleitersubstrat 116 kann mit einer Resistschicht (beispielsweise einer EUV-Resistschicht) beschichtet sein, die sensitiv für EUV-Licht ist. EUV-Resists können strenge Leistungsanforderungen haben. Zur Veranschaulichung kann ein EUV-Resist derart gestaltet sein, dass es eine Auflösung von mindestens etwa 22 nm, eine Linienbreite-Rauigkeit (LWR) von mindestens etwa 2 nm und eine Empfindlichkeit von mindestens etwa 15 mJ/cm² aufweist. In den hierin beschriebenen Ausführungsformen sind die verschiedenen Teilsysteme des Lithographiesystems 100, einschließlich derjenigen wie oben beschrieben, integriert und können so betrieben werden, lithographische Belichtungsprozesse, einschließlich EUV-Lithographieprozesse, durchzuführen. Zur Ergänzung kann das Lithographiesystem 100 ferner andere Module oder Subsysteme aufweisen, die mit einem oder mehreren der hierin beschriebenen Subsysteme oder Komponenten integriert (oder gekoppelt) sein können.
Das Lithographiesystem kann auch weitere Komponenten umfassen und andere Alternativen haben. In einigen Ausführungsformen kann das Lithographiesystem 100 einen Pupillenphasenmodulator 112 aufweisen, um eine optische Phase des von der Maske 108 ausgehenden EUV-Lichts zu modulieren, so dass das Licht eine Phasenverteilung entlang einer Projektionspupillenebene 114 aufweist. In einigen Ausführungsformen umfasst der Pupillenphasenmodulator 112 einen Mechanismus zum Einstellen der Reflexionsspiegel der Projektionsoptik 110 für die Phasenmodulation. In einigen Ausführungsformen können die Spiegel der Projektionsoptik 110 beispielsweise so konfiguriert werden, dass sie das EUV-Licht durch den Pupillenphasenmodulator 112 reflektieren und dadurch die Phase des Lichts durch die Projektionsoptik 110 modulieren. In einigen Ausführungsformen verwendet der Pupillenphasenmodulator 112 einen Pupillenfilter, der auf der Projektionspupillenebene 114 angeordnet ist. Der Pupillenfilter kann beispielsweise eingesetzt werden, um bestimmte räumliche Frequenzkomponenten des von der Maske 108 reflektierten EUV-Lichts herauszufiltern. In einigen Ausführungsformen kann der Pupillenfilter als Phasenpupillenfilter dienen, der die Phasenverteilung des durch die Projektionsoptik 110 gerichteten Lichts moduliert.
Wie in 2 dargestellt, enthält die Maske 108 ein strukturiertes Abbild, das einen oder mehrere Absorber 208 aufweist, die eine Antireflexionsschicht (anti-reflective coating layer, ARC-Schicht) 210 aufweisen. Der eine oder die mehreren Absorber 208 und die Antireflexionsschicht befinden sich auf einer Mehrschichtstruktur 204, beispielsweise Mo-Si-Mehrschichten, auf einem Substrat 202. Beispiele für die Materialien für die Absorber 208 umfassen eine Tantalnitridschicht oder ein Ta_xB_yO_zN_u. Beispiele für Materialien für die Antireflexionsschicht umfassen Ta_xB_yO_zN_u, eine Hf_xO_y-Schicht oder eine Si_xO_yN_z-Schicht. Ein Beispiel für ein Substrat 202 umfasst ein Substrat aus einem Material mit geringer Wärmeausdehnung, wie TiO₂-dotiertes SiO₂. In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist die Mehrschichtstruktur 204 mit einer Deckschicht 206 und die Rückseite des Substrats 202 mit einer rückseitigen Beschichtungsschicht 203 bedeckt. Ein Beispiel für ein Material für die Deckschicht 206 ist Ruthenium. Ein Beispiel für ein Material für die rückseitige Beschichtungsschicht 203 ist Chromnitrid.
Wie oben erwähnt wird die Maske 108 verwendet, um mit dem Lithographiesystem 100 eine Schaltungsstruktur und/oder eine Vorrichtungsstruktur auf einen Halbleiterwafer (beispielsweise das Halbleitersubstrat 116) zu übertragen. Um eine originalgetreue Strukturübertragung von der strukturierten Maske 108 auf das Halbleitersubstrat 116 zu erreichen, sollte der Lithographieprozess fehlerfrei sein. Unerwünschte Partikel, beispielsweise Sn-Partikel, die zur Erzeugung des EUV-Lichts in der Strahlungsquelle 102 verwendet werden, können unbeabsichtigt auf der Oberfläche der Deckschicht 206 abgeschieden werden und, wenn sie nicht entfernt werden, zu einer Verschlechterung der lithographisch übertragenen Strukturen führen. Partikel können außer bei der Erzeugung von EUV-Licht auch über verschiedene Wege eingebracht werden, beispielsweise während eines Ätzprozesses, eines Reinigungsprozesses und/oder während der Handhabung der EUV-Maske 108. Somit ist die Maske 108 mit einem Pellikel integriert und wird durch die Pellikel-Baugruppe geschützt. Die Maske und die Pellikel-Baugruppe werden zusammen als Masken-Pellikel-System bezeichnet. Während des lithographischen Strukturierungsprozesses durch das Lithographiesystem 100 wird das Masken-Pellikel-System beispielsweise am dem Maskentisch 106 befestigt.
Mit Bezug auf 3A, 3B und 3C ist eine Draufsicht, eine perspektivische Ansicht und eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' eines Masken-Pellikel-Systems 300 dargestellt. Mit Bezug auf 3A, 3B und 3C werden das Masken-Pellikel-System 300 und ein Verfahren zu seiner Verwendung beschrieben. Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden zwar mit Bezug auf eine Maske eines EUV-Photolithographiesystems beschrieben, aber es wird beabsichtigt, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auch für andere UV- oder EUV-reflektierende Komponenten eines Lithographiesystems verwendbar sind, die UV- oder EUV-Strahlung reflektieren.
Das Masken-Pellikel-System 300 umfasst eine Maske 302, einen Pellikel-Rahmen 304 und eine optische Baugruppe, beispielsweise eine Membran (oder Pellikel-Membran) 306, die durch Klebematerialschichten 308 und 310 miteinander verbunden sind. Wie oben erwähnt weist die Maske 302 auch eine strukturierte Oberfläche 314 auf, die zum Strukturieren eines Halbleitersubstrats in einem lithographischen Prozess verwendet wird. In einigen Ausführungsformen kann die Maske 302 im Wesentlichen die gleiche sein wie die Maske 108 wie oben beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Maske 302 in dem Masken-Pellikel-System 300 integriert und wird zusammen mit der Membran 306 und dem Pellikel-Rahmen 304 während eines lithographischen Strukturierungsprozesses auf dem Maskentisch 106 befestigt.
Die Membran 306 ist nahe der Maske 302 angeordnet und ist durch die Klebeschicht 308 an dem Pellikel-Rahmen 304 befestigt. Insbesondere ist die Membran 306 durch die Klebematerialschicht 308 an dem Pellikel-Rahmen 304 befestigt. Die Maske 302 ist ferner durch die Klebematerialschicht 310 an dem Pellikel-Rahmen 304 befestigt. Somit sind die Maske 302, der Pellikel-Rahmen 304 und die Membran 306 so konfiguriert und integriert, dass sie einen Innenraum 312 umschließen. Die strukturierte Oberfläche 314 der Maske 302 ist in dem Innenraum 312 eingeschlossen und daher vor Verunreinigungen während des lithographischen Strukturierungsprozesses, des Maskentransports und der Handhabung der Maske geschützt. In der in 3C dargestellten Ausführungsform ist der Pellikel-Rahmen 304 mit zwei Belüftungslöchern 320 versehen. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können aber auch ein einzelnes Belüftungsloch 320 oder mehr als zwei Belüftungslöcher 320 aufweisen. Die Belüftungslöcher dienen dazu, den Luftdruck zwischen dem offenen Raum, der von dem Pellikel-Rahmen 304 und der Pellikel-Membran 306 begrenzt wird, und der Umgebung außerhalb des Pellikel-Rahmens 304 und der Pellikel-Membran 306 auszugleichen. Die Belüftungsöffnungen 320 können mit Filtern (nicht dargestellt) versehen sein, die eingerichtet sind, das Eindringen von Partikeln in die Belüftungsöffnungen 320 zu verhindern.
