TW202309645A - 多層極紫外反射器材料 - Google Patents
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Abstract
揭示了極紫外(EUV)遮罩坯件、其產生系統、及增加多層膜反射率的方法。EUV遮罩坯件包含基板上的雙層膜。雙層膜包含：第一膜層，包括矽(Si)；以及第二膜層，包含選自由釕(Ru)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鎢(W)、鐵(Fe)、鈦(Ti)及其矽化物組成的群組的元素。一些EUV遮罩坯件進一步包含多層反射堆疊，該多層反射堆疊包含雙層膜上的交替層及多層反射堆疊上的覆蓋層。一些EUV遮罩坯件包括多層反射堆疊上的選自由矽化鉬(MoSi)、碳化硼(B
4C)及氮化矽(SiN)組成的群組的平滑層、平滑層上的覆蓋層、及覆蓋層上的吸收層。
Description
本揭示通常係關於極紫外微影術。更特定地，本揭示係關於包含雙層膜的極紫外遮罩坯件及增加多層反射膜的反射率的方法。
極紫外(extreme ultraviolet; EUV)微影術用於製造0.0135微米及更小的最小特徵大小的半導體裝置。經由使用一系列反射鏡、或透鏡元件、以及用非反射吸收劑遮罩圖案塗佈的反射元件、或遮罩坯件，將圖案化的光反射到抗蝕劑塗佈的半導體基板上。
極紫外微影系統的透鏡元件及遮罩坯件用諸如鉬及矽的材料的反射多層塗層塗佈。第1圖圖示了由EUV遮罩坯件形成的習知EUV反射遮罩10，該EUV遮罩坯件包括基板14上的反射多層堆疊12，該反射多層堆疊藉由布拉格干擾在未遮蔽的部分處反射EUV輻射。習知EUV反射遮罩10的經遮蔽（非反射）區域16藉由蝕刻緩衝層18及吸收層20來形成。覆蓋層22在反射多層堆疊12上方形成並且在蝕刻製程期間保護反射多層堆疊12。蝕刻的遮罩坯件具有（非反射）區域16及反射區域24。
退火通常引起在多層反射堆疊中的交替層之間較厚界面層的形成。多層反射堆疊中的較厚界面層經常導致EUV遮罩坯件的反射率減小。具有較厚界面層的常見的多層反射堆疊在退火之後經歷約1.5%的反射率減小。在EUV微影製程中，低反射率亦減小處理量並且增加功率消耗。
由此，需要提供在退火之前及之後具有多層反射堆疊（具有高反射率）的EUV遮罩坯件以增加處理量並且減少功率消耗。此外，多層反射堆疊必須滿足對EUV遮罩坯件的其他需求，包括粗糙度、均勻性、應力及熱穩定性。
本揭示的一或多個實施例涉及一種包含基板上的雙層膜的極紫外(EUV)遮罩坯件。雙層膜包含：第一膜層，包括矽(Si)；以及第二膜層，包含選自由釕(Ru)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鎢(W)、鐵(Fe)、鈦(Ti)及其矽化物組成的群組的元素。EUV遮罩坯件包含多層反射堆疊，該多層反射堆疊包含雙層膜上的交替層及多層反射堆疊上的覆蓋層。
額外實施例涉及一種增加多層膜的反射率的方法。方法包含：在基板上形成包含第一膜層及第二膜層的雙層膜，第一膜層包括矽(Si)，並且第二膜層包含選自由釕(Ru)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鎢(W)、鐵(Fe)、鈦(Ti)及其矽化物組成的群組的元素；形成多層反射堆疊，該反射堆疊包含雙層膜上的交替層；在多層反射堆疊上形成覆蓋層；以及退火多層膜。
在描述本揭示的若干示例性實施例之前，將理解，本揭示不限於在以下描述中闡述的構造或製程步驟的細節。本揭示能夠具有其他實施例並且以各種方式實踐或進行。
如本文使用的術語「水平」定義為平行於遮罩坯件的平面或表面的平面，而與其定向無關。術語「垂直」指垂直於剛剛定義的水平的方向。如圖所示，諸如「在……之上」、「在……之下」、「底部」、「頂部」、「側面」（如在「側壁」中）、「較高」、「下部」、「上部」、「在……上方」、及「在……下方」的術語係關於水平面定義。術語「在…上」指示在元件之間存在直接接觸。術語「直接在…上」指示在元件之間存在直接接觸而沒有中間元件。如本文使用，術語「前驅物」、「反應物」、「反應性氣體」及類似者可互換使用以指與基板表面反應的任何氣體物種。如本文使用，術語「反射多層堆疊」、「多層反射堆疊」、「反射層的多層堆疊」互換使用以指反射元件，諸如EUV遮罩坯件。
