TW202206269A - 用於極紫外光微影的護膜 - Google Patents
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Abstract
一種用於極紫外光微影的護膜包括：護膜部件，被配置成包括中心層及加強層。中心層實質上含有矽（Si），且另外含有鋯（Zr）、鋅（Zn）、釕（Ru）、及鉬（Mo）中的至少一種材料。加強層是由含有矽（Si）、硼（B）、鋯（Zr）、氮（N）、碳（C）、及氧（O）中的至少一者的材料製成。將護膜的厚度最小化，且因此，護膜在維持對極紫外光曝光光的高透射率的同時具有極好的機械性質、熱性質及化學性質。
Description
本揭露是有關於一種用於極紫外光（extreme ultraviolet，EUV）微影的護膜（pellicle）以及一種製造所述護膜的方法，且更具體而言是有關於一種對EUV曝光光具有高透射率（transmittance）且能夠改善熱性質及機械性質的護膜。
隨著被稱為光微影法（photo-lithography）的曝光技術的發展，已實施半導體積體電路的高度積體化。為了在晶圓上形成更精細的電路圖案，需要提高曝光設備的解析度（亦被稱為析像力（resolving power））。當轉印（transfer）超過解析度的極限的精細圖案時，由於光的衍射及散射而發生光干涉（light interference），進而導致不同於原始罩幕圖案的失真影像被轉印的問題。
當前商業化的曝光製程利用使用193奈米的氟化氬（ArF）波長的曝光設備執行轉印製程，以在晶圓上形成精細圖案，但由於光的衍射及散射而對於50奈米或小於50奈米的精細圖案的形成具有限制。因此，已開發例如以下各種方法：使用折射率較空氣高的液體介質的浸沒式微影（immersion lithography）；執行兩次曝光製程的雙重微影（double lithography）；以及將光的相位反轉180度以產生相鄰透射光及消光干涉（extinction interference）的相移技術（phase shift technology）；對由於光的干涉及衍射效應而導致設計圖案的大小變小或設計圖案的端部部分變圓的現象進行校正的光學相位校正（optical phase correction）等。
然而，使用ArF波長的曝光技術具有以下問題：即，難以實施32奈米或小於32奈米的更精細的電路線寬，且會不可避免地增加生產成本及製程複雜性。因此，作為下一代製程，使用極紫外光（下文中被稱為EUV）光的EUV微影技術正引起人們注意，所述極紫外光光使用與193奈米的波長相比是非常短的波長的13.5奈米的波長作為主曝光波長。
另一方面，在微影製程中，使用光罩作為用於圖案化的磁盤（disk），且將光罩上的圖案轉印至晶圓。在此種情形中，當例如顆粒或異物等雜質黏著於光罩上時，曝光光可能由於雜質而被吸收或反射，且因此圖案可能被損壞，此可能導致半導體裝置的效能或良率降低。
因此，為了防止雜質黏著於光罩的表面上，使用將護膜附著至光罩的方法。將護膜放置於光罩的表面上，且即使雜質附著於護膜上，在光微影法製程期間焦點仍與光罩的圖案匹配，因此護膜上的雜質不會由於焦點的失配而轉印至晶圓表面。近年來，由於隨著電路線寬變得更精細，亦已減小可能會影響圖案損壞的雜質的大小，因此用於光罩保護的護膜的作用正變得更加重要。護膜需要基本上被配置成厚度為100奈米或小於100奈米的薄膜的形式以用於EUV曝光光的平滑透射，且需要滿足用於真空環境及載物台（stage）移動加速的機械可靠性、對EUV曝光光的極佳的透射率、以及能夠經受長期曝光製程的熱穩定性，且考慮該些因素來確定構成材料及結構。
本揭露提供一種用於極紫外光微影的護膜及一種製造所述護膜的方法，所述護膜對曝光光具有高透射率且具有極好的熱性質及機械強度。
根據本揭露的態樣，一種用於極紫外光微影的護膜包括：護膜部件，被配置成包括中心層及加強層。所述中心層可實質上含有矽（Si），且可另外含有鋯（Zr）、鋅（Zn）、釕（Ru）、及鉬（Mo）中的至少一種材料，或者可由如下化合物製成：所述化合物可另外含有添加至所述至少一種材料的氮（N）、碳（C）、及氧（O）中的至少一者。所述加強層可由含有矽（Si）、硼（B）、鋯（Zr）、氮（N）、碳（C）、及氧（O）中的至少一者的材料製成。
所述中心層可具有100奈米或小於100奈米的厚度。
所述中心層可藉由使用以下中的至少一種材料的離子或氣體的離子植入或擴散製程進行表面處理：硼（B）、砷（As）、銻（Sb）、氮（N）、碳（C）、氧（O）及氫（H）。
所述加強層可具有50奈米或小於50奈米的厚度。
具有單層結構或多層結構的頂蓋層可形成於所述中心層的上部部分及下部部分中的至少一者上。
所述頂蓋層可由矽（Si）、硼（B）、鋯（Zr）、鋅（Zn）、鈮（Nb）、鈦（Ti）、或氮（N）中的至少一種材料製成，或者可由如下化合物製成：所述化合物含有添加至所述至少一種材料的氮（N）、碳（C）、及氧（O）中的至少一種材料。
所述頂蓋層可具有50奈米或小於50奈米的厚度。
根據本揭露，藉由將護膜的厚度最小化，可提供一種用於極紫外光微影的護膜，所述護膜在維持對EUV曝光光的高透射率的同時具有極好的機械性質、熱性質及化學性質。
藉由結合附圖閱讀以下說明，本揭露的某些實施例的上述及其他態樣、特徵及優點將變得更加顯而易見。
在下文中，將參照附圖詳細闡述本揭露。
圖1是示出根據本揭露第一實施例的用於極紫外光微影的護膜的剖視圖。
根據本揭露的用於極紫外光微影的護膜由支撐部件100及護膜部件200構成。護膜部件200放置於支撐部件100上，且支撐部件100用於支撐護膜部件200。
支撐部件100包括支撐層圖案110a及蝕刻停止層圖案120a。支撐部件100亦可包括加強層圖案210a，且如稍後將闡述，可根據需要移除加強層圖案210a。
如稍後將闡述，藉由對支撐層110進行蝕刻而形成支撐層圖案110a，且藉由對蝕刻停止層120進行蝕刻而形成蝕刻停止層圖案120a。當藉由濕式蝕刻形成支撐層圖案110a時，蝕刻區域的邊緣可較中心區域蝕刻得快。因此，由於首先暴露出護膜部件200的邊緣，因此在支撐層圖案110a的形成完成之前，護膜部件200的邊緣區域可能被過度蝕刻及破壞。為解決此問題並精確地控制薄膜的厚度，在本揭露中形成蝕刻停止層120。
支撐層圖案110a由對蝕刻停止層120具有極好的蝕刻選擇性的材料製成，且具體而言，可由包括單晶狀態、非晶狀態及多晶狀態中的至少一種的矽、鉻（Cr）、鈦（Ti）、鉬（Mo）、鎳（Ni）、鎢（W）中的至少一種材料或者可由其中所述至少一種材料含有氧（O）、氮（N）及碳（C）中的至少一者的化合物製成。支撐層圖案110a具有1微米或小於1微米（且較佳為50奈米至200奈米）的厚度。
護膜部件200包括加強層210及中心層220。
中心層220用於透射極紫外光，且由具有極好的熱輻射能力的材料製成，使得積聚於護膜部件200中的熱能可藉由具有高能量的EUV釋放至外部。具體而言，中心層220由矽（Si）製成，且亦含有鋯（Zr）、鋅（Zn）、釕（Ru）及鉬（Mo）中的至少一種材料。另外，中心層220可由其中所述至少一種材料含有氮（N）、碳（C）及氧（O）中的至少一者的化合物製成。中心層220中所含的矽用於確保護膜所需的透射率。中心層220中所含的金屬材料用於改善中心層220的熱性質。
中心層220具有100奈米或小於100奈米（且較佳為10奈米至30奈米）的厚度。當護膜部件200所需的透射率為90%或高於90%時，中心層220可具有盡可能薄的10奈米的厚度，且當所需的透射率為80%或高於80%時，中心層220可具有30奈米的厚度。中心層220可被形成為單層或多層。
中心層220可藉由使用以下中的一或多種材料的離子或氣體的離子植入或擴散製程進行表面處理以改善熱性質、機械性質及化學性質：磷（P）、硼（B）、砷（As）、銻（Sb）、氮（N）、碳（C）、氧（O）及氫（H）。
加強層210用於改善機械強度且在維持對EUV曝光光的高透射率的同時確保中心層220的化學穩定性。加強層210可由含有矽（Si）、硼（B）、鋯（Zr）、氮（N）、碳（C）、及氧（O）中的至少一者的材料製成。作為實例，加強層210可由SiC、SiN、SiO2
、B4
C、BN及ZrN製成。該些材料與其中使用護膜的環境中存在的氫（H）自由基具有低反應性，藉此確保化學穩定性且亦確保機械穩定性。
加強層210具有50奈米或小於50奈米（且較佳為2奈米至5奈米）的厚度。當厚度為2奈米或小於2奈米時，加強層210的功能並不顯現，且當厚度為5奈米或大於5奈米時，難以確保護膜部件200所需的最小透射率，例如80%或大於80%。加強層210可被形成為單層或多層。
圖2至圖8是依序示出圖1所示用於極紫外光微影的護膜的製造製程的圖。
參照圖2，製備矽或石英晶圓基板作為支撐層110，支撐層110用作製造根據本揭露的用於極紫外光微影的護膜的基礎。
參照圖3，在支撐層110上形成蝕刻停止層120。蝕刻停止層120是藉由例如熱氧化、化學氣相沈積（chemical vapor deposition，CVD）、電漿增強型化學氣相沈積、濺鍍、原子層沈積及離子束沈積等方法形成。當藉由沈積形成蝕刻停止層120時，在支撐層110的兩個表面上（即，上表面及下表面二者上）形成蝕刻停止層120。
參照圖4，在蝕刻停止層120上依序形成加強層210及中心層220。加強層210分別形成於上部蝕刻停止層120的外表面及下部蝕刻停止層120的外表面上。加強層210及中心層220是藉由例如化學氣相沈積（CVD）、濺鍍、電子束沈積、原子層沈積及離子束沈積等方法形成。在沈積中心層220之後，藉由使用以下中的一或多種材料的離子或氣體的離子植入或擴散製程對中心層220進行表面處理：磷（P）、硼（B）、砷（As）、銻（Sb）、氮（N）、碳（C）、氧（O）及氫（H）。
參照圖5，在中心層220上形成上部蝕刻罩幕層240，且在支撐層110之下沈積與上部蝕刻罩幕層240相同的材料，以形成下部蝕刻罩幕層130。可在一個製程中同時形成上部蝕刻罩幕層240與下部蝕刻罩幕層130。
當對支撐層110進行蝕刻以形成支撐層圖案110a時，上部蝕刻罩幕層240用於保護護膜部件200免受蝕刻溶液的影響。為此，上部蝕刻罩幕層240由對於支撐層110的蝕刻溶液具有極好的蝕刻選擇性的材料製成。上部蝕刻罩幕層240可由包括單晶狀態、非晶狀態及多晶狀態中的至少一種的矽、鉻（Cr）、鈦（Ti）、鉬（Mo）、鎳（Ni）、及鎢（W）中的至少一種材料或者其中所述至少一種材料含有氧（O）、氮（N）及碳（C）中的至少一者的化合物製成。較佳為，上部蝕刻罩幕層240具有1微米或小於1微米的厚度。下部蝕刻罩幕層130可被配置成具有與上部蝕刻罩幕層240相同或相似的成分及厚度。
參照圖6，在下部蝕刻罩幕層130上形成光阻膜，且然後將光阻膜圖案化以形成抗蝕劑圖案140a。此後，藉由使用抗蝕劑圖案140a作為蝕刻罩幕的乾式蝕刻或濕式蝕刻來將下部蝕刻罩幕層130圖案化，以形成暴露出下部加強層210的一部分的下部蝕刻罩幕層圖案130a。然後，使用抗蝕劑圖案140a及下部蝕刻罩幕層圖案130a作為蝕刻罩幕來對下部加強層210及下部蝕刻停止層120進行蝕刻，以形成加強層圖案210a及下部蝕刻停止層圖案120a。
參照圖7，在移除抗蝕劑圖案140a之後，藉由使用下部蝕刻罩幕層圖案130a、加強層圖案210a及下部蝕刻停止層圖案120a作為蝕刻罩幕，藉由乾式蝕刻製程或使用例如氫氧化鉀（potassium hydroxide，KOH）、四甲基氫氧化銨（tetramethylammonium hydroxide，TMAH）及乙二胺鄰苯二酚（ethylene diamine pyrocatechol，EDP）等溶液的濕式蝕刻製程來對支撐層110進行蝕刻。因此，形成暴露出支撐層110上的蝕刻停止層120的支撐層圖案110a。在乾式蝕刻中，可對等向性蝕刻或非等向性蝕刻進行組合。
參照圖8，藉由移除上部蝕刻罩幕層240及下部蝕刻罩幕層圖案130a且對蝕刻停止層120進行蝕刻，在支撐層圖案110a上形成暴露出護膜部件200的上部蝕刻停止層圖案120a。因此，完成護膜的製造。可根據需要移除或者可保持不移除位於支撐層圖案110a之下的加強層圖案210a及蝕刻停止層圖案120a。
圖9是示出根據本揭露第二實施例的用於極紫外光微影的護膜的剖視圖。
在此實施例中，除了第一實施例的組件之外，護膜部件200另外包括頂蓋層230。在圖1所示狀態下，可藉由在護膜部件200的上部部分及下部部分上分別另外形成覆蓋中心層220及加強層210的頂蓋層230來製造具有圖9中所示結構的護膜。頂蓋層230可僅形成於護膜部件200的上部部分及下部部分中的一者上，且每一頂蓋層230可具有單層結構或者由二或更多層形成的多層結構。在頂蓋層230位於護膜部件200上的情形中，可在圖4所示狀態下在執行圖5所示製程之前（亦即，在形成上部蝕刻罩幕層240之前）形成頂蓋層230。在頂蓋層230位於護膜部件200之下的情形中，可在圖8所示狀態下形成頂蓋層230。頂蓋層230用於改善護膜部件200的機械性質且改善化學穩定性。
頂蓋層可由矽（Si）、硼（B）、鋯（Zr）、鋅（Zn）、鈮（Nb）、或鈦（Ti）中的至少一種材料製成，或者可由其中所述至少一種材料或該些材料含有氮（N）、碳（C）、及氧（O）中的至少一種材料的化合物製成。頂蓋層230具有50奈米或小於50奈米（且較佳為2奈米至5奈米）的厚度。
在上文中，已藉由參照附圖的本揭露的結構具體闡述了本揭露，但此結構僅用於例示及闡釋本揭露的目的，而並不用於限制申請專利範圍中闡述的本揭露的含義或範圍。因此，本揭露的技術領域中具有通常知識者可理解，各種修改及等效的其他結構可能來自所述結構。因此，本揭露的實際技術範圍將由所附申請專利範圍的精神來界定。
100:支撐部件
110:支撐層
110a:支撐層圖案
120:蝕刻停止層/上部蝕刻停止層/下部蝕刻停止層
120a:蝕刻停止層圖案/上部蝕刻停止層圖案/下部蝕刻停止層圖案
130:下部蝕刻罩幕層
130a:下部蝕刻罩幕層圖案
140a:抗蝕劑圖案
200:護膜部件
210:加強層/下部加強層
210a:加強層圖案
220:中心層
230:頂蓋層
240:上部蝕刻罩幕層
圖1是根據本揭露第一實施例的用於極紫外光微影的護膜的剖視圖。
圖2至圖8是依序示出圖1所示用於極紫外光微影的護膜的製造製程的圖。
圖9是示出根據本揭露第二實施例的用於極紫外光微影的護膜的剖視圖。
100:支撐部件
110a:支撐層圖案
120a:蝕刻停止層圖案/上部蝕刻停止層圖案/下部蝕刻停止層圖案
200:護膜部件
210:加強層/下部加強層
210a:加強層圖案
220:中心層
Claims (7)
- 一種用於極紫外光微影的護膜，包括： 護膜部件，被配置成包括中心層及加強層， 其中所述中心層實質上含有矽（Si），且另外含有鋯（Zr）、鋅（Zn）、釕（Ru）、及鉬（Mo）中的至少一種材料，或者是由如下化合物製成：所述化合物另外含有添加至所述至少一種材料的氮（N）、碳（C）、及氧（O）中的至少一者，且 所述加強層是由含有矽（Si）、硼（B）、鋯（Zr）、氮（N）、碳（C）、及氧（O）中的至少一者的材料製成。
- 如請求項1所述的用於極紫外光微影的護膜，其中所述中心層具有100奈米或小於100奈米的厚度。
- 如請求項1所述的用於極紫外光微影的護膜，其中所述中心層藉由使用以下中的至少一種材料的離子或氣體的離子植入或擴散製程進行了表面處理：硼（B）、砷（As）、銻（Sb）、氮（N）、碳（C）、氧（O）及氫（H）。
- 如請求項1所述的用於極紫外光微影的護膜，其中所述加強層具有50奈米或小於50奈米的厚度。
- 如請求項1所述的用於極紫外光微影的護膜，更包括： 頂蓋層，具有形成於所述中心層的上部部分及下部部分中的至少一者上的單層結構或多層結構。
- 如請求項5所述的用於極紫外光微影的護膜，其中所述頂蓋層是由矽（Si）、硼（B）、鋯（Zr）、鋅（Zn）、鈮（Nb）、鈦（Ti）、或氮（N）中的至少一種材料製成，或者由如下化合物製成：所述化合物含有添加至所述至少一種材料的氮（N）、碳（C）、及氧（O）中的至少一種材料。
- 如請求項6所述的用於極紫外光微影的護膜，其中所述頂蓋層具有50奈米或小於50奈米的厚度。
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