Die Membran 306 ist aus einem dünnen Film gebildet, der transparent für die Strahlung ist, welche in einem lithographischen Strukturierungsprozess verwendet wird, und weist außerdem eine wärmeleitende Oberfläche auf. Die Membran 306 ist auch nahe der strukturierten Oberfläche 314 auf der Maske 302 angeordnet, wie in 3C dargestellt. In verschiedenen Ausführungsformen weist die Membran 306 eine transparente Materialschicht mit einem wärmeleitenden Film auf einer Oberfläche (oder beiden Oberflächen) auf.
4 ist eine Querschnittsansicht der Membran 306, die gemäß einigen Ausführungsformen aufgebaut ist. Die Membran 306 umfasst eine transparente Schicht 402 oder eine Kernmaterialschicht aus einem oder mehreren Materialien, einschließlich Silizium, wie beispielsweise polykristallines Silizium (poly-Si), amorphes Silizium (a-Si), dotiertes Silizium (wie mit Phosphor dotiertes Silizium SiP oder SiC) oder eine Verbindung auf Siliziumbasis, wie SiN oder MoSi_xN_y oder deren Kombinationen (SiN/MoSiN). Alternativ kann die transparente Schicht 402 ein Polymer, Graphen, eine Kohlenstoffnetzmembran, Kohlenstoff-Nanoröhren, Silizium-Kohlenstoff-Nanoröhren oder Bündel solcher Nanoröhren, Bornitrid-Nanoröhren oder Bündel solcher Nanoröhren, Kohlenstoff-Nanoröhrenbündel, Molybdändisulfid-Nanoröhren (MoS₂), Molybdändisulfid-Nanoröhren, Molybdändiselenid-Nanoröhren (MoSe₂), Molybdändiselenid-Nanoröhrenbündel, Wolframdisulfid-Nanoröhren (WS₂), Wolframdiselenid-Nanoröhrenbündel, Wolframdiselenid-Nanoröhren (WSe₂), Wolframdiselenid-Nanoröhrenbündel oder andere geeignete Materialien. Der hierin verwendete Begriff „Nanoröhren“ bezieht sich auf einwandige Nanoröhren, doppelwandige Nanoröhren, mehrwandige Nanoröhren mit mehr als zwei Wänden und Kombinationen solcher Nanoröhren.
In anderen Ausführungsformen weist die transparente Schicht 402 Kern-Schale-Nanoröhren auf. 12 ist eine perspektivische Ansicht einer Kern-Schale-Nanoröhre 1200, das gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist. Eine Kern-Schale-Nanoröhre umfasst eine Kern-Nanoröhre 1202, beispielsweise eine Kohlenstoff-Nanoröhre, und eine Schale 1204 aus einem anderen Material, beispielsweise eine Schale, die aus Nanoröhren wie Kohlenstoff-Nanoröhren oder Nicht-Kohlenstoff-Nanoröhren gebildet ist, oder eine Schale, die aus einer 2D-Schicht aus Kohlenstoff oder kohlenstoffhaltigen Materialien gebildet ist. In einigen Ausführungsformen sind die Nicht-Kohlenstoff-Nanoröhren Siliziumcarbid-Nanoröhren, Bornitrid-Nanoröhren, Siliziumcarbid-Nanoröhrenbündel, Bornitrid-Nanoröhrenbündel, Molybdändisulfid-Nanoröhren (MoS₂), Molybdändisulfid-Nanoröhrenbündel, Molybdändiselenid-Nanoröhren (MoSe₂), Molybdändiselenid-Nanoröhrenbündel, Wolframdisulfid-Nanoröhren (WS₂), Wolframdisulfid-Nanoröhrenbündel, Wolframdiselenid-Nanoröhren (WSe₂), Wolframdiselenid-Nanoröhrenbündel oder andere geeignete Materialien. Beispiele für Materialien für eine 2D-Schicht aus kohlenstofffreien Materialien sind Siliziumcarbid, Bornitrid, Molybdändisulfid (MoS₂), Molybdändiselenid (MoSe₂), Wolframdisulfid (WS₂), Wolframdiselenid (WSe₂) oder andere geeignete Materialien.
In einigen Ausführungsformen sind solche Nanoröhren einzeln mit den unten beschriebenen Materialien beschichtet oder solche Nanoröhrenbündel sind mit den unten beschriebenen Materialien beschichtet. In einigen Ausführungsformen ist die Membran 306 dadurch gekennzeichnet, dass sie keine sauerstoffhaltigen Materialien wie beispielsweise SiO₂ enthält. Membranen 306 ohne sauerstoffhaltige Materialien sind weniger anfällig für eine Zersetzung durch H+-Radikale, welchen die Membranen 306 während des Photolithographieprozesses oder während der Wartung des Photolithographiesystems ausgesetzt werden. Wird eine Membran 306, die sauerstoffhaltige Materialien wie SiO₂ enthält, H+-Radikalen ausgesetzt, ist ein Abblättern der auf dem SiO₂ aufgebrachten Beschichtungen zu beobachten. Die transparente Schicht 402 weist eine Dicke mit ausreichender mechanischer Festigkeit auf, aber, in einigen Ausführungsformen, eine Dicke derart, dass die Transparenz der Membran für die extrem-ultraviolette Strahlung aus der Strahlungsquelle um mehr als 15 % in einigen Ausführungsformen, mehr als 10 % in einigen Ausführungsformen oder mehr als 5 % in einigen Ausführungsformen verringert wird. In einigen Beispielen weist die transparente Schicht 402 eine Dicke von 30 nm bis 50 nm auf.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Membran 306 eine erste Beschichtungsschicht 404, die auf der äußeren Oberfläche 322 der transparenten Schicht 402 gebildet ist, und eine zweite Beschichtungsschicht 406, die auf der inneren Oberfläche 324 der transparenten Schicht 402 gebildet ist. In 4A ist die äußere Oberfläche 322 der transparenten Schicht 402 ihre obere Oberfläche und die innere Oberfläche 324 der transparenten Schicht 402 ist ihre untere Oberfläche. Gemäß der in 4A dargestellten Ausführungsform ist das Material der Beschichtungsschicht 404 das gleiche wie das Material der Beschichtungsschicht 406. In anderen Ausführungsformen gemäß 4A ist das Material der Beschichtungsschicht 404 von dem Material der Beschichtungsschicht 406 verschieden. In weiter anderen Ausführungsformen gemäß 4A ist die Beschichtungsschicht 404 aus mehreren Materialschichten gebildet. In ähnlicher Weise umfasst die Beschichtungsschicht 406 in anderen Ausführungsformen mehrere Materialschichten. Solche Mehrfachschichten können das gleiche Material oder unterschiedliche Materialien enthalten. Ferner können die mehreren Materialschichten, aus welchen die Beschichtungsschicht 404 und/oder die Beschichtungsschicht 406 gebildet ist, die gleiche Dicke aufweisen oder unterschiedlich dick sein. In 4B ist die Beschichtungsschicht 406 nur auf der inneren Oberfläche 324 und nicht auf der äußeren Oberfläche 322 bereitgestellt. In anderen Ausführungsformen gemäß 4B umfasst die Beschichtungsschicht 406 mehrere Materialschichten. Ferner können die mehreren Materialschichten, aus denen die Beschichtungsschicht 406 in 4B gebildet ist, die gleiche Dicke aufweisen oder unterschiedlich dick sein. In 4C ist die Beschichtungsschicht 404 nur auf der äußeren Oberfläche 322 und nicht auf der inneren Oberfläche 324 bereitgestellt. In anderen Ausführungsformen gemäß 4C umfasst die Beschichtungsschicht 404 mehrere Materialschichten. Ferner können die mehreren Materialschichten, aus denen die Beschichtungsschicht 404 in 4B gebildet ist, die gleiche Dicke aufweisen oder unterschiedlich dick sein. Die Beschichtungsschicht 404 oder die Beschichtungsschicht 406 schützt die transparente Schicht 402 vor Angriffen, beispielsweise durch Chemikalien und/oder Partikel. In einigen Ausführungsformen unterstützen die Beschichtungsschicht 404 und die Beschichtungsschicht 406 die Wärmeübertragung von der transparenten Schicht 402. Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt 4D ein Beispiel, in dem eine erste Beschichtungsschicht 408a sich auf der transparenten Schicht 402 befindet und eine zweite Beschichtungsschicht 408b sich auf der ersten Beschichtungsschicht 408a befindet. Gemäß der Ausführungsform in 4D können das Material der ersten Beschichtungsschicht 408a und das Material der zweiten Beschichtungsschicht 408b gleich oder unterschiedlich sein (beispielsweise 408a: MoSiN und 408b: SiN₂).
