JP5748347B2

JP5748347B2 - Ｅｕｖ用ペリクル

Info

Publication number: JP5748347B2
Application number: JP2012026103A
Authority: JP
Inventors: 山田　素行; 素行山田; 昌次秋山
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2032-02-09
Also published as: JP2013165102A

Description

本発明は、EUV（Extreme Ultra Violet）用ペリクルに関し、特に、入射したEUV光の減少を極力抑えることができると共に、高い強度を有するEUV用ペリクルに関する。

半導体デバイスの高集積化、微細化が進み、今では45nm程度のパターニングも実用化されつつある。このパターニングに対しては、従来のエキシマ光を用いる技術の改良技術、即ちArFを用いる液浸法や二重露光などの技術を応用して対応することが可能である。しかしながら次世代の更に微細化した32nm以下のパターニングには、最早エキシマ光を用いた露光技術では対応することが難しく、エキシマ光に比べて極めて短波長である、13.5nmを主波長とするEUV光を使用するEUV露光技術が本命視されている。

このEUV露光技術の実用化については、既にかなりの進展が見られているものの、光源、レジスト、ペリクルなどについては、解決されるべき多くの技術的課題が残されている。例えば、製造歩留まりの低下を左右する、フォトマスク上への異物の付着を防止する防塵用のペリクルについては、未だ種々の解決すべき問題が有り、EUV用ペリクル実現の上で大きな障害となっている。

特に問題となっているのは、EUV光の透過率が高いだけでなく、酸化等による経時変化がない、化学的に安定なペリクルに好適な透過膜の材料開発に、未だ目処が立っていない事である。
従来、ペリクル膜の材料については種々の問題があり、特に有機材料はEUV光を透過せず、分解したり劣化したりするという問題がある。EUV光の波長帯に対して完全な透明性を有する材料は存在しないが、比較的透明な材料としてシリコン製の薄膜が開示されている（特許文献１、非特許文献１）。
これらのシリコン製の薄膜は、EUV光の減衰を少なくする観点から、限りなく薄いことが好ましい。

しかしながら、これらのシリコン膜は、厚さが20nmのシリコンと15nmのルビジウムにより構成される等、ナノメーターオーダーの極薄膜であるから、強度的に非常に脆く、単独でEUV用ペリクルとして使用する事は不可能である。

このため、上記のEUV用ペリクルにおいては、EUV光を通過させる開口部を有すると共に、極薄膜の補強をするための構造物として、ハニカム形状の構造物をEUV用ペリクル膜と一体化させている。
例えば、SOI（Silicon On Insulator）を用いるEUV用ペリクルが提案されている。該ペリクルは、ペリクル膜を補強するためのメッシュ構造を有してしているが（特許文献２）、メッシュ構造として強度的に優れているものはハニカム構造である。

ハニカムの強度はハニカムのピッチ、ハニカム辺の幅、辺の高さによって決定され、ピッチが狭いほど、辺幅が大きいほど、辺が高いほど強度が向上する。
しかしながら、ペリクルを通過するEUV光の減衰を最小限に抑えるためにはハニカムの開口率を高くしなければならないが、上述のようにして強度を向上させると、開口率が低下する。

ステッパー内の光源から発光されるEUV光は、ステッパーの光学系を辿ってウェハー上に結像し、所望のパターンを描くが、光路上のEUV用ペリクルによる光の減少が大きいと、光源の発光強度やミラーの反射率、あるいはウェハーに塗布されたレジストの感度を増加させる等の補完的な技術が必要になり、EUV光学系の構成要素の全てに悪影響を及ぼすので、光の減少は極力避けなければならない。

ここで、ペリクルに入射したEUV光を減少させるのは、EUV用ペリクル膜による減衰とハニカムの開口率である。該ハニカムの開口率は、ハニカムを構成するハニカムの辺の幅、ハニカムのピッチ、ハニカムの高さによって決定される（図１、図２）。
また、ハニカムの高さも開口率に影響を与えるのは、EUVステッパー内では、光がペリクル面の垂直方向に対して4°〜6°の角度で傾斜してペリクルへ入射するため、ハニカムの高さによって影ができるからである。
このような配慮をした後に、開口率を極力低下させないでペリクルの強度を維持することができる構造が求められる。

Livinson et al., United States Patent US6,623,893 B1, “PELLICLE FOR USE IN EUV LITHOGRAPHITY AND METHOD OF MAKING SUCH A PELLICLE”。特開２０１０−２５６４３４号公報

Shroff et al. "EUV pellicle Development for Mask Defect Control," Emerging Lithographic Technologies X, Proc of SPIE Vol.6151 615104-1(2006)

従って、本発明の目的は、ペリクルに入射したEUV光の減少を極力抑えるために、開口率を極力低下させずに、ペリクルの強度を維持することができる構造を持たせたEUV用ペリクルを提供することにある。

