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      表膜用膜和表膜的制作方法

      文檔序號:9332578閱讀:399來源:國知局
      表膜用膜和表膜的制作方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及使用極紫外光的光刻用的表膜用膜和具備該表膜用膜的表膜。
      【背景技術(shù)】
      [0002]半導(dǎo)體集成電路的生產(chǎn)起始于1960年代,隨后實現(xiàn)了集成度的提高,從1970代初至最近為止,3年中實現(xiàn)了約4倍的高集成化這樣的顯著的高集成化持續(xù)。對該半導(dǎo)體集成電路的高集成化作出貢獻的技術(shù)為被稱為光刻的曝光技術(shù)。該曝光技術(shù)中,半導(dǎo)體集成電路的布線的最小線寬由分辨率決定,所得分辨率根據(jù)瑞利公式,依賴于曝光光學(xué)體系的開口度、曝光裝置的被稱為Kl因子的裝置常數(shù)和曝光波長λ (以下,也簡單記作λ)。其結(jié)果,為了得到45nm以下的分辨率,可以認為使用將曝光波長稱為EUV區(qū)域的λ = 6?14nm的極紫外光(以下,也稱為EUV(Extreme Ultra V1let)光)的EUV光刻是最有力的。
      [0003]作為EUV光刻開發(fā)中的現(xiàn)階段的課題,可以舉出:EUV用光源的輸出、EUV用抗蝕劑、EUV用掩模的缺陷、污染物顆粒等。其中,在全部課題中有較大影響的是EUV用光源的輸出、具體為無法使EUV光源的輸出充分地增大。例如,關(guān)于EUV用掩模的污染物顆粒的課題中,EUV光對幾乎全部的物質(zhì)有較大的吸收,因此與利用現(xiàn)有的曝光波長、436nm(g射線)、365nm(i射線)、248nm(KrF)、193nm(ArF)等的透射縮小投影曝光技術(shù)不同,EUV光刻中,使用反射縮小投影曝光技術(shù),將包含EUV用掩模的全部曝光裝置的組件在真空中配置。
      [0004]然而,根據(jù)最近的EUV光刻的證實試驗,即使將組件在真空中配置,污染物顆粒在曝光裝置中也大量產(chǎn)生,預(yù)計到EUV用掩模的清洗必須頻繁的可能性。因此,如果想要得到數(shù)百W以上的EUV用光源的輸出(中間聚光點值),則如以往那樣需要表膜。
      [0005]作為EUV用表膜中使用的表膜用膜,迄今為止提出了具有以下所示的4種膜結(jié)構(gòu)的表膜用膜。對于第I膜結(jié)構(gòu),使包含對EUV光的消光系數(shù)k(以下,也簡單記作k)低的元素、例如碳C的碳納米管(Carbon Nano Tube:CNT)等在EUV用掩模表面以柱狀(數(shù)十nm的間隔、高度數(shù)μπι)生長(例如參照專利文獻I)。
      [0006]對于第2膜結(jié)構(gòu),使用硅Si作為對λ = 13.5nm的EUV光的k低的元素,制作膜厚20?150nm的極薄的平膜,將其作為EUV用表膜用膜(例如參照專利文獻2)。
      [0007]對于第3膜結(jié)構(gòu),為將使用對EUV光的k低的元素(硅(Si)、釕(Ru)、銥(Ir)、金(Au)、錸(Rh)、碳(C)等)、或化合物(氮化鋁(AlN)、氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)等)并且膜厚30?300nm的單層或多層的平膜、與具有矩形狀、蜂窩狀等開口部并且線徑為數(shù)十μπκ線與線的周期為數(shù)百ym?數(shù)mm的、被稱為所謂網(wǎng)格、篩的膜(以下,也記作支承膜)接合而得到的復(fù)合膜(例如參照專利文獻3?5、非專利文獻2)。