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist bei der Wahl eines bestimmten Materials zur Verwendung als die erste Beschichtungsschicht 404 und/oder die zweite Beschichtungsschicht 406 verschiedene Faktoren zu berücksichtigen, einschließlich der Dicke einer Materialschicht, die für eine konforme Beschichtung benötigt wird, Streueffekte des Materials auf UV oder EUV, Durchlässigkeit für UV oder EUV, Reflexion für UV oder EUV, Absorption von UV oder EUV, Beständigkeit gegen Desorption von Sauerstoff und Angriff durch ionisierte Gase, wie beispielsweise H+-Gase, die mit den Beschichtungsschichten in Kontakt kommen.
Wenn beispielsweise der Wunsch besteht, die Menge an EUV-Licht, die von den Beschichtungsmaterialien mit ähnlichen EUV-Lichtabsorptionseigenschaften absorbiert wird, zu minimieren, werden Materialien, die bei einer konformen Beschichtung sich für eine dünnere Beschichtung eignen, gegenüber Materialien bevorzugt, die das Auftragen einer dickeren Schicht erfordern, um eine konforme Beschichtung zu erhalten. Wenn der Wunsch besteht, den Schutz der transparenten Schicht 402 vor Sauerstoff oder Wasserstoffradikalen durch die Beschichtungsmaterialien zu maximieren, können dickere Beschichtungen der Materialien wünschenswert sein. In einigen Ausführungsformen weist die Beschichtungsschicht 404 oder die Beschichtungsschicht 406 eine Dicke in der Größenordnung von 1 bis 10 Nanometern auf. In einigen Ausführungsformen weist die Beschichtungsschicht 404 oder die Beschichtungsschicht 406 eine Dicke in der Größenordnung von 0,5 bis 5 nm auf.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden Materialien, die weniger von der auf die Maske gerichteten EUV-Strahlung streuen, gegenüber Materialien bevorzugt, die mehr von der gleichen EUV-Strahlung streuen. Beispiele für Materialien, die als die Beschichtungsschicht gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendbar sind, umfassen Verbindungen, die Nichtmetalle wie Bor oder Silizium enthalten. Beispiele für derartige Verbindungen sind Bornitrid (BN) und Siliziumnitrid (Si₃N₄). Ruthenium ist kein geeignetes Material für Beschichtungsschichten gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, da Ruthenium einen differentiellen Streuquerschnitt der EUV-Strahlung bei null Grad und 360 Grad aufweist, der etwa sechsmal größer ist als der differentielle Streuquerschnitt der EUV-Strahlung bei null Grad und 360 Grad für ein transparentes Material, das mit Bornitrid oder Siliziumnitrid beschichtet ist. Im Allgemeinen führt ein Material mit einem niedrigeren Brechungsindex zu mehr Streuung als ein Material mit einem höheren Brechungsindex. Bei der Auswahl eines Materials für die Beschichtungsschichten 404 und 406 allein im Hinblick auf den Brechungsindex wäre daher ein Material mit einem höheren Brechungsindex gegenüber einem Material mit einem niedrigeren Brechungsindex vorzuziehen.
Im Allgemeinen ist ein Material mit einem höheren Extinktionskoeffizienten k, der auf eine höhere Absorption von Strahlung hinweist, weniger wünschenswert als ein Material mit einem niedrigeren Extinktionskoeffizienten k, da das Material mit einem höheren Extinktionskoeffizienten weniger UV- oder EUV-Strahlung durchlässt. Bei der Auswahl eines Materials für die Beschichtungsschichten 404 und 406 allein im Hinblick auf den Extinktionskoeffizienten k wäre daher ein Material mit einem niedrigeren Extinktionskoeffizienten einem Material mit einem höheren Extinktionskoeffizienten vorzuziehen.
Materialien, die einen größeren Teil der auf die Maske gerichteten UV- oder EUV-Strahlung durchlassen, werden gegenüber Materialien bevorzugt, die einen geringeren Teil der gleichen UV- oder EUV-Strahlung durchlassen. In einigen Ausführungsformen sind beispielsweise Materialien geeignet, die 80 % oder mehr der auf die Maske gerichteten Strahlung durchlassen. In anderen Ausführungsformen sind Materialien geeignet, die 85 % oder mehr der auf die Maske gerichteten Strahlung durchlassen. In wieder anderen Ausführungsformen sind Materialien geeignet, die 90 % oder mehr der auf die Maske gerichteten Strahlung durchlassen. In anderen Ausführungsformen sind Materialien geeignet, die 94 % oder mehr der auf die Maske gerichteten Strahlung durchlassen. Materialien, die mehr EUV- oder UV-Strahlung durchlassen, können im Vergleich zu Materialien, die weniger EUV- oder EUV-Strahlung durchlassen, zu einer dickeren Beschichtung aufgetragen werden. Der Vorteil einer dickeren Beschichtung im Vergleich zu einer dünneren Beschichtung ist ein erhöhter Schutz des beschichteten Substrats vor Sauerstoff oder Wasserstoffradikalen. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beträgt das Verhältnis der EUV-Durchlässigkeit (in %) eines als Beschichtung verwendeten Materials zu der Dicke der Beschichtung in Nanometern weniger als 40 und mehr als 10. In anderen Ausführungsformen beträgt dieses Verhältnis weniger als 38 und mehr als etwa 13.
Materialien, die weniger von der auf die Maske gerichteten Strahlung reflektieren, werden gegenüber Materialien bevorzugt, die mehr von der gleichen EUV-Strahlung reflektieren.
Materialien, die weniger von der auf die Maske zu richtenden EUV-Strahlung absorbieren, werden gegenüber Materialien bevorzugt, die mehr von derselben EUV-Strahlung absorbieren.
Materialien, die gegenüber der Desorption von Sauerstoff widerstandsfähiger sind, werden gegenüber Materialien, die gegenüber der Desorption von Sauerstoff weniger widerstandsfähig sind, bevorzugt.
Materialien, die höherwertige Oxide enthalten, eignen sich weniger gut als Materialien für die Beschichtungsschicht 404 oder 406, da sie anfällig für eine durch Strahlung stimulierte Desorption von Sauerstoff sind, die durch die Bildung von Löchern auf flachen Kernebenen ausgelöst wird. Diese resultierenden Löcher bewirken, dass die Beschichtungsschicht mit Gasmolekülen, denen die Beschichtungsschicht während des Photolithographieprozesses oder der Wartungsprozesse ausgesetzt ist, reaktiver ist als die Reaktivität einer Beschichtungsschicht, die keine höherwertigen Oxide enthält. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind Materialien, die keine höherwertigen Oxide enthalten, gegenüber Materialien, die höherwertige Oxide enthalten, bevorzugt.
Teilchen, beispielsweise Sn-Teilchen, aus der EUV-Strahlungsquelle können auf die Oberfläche der Pellikel fallen. Die Entfernung solcher Partikel wird durch Ätzen der Pellikeloberfläche mit einem ionisierten Gas, wie beispielsweise H⁺, erreicht. Die Fähigkeit des ionisierten Gases, die Partikel, beispielsweise Sn-Partikel, von der Pellikel-Oberfläche zu ätzen, hängt zum Teil von dem Unterschied in der Elektronegativität zwischen Sn und dem Material der Pellikel-Oberfläche ab. Somit wird bei der Auswahl eines für die Beschichtungsschicht 404 und/oder die Beschichtungsschicht 406 geeigneten Materials der Unterschied in der Elektronegativität zwischen dem zu ätzenden Partikel, beispielsweise Sn-Partikel mit einer Elektronegativität von 1,96, und dem Material der Beschichtungsschicht berücksichtigt. Materialien mit einer Elektronegativität, die geringer ist als die Elektronegativität des zu ätzenden Teilchens, werden als Material für die Beschichtungsschichten gegenüber Materialien mit einer Elektronegativität, die größer ist als die Elektronegativität des von der Oberfläche der Beschichtungsschicht zu ätzenden Teilchens, bevorzugt. Gemäß einigen Ausführungsformen umfassen die Materialien, die sich für die Beschichtungsschicht 404 und/oder die Beschichtungsschicht 406 eignen, Materialien mit einer Elektronegativität von weniger als 1,96, beispielsweise Materialien mit einer Elektronegativität zwischen 1,96 und -0,2.
Im Folgenden werden Beispiele für Materialien vorgestellt, die für die Beschichtungsschicht 404 und/oder die Beschichtungsschicht 406 unter Berücksichtigung eines oder mehrerer der oben beschriebenen Kriterien geeignet sind.