本領域技藝人士將理解，使用序數諸如「第一」及「第二」來描述處理區域不暗指處理腔室內的特定位置、或在處理腔室內的暴露次序。如本文使用，術語「基板」指其上製程起作用的表面、或表面的一部分。如亦將由本領域技藝人士所理解，除非上下文另外明確地指出，提及基板亦可以指基板的僅一部分。此外，提及在基板上沉積意味著裸基板及其上沉積或形成有一或多個膜或特徵的基板。
現參見第2圖，圖示了極紫外微影系統100的示例性實施例。極紫外微影系統100包括用於產生極紫外光112的極紫外光源102、反射元件的集合、及目標晶圓110。反射元件包括聚光器104、EUV反射遮罩106、光學縮小組件108、遮罩坯件、反射鏡、或其組合。
極紫外光源102產生極紫外光112。極紫外光112係具有在5至50奈米(nm)的範圍中的波長的電磁輻射。例如，極紫外光源102包括雷射、雷射產生電漿、放電產生電漿、自由電子雷射、同步輻射、或其組合。極紫外光源102在波長範圍上產生寬頻極紫外輻射。例如，極紫外光源102產生具有從5至50 nm變化的波長的極紫外光112。
在一或多個實施例中，極紫外光源102產生具有窄頻寬的極紫外光112。例如，極紫外光源102產生在13.5 nm下的極紫外光112。波長峰值的中心係13.5 nm。
聚光器104係用於反射及聚焦極紫外光112的光學單元。聚光器104反射及集中來自極紫外光源102的極紫外光112以照明EUV反射遮罩106。儘管將聚光器104圖示為單個元件，將理解，在一些實施例中，聚光器104包括用於反射及集中極紫外光112的一或多個反射元件，諸如凹面鏡、凸面鏡、平面鏡、或其組合。例如，在所圖示的實施例中，聚光器104係單個凹面鏡或具有凸起、凹入、及平坦光學元件的光學組件。
EUV反射遮罩106係具有遮罩圖案114的極紫外反射元件。EUV反射遮罩106產生微影圖案以形成將在目標晶圓110上形成的電路系統佈局。EUV反射遮罩106反射極紫外光112。遮罩圖案114定義電路系統佈局的一部分。
光學縮小組件108係用於縮小遮罩圖案114的影像的光學單元。來自EUV反射遮罩106的極紫外光112的反射藉由光學縮小組件108縮小並且反射到目標晶圓110上。一些實施例的光學縮小組件108包括反射鏡及其他光學元件以縮小遮罩圖案114的影像的大小。例如，在一些實施例中，光學縮小組件108包括用於反射及聚焦極紫外光112的凹面鏡。
光學縮小組件108縮小在目標晶圓110上的遮罩圖案114的影像的大小。例如，遮罩圖案114藉由目標晶圓110上的光學縮小組件108以4:1的比率成像，用於形成藉由目標晶圓110上的遮罩圖案114表示的電路系統。極紫外光112同步地掃描EUV反射遮罩106與目標晶圓110以在目標晶圓110上形成遮罩圖案114。
現參見第3圖，圖示了極紫外反射元件產生系統200的實施例。極紫外反射元件包括EUV遮罩坯件204、極紫外反射鏡205、或其他反射元件，諸如EUV反射遮罩106。
極紫外反射元件產生系統200產生遮罩坯件、反射鏡、或反射第2圖的極紫外光112的其他元件。極紫外反射元件產生系統200藉由將薄塗層施加到源基板203來製造反射元件。
EUV遮罩坯件204係用於形成第2圖的EUV反射遮罩106的多層結構。EUV遮罩坯件204使用半導體製造技術形成。EUV反射遮罩106具有藉由蝕刻及其他製程在EUV遮罩坯件204上形成的第2圖的遮罩圖案114。
極紫外反射鏡205係在極紫外光的範圍中反射的多層結構。極紫外反射鏡205使用半導體製造技術形成。EUV遮罩坯件204及極紫外反射鏡205在一些實施例中關於在每個元件上形成的層而言係類似結構，然而，極紫外反射鏡205不具有遮罩圖案114。
反射元件係極紫外光112的有效反射器。在一實施例中，EUV遮罩坯件204及極紫外反射鏡205具有大於60%的極紫外反射率。若反射元件反射多於60%的極紫外光112，則該等反射元件係有效的。
