JP2017525999A - 多層スタックを有する極紫外線反射素子、及び極紫外線反射素子を製造する方法 - Google Patents

多層スタックを有する極紫外線反射素子、及び極紫外線反射素子を製造する方法 Download PDF

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Abstract

極紫外線反射素子を製造する装置及び方法は、基板と、基板上の多層スタックであって、ブラッグリフレクタを形成するために、シリコンから形成された第1の反射層と、ニオブ又は炭化ニオブから形成された第2の反射層とを有する複数の反射層ペアを含む、多層スタックと、酸化及び物理的腐食を減らすことによって多層スタックを保護するための、多層スタックの、及び多層スタックの上のキャッピング層とを含む。【選択図】図3

Description

[0001]本発明は概して極紫外線リソグラフィに関し、より具体的には、極紫外線リソグラフィの極紫外線反射素子のための多層スタック、製造システム、及びリソグラフィシステムに関する。
[0002]現代の消費者用及び工業用電子システムは、これまで以上に複雑なものになりつつある。電子デバイスにおいては、高密度の電子部品をより小さく、さらに柔軟な形でパッケージ化することが求められる。部品の密度が上がれば、小さな形状の高密度デバイスの要求を満たすために、技術に変革が求められる。ソフトX線投影リソグラフィとしても知られる極紫外線リソグラフィとは、0.13ミクロン、及びこれより小さい最小形状の半導体デバイスを製造するためのフォトリソグラフィプロセスである。
[0003]一般に5から50ナノメートル(nm)であってよい波長範囲の極紫外線は、ほとんどの物質によって強く吸収される。この理由により、極紫外線システムは、光の透過よりも反射によって機能する。極紫外線放射線は、ミラーアセンブリ、非反射マスクパターンでコーティングされたマスクブランクを含む一連の反射部品を介して投影され、高密度で形状の小さい半導体デバイスを形成するために半導体ウエハ上に当てられうる。
[0004]極紫外線リソグラフィシステムの反射部品には、多層反射コーティング材料が含まれ得る。極紫外線の高い電力レベルのために、他の反射していない極紫外線により加熱が起こり、この加熱により、時間と共に反射部品の反射率が劣化する場合があり、その結果反射部品の寿命が短くなる場合がある。
[0005]電子部品の形状を更に小さくする必要を考慮すると、これらの問題への答えを見つけることが更に重要になってくる。かつてないほどの消費市場での競争圧力と共に、消費者の期待の高まりを考慮すると、これらの問題への答えを見つけることは益々重要である。加えて、コストを下げて、効率性及び性能を改善し、競争圧力に対抗する必要性により、これらの問題への答えを見つける必要の重要性にさらに高い緊急性が増し加わる。
[0006]これらの問題への解決法が長く求められてきたが、以前の開発状況ではいかなる解決法も教示又は提案されてこなかったため、当業者はこれらの問題への解決法を長く見い出せずにいた。
[0007]本発明の実施形態は、極紫外線反射素子を製造する方法を提供し、本方法は、基板を提供することと、基板に多層スタックを形成することであって、多層スタックが、ブラッグリフレクタを形成するために、シリコンから形成された第1の反射層と、ニオブ又は炭化ニオブから形成された第2の反射層とを有する複数の反射層ペアを含む、形成することと、酸化と物理的腐食を減らすことによって多層スタックを保護するために、多層スタックに、及び多層スタックの上にキャッピング層を形成することとを含む。
[0008]本発明の実施形態は、極紫外線反射素子を提供し、極紫外線反射素子は、基板と、基板上の多層スタックであって、ブラッグリフレクタを形成するために、シリコンから形成された第1の反射層と、ニオブ又は炭化ニオブから形成された第2の反射層とを有する複数の反射層ペアを含む、多層スタックと、酸化と物理的腐食を減らすことによって多層スタックを保護するために、多層スタックの、及び層スタックの上のキャッピング層とを含む。
[0009]本発明の実施形態は、極紫外線反射素子作製システムを提供し、極紫外線反射素子作製システムは、基板に多層スタックを堆積させるための第1の堆積システムであって、多層スタックが、ブラッグリフレクタを形成するために、シリコンから形成された第1の反射層と、ニオブ又は炭化ニオブから形成された第2の反射層とを有する複数の反射層ペアとを含む、第1の堆積システムと、酸化及び物理的腐食を減らすことによって多層スタックを保護するために、多層スタックにキャッピング層を形成するための第2の堆積システムとを含む。
[0010]本発明の特定の実施形態は、上述したものに加えて、又はその代わりに他の段階又は要素を有する。添付の図面を参照しながら、以下の詳細説明を読むことで、段階又は要素が当業者に明らかとなるだろう。
本発明の第1の実施形態の極紫外線リソグラフィシステムの例図である。 極紫外線反射素子作製システムの一例を示す図である。 極紫外線反射素子の一例を示す図である。 多層スタックの第2の例を示す図である。 多層スタックの第3の例を示す図である。 製造のプロビジョニング段階にある図3の構造を示す図である。 製造の層形成段階にある図6の構造を示す図である。 製造の保護段階にある図7の構造を示す図である。 製造のプリパターニング段階にある図8の構造を示す図である。 製造のプロビジョニング段階にある図4の構造を示す図である。 製造の層形成段階にある図10の構造を示す図である。 製造の堆積段階にある図11の構造を示す図である。 製造の仕上げ段階にある図12の構造を示す図である。 本発明の別の実施形態の極紫外線反射素子を製造する方法を示すフロー図である。
[0025]以下の実施形態を、当業者が本発明を作製し使用することが可能になるように、十分詳細に説明する。本開示に基づいて、他の実施形態も明白であり、システム又はプロセスの変更、或いは機械的変更は、本発明の実施形態の範囲から逸脱せずに行われ得ることを理解するべきである。
[0026]以下の記載では、本発明の完全な理解を促すために多数の具体的な詳細が記載されている。しかしながら、本発明がこれら具体的な詳細なしに実施可能であることが明らかになるであろう。本発明の実施形態が曖昧になるのを避けるために、幾つかの周知の素子、システム設定、及びプロセス段階は詳細には開示されない。
[0027]システムの実施形態を示す図面は、やや概略的なものであり、原寸に比例するものではない。特に、幾つかの寸法は、明確に表示するために、図面において拡大して示されている。同様に、説明しやすくするために、図面はおおむね同じような配向で示されているが、このような図示はほとんどの部分において任意のものである。本発明は概して、いかなる配向においても動作可能である。