In einigen Ausführungsformen enthält die Beschichtungsschicht 404 nichtmetallische Elemente wie B oder Si, oder Verbindungen, die Nichtmetalle wie B oder Si enthalten. In einigen Ausführungsformen enthält die Beschichtungsschicht 404 Übergangsmetalle wie Zr, Nb oder Mo oder Verbindungen, die Übergangsmetalle enthalten, wie Zr, Nb oder Mo. Beispiele für Verbindungen, die Nichtmetallelemente oder Übergangsmetallelemente gemäß der vorliegenden Offenbarung enthalten, sind Nichtmetallsilizide, Nichtmetallcarbide, Nichtmetallnitride, Übergangsmetallsilizide, Übergangsmetallcarbide, Übergangsmetallfluoride und Übergangsmetallnitride. Im Allgemeinen weisen Carbide und Silizide geringe EUV-Absorptionseigenschaften auf, wodurch sie gute Kandidaten für Beschichtungsmaterialien sein können, insbesondere wenn Beschichtungsschichten mit einer größeren Dicke erwünscht werden, um die transparente Schicht 402 des Pellikels zu schützen und die Lebensdauer des Pellikels zu verlängern. Beispiele für Nichtmetalle, Nichtmetallsilizide, Nichtmetallcarbide, Nichtmetallnitride, Übergangsmetalle, Übergangsmetallsilizide, Übergangsmetallcarbide, Übergangsmetallfluoride und Übergangsmetallnitride oder -verbindungen umfassen Bor (B), Bornitrid (BN), Borsiliziumnitrid (BNSi), Borcarbid (B4C), Borsiliziumcarbid (BCSi), Siliziumhexaborid (B6Si/Borosilizid), Siliziummononitrid (SiN), Siliziumnitrid (Si3N4), Siliziumdinitrid (SiN2), Siliziumcarbid (SiC), Siliziumkohlenstoffnitrid (SiCxNy), Niob (Nb), Niobnitrid (NbN), Niobmonosilizid (NbSi), Niobsilizid (NbSi2 und Nb5Si3), Niob-Siliziumnitrid (NbSiN), Niob-Titannitrid (NbTixNy), Niobcarbid (Nb4C3), Zirkoniumnitrid (ZrN), Zirkoniumfluorid (ZrF4), Zirkoniumsilizid (ZrSi2), Zirkoniumcarbid (ZrC), Yttriumnitrid (YN), Yttriumfluorid (YF), Molybdän (Mo), Molybdännitrid (MoN2), Molybdäncarbid (Mo4C und Mo2C), Molybdändisilizid (MoSi2), Molybdänsilizid (Mo5Si3), Molybdänsiliziumnitrid (MoSixNy), Ruthenium-Niob-Legierungen (RuNb), Rutheniumsiliziumnitrid (RuSiN), Titannitrid (TiN), Titankohlenstoffnitrid (TiCxNy), Hafniumnitrid (HfNx), Hafniumfluorid (HfF4), Vanadiumnitrid (VN). Von den Materialien für die Beschichtungsschicht 404 können Materialien ausgeschlossen sein, die höherwertige Oxide enthalten, wie beispielsweise TiO₂, V₂O₅, ZrO₂, Ta₂O₅, MoO₃, WO₃, CeO₂, Er₂O₃, SiO₂, Y₂O₃, Nb₂O₅, V₂O₃ und HfO₂.
In einigen Ausführungsformen werden die Materialien für die Beschichtungsschicht 404 aus Materialien ausgewählt, die keine höherwertigen Oxide enthalten, wie beispielsweise Bor (B), Borsiliziumnitrid (BNSi), Siliziumhexaborid (B6Si/Borsilizid), Siliziumnitrid (Si3N4), Siliziumdinitrid (SiN2), Niob (Nb), Niobnitrid (NbN), Niobmonosilizid (NbSi), Niobsilizid (NbSi2 und Nb5Si3), Niobsiliziumnitrid (NbSiN), Niobtitannitrid (NbTixNy), Niobcarbid (Nb4C3), Zironciumnitrid (ZrN), Zirkoniumfluorid (ZrF4), Zirkoniumsilizid (ZrSi2), Zirkoniumcarbid (ZrC), Yttriumnitrid (YN), Yttriumfluorid (YF), Molybdän (Mo), Molybdännitrid (MoN2), Molybdändisilizid (MoSi2), Molybdänsilizid (Mo5Si3), Molybdänsiliziumnitrid (MoSixNy), Ruthenium-Niob-Legierungen (RuNb), Rutheniumsiliziumnitrid (RuSiN), Titannitrid (TiN), Titankohlenstoffnitrid (TiCxNy), Hafniumnitrid (HfNx), Hafniumfluorid (HfF4) oder Vanadiumnitrid (VN).
In einigen Ausführungsformen werden die Materialien für die Beschichtung 404 aus Materialien ausgewählt, die kein Ruthenium oder Molybdän enthalten, wie beispielsweise Bor (B), Bor-Siliziumnitrid (BNSi), Siliziumnitrid (Si3N4), Siliziumdinitrid (SiN2), Siliziumhexaborid (B6Si/Borsilizid), Niob (Nb), Niobnitrid (NbN), Niobmonosilizid (NbSi), Niobsilizid (NbSi2 und Nb5Si3), Niob-Siliziumnitrid (NbSiN), Niob-Titannitrid (NbTixNy), Niobcarbid (Nb4C3), Zironziumnitrid (ZrN), Zirkoniumfluorid (ZrF4), Zirkoniumsilizid (ZrSi2), Zirkoniumcarbid (ZrC), Yttriumnitrid (YN), Yttriumfluorid (YF), Titannitrid (TiN), Titankohlenstoffnitrid (TiCxNy), Hafniumnitrid (HfNx), Hafniumfluorid (HfF4) oder Vanadiumnitrid (VN).
In einigen Ausführungsformen enthält die Beschichtungsschicht 404 Borsiliziumnitrid (BNSi), Borsiliziumcarbid (BCSi), Molybdäncarbid (Mo4C) oder Molybdäncarbid (Mo2C).
In einigen Ausführungsformen enthält die Beschichtungsschicht 404 eines oder mehrere der folgenden Silizide: Zirkoniumsilizid (ZrSi₂), Siliziumhexaborid (B₆Si/Borsilizid), Niobsilizid (NbSi₂ und Nb₅Si₃), Molybdändisilizid (MoSi₂) oder Molybdänsilizid (Mo₅Si₃).
In einigen Ausführungsformen enthält die Beschichtungsschicht 404 eines oder mehrere der folgenden Carbide: Siliziumcarbid (SiC), Molybdäncarbid (MoC, Mo₄C und Mo2C), Zirkoniumcarbid (ZrC), Niobcarbid (Nb₄C₃) oder Borcarbid (B₄C).
Die Beschichtungsschicht 404 ist dünn und beeinträchtigt die Transparenz der Membran 306 für UV- oder EUV-Licht nicht. In einigen Beispielen beträgt die Dicke der Beschichtungsschicht (404 und 406, falls vorhanden) 1 nm bis 10 nm. In anderen Ausführungsformen beträgt die Dicke der Beschichtungsschicht 404 und der Beschichtungsschicht 406 0,5 bis 5 Nanometer. Ein Beispiel für eine Beschichtungsschicht weist eine Dicke von 5 nm mit einer Abweichung von 10 % oder weniger auf. Die Beschichtungsschicht kann durch ein geeignetes Abscheideverfahren gebildet werden, beispielsweise durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD), Atomlagenabscheidung (ALD), plasmaunterstützte ALD (PEALD), physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), Elektronenstrahlabscheidung, Elektroplattieren, stromlose Abscheidung oder andere geeignete Verfahren.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dient die Beschichtungsschicht 404 auch als eine wärmeleitende Schicht, die die Übertragung von Wärmeenergie von der transparenten Schicht 402 an die Umgebung der Beschichtungsschicht 404 und/oder der Beschichtungsschicht 406 unterstützt.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, in denen die Beschichtungsschicht 404 und/oder die Beschichtungsschicht 406 auf eine siliziumhaltige transparente Schicht 402 oder eine siliziumhaltige Nanoröhre aufgebracht wird, wird die transparente Schicht 402 (Kernmembran) oder die siliziumhaltige Nanoröhre vor dem Aufbringen der Beschichtungsschicht 404 oder der Beschichtungsschicht 406 behandelt, um geringfügige Defekte in der Oberfläche der transparenten Schicht 402 oder der siliziumhaltigen Nanoröhre zu erzeugen und/oder um unerwünschtes Siliziumdioxid zu entfernen. Die Erzeugung kleinerer Defekte in solchen Oberflächen und/oder die Entfernung unerwünschten Siliziumdioxids verbessert die Haftung der Beschichtungsschicht 404 oder der Beschichtungsschicht 406 an Oberflächen. Beispiele für geeignete Verfahren zur Behandlung der Oberflächen vor dem Aufbringen der Beschichtungsschicht 404 oder der Beschichtungsschicht 406 umfassen eine Plasmabehandlung mit Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstofffluorid oder Argon. Die Oberflächen können mit dem Gasplasma unter Verwendung einer Kombination von Frequenz, Leistung, Druck und Zeitdauer behandelt werden, die ausreicht, um kleine Defekte in den Oberflächen zu erzeugen, die die Haftung der Beschichtungsschicht verbessern und/oder unerwünschtes Siliziumdioxid entfernen.
Das Masken-Pellikel-System 300 umfasst ferner einen Pellikel-Rahmen 304, der so konfiguriert ist, dass die Membran 306 an dem Pellikel-Rahmen 304 angebracht und befestigt werden kann. Der Pellikel-Rahmen 304 kann in verschiedenen Abmessungen, Formen und Konfigurationen ausgeführt werden. Unter diesen und anderen Alternativen kann der Pellikel-Rahmen 304 eine einzige Komponente oder mehrere Komponenten aufweisen. Der Pellikel-Rahmen 304 enthält ein Material mit mechanischer Festigkeit und ist im Hinblick auf die Form, Abmessungen und Konfiguration so gestaltet, dass die Membran 306 ordentlich quer über dem Pellikel-Rahmen 304 befestigt wird. In einigen Ausführungsformen kann der Pellikel-Rahmen 304 vollständig aus einem porösen Material gebildet sein.
Der Pellikel-Rahmen 304 enthält ein poröses Material, das für die Belüftung und den Druckausgleich ausgelegt ist, da sich das Pellikel-Masken-System 300 in einer Vakuumumgebung befindet, wenn es während des lithographischen Strukturierungsprozesses auf dem Maskentisch 106 befestigt ist. Wie in 3C dargestellt, hat das poröse Material des Pellikel-Rahmens 304 Kanäle mit verbundenen Poren, die sich von einer inneren Oberfläche 316 zu einer äußeren Oberfläche 318 des Pellikel-Rahmens 304 zur Belüftung erstrecken. Alternativ dazu umfasst der Pellikel-Rahmen 304, wie oben beschrieben, eine oder mehrere Belüftungsöffnungen 320 zur Belüftung und zum Druckausgleich.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst eine transparente Schicht mehrere Nanoröhren, die eine Matrix oder Membran von Nanoröhren bilden, beispielsweise Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT), Bornitrid-Nanoröhren (BNNT), Siliziumcarbid (SiC)-Nanoröhren, Molybdändisulfid-Nanoröhren (MoS₂), Molybdändiselenid-Nanoröhren (MoSe₂), Wolframdisulfid-Nanoröhren (WS₂), Wolframdiselenid-Nanoröhren (WSe₂) oder Kombinationen davon. In einigen Ausführungsformen ist die transparente Schicht, die die Nanoröhren enthält, porös. Techniken zur Bildung von Schichten von mehreren Nanoröhren sind bekannt. Solche Schichten von Nanoröhren bilden, wenn sie gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung behandelt werden, eine Kombination aus einer transparenten Schicht und einer Beschichtungsschicht, die in optischen Baugruppen, beispielsweise einer Pellikelmembran, gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendbar sind. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf eine Kohlenstoff-Nanoröhre; die Beschreibung ist jedoch gleichermaßen auf hierin beschriebene Nanoröhren anwendbar, die keine Kohlenstoff-Nanoröhre sind.
Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind die Kohlenstoff-Nanoröhren einwandige Nanoröhren oder mehrwandige Nanoröhren. In einigen Ausführungsformen sind die Nanoröhren Kohlenstoff-Nanoröhren. Bei den Nanoröhren kann es sich um orientierte oder nicht-orientierte Nanoröhren handeln. Bei den Nanoröhren kann es sich um einzelne, nicht gebündelte Nanoröhren handeln, oder die Nanoröhren können gebündelte einzelne Nanoröhren sein. Kohlenstoff-Nanoröhren sind anfällig für eine Zersetzung, wenn sie einem Wasserstoffgas oder einem Sauerstoffgas ausgesetzt werden, wie es beispielsweise beim Betrieb oder der Wartung eines Photolithographiesystems der Fall ist. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden solche Kohlenstoff-Nanoröhren durch Beschichtungsschichten der vorliegenden Offenbarung vor solchen schädlichen Gasen geschützt.
Mit Bezug auf 5A umfasst eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine ungebündelte einwandige Kohlenstoff-Nanoröhre 500, die eine Beschichtungsschicht 502 aufweist, welche aus einem oder mehreren der oben für die Beschichtungsschicht 404 und/oder die Beschichtungsschicht 406 beschriebenen Materialien auf der äußeren Oberfläche 504 gebildet ist. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann die Beschichtungsschicht 502 aus einer einzigen Schicht desselben Materials oder aus mehreren Schichten desselben Materials oder aus mehreren Schichten unterschiedlicher Materialien gebildet sein. In einigen Ausführungsformen umfasst die Nanoröhre 500 eine Kern-Schale-Struktur und die Beschichtungsschicht ist eine Schale der Kern-Schale-Struktur. Die Beschichtungsschicht 502 weist eine Dicke t auf. In einigen Ausführungsformen beträgt 11 bis 10 Nanometer. In anderen Ausführungsformen beträgt t 0,5 bis 5 Nanometer. 5B ist eine Darstellung eines Querschnitts einer einzelnen beschichteten Kohlenstoff-Nanoröhre gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 5B veranschaulicht gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wie die äußere Oberfläche 504 der Kohlenstoff-Nanoröhre 500 mit dem Beschichtungsmaterial 502 beschichtet ist. In anderen Ausführungsformen sind sowohl die äußere Oberfläche 504 der Kohlenstoff-Nanoröhre 500 als auch die innere Oberfläche 506 der Kohlenstoff-Nanoröhre 500 mit dem Beschichtungsmaterial 502 beschichtet.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden die Oberflächen der Kohlenstoff-Nanoröhre 500 vor dem Aufbringen des Materials der Beschichtungsschicht 502 auf die äußere Oberfläche 504 und die innere Oberfläche 506 behandelt, um die Oberfläche der Kohlenstoff-Nanoröhre 500 zu modifizieren, d.h. kleinere Defekte in der Oberfläche der Kohlenstoff-Nanoröhre 500 zu erzeugen und/oder um funktionelle Gruppen, beispielsweise hydrophile Gruppen, in die Oberflächen der Kohlenstoff-Nanoröhre einzuführen. Die Modifizierung der Oberflächen der Kohlenstoff-Nanoröhre 500 verbessert die Haftung der Beschichtungsschicht 502 an der äußeren Oberfläche 504 oder der inneren Oberfläche 506 der Kohlenstoff-Nanoröhre 500. Beispiele für geeignete Verfahren zur Behandlung der Oberflächen der Kohlenstoff-Nanoröhre 500 vor dem Aufbringen der Beschichtungsschicht 502 umfassen Plasmabehandlung mit Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstofffluorid oder Argongas. Gemäß einigen Ausführungsformen werden die Oberflächen der Kohlenstoff-Nanoröhre 500 mit dem Gasplasma behandelt, wobei eine Kombination aus Frequenz, Leistung, Druck und Zeitdauer verwendet wird, die ausreichen, um die gewünschten Oberflächenmodifikationen zu erzielen und die Haftung der Beschichtungsschicht 502 an den Nanoröhrenoberflächen zu verbessern. Gemäß einer Ausführungsform wird die Kohlenstoff-Nanoröhre mit Sauerstoffplasma bei einer Frequenz von etwa 13,6 MHz, einer Leistung von etwa 100-200 W und einem Druck von etwa 1-200 mTorr behandelt. Die Dauer der Behandlung reicht aus, um die gewünschten Oberflächenmodifikationen zu erzielen, ohne die Kohlenstoff-Nanoröhren zu beschädigen.
Mit Bezug auf 5C werden in anderen Ausführungsformen die Oberflächen der Nanoröhren 500, beispielsweise der Kohlenstoff-Nanoröhren, mit einer Schicht 508 beschichtet, die die Haftung zwischen der Oberfläche der Kohlenstoff-Nanoröhre 500 und der Beschichtungsschicht 502 unterstützt. Solche haftungsstärkenden Materialien werden durch Abscheidungsverfahren wie ALD und PEALD auf die Oberflächen der Kohlenstoff-Nanoröhren 500 aufgetragen. Beispiele für Materialien der Schicht 508 sind amorpher Kohlenstoff oder andere Materialien, die durch ALD- oder PEALD-Verfahren abgeschieden werden können und die Haftung zwischen den Oberflächen der Kohlenstoff-Nanoröhren 500 und der Beschichtungsschicht 502 fördern. Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Schicht 508 eine Schutzschicht, die dazu dient, die Nanoröhren vor dem Zersetzung durch ein Plasma eines PEALD-Verfahrens zu schützen, das zur Abscheidung der Beschichtungsschicht 502 verwendet wird. Wenn eine Schutzschicht auf den Nanoröhren gebildet wird, wird sie durch ein erstes Abscheideverfahren gebildet, beispielsweise durch ein thermisches Atomschichtabscheideverfahren in Abwesenheit eines Plasmas. Es können mehrere Zyklen des ersten Abscheidungsprozesses durchgeführt werden, um mehrere Schutzschichten auf den Nanoröhren zu bilden. Nachdem eine oder mehrere Schutzschichten auf den Nanoröhren gebildet sind, kann die Beschichtungsschicht 502 durch ein zweites Abscheideverfahren abgeschieden werden, beispielsweise durch plasmaunterstütztes Atomlagenabscheidungsverfahren (PEALD). Aufgrund der Präsenz der Schutzschicht werden die Nanoröhren der Membran nicht durch das Plasma des PEALD-Verfahrens beschädigt. Beispiele für Materialien für die Schutzschicht sind die oben beschriebenen Materialien zur Bildung der Beschichtungsschicht 502.
Mit Bezug auf 6A umfasst eine andere Ausführungsform der Verwendung von Nanoröhren in einer optischen Baugruppe, beispielsweise einer Pellikelmembran 306, die Bündelung mehrerer einzelner Nanoröhre. In 6A sind sieben Nanoröhren 600a - 600g zu einem Nanoröhrenbündel 602 gebündelt. Techniken zur Bündelung von Nanoröhren zu einem Nanoröhrenbündel 602, die in Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendbar sind, sind bekannt. In anderen Ausführungsformen ist die Anzahl der Nanoröhren, die das Nanoröhrenbündel 602 bilden, geringer als sieben oder größer als sieben. Die Verringerung der Anzahl der einzelnen Kohlenstoff-Nanoröhren, die das Nanoröhrenbündel 602 bilden, verringert den Brechungsindex des Nanoröhrenbündels 602. Wie oben erwähnt, bewirkt die Verringerung des Brechungsindexes, dass die Streuung der einfallenden EUV-Strahlung reduziert wird, was wiederum eine Erhöhung der Transmission der einfallenden EUV-Strahlung bewirkt. Daher kann in einigen Ausführungsformen ein Nanoröhrenbündel mit weniger einzelnen Nanoröhren einem Nanoröhrenbündel mit einer größeren Anzahl von einzelnen Nanoröhren vorzuziehen sein.
Gemäß 6B ist das Nanoröhrenbündel 602 gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit einer Beschichtungsschicht 604 beschichtet oder von ihr umgeben. Die Beschreibung der Materialien, die für die Beschichtungsschicht 404 und die Beschichtungsschicht 406 verwendbar sind, gilt auch für die Materialien für die Beschichtungsschicht 604. In der Ausführungsform in 6B ist die Beschichtungsschicht 604 so dargestellt, dass sie das Nanoröhrenbündel 602 umgibt, aber nicht alle Oberflächen der einzelnen Nanoröhren 600a - 600g bedeckt. Gemäß anderen Ausführungsformen bedeckt die Beschichtungsschicht 604 mehr Oberflächen der einzelnen Nanoröhren 600a und 600b als in 6B dargestellt. Beispielsweise kann die Beschichtungsschicht 604 die Oberflächen der Nanoröhren 600a - 600e und 600g beschichten, die an der Außenseite des Nanoröhrenbündels 602 freiliegen. In einer solchen Ausführungsform ist die äußere Oberfläche der Nanoröhre 600f nicht mit der Beschichtungsschicht 604 beschichtet. In anderen Ausführungsformen ist die äußere Oberfläche jeder der sieben Nanoröhren 600a - 600g mit dem Material beschichtet, aus dem die Beschichtungsschicht 604 gebildet ist. In anderen Ausführungsformen umfasst die transparente Schicht einzelne Nanoröhren, die teilweise oder vollständig mit der Beschichtungsschicht 604 beschichtet sind und zu einem Nanoröhrenbündel 602 gebündelt sind, und dann wird das Nanoröhrenbündel mit einer zusätzlichen Schicht aus Beschichtungsmaterial 604 beschichtet/umgeben. In einigen Ausführungsformen bedeckt die Beschichtungsschicht 604 die gesamte Oberfläche der Nanoröhre, auf der sie angeordnet ist; in anderen Ausführungsformen bedeckt die Beschichtungsschicht jedoch weniger als die gesamte Oberfläche der Nanoröhre, auf der sie angeordnet ist.
In der Ausführungsform von 6A und 6B sind die einzelnen Nanoröhre eng und dicht gepackt dargestellt. In anderen Ausführungsformen können die einzelnen Nanoröhren nicht so eng und dicht gepackt sein wie in 6A und 6B dargestellt. Beispielsweise können in anderen Ausführungsformen Teile der äußeren Oberflächen der Nanoröhren nicht miteinander in Kontakt sein.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Pellikelmembran 306 mehrere Nanoröhrenbündel 602 und mehrere einzelne ungebündelte Nanoröhren 500. In dieser Ausführungsform werden die mehreren Nanoröhrenbündel 602 und die mehreren einzelnen ungebündelten Nanoröhren 500 gemäß der obigen Beschreibung beschichtet. Ferner können die Beschichtungsschicht 402 und/oder die Beschichtungsschicht 406 auf einer Membran gebildet werden, die aus den einzelnen Nanoröhren und/oder gebündelten Nanoröhren gebildet wird.
Die obige Beschreibung bezüglich der Auswahl eines bestimmten Materials für die Beschichtungsschicht 404 gilt auch für die Auswahl eines bestimmten Materials für die Beschichtungsschicht 604. Die obige Beschreibung der Schicht 508 als Haft- oder Schutzschicht gilt auch für die Verwendung der Schicht 508 in Verbindung mit den Nanoröhrenbündeln aus 6A und 6B und der Beschichtungsschicht 604.
Ausführungsformen mit Nanoröhren gemäß den 5A, 5B, 6A und 6B stellen eine Pellikelmembran 306 bereit, die 85 % oder mehr der auf die transparente Schicht auftreffenden UV- oder EUV-Strahlung durchlässt. In anderen Ausführungsformen lässt die Pellikelmembran 306, die beschichtete Nanoröhren oder beschichtete Nanoröhrenbündel umfasst, 90 % oder mehr der auf die transparente Schicht auftreffenden UV- oder EUV-Strahlung durch. In einigen Ausführungsformen lässt die Pellikelmembran 306, die beschichtete Nanoröhren oder beschichtete Nanoröhrenbündel umfasst, 94 % oder mehr der auf die transparente Schicht auftreffenden UV- oder EUV-Strahlung durch.
7A ist eine schematische Darstellung einer Matrix von Nanoröhren vor dem Abscheiden einer Beschichtungsschicht. 7B ist eine schematische Darstellung der Matrix von Nanoröhren aus 7A nachdem eine Beschichtungsschicht aufgetragen ist.
Mit Bezug auf 8 ist ein Verfahren 800 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zur Strukturierung eines Materials auf einem Halbleitersubstrat in einem EUV-Photolithographiesystem dargestellt und mit Bezug auf 1 und 4A-4D beschrieben. Das Verfahren umfasst die Erzeugung einer EUV-Strahlung bei Schritt 820. Die EUV-Strahlung kann beispielsweise unter Verwendung der Strahlungsquelle 102 aus 1 erzeugt werden, wie oben beschrieben. Die erzeugte EUV-Strahlung wird in Schritt 830 durch eine Beschichtungsschicht einer Pellikel-Membran hindurch geleitet. Beispiele für eine Beschichtungsschicht umfassen die Beschichtungsschichten 404, 406, 502 oder 604. Das Hindurchleiten der erzeugten EUV-Strahlung durch die Beschichtungsschicht erfolgt gemäß der obigen Beschreibung des Verfahrens. Ein Beispiel für eine Pellikel-Membran ist die Pellikel-Membran 306. In Schritt 840 wird die EUV-Strahlung durch eine transparente Schicht der Pellikel-Membran geleitet. Beispiele für eine transparente Schicht der Pellikelmembran sind die oben mit Bezug auf die 4A-4C beschriebene transparente Schicht 402 oder eine Pellikelmembran, die aus einzelnen Nanoröhren wie in 5A und 5B oder aus Nanoröhrenbündeln wie in 6A und 6B gebildet ist. Das Hindurchleiten der EUV-Strahlung durch eine transparente Schicht einer Pellikelmembran kann gemäß der obigen Beschreibung erfolgen. Die EUV-Strahlung, die die transparente Schicht der Pellikel-Membran durchdringt, wird in Schritt 850 von einer Maske reflektiert. Ein Beispiel für eine Maske, die sich für die Reflexion der EUV-Strahlung eignet. ist die oben beschriebene Maske 108. Die Maske 108 reflektiert die EUV-Strahlung wie oben beschrieben. In Schritt 860 wird die EUV-Strahlung von einem Halbleitersubstrat empfangen. Ein Beispiel für ein Halbleitersubstrat ist das oben beschriebene Halbleitersubstrat 116.
Mit Bezug auf 9 wird ein Verfahren 900 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zur Strukturierung eines Materials auf einem Halbleitersubstrat in einem EUV-Photolithographiesystem veranschaulicht und im Folgenden mit Bezug auf 1 und 4A-4D beschrieben. Das Verfahren umfasst Erzeugen einer EUV-Strahlung in Schritt 920. EUV-Strahlung kann beispielsweise unter Verwendung der Strahlungsquelle 102 aus 1 wie oben beschrieben erzeugt werden. Die erzeugte EUV-Strahlung wird in Schritt 930 durch eine Beschichtungsschicht einer Pellikel-Membran hindurchgeleitet. Beispiele für eine Beschichtungsschicht umfassen die Beschichtungsschichten 404, 406, 502 oder 604. Das Hindurchleiten der erzeugten EUV-Strahlung durch die Beschichtungsschicht erfolgt gemäß der obigen Beschreibung des Verfahrens. Ein Beispiel für eine Pellikel-Membran ist die Pellikel-Membran 306. In Schritt 940 wird die EUV-Strahlung durch eine Matrix von Nanoröhren der Pellikelmembran hindurchgeleitet. Beispiele für Nanoröhren der Pellikelmembran sind die Nanoröhren und Nanoröhrenbündel wie oben mit Bezug auf 5A, 5B, 6A und 6B beschrieben. Das Passieren der EUV-Strahlung durch die Matrix von Nanoröhren einer Pellikelmembran kann gemäß der obigen Beschreibung erfolgen. Die EUV-Strahlung, die durch die Nanoröhrenmatrix der Pellikelmembran hindurchgeleitet wird, wird in Schritt 950 von einer Maske reflektiert. Ein Beispiel für eine Maske, die für die Reflexion der EUV-Strahlung geeignet ist, ist die oben beschriebene Maske 108. Die Maske 108 reflektiert die EUV-Strahlung wie oben beschrieben. In Schritt 962 wird die EUV-Strahlung von einem Halbleitersubstrat empfangen. Ein Beispiel für ein Halbleitersubstrat ist das oben beschriebene Halbleitersubstrat 116.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung zur Bildung von Schutz-, Haft- oder Beschichtungsschichten auf einer transparenten Schicht 402 oder einer Matrix von Nanoröhren, die zu einer Membran 960 geformt werden, veranschaulicht. Im Verfahren 1000 von 11 wird die transparente Schicht 402 oder eine Matrix von Nanoröhren, die in Schritt 1020 als eine Membran 960 bereitgestellt wird, beispielsweise auf einem Rahmen oder einer Umrandung 952, beispielsweise vertikal in einer Kammer 942 gehalten, die in der Lage ist, einen thermischen ALD- oder CVD-Prozess und einen plasmaunterstützten ALD- oder CVD-Prozess durchzuführen. Die transparente Schicht 402 oder der Rahmen 952 wird in der Kammer 942 so gehalten, dass sie mehrere Bewegungsfreiheiten aufweisen. In der in 10 dargestellten Ausführungsform kann der Rahmen 952 beispielsweise um eine vertikale Achse drehbar oder um die horizontale Achse schwenkbar sein. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung sind nicht darauf beschränkt, den Rahmen um die vertikale Achse zu drehen oder um die horizontale Achse zu schwenken. In anderen Ausführungsformen weist der Rahmen zusätzlich zur Drehung um eine vertikale Achse oder zur Schwenkung um die horizontale Achse eine weitere Bewegungsfreiheit. Eine solche Drehung und Schwenkung kann während eines thermischen Prozesses und/oder eines plasmagestützten Prozessschritts erfolgen, um eine gleichmäßige Beschichtung der Nanoröhren der Membran 960 mit einer Beschichtung, Haftschicht oder Schutzschicht zu unterstützen. In der Kammer werden Bedingungen aufrechterhalten, die ein gleichmäßiges Abscheiden der Beschichtung, Haftschicht oder Schutzschicht unterstützen, beispielsweise Temperaturen von 500 Grad Celsius bis 1200 Grad Celsius. Diese Temperaturen werden durch die Zufuhr von Wärmeenergie von den Kammerwänden oder den mit den Kammerwänden verbundenen Heizgeräten bereitgestellt. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung zur Bildung von Schutz-, Haft- oder Beschichtungsschichten auf einer Matrix von Nanoröhren oder einer transparenten Schicht 402 sind nicht auf die Verwendung von thermischem PVD oder CVD und plasmaunterstütztem PVD oder CVD beschränkt. Beispielsweise können solche Schichten mit Hilfe von Ionenstrahlabscheidungstechniken gebildet werden. Die obige Beschreibung zur Verwendung von thermischem PVD oder CVD und plasmaunterstütztem PVD oder CVD gilt auch für die Verwendung von Ionenstrahlabscheidung. In Schritt 1030 wird eine Schutzschicht auf der transparenten Schicht oder den Nanoröhren der Membran durch einen thermischen Atomschichtabscheidungsprozess gebildet. In Schritt 1040 wird eine Beschichtungsschicht durch plasmagestützte Atomlagenabscheidung über der Schutzschicht gebildet. Die in 10 dargestellte Kammer 942 ist ein Beispiel für eine Kammer, in der sowohl die thermische Atomlagenabscheidung als auch die plasmaunterstützte Atomlagenabscheidung durchgeführt werden kann. Das Verfahren 1000 ist nicht auf die Verwendung einer einzigen Kammer beschränkt, in der sowohl die thermische als auch die plasmagestützte Atomlagenabscheidung durchgeführt wird. In anderen Ausführungsformen kann beispielsweise die thermische Abscheidung in einer Kammer und die plasmagestützte Abscheidung in einer anderen Kammer durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform beschreibt die vorliegende Offenbarung eine optische Baugruppe, beispielsweise eine Pellikel-Baugruppe einer EUV-Maske, die eine Matrix von mehreren Nanoröhren mit einer Kern-Schale-Struktur umfasst. In einer solchen Ausführungsform ist eine Beschichtungsschicht auf der Matrix der mehreren Nanoröhren vorgesehen. Die Beschichtungsschicht umfasst eine Verbindung, die ausgewählt ist aus Nichtmetallcarbiden, Nichtmetallsiliziden, Nichtmetallfluoriden, Übergangsmetallcarbiden, Übergangsmetallsiliziden und Übergangsmetallfluoriden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der hier offengelegten Ausführungsformen wird ein Verfahren bereitgestellt, das Erzeugen von EUV-Strahlung in einem EUV-Lithographiesystem umfasst. Die EUV-Strahlung wird durch eine Beschichtungsschicht aus einer Pellikel-Membran geleitet. Die Beschichtungsschicht enthält eine oder mehrere Verbindungen, die ausgewählt ist/sind aus Nichtmetallcarbidverbindungen, Nichtmetallsilizidverbindungen, Übergangsmetallcarbidverbindungen und Übergangsmetallsilizidverbindungen, die ein Verhältnis von EUV-Durchlässigkeit zu Dicke in Nanometern aufweisen, welches zwischen 40 und 10 beträgt. Die EUV-Strahlung, die durch die Beschichtung der Pellikelmembran passiert, wird durch eine transparente Schicht der Pellikelmembran geleitet. Die EUV-Strahlung, die die transparente Schicht der Pellikel-Membran passiert hat, wird von einer Maske reflektiert und von einem Halbleitersubstrat empfangen.
