CN1495443A - 藉微影曝光之反射镜及制造方法 - Google Patents

Abstract

在一半导体制造反射光学镜中具有一覆盖层在一反射的多层序列之上，根据本发明，提供覆盖层一掺杂且一人工氧化层藉由过氧化氢的辅助成长于覆盖层之上，特别是在催化剂(铂)存在之下。人工生长的氧化层比一自然生长的氧化层较为均质，且在半导体制品之微影曝光的期间，能改善镜面之光学性质。

Description

藉微影曝光之反射镜及制造方法

技术领域

本发明系关于一种制造一半导体产品之微影曝光之反射镜，在一基板上生成一多层结构以及，在多层结构之上，一材料制成的覆盖层一自然氧化层在空气中生成于其上。本发明更进一步关于根据申请专利范围第9项之前文之一反射光学镜。

背景技术

在半导体制造中，半导体基板之表面或是排列其上的薄层表面，都藉由一沉积于其表面并且微影曝光的抗光敏感层来微影刻划。在微影曝光期间，一二维的屏蔽结构被显影至光阻层之上。屏蔽结构的载体即所谓的分划板，这里亦称为一光罩。在此分划板上，被曝光的结构以趋近于4到10倍放大的成像比例在一已刻划层的形式之上被实现。此刻划层之图形在经由一光学成像排列被缩小尺寸至阻挡光罩之后被制成于半导体基板之上。曝光阻抗层被显影并且可在半导体基板或薄层之蚀刻中、一植入或其它处理中当作一屏蔽而刻划位于其上的此组抗层。

在半导体制品之微影曝光中，不是传达屏蔽的结构被以一铬层了解就是反射屏蔽被用来当作一光罩(分划板)。该反射屏蔽扮演表面被一图样吸收层覆盖之光学镜。反射屏蔽被特别地用在极紫外光区，即1与100奈米之间，因为大部分的材料在这波长范围吸收。EUV(极紫外光)波长的反射被以由多重的薄层或层组多层结构组成之多层结构的辅助而达成，在它们的接口中一部份的入射光被反射，在每一个实例中。反射在不同接口的射线之结构的干涉产生一反射光束，在光学缩小的方式中，可以被指向一半导体制品上，排列在多层结构之上的屏蔽结构被成像于半导体制品的光阻层之上。

此类型的反射屏蔽因此扮演一反射的光学镜。在多层结构之上，反射镜具有一覆盖层当作一多层结构的保护层。多层结构通常包含了一间隔序列的钼金属层以及硅层。一硅层随后经常被用作为覆盖层以及被安排于最上方的钼层之上且具有一较多层结构中的硅层大的层厚度。典型地，多词结构的层之厚度大约7奈米而覆盖层之层厚度为10到20奈米。然而，依照所使用的波长，层的厚度可能会大大地脱离此特征范围以影响在相关波长的反射射线之结构干涉。一缓冲层通常排放在覆盖层之上，一刻划的屏蔽层包含被排放在该缓冲层之上的结构。缓冲层首先放置于覆盖层的所有范围之上作为暂时的保护并且特别地在修补刻划屏蔽层之屏蔽结构被需要。在反射光学竟被使用之前，缓冲层刻划屏蔽层未覆盖的位置被移除，以至于该覆盖层未被覆盖。

一具有一较小奈米尺寸的厚度自然的氧化物生成于覆盖层之一硅表面上，该覆盖层系暴露于空气中。此自然氧化物生长自然地发生于几天到几个星期的过程，并且也持续一相对地长的时间。因此，反射光学镜偶而必须被蚀刻当他们被用在一相对较长的时间，为了移去所生成之氧化层。被移除之氧化层厚度必须精确地被确定并且该移除必须被精准的控制。然而，作到这件事情的方法尚未被了解。

在周围空气中生长于硅表面的自然氧化物易受统计学的变动所影响。氧化层的厚度在硅表面不同的区域呈多样化的。因此，更精确地反射系数表示相对于入射射线之反射射线的比例，反射性在硅表现是不同质的。