本発明者等は、ペリクルの開口率を大きくすると共に、強度も向上させるという、相反する問題を解決すべく鋭意検討した結果、ハニカム構造における応力の集中を防止する方法として、隣接するハニカム辺が交わる、ハニカムを形成する６角形の頂点部の形状を特定の形状とすることによって、従来形状のハニカムに対する外部限界応力と同等の応力を印加しても、破断を防止することができることを見出し、本発明に至った。

即ち本発明は、EUV透過膜を補強するハニカム形状の構造物を有するEUV用ペリクルであって、ハニカムを構成する６角形の２辺が交わる点において、各２辺が、円弧状の凹状曲線又は楕円状の凹状曲線をなして交わるように形成されており、前記円弧の半径、又は、前記楕円の長軸と短軸の平均値の1/2が、前記ハニカムを形成する６角形の辺長の1〜1/2倍であることを特徴とするEUV用ペリクルである。

本発明により、EUV用ペリクルの開口率を殆ど低下させずに、ペリクルの強度を維持することができ、入射したEUV光の減少を極力抑えることができる。

ハニカムの基本構造を表わす図である。ハニカムの１単位を表わす図である。本発明のハニカムの一例と、従来のハニカムとを比較する図である。本発明のハニカムの他の一例と、従来のハニカムとを比較する図である。本発明のハニカムの他の一例と、従来のハニカムとを比較する図である。

本発明のEUV用ペリクルが有する、EUV透過膜の補強をする構造物は、ハニカム形状の構造物からなり、ハニカムを形成する６角形のハニカム辺が交わる点において、各２辺が、円弧状の凹状曲線又は楕円状の凹状曲線をなして交わるように形成されてなる。

EUVスキャナー中のEUV用ペリクルは、リソグラフィーパターンが描かれたEUVマスクと一体となったEUVレチクルを構成する。EUV光の露光時は、EUV光源からのEUV光をまずEUVレチクルの片端に照射し、この光照射部がマスク上の片端から対向端へ移動するように露光を繰り返す。

実際には、EUV光がEUVレチクルの照射位置に従って移動するのではなく、EUVレチクルの方が移動する。この一回のレチクルの移動でEUV光がウェハーに一回照射されることになり、必要な露光の回数だけ移動を繰り返す。
EUV光の照射後、レチクルは初めの位置に戻り、次の露光が開始されるので、レチクルは往復運動を繰り返す。

現場生産機として稼働するスキャナーでは、生産性が強く求められるので、単位時間当たりの露光の回数を多くすること、即ち上述したレチクルの往復運動を俊敏に行なうことが求められる。
このように、レチクルの往復運動の時間が短縮されると、レチクルにかかる加速度は６G〜１０Gに達するので、このように大きな加速度に耐え得るように、EUV用ペリクルを設計する必要がある。

このように、EUV用ペリクルを加速させることによって発生する力は、ハニカムに内部応力を発生させる。このハニカムにかかる応力分布は、コンピューターによる力学シミュレーションを実施することによって、類推することができる。
このハニカムの応力分布を力学シミュレーションによって計算すると、隣接するハニカム辺が交わる点において最大の応力が加わることが確認された。
従って、ハニカムが破壊するのは、最大応力がかかる部位の応力が、その材料の破壊強度以上になるときであるから、応力集中部の応力を緩和することによって、ハニカムの破断を防止することができる。

これを図３を用いて説明する。通常のハニカムでは、この交点は「ハニカム辺の交点A」の様に三つの辺をなす直線が交差し、各辺の間で、それぞれ120°の内角を形成するが、この内角部分に特に応力が集中する。
特に本発明のような、μｍ単位のピッチ、辺幅、辺長のハニカムでは、mmやcm単位のハニカムと比較すると、応力が集中する傾向が強い。
このため、μm単位の構成要素でも応力を分散することができるハニカム構造体が必要とされる。
そこで本発明においては、ハニカムを形成する６角形において、隣接する辺を、円弧状の凹状曲線又は楕円状の凹状曲線で連結し、ハニカムを形成する６角形の内角形成部を、凹状曲線とする。これによって、ハニカムに係る応力の集中が緩和され、ハニカムの強度が向上する。

図３に示されるように、ハニカムを形成する６角形の頂点部曲線が円弧形状である場合、円弧の半径８は、ハニカムの辺長９の1〜1/5倍とする必要がある。半径８がハニカムの辺長９よりも大きい場合は、応力緩和が促進されるものの、ハニカムの開口率が低下して光の透過率が低下する。また、半径８がハニカムの辺長９の1/5倍より小さいと、交点に応力が集中しやすく、ハニカムの強度の向上に寄与しなくなるので、EUV用ペリクルの補強材としては不十分なものとなる。
本発明においては、更に有効に応力を緩和する観点から、内接する円弧の半径をハニカム辺長の１〜１／２倍とする。