[0028]幾つかの共通している特徴を有する複数の実施形態が開示され、記載されるが、これら実施形態の例示、説明を明解にし、簡単に理解できるようにするために、同様の似ている特徴は同じ又は類似の参照番号で記載される。
[0029]解説のために、本明細書で使用する「水平」という語は、その配向性と関係なく、マスクブランクの面又は表面に平行する面として定義される。「垂直」という語は、ここで定義されたように水平に対して垂直の方向を指すものである。例えば「上(above)」、「下(below)」、「底部(bottom)」、「上部(top)」、(「側壁」等における)「側方(side)」、「高い(higher)」、「低い(lower)」、「上方(upper)」、「上側(over)」、「下側(under)」等の語は、図に示すように、水平面に対して定義される。
[0030]「の上(on)」という語は、要素間で直接の接触があることを示す。「すぐ上、真上(directly on)」という語は、介在する要素がない要素間での直接の接触を示す。
[0031]本明細書で使用する「処理(processing)」という語は、材料の堆積、又は材料のフォトレジスト、パターニング、露出、開発、エッチング、スパッタリング、洗浄、注入、及び/又は除去、又は上記構造を形成するために要求されるフォトレジストを含む。「約(about)」及び「おおよそ(approximately)」という語は、要素のサイズが工学的許容範囲内で決定されうることを示す。
[0032]ここで、本発明の第1の実施形態の極紫外線リソグラフィシステム100の例図を示す図1を参照する。極紫外線リソグラフィシステム100は、極紫外線112を発生させるための極紫外線源102と、反射素子のセットと、ターゲットウエハ110とを含みうる。反射素子は、コンデンサー104、反射マスク106、光学縮小アセンブリ108、マスクブランク、ミラー、又はこれらの組み合わせを含みうる。
[0033]極紫外線源102は、極紫外線112を生成しうる。極紫外線112は、5〜50ナノメートルの範囲の波長を有する電磁放射線である。例えば、極紫外線源102は、レーザー、レーザー生成プラズマ、放電生成プラズマ、自由電子レーザー、シンクロトロン放射線、又はこれらの組み合わせを含みうる。
[0034]極紫外線源102は、様々な特徴を有する極紫外線112を生成しうる。極紫外線源102は、ある波長範囲にわたる広帯域の極紫外線放射線を発生させうる。例えば、極紫外線源102は、5〜50nmの範囲の波長を有する極紫外線112を生成しうる。
[0035]極紫外線源102は、狭い帯域幅を有する極紫外線112を発しうる。例えば、極紫外線源102は、13.5nmの極紫外線112を生成しうる。波長ピークの中心は、13.5nmである。
[0036]コンデンサー104は、極紫外線112を反射させ、焦点を合わせるための光学ユニットである。コンデンサー104は、反射マスク106を照らすために、極紫外線源102からの極紫外線112を反射させ、焦点を合わせうる。
[0037]コンデンサー104を単一素子として示したが、当然ながら、コンデンサー104は、極紫外線112を反射させ集中させるための、凹面ミラー、凸面ミラー、平面ミラー、又はこれらの組み合わせ等の一又は複数の反射素子を含みうる。例えば、コンデンサー104は、凸面、凹面及び平面光学素子を有する単一の凹面ミラー又は光学アセンブリであってよい。
[0038]反射マスク106とは、マスクパターン114を有する極紫外線反射素子である。反射マスク106により、ターゲットウエハ110に形成される回路のレイアウトを形成するために、リソグラフパターンが作成される。反射マスク106は極紫外線112を反射させうる。
[0039]光学縮小アセンブリ108とは、マスクパターン114の画像を縮小するための光学ユニットである。光学縮小アセンブリ108によって、極紫外線112の反射マスク106からの反射が縮小され、ターゲットウエハ110に反映されうる。光学縮小アセンブリ108は、マスクパターン114の画像サイズを縮小するために、ミラーと他の光学素子を含みうる。例えば、光学縮小アセンブリ108は、極紫外線112を反射させ、焦点を合わせるために、凹面ミラーを含みうる。
[0040]光学縮小アセンブリ108により、ターゲットウエハ110上のマスクパターン114の画像サイズが縮小されうる。例えば、マスクパターン114によって表される回路をターゲットウエハ110に形成するために、光学縮小アセンブリ108によってターゲットウエハ110に4:1の比率でマスクパターン114が結像されうる。極紫外線112は、ターゲットウエハ110にマスクパターン114を形成するために、ターゲットウエハ110と同期して反射マスク106をスキャンしうる。
[0041]ここで、極紫外線反射素子作製システム200の一実施例を示す図2を参照する。極紫外線反射素子は、極紫外線を反射させうる。極紫外線反射素子は、マスクブランク204、極紫外線(EUV)ミラー205、又は他の反射素子を含みうる。
[0042]極紫外線反射素子作製システム200により、マスクブランク、ミラー、又は図1の極紫外線112を反射させる他の素子が作製されうる。極紫外線反射素子作製システム200は、ソース基板203に薄いコーティングを塗布することによって極紫外線反射素子を作製しうる。
[0043]マスクブランク204とは、図1の反射マスク106を形成するための多層構造である。マスクブランク204は、半導体製造技法を使用して形成されうる。反射マスク106は、電子回路を示すためにマスクブランク204上に形成された図1のマスクパターン114を有しうる。
[0044]極紫外線ミラー205とは、極紫外線の範囲において反射させる多層構造である。極紫外線ミラー205は、半導体製造技法を使用して形成されうる。マスクブランク204と、極紫外線ミラー205は同様の構造であってよいが、極紫外線ミラー205はマスクパターン114を有さない。
[0045]極紫外線反射素子は、極紫外線112の効率的なリフレクタである。マスクブランク204と極紫外線ミラー205は、60%を超える極紫外線反射率を有しうる。極紫外線反射素子が60%を超える極紫外線112を反射させる場合、極紫外線反射素子は効率的である。