      [0008]對于第4膜結(jié)構(gòu),將由對EUV光的k低的、元素(S1、Ru、C等)制作的氣凝膠膜作為EUV用表膜用膜。氣凝膠膜是指,還包含空氣90.0?99.8%的、表觀密度為數(shù)10 3?數(shù)10 ig/cm3的具有大量微孔、中孔、大孔的海綿狀的多孔膜。使用與入射的EUV光的波長相比使氣凝膠膜中的細孔直徑充分小、或者使基于瑞利散射的透射率的降低最小化的氣凝膠膜,從而即使沒有膜厚約1.0?10.0 μπι的支承膜,也可以得到具有充分的膜強度、且對EUV光具有高透射率的膜(例如參照專利文獻6、7)。
      [0009]對于該膜結(jié)構(gòu),通過設(shè)為(I)EUV區(qū)域的物質(zhì)的吸收較大依賴于物質(zhì)的元素的種類和物質(zhì)的密度、(2)允許瑞利散射的程度的發(fā)泡體結(jié)構(gòu)(多孔膜),從而著眼于確保膜厚、提高膜強度。特別是,專利文獻6中,通過使用以氟化氫HF為主要成分的溶液使Si電化學(xué)地溶解而制作的硅氣凝膠(Si氣凝膠),可以得到EUV光的透射率高的EUV用表膜用膜,而且用γ射線照射包含貴金屬或Ru等過渡金屬離子的水凝膠,使金屬納米顆粒析出而制作金屬發(fā)泡氣凝膠,通過所述金屬發(fā)泡氣凝膠,可以得到具有高耐氧化性的EUV用表膜用膜。
      [0010]另外,專利文獻7中公開了想要通過CNT實現(xiàn)該膜結(jié)構(gòu)的嘗試。該結(jié)構(gòu)使用任何方法將CNT本身制成厚度為1.0?5.0nm的膜,用作EUV用表膜用膜。通過將CNT膜的表觀密度設(shè)為1.5X10 3?0.5g/cm3,可以得到類似于氣凝膠的膜結(jié)構(gòu)體。
      [0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻
      [0012]專利文獻
      [0013]專利文獻1:美國專利第7763394號說明書
      [0014]專利文獻2:日本特開2009-271262號公報
      [0015]專利文獻3:日本特開2005-43895號公報
      [0016]專利文獻4:美國專利第7153615號說明書
      [0017]專利文獻5:日本特開2010-256434號公報
      [0018]專利文獻6:日本特開2010-509774號公報
      [0019]專利文獻7:美國專利第7767985號說明書
      [0020]非專利文獻
      [0021]非專利文獻1:B.L.Henke、E.M.Gullikson and J.C.Davi Sn X-ray interact1ns:photoabsorpt1n、scattering、transmiss1n and reflect1n at E = 50_30000eV、Z =1-92、Atomic Data and Nuclear Data Tables Vol.54(N0.2)、181-342(July 1993)
      [0022]非專利文獻2:Υ.Α.Shroff 等.“EUV pellicle Development for MaskDefect Control,,、Emerging Lithographic Technologies X、Proc.0f SPIE Vol.6151、615104(2006)

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0023]發(fā)明要解決的問題
      [0024]然而,上述第I膜結(jié)構(gòu)雖然使用C作為k低的元素,但是為防塵保護膜與EUV用掩模表面直接接觸的結(jié)構(gòu),掩模面與表膜用膜的一部分的焦點重疊,因此有無法發(fā)揮作為表膜的性能的可能性。另外,CNT的結(jié)構(gòu)控制極困難,有制造成本變高的擔心。因此,第I膜結(jié)構(gòu)是不現(xiàn)實的。
      [0025]第2膜結(jié)構(gòu)使用k低的Si,若想要確保EUV光通過表膜用膜2次時的透射率為50%以上,則必須將膜的厚度設(shè)為200nm以下。因此,為了得到高透射率,需要膜厚極薄的平膜,難以確保膜本身的強度。進而,使用Si作為表膜用膜的情況下,由于沖擊等而表膜用膜破損時,其碎片有時附著于EUV用掩模表面上。上述情況下,可能產(chǎn)生以下問題:不會發(fā)揮作為表膜用膜的功能,而且導(dǎo)致成為難以去除的污染物顆粒。
      [0026]第3膜結(jié)構(gòu)為確保膜強度而有效的構(gòu)成,并且能夠?qū)⒛ず褡儽?。然而,支承膜本身針對對EUV用掩模的入射光和來自EUV用掩模的反射光作為障礙物、制限視野起作用,與平膜單獨的透射率相比,使透射率降低30?60%左右。另外,使用碳C以外的材料作為表膜用膜的原材料的情況下,會產(chǎn)生破損時的污染物顆粒的問題。
      [0027]第4膜結(jié)構(gòu)在以下方面具有優(yōu)勢性:確保對EUV光的高透射性,而且與第2膜結(jié)構(gòu)和第3膜結(jié)構(gòu)相比,大幅改善對于膜厚的限制。然而,專利文獻6所示的EUV表膜用膜存在以下那樣的問題。即,與第3膜結(jié)構(gòu)同樣地,將包含C以外的元素的氣凝膠膜作為EUV用表膜用膜的情況下,由于沖擊等一些原因而EUV用表膜用膜破損時,可能產(chǎn)生以下問題:導(dǎo)致成為難以去除的污染物顆粒。
      [0028]另外,使用專利文獻7所示的CNT膜作為氣凝膠膜的情況下也存在以下那樣的問題。使用直徑I?2nm、纖維長度為數(shù)10 μπι的CNT形成極薄的膜厚1.0?5.0nm的氣凝膠膜,也無法得到充分的機械膜強度。另一方面,想要得到充分的機械膜強度時,將表觀密度提高到通常碳的密度1.5g/cm3左右的情況下,無法獲得由原來的氣凝膠膜得到的高透射率。
      [0029]進而,一般來說,CNT在其制造過程中大量使用消光系數(shù)高的鐵Fe、鈷Co、鎳Ni等金屬催化劑,因此必然包含大量的雜質(zhì),在直接使用時,導(dǎo)致成為消光系數(shù)大的碳膜,無法得到高透射率。另外,為了僅形成消光系數(shù)低的碳膜,去除上述雜質(zhì)的情況下,也存在以下問題:其生產(chǎn)率降低,制造成本變得極高。
      [0030]本發(fā)明的目的在于,提供對EUV光具有高透射性、具有實用上充分的物理強度和耐久性,并且能夠容易地去除膜碎片、且生產(chǎn)率優(yōu)異的表膜用膜和表膜。
      [0031]用于解決問題的方案
      [0032]本發(fā)明人為了解決上述課題,進行了深入研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn):通過將表膜用膜的原材料設(shè)為常用的碳,從而在膜的一部分萬一破損而附著于EUV用掩模表面的情況下,也能夠容易地去除,且能夠生產(chǎn)率良好地廉價地提供具有能夠用于表膜的細孔直徑.細孔直徑分布和表觀密度的多孔膜,可以解決上述課題。
      [0033]S卩,本發(fā)明的一個側(cè)面的表膜用膜由碳多孔體膜構(gòu)成,膜厚D為10nm?63 μπι。
      [0034]一個實施方式中,波長13.5nm的極紫外光通過I次時的透射率T為84%以上,且所述極紫外光通過I次時的碳多孔體膜的基于細孔的散射量A為10%以下。
      [0035]一個實施方式中,對于碳多孔體膜,質(zhì)量除以體積而得到的表觀密度為1.0 X 10 3?2.lg/cm 30
      [0036]一個實施方式中,將極紫外光的波長λ設(shè)為13.5nm、石墨的密度W設(shè)為2.25g/cm3、碳多孔體膜的表觀密度(g/cm3)設(shè)為P、膜厚(nm)設(shè)為D時,碳多孔體膜可以具有滿足以下各式⑴?(5)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
      [0037]α彡30(α:細孔尺寸參數(shù))...(I)
      [0038]0.335 ^ Nd^ 13 (N:沿膜厚方向的細孔數(shù)(個)、d:細孔的壁厚(nm))...(2)
      [0039]α λ /d ^ 81 ( λ:曝光波長(nm))...(3)
      [0040]其中,上述的N、d為:
      [0041]N =-1+KW-P )1/3/W1/3} + {D(W_p )1/3/α AW1/3}...⑷
      [0042]d = _α λ + {α XW1/3/(W-p )1/3}...(5)
      [0043]一個實施方式中,將極紫外光的波長λ設(shè)為13.5nm、石墨的密度W設(shè)為2.25g/cm3、碳多孔體膜的表觀密度(g/cm3)設(shè)為P、膜厚(nm)設(shè)為D時,碳多孔體膜可以具有滿足以下各式(6)?(9)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
      [0044]α彡30(α:細孔尺寸參數(shù))…(6)
      [0045]α λ /d ^ 81 ( λ:曝光波長(nm))…(7)
      [0046]0.08g/cm3^; P 0.7g/cm3 …(8)
      [0047]D:100 ^ D ^ 850...(9)
      [0048]本發(fā)明的其他側(cè)面的表膜具備上述表膜用膜、和貼附有表膜用膜的框體。
      [0049]—個實施方式中,在框體上的與貼附有表膜用膜的面相反的面設(shè)置有槽,所述槽配置有用于與光刻掩模接合的掩模粘合劑。
      [0050]一個實施方式中,在框體上的與支承表膜用膜的面相反的面設(shè)置有電磁體,所述電磁體用于與光刻掩模接合。
      [0051]發(fā)明的效果
      [0052]根據(jù)本發(fā)明,可以使對EUV光具有高透射性、具有實用上充分的物理強度和耐久性,并且能夠容易地去除膜碎片、且生產(chǎn)率優(yōu)異。
      【附圖說明】
      [0053]圖1的(a)為示出消光系數(shù)與透射率和反射率的關(guān)系的曲線圖,圖1的(b)為示出折射率與透射率和反射率的關(guān)系的曲線圖。
      [0054]圖2為示出波長與折射率和消光系數(shù)的關(guān)系的曲線圖。
      [0055]圖3為示出表觀密度與折射率和消光系數(shù)的關(guān)系的曲線圖。
      [0056]圖4為示出碳多孔體膜的結(jié)構(gòu)模型的示意圖。
      [0057]圖5為示出碳多孔體膜的制造工序的圖。
      [0058]圖6為不出一個實施方式的表膜的立體圖。
      [0059]圖7為示出圖6中的VI1-VII線的截面構(gòu)成的圖。
      [0060]圖8為示出框體的截面構(gòu)成的圖。
      [0061]圖9為示出框體的截面構(gòu)成的圖。
      【具體實施方式】
      [0062]以下,參照附圖,對本發(fā)明的適合的實施方式進行詳細說明。需要說明的是,【附圖說明】中,對同一或相當要素標注同一符號,省略重復(fù)的說明。
      [0063]對于本實施方式,以下,說明“1.本實施方式中使用的用語的定義或說明”后,依次具體說明“2.本實施方式的表膜用膜”、“3.本實施方式的表膜”。
      [0064]1.本實施方式中使用的用語的定義或說明
      [0065][本實施方式的基準值]
      [0066]本實施方式的基準值是指,在實現(xiàn)本實施方式的課題的方面優(yōu)選的表膜用膜的、透射率、散射量和膜厚這3個物性值的值。
      [0067]表膜用膜的透射率T(以下,也記作T,單位為% )的值優(yōu)選為EUV光刻中使用的I片反射鏡的反射率70%以上,作為T的基準值。曝光時,一般來說,EUV(Extreme UltraV1let:極紫外)光以入射角Θ =6°入射.反射到EUV用掩模面,往返通過2次覆蓋了EUV用掩模面的表膜用膜,因此通過表膜用膜I次時的優(yōu)選的T變?yōu)?4%以上(這是由于,通過2次時,變?yōu)?4% X84%= 70% )0同樣地,通過2次時,為了得到80%以上、90%以上的T,通過I次時所需的T分別變?yōu)?9%以上、95%以上。以下將關(guān)于該T的基準值稱為“透射率基準值”,將84%、89%、95%的基準值分別稱為第I透射率基準(Tl)、第2透射率基準(T2)、第3透射率基準(T3) ο
      [0068]對于由于表膜用膜為多孔膜而產(chǎn)生的散射量(以下,也記作△,單位為% ),其值大時,T變小,而且曝光時在EUV用掩模表面產(chǎn)生電路圖像的模糊。因此,散射量期望值盡量小,但是不存在明確的基準值。本實施方式中,將通過I次表膜用膜時的、被認為優(yōu)選的范圍的散射量的上限設(shè)為“散射量基準值”,將10%、5%、1%的基準值分別稱為第I散射量基準(Al)、第2散射量基準(Δ2)、第3散射量基準(Δ3)。需要說明的是,關(guān)于散射量,可以認為,往返通過2次覆蓋了 EUV用掩模面的表膜用膜時的散射量大致變?yōu)橥ㄟ^I次時的散射量的2倍。
      [0069]表膜用膜的膜厚(以下,也記作D,單位為nm)對膜強度(膜的彎曲剛度)、膜的操作容易性有較大影響。對于使用現(xiàn)有的Si單質(zhì)的平膜的表膜用膜,為了往返通過2次表膜用膜時得到70%以上的T,必須使D為50?lOOnm。如本實施方式那樣通過使用碳多孔膜,從而可以在維持透射率不變的情況下使D增厚。因此,將D = 10nm以上作為本實施方式的必要最低限度的膜厚。膜厚D優(yōu)選為300nm以上、更優(yōu)選為500nm以上。以下將關(guān)于該D的基準值稱為“膜厚基準值”,將lOOnm、300nm、500nm的基準分別稱為第I膜厚基準(Dl)、第2膜厚基準(D2)、第3膜厚基準(D3)。
      [0070][本實施方式的表膜用膜的結(jié)構(gòu)模型]
      [0071]本實施方式的表膜用膜由碳多孔膜構(gòu)成,表膜用膜的膜厚D為10nm?63 μπι。另夕卜,本實施方式的表膜用膜優(yōu)選具有后述的特定的結(jié)構(gòu)。以下,對為了規(guī)定表膜用膜的結(jié)構(gòu)而使用的、前提、碳多孔膜的結(jié)構(gòu)模型、和各結(jié)構(gòu)參數(shù)進行說明。
      [0072](前提I)
      [0073]現(xiàn)實的碳多孔膜不僅采用細孔單分散(細孔的細孔直徑、壁厚或柱粗細、形狀等相同、且這樣的細孔的集合狀態(tài)均勻地呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)模型)的結(jié)構(gòu),還采用各種細孔混合存在的多分散的結(jié)構(gòu)。然而,本實施方式中,為了便于討論,將現(xiàn)實得到的碳多孔膜設(shè)為與后述那樣的包含單分散的立方體殼狀或立方體框狀的細孔的碳多孔膜近似(以后,分別依次稱為立方體壁組裝細孔模型、立方體軸組裝細孔模型)、能夠用結(jié)構(gòu)參數(shù)規(guī)定其結(jié)構(gòu)的碳多孔膜。
      [0074](前提2)
      [0075]室溫下的、石墨(g_C)的密度W、非晶質(zhì)碳(a-C)的密度的值分別為:W為2.25?2.268/0113(本實施方式中設(shè)為¥ = 2.258/0113)、&-(:的密度為1.8?2.lg/cm3。因此,實際的碳的密度根據(jù)其結(jié)晶度取1.8?2.26g/cm3的范圍內(nèi)的值。
      [0076]如此,構(gòu)成現(xiàn)實的碳多孔膜的細孔的壁或柱的碳不是全部由石墨的晶體形成,但本實施方式中,由石墨的微晶無取向地聚集的多晶體形成。如果碳的結(jié)晶度低、其密度小于2.25g/cm3,則如后述的[備注]中所說明的那樣,可以根據(jù)其密度下的碳的光學(xué)常數(shù)(特別是k)增大壁厚或柱粗細d、或者實質(zhì)的壁厚dN或柱粗細dNV2。
      [0077]基于(前提I)和(前提2),作為本實施方式的碳多孔膜的細孔結(jié)構(gòu)模型,考慮如圖4所示那樣的壁厚或柱粗細d、且一邊的長度LO的立方體殼狀或立方體框狀的細孔(細孔
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