JP2010509774A - Ｅｕｖ光の透過率が改善されたｅｕｖペリクル - Google Patents

Abstract

例示的な実施形態によれば、リソグラフィマスク（１０４）を保護するための極紫外（ＥＵＶ）ペリクル（１０６）はエアロゲル膜（１２２）を有する。前記ペリクルは、前記リソグラフィマスクに前記エアロゲル膜を取り付けるためのフレーム（１２４）を更に有する。前記エアロゲル膜は、前記ペリクルのＥＵＶ光の透過率を増加させる。

Description

本発明は、一般に、半導体デバイスの作製の分野に関する。より詳細には、本発明は、半導体ウェハのリソグラフィパターニングの分野に関する。

半導体ウェハの加工（fabrication）では、リソグラフィプロセスにおいて、ナノメートルのスケールのパターンなどの非常に微細なパターンを、マスクから半導体ウェハに転写できるようにするために極紫外（ＥＵＶ）光が使用されうる。ＥＵＶリソグラフィでは、吸収膜が選択的に除去されている反射面の一部から、ＥＵＶ光を反射させることにより、リソグラフィマスクに形成されたパターンが半導体ウェハに転写されうる。不要なパーティクルがマスク面に達し、マスクに形成されたパターンを変えてしまうのを防ぐために、マスクの前面にペリクルが設けられうる。しかし、ＥＵＶ光は、既知のあらゆる材料への吸収が非常に高いため、マスクの前面にレチクルを設けると、ＥＵＶ光の透過率が大幅に低下し、ＥＵＶリソグラフィ露光装置のスループットが不利に低下するおそれがある。

１つの手法では、パーティクルによる汚染からマスクを保護するために、箱のなかにリソグラフィマスクが保管され、蓋が閉じられる。リソグラフィマスクが、ＥＵＶリソグラフィ露光装置に導入されると、マスクを使用する直前に、露光装置の真空チャンバ内で箱の蓋が開かれうる。使用後は、マスクを保護するために、箱の蓋がすぐに閉じられうる。しかし、この手法では、蓋の開閉時に、材料がこすれて生成されるパーティクルによって、リソグラフィマスクが汚染されるおそれがある。

特許請求の範囲に完全に記載する、ＥＵＶ光の透過率が改善されたＥＵＶペリクルについて、図面の少なくとも１つに実質的に図示するか、図面の少なくとも１つに関連して記載する。

本発明の一実施形態による、例示的なリソグラフィマスクに例示的なＥＵＶペリクルが取り付けられている例示的なＥＵＶリソグラフィシステムの図。 本発明の実施形態を実施するためのステップを示すフローチャート。 本発明の一実施形態による、リソグラフィマスクを保護するためのＥＵＶペリクルを使用することによって作製された例示的なチップまたはダイを有する例示的な電子システムの図。

本発明は、ＥＵＶ光の透過率が改善されたＥＵＶペリクルを対象としている。以下の説明には、本発明の実施に関連する特定の情報が含まれる。当業者は、本発明を、本願で具体的に記載するものと異なる方法で実施することができることを認めるであろう。また、本発明を曖昧にすることのないよう、本発明の特定の詳細の一部は記載しない。

本願の図面とその付随する詳細な説明は、単に本発明の例示的な実施形態のみを対象としている。簡潔を期するために、本発明の別の実施形態は、本願に詳細に記載せず、本図面に詳細に示すことはしない。

図１は、本発明の一実施形態による、例示的な半導体ウェハとの動作における、例示的なリソグラフィマスクに例示的なＥＵＶ（極紫外）ペリクルが取り付けられている例示的なＥＵＶリソグラフィシステムの図を示す。図１において、ＥＵＶリソグラフィシステム１０２は、リソグラフィマスク１０４、ＥＵＶペリクル１０６、ＥＵＶ光源１０８および光学素子１１０を備え、半導体ダイ１１４を有する半導体ウェハ１１２と共に動作中である。リソグラフィマスク１０４は、ＥＵＶ反射マスクであり、基板１１６、反射膜１１８および吸収膜１２０を備え、ＥＵＶペリクル１０６はエアロゲル膜１２２およびフレーム１２４を備える。ＥＵＶリソグラフィシステム１０２は、ウェハ加工（wafer
fabrication）中のＥＵＶリソグラフィ露光装置におけるリソグラフィプロセスにおいて、リソグラフィマスク１０４にあるパターンを半導体ウェハ１１２に転写するために使用されうる。