[0046]極紫外線反射素子作製システム200は、ソース基板203がロードされ、極紫外線反射素子がアンロードされるウエハローディング及びキャリアハンドリングシステム202を含む。大気ハンドリングシステム206により、ウエハハンドリング真空チャンバ208へのアクセスが提供される。ウエハローディング及びキャリアハンドリングシステム202は、基板を大気からシステム内部の真空へ移送するための基板搬送ボックス、ロードロック、及び他の部品を含みうる。マスクブランク204が非常に小さい寸法のデバイスを形成するのに使用されるため、真空システムでマスクブランク204を処理して汚染及び他の欠陥を防止する必要がある。
[0047]ウエハハンドリング真空チャンバ208は、第1の真空チャンバ210と第2の真空チャンバ212の2つの真空チャンバを含みうる。第1の真空チャンバ210は第1のウエハハンドリングシステム214を含んでいてよく、第2の真空チャンバ212は第2のウエハハンドリングシステム216を含んでいてよい。2つの真空チャンバを有するウエハハンドリング真空チャンバ208が記載されているが、当然ながらシステムはいかなる数の真空チャンバも有していてよい。
[0048]ウエハハンドリング真空チャンバ208は、様々な他のシステムを取り付けるためにその外縁に複数のポートを有しうる。第1の真空チャンバ210は、ガス抜きシステム218、第1の物理的気相堆積システム220、第2の物理的気相堆積システム222、及び予洗浄システム224を有しうる。ガス抜きシステム218は、基板から水分を熱的に脱着させるためのものである。予洗浄システム224は、ウエハ、マスクブランク、ミラー、又は他の光学部品の表面を洗浄するためのものである。
[0049]ソース基板203に材料の薄膜を形成するために、第1の物理的気相堆積システム220と第2の物理的気相堆積システム222等の物理的気相堆積システムが使用されうる。例えば、物理的気相堆積システムは、マグネトロンスパッタリングシステム、イオンスパッタリングシステム、パルス状レーザー堆積、カソードアーク堆積又はこれらの組み合わせ等の真空堆積システムを含みうる。マグネトロンスパッタリングシステム等の物理的気相堆積システムは、ソース基板203にシリコン、金属、合金、化合物、又はこれらの組み合わせの層を含む薄い層を形成しうる。
[0050]物理的気相堆積システムにより、反射層、キャッピング層、及び吸収層が形成されうる。例えば、物理的気相堆積システムにより、シリコン、モリブデン、ルテニウム、ニオブ、クロム、タンタル、窒化物、炭素、化合物、又はそれらの組み合わせの層が形成されうる。幾つかの化合物を酸化物として記載したが、当然ながら、化合物には酸化物、二酸化物、酸素原子を有する原子混合物、又はこれらの組み合わせを含みうる。
[0051]第2の真空チャンバ212は、第2の真空チャンバ212に接続された第1のマルチカソードソース226、化学気相堆積システム228、硬化チャンバ230、及び超平滑堆積チャンバ232を有しうる。例えば、化学気相堆積システム228は、流動性化学気相堆積システム(FCVD)、プラズマ支援化学気相堆積システム(CVD)、エアロゾル支援CVD、ホットフィラメントCVDシステム、又は同様のシステムを含みうる。別の実施例では、化学気相堆積システム228、硬化チャンバ230、及び超平滑堆積チャンバ232は、極紫外線反射素子作製システム200とは別のシステムであってよい。
[0052]化学気相堆積システム228は、ソース基板203に材料の薄膜を形成しうる。例えば、化学気相堆積システム228は、ソース基板203に、単結晶層、多結晶層、アモルファス層、エピタキシャル層、又はこれらの組み合わせを含む材料の層を形成するために使用されうる。化学気相堆積システム228は、シリコン、酸化ケイ素、炭素、タングステン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化チタン、金属、合金、及び化学気相堆積に適切な他の材料の層を形成しうる。例えば、化学気相堆積システムは平坦化層を形成しうる。
[0053]第1のウエハハンドリングシステム214は、連続的な真空下で大気ハンドリングシステム206と、第1の真空チャンバ210の外縁の様々なシステムとの間でソース基板203を移動させることができる。第2のウエハハンドリングシステム216は、連続的な真空下にソース基板203を維持している間に、第2の真空チャンバ212の周辺でソース基板203を移動させることができる。極紫外線反射素子作製システム200は、連続的な真空条件において第1のウエハハンドリングシステム214と第2のウエハハンドリングシステム216との間でソース基板203とマスクブランク204を移送することができる。
[0054]ここで、極紫外線反射素子302の一例を示す図3を参照する。極紫外線反射素子302は、図2のマスクブランク204、又は図2の極紫外線ミラー205であってよい。マスクブランク204及び極紫外線ミラー205は、図1の極紫外線112を反射するための構造である。
[0055]極紫外線ミラー205等の極紫外線反射素子302は、基板304、多層スタック306、及びキャッピング層308を含みうる。極紫外線ミラー205は、図1のコンデンサー104、又は図1の光学縮小アセンブリ108に使用するための反射性構造を形成するのに使用されうる。
[0056]マスクブランク204は、基板304、多層スタック306、キャッピング層308、及び吸収層310を含みうる。マスクブランク204は、必要とされる回路のレイアウトを用いて吸収層310をパターニングすることによって図1の反射マスク106を形成するために使用されうる。
[0057]以下のセクションでは、簡単にするために、マスクブランク204という語が、極紫外線ミラー205という語と交互に使用されうる。マスクブランク204は、図1のマスクパターン114の形成に加えて、吸収層310が追加された極紫外線ミラー205の部品を含みうる。
[0058]マスクブランク204は、マスクパターン114を有する反射マスク106を形成するのに使用される光学的に平坦な構造である。例えば、マスクブランク204の反射面により、図1の極紫外線112等の入射光を反射させるための平坦な焦点面が形成されうる。
[0059]基板304は、極紫外線反射素子302を構造的に支持する要素である。基板304は、温度が変化する間の安定性を付与するために、低い熱膨張係数(CTE)を有する材料からできていてよい。基板304は、機械的循環、熱循環、結晶形成、又はこれらの組み合わせに対する安定性等の特性を有しうる。基板304は、シリコン、ガラス、酸化物、セラミック、又はこれらの組み合わせ等の材料から形成されうる。
[0060]多層スタック306は、極紫外線112を反射させる構造である。多層スタック306は、第1の反射層312と第2の反射層314の交代反射層を含む。
