1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Микроэлектроника
  4. T. 52, № 5, 2023

Микроэлектроника, 2023, T. 52, № 5, стр. 354-366

Защитные свободновисящие пленки для установок проекционной литографии экстремального ультрафиолетового диапазона

С. Ю. Зуев 1, А. Я. Лопатин 1, В. И. Лучин 1, Н. Н. Салащенко 1, Н. Н. Цыбин 1, *, Н. И. Чхало 1

1 Институт физики микроструктур РАН – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения “Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук”
603087 Нижегородская область, Кстовский район, д. Афонино, ул. Академическая, 7, Россия

* E-mail: tsybin@ipmras.ru

Поступила в редакцию 20.06.2023
После доработки 20.07.2023
Принята к публикации 20.07.2023

Аннотация

Рассмотрены варианты структур свободновисящих пленок с высоким коэффициентом пропускания на длине волны 13.5 нм, которые разрабатывались для использования в установках проекционной экстремальной ультрафиолетовой (ЭУФ) литографии в качестве защитных и фильтрующих элементов. Основное внимание уделено наиболее проблемным с точки зрения изготовления и требований, предъявляемых к их характеристикам, сверхтонким свободновисящим пленкам (пелликлам), устанавливающимся перед маской (фотошаблоном) в современных ЭУФ сканерах и служащим для защиты поверхности маски от попадания загрязнений. Проведено сравнение основных подходов, которые используются при изготовлении сверхтонких свободновисящих пленок большой апертуры. Дан краткий обзор исследований, посвященных разработке пелликлов с высоким коэффициентом пропускания на длине волны 11.2 нм, которая может стать рабочей длиной волны для будущей ЭУФ литографии.

Ключевые слова: экстремальный ультрафиолетовый диапазон, проекционная литография, свободновисящая пленка, пелликл, абсорбционный фильтр

Список литературы

  1. Hershel R. Pellicle protection of integrated circuit (IC) masks // Proc. SPIE. 1981. V. 275. P. 23–28.

  2. Gallagher E.E., Vanpaemel J., Pollentier I., Zahedmanesh H., Adelmann C., Huyghebaert C., Jonckheere R., Lee J.U. Properties and performance of EUVL pellicle membranes // Proc. SPIE. 2015. V. 9635. P. 96350X.

  3. Lilienfeld P. Application of Pellicles in Clean Surface Technology. In: Treatise on Clean Surface Technology. Springer, Boston, MA. 1987. P. 291.

  4. French R.H., Feldman J., Zumsteg F.C., Crawford M.K., Feiring A.E., Petrov V.A., Schadt III F.L., Wheland R.C., Gordon J., Zhang E. Progress in materials development for 157 nm photolithography: photoresists and pellicles // Semiconductor Fabtech. 2001. V. 14. P. 167175.

  5. van Look L., Bekaert J.P.M., Laenens B., Vandenberghe G., Richter J., Bubke K., Peters J.H., Schreel K., Dusa M.V. Pellicle contribution to optical proximity and critical dimension uniformity for 1.35 numerical aperture immersion ArF lithography // J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS. 2011. V. 10. № 1. P. 013009.

  6. Mack C.A. The lithography expert: Optical behavior of pellicles // Microlithography World. 2007. V. 16. № 4. P. 1–7.

  7. Rader D.J., Dedrick D.E., Beyer E.W., Leung A.H., Klebanoff L.E. Verification studies of thermophoretic protection for EUV masks // Proc. SPIE. 2002. V. 4688. P. 182.

  8. Shroff Ya.A., Goldstein M., Rice B., Lee S.H., Ravi K.V., Tanzil D. EUV pellicle development for mask defect control // Proc. SPIE. 2006. V. 6151. P. 615104.

  9. Ko K.-H., Kim E.-J., Kim J.-W., Park J.-T., Lim C.-M., Oh H.-K. Effect of extreme-ultraviolet pellicle support to patterned mask // Proc. SPIE. 2012. V. 8322. P. 832230.

  10. Bibishkin M.S., Chkhalo N.I., Gusev S.A., Kluenkov E.B., Lopatin A.Y., Luchin V.I., Pestov A.E., Salashchenko N.N., Shmaenok L.A., Tsybin N.N., Zuev S.Y. Multilayer Zr/Si filters for EUV lithography and for radiation source metrology // Proc. SPIE. 2008. V. 7025. P. 702502.