図１に示すように、反射膜１１８は、基板１１６に設けられ、ＥＵＶ光を反射させるための多層膜を有しうる。例えば、反射膜１１８は、モリブデンとシリコンの複数の層を交互に有しうる。基板１１６は、溶融石英または熱膨張係数の低いその他の適切な材料を含み、厚さは、例えば約１／４インチなどである。また、図１に示すように、吸収膜１２０が、反射膜１１８に設けられており、パターン１２６を有する。吸収膜１２０は、当業界において公知の適切なＥＵＶ吸収材料を含むことができる。反射ＥＵＶ光によって半導体ウェハ１１２にリソグラフィにより転写されうるパターン１２６は、吸収膜１２０の一部を選択的に除去して、反射膜１１８の対応する部分を露出させることによって形成されうる。半導体ウェハ１１２のリソグラフィ処理中に、露出された反射膜１１８の部分に到達したＥＵＶ光のみが反射され、光学素子１１０によって半導体ウェハ１１２に案内される。

更に図１では、リソグラフィマスク１０４にフレーム１２４が取り付けられており、フレーム１２４は、金属または他の適切な材料を含むことができる。フレーム１２４は、例えば、０．５センチメートル（ｃｍ）〜１．０ｃｍなどの厚さ１２８を有する。フレーム１２４は、例えば、接着剤または他の適切な種類の固定手段によってリソグラフィマスク１０４に取り付けられうる。また、図１では、エアロゲル膜１２２が、フレーム１２４に取り付けられ、リソグラフィマスク１０４を覆っている。フレーム１２４は、エアロゲル膜１２２を取り付けているほかに、エアロゲル膜１２２を、リソグラフィマスク１０４の表面に形成されたパターン１２６から０．５ｃｍ〜１．０ｃｍ離している。

エアロゲル膜１２２は、パーティクル１３０などのパーティクルが、リソグラフィマスク１０４に接触して、これにより、マスクの表面上のパターン１２６を不用意に変えてしまうのを防ぐことにより、リソグラフィマスク１０４を保護している。例えば、エアロゲル膜１２２は、直径が１０．０ナノメートルを超えるパーティクルからリソグラフィマスク１０４を保護することができる。また、エアロゲル膜１２２は、リソグラフィ印刷プロセス中に、パーティクルを、画像光学素子１１０の焦点距離よりも大きな距離だけ確実に離すことによって、パーティクルが半導体ウェハ１１２に印刷されるのを防ぐために、パーティクル１３０などのパーティクルを、パターン１２６から十分な距離だけ離す。エアロゲル膜１２２は、ＥＵＶ光の透過率が非常に高く、シリコンなどの材料の「エアロゲル」の形態を含んでもよい。

「エアロゲル」は、一般に空気を９０．０％〜９９．８％含み、立方センチメートル（ｃｍ^３）当たり１．１ミリグラム（ｍｇ）〜１５０．０ｍｇ／ｃｍの範囲の密度を有するオープンセルのメソポーラスな固体物質の種類に属する。一般に、材料は、材料がエアロゲルの形態をとるときに密度が最も低くなる。材料は、その材料のほかのどのような形態よりも、エアロゲルの形態においてＥＵＶ透過率が高く（すなわちＥＵＶ吸収損が低く）なる。エアロゲルは、ナノサイズの視点でみると、構造的にスポンジに似ており、ナノ粒子の相互接続された網から構成されている。エアロゲルは、レイリー散乱が存在することにより、滑らかな固体膜にはない透過損失機構を有する。レイリー散乱とは、光の波長より小さいパーティクルから白色光が散乱されるときに生ずる光学現象である。エアロゲル膜のレイリー散乱による透過損失は、エアロゲルのナノポアのサイズを小さくすることによって最小化することができる。この観点からみると、多孔性シリコンは、同材料のポア径を電気化学的に調整することが容易であるため特に有利である。