極紫外反射元件產生系統200包括將源基板203載入其中並且從其卸載反射元件的晶圓裝載及載具處理系統202。大氣處理系統206提供到晶圓處理真空腔室208的入口。晶圓裝載及載具處理系統202包括基板運輸盒、裝載閘、及用於將基板從大氣傳遞到系統內部的真空的其他部件。因為EUV遮罩坯件204用於以非常小的規模形成裝置，源基板203及EUV遮罩坯件204在真空系統中處理以防止污染及其他缺陷。
晶圓處理真空腔室208含有兩個真空腔室，第一真空腔室210及第二真空腔室212。第一真空腔室210包括第一晶圓處理系統214，並且第二真空腔室212包括第二晶圓處理系統216。儘管將晶圓處理真空腔室208描述為具有兩個真空腔室，將理解系統可以具有任何數量的真空腔室。
晶圓處理真空腔室208在其周邊周圍具有複數個埠，用於附接各種其他系統。第一真空腔室210具有除氣系統218、第一物理氣相沉積系統220、第二物理氣相沉積系統222、及預清潔系統224。除氣系統218係用於從基板熱解吸水分。預清潔系統224係用於清潔晶圓、遮罩坯件、反射鏡、或其他光學部件的表面。
物理氣相沉積系統（諸如第一物理氣相沉積系統220及第二物理氣相沉積系統222）在一些實施例中用於在源基板203上形成導電材料的薄膜。例如，一些實施例的物理氣相沉積系統包括真空沉積系統，諸如磁控濺射系統、離子濺射系統、脈衝雷射沉積、陰極電弧沉積、或其組合。物理氣相沉積系統（諸如磁控濺射系統）在源基板203上形成薄層，包括矽、金屬、合金、化合物、或其組合的層。
在一或多個實施例中，物理氣相沉積系統形成反射層、覆蓋層、及吸收層。例如，物理氣相沉積系統經構造為形成矽、鉬、氧化鈦、二氧化鈦、氧化釕、氧化鈮、釕鎢、釕鉬、釕鈮、鉻、鉭、氮化物、化合物、或其組合的層。儘管將一些化合物描述為氧化物，將理解化合物包括氧化物、二氧化物、具有氧原子的原子混合物、或其組合。
第二真空腔室212具有與其連接的第一多陰極源226、化學氣相沉積系統228、固化腔室230、及超平滑沉積腔室232。例如，一些實施例的化學氣相沉積系統228包括可流動化學氣相沉積系統(flowable chemical vapor deposition system; FCVD)、電漿輔助的化學氣相沉積(chemical vapor deposition; CVD)系統、氣溶膠輔助的CVD、熱絲CVD系統、或類似系統。在另一實例中，化學氣相沉積系統228、固化腔室230、及超平滑沉積腔室232係在與極紫外反射元件產生系統200分離的系統中。
化學氣相沉積系統228在源基板203上形成材料的薄膜。例如，化學氣相沉積系統228用於在源基板203上形成材料層，包括單晶層、多晶層、非晶層、磊晶層、或其組合。化學氣相沉積系統228形成矽、氧化矽、碳氧化矽、碳、鎢、碳化矽、氮化矽、氮化鈦、金屬、合金、及適用於化學氣相沉積的其他材料的層。例如，化學氣相沉積系統形成平坦化層。
第一晶圓處理系統214能夠在連續真空中在大氣處理系統206與第一真空腔室210的周邊周圍的各個系統之間移動源基板203。第二晶圓處理系統216能夠在第二真空腔室212周圍移動源基板203，同時將源基板203維持在連續真空中。極紫外反射元件產生系統200在連續真空中在第一晶圓處理系統214、第二晶圓處理系統216之間傳遞源基板203及EUV遮罩坯件204。
本揭示的一些實施例提供了增加多層膜的反射率的方法。方法包含在基板上形成包含第一膜層及第二膜層的雙層膜；形成包含雙層膜上的交替層的多層反射堆疊；在多層反射堆疊上形成覆蓋層；以及退火多層膜。增加反射率的方法可參考第4圖及第5圖的一或多個描述。第5圖圖示了在退火以形成多層膜400之後的第4圖的極紫外反射元件300的實施例。
現參見第4圖，圖示了極紫外反射元件300的實施例，諸如第3圖的EUV遮罩坯件204或第3圖的極紫外反射鏡205。EUV遮罩坯件204及極紫外反射鏡205係用於反射第2圖的極紫外光112的結構。EUV遮罩坯件204用於藉由利用所需電路系統佈局圖案化吸收層380來形成第2圖所示的EUV反射遮罩106。