自然氧化物之不同质的层厚度的问题理论上可被反对经由对生成之氧化层作控制反蚀刻，但蚀刻步骤也易受统计波动所影响，结果在硅氧化物表面的蚀刻速率可能有区域性地不同值。已知的实验其中氧化物生长在水中被观察，在一些例子中为了不同掺杂也有在过氧化氢中被观察。尤其，在过氧化氢中以铂的辅助促进生成氧化层是已知的。此类实验为了研究在不同状态下氧化层生成的时间的影响而被实行。

发明内容

本发明的目的系提供一具有反射性且尽可能在镜面为均匀同构型的之反射光学镜。

在前文所述之方法中，此目的系达成由于覆盖层从一掺杂的材料所制成并且使其与过氧化氢接触，结果一人工生成的氧化层被形成于覆盖层之上。

根据本发明，一氧化层系人工制造的，该氧化层覆盖一覆盖层并且藉由一定量的覆盖而降低反射镜之透明度。氧化层因此照惯例的被避免使用。然而，根据本发明，此氧化层藉由一促进生长的步骤而制成而此造成于覆盖层表面发生均质生长。氧化层因此形成具有一自然氧化生长无法达成之均质性，结果该光学镜得到全面的更佳的光学性质。无论如何，下降的透明度的缺点在时间的过程中藉由自然氧化层生长开始着手而被抵销。关于根据本发明所生成的氧化层的优点系为在人造地成长的氧化层上更进一步的自然生长发生以一较低的生长速率，那就是说有可能提升的不均质性会更加微弱地生成。根据本发明，不像传统的实例般，覆盖层并非由未掺杂材料所制造，而是从一掺杂的材料所制得。使后者与过氧化氢接触，根据本发明，为了生成一均质的人造氧化层。特别地提供一催化剂，例如铂金属，被加入过氧化氢中，如此以至于该人造生长的氧化曾被形成于催化剂(铂)的存在之下。

较佳地提供覆盖层被浸泡于过氧化氢之中，该过氧化氢的浓度为10％至50％在3到120分钟的时间期间。确实地在铂或其它催化剂存在之下，一人造氧化层可以在短时间内生成，该氧化层在自然环境条件下只会在几个星期或几个月的过程中成长。

较佳地提供过氧化氢在覆盖曾被沉浸之前以及/或期间被加热。如此将导致可能达成一更加快速的人造氧化生长过程。

较佳地，一具有一层厚度介于0.8至2.0奈米的覆盖层经由与过氧化氢接触被制成。甚至在随后生长在此人工制造的氧化层上之自然氧化物中，可以确定的是，一均质层被生成在覆盖层表面第一的0.8至2.0奈米之上，在那范围内的氧化物生长最快速。

较佳地提供掺杂的浓度以一定量选择，如此在经由与过氧化氢接触生成的氧化层上的自然氧化物生长系每年比藉由过氧化氢的辅助生成的层厚度减少10％以下。

较佳地提供覆盖层系从n-掺杂的材料制成。虽然p型掺杂也是适合的，原则上，对于覆盖层的掺杂，为了达到一增速的氧化物生长，已经观察到成长过程确实地在n-掺杂的覆盖层材料上明显地降低，特别是硅。

为了在反射光学镜全部的表面上提供一足够高且均质的掺杂，覆盖层较佳地使用沉积之多层结构，例如藉由化学气相沉积法(CVD)或者一物理沉积法(PVD；物理气相沉积)，例如喷溅法。负掺杂较佳地在沉积时藉由供应掺杂物与覆盖层之基本材料被导入覆盖层至反射镜表面。这种在原处的掺杂具有对掺杂覆盖层而言不需要任何后续的处理步骤的优点。然而，另一种方式为掺杂可能随后第被导入覆盖层以低植入能量之一植入方式。同样地，可想象得到对于初始未掺杂的覆盖层而言使其与一含有掺杂物的媒介接触，例如一溶液或其它流体，如此该掺杂物可扩散至覆盖层内。在此处理期间，较深层的多层结构可被保护而不受掺杂物的侵害。