エアロゲル膜１２２は、超低密度を得るために、エアロゲルの形態の材料を含む。また、ＥＵＶ光の透過率が高いエアロゲル膜を得るために、ＥＵＶの吸収の低い材料が選択される。例えば、エアロゲル膜１２２は、多孔性シリコンを含むシリコンエアロゲルを含んでもよい。シリコンエアロゲルは、固体シリコンの２．３３ｇ／ｃｍ^３という大幅に高い密度と比べて、約１．９ｍｇ／ｃｍ^３という非常に低い密度を有する。例えば、シリコンエアロゲルは、フッ化水素（ＨＦ）を主成分とする溶液にシリコンを電気化学的に溶解させることによって形成することができる。別の実施形態では、エアロゲル膜１２２は、金属発泡エアロゲルなど、エアロゲルの形態の金属などの材料を含んでもよい。金属発泡エアロゲルは、ヒドロゲルに、適切な貴金属またはルテニウムなどの遷移金属のイオンを含有する溶液を含浸することによって形成することができる。その後、含浸させたヒドロゲルにガンマ線を照射して、金属のナノ粒子を析出させ、金属発泡を形成する。ルテニウムを含む金属発泡体は非常に高い耐酸化性を有し、この点は特にＥＵＶペリクルで有利である。

エアロゲル膜１２２は、例えば、約１．０マイクロメートル〜約１０．０マイクロメートルなどの膜厚１３２を有する。一実施形態では、エアロゲル膜１２２の膜厚は約１０．０マイクロメートルであってもよい。エアロゲル膜１２２は、約１０．０マイクロメートルの膜厚では、入射するＥＵＶ光の９７．０％以上を透過させ、これにより、ＥＵＶリソグラフィ露光装置のスループット損失がごくわずかな値に抑えられ、有利である。膜厚１３２は、構造強度、パーティクル阻止能とＥＵＶの透過性のバランスが取れたエアロゲル膜が得されるように、最適に選択されうる。このため、本発明のエアロゲル膜は、ＥＵＶ光の十分に高い透過率を与えるのに十分薄いが、支持メッシュを使用しなくても使用できるのに十分な強度を与え、パーティクル１３０などのパーティクルをトラップするのに十分厚い膜厚を有しうる。

更に、図１では、ＥＵＶ光源１０８が、ＥＵＶペリクル１０６の下に設けられており、リソグラフィマスク１０４の表面にあるパターン１２６を半導体ウェハ１１２に転写するためのＥＵＶ光の供給源となっている。また、図１では、ＥＵＶ光源１０８からの入射ＥＵＶ光１３４が、ＥＵＶペリクル１０６のエアロゲル膜１２２を通り、リソグラフィマスク１０４の表面に到達している。吸収膜１２０で覆われていない反射膜１１８の部分に到達したＥＵＶ光１３４の一部は、反射ＥＵＶ光１３６としてエアロゲル膜１２２に反射され、光学素子１１０を通って、半導体ウェハ１１２に到達しうる。これに対して、吸収膜１２０に到達した入射ＥＵＶ光１３４の一部は吸収され、エアロゲル膜１２２によって反射されない。このため、リソグラフィマスク１０４のパターニングされた表面から反射された入射ＥＵＶ光１３４の一部である反射ＥＵＶ光１３６によって、パターン１２６が半導体ウェハ１１２に転写すなわち印刷される。

また、図１では、ＥＵＶペリクル１０６と半導体ウェハ１１２の間に光学素子１１０が設けられており、光学素子１１０は、ＥＵＶリソグラフィ印刷プロセスにおいてＥＵＶリソグラフィ印刷機を使用することによって、反射ＥＵＶ光１３６を合焦させ、レジスト塗布された半導体ウェハ１１２に案内するために使用される。また、図１では、半導体ウェハ１１２上に半導体ダイ１１４が存在しており、半導体ウェハ１１２と同時に加工される。例えば、半導体ダイ１１４は、マイクロプロセッサのダイなどである。しかし、半導体ダイ１１４には、従来技術において公知のメモリアレイまたはほかの種類の集積回路が含まれてもよい。ウェハの加工時（wafer sublication）に、パターン１２６が、半導体ダイ１１４のほか、半導体ウェハ１１２に存在する他の半導体ダイに転写される（これらは簡潔を期するために図１に図示されていない）。半導体ウェハ１１２の加工が完了したら、ダイシングプロセスにおいて半導体ダイ１１４が半導体ウェハ１１２から分離されうる。