  11. Chkhalo N.I., Drozdov M.N., Kluenkov E.B., Lopatin A.Ya., Luchin V.I., Salashchenko N.N., Tsybin N.N., Sjmaenok L.A., Banine V.E., Yakunin A.M. Free-standing spectral purity filters for extreme ultraviolet lithography // J. Micro /Nanolith. MEMS MOEMS. 2012. V. 11. № 2. P. 021115.

  12. van de Kerkhof M.A., Liu F., Meeuwissen M., Zhang X., Bayraktar M., de Kruif R.C., Davydova N.V. High-power EUV lithography: spectral purity and imaging performance // J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS. 2020. V. 19. № 3. P. 033801.

  13. Huang Q., de Boer M., Barreaux J., van der Meer R., Louis E., Bijkerk F. High efficiency structured EUV multilayer mirror for spectral filtering of long wavelengths // Opt. Express. 2014. V. 22. № 16. P. 19365–19374.

  14. van de Kerkhof M., Jasper H., Levasier L., Peeters R., van Es R., Bosker J.-W., Zdravkov A., Lenderink E., Evangelista F., Broman P., Bilski B., Last T. Enabling sub-10nm node lithography: presenting the NXE:3400B EUV scanner // Proc. SPIE. 2017. V. 10143. P. 101430D.

  15. Scaccabarozzi L., Smith D., Diago P.R., Casimiri E., Dziomkina N., Meijer H. Investigation of EUV pellicle feasibility // Proc. SPIE. 2013. V. 8679. P. 867904.

  16. Zoldesi C., Bal K., Blum B., Bock G., Brouns D., Dhalluin F., Dziomkina N., Espinoza J., Hoogh J., Houweling S., Jansen M., Kamali M., Kempa A., Kox R., Kruif R., Lima J., Liu Y., Meijer H., Meiling H., Mil I., Reijnen M., Scaccabarozzi L., Smith D., Verbrugge B., Winters L., Xiong X., Zimmerman J. 3rogress on EUV pellicle development // Proc. SPIE. 2014. V. 9048. P. 90481.

  17. Ono Y., Kohmura K., Okubo A., Taneichi D., Ishikawa H., Biyajima T. Development of a novel closed EUV pellicle for EUVL manufacturing // Proc. SPIE. 2016. V. 9985. P. 99850B.

  18. Зуев С.Ю., Лопатин А.Я., Лучин В.И., Салащенко Н.Н., Татарский Д.А., Цыбин Н.Н., Чхало Н.И. Исследование оптических, механических и термических свойств свободновисящих пленок на основе нанокомпозитных материалов MoSi2Nx и ZrSi2Ny // ЖТФ. 2019. Т. 89. № 11. С. 1680–1685.

  19. Brouns D. Development and performance of EUV pellicles // Adv. Opt. Technol. 2017. V. 6. № 3–4. P. 221–227.

  20. Pollentier I., Lee J.U., Timmermans M., Adelmann C., Zahedmanesh H., Huyghebaert C., Gallagher E.E. Novel membrane solutions for the EUV pellicle: better or not? // Proc. SPIE. 2017. V. 10143. P. 101430L.

  21. van Zwol P.J. Emissivity of freestanding membranes with thin metal coatings // J. Appl. Phys. 2015. V. 118. P. 213107.

  22. Salmaso G., Maas R. A new generation EUV pellicle to enable future EUV lithographic nodes at enhanced productivity // Proc. SPIE. 2021. V. 11854. P. 118540R.

  23. van Zwol P.J., Nasalevich M., Voorthuijzen W.P., Kurganova E., Notenboom A., Vles D., Peter M., Symens W., Giesbers A.J.M, Klootwijk J.H., van de Kruijs R.W.E., van der Zande W.J. Pellicle films supporting the ramp to HVM with EUV // Proc. SPIE. 2017. V. 10451. P. 104510O.

  24. Nasalevich M., van Zwol P.J., Abegg E., Voorthuijzen P., Vles D., Péter M., van der Zande W., Vermeulen H. Researching new EUV pellicle films for source powers beyond 250 watts // Proc. SPIE. 2016. V. 10032. P. 10032L.

  25. Goldfarb D.L. Fabrication of a full-size EUV pellicle based on silicon nitride // Proc. SPIE. 2015. V. 9635. P. 96350A.

  26. Jang J., Shin H.-J., Wi S.J., Kim H.N., Lee G.S., Ahn J. Investigation of the Mechanical/Thermal Properties of Nano-Scale Silicon Nitride Membranes // Kor. J. Met. Mater. 2019. V. 57. № 2. P. 124.