覆盖层较佳地系从n-掺杂的硅制得。在此实例中，一非晶型的硅层系较为适合的。

本发明所根据的基础目的系更进一步地以一具有基板的反射光学镜的方式来达成，一多层结构其经由结构干涉反射电磁辐射，以及再多层结构上之一覆盖层，覆盖层由一在空气中生成之自然氧化层所组成，在该实例中，根据本发明，覆盖层之材料系掺杂以一掺杂且氧化层具有一层厚度的区域，其中相同的掺杂如覆盖层之掺杂系被纳入氧化层之氧化物。

本发明之半导体制品之微影曝光反射光学镜具有一氧化层或一氧化层区域，其符合一最小的层厚度且其中相同的掺杂如覆盖层之掺杂被纳入氧化层之氧化物中。在完成后的反射镜，同一种掺杂指示一与覆盖层之产物同时生成之氧化层；因为改变周遭的环境而发生且系在自然氧化物生成过程中所发生之掺杂或不纯物不能发生在人工制造的氧化物中。氧化层因此被制成具有一均质层厚度以及因此改善该光学镜之光学性质。

反射镜较佳地具有一氧化层，该氧化层有一层厚度介于0.8至2.0奈米。覆盖层较基地由n-掺杂的硅所组成；磷或砷较佳地提供作一掺杂物。然而，根据本发明，习惯上使用的n-传导掺杂物亦可被导入反射镜之覆盖层以达成终止自然氧化物生长的目的。含硅之覆盖层系较佳地为非晶型的。

依照半导体制品之微影曝光想要的目标，反射镜较佳地具有一刻划屏蔽层，其结构可被转换成一或多个半导体制品。一缓冲层可能被放置于介于刻划屏蔽层与覆盖层之间，但是在未覆盖屏蔽层之覆盖层区的缓冲层会被移除。自然氧化物在这些未覆盖的区域上形成。

反射镜之多层结构系较佳地定位，如此波长大于1奈米且小于100奈米之电磁辐射可被反射。特别是介于1与20奈米之间的极短波长，例如13奈米，该波长在UV区间而从传统常用波长光谱远移，可被用来根据本发明之反射镜之辅助而有一高亮度效率的微影刻划。

附图说明

本发明以下列图一至图八被描述，其中：

图一至图五：显示一根据本发明之方法在不同状态下反射光学镜之剖面图，

图六：显示自然氧化物生长在传统的反射镜上之随时间变化之曲线，

图七：显示依照本发明之反射镜上自然氧化物生长的随时间变化之曲线图，以及

图八：显示一反射镜的辅助之半导体制品之微影刻划期间一简要图标结构。

具体实施方式

图一显示一反射镜包含一基板10以及一连串的薄层11a，11b彼此以一个沉积于另一个顶部沉积。一半导体基板要不就是任何其它够厚且问定的基板可用来作为基板10。个别的层11a以及11b之层厚度被确定尺寸，如此波长λ可在彼此相邻的层接口反射，以此方式反射的部分光束结构上地彼此干涉；全部反射辐射的最高可能的光线强度在半导体制品之短曝光时间内是需要的。具有波长λ之电磁辐射之大角度入射角如图所示，如果图一仅为了以图解是在不农接口的反射；实际上，反射实际上发生垂直于多层结构11之表面。

在图一之层状序列11藉由个别的层之累进的沉积而制成，例如以一CVD步骤(较佳地为喷溅；离子束沉积)，其中气体组成相对于时间是不同的，如此供应至表面的气体形成所需的层状序列。一双层结构包含交替的材料组成系较佳地形成，例如一钼与硅层的序列彼此轮流交替。个别的层之层厚度依据所使用的波长且随着反射射线之结构干涉的状况而定。