如本文使用，為了簡便，EUV遮罩坯件204的術語與極紫外反射鏡205的術語互換地使用。在一或多個實施例中，EUV遮罩坯件204包括極紫外反射鏡205的部件，其中另外添加吸收層380以形成第2圖的遮罩圖案114。
極紫外反射元件300包括基板310、基板310上的雙層膜320、雙層膜320上的多層反射堆疊340、及多層反射堆疊340上的覆蓋層370。在一或多個實施例中，極紫外反射鏡205用於形成在第2圖的聚光器104或第2圖的光學縮小組件108中使用的反射結構。
EUV遮罩坯件204係用於形成具有遮罩圖案114的EUV反射遮罩106的光學平坦結構。在一或多個實施例中，EUV遮罩坯件204的反射表面形成用於反射入射光（諸如第2圖的極紫外光112）的平坦焦平面。
第4圖中示出的實施例包括極紫外反射元件300，該極紫外反射元件具有基板310、基板310上的雙層膜320、雙層膜320上的多層反射堆疊340、多層反射堆疊340上的平滑層360、及平滑層360上的覆蓋層370。
基板310係用於向極紫外反射元件300提供結構支撐的元件。在一或多個實施例中，基板310由具有低熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion; CTE)的材料製成以在溫度改變期間提供穩定性。在一或多個實施例中，基板310具有性質，諸如對機械循環、熱循環、晶體形成、或其組合的穩定性。根據一或多個實施例的基板310由諸如矽、玻璃、氧化物、陶瓷、玻璃陶瓷、或其組合的材料形成。
極紫外反射元件300在退火之前具有約66.8%的反射率。常見的EUV遮罩坯件在退火之前具有約65.6%的反射率。如下文進一步描述，本揭示的EUV遮罩坯件204在退火之前及之後具有與常見的EUV遮罩坯件相比的較高反射率。
在一或多個實施例中，雙層膜320包含第一膜層322，包括矽(Si)。在一或多個實施例中，雙層膜320的第一膜層322具有在從3 nm至5 nm的範圍中、在3.5 nm至5 nm的範圍中、或在3.5 nm至4.5 nm的範圍中的厚度。
雙層膜320包含第二膜層324，該第二膜層包含選自由釕(Ru)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鎢(W)、鐵(Fe)、鈦(Ti)及其矽化物組成的群組的元素。在一或多個實施例中，雙層膜320的第二膜層324具有在從1 nm至3 nm的範圍中、在從1.5 nm至2.5 nm的範圍中、或在1.5 nm至2 nm的範圍中的厚度。
因為大部分材料吸收在極紫外波長下的光，所使用的光學元件係反射的而非如在其他微影系統中使用般透射的。多層反射堆疊340藉由具有材料的交替薄層而形成反射結構，該等材料具有不同光學性質以產生布拉格反射器或反射鏡。
在一或多個實施例中，多層反射堆疊340係在雙層膜320上。在一或多個實施例中，多層反射堆疊340係反射極紫外光112的結構。在一或多個實施例中，多層反射堆疊340包含複數對交替層，包含第一層342及第二層346。在一或多個實施例中，第一層342及第二層346包含矽(Si)與鉬(Mo)、及矽(Si)與釕(Ru)中的一或多個。在一或多個實施例中，第一層342包含矽(Si)並且第二層346包含鉬(Mo)。在一或多個實施例中，第一層342包含鉬(Mo)並且第二層346包含矽(Si)。在一或多個實施例中，第一層342包含矽(Si)並且第二層346包含釕(Ru)。在一或多個實施例中，第一層342包含釕(Ru)並且第二層346包含矽(Si)。
第一層342及第二層346可以具有各種結構。在一實施例中，第一層342及第二層346兩者形成為具有單個層、多個層、分開的層結構、非均勻結構、或其組合。
在一或多個實施例中，多層堆疊340的第一層342及第二層346形成反射對。如在本說明書及隨附申請專利範圍中使用，術語「反射對」及「複數對交替層」可互換使用以代表一或多個反射層。在非限制性實施例中，多層反射堆疊340包括範圍20至60個反射對，總共多達120個反射層。在另一非限制性實施例中，多層反射堆疊340包括20個反射對，總共40個反射層。
