成果報告書詳細
管理番号20120000001050
タイトル平成22年度~平成23年度成果報告書 次世代半導体微細加工・評価基盤技術の開発/EUVマスク検査装置・レジスト材料基盤技術開発(1)
公開日2012/10/20
報告書年度2010 - 2011
委託先名株式会社EUVL基盤開発センター
プロジェクト番号P10025
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約件名:平成22年度?平成23年度成果報告書 「次世代半導体微細加工・評価基盤技術開発/EUVマスク検査装置・レジスト材料基盤技術開発」
(1)EUVマスクブランク欠陥検査装置開発
 MIRAI-Seleteの成果を受け、 hp16nm世代の量産に対応するABI機の設計を目的に、計測用EUV光源のパワーと輝度を定量的に評価できるテストベンチを製作し、入手可能な光源から現行ABI機比最大4倍の出力を有する光源を選定した。また、EUV光を試料へ導く多層膜鏡照明光学系のミラー配置とEUVフィルタ透過率の最適化を進め、照明損失を従来の40%以下に低減する照明光学系を設計した。選定した光源と組合せることにより、 試料面のEUV光パワーは約10mWに向上する。現行ABI機の多層膜鏡暗視野結像光学系を組み込むことにより、マスクブランクの有効領域全面の検査時間を45分とする目途を得て、目標とする量産対応ABI装置システム全体の設計を完了した。本設計結果をベースにシステム製作を行ない、性能実証及びユーザ活用に展開する。
(2)EUVマスクパターン欠陥検査装置開発
 開発の目標であるhp16nm世代対応の電子線写像投影光学系マスクパターン欠陥検査装置において、必要とされる16nmサイズの欠陥検出を実現するためには、現行装置に比較して、16nm画素に対応できる拡大倍率を得る改善が必要であり、光学系収差の低減により解像度を20%向上することが必要であることを確認して、電子光学系に対する仕様検討を終えた。マスクパターン欠陥検査装置開発として、上記で得られた仕様を実現するために必要な電子光学系の検討をおこない、10kV超の高加速エネルギー鏡筒による低収差電子線結像系を設計・製作し、性能を検証するための高圧基準管の設計・製作をおこなった。また、マスクへの電子線照射量向上のため、現行装置に対し20倍の透過効率を有する狭帯域エネルギー分布の電子線から形成される電子照射系を設計・製作することにより、研究の目的を達成した。
(3)EUVレジスト材料基礎研究
 EUVレジスト材料の反応機構の解析の一環として、溶解反応に注目し、高速液中AFMを用いた現像挙動の解析を行った。具体的には、レジスト膜厚薄膜化による影響を調べた。解像度hp16nm以下のパターニングをする際には、パターン倒れを抑制するためにレジスト膜厚を薄膜化することが必要である。その結果、レジストのプラットフォーム(メタクリル系、PHS系、ハイブリッド系、低分子系)によって、溶解挙動が異なることが明らかになった。また、レジストの薄膜化によってクラスターサイズが縮小していることが明らかになった。すなわち、レジストを薄膜化することで、LWRを低減できる可能性が示唆された。今後、共同研究にて種々のレジストの解析を進め、レジスト材料・プロセス開発にフィードバックする。 EUVレジスト材料のアウトガスに関する電子ビームによる計測・評価技術を確立した。本技術は、電子ビームをシリコン基板に塗布されたレジストに照射し、発生したアウトガスによってウイットネスサンプル上にコンタミネーション膜を堆積させ、堆積膜厚を分光エリプソメーター(SE)で計測し、その後水素洗浄によってハイドロカーボン系成分を除去し、残留膜をXPSで分析して残留量を特定し、前記堆積膜厚と併せて当該アウトガス量を同定する手法である。上記SE、XPSを高精度で較正し、hp16nm以細に必要な精度を実現した。またウェーハステージ用モーターを真空外に出すことでウェーハ温度上昇を防ぎ、アウトガス量を高精度に制御する新構成を実現した。得られた当該知見や新規技術に関する研究成果が、hp16nm以細へのレジスト材料開発にとって有効であることが分かった。
英文要約Title:EUV mask inspection tool and resist material fundamental research (FY2010-FY2011)final Report
EUV mask blank inspection technology; Succeeding to MIRAI-Selete activities, EIDEC investigated on the Actinic Blank Inspection (ABI) technology for hp16nm. We finished the design of ABI to detect 1nm height and 50nm width (FWHM) phase defects in full blank area within 45 minutes inspection. We built a test bench to evaluate the commercially available EUV light sources and selected a EUV light source with four times light intensity compare to MIRAI-Selete ABI tool. We completed the illumination optics design with 40 percent reduced optical loss. We will obtain 10mW light power on the blank to be inspected, in consequence. Developing ABI will achieve our requiring specification applying the dark field imaging optics of MIRAI-Selete ABI tool.
EUV patterned mask inspection technology; EIDEC investigated the Patterned mask Inspection (PI) technology with Projection Electron Microscopy (PEM) optics. To detect the pattern defects of 16nm square for hp16nm, the twenty percent resolution improvement comparing with current system is required. We designed and built a low aberration electron imaging optics using high energy electrons to achieve requiring resolution. We also designed and built a high electron current of 400nA illumination electron optics with narrow energy band, which enables us to improve inspection throughput. The improvement in image resolution and in throughput will be verified in our future work to achieve the requiring specification of PEM system for the hp16nm node.
EUV resist material fundamental research; 1.As part of investigations on the reaction mechanism of EUV resists, focus was given to the resist dissolution mechanism using a high speed atomic force microscope. Specifically, the effect of resist film thickness reduction on dissolution behavior was analyzed. This is based on the idea that the control of possible pattern collapse issues will need to be considered through the resist film thickness reduction. As a result, it was found that resist film thickness reduction causes a decrease in the resist dissolution cluster size. This shows the potential for lower line width roughness at reduced film thicknesses. These results will be feedback to the development of EUV resist materials and processes. 2.EIDEC has established the technology for measuring and evaluating the outgassing from EUV resist utilizing electron beam (EB). The technology consists of the following protocol; EB is irradiated on the wafer coated by resist, the outgassing generated by the irradiation makes deposition of contaminant on the witness sample, the contamination film is measured by spectroscopic ellipsometry (SE), the contamination film is cleaned up by hydrogen gas, the quantitative material analysis is carried out by XPS. EIDEC has established the enough accuracy and precision of the outgas qualification by the correlation of SE and XPS with ASML’s tools.
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