根据图二，一覆盖层12被用于反射镜，在此实例中多层结构11之内部结构并未具体图标出来，较佳地以一化学气相沉积法其中硅以及，在同时，掺杂物对于覆盖层之负掺杂亦被沉积。磷或砷，举例来说，可能被用来当作掺杂物；所有最不可或缺的是掺杂物的浓度为了获得过氧化氢辅助的氧化物之人工成长之一适合成长的反应而被选择为够高的。特别地，一高掺杂浓度的n-型掺杂具有-特别是在n-型硅的生长期间且有过氧化氢的辅助以及以铂为催化剂-一非常快速的生长被达成的效果，但是在几小时后会大大地慢下来。虽然此不等同于饱和，氧化物成长的减慢之获得(在增速的生长步骤期间人为地引起)系适合于使其更加困难甚至对于依序列的自然氧化物成长的发生。然而，即使在p-型掺杂的实例以及有其它基础材料之覆盖层，一具有一均质性之氧化层厚度其不能在自然生长中被达成系由于人工地促进生长而获得。

首先一缓冲层13被用于覆盖层12以及一屏蔽层14被用于该缓冲层，该屏蔽层随后被刻划，如图三所示。反射镜1因此取得其屏蔽结构，该屏蔽结构避免在屏蔽层覆盖的区域的辐射反射。在EUV区间中，特别地，在屏蔽层之辐射的吸收导致在分划板1上之一正的屏蔽形成。

依照图四，缓冲层未了不覆盖下方的对象而被移除，根据本发明猛烈地负掺杂的覆盖层由硅12制造。如果屏蔽层14之刻划是有缺陷的，该缺陷可在缓冲层13被从未覆盖的区域移除前用传统的方法辅助来修正。

一氧化层15形成于未覆盖的硅层12之上，该硅层第一次被暴露在空气环绕之下一相对地长时间，氧化层生长以形成一小量奈米之一层厚度。

人工引起之氧化物生长在图五中以图标显示。一光学镜，被浸在一过氧化氢水溶液20中至少具有其覆盖层12，在室温或高温下被氧化，较佳地在铂金属或其它催化剂存在下。增速的氧化导致一均质的生长而预期一非均质的自然生长不同样地发生。

硅之自然氧化物以及其二氧化物生长之随时间变化的曲线图系以图标且完全量化于图六。由图可看到氧化层15之层厚度单调地增加且氧化层厚度对时间的变化并未显示任何特别剧烈变化的特征。此变化在传统覆盖层制造的实例中被观察到，例如，由未掺杂的硅制得。一根据本发明之制造一反射光学镜的生长方法系于图七显示。首先，在时间ts期间，当使用过氧化氢与铂金属于室温下则可能位于半小时到两小时之间，一相较于在自然氧化实例非常快速的生长被获得。如果预设最小的层厚度ds介于0.8至2.0奈米之间，例如，被达成的话，人工的氧化物生长即被终止。虽然光学镜被制成具有一氧化层而降低其镜面的反射性，此降低在未被覆盖的覆盖层之全部区域有相同的强度由于人造氧化物的均质性，因此该镜面有较好的性质来作半导体制品之微影曝光。

图六及图七中与时间有关之层厚度曲线未显示尺寸；特别是，在图六以及图七中之时间轴并不必然地为线性。然而，图六及图七反应出人工制造的氧化物生长明显地较自然氧化物生成相同厚度快速。主要地，一可能的自然成长在人工制成的氧化层上(在图七层厚度函数之右手臂至右边的终止点在时间ts)大部分发生在当达到一相符的全部层厚度之后有相同低成长速率的自然生长的实例，如果不是与一降低的生长速率比较而言。

根据本发明掺杂之具有辅助之反射镜上之覆盖层，一自然氧化层在覆盖层之全部表面上形成，该自然氧化层具有一均质层厚度。层厚度因此维持均质且实际上为一常数值在一长时间中。这使得反射镜之一均质的反射性，可以被利用，特别是在半导体制造中，为了降低刻划半导体制品的曝光时间以及为了增加生产量。