根據一或多個實施例，多層堆疊340的第一層342及第二層346的折射率n具有相對大的差異，例如，第一層342的材料的n（高n）可以係0.94-1.01，並且第二層346的材料的n（低n）可以係0.87-0.93，用於形成具有高EUV反射的界面。在一或多個實施例中，第一層342及第二層346的材料均具有低消光係數（例如，k＜0.03）以最小化藉由多層的EUV吸收。多層反射堆疊340以各種方式形成。在一實施例中，第一層342及第二層346利用磁控濺射、離子濺射系統、脈衝雷射沉積、陰極電弧沉積、或其組合形成。
在一說明性實施例中，多層反射堆疊340使用物理氣相沉積技術（諸如磁控濺射）形成。在一實施例中，多層反射堆疊340的第一層342及第二層346具有藉由磁控濺射技術形成的特性，包括精確厚度、低粗糙度、及層之間的清潔界面。在一實施例中，多層反射堆疊340的第一層342及第二層346具有藉由物理氣相沉積形成的特性，包括精確厚度、低粗糙度、及層之間的清潔界面。
在一實施例中，對於極紫外光112，交替層342、346的每一者具有不類似的光學常數。當交替層的厚度的週期係極紫外光112的波長的一半時，交替層提供諧振反射率。在一實施例中，對於波長為13 nm的極紫外光112，交替層係約6.5 nm厚。將理解，所提供的大小及尺寸係在常見元件的正常工程容差內。
精確地控制使用物理氣相沉積技術形成的多層反射堆疊340的層的實體尺寸以增加反射率。層的厚度指示極紫外反射元件的峰值反射率波長。若層的厚度係不正確的，則在期望波長13.5 nm下的反射率減小。在一或多個實施例中，第一層342及第二層346的每一者具有在從3 nm至5 nm的範圍中、在從3.5 nm至4.5 nm的範圍中、或在從3 nm至4 nm的範圍中的厚度。在一或多個實施例中，第一層342的厚度及第二層346的厚度係不同的。
在一或多個實施例中，多層反射堆疊340包含在交替的第一層342及第二層346的每一者之間的至少一個界面層344。不意欲受理論束縛，據信退火引起在多層反射堆疊中的交替層之間形成較厚界面層。多層反射堆疊中的較厚界面層經常導致EUV遮罩坯件的反射率減小。具有較厚界面層的常見的多層反射堆疊在退火之後經歷約1.5%的反射率減小。在EUV微影製程中，低反射率亦減小處理量並且增加功率消耗。已經有利地發現，與常見的EUV遮罩坯件相比，本文描述的界面層344經歷在退火之後減小的厚度增加，並且因此經歷較少的反射率減小，處理量增加及功率消耗減小。在一或多個實施例中，至少一個界面層344具有在退火之後增加不超過20%的厚度。在一或多個實施例中，至少一個界面層344具有在退火之後增加不超過15%、在退火之後增加不超過10%、在退火之後增加不超過5%、或在退火之後增加不超過1%的厚度。在一或多個實施例中，至少一個界面層344具有在從0.5 nm至2 nm的範圍中、在從0.8 nm至1.5 nm的範圍中、或在從0.8 nm至1.2 nm的範圍中的厚度。
在一或多個實施例中，第一層342及第二層346包含矽(Si)與鉬(Mo)、及矽(Si)與釕(Ru)中的一或多個。在一或多個實施例中，第一層342包含矽(Si)並且第二層346包含鉬(Mo)。在一或多個實施例中，第一層342包含鉬(Mo)並且第二層346包含矽(Si)。在一或多個實施例中，第一層342包含矽(Si)並且第二層346包含釕(Ru)。在一或多個實施例中，第一層342包含釕(Ru)並且第二層346包含矽(Si)。
在一或多個實施例中，至少一個界面層344包含鉬上矽、矽上鉬、釕上矽、及矽上釕中的一或多個。在一或多個實施例中，至少一個界面層344具有為多層堆疊340的密度的至少95%的密度。在一或多個實施例中，界面層344具有為多層堆疊340的密度的至少85%、至少75%、至少65%或至少50%的密度。