また、図４においては、ハニカム辺の交点Ａでは明瞭な角が形成されているのに対し、ハニカム辺の交点Ｂでは、曲線によって辺と辺が連結され、凹凸部が形成されているので、交点Ｂの方が交点Ａよりも外力に対する応力の集中が少ない。
しかしながら、交点Ｂは凹凸状の形状であるために、凹部と凸部との関係で応力が部分的に集中する場合がある。このため、ハニカム辺の交点を凹形状とすることが好ましい。

また、図５に示されるように、ハニカムを形成する６角形の頂点部の曲線が楕円形状である場合、その楕円１１の長軸１２と短軸１３の平均値の1/2が、ハニカム辺長の１〜1/5倍とする必要がある。長軸と短軸の平均値の1/2がハニカム辺長よりも大きい場合は、応力緩和が促進されるものの、ハニカムの開口率が低下するのでハニカムの開口率が低下して光の透過率が低下する。
また、長軸と短軸の平均値の1/2がハニカム辺長の1/5倍より小さい場合、交点に応力が集中しやすく、ハニカムの強度の向上に寄与しなくなるので、EUV用ペリクルの補強材としては不十分なものとなる。
本発明においては、更に有効に応力を緩和する観点から、長軸と短軸の平均値の1/2を、ハニカム辺長の1〜1/2倍とする。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。

直径200mm、厚さ725μmのシリコン基板のハンドル基板上に、実質的にCOP（Crystal Originated Particle）等の結晶欠陥が少ないシリコン単結晶(Nearly Perfect Crystal：NPC)からなる厚さ100nmの薄膜が、厚さ150nmの熱酸化膜（SiO₂）を介して貼り付けられているSOI(Silicon On Insulator)基板を用いて、以下の通り、ペリクル膜を製造した。
上記SOI基板のハンドル基板を50μmまで薄化した後、ハンドル基板側にハニカム構造をリソグラフィーでパターニングし、DRIＥ（Deep Reactive Ion Etching）により、
ハニカム単位の６角形の各々の内角において曲線を有するハニカム構造を作り込んだ。
該ハニカム構造において、ピッチは200μm、ハニカム線幅は25μm、ハニカム辺長は115μm、及び曲線部は半径115μmの円弧とした。
次いで、HF処理してBOX（Buried Oxide）膜を除去し、EUV用ペリクル膜とした。

長さ150mm、幅125mm、厚さ1.5mmのアルミ合金製フレームと、同じサイズに裁断したEUV用ペリクル膜とを、水ガラスを用いて接着し、EUV用ペリクルとした。
次に、振動試験用の透明なアクリルボックスに、EUV用ペリクルのフレームを、ハニカムの１辺と振動方向とのなす角度が30°となるようにセットし、両面テープで固定した。

次に、アクリルボックスを振動試験機の振動台にセットし、アクリルボックス内をロータリー真空ポンプで真空排気しながら、振動台に正弦波振動をかけた。
正弦波振動の加速度を増加させながら振動を継続させたところ、50Gの加速度で振動させてもEUV用ペリクル膜は破損しなかった。

［実施例２−１、２−２及び参考例］
実施例１と同様な方法で、ハニカムの内角に内接する円弧の半径が25μm（参考例）、60μm、80μmとなるEUV用ペリクル膜をそれぞれ製造し、実施例１と同様に振動試験を実施した。
結果を表１に示す。

［比較例１］
実施例１と同様の方法で、ハニカムの内角に内接する円弧の半径が20μmとなるペリクル膜、及び円弧を設けなかったペリクル膜をそれぞれ作製し、実施例１と同様に振動試験を実施した。
結果を表２に示す。

表１及び表２に示された結果から、本発明のペリクルは、強力な加速を加えても、破損し難く、高い強度を有することが確認された。

本発明のEUV用ペリクルは、EUV露光に用いられる極めて薄いペリクル膜を用いても破損し難く、半導体デバイス等のパターニングに有効であるため、本発明は産業上極めて有用である。

１ハニカム
２ハニカムのピッチ
３ハニカムの辺幅
４ハニカムの単位
５ハニカムの辺部
６ハニカムの角部
７ハニカムの高さ
８内接円の半径
９ハニカムの辺の長さ
１０ハニカムの内角の凹凸部
１１内接楕円
１２楕円の長軸
１３楕円の短軸

Claims

EUV透過膜を補強するハニカム形状の構造物を有するEUV用ペリクルであって、前記ハニカムを構成する６角形の２辺が交わる点において、各２辺が円弧状の凹状曲線又は楕円状の凹状曲線をなして交わるように形成されており、前記円弧の半径、又は、前記楕円の長軸と短軸の平均値の1/2が、前記ハニカムを形成する６角形の辺長の1〜1/2倍であることを特徴とするEUV用ペリクル。
前記凹状曲線が前記円弧形状である、請求項１に記載されたEUV用ペリクル。
前記凹状曲線が前記楕円形状である、請求項１に記載されたEUV用ペリクル。