[0061]第1の反射層312と第2の反射層314は、反射ペア316を形成しうる。多層スタック306は、40〜60の反射ペア316、最大合計120の反射層を含みうる。しかしながら、必要に応じて、それより多い又は少ない層が使用されうることを理解すべきである。
[0062]第1の反射層312と第2の反射層314は、様々な材料から形成されうる。例えば、第1の反射層312と第2の反射層314はそれぞれ、シリコンとニオブから形成されうる。ニオブの光学特性により、反射層が多層スタックにおいてどれほど良好に作用するかが決まる。屈折率の実数成分の虚数成分は、モリブデンと同様である。第1の反射層312は、シリコンから形成されうる。第2の反射層314は、ニオブから形成されうる。
[0063]シリコンから形成された第1の反射層312と、ニオブから形成された第2の反射層314を有する多層スタック306を説明したが、他の構成も可能である。例えば、第1の反射層312はニオブから形成され得、第2の反射層314はシリコンから形成されうる。
[0064]しかしながら、他の材料から交代層を形成することができる。別の実施例では、第2の反射層314は炭化ニオブで形成されうる。
[0065]マスクブランク204と、極紫外線ミラー205の反射率は、層間インターフェースのシャープネスと、層の粗度によって決定される。多層スタック306を形成するために使用される材料を変更することで、インターフェースのシャープネス又は層の粗度が改善され、多層の反射率が上がりうる。
[0066]多層スタック306は、ブラッグミラー(Bragg mirror)を作製するために異なる光学特性を有する材料の薄い交代層を有することによって反射性構造を形成する。交代層は各々、極紫外線112に対して異なる光学定数を有しうる。
[0067]多層スタック306は、様々な方法で形成されうる。例えば、第1の反射層312と第2の反射層314は、マグネトロンスパッタリング、イオンスパッタリングシステム、パルス状レーザー堆積、カソードアーク堆積、又は層堆積技法を用いて形成されうる。
[0068]一例では、マグネトロンスパッタリング等の物理的気相堆積技法を使用して、多層スタック306が形成されうる。多層スタック306の第1の反射層312と第2の反射層314は、正確な厚さ、低粗度、及び層間の清浄インターフェースを含む、マグネトロンスパッタリング技法によって形成されることによる特性を有しうる。多層スタック306の第1の反射層312と第2の反射層314は、正確な厚さ、低粗度、層間の清浄インターフェースを含む物理的気相堆積によって形成されることによる特性を有しうる。
[0069]物理的気相堆積技法を使用して形成された多層スタック306の層の物理的寸法を正確に制御して、反射率を上げることができる。例えば、例えばシリコンの層等の第1の反射層312は、3.5nmの厚さを有しうる。ニオブの層等の第2の反射層314は、3.5nmの厚さを有しうる。しかしながら、工学的必要性、極紫外線112の波長、及び層材料の光学特性に基づいて、第1の反射層312と第2の反射層314の厚さを変更しうることを理解すべきである。別の実施例では、第2の反射層314が、3.5nmの厚さを有する炭化ニオブで形成されうる。
[0070]別の例として、第1の反射層312と第2の反射層314はそれぞれ、シリコンと炭化ニオブから形成されうる。シリコン層等の第1の反射層は、4.15nmの厚さを有しうる。炭化ニオブ層等の第2の反射層314は、2.8nmの厚さを有しうる。
[0071]シリコン及びニオブで多層スタック306を形成することで、多層スタック306でもシリコン及びモリブデンと同様の反射率が得られることが分かっている。多層スタック306は、ニオブ及びシリコンの屈折率、及び他の物理特性の基づき、モリブデン及びシリコンの反射率に匹敵する反射率を有する。
[0072]シリコン及び炭化ニオブで多層スタック306を形成することで、シリコン及びモリブデンと同様の反射率が多層スタック306でも得られることが分かっている。4.15nmのシリコン層と2.8nmの炭化ニオブ層を有する多層スタック306は、炭化ニオブとシリコンの屈折率、及び他の物理特性に基づき、モリブデンとシリコンの反射率に匹敵する反射率を提供する。
[0073]炭化ニオブを用いて多層スタック306を形成することで、多層スタック306の信頼性が高まることがわかっている。炭化ニオブの硬度により、多層スタック306が保護され、動作寿命が延びる。
[0074]キャッピング層308は、極紫外線112に対して透明な保護層である。キャッピング層308は、多層スタック306のすぐ上に形成されうる。キャッピング層308は、多層スタック306を汚染及び機械的損傷から保護しうる。例えば、多層スタック306は、酸素、炭素、炭化水素又はこれらの組み合わせによる汚染に影響される場合がある。キャッピング層308は、汚染物質と相互作用してこれらを中和しうる。
[0075]キャッピング層308は、極紫外線112に対して透明な光学的に均一な構造である。極紫外線112はキャッピング層308を通過して、多層スタック306で反射されうる。
[0076]キャッピング層308は、滑らかな表面を有する。例えば、キャッピング層308の表面は、0.2nmRMS(二乗平均平方根粗度測定)未満の粗度を有しうる。別の実施例では、キャッピング層308の表面は、1/100nm〜1/1μmの特有の表面粗度長に対して0.08nmRMSの粗度を有しうる。
[0077]キャッピング層308は、様々な方法で形成されうる。例えば、キャッピング層308は、マグネトロンスパッタリング、イオンスパッタリングシステム、イオンビーム堆積、エレクトロンビーム蒸発、高周波(RF)スパッタリング、原子層堆積(ALD)、パルス状レーザー堆積、カソードアーク堆積、物理的気相堆積又はこれらの組み合わせで、多層スタック306のすぐ上に形成されうる。キャッピング層308は、正確な厚み、低粗度、及び層間の清浄インターフェースを含む、マグネトロンスパッタリング技法によって形成されたことによる物理特性を有しうる。
[0078]反射率低下の原因の1つは、定期的な洗浄処理に起因する多層スタック306の酸化である。この酸化を防ぐために、吸収層310を形成する前に、多層スタック306のすぐ上にキャッピング層308を形成しうる。
[0079]ほとんどの材料が極紫外線112に対して不透明であるため、極紫外線システムの大まかな汚染レベルを最小限まで抑えなければならない。従って、反射マスク106は他のリソグラフィシステムより更に頻繁に洗浄されなければならない。使用中に反射マスク106で良く見つかる小粒子及び他の汚染物質を除去するために、洗浄方法は強力なものである必要がある。しかしながら、メガソニックプロセス等の強すぎる洗浄方法は、多層スタック306の反射率低下及び酸化につながりうるキャッピング層308のくぼみ形成及び劣化の原因となりうる。
[0080]キャッピング層308は、洗浄中における浸食に耐えるのに十分な硬度を有する様々な材料から形成されうる。例えば、ルテニウムは良好なエッチング停止材であり、動作条件下で比較的不活性であるため、キャッピング層の材料として使用可能である。しかしながら、他の材料をキャッピング層308を形成するのに使用しうることを理解すべきである。キャッピング層308は、2.0nm〜3nmの厚みを有しうる。別の実施例では、キャッピング層の厚さは通常、ルテニウムについては2.5nmであってよい。
[0081]炭化ニオブでキャッピング層308を形成することで多層スタック306を保護することによって、極紫外線反射素子302の信頼性が高まることが分かっている。炭化ニオブの硬度により多層スタック306の浸食及び酸化が低減することによって、多層スタック306が保護され、動作寿命が延びる。
[0082]追加の炭化ニオブ層でキャッピング層308を形成することで多層スタック306を保護することによって、極紫外線反射素子302の信頼性が高まることが分かっている。炭化ニオブの硬度により多層スタック306の浸食及び酸化が低減することによって、多層スタック306が保護され、動作寿命が延びる。
[0083]洗浄後、キャッピング層308は、洗浄プロセスに暴露されたことによる物理特性を有しうる。キャッピング層308は、浸食マーク、厚さの縮小、損耗のばらつき、溶剤残留物、吸収層310からの残留物、又はそれらの組み合わせの物理特性を有しうる。キャッピング層308は、洗浄溶剤とキャッピング層308の材料の相互作用によって生じる化学残留物を含む追加の物理特性を呈しうる。
[0084]極紫外線ミラー205等の極紫外線反射素子302は、基板304、多層スタック306、及びキャッピング層308で形成されうる。極紫外線ミラー205は光学的に平坦な表面を有し、極紫外線112を効率的に、また均一に反射させうる。
[0085]キャッピング層308を用いて多層スタック306を保護することによって、反射率の劣化が防止される。キャッピング層308により、製造工程及び洗浄工程の間に多層スタック306への損傷が防止されうる。キャッピング層308は酸化を防いで、使用及び洗浄中に多層スタック306の反射率を維持し、反射率の低下を防止しうる。
[0086]例えば、多層スタック306は、60%を超える反射率を有しうる。物理的気相堆積を使用して形成された多層スタック306は、63%〜68%の反射率を有しうる。より硬い材料を用いて多層スタック306の上にキャッピング層308を形成することで反射率が1%〜2%下がりうるが、キャッピング層308により多層スタック306への損傷が防止され、多層スタック306の反射率の低下が防止される。ある場合には、粗度の低い層、層間の清浄インターフェース、改善された層材料、又はこれらの組み合わせを使用して、最大70%の反射率が達成されうる。
[0087]吸収層310は、極紫外線112を吸収しうる層である。吸収層310は、極紫外線112を反射させないエリアを提供することによって、反射マスク106にパターンを形成するように使用されうる。吸収層310は、例えば約13.5nm等の極紫外線112の特定の周波数に対して高い吸収係数を有する材料であってよい。一実施例では、吸収層310は、クロム、タンタル、窒化物、ニッケル、合金、又はこれらの組み合わせから形成されうる。別の実施例では、吸収層は、様々な比率のタンタル、ホウ素、及び窒素の合金から形成されうる。
[0088]吸収層310は、キャッピング層308のすぐ上に形成されうる。吸収層310は、フォトリソグラフィプロセスを使用してエッチングされ、反射マスク106のパターンが形成されうる。
[0089]例えばマスクブランク204等の極紫外線反射素子302は、基板304、多層スタック306、キャッピング層308、及び吸収層310で形成されうる。マスクブランク204は、光学的に平坦な表面を有し、極紫外線112を効率的に、また均一に反射させうる。マスクパターン114は、マスクブランク204の吸収層310で形成されうる。
[0090]多層スタック306の上部とキャッピング層308との間に炭素の介在層を加えることで反射率が上がりうることが分かっている。多層スタック306の上に炭素の層を形成することで、反射率が上がることが分かっている。
[0091]多層スタック306の上部とキャッピング層308との間に炭素又は炭化ニオブの介在層を加えることで、反射率が上がりうることが分かっている。多層スタック306の上に炭素又は炭化ニオブの層を形成することで、反射率が上がることが分かっている。
[0092]多層スタック306の上にニオブ又は炭化ニオブでキャッピング層308を形成することで、反射率が上がり、動作寿命が延びることが分かっている。炭化ニオブは、硬い保護層を提供する。ニオブ又は炭化ニオブからキャッピング層308を形成することで、モリブデン及びシリコン層から形成された多層スタック306が保護されうる。ニオブ又は炭化ニオブから形成されたキャッピング層308は、ルテニウムから形成されたキャッピング層308に加えて、又はその代わりに使用されうる。
[0093]第1の反射層312、第2の反射層314、キャッピング層308、及び吸収層310は、物理的気相堆積システムを用いて形成されうる。物理的気相堆積システムは、図2の第1の物理的気相堆積システム220、又は図2の第2の物理的気相堆積システム222等の物理的気相堆積システム、又はこれらの組み合わせを含みうる。
[0094]基板304、多層スタック306、キャッピング層308、及び吸収層310を有する極紫外線反射素子を示したが、他の層も含みうることを理解すべきである。追加の保護層、パッシベーション層、又は他の層が含まれ得る。例えば、極紫外線反射素子は、多層スタック306の下に平坦化層を含みうる。
[0095]ここで、多層スタック406の第2の実施例を示す図4を参照する。多層スタック406は、図3の多層スタック306と同様のものであり、同じ素子番号を使用する。
[0096]多層スタック406は、図2のマスクブランク204、又は図2の極紫外線ミラー205等の極紫外線反射素子402の一部であってよい。マスクブランク204及び極紫外線ミラー205は、図1の極紫外線112を反射させるための構造である。
[0100]極紫外線ミラー205は、基板404、多層スタック406、及びキャッピング層408を含みうる。マスクブランク204は、基板404、多層スタック406、キャッピング層408、及び吸収層410を含みうる。マスクブランク204は、吸収層410を要求される回路のレイアウトでパターニングすることによって、図1の反射マスク106を形成するために使用されうる。
[0101]以下のセクションでは、マスクブランク204という用語は、簡単にするために極紫外線ミラー205という用語と交互に使用されうる。マスクブランク204は、図1のマスクパターン114を形成するために更に、吸収層410が追加された極紫外線ミラー205の部品を含みうる。
[0102]マスクブランク204は、マスクパターン114を有する反射マスク106を形成するために使用される光学的に平坦な構造である。基板404は、極紫外線反射素子402を支持するための構造要素である。
[0103]吸収層410は、極紫外線112を吸収しうる層である。吸収層410は、極紫外線112を反射させないエリアを提供することによって反射マスク106にパターンを形成するために使用されうる。
[0104]キャッピング層408は、極紫外線112に対して透明な保護層である。キャッピング層408は、多層スタック406のすぐ上に形成されうる。キャッピング層408は、多層スタック406を汚染物質及び機械的損傷から保護しうる。
[0105]多層スタック406は、極紫外線112を反射させる構造である。多層スタック406は、各交代層の間にバリア層418を有する、第1の反射層412と第2の反射層414の交代反射層を含みうる。多層スタック406は任意選択的に、第1の反射層412とキャッピング層408との間、及び第2の反射層414と基板404との間にバリア層418を含みうる。
[0106]バリア層418は保護層である。バリア層418は、第1の反射層412と第2の反射層414とを離して、層間の化学的相互作用を最小限に抑えるためのものである。例えば、バリア層418は、炭素、炭化ニオブ、又は同様の特性を有する材料から形成されうる。
[0107]第1の反射層412と第2の反射層414により、反射ペア416が形成されうる。多層スタック406は、40〜60個、合計で最大120個の反射ペア416を含みうる。しかしながら、必要に応じて、それより多い又は少ない層が使用されうることを理解すべきである。
[0108]第1の反射層412と第2の反射層414は、様々な材料から形成されうる。例えば、第1の反射層412と第2の反射層414はそれぞれ、シリコンとニオブから形成されうる。
[0109]多層スタック406は、様々な構成を有しうる。例えば、第1の反射層412はシリコンから形成され得、第2の反射層414はニオブ又は炭化ニオブから形成されうる。別の実施例では、第1の反射層412はニオブ又は炭化ニオブから形成され得、第2の反射層414はシリコンから形成されうる。
[0110]シリコンから形成された第1の反射層412と、ニオブから形成された第2の反射層414を有する多層スタック406を記載したが、他の構成も可能である。例えば、第1の反射層412はニオブから形成され得、第2の反射層414はシリコンから形成されうる。
[0111]しかしながら、多層スタック406は他の材料からも形成されうることを理解すべきである。別の実施例では、第2の反射層414は炭化ニオブを用いて形成されうる。炭化ニオブが高い硬度を有するため、多層スタック406をシリコン及びモリブデンから製造し、ニオブ又は炭化ニオブの層で覆うことができる。これを、ルテニウムから形成されたキャッピング層408に加えて、又はその代わりに使用しうる。
[0112]マスクブランク204と極紫外線ミラー205の反射率は、層間インターフェースのシャープネスと、層の粗度によって決定される。多層スタック406を形成するのに使用される材料を変更することで、インターフェースのシャープネスと層の粗度が改善され、多層の反射率が上がりうる。
[0113]ほとんどの材料が極紫外線波長で光を吸収するため、使用される光学素子は、他のリソグラフィシステムにおいて使用されるような透過性でなく、反射性を有する必要がある。多層スタック406により、ブラッグリフレクタ又はミラーを作るために異なる光学特性を有する材料の薄層を交互に有することによって、反射性構造が形成される。
[0114]交代層は各々、極紫外線112に対して異なる光学定数を有しうる。反射ペア416の厚さの周期が極紫外線112の波長のおおよそ半分である時に、交代層により建設的干渉が起こる。例えば、波長13nmの極紫外線112に対し、反射ペア416は約6.5nmの厚さであってよい。
[0115]多層スタック406は、様々な方法で形成されうる。例えば、第1の反射層412、第2の反射層414、及びバリア層418は、マグネトロンスパッタリング、イオンスパッタリングシステム、パルス状レーザー堆積、カソードアーク堆積、又はこれらの組み合わせで形成されうる。
[0116]一実施例では、多層スタック406は、物理的気相堆積技法、例えばマグネトロンスパッタリングを使用して形成されうる。多層スタック406の第1の反射層412、第2の反射層414、及びバリア層418は、正確な厚さ、低い粗度、及び層間の清浄インターフェースを含むマグネトロンスパッタリング技法によって形成されたことによる特性を有しうる。
[0117]物理的気相堆積技法を使用して形成された多層スタック406の層の物理寸法を正確に制御して、反射率を上げることができる。例えば、例えばシリコンの層等の第1の反射層412は、3.5nmの厚さを有しうる。ニオブの層等の第2の反射層414は、3.5nmの厚さを有しうる。炭素の層等のバリア層418は、1〜5オングストロームの厚さを有しうる。しかしながら、工学的必要性、極紫外線112の波長、及び層材料の光学特性に基づいて、第1の反射層412と第2の反射層414の厚さを変更しうることを理解すべきである。
[0118]キャッピング層408で多層スタック406を保護することで、反射率が上がる。キャッピング層408により、製造工程及び洗浄工程の間に多層スタック406への損傷が防止されうる。キャッピング層408は、多層スタック406のすぐ上に装着されうる、又はバリア層418のすぐ上に装着されうる。
[0119]例えば、多層スタック406は、60%を超える反射率を有しうる。物理的気相堆積を使用して形成された多層スタック406は、63%〜67%の反射率を有しうる。より堅い材料で形成されたキャッピング層408を多層スタック406の上に形成することで、反射率が改善されうる。ある場合には、粗度の低い層、層間の清浄インターフェース、改善された層材料、又はこれらの組み合わせを使用して、最大70%の反射率が達成されうる。
[0120]炭素又は炭化ニオブから形成されたバリア層418を有する多層スタック406を形成することで、反射率が上がり、信頼性が高まることが分かっている。バリア層418により、ケイ素化合物の形成が低減し、より滑らかな層が形成されうる。
[0121]ここで、多層スタック506の第3の実施例を示す図5を参照する。多層スタック506は、図3の多層スタック306と同様のものであり、同じ素子番号を使用する。
[0122]多層スタック506は、図2のマスクブランク204、又は図2の極紫外線ミラー205等の極紫外線反射素子502の一部であってよい。マスクブランク204及び極紫外線ミラー205は、図1の極紫外線112を反射させるための構造である。
[0123]多層スタック506は、基板504、多層スタック506、キャッピング層508、及び吸収層510を含みうる。多層スタック506は、反射ペア516を形成する第1の反射層512と第2の反射層514とを含みうる。
[0124]多層スタック506は、シリコンから形成された第1の反射層512と、ニオブから形成された第2の反射層514を有しうるが、他の構成も可能である。例えば、第1の反射層512はニオブ又は炭化ニオブから形成され得、第2の反射層514はシリコンから形成されうる。
[0125]多層スタック506は、極紫外線112を反射させる構造である。多層スタック506は、各交代層の間に境界層520を有する第1の反射層512と第2の反射層514の交代反射層を含みうる。多層スタック506は任意選択的に、第1の反射層512とキャッピング層508との間に、また第2の反射層514と基板504との間に境界層520を含みうる。
[0126]境界層520は、第1の反射層512と第2の反射層514との間の層である。境界層520は、第1の反射層512と第2の反射層514の材料間の化学反応の結果である。例えば、境界層520はケイ素化合物であってよい。ケイ素化合物は、シリコンと、ニオブ等の金属から形成されうる。
[0127]多層スタック506は、バリア層518を含みうる。バリア層518は保護層である。例えば、バリア層518は、1〜5オングストロームを含めた厚さを有する炭素から形成されうる。バリア層518は、多層スタック506とキャッピング層508との間に形成されうる。別のバリア層518が、多層スタック506と基板504との間に形成されうる。
[0128]境界層520を改善するために、第1の反射層512と第2の反射層514との間にバリア層518が形成されうる。バリア層518により、ケイ素化合物の形成を阻止され、境界層520の厚さが減少しうる。
[0129]ここで、製造のプロビジョニング段階にある、図3の構造を示す図6を参照する。プロビジョニング段階は、基板304を提供する方法を含みうる。例えば、プロビジョニング段階では、シリコンから形成された基板304が提供されうる。
[0130]ここで、製造の層形成段階にある図6の構造を示す図7を参照する。層形成段階は、基板304のすぐ上に多層スタック306を形成する方法を含みうる。多層スタック306は、基板304に第1の反射層312と第2の反射層314の交代層を形成しうる。例えば、多層スタック306は、40〜80のニオブ及びシリコンの交代層を有しうる。
[0131]ここで、製造の保護段階にある、図7の構造を示す図8を参照する。保護段階は、多層スタック306にキャッピング層308を形成する方法を含みうる。多層スタック306は、基板304に第1の反射層312と第2の反射層314との交代層を含みうる。例えば、保護段階では、マグネトロンスパッタリングを使用して、多層スタック306に金属材料が堆積されうる。
[0132]ここで、製造のプリパターニング段階にある、図8の構造を示す図9を参照する。プリパターニング段階は、キャッピング層308のすぐ上に吸収層310を形成する方法を含みうる。例えば、プリパターニング段階では、キャッピング層308に吸収層310が形成されうる。
[0133]キャッピング層308は、多層スタック306の上にある。多層スタック306は、基板304に第1の反射層312と第2の反射層314との交代層を含みうる。
[0134]ここで、製造のプロビジョニング段階にある、図4の構造を示す図10を参照する。プロビジョニング段階は、基板404を提供する方法を含みうる。例えば、プロビジョニング段階では、超低熱膨張材料から形成された基板404が提供されうる。別の実施例では、基板404は、シリコン、ガラス、又はそれらの組み合わせから形成されうる。
[0135]ここで、製造の層形成段階にある、図10の構造を示す図11を参照する。層形成段階は、基板404に第2の反射層414を形成する方法を含みうる。
[0136]ここで、製造の堆積段階にある図11の構造を示す図12を参照する。堆積段階は、第2の反射層414に第1の反射層412とバリア層418とを形成する方法を含みうる。
[0137]図4の多層スタック406の図4の反射ペア416の基板404への形成を完成させるために、必要に応じた回数だけ、層形成段階及び堆積段階が繰り返され得る。例えば、多層スタック406は、40〜60の、間に炭素層を有するシリコンとニオブの交代層を有しうる。多層スタック406は、基板404に形成されうる。
[0138]ここで、製造の仕上げ段階にある図12の構造を示す図13を参照する。仕上げ段階は、多層スタック406にキャッピング層408を、またキャッピング層408のすぐ上に吸収層410を形成する方法を含みうる。多層スタック406は、層間にバリア層418を有する、第1の反射層412と第2の反射層414とを含みうる。
[0139]ここで、本発明の別の実施形態における極紫外線反射素子を製造する方法1400のフロー図である図14を参照する。方法1400は、ブロック1402において、基板を提供することと、ブロック1404において、基板に多層スタックを形成することであって、多層スタックが、ブラッグリフレクタを形成するために、シリコンから形成された第1の反射層と、ニオブ又は炭化ニオブから形成された第2の反射層とを有する複数の反射層ペアを含む、形成することと、ブロック1406において、酸化と物理的浸食を減らすことによって多層スタックを保護するために、多層スタックに、及び多層スタックの上にキャッピング層を形成することとを含む。
[0140]従って、本発明の実施形態の極紫外線反射素子システムにより、重要で、これまで知られず、利用できなかった極紫外線反射素子作製システム向けの解決策、能力、及び機能的態様が提供されることが分かっている。結果的な方法、プロセス、装置、デバイス、製品、及び/又はシステムは、単純で、費用効率が高く、複雑でなく、非常に万能で効果的であり、既知の技術を適合させることによって驚くほどに、また非自明に実行され得、従って、従来の製造方法又はプロセス及び技術に十分対応する極紫外線反射素子作製システムを効率的及び経済的に製造するのにまさに適切である。