在一或多個實施例中，當至少一個界面層344不在或不直接在第一層342或第二層346中的一或多個上時，至少一個界面層344在至少1400℃、至少1200℃、至少1000℃、至少800℃、至少600℃、或至少400℃的溫度下係熱穩定的。在一或多個實施例中，先前提及的溫度指在每個溫度下界面層材料本身的穩定性。換言之，當單獨將界面層材料暴露於溫度而不接觸其他材料時，材料在上文提及的溫度下係穩定的。然而，當界面層與其他材料（例如，上方或下方的層）接觸時，來自相鄰層的材料的原子可在＞600℃的高溫下擴散到界面層中。在一或多個實施例中，在大於約600℃的溫度下，當至少一個界面層344存在於第一層342上時來自第一層342的矽(Si)可擴散到界面層344中。在一或多個實施例中，在大於約600℃的溫度下，當至少一個界面層344存在於第二層346上時第二層345的一或多種元素可擴散到界面層344中。在一或多個實施例中，在至少500℃、至少300℃、或至少200℃的溫度下，界面層344不會增加厚度或改變化學計量。
在一或多個實施例中，極紫外反射元件300包含平滑層360。在第4圖中示出的實施例中，平滑層360係在多層反射堆疊340上，並且覆蓋層340係在平滑層360上。在一或多個實施例中，平滑層360選自由矽化鉬(MoSi)、碳化硼(B
4C)、及氮化矽(SiN)組成的群組。在一或多個實施例中，矽化鉬(MoSi)、碳化硼(B
4C)、及氮化矽(SiN)的每一者形成難以斷裂的強鍵。在一或多個實施例中，平滑層360係熱穩定的。在一或多個實施例中，平滑層360具有在從0.5 nm至2 nm的範圍中、在從0.8 nm至1.5 nm的範圍中、或在從0.8 nm至1.2 nm的範圍中的厚度。
極紫外反射元件300包括多層反射堆疊340上的覆蓋層370。在第4圖中示出的實施例中，極紫外反射元件300包括平滑層360上的覆蓋層370。在一或多個實施例中，覆蓋層370由具有在清潔期間足以抵抗腐蝕的硬度的各種材料形成。在一個實施例中，釕(Ru)用作覆蓋層材料，因為其係良好蝕刻終止件並且在操作條件下係相對惰性的。然而，將理解，在一些實施例中，其他材料用於形成覆蓋層370。在一或多個實施例中，覆蓋層370具有在從2 nm至5 nm的範圍中、在從2.5 nm至4 nm的範圍中、或在從2.5 nm至3 nm的範圍中的厚度。
在一或多個實施例中，在利用較硬材料形成的多層反射堆疊340上方形成覆蓋層370改進了反射率。在一些實施例中，增加的反射率使用低粗糙度層、層之間的清潔界面、改進的層材料、或其組合實現。
在一或多個實施例中，覆蓋層370係保護層，從而允許透射極紫外光112。在一或多個實施例中，覆蓋層370直接在多層反射堆疊340上形成。在一或多個實施例中，覆蓋層370保護多層反射堆疊340不受污染物及機械損壞的影響。在一個實施例中，多層反射堆疊340對藉由氧、碳、烴、或其組合的污染敏感。根據一實施例的覆蓋層370與污染物相互作用以中和該等污染物。
在一或多個實施例中，覆蓋層370係對極紫外光112透明的光學均勻結構。極紫外光112經過覆蓋層370以從多層反射堆疊340反射。在一或多個實施例中，覆蓋層370具有1%至2%的總反射率損失。在一或多個實施例中，不同材料的每一者具有取決於厚度的不同反射率損失，但所有其等將在1%至2%的範圍中。
在一或多個實施例中，覆蓋層370具有平滑表面。例如，在一些實施例中，覆蓋層370的表面具有小於0.2 nm RMS的粗糙度（均方根量測）。在另一實例中，對於1/100 nm與1/1 μm的範圍中的長度，覆蓋層370的表面具有0.08 nm RMS的粗糙度。
覆蓋層370藉由各種方法形成。在一實施例中，覆蓋層370利用磁控濺射、離子濺射系統、離子束沉積、電子束蒸發、射頻(RF)濺射、原子層沉積(atomic layer deposition; ALD)、脈衝雷射沉積、陰極電弧沉積、或其組合在或直接在多層反射堆疊340上形成。在一或多個實施例中，覆蓋層370具有藉由磁控濺射技術形成的實體特性，包括精確厚度、低粗糙度、及層之間的清潔界面。在一實施例中，覆蓋層370具有藉由物理氣相沉積形成的實體特性，包括精確厚度、低粗糙度、及層之間的清潔界面。在一或多個實施例中，覆蓋層370使用本文描述的方法的任一者在或直接在平滑層360上形成。
