成果報告書詳細
管理番号20120000000482
タイトル平成18年度~平成22年度成果報告書 次世代半導体材料・プロセス基盤(MIRAI)プロジェクト 次世代半導体材料・プロセス基盤(MIRAI)プロジェクト(石特会計) 次世代マスク基盤技術開発
公開日2012/6/8
報告書年度2006 - 2010
委託先名株式会社半導体先端テクノロジーズ
プロジェクト番号P01014
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約件名:平成18年度?平成22年度成果報告書 次世代半導体材料・プロセス基盤(MIRAI)プロジェクト/次世代半導体材料・プロセス基盤(MIRAI)プロジェクト(石特会計)/次世代マスク基盤技術開発

1.研究開発の内容及び成果等 (1)高精度・低欠陥EUVLマスクおよびブランクス技術の開発 [1]EUV光を用いたマスクおよびブランクスの検査・解析技術の開発:世界に先駆けてEUV光を用いたブランク全面暗視野欠陥検査装置を開発し初めて市販ブランク面内の位相欠陥分布を明らかにした。更にCCDカメラの低ノイズ化やノイズ低減アルゴリズムなどを開発し当初目標感度を凌ぎ、少なくともHp16nm世代対応マスクに影響する欠陥を検出できる感度性能を実証した。また検出信号解析や欠陥分析から本検査方式は多層膜表面形状だけでなく多層膜内部構造の異常を捉えることが出来ることを明確にし、従来光学方式検査装置への優位性を示した。本開発により、ブランクサプライヤでの位相欠陥低減を可能としEUVLマスクブランク品質を飛躍的に向上し得る基盤技術を構築した。 [2]EUVLマスクおよびブランクスの高品位化技術の開発:小領域露光装置SFETの光源特性ならびに光学系特性を詳細調査することにより装置の安定稼動化とHp1X nm水準の高解像化を実現した。これにより低欠陥EUVLマスクや高性能レジストの開発を加速した。マスク構造では量産運用を念頭にした高性能薄膜吸収体ならびに高性能マスク遮光帯を独自提案しその有効性を実証した。またレジストLWR問題を独自の複数ショット寸法積算処理方法の開発や、マスクLWRとの相関を明らかにすることにより寸法変動10%水準での定量的転写性の評価基盤を確立した。マスクおよびブランクスの自然欠陥の検査結果に相関させたウェハ転写性をトレースし、特にブランク位相欠陥の影響を検証した。同時にSelete開発の検査インフラがHp32 nm世代マスクに対して十分な感度性能であることも明らかにした。 [3]EUVLマスクコンタミネーション制御技術の開発:多角的な物性評価を通じてマスクコンタミの本質だけでなくマスク上の成長メカニズムをも明らかにし、破壊試験に拠らないマスクコンタミ制御手法の基盤を確立した。更にこれら知見を基に酸化系および還元系の複数のクリーニング技術を開発しベンチマークすることによって、ユーザでの量産運用形態に応じた技術選択肢指針を明確化した。目的に応じた複数のレジストアウトガス評価手法を開発し高精度化した。また累計400種類以上もの多様なレジストサンプルを評価することによりアウトガス発生源を明らかにし、サプライヤにレジスト開発指針を与えた。 (2)パターン欠陥検査技術および欠陥修正技術の開発 [1]EUVLマスクパターン欠陥検査技術の開発:世界に先駆けて検査波長199nmのDUV光とP偏向照明とによるEUVLマスク用のパターン欠陥検査装置を開発した。更にフォーカス精度の向上や高感度センサの導入、センサ出力の非線形補正技術や参照画像生成アルゴリズムなどの一連の高度化開発を推進した。これに加えてマスク吸収体パターンを検査光に対して低反射化することにより、Hp22 nm世代マスクのDie-to-Die検査だけでなくDie-to-Database検査の目標感度を実現した。本開発により、マスクサプライヤでの低欠陥化を可能としEUVLマスク品質を飛躍的に向上し得る技術基盤を構築した。 [2] EUVLマスクパターン欠陥修正技術の開発:世界に先駆けてGaイオンのFIB方式によるEUVLマスク用の低ダメージパターン欠陥修正装置を開発した。マスクバッファ層膜厚の最適化によりマスクミキシングダメージを解消した黒欠陥修正および白欠陥修正が可能なことを実証した。白欠陥修正では種々のデポ膜材料のマスクコンタミクリーニング耐性やEUV光遮光性能を検討し金属系埋め込み材料の優位性を明らかにする一方、多層膜の直接加工による新規白欠陥修正技術を開発した。更にHp22 nm以降の次世代のマスクパターン欠陥修正に向け超微細ビーム径と超低ダメージ性とを兼ね備えたガスイオンのFIB光源開発に着手し、世界で初めて黒欠陥修正の実現可能性を実証した。本開発により、マスクサプライヤでの低欠陥化を可能としEUVLマスク品質を飛躍的に向上し得る技術基盤を構築した。 (3)ペリクルレスマスクハンドリング技術の開発 [1]EUVLマスクの異物フリー搬送・保管技術の開発:大気中および真空中の種々マスクハンドリング過程での発塵評価、および静電チャックでのマスク吸着試験あるいは吸着時マスク平坦度計測も可能な全自動マスクハンドリング試験装置を独自に開発し、サブ50nmφ以下の異物検査装置と併せてマスクハンドリング試験環境を構築した。
英文要約Title:EUVL Mask Program

Extreme ultraviolet lithography (EUVL), which uses an exposure wavelength of 13.5 nm, is the most promising lithography for the fabrication of ULSI devices with a half pitch of 32 nm and beyond. The mask plays a key role in any type of lithography system and is an integral part of it. The very short wavelength of EUVL has necessitated many innovations in mask technology, such as multilayer reflective mask blanks, new mask materials, and pellicle-less mask handling. One very challenging task for this technology is to suppress the printability of defects and particles at the lowest level of the multilayer mask structure. In April 2006, a development program for EUV mask technologies was launched at Semiconductor Leading Edge Technologies, Inc. (Selete) as one of the 3rd MIRAI projects supported by New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO). The