  27. van de Kerkhof M., Klein A., Vermeulen P., van der Woord T., Donmez I., Salmaso G., Maas R. High-transmission EUV pellicles supporting >400W source power // Proc. SPIE. 2022. V. 12051. P. 120510B.

  28. Bekaert J., Gallagher E., Jonckheere R., van Look L., Aubert R., Nair V.V., Timmermans M.Y., Pollentier I., Hendrickx E., Klein A., Yeğen G., Broman P. CNT pellicles: Imaging results of the first full-field EUV exposures // Proc. SPIE. 2021. V. 11609. P. 11609Z.

  29. Kim M.J., Jeon H.C., Chalykh R., Kim E., Na J., Kim B.-G., Kim H., Jeon C., Kim S.-G., Shin D.-W., Kim T., Kim S., Lee J.H., Yoo J.-B. Study of nanometer-thick graphite film for high-power EUVL pellicle // Proc. SPIE. 2016. V. 9776. P. 97761Z.

  30. Kim Y., Seong K., Lee D., Moon S., Kim H.-M., Kim H., Kim S.-G., Ahn J. Feasibility of nanometer-thickness molybdenum carbide film for extreme ultraviolet lithography pellicle // Proc. SPIE. 2022. V. 12292. P. 122920H.

  31. Beckers J., van de Ven T., van der Horst R., Astakhov D., Banine V. EUV-Induced Plasma: A Peculiar Phenomenon of a Modern Lithographic Technology // Appl. Sci. 2019. V. 9. P. 2827.

  32. Braginsky O.V., Kovalev A.S., Lopaev D.V., Malykhin E.M., Rakhimova T.V., Rakhimov A.T., Vasilieva A.N., Zyryanov S.M., Koshelev K.N., Krivtsun V.M., van Kaampen M., Glushkov D. Removal of amorphous C and Sn on Mo:Si multilayer mirror surface in Hydrogen plasma and afterglow // J. App. Phys. 2012. V. 111. P. 093304.

  33. Lee J.U., Vanpaemel J., Pollentier I., Adelmann C., Zahedmanesh H., Huyghebaert C., Timmermans M., De Volder M., Gallagher E. Introducing the EUV CNT pellicle // Proc. SPIE. 2016. V. 9985. P. 99850C.

  34. Pollentier I., Timmermans M.Y., Huyghebaert C., Brems S., Gallagher E.E. The EUV CNT pellicle: balancing material properties to optimize performance // Proc. SPIE. 2020. V. 11323. P. 11323G.

  35. Timmermans M.Y., Pollentier I., Korytov M., Nuytten T., Sergeant S., Conard T., Meersschaut J., Zhang Y., Dialameh M., Alaerts W., Jazaeri E., Spampinato V., Franquet A., Brems S., Huyghebaert C., Gallagher E.E. CNT EUV pellicle tunability and performance in a scanner-like environment // Proc. SPIE. 2021. V. 11609. P. 116090Y.

  36. Nam K.-B., Hu Q., Yeo J.-H., Kim M.J.,Yoo J.-B. Fabrication of a 100 × 100 mm2 nanometer-thick graphite pellicle for extreme ultraviolet lithography by a peel-off and camphor-supported transfer approach // Nanoscale Adv. 2022. V. 4. P. 3824–3831.

  37. Hu Q., Kim S.-G., Nam K.-B., Yeo J.-H., Kim T.-S., Kim M.-J., Yoo J.-B. A way to improve the uniformity of nanometer-thickness graphite film synthesized on polycrystalline Ni substrate: From large grain to small grain // Carbon. 2019. V. 144. P. 410–416.

  38. Choi H.W., Nam K.-B., Shin D.-W. Graphite Pellicle: Physical Shield for Next-Generation EUV Lithography Technology // Adv. Mater. Interfaces. 2023. V. 10. № 10. P. 2202489 –1 –15.

  39. Хантер В.Р. Изготовление свободных металлических пленок и их применение в качестве светофильтров для крайней ультрафиолетовой области спектра. Физика тонких пленок. М.: Мир. 1977. Т. VII. С. 52.

  40. Nasibulin A.G., Kaskela A., Mustonen K., Anisimov A.S., Ruiz V., Kivistö S., Rackauskas S., Timmermans M.Y., Pudas M., Aitchison B., Kauppinen M., Brown D.P., Okhotni-kov O.G., Kauppinen E. I. Multifunctional free-standing single walled carbon nanotube films // ACS Nano. 2011. V. 5. № 4. P. 3214–3221.