吸收層380係吸收極紫外光112的層。吸收層380用於藉由提供不反射極紫外光112的區域來在EUV反射遮罩106上形成圖案。根據一或多個實施例，吸收層380包含對特定頻率的極紫外光112（諸如約13.5 nm）具有高吸收係數的材料。在一實施例中，吸收層380直接在覆蓋層370上形成，並且吸收層380使用光微影製程蝕刻以形成EUV反射遮罩106的圖案。
根據一或多個實施例，在覆蓋層370上方形成吸收層380增加EUV反射遮罩106的可靠性。覆蓋層370用作吸收層380的蝕刻終止層。當將第2圖的遮罩圖案114蝕刻到吸收層380中時，在吸收層380之下的覆蓋層370終止蝕刻行動以保護多層反射堆疊340。在一或多個實施例中，吸收層380對覆蓋層370為蝕刻選擇性的。在一些實施例中，覆蓋層370包含釕，並且吸收層380對釕為蝕刻選擇性的。
在一或多個實施例中，吸收層380具有小於0.93的「n」值，此提供範圍從約180度至約220度的相移。小於約0.93的「n」值改進了標稱化影像對數斜率(normalized image log slope; NILS)並且減輕了3D效應。如在本說明書及隨附申請專利範圍中使用，「標稱化影像對數斜率(NILS)」指描述空中影像的微影品質的度量。如在本說明書及隨附申請專利範圍中使用，「n」或「n值」指折射率。折射率係當從一種介質傳遞到另一介質中時的光射線的彎曲量度。低「n」值改進了NILS並且減輕了3D效應。
在一實施例中，吸收層380具有小於約55 nm的厚度，包括小於約50 nm、小於約45 nm、小於約40 nm、小於約35 nm、小於約30 nm、小於約25 nm、小於約20 nm、小於約15 nm、小於約10 nm、小於約5 nm、小於約1 nm、或小於約0.5 nm。在其他實施例中，吸收層380具有在約0.5 nm至約55 nm的範圍中的厚度，包括約1 nm至約54 nm、1 nm至約50 nm、及15 nm至約50 nm的範圍。
在第5圖中，圖示了在退火以形成多層膜400之後的第4圖的極紫外反射元件300的實施例。第5圖中示出的實施例包括基板310上的多層膜400、基板310上的退火的矽層321、退火的矽層321上的三層325、三層325上的多層反射堆疊340、多層反射堆疊340上的平滑層360、平滑層上的覆蓋層370、及覆蓋層370上的吸收層380。
在一或多個實施例中，退火多層膜400在從180℃至250℃的範圍中的溫度下執行達從5分鐘至60分鐘的範圍中的時間段。
極紫外反射元件300在退火之前具有約66.8%的反射率。在一或多個實施例中，多層膜400在退火之後具有約66.1%的反射率。常見的EUV遮罩坯件在退火之前具有約65.6%的反射率並且在退火之後具有約64.2的反射率。如下文進一步描述，本揭示的EUV遮罩坯件204在退火之前及之後具有與常見的EUV遮罩坯件相比的較高反射率。
在一或多個實施例中，退火製程將第4圖的第二膜層324轉化為第5圖所示的退火的矽層321的三層325。在一或多個實施例中，三層325包含：第一層326，包含釕(Ru)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鎢(W)、鐵(Fe)、及鈦(Ti)中的一或多個的矽化物；第二層328，包括選自由釕(Ru)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鎢(W)、鐵(Fe)、及鈦(Ti)組成的群組的元素；以及第三層330，包含釕(Ru)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鎢(W)、鐵(Fe)、及鈦(Ti)中的一或多個的矽化物。在一或多個實施例中，三層325的第一層326具有在1 nm至3 nm的範圍中、在從1 nm至2 nm的範圍中、或在1.5 nm至2 nm的範圍中的厚度。在一或多個實施例中，三層325的第二層328具有在1 nm至3 nm的範圍中、在從1.5 nm至2.5 nm的範圍中、或在1.5 nm至2 nm的範圍中的厚度。在一或多個實施例中，三層325的第三層330具有在1 nm至3 nm的範圍中、在從1.5 nm至2.5 nm的範圍中、或在1.5 nm至2 nm的範圍中的厚度。在一或多個實施例中，第一層326、第二層328及第三層330的每一者具有相同厚度。在一或多個實施例中，第一層326、第二層328及第三層330的每一者具有不同厚度。