图八以图标地显示再一半导体制品2中一微影曝光的装置的结构辅以一反射的光学镜(分划板)1。一作为电磁辐射之辐射源4在极紫外线区介于1与100奈米之间被指向分划板1，藉由一第一成像光学排列(图中未显示)以及生成光线，在屏蔽层14的级层中，一中间过程影像被成像在半导体制品2上，特别是一晶圆2，在被一4至10倍的系数缩小之后，以第二成像之光学排列3辅助，系为一反射方式之同样的操作。以曝光操作的辅助，一排列于半导体基板上之阻抗层(并未特别图标)以屏蔽层14之缩小构造被曝光并且为了刻划一层于半导体基板2上而可随后被显影。移动对象5逐步地在x以及y轴方向移动半导体基板2以使半导体晶圆2上不同的区域可照顺序重复地被暴露。因为一大量的曝光操作是必需的，且在者，一大量的半导体基板2以此方式被重复地曝光好几次，半导体回路之制造效能依赖曝光时间。由于覆盖层依据本发明在分划板1上剧烈地被负掺杂，一均质的氧化层根据饱和的层厚度而被形成。因为更进一步的氧化物成长并不发生于一可预计的范围，因此镜面维持非常高且均质的反射性，该反射性可允许较短的曝光操作。

组件符号

1   反射光学镜

2   半导体基板

3   成像光学排列

4   辐射源

5   移动对象

10  基板

11  多层序列

12  n掺杂的覆盖层

13  缓冲层

14  刻划屏蔽层

15  自然氧化层

20  过氧化氢

21  催化剂(铂)

Claims (16)

1.一种半导体制品之微影曝光的反射镜之制造方法，在一基板上生成一多层结构以及，在后者之上，一覆盖层由一材料其上有一空气中形成之自然氧化层，其特征系覆盖层从一掺杂的材料所制得且使其与过氧化氢接触，结果一人工生长的氧化层在覆盖层上形成。

2.根据专利申请范围第1项所述之方法，其特征系覆盖层被浸入过氧化氢，该过氧化氢之浓度在3至120分钟期间系介于10％与50％。

3.根据申请专利范围第1或第2项所述之方法，其特征系过氧化氢在覆盖层之浸没之前以及/或期间被加热。

4.根据申请专利范围第1至第3其中一项所述之方法，其特征系一具有一层厚度(ds)介于0.8与2.0奈米之间之覆盖层系经由与过氧化氢接触所制成。

5.根据申请专利范围第1至第4其中一项所述之方法，其特征系该掺杂物之浓度系选自一数量使在氧化层上以过氧化氢辅助所生长之自然氧化物系每年地减少10％以下以过氧化氢辅助生长的层厚度(ds)。

6.根据申请专利范围第1至第5其中一项所述之方法，其特征系该覆盖层系从一n掺杂的材料所制成。

7.根据申请专利范围第1至第6其中一项所述之方法，其特征系该覆盖层以一沉积方式施加，且该n型掺杂在沉积期间被导入覆盖层。

8.根据申请专利范围第1至第7其中一项所述之方法，其特征系该覆盖层从一掺杂的硅所制成。

9.一半导体制品之微影曝光反射光学镜，该镜面具有

一基板，

一多层结构，经由结构干涉反射电磁辐射，以及

一覆盖层于该多层结构之上，该覆盖层之组成为一材料其上有一空气中形成之自然氧化层，

其特征系该覆盖层之材料系以一掺杂物掺杂且其中该氧化层具有一层厚度的区域，其中之掺杂与覆盖层之掺杂相同，并系运用于该氧化层之氧化物。

10.根据申请专利范围第9项之反射镜，其特征系该氧化层有一层厚度介于0.8与2.0奈米之间。

11.根据申请专利范围第9或第10项所述之反射镜，其特征系该覆盖层由n型掺杂的硅所组成。

12.根据申请专利范围第9至第11其中一项所述之反射镜，其特征系该覆盖层系以磷或砷掺杂。

13.根据申请专利范围第9至第12其中一项所述之反射镜，其特征系该覆盖层是非晶型的。

14.根据申请专利范围第9至第13其中一项所述之反射镜，其特征系该镜面有一刻划屏蔽层用以刻划一半导体制品。

15.根据申请专利范围第9至第14其中一项所述之反射镜，其特征系该刻划屏蔽层被排列于该覆盖层之上。

16.根据申请专利范围第9至第15其中一项所述之反射镜，其特征系该多层结构被确定尺寸以便于具有一波长大于1奈米以及小于100奈米之电磁辐射被反射。

Images