このため、本発明は、リソグラフィマスクを保護するためにＥＵＶペリクルにエアロゲル膜を使用することによって、マスクの表面にあるパターンを不用意に変えるおそれのある不要なパーティクルからリソグラフィマスクを効果的に保護している。また、本発明は、例えば、シリコンエアロゲルを含むエアロゲル膜を使用することによって、従来のＥＵＶペリクルと比べて大幅にＥＵＶ光の透過率が改善されたＥＵＶペリクルを実現する。この結果、本発明は、従来のペリクルと比べてＥＵＶリソグラフィ露光装置の高いスループットを提供するＥＵＶペリクルも有利に実現する。

図２は、本発明の実施形態に係る例示的な方法を示すフローチャートを示す。当業者にとって自明な特定の詳細および特徴はフローチャート２００から省略している。例えば、当業界で公知のように、ステップが、１つ以上のサブステップから構成されても、特化した装置または材料が含まれてもよい。

ここで図２のフローチャート２００のステップ２０２を参照すると、ＥＵＶリソグラフィプロセス中に、リソグラフィマスク１０４を保護するために図１のエアロゲル膜１２２を含むＥＵＶペリクル１０６を使用して、半導体ウェハ１１２が加工される。ＥＵＶリソグラフィプロセス中に、ＥＵＶ光を使用するＥＵＶリソグラフィ印刷機を使用して、リソグラフィマスク１０４にあるパターン１２６が、レジスト塗布された半導体ウェハ１１２に転写されうる。エアロゲル膜１２２は、不要なパーティクルからリソグラフィマスク１０４を有効に保護し、ＥＵＶ光の透過率を大幅に改善するシリコンエアロゲルを含む。

フローチャート２００のステップ２０４において、ウェハ加工の完了後に、ダイシングプロセスにおいて半導体ダイ１１２から半導体ダイ１１４が分離されうる。例えば、ＥＵＶリソグラフィプロセスのリソグラフィマスクを保護するための本発明のＥＵＶペリクルを用いて作製される半導体ダイ１１４は、マイクロプロセッサのダイなどである。

図３は、本発明の一実施形態による、リソグラフィマスクを保護するためのＥＵＶペリクルを使用することによって作製された例示的なチップまたはダイを有する例示的な電子システムの図を示す。電子システム３００は、回路基板３１４に存在し、これを介して相互接続されている、例示的なモジュール３０２，３０４，３０６、ＩＣチップ３０８、別個部品３１０，３１２を備える。一実施形態では、電子システム３００は、１つ以上の回路基板を有しうる。ＩＣチップ３０８は、図１の半導体ダイ１１４などの半導体ダイを有し、この半導体ダイは、図１のＥＵＶペリクル１０６などの本発明のＥＵＶペリクルの実施形態を使用することによって作製される。ＩＣチップ３０８は、例えば、マイクロプロセッサ等の回路３１６を備える。

図３に示すように、モジュール３０２，３０４，３０６は回路基板３１４に搭載されており、これらは、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、ビデオ処理モジュール、音声処理モジュール、高周波レシーバ、高周波トランスミッタ、イメージセンサモジュール、電力制御モジュール、電気機械モーター制御モジュール、またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、あるいは最新の電子回路基板に使用されるほかの任意の種類のモジュールなどである。回路基板３１４は、モジュール３０２，３０４，３０６、別個部品３１０，３１２およびＩＣチップ３０８を相互接続するための多数の相互接続トレース（図３に不図示）を有しうる。

また、図３では、回路基板３１４にＩＣチップ３０８が搭載されており、ＩＣチップ３０８は、例えば、本発明のＥＵＶペリクルの実施形態を使用することによって作製される任意の半導体ダイを有しうる。一実施形態では、ＩＣチップ３０８が、回路基板３１４に搭載されず、別の回路基板にあるほかのモジュールと相互接続されてもよい。更に図３では、別個部品３１０，３１２が回路基板３１４に搭載されており、これらはそれぞれ、例えば、ＢＡＷフィルタまたはＳＡＷフィルタを含むものなどの離散フィルタ、パワーアンプまたはオペアンプ、トランジスタまたはダイオードなどの半導体デバイス、アンテナ素子、誘導子、コンデンサまたは抵抗器などである。