program comprises three main areas. One is the development of very high performance masks with a low defect level, which involves the actinic inspection and analysis of masks and mask blanks, optimization of the mask structure, and control of mask contamination. The second area is the development of technologies for the inspection and repair of mask pattern defects. The third area is the development of technologies for the defect-free handling and storage of masks. Regarding the EUV Mask Program, the objectives were to develop basic technologies for the fabrication of masks and mask blanks for 32-nm-half-pitch devices by the end of 2010. Progress in Mask Program 1.Technology development for low-defectivity, high-accuracy masks:The world's first actinic, dark-field imaging, full-field multilayer blank inspection tool and inspection technology were developed. They yielded the first phase-defect distributions of commercial blanks in the world. The sensitivity is high enough to cover printable blank defects in even 16-nm-half-pitch devices. Moreover, the superiority of actinic inspection technology was demonstrated through its ability to detect distortion not only of the surface topography but also of the internal structure of a multilayer. These developments resulted in a technology platform that has significantly improved the quality of EUVL mask blanks, with the goal of using EUVL for high-volume manufacturing (HVM). Investigation of the characteristics of a discharge-produced plasma light source led to stable operation of the Small-Field Exposure Tool (SFET). Moreover, study of the projection optics of the SFET pushed the pattern resolution down to a 1X-nm half pitch. Due to these improvements, the SFET has been instrumental in accelerating the development of EUVL masks and resist materials. Optimization of the EUVL mask structure has progressed through the development of two new concepts: phase shifting for the absorber and a light shield border made by etching the multilayer. Printing experiments with the SFET verified their effectiveness. The specifications for printable mask defects were clarified by using the method of averaging the critical dimensions obtained from multiple exposure shots, which eliminates the influence of the line width roughness of the resist, thereby enabling the quantitative evaluation of defect printability. Defect printability for blanks and mask patterns was traced by linking blank inspection and mask pattern inspection. The performance of the infrastructure for blank and mask inspection, which was developed in Selete's mask program, is high enough for EUVL masks at the 32-nm-half-pitch node. Analyses and evaluations clarified the characteristics of mask contamination film and also the mechanism of deposition on mask pattern topography. Based on these results, a method of managing mask contamination was devised. Various mask cleaning technologies for removing contamination have been developed, and benchmarks for them provide users of EUVL masks with guidelines for choosing the most suitable one.
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