  41. Lima M.D., Ueda T., Plata L., Yang Y., Le V., Keller N., Huynh C., Harada T., Kondo T. Ultra-low density, nanostructured free-standing films for EUV Pellicles // Proc. SPIE. 2020. V. 11517. P. 1151709.

  42. Alvi P.A., Lourembam B.D., Deshwal V., Joshi B.C., Akhtar J. A process to fabricate micro-membrane of Si3N4 and SiO2 using front-side lateral etching technology // Sensor Review. 2006. V. 26. № 3. P. 179–185.

  43. Lee S.H., Kim D.H., Yang H.-D., Kim S.-J., Shin D.-W., Woo S.H., Lee H.J., Seung H.M., Lee S.-K., Lee G.-S., Park J.-G. Thin Transparent Single-Crystal Silicon Membranes Made Using a Silicon-on-Nitride Wafer // J. Korean Phys. Soc. 2008. V. 53. № 2. P. 579–583.

  44. Chkhalo N.I., Kluenkov E.B., Lopatin A.Ya., Luchin V.I., Salashchenko N.N., Sjmaenok L.A., Tsybin N.N. Study of heat induced changes in elastic properties of multilayer Mo/ZrSi2 membranes // Thin Solid Films. 2017. V. 631. P. 93–98.

  45. Chkhalo N.I., Kuzin S.V., Lopatin A.Ya., Luchin V.I., Salashchenko N.N., Zuev S.Yu., Tsybin N.N. Improving the optical and mechanical characteristics of aluminum thin-film filters by adding thin cap layers // Thin Solid Films. 2018. V. 653. P. 359–364.

  46. Pellicle and pellicle assembly. Пaтeнт US11231646B2. 2022. Asml Netherlands B.V. https://patents.google.com/patent/US11231646B2

  47. Kim G.-J., Kim I.-S., Lee S.-G., Yeung M., Kim M.-S., Park J.-G., Oh H.-K. Influence of a wrinkle in terms of critical dimension variation caused by transmission nonuniformity and a particle defect on extreme ultraviolet pellicle // J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS. 2017. V. 16. № 4. P. 041008.

  48. Ono Y., Kohmura K., Okubo A., Taneichi D., Ishikawa H., Biyajima T. Development of a novel closed EUV pellicle for EUVL manufacturing // Proc. SPIE. 2016. V. 9985. P. 99850B.

  49. Chkhalo N.I., Salashchenko N.N. Next generation nanolithography based on Ru/Be and Rh/Sr multilayer optics // AIP Advances. 2013.V. 3. P. 082130.

  50. Yin L., Wang H., Reagan B.A., Baumgarten C., Gullikson E., Berrill M., Shlyaptsev V.N., Rocca J.J. 6.7-nm Emission from Gd and Tb Plasmas over a Broad Range of Irradiation Parameters Using a Single Laser // Phys. Rev. Applied. 2016. V. 6. P. 034009.

  51. Нечай А.Н., Перекалов А.А., Салащенко Н.Н., Чхало Н.И. Эмиссионные спектры тяжелых инертных газов Kr, Xe в диапазоне 3–20 nm при импульсном лазерном возбуждении с использованием различных газовых струй в качестве мишеней // Оптика и спектроскопия. 2021. Т. 129. № 3. С. 166.

  52. Smertin R.M., Chkhalo N.I., Drozdov M.N., Garakhin S.A., Zuev S.Yu., Polkovnikov V.N, Salashchenko N.N., Yunin P.A. Influence of Mo interlayers on the microstructure of layers and reflective characteristics of Ru/Be multilayer mirrors // Opt. Express. 2022. V. 30. № 26. P. 46749–46761.

  53. Shaposhnikov R.A., Polkovnikov V.N., Salashchenko N.N., Chkhalo N.I., Zuev S.Yu. Highly reflective Ru/Sr multilayer mirrors for wavelengths 9–12 nm // Opt. Letters. 2022. V. 47. № 17. P. 4351–4354.

  54. Chkhalo N.I., Malyshev I.V., Pestov A.E., Polkovnikov V.N., Salashchenko N.N., Toropov M.N., Soloviev A.A. Problems in the application of null lens for precise measurements of aspheric mirrors // Appl. Opt. 2016. V. 55. №. 3. P. 619–625.

  55. Зуев С.Ю., Лопатин А.Я., Лучин В.И., Салащенко Н.Н., Татарский Д.А., Цыбин Н.Н., Чхало Н.И. Сравнительное исследование термостойкости пелликлов на основе бериллия // ЖТФ. 2022. Т. 92. № 1. С. 92–99.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Микроэлектроника

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал