TW201823848A - 罩幕結構 - Google Patents

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Abstract

一種罩幕結構，包括：一極紫外光罩幕；一薄膜組件，附接於該極紫外光罩幕，其中該薄膜組件包括：一薄膜框架；複數薄膜層，附接於該薄膜框架，其中該些薄膜層包括：至少一層核心薄膜層；以及一額外薄膜層，位於該至少一層核心薄膜層之上，且為該些薄膜層之最接近相鄰該極紫外光罩幕之一層，其中該額外薄膜層為碳化矽。

Description

罩幕結構
本發明係關於一種罩幕結構，且特別關於一種包括薄膜組件的罩幕結構。
電子工業對於更小、更快、能夠同時支持更多日益複雜的功能的電子設備需求不斷增長。因此，對半導體業界來說，積體電路(IC)持續的趨勢是低製造成本、高性能和低功耗。到目前為止，這些目標大部分已藉由微縮化半導體積體電路尺寸(如最小特徵尺寸)而實現，因此提高了生產效率並降低相關成本。然而，這種微縮化也增加了半導體製程的複雜度。因此，需要在半導體製程和技術方面取得類似的進步，以實現半導體積體電路和裝置的持續進步。
僅作為一範例，半導體微影製程可以使用微影模板(如光罩或倍縮光罩)以光學方式將圖案轉移到基板上。可以藉由如將輻射源通過中間的光罩(photomask)或倍縮光罩(reticle)投影到具有感光材料(例如光阻)塗層的基板上以實現這種過程。投影輻射源的波長限制了可通過這種以微影製程圖案化的最小特徵尺寸。有鑑於此，導入了極紫外光(extreme ultraviolet，EUV)輻射源和微影製程。然而，使用反射而非 傳統折射光學元件的極紫外光系統可能對污染問題敏感。舉例來說，反射極紫外光罩幕上的顆粒污染物可能會導致微影轉印圖案的顯著劣化。因此，有必要在極紫外光罩幕上提供薄膜，以作為保護極紫外光罩幕免於損壞和/或污染物顆粒的保護罩。雖然研究提供的不同配置和/或材料的防護膜在某些方面已經令人滿意，但仍可能需要進一步改進其在量產中的性能和用途。
本發明實施例描述一種罩幕結構，包括：極紫外光罩幕；薄膜組件，附接於極紫外光罩幕，其中薄膜組件包括：薄膜框架；薄膜層，附接於薄膜框架，其中薄膜層包括：至少一層核心薄膜層；以及額外薄膜層，位於至少一層核心薄膜層之上，且為薄膜層之最接近相鄰極紫外光罩幕之一層，其中額外薄膜層為碳化矽。
本發明實施例提供一種罩幕結構，包括：極紫外光罩幕；薄膜組件，附接於極紫外光罩幕，其中薄膜組件包括：薄膜框架；複數薄膜層，附接於薄膜框架，其中薄膜層包括：至少一層核心薄膜層；以及額外薄膜層，位於至少一層核心薄膜層之上，且為薄膜層之最接近相鄰極紫外光罩幕之一層，其中額外薄膜層之材料為具有大於0.2之熱發射率、大於80%之透射率及對於13.5nm光源有大於0.9之折射率(n)。
本發明實施例提供一種罩幕製程方法，包括：提供包括圖案化表面之極紫外光微影罩幕；以及形成至少一層薄膜層；附接薄膜框架於至少一層薄膜層；以及於附接之後，於 至少一層薄膜層上形成另一層膜層，其中另一層膜層之材料具有大於0.2之熱發射率、大於80%之透射率及對於13.5nm光源有大於0.9之折射率(n)；以及裝配薄膜組件至極紫外光微影罩幕，薄膜組件包括薄膜框架、至少一層薄膜層以及另一層膜層。
100‧‧‧微影系統
102‧‧‧輻射源
104‧‧‧照明器
106‧‧‧罩幕載台
108‧‧‧罩幕
110‧‧‧投影光學元件
112‧‧‧光瞳相位調節器
114‧‧‧投影光瞳平面
116‧‧‧半導體基板
118‧‧‧基板載台
202‧‧‧基板
203‧‧‧背側塗層
204‧‧‧多層結構
206‧‧‧蓋層
208‧‧‧吸收材
210‧‧‧抗反射塗層
212‧‧‧顆粒
302、400、500‧‧‧薄膜組件
304、404‧‧‧薄膜框架
306‧‧‧薄膜
308‧‧‧圖案化表面
402、502‧‧‧薄膜堆疊
406、504‧‧‧第一層
408、506‧‧‧第二層
410‧‧‧第三層
412‧‧‧第四層
600‧‧‧方法
602、604、606、608、610‧‧‧方框
702、704‧‧‧配適線
d1‧‧‧距離
以下將配合所附圖式詳述本發明之實施例。應注意的是，依據在業界的標準做法，各種特徵並未按照比例繪示且僅用以說明例示。事實上，可能任意地放大或縮小元件的尺寸，以清楚地表現出本發明的特徵。
第1圖係根據一些實施例繪示之微影系統示意圖。
第2圖係根據一些實施例繪示之極紫外光罩幕剖面圖。
第3A圖及第3B圖分別係根據一些實施例繪示之光罩和薄膜之俯視圖及剖面圖。
第4圖係根據本發明一個或多個方面繪示之薄膜組件實施例的剖面圖。
第5圖係根據本發明一個或多個方面繪示之薄膜組件另一實施例的剖面圖。
第6圖係根據本發明一個或多個方面繪示之微影方法實施例的流程圖。
第7圖係根據本發明的一個或多個方面繪示之與一些實施例相關的一些實驗數據的圖形表示。
以下公開許多不同的實施方法或是例子來實行所提供之標的之不同特徵，以下描述具體的元件及其排列的實施 例以闡述本發明。當然這些實施例僅用以例示，且不該以此限定本發明的範圍。例如，在說明書中提到第一特徵形成於第二特徵之上，其包括第一特徵與第二特徵是直接接觸的實施例，另外也包括於第一特徵與第二特徵之間另外有其他特徵的實施例，亦即，第一特徵與第二特徵並非直接接觸。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號或標示，這些重複僅為了簡單清楚地敘述本發明，不代表所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
此外，其中可能用到與空間相關用詞，例如“在...下方”、“下方”、“較低的”、“上方”、“較高的”及類似的用詞，這些空間相關用詞係為了便於描述圖示中一個(些)元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係，這些空間相關用詞包括使用中或操作中的裝置之不同方位，以及圖式中所描述的方位。當裝置被轉向不同方位時(旋轉90度或其他方位)，則其中所使用的空間相關形容詞也將依轉向後的方位來解釋。此外，「罩幕」(mask)、「光罩」(photomask)及「倍縮光罩」(reticle)等術語可互換使用，其表示一種微影模板，如極紫外光(Extreme Ultraviolet，EUV)罩幕。
應注意的是，本發明各種實施例討論的內容係極紫外光微影製程或極紫外光罩幕之薄膜組件(pellicle)的應用。然而將可理解上述薄膜組件亦可於其他現有或未來發展之製程中提供益處，且本發明各方面也適用於這些系統。
第1圖係根據一些實施例繪示微影系統100之示意圖。在各種實施例中，本文描述的薄膜(pellicle membrane) 可以耦接到微影系統100內使用的極紫外光罩幕。微影系統100還可以統稱為掃描器，其可操作以進行微影製程，包括於各自的輻射源和特定的曝光模式中曝光。在本發明至少一些實施例中，微影系統100包括極紫外光微影系統，其設計成藉由極紫外光以曝光設置在目標基板上的光阻層。因此，在各種實施例中的光阻層包括對極紫外光敏感的材料(如極紫外光光阻)。於一實施例中，提供波長為極紫外光波長(如13.5nm)的極紫外光。本文所描述的至少一些實施例可以包括薄膜，其耦接到光學微影系統內所使用的罩幕，例如使用深紫外光(deep ultraviolet，DUV)光源，以露出對深紫外光光源敏感的光阻層的光學微影系統。舉例來說，一些深紫外光光源可包括KrF準分子(excimer)雷射(如提供248nm的光源)、ArF準分子雷射(如提供193nm的光源)或F2準分子雷射(如提供157nm的光源)。
參照第1圖，所繪示的微影系統100包括多個子系統(subsystem)，如輻射源102、照明器104、配置成用以接受罩幕108的罩幕載台106、投影光學元件110以及配置成用以接收目標基板(如半導體基板116)的基板載台118。微影系統100操作的一般說明如下：將來自輻射源102的極紫外光引向照明器104(其包括一組反射鏡)並投影到罩幕108上。將反射的罩幕圖像引向投影光學元件110，其將光聚焦並投射到半導體基板116上，以曝光沉積在其上的極紫外光光阻層。此外，在各種實施例中，微影系統100的每個子系統可容納於如高真空環境中，並於其內操作以減少大氣吸收極紫外光。
在本文所述的實施例中，輻射源102可用於產生光(如極紫外光)。於一些實施例中，輻射源102包括電漿源，如放電電漿(Discharge produced plasma，DPP)或雷射電漿(Laser produced plasma，LPP)。於一些範例中，上述光可包括具有約1nm至約100nm波長的光。在一個特定範例中，輻射源102生成波長約13.5nm的極紫外光。因此，輻射源102還可以稱為極紫外光輻射源102。於一些實施例中，所述輻射源102還包括收集器，其可用於收集從電漿源產生的極紫外光並將極紫外光引向成像光學元件(imaging optics)，如照明器104。
如上所述，來自輻射源102的光導向照明器104。於一些實施例中，所述照明器104可以包括反射光學元件(如用於極紫外光微影系統100)，如單個鏡子或具有多個鏡子的鏡子系統，以將光從輻射源102引向罩幕載台106上，並且特別是固定在罩幕載台106上的罩幕108。於一些範例中，照明器104可包括用於改善極紫外光聚焦的波帶片(zone plate)。於一些實施例中，可配置照明器104，以塑形通過其中的極紫外光，使其具有特定的光瞳形(pupil shape)，且可包括如偶極形(dipole shape)、四極形(quadrapole shape)、環形(annular shape)、單光束形(single beam shape)、多光束形(multiple beam shape)及/或其組合。於一些實施例中，可操作照明器104以配置反射元件(如照明器104的鏡子)，以向罩幕108提供期望的照明。在一個範例中，照明器104的元件係可配置的，以反射極紫外光到不同的照明位置。於一些實施例中，在照明器104前的階段可額外包括其他可配置的反射鏡，其可用於將極 紫外光引向照明器104的不同鏡子中的不同照射位置。於一些實施例中，配置照明器104以向罩幕108提供軸上照明(on-axis illumination，ONI)。於一些實施例中，配置照明器104以向罩幕108提供離軸照明(off-axis illumination，OAI)。需注意極紫外光微影系統100中採用的光學元件，且特別是用於照明器104以及投影光學元件110使用的光學元件，可包括有多層薄膜塗層的鏡子，其稱作布拉格反射器(Bragg reflector)。舉例來說，這種多層薄膜塗層可以包括交替的Mo和Si層，其在極紫外光波長(如約13nm)處提供高反射率。
如上所述，微影系統100還包括罩幕載台106，配置為用以固定罩幕108。微影系統100可容納在高真空環境中並在其中操作，且於一些實施例中的罩幕載台106可包括靜電卡盤(electrostatic chuck，e-chuck)以固定罩幕108。如同極紫外光微影系統100的光學元件，罩幕108通常也是反射性的。以下參考第2圖的範例詳細討論罩幕108的細節。如第1圖繪示的範例，光從罩幕108反射並導向投影光學元件110，投影光學元件110收集從罩幕108反射的極紫外光。舉例來說，由投影光學元件110(從罩幕108反射)收集的極紫外光帶攜帶罩幕108定義圖案的成像。在各種實施例中，投影光學元件110提供將罩幕108上的圖案成像到半導體基板116上，上述基板固定在微影系統100的基板載台118上。具體來說，在各種實施例中，投影光學元件110將收集到的極紫外光聚焦且投影到半導體基板116上，以曝光沉積在半導體基板116上的光阻層(如極紫外光敏光阻)。如上所述，投影光學元件110可以包括反射光學元 件，用於如微影系統100的極紫外光微影系統。於一些實施例中，統稱照明器104和投影光學元件110為微影系統100的光學模組。
於一些實施例中，微影系統100還包括光瞳相位調節器(pupil phase modulator)112，以調節從罩幕108引導的極紫外光的光學相位，使得光沿著投影光瞳平面114有相位分佈。於一些實施例中，光瞳相位調節器112包括一種調整投影光學元件110的反射鏡，以進行調相(phase modulation)的機制。於一些實施例中，光瞳相位調節器112使用放置在投影光瞳平面114上的光瞳濾波器(pupil filter)。
如上所述，微影系統100還包括基板載台118，用於固定待圖案化的半導體基板116。在各種實施例中，半導體基板116包括半導體晶圓，例如矽晶圓、鍺晶圓、矽鍺晶圓、III-V族晶圓或本領域中已知的其它類型的晶圓。半導體基板116可塗覆對極紫外光敏感的光阻層(如極紫外光光阻層)。
在本文所述的實施例中，上述微影系統100的各種子系統是集成為一體，且可操作以進行包括極紫外光微影製程的微影曝光製程。微影系統100僅是示例性的，可進一步包括其它模組或子系統，其可集成到(或耦合到)本文中描述的至少一個子系統或元件。此外，微影系統100的示意圖僅是示例性的，現在已知的或以後開發的其他微影系統的配置同樣適用於本發明的各面向。
根據第2圖的例子，進一步詳細描述示例性的罩幕108。第2圖繪示罩幕的示例剖面圖，其可與上述第1圖中的罩 幕108大抵相似。如第2圖所示，極紫外光罩幕108可以包括基板202，其具有背側塗層203、多層結構204、蓋層206、以及具有抗反射塗層(anti-reflective coating，ARC)210的至少一層吸收材208。再次注意罩幕108僅是示例性的，且可於其他實施例中採取其他形式，其也可受益於本發明的方面，包括關於以下呈現的薄膜組件的實施例。
於一些實施例中，罩幕的基板202包括低熱膨脹材料(low thermal expansion material，LTEM)基板(如摻雜TiO2的SiO2)。於一實施例中，背側塗層203包括鉻氮化物(CrxNy)層。於一些範例中，基板202的厚度約為6.3至6.5mm。舉例來說，多層結構204可包括如使用離子沉積技術沉積在基板202頂部上的鉬-矽多層(Mo-Si multilayers)。於一些實施例中，多層結構204的厚度約為250至350nm，且於一些範例中，每對Mo-Si層中Mo層和Si層的厚度分別為約3nm和約4nm。所期望的繞射特徵可能影響多層結構204的層厚度及/或數量。在各種實施例中，蓋層206包括釕蓋層、矽蓋層及/或其他可有助於保護多層結構204(如於製造或使用罩幕108期間)的合適材料。於一些實施例中，吸收材208可以包括如TaxNy層或TaxByOzNu層，其厚度可為約50至75nm，並被配置以吸收極紫外光(如波長約13.5nm)。於一些範例中，可以使用其它材料作為吸收材208，包括如鋁、鉻、鉭、鎢及/或其它合適的組成。於一些範例中，抗反射塗層210包括TaxByOzNu層、HfxOy層、SixOyNz層中的至少其一。雖然已提供了一些可用於基板202、背側塗層203、多層結構204、蓋層206、吸收材208和抗反射塗層210的 材料範例，但應可理解在不脫離本發明實施例範圍的情況下，可以等同地使用本領域中已知其它合適的材料。相似地，也可提供其它罩幕配置以作為罩幕108。
於下簡單總結罩幕108的示例性製造方法。再次強調這些步驟僅是示例性的，並且不旨在限制以下所述的請求項中具體提供內容之外的內容。於一些實施例中，上述製程包括兩個製程階段：(1)空白罩幕(mask blank)製程和(2)圖案化罩幕製程。在空白罩幕製程中，藉由於合適的基板(如有平坦且無缺陷表面的低熱膨脹材料基板)上沉積合適的層(如Mo-Si多層的反射多層)以形成空白罩幕。舉例來說，在塗覆多層的基板上形成蓋層(如釕)，隨後沉積吸收層。然後，可圖案化空白罩幕(如圖案化吸收層)以在罩幕108上形成所需的圖案。於一些實施例中，可在圖案化空白罩幕前於吸收層上沉積抗反射塗層。之後可使用圖案化罩幕108將電路及/或裝置圖案轉移到半導體晶圓上。在各種實施例中，可藉由各種微影製程將罩幕108定義的圖案反覆轉移到多個晶圓上。此外，可以用一組罩幕(如罩幕108)建構完整的積體電路(integrated circuir，IC)裝置及/或電路。
在各種實施例中，可將上述罩幕108製造成包括不同的結構類型，如雙光強度罩幕(binary intensity mask，BIM)或相移罩幕(phase-shifting mask，PSM)。示例性的雙光強度罩幕包括不透明吸收區域(opaque absorbing region)和反射區域，其中雙光強度罩幕包括將轉移到半導體基板116的圖案(如IC圖案)，不透明吸收區域包括上述吸收材，配置為用以吸收 入射光(如入射的極紫外光)。在反射區域中已移除吸收材(如於上述圖案化罩幕製程時)，且由多層反射入射光。此外，於一些實施例中，罩幕108可以包括相移罩幕，利用通過其中光相位差所產生的干涉。相移罩幕的示例包括交替相移罩幕(alternating PSM，AltPSM)、衰減相移罩幕(attenuated PSM，AttPSM)和無鉻膜相移罩幕(chromeless PSM，cPSM)。舉例來說，交替相移罩幕可以包括設置在每個圖案化罩幕特徵任一側的(相對相位的)移相器(phase shifter)。於一些範例中，衰減相移罩幕可以包括透射率大於零的吸收層(如具有約6%強度透射率的Mo-Si)。在一些情況下，舉例來說，因為無鉻膜相移罩幕不包括罩幕上的移相器材料或鉻，無鉻膜相移罩幕可描述為具有100%透射率的交替相移罩幕。
如上所述，罩幕108包括圖案化圖像，其可藉由微影系統100轉移電路及/或裝置的圖案到半導體晶圓上(如半導體基板116)。為了達成從圖案化罩幕108到半導體基板116時所欲的高保真圖案轉移，可能希望減少及/或避免將缺陷導入到罩幕108上。如第2圖所示，顆粒212可能會無意中沉積在罩幕108的表面上。若未去除，顆粒212可導致微影轉印圖案的劣化。雖然顆粒212繪示為圓形，應理解其也可能是其它顆粒形狀和尺寸，並且也都落入本發明的範圍之內。各種製造方法、處理方法和/或使用罩幕108的微影系統(如微影系統100)都可能導入顆粒212。
避免及/或移除反射極紫外光罩幕(如罩幕108)的顆粒污染物(如顆粒212)的方法之一可包括如濕式化學製程 的清洗製程。於一些範例中，可藉由加上物理力進行這種濕式清洗法。如下所述，可於罩幕上裝配薄膜組件之前或之後清洗罩幕(如罩幕108)。
另外或除了罩幕清洗之外，可在罩幕上使用薄膜組件組合(或簡單來說，薄膜組件)作為保護蓋。薄膜組件組合可用於保護罩幕以免受損壞及/或顆粒污染。參考第3A和3B圖，其中繪示的分別是罩幕附接到薄膜組件的頂視圖和截面圖。特別是第3A/3B圖繪示罩幕108(參照第1和2圖，其可大抵類似於上述所討論的罩幕108)和薄膜組件組合302。薄膜組件組合302(或簡單來說，薄膜組件302)包括薄膜框架304和薄膜306。
如上所述，罩幕108包括藉由微影製程以將圖像圖案化到半導體基板中的圖案化表面308。舉例來說，裝配薄膜組件302使得薄膜306從罩幕108的圖案化表面308隔開(如由薄膜框架304)距離d1。於一實施例中，距離d1為數毫米。薄膜306位於罩幕108的圖案化表面308及待圖案化的目標基板(如晶圓)間之光學路徑(optical path)內。以這種方式，任何落在薄膜306的顆粒將保持遠離投影光學元件(如上述投影光學元件110)的焦平面。因此顆粒可能不會成像到目標基板上。反之，若未使用薄膜306，顆粒可能落到圖案化的表面308，從而位於焦平面內且更可能成像到目標基板上。
薄膜306的設計可影響極紫外光製程。舉例來說，薄膜306必須有合適的材料和厚度，以避免不期望的極紫外光吸收。薄膜306的其他考慮事項也很重要。在曝光過程中，當 極紫外光擊中薄膜306，薄膜溫度可能會增加。因此，薄膜306的熱性質是重要的。特別是溫度升高可能造成應力過大，並導致薄膜變形和降低透光度。此外，於一些實施例中，在極紫外光微影製程的目標功率下薄膜最好保持穩定。隨後將討論可解決使用薄膜組件的至少一個這些方面的薄膜構造。
具體來說，本發明實施例提供了優於現有技術的優點，儘管可理解其他實施例可提供不同的優點，並非所有優點皆於本文討論，且所有實施例都不需要特定優點。例如本發明的實施例提供示例性薄膜組件組合，其採用如下所述的有利材料和構造。
第4圖繪示薄膜組件組合(或簡單來說，薄膜組件)400。薄膜組件400包括薄膜堆疊402和薄膜框架404。如上所述，參照第3A/3B圖，薄膜堆疊402可大抵類似於薄膜306；如上所述，參照第3A/3B圖，薄膜框架404可大抵上類似於薄膜框架304。如上所述，參照第1、2、3A和3B圖，於一些實施例中，薄膜組件400於系統100中使用及/或與罩幕108一起使用。
薄膜框架404可以包括合適的材料如鋁、不銹鋼、聚乙烯及/或其他合適的材料。於一些實施例中，在薄膜框架404中設置小孔以調節等氣壓。除了所述框架材料本身，薄膜框架404可包括各種層，包括如黏合劑塗層、裝配黏合劑等。於一些實施例中，裝配黏合劑固定薄膜框架404至罩幕，例如罩幕108。
於一實施例中，薄膜框架404具有從罩幕108延伸到高度H的高度。提供高度H使其不在焦點深度 (depth-of-focus)。舉例來說，高度H可介於約5和10毫米，因此位於焦平面(其可能小於1微米)之外。也可提供高度H以使光強度不會過度下降。
薄膜堆疊(或簡單來說，薄膜)402附接到薄膜框架404的上部(如表面)。在第4圖的系統400的實施例中，提供薄膜堆疊402。薄膜堆疊402包括複數層，其包括第一層406、第二層408、第三層410和第四層412。於一實施例中，如圖所示配置第一，第二、第三、和第四層406、408、410和412，即於第一層406和第二層408之間有界面；於第二層408和第三層410之間有界面；於第三層410和第四層412之間有界面。於一實施例中，第四層412是底層，面向(如作為最近的層)其下的罩幕如上述罩幕108。於一些實施例中，薄膜堆疊402中可包含額外層，如包括插入層406、408及/或410。
可稱第一層406、第二層408和第三層410為核心薄膜材料層(core pellicle material layers)。於一實施例中，第一層406是氮化矽(SiN)。於一實施例中，第二層408是多晶矽(polysilicon，p-Si)。於一實施例中，第三層410是氮化矽(SiN)。因此，於一些實施例中，薄膜堆疊402包括SiN/p-Si/SiN堆疊的核心薄膜材料。如第4圖所示，於一些實施例中，核心薄膜材料層最底層的底表面(在這種範例中是第三層410的底表面)係直接設置在薄膜框架404上。
薄膜材料堆疊402的第四層412可為符合熱發射率、透射率及/或折射率至少一個標準的材料。熱發射率是量測材料自其表面放出熱輻射的有效能力，最大值是1(無單 位)。透射率是量測落於上述層上的光與穿透光的比值。折射率n(refractive index，也稱為index of refraction)是敘述光如何通過介質的無單位數，且定義為n=c/v。其中，c是在真空中的光速，v是光在介質中的相速(phase velocity)。折射率決定當進入材料時光彎曲或折射的量。於一實施例中，第四層412的材料的熱發射率大於約0.2、透射率大於約80%及/或在波長為13.5nm、193nm時的折射率大於約0.9。
於一實施例中，在第四層412是碳化矽。因此，於一實施例中，薄膜堆疊402包括氮化矽層(406)、多晶矽層(408)、氮化矽層(410)和碳化矽層(412)。
於另一實施例中，第四層412是Ir、Y、Zr、Mo、Nb和其合金、B4C、Si、SiC、SiN和其碳氮化物或者氮氧化物中至少其一。如本文中所討論的，包括第四層412的層的發射率及/或透射率取決於其厚度，並且選擇包括第四層412的層厚度，以提供本文所討論之所欲性質。
於一實施例中，層412(如SiC)的厚度介於約10nm至大約25nm。層412的厚度可取決於所欲之透射率。見第7圖。還應注意的是，若層412太薄可能會遭遇到不連續性而影響層412之性能，包括熱均勻性和透光能力。
於一示例性實施例中，第一層406(如SiN)約為2.5nm，第二層408(如多晶矽)約為4nm，及/或第三層410為約2.5nm。在另一實施例中，第四層412約為20nm。
於一實施例中，SiC層412的發射率約為0.83。於一實施例中，SiC層412的透射率約為90%。於一實施例中，20nm 的SiC層412的透射率約為91.4%。
於一實施例中，可藉由使用具有上述組成的第四層412以降低約5%的極紫外光的反射率。舉例來說，於一實施例中，上述包括Ru層(與層412相反)堆疊之極紫外光反射率可約為0.42；而提供層412(如SiC)可將反射率降低至約0.02。
除了所期望的波長外，光源(如極紫外光源)可在寬光譜範圍內發射光，包括帶外(out-of-band，OOB)輻射。帶外輻射可以取決於材料的敏感性以曝光光阻，並且這種曝光可造成光阻膜厚度的損失、圖案再現性的問題及/或其他問題。於一實施例中，配置層412以使其具有減少帶外效應(out-of-band effect)的特性(如透射率)，於一些實施例中，於省略層412(如有利於Ru層)的薄膜相比，帶外效應降低了13.5至350nm。
於一實施例中，第四層412是底層，面向(如為最靠近的層)其下的罩幕，如上述罩幕108。這種配置的優點之一是改善熱發射率。換句話說，在照射薄膜組件400和相關的罩幕時，可藉由第四層412的適合組成(如大於0.2的熱發射率(如SiC))有效地發散產生的熱。
如第4圖所示，第四層412可設置成與薄膜框架404相鄰，使得第四層412的側壁鄰接薄膜框架404的側壁。在其它實施例中，第四層412的結構可能不同，如延伸至第三層410的長度之下。
於一實施例中，藉由化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)製程設置包括第四層412的薄膜堆疊402的 至少一層，如常壓化學氣相沉積製程(atmospheric pressure CVD，APCVD)、低壓化學氣相沉積製程(low pressure CVD，LPCVD)、雷射增強化學氣相沉積製程(laser-enhanced CVD，LECVD)及/或電漿增強化學氣相沉積製程(plasma enhanced CVD，PECVD)。於一實施例中，藉由物理氣相沉積(physical vapor deposition，PVD)製程設置包括第四層412的薄膜堆疊402的至少一層，如電熱蒸鍍源(熱蒸發)、脈衝雷射沉積(pulsed laser deposition)、電子束蒸鍍(electron-beam evaporation)、分子束磊晶(molecular beam epitaxy)、離子束輔助蒸鍍(ion beam assisted evaporation)及/或放電沉積法(如濺鍍(sputtering)、電弧蒸鍍(arc evaporation))。
在另一實施例中，於第一層406上設置第四層412。於一實施例中，第四層412的底表面與第一層406的頂表面物理接合。第四層412可大抵上類似於上面所討論的第四層412。在設置第四層412於第一層406上的一實施例中，薄膜堆疊402通常可具有提供熱發射率給薄膜堆疊402及/或薄膜組件400的優點。
值得注意的是，於一實施例中，在薄膜堆疊402或薄膜組件400中通常不包含釕層。儘管釕層有可以在用極紫外光照射期間增加熱發射率的優點，但是包含釕的薄膜堆疊可能會不期望地反射極紫外光。這可能會導致在場域邊緣(field edge)的臨界尺寸(critical dimension，CD)下降。因此，於一些實施例中，上述薄膜組件400和薄膜堆疊402不包括釕且包括上述第四層412。
參照第5圖，其繪示薄膜組件組合(或簡單來說，薄膜組件)500。薄膜組件500包括薄膜堆疊502和薄膜框架404。如上所述，參照第3A/3B圖，薄膜堆疊502可大抵上類似於薄膜306；如上所述，參照第3A/3B圖，薄膜框架404可大抵上類似於薄膜框架304。如上所述，參照第4圖，薄膜框架404可大抵上相似於薄膜組件組合400的類似薄膜框架404。於一些實施例中，如上所述，參照第1、2、3A及3B圖，薄膜組件500於系統100中使用及/或與罩幕108一起使用。
薄膜堆疊502包括第一層504和第二層506。於一些實施例中，薄膜組件500僅包括這兩層作為薄膜。於一實施例中，如圖所示配置第一層504和第二層506，即在第一層504和第二層506之間有界面。於一實施例中，第二層506是底層，其面向(如為最近的層)其下的罩幕，如上述罩幕108。第二層506可以用以提供薄膜組件500熱發射率。第一層504也可以稱為薄膜堆疊502的核心材料。
於一實施例中，第一層504是釕。第一層504的厚度可介於約0.1至50nm。於一實施例中，第一層504約7nm。可選擇第一層504的厚度以提供合適的透射和結構性能。
第二層506可以是符合熱發射率、透射率、及/或折射率至少一種標準的材料。於一實施例中，第二層506的材料有大於約0.2的熱發射率、大於約80%的透射率及/或在波長為13.5nm、193nm時大於約0.9的折射率。
於一實施例中，第二層506是碳化矽。因此，於一實施例中，薄膜堆疊502包括釕層(504)和碳化矽層(506)。 於一些實施例中，第二層506可以是銥、釔、鋯、鉬、鈮和其合金、B4C、Si、SiC、SiN和其碳氮化物或氮氧化物中的至少一種。如下所述，除了選擇第二層506的組成，也選擇第二層506的厚度，以提供相對發射率和透射率，以提供所期望的特性(如大於約0.2的熱發射率、大於約80%的透射率及/或在波長為13.5nm、193nm時大於約0.9的折射率)。
於一實施例中，層506(如SiC)的厚度介於約10nm至約25nm。可由所欲透射率來決定層506的厚度。參見第7圖。還應注意的是若層506太薄，可能會遭遇到不連續性而影響層506的性能，包括熱及透射能力的均勻性。
於一實施例中，薄膜堆疊502包括厚度約7nm的釕的第一層504及厚度約30nm的SiC的第二層506。換句話說，堆疊502的總厚度可為約37nm。上述示例性實施例可提供約80%的極紫外光透射率、約0.4的熱發射率、小於約0.04的極紫外光輻射、45%的透射百分比(在193nm波長源下)及/或大於約70%的透射百分比(在248nm波長源下)。可由楊式模量(Young’s modulus)表示材料的機械強度，其中楊式模量是材料剛性(stiffness)的度量。舉例來說，上述示例性實施例可提供大約450MPa的楊式模量。
於一實施例中，第二層506是底層，面向(如為最近的層)其下的罩幕，如上述罩幕108。這種配置的優點之一是熱發射率的改善。換句話說，在照射薄膜組件500和相關的罩幕時，可藉由第二層506的適合組成(如大於0.2的熱發射率(如SiC))有效地發散產生的熱量。
如第5圖所示，可於薄膜框架404附近設置第二層506，使得第二層506的側壁鄰接薄膜框架404的側壁。在其它實施例中，第二層506的配置可以是不同的，如延伸至第一層504的長之下。
於一實施例中，藉由化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)製程設置薄膜堆疊502的至少一層，如常壓化學氣相沉積製程(atmospheric pressure CVD，APCVD)、低壓化學氣相沉積製程(low pressure CVD，LPCVD)、雷射增強化學氣相沉積製程(laser-enhanced CVD，LECVD)及/或電漿增強化學氣相沉積製程(plasma enhanced CVD，PECVD)。於一實施例中，藉由物理氣相沉積(physical vapor deposition，PVD)製程設置薄膜堆疊502的至少一層，如電熱蒸鍍源(熱蒸發)、脈衝雷射沉積(pulsed laser deposition)、電子束蒸鍍(electron-beam evaporation)、分子束磊晶(molecular beam epitaxy)、離子束輔助蒸鍍(ion beam assisted evaporation)及/或放電沉積法(如濺鍍(sputtering)、電弧蒸鍍(arc evaporation))。
在另一實施例中，在第一層504上設置第二層506。舉例來說，於一些實施例中，在第一層504上且不於其下設置第二層506。於一實施例中，第二層506的底表面與第一層504的頂表面物理接合。第二層506可大抵上類似於上述第二層506。在設置第二層506於第一層504上的一實施例中，薄膜堆疊502可有提供散熱及/或所需透射率的優點。
因此，在此揭露之薄膜的實施例具有優異的透射 和熱性能。舉例來說，由於薄膜組件結構各層(如層506、層412)的熱發射率提高，薄膜結構允許相應薄膜在極紫外光曝光處理期間保持較低溫。如上所述，一些實施例還提供相對較高的極紫外光透射率(如藉由使用層412、層506)。本領域技術人士將理解於此描述的方法和結構的其它好處和優點，並且所描述的實施例並不意味著限制在以下請求項中具體敘述內容之外的內容。
參照第6圖，其繪示用於形成薄膜組件並進行微影製程的方法600。可以肯定的是，形成薄膜組件的方法步驟不必然需要進行使用所述薄膜組件的微影製程。相似地，在使用根據本發明實施例至少一個方面形成的薄膜組件進行微影製程時，並不需要將所述薄膜組件的製造與微影製程的進行結合。
方法600係從方框602開始，其中形成一或多層薄膜層。在方框602中形成的薄膜層可稱為核心薄膜層。於一些實施例中，參考薄膜組件400和第4圖，複數薄膜層可大抵上類似於上述第一、第二、第三層406、408和410。於一些實施例中，可以形成一層薄膜層。在另一實施例中，參考薄膜組件500和第5圖，形成的薄膜層可以大抵上類似於上述第一層504。
於一些實施例中，為了形成至少一層薄膜層，提供一基板，在其上形成薄膜層。舉例來說，所述基板可包括矽基板。於一些實施例中，上述基板可以替代地及/或額外地包括鍺、矽鍺、另一III-V族化合物、一或多層薄膜層、玻璃、介電質材料及/或其它合適的基板材料。
藉由化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)製程沉積形成於方框602中的至少一層，如常壓化學氣相沉積製程(atmospheric pressure CVD，APCVD)、低壓化學氣相沉積製程(low pressure CVD，LPCVD)、雷射增強化學氣相沉積製程(laser-enhanced CVD，LECVD)及/或電漿增強化學氣相沉積製程(plasma enhanced CVD，PECVD)。於一實施例中，藉由物理氣相沉積(physical vapordeposition，PVD)製程沉積額外薄膜層，如電熱蒸鍍源(熱蒸發)、脈衝雷射沉積(pulsed laser deposition)、電子束蒸鍍(electron-beam evaporation)、分子束磊晶(molecular beam epitaxy)、離子束輔助蒸鍍(ion beam assisted evaporation)及/或放電沉積法(如濺鍍(sputtering)、電弧蒸鍍(arc evaporation))。
如上所述，於一些實施例中，在基板(如SiN、多晶矽、SiN)上形成大抵類似層406、408和410的薄膜材料層。於一些實施例中，薄膜材料層大抵類似於形成在基板上的層504(如釕)。
進行方法600的方框604，於基板上形成至少一層薄膜層後，在一些實施例中進行上述方法，以提供方框604中提供的裝配在薄膜層上的薄膜框架。薄膜框架可以藉由黏合劑(如膠)層裝配到至少一層薄膜層。在方法600的其它實施例中，可於附接薄膜至薄膜框架之前進行方框604和形成額外薄膜層。
方法600隨後進行到方框606，其中於方框602的薄膜層上形成一額外薄膜層。於一實施例中，額外薄膜層可用於 改善薄膜堆疊的熱發射率。於一些實施例中，參考薄膜組件400和第4圖，額外薄膜層可大抵相似上述第四層412。於一些實施例中，參考薄膜組件500和第5圖，額外薄膜層可大抵相似上述第二層506。因此，於一實施例中，額外薄膜層是SiC。
舉例來說，上述額外薄膜層的厚度可藉於約10至約25nm。藉由化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)製程沉積額外薄膜層，如常壓化學氣相沉積製程(atmospheric pressure CVD，APCVD)、低壓化學氣相沉積製程(low pressure CVD，LPCVD)、雷射增強化學氣相沉積製程(laser-enhanced CVD，LECVD)及/或電漿增強化學氣相沉積製程(plasma enhanced CVD，PECVD)。於一實施例中，藉由物理氣相沉積(physical vapor deposition，PVD)製程沉積額外薄膜層，如電熱蒸鍍源(熱蒸發)、脈衝雷射沉積(pulsed laser deposition)、電子束蒸鍍(electron-beam evaporation)、分子束磊晶(molecular beam epitaxy)、離子束輔助蒸鍍(ion beam assisted evaporation)及/或放電沉積法(如濺鍍(sputtering)、電弧蒸鍍(arc evaporation))。
如上所述，於一些實施例中，在方框606中形成額外薄膜材料層後，附接所形成的膜至薄膜框架。舉例來說，於一些實施例中，在將薄膜附接到薄膜框架之前形成每層薄膜。
方法600隨後進行到方框608，其中薄膜組件附接至罩幕。可以藉由使用適當的黏合材料附接薄膜組件。上述包括第3A/3B圖的附圖提供示例性裝配薄膜組件至罩幕。
方法600隨後進行到方框610，使用裝配到罩幕的 薄膜組件進行微影製程。如上所述，參照第1圖，可以由如示例性系統100的系統進行微影製程。於目標基板(如晶圓)塗佈對輻射源(如極紫外光)敏感的光阻。隨後使用光罩以在微影系統中露出目標基板，上述光罩有裝配薄膜組件，用以定義成像到目標基板上的圖案。如上所述，來自光源的光穿過薄膜組件並入射附接到其上的罩幕。由於可減少罩幕上的顆粒，薄膜組件可用於改善成像圖案保真度的表現。上述方法可繼續其它步驟，包括顯影圖案化的光阻圖案。
參照第7圖，其繪示薄膜層厚度對透射率的關係圖。具體地，配適線(fitted line)702示出SiC的厚度(nm)對透射率的關係。配適線704示出透射率對Ru/SiN堆疊的關係。Ru/SiN的厚度可約為4nm/5nm。如第7圖所繪示，大抵上如上所述，SiC透射率提供了優勢給薄膜堆疊。
因此，提供了薄膜組件的實施例和製造薄膜組件的方法，其提供上述包括但不限於改進的透射率、熱發射率、降低OOB效應和/或其它性質的許多優點。可以藉由分別結合附加層(例如層412和506)核心薄膜材料的配置(如熱發射率)以提供至少一種上述改進。
因此，本發明實施例包括一種罩幕結構，包括：極紫外光罩幕；薄膜組件，附接於極紫外光罩幕，其中薄膜組件包括：薄膜框架；薄膜層，附接於薄膜框架，其中薄膜層包括：至少一層核心薄膜層；以及額外薄膜層，位於至少一層核心薄膜層之上，且為薄膜層之最接近相鄰極紫外光罩幕之一層，其中額外薄膜層為碳化矽。
在本文所討論的另一個更廣泛的結構中，提供一種罩幕結構，包括：極紫外光罩幕；薄膜組件，附接於極紫外光罩幕，其中薄膜組件包括：薄膜框架；複數薄膜層，附接於薄膜框架，其中薄膜層包括：至少一層核心薄膜層；以及額外薄膜層，位於至少一層核心薄膜層之上，且為薄膜層之最接近相鄰極紫外光罩幕之一層，其中額外薄膜層之材料為具有大於0.2之熱發射率、大於80%之透射率及對於13.5nm光源有大於0.9之折射率(n)。
還提供了一種罩幕製程方法，包括：提供包括圖案化表面之極紫外光微影罩幕；以及形成至少一層薄膜層；附接薄膜框架於至少一層薄膜層；以及於附接之後，於至少一層薄膜層上形成另一層膜層，其中另一層膜層之材料具有大於0.2之熱發射率、大於80%之透射率及對於13.5nm光源有大於0.9之折射率(n)；以及裝配薄膜組件至極紫外光微影罩幕，薄膜組件包括薄膜框架、至少一層薄膜層以及另一層膜層。
如本發明一些實施例所述之罩幕結構，其中該碳化矽之厚度介於10nm及25nm間。
如本發明一些實施例所述之罩幕結構，其中該至少一層核心薄膜層包括一層釕。
如本發明一些實施例所述之罩幕結構，其中該層釕定義該薄膜組件之一頂表面，且該額外薄膜層直接連接該層釕。
如本發明一些實施例所述之罩幕結構，其中該至少一層核心薄膜層包括一第一層氮化矽、一第二層多晶矽及一 第三層氮化矽。
如本發明一些實施例所述之罩幕結構，其中該碳化矽直接連接該第三層氮化矽。
如本發明一些實施例所述之罩幕結構，其中該第一層氮化矽提供該薄膜組件之一頂表面。
如本發明另一些實施例所述之罩幕結構，其中該額外薄膜層為碳化矽。
如本發明另一些實施例所述之罩幕結構，其中該額外薄膜層之厚度介於大約10nm及25nm間。
如本發明另一些實施例所述之罩幕結構，其中該至少一層核心薄膜層為一單層釕。
如本發明另一些實施例所述之罩幕結構，其中該至少一層核心薄膜層為一堆疊層，包括一第一層氮化矽層、一第二層氮化矽層、及一多晶矽層插入該第一層氮化矽層及該第二層氮化矽層之間。
如本發明另一些實施例所述之罩幕結構，其中該額外薄膜層為銥、釔、鋯、鉬、鈮、其合金、碳化硼、矽、碳化矽、氮化矽、其碳氮化物及其氮氧化物中至少其一。
如本發明另一些實施例所述之罩幕結構，其中該薄膜框架具有與該至少一層核心薄膜層之一第一物理界面及與該額外薄膜層之一第二物理界面。
如本發明另一些實施例所述之罩幕結構，其中該第二物理界面為額外薄膜層之一側壁，且其中該第一物理界面為該至少一層核心薄膜層之一底表面。
如本發明又一些實施例所述之罩幕製程方法，更包括曝光該裝配薄膜組件及該極紫外光微影罩幕至一極紫外光輻射。
如本發明又一些實施例所述之罩幕製程方法，其中形成該另一膜層係由化學氣相沉積(Chemical vapor deposition，CVD)和物理氣相沉積(Physical vapor deposition，PVD)中至少其一進行。
如本發明又一些實施例所述之罩幕製程方法，其中該另一膜層由擇自下列所組成的族群進行化學氣相沉積：常壓化學氣相沉積製程(atmospheric pressure CVD，APCVD)、低壓化學氣相沉積製程(low pressure CVD process，LPCVD)、雷射增強化學氣相沉積製程(laser-enhanced CVD process，LECVD)及電漿增強化學氣相沉積製程(plasma enhanced CVD process，PECVD)。
如本發明又一些實施例所述之罩幕製程方法，其中該另一膜層由使用擇自下列所組成的族群進行物理氣相沉積：電加熱蒸鍍源、脈衝雷射沉積、電子束蒸鍍、分子束磊晶、離子束輔助蒸鍍以及放電沉積法。
上述內容概述許多實施例的特徵，因此任何所屬技術領域中具有通常知識者，可更加理解本發明之各面向。任何所屬技術領域中具有通常知識者，可能無困難地以本發明為基礎，設計或修改其他製程及結構，以達到與本發明實施例相同的目的及/或得到相同的優點。任何所屬技術領域中具有通常知識者也應了解，在不脫離本發明之精神和範圍內做不同改 變、代替及修改，如此等效的創造並沒有超出本發明的精神及範圍。

Claims (1)

  1. 一種罩幕結構，包括：一極紫外光(extreme ultraviolate，EUV)罩幕；以及一薄膜組件，附接於該極紫外光罩幕，其中該薄膜組件包括：一薄膜框架；以及複數薄膜層，附接於該薄膜框架，其中該些薄膜層包括：至少一層核心薄膜層；以及一額外薄膜層，位於該至少一層核心薄膜層之上，且為該些薄膜層之最接近相鄰該極紫外光罩幕之一層，其中該額外薄膜層為碳化矽。
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