[0141]本発明の実施形態の別の重要な態様は、費用の削減、製造の簡略化、及び性能の改善の歴史的トレンドを有用にサポートし、また支援することである。本発明の実施形態のこれらの及び他の有用な態様により結果的に、技術段階が少なくとも次のレベルまで引き上げられる。
[0142]本発明を特定の最良モードと併せて説明してきたが、当然ながら、前述の説明に照らせば、多数の代替例、修正例、及び変形例が当業者に明らかとなるであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲内の全ての上記代替例、修正例、及び変形例を包含するものである。本明細書にこれまでに記載された、又は添付の図に示された全ての事項は、単なる実例であり非限定的なものとして解釈されるべきである。

Claims (15)

  1. 極紫外線反射素子を製造する方法であって、
    基板を提供することと、
    前記基板に多層スタックを形成することであって、前記多層スタックが、ブラッグリフレクタを形成するために、シリコンから形成された第1の反射層と、ニオブ又は炭化ニオブから形成された第2の反射層とを有する複数の反射層ペアを含む、形成することと、
    酸化と物理的浸食を減らすことによって前記多層スタックを保護するために、前記多層スタックに、及び前記層スタックの上にキャッピング層を形成することと
    を含む方法。
  2. 前記多層スタックを形成することが、3.5から4.15ナノメートルの厚さを有するシリコンから前記第1の反射層を形成することと、3.5ナノメートルの厚さのニオブから、又は2.8ナノメートルの厚さの炭化ニオブから形成された前記第2の反射層を形成することを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記多層スタックを形成することが、前記第1の反射層と前記第2の反射層との間にバリア層を形成することを含み、前記バリア層は、1オングストロームと5オングストロームの間の厚さを有する炭素から形成され、前記バリア層は、ケイ素化合物の形成を低減するためである、請求項1に記載の方法。
  4. 前記多層スタックを形成することが、前記多層スタックと前記キャッピング層との間にバリア層を形成することを含み、前記バリア層は、ケイ素化合物の形成を低減するために1オングストロームと5オングストロームの間の厚さを有する炭素から形成される、請求項1に記載の方法。
  5. 前記多層スタックを形成することが、前記多層スタックと前記基板との間にバリア層を形成することを含み、前記バリア層は、ケイ素化合物の形成を低減するために1オングストロームと5オングストロームの間の厚さを有する炭素から形成される、請求項1に記載の方法。
  6. 極紫外線反射素子であって、
    基板と、
    基板上の多層スタックであって、ブラッグリフレクタを形成するために、シリコンから形成された第1の反射層と、ニオブ又は炭化ニオブから形成された第2の反射層とを有する複数の反射層ペアを含む多層スタックと、
    酸化及び物理的浸食を減らすことによって前記多層スタックを保護するための、前記多層スタックの、及び前記多層スタックの上のキャッピング層と
    を備える、極紫外線反射素子。
  7. 前記多層スタックが、3.5から4.15ナノメートルの厚さを有するシリコンから形成された前記第1の反射層と、3.5ナノメートルの厚さのニオブから、又は2.8ナノメートルの厚さの炭化ニオブから形成された前記第2の反射層を含む、請求項6に記載の極紫外線反射素子。
  8. 前記多層スタックが、前記第1の反射層と前記第2の反射層との間にバリア層を含み、前記バリア層は、1オングストロームと5オングストロームの間の厚さを有する炭素から形成され、前記バリア層は、ケイ素化合物の形成を低減するためである、請求項6に記載の極紫外線反射素子。
  9. 前記多層スタックが、前記多層スタックと前記キャッピング層との間にバリア層を含み、前記バリア層は、ケイ素化合物の形成を低減するために1オングストロームと5オングストロームの間の厚さを有する炭素から形成される、請求項6に記載の極紫外線反射素子。
  10. 前記多層スタックが、前記多層スタックと前記基板との間にバリア層を含み、前記バリア層は、ケイ素化合物の形成を低減するために1オングストロームと5オングストロームの間の厚さを有する炭素から形成される、請求項6に記載の極紫外線反射素子。
  11. 極紫外線反射素子作製システムであって、
    基板に多層スタックを堆積させるための第1の堆積システムであって、前記多層スタックが、ブラッグリフレクタを形成するために、シリコンから形成された第1の反射層と、ニオブ又は炭化ニオブから形成された第2の反射層とを有する複数の反射層ペアを含む、第1の堆積システムと、
    酸化及び物理的浸食を減らすことによって前記多層スタックを保護するために、前記多層スタックにキャッピング層を形成するための第2の堆積システムと
    を備えるシステム。
  12. 前記第1の堆積システムは、3.5から4.15ナノメートルの厚さを有するシリコンから前記第1の反射層を形成するため、及び3.5ナノメートルの厚さのニオブから又は2.8ナノメートルの厚さの炭化ニオブから前記第2の反射層を形成するためのものである、請求項11に記載の極紫外線反射素子作製システム。
  13. 前記第1の堆積システムが、前記第1の反射層と前記第2の反射層との間にバリア層を形成するためのものであり、前記バリア層は、1オングストロームと5オングストロームの間の厚さを有する炭素から形成され、前記バリア層は、ケイ素化合物の形成を低減するためのものである、請求項11に記載の極紫外線反射素子作製システム。
  14. 前記第1の堆積システムが、前記多層スタックと前記キャッピング層との間にバリア層を形成するためのものであり、前記バリア層は、ケイ素化合物の形成を低減するために、1オングストロームと5オングストロームとの間の厚さを有する炭素から形成される、請求項11に記載の極紫外線反射素子作製システム。
  15. 前記第1の堆積システムが、前記多層スタックと前記基板との間にバリア層を形成するためのものであり、前記バリア層が、ケイ素化合物の形成を低減するために1オングストロームと5オングストロームとの間の厚さを有する炭素から形成される、請求項11に記載の極紫外線反射素子作製システム。
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