Gemäß einem dritten Aspekt der hier offengelegten Ausführungsformen wird ein Verfahren bereitgestellt, das Bilden einer Matrix von Nanoröhren umfasst. In solchen Ausführungsformen haben die Nanoröhren eine Kern-Schale-Struktur und eine Schutzschicht auf der Schale der Kern-Schale-Struktur. Auf der Matrix von Nanoröhren wird durch ein erstes Verfahren eine erste Beschichtungsschicht gebildet, und ein zweites Verfahren bildet eine zweite Beschichtungsschicht auf der ersten Beschichtungsschicht. In einigen Ausführungsformen haben die Nanoröhren eine Kern-Schale-Struktur. In anderen Ausführungsformen weisen die Nanoröhren keine Kern-Schale-Struktur auf. In anderen Ausführungsformen sind die Nanoröhren einzelne Nanoröhren, die gebündelt sind und mehrere Nanoröhrenbündeln bilden.
Die vorstehend beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen liefern. Aspekte der Ausführungsformen können, falls erforderlich, modifiziert werden, um Konzepte der verschiedenen Patente, Anwendungen und Veröffentlichungen zu verwenden, um noch weitere Ausführungsformen bereitzustellen.
Diese und andere Änderungen können an den Ausführungsformen im Lichte der obigen detaillierten Beschreibung vorgenommen werden. Im Allgemeinen sollten die in den folgenden Ansprüchen verwendeten Begriffe nicht so ausgelegt werden, dass sie die Ansprüche auf die in der Beschreibung und den Ansprüchen offengelegten spezifischen Ausführungsformen beschränken, sondern so, dass sie alle möglichen Ausführungsformen zusammen mit dem vollen Umfang der Äquivalente umfassen, auf die solche Ansprüche Anspruch haben. Somit sind die Ansprüche nicht durch die Offenbarung beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 63/283088 [0001]

Claims

Optische Baugruppe aufweisend: eine Matrix von mehreren Nanoröhren, wobei die mehreren Nanoröhren Nanoröhren enthalten, die eine Kern-Schale-Struktur aufweisen; und eine Beschichtungsschicht auf der Matrix, wobei die Beschichtungsschicht eine Verbindung enthält, die ausgewählt ist aus Nichtmetallcarbiden, Nichtmetallsiliziden, Übergangsmetallcarbiden oder Übergangsmetallsiliziden.
Optische Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Verbindung der Beschichtungsschicht ein Carbid oder Silizid von Bor, Silizium, Zirkonium, Niob oder Molybdän ist.
Optische Baugruppe nach Anspruch 2, wobei die Verbindung der Beschichtungsschicht eines oder mehrere der folgenden Elemente enthält: Borcarbid (B4C), Borsiliziumcarbid (BCSi), Siliziumhexaborid (B₆Si/Borsilizid), Siliziumcarbid (SiC), Niobmonosilizid (NbSi), Niobsilizid (NbSi₂ und Nb₅Si₃), Niobcarbid (Nb₄C₃), Zirkoniumsilizid (ZrSi₂), Zirkoniumcarbid (ZrC), Molybdäncarbid (Mo₂, Mo₄C und Mo₂C), Molybdändisilizid (MoSi₂), Molybdänsilizid (Mo₅Si₃).
Optische Baugruppe nach Anspruch 2, wobei die Verbindung der Beschichtungsschicht eines oder mehrere der folgenden Elemente enthält: Borcarbid (B₄C), Siliziumhexaborid (B₆Si/Borosilizid), Siliziumcarbid (SiC), Niobcarbid (Nb₄C₃), Niobsilizid (NbSi₂ und Nb₅Si₃), Zirkoniumsilizid (ZrSi₂), Zirkoniumcarbid (ZrC), Molybdänsilizid (Mo₅Si₃) und Molybdäncarbid (MoC, Mo₂C und Mo₄C).
Optische Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Nanoröhren, die eine Kern-Schale-Struktur aufweisen, mehrere Bündel aufweisen, welche Nanoröhren mit einer Kern-Schale-Struktur aufweisen.
Optische Baugruppe nach Anspruch 5, wobei eine Beschichtungsschicht auf jeder einzelnen Nanoröhre eines gegebenen Bündels von Nanoröhren mit einer Kern-Schale-Struktur vorhanden ist.
Optische Baugruppe nach Anspruch 5, wobei eine Beschichtungsschicht nicht auf jeder einzelnen Nanoröhre eines gegebenen Bündels von Nanoröhren mit Kern-Schale-Struktur vorhanden ist.
Optische Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtungsschicht nicht kohlenstoffhaltige Nanoröhren aufweist oder ein zweidimensionaler Film ist.
Verfahren umfassend: Erzeugen von EUV-Strahlung in einem EUV-Lithographiesystem; Durchleiten der EUV-Strahlung durch eine Beschichtungsschicht einer Pellikelmembran, wobei die Beschichtungsschicht eine Verbindung oder mehrere Verbindungen enthält, die ausgewählt ist/sind aus: Nichtmetallcarbidverbindungen, Nichtmetallsilizidverbindungen, Übergangsmetallcarbidverbindungen und Übergangsmetallsilizidverbindungen, die ein Verhältnis von EUV-%-Durchlässigkeit zu Dicke in Nanometern zwischen 40 und 10 aufweisen; Durchleiten der EUV-Strahlung, die die Beschichtungsschicht durchdrungen hat, durch eine transparente Schicht der Pellikelmembran; von einer Maske, Reflektieren der EUV-Strahlung, die die transparente Schicht durchdrungen hat; und Empfangen der von der Maske reflektierten EUV-Strahlung auf einem Halbleitersubstrat.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Verhältnis von EUV-Durchlässigkeit in % zu Dicke in Nanometern zwischen 38 und 13 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Durchleiten der EUV-Strahlung durch eine transparente Schicht einer Pellikelmembran umfasst: Durchleiten der EUV-Strahlung durch eine transparente Schicht, die polykristallines Silizium (Poly-Si), dotiertes Silizium, eine dotierte Verbindung auf Siliziumbasis, Kohlenstoff-Nanoröhren, Silizium-Kohlenstoff-Nanoröhren, Bornitrid-Nanoröhren, Molybdänsulfid-Nanoröhren, Molybdänselenid-Nanoröhren, Wolframsulfid-Nanoröhren oder Wolframselenid-Nanoröhren enthält.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Durchleiten der EUV-Strahlung durch eine transparente Schicht einer Pellikelmembran umfasst: Durchleiten der EUV-Strahlung durch eine Beschichtungsschicht auf den Kohlenstoff-Nanoröhren, Silizium-Kohlenstoff-Nanoröhren, Bornitrid-Nanoröhren, Molybdänsulfid-Nanoröhren, Molybdänselenid-Nanoröhren, Wolframsulfid-Nanoröhren oder Wolframselenid-Nanoröhren der transparenten Schicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die EUV-Strahlung, die die transparente Schicht der Pellikelmembran durchdrungen hat, in eine zweite Beschichtungsschicht der Pellikelmembran geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das Durchleiten der EUV-Strahlung durch eine Beschichtungsschicht einer Pellikelmembran umfasst: Durchleiten der EUV-Strahlung durch eine erste Beschichtungsschicht und dann das Durchleiten der EUV-Strahlung, die die erste Beschichtungsschicht passiert hat, durch eine zweite Beschichtungsschicht, vor dem Durchleiten der EUV-Strahlung durch die transparente Schicht.
Verfahren umfassend: Bilden einer Matrix von Nanoröhren, wobei die Nanoröhren eine Kern-Schale-Struktur aufweisen und eine Schutzschicht auf der Schale der Kern-Schale-Struktur der Nanoröhren aufweisen; Bilden einer ersten Beschichtungsschicht auf der Matrix von Nanoröhren durch ein erstes Verfahren; und Bildung einer zweiten Beschichtungsschicht über der ersten Beschichtungsschicht durch ein zweites Verfahren.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Nanoröhren mit einer Kern-Schale-Struktur mehrere einzelne ungebündelte Nanoröhren enthalten.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Nanoröhren mit einer Kern-Schale-Struktur gebündelt sind und mehrere Nanoröhrenbündeln bilden.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Nanoröhrenbündel sieben oder mehr einzelne Nanoröhren mit einer Kern-Schale-Struktur enthalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei der Kern der Nanoröhren Kohlenstoff-Nanoröhren sind.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Schale der Kern-Schale-Struktur mehrere Nicht-Kohlenstoff-Nanoröhren enthält.