例えば、電子システム３００は、有線通信デバイス、無線通信デバイス、携帯電話、交換装置、ルータ、リピータ、コーデック、ＬＡＮ、ＷＬＡＮ、ブルートゥースの対応デバイス、デジタルカメラ、デジタルオーディオプレーヤおよび／またはレコーダ、デジタルビデオプレーヤおよび／またはレコーダ、コンピュータ、モニタ、テレビジョン受信機、衛星セットトップ箱、ケーブルモデム、デジタル自動車制御システム、デジタル制御家電製品、プリンタ、コピー機、デジタルオーディオまたはビデオ受信器、高周波トランシーバ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、デジタルゲーム機、デジタル試験および／または測定装置、デジタルアビオニクスデバイス、医療用デバイス、デジタル制御医療機器、最新の電子アプリケーションで使用される、ほかの任意の種類のシステム、デバイス、部品またはモジュールなどに使用することができる。

このため、本発明は、例えば、ＥＵＶペリクルに、シリコンエアロゲルを含むエアロゲル膜を使用することによって、大幅に改善されたＥＵＶ光の透過率を有利に与えると共に、リソグラフィマスクを不要なパーティクルから効果的に保護するＥＵＶペリクルを提供する。本発明のＥＵＶペリクルは、ＥＵＶ光の透過率を改善することによって、半導体ウェハのリソグラフィ処理中に、ＥＵＶリソグラフィ露光装置のスループットを有利に改善する。

本発明の上記の説明から、本発明の範囲を逸脱することなく本発明の概念を実施するために、各種の技術を使用することができることは明らかである。また、特定の実施形態の特に参照して本発明を説明したが、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、形態および細部を変更することができることを、当業者は認めるであろう。このため、記載した実施形態は、あらゆる点で例示に過ぎず、限定するものではないと考えるべきである。また、本発明は、本明細書において記載した特定の実施形態に限られず、本発明の範囲から逸脱することなく、多くの組み替え、変更および置き換えが可能であることも理解されるべきである。

ＥＵＶ光の透過率が改善されたＥＵＶペリクルを開示した。

Claims (10)

1. リソグラフィマスクを保護するための極紫外（ＥＵＶ）ペリクル（１０６）であって、
   エアロゲル膜（１２２）と、
   前記リソグラフィマスクに前記エアロゲル膜を取り付けるためのフレーム（１２４）とを備え、
   前記エアロゲル膜は、前記ペリクルのＥＵＶ光の透過率を増加させるＥＵＶペリクル。
2. 請求項１に記載のＥＵＶペリクルによって作製された半導体ダイ（１１４）。
3. 前記半導体ダイはマイクロプロセッサのダイである請求項２に記載の半導体ダイ。
4. 前記エアロゲル膜はエアロゲルの形態の材料を含み、前記材料はＥＵＶの吸収が低くなるように選択される請求項１に記載のＥＵＶペリクル。
5. 半導体ダイ（１１４）の作製方法であって、
   リソグラフィマスク（１０４）を保護するために、エアロゲル膜と、前記リソグラフィマスクに前記エアロゲル膜を取り付けるためのフレームとを有し、前記エアロゲル膜は、前記ペリクルのＥＵＶ光の透過率を増加させるペリクル（１０６）を使用する極紫外（ＥＵＶ）リソグラフィ印刷機を使用してウェハ（１１２）を加工するステップ（２０２）と、
   前記半導体ダイ（１１４）を分離するために前記ウェハをダイシングするステップ（２０４）と、を含む方法。
6. 前記エアロゲル膜はエアロゲルの形態の材料を含み、前記材料はＥＵＶの吸収が低くなるように選択される請求項５に記載の方法。
7. 前記材料はシリコンを含む請求項６に記載の方法。
8. 前記材料は金属を含む請求項６に記載の方法。
9. 前記金属はルテニウムを含む請求項８に記載の方法。
10. 前記半導体ダイはマイクロプロセッサのダイである請求項５に記載の方法。

Images