不意欲受理論束縛，據信退火通常引起在多層反射堆疊中的交替層之間形成較厚界面層。據信，形成包含矽上釕的界面層有助於表面粗糙度增加。已經有利地發現，包含矽上釕的界面層346上的平滑層360減小表面粗糙度。
在一或多個實施例中，與不具有平滑層的多層膜相比，平滑層360減小多層膜400的表面粗糙度。在一或多個實施例中，多層膜400的表面粗糙度係在來自範圍0.10 nm至0.20 nm的範圍中。在一或多個實施例中，不具有平滑層的多層膜具有至少0.20 nm的表面粗糙度。
在一或多個實施例中，多層膜的應力可藉由使用干涉儀量測EUV遮罩坯件204、或多層膜400的總平坦度來量測。在一或多個實施例中，干涉儀用於量測在退火之前及在退火之後的總平坦度。在一或多個實施例中，平滑層360釋放在EUV遮罩坯件204或多層膜400的一或多個中的應力。在一或多個實施例中，多層膜400的應力從退火之前的約600 nm減小到退火之後的約200 nm。在一或多個實施例中，不具有平滑層的多層膜的應力從退火之前的約800 nm減小到退火之後的約400 nm。
現參見第6圖，根據一實施例圖示了多陰極源腔室600的上部。多陰極腔室600包括基底結構601，該基底結構具有藉由頂部配接器604覆蓋的圓柱形主體部分602。頂部配接器604為數個陰極源提供，諸如在頂部配接器604周圍定位的陰極源606、608、610、612、及614。根據一或多個實施例的陰極源606、608、610、612、及614包含如本文描述的不同材料以形成多層反射堆疊、吸收劑、覆蓋層雙層膜及平滑層。
在一些實施例中，多陰極源腔室600係第3圖所示的系統的部分。在一實施例中，極紫外(EUV)遮罩坯件產生系統包含用於產生真空的基板處理真空腔室、在真空中用於傳輸在基板處理真空腔室中裝載的基板的基板處理平臺、及藉由基板處理平臺存取的多個子腔室，用於形成EUV遮罩坯件，包括基板上的反射層的多層堆疊、包括複數個反射層對的多層堆疊、反射層的多層堆疊上的覆蓋層、及覆蓋層上的吸收層。系統用於製成關於第4圖或第5圖所示的EUV遮罩坯件並且具有關於EUV遮罩坯件描述的性質的任一者，該等EUV遮罩坯件關於第4圖至第5圖描述。
製程可通常在記憶體中儲存為軟體常式，當由處理器執行時，該軟體常式導致處理腔室執行本揭示的製程。軟體常式亦可由第二處理器（未圖示）儲存及/或執行，該第二處理器位於由處理器控制的硬體遠端。本揭示的一些或所有方法亦可在硬體中執行。因此，製程可在軟體中實施並且在硬體中使用電腦系統執行，作為例如特殊應用積體電路或其他類型的硬體實施方式，或作為軟體及硬體的組合。當由處理器執行時，軟體常式將通用電腦轉換為專用電腦（控制器），該專用電腦控制腔室操作，使得製程得以執行。
在整個此說明書中提及「一個實施例」、「某些實施例」、「一或多個實施例」或「一實施例」意味著結合實施例描述的特定特徵、結構、材料、或特性包括在本揭示的至少一個實施例中。因此，在整個此說明書的各個位置中出現片語諸如「在一或多個實施例中」、「在某些實施例中」、「在一個實施例中」或「在一實施例中」不必指本揭示的相同實施例。此外，特定特徵、結構、材料或特性可以任何適宜方式結合在一或多個實施例中。
儘管本文的揭示已經參考特定實施例進行描述，將理解，此等實施例僅僅為示例性的。本領域技藝人士將顯而易見，可以對本揭示的方法及設備進行各種修改及變化，而不脫離本揭示的精神及範疇。因此，本揭示意欲包括在隨附申請專利範圍及其等效的範疇內的修改及變化。
10:EUV反射遮罩
12:反射多層堆疊
14:基板
16:經遮蔽（非反射）區域
18:緩衝層
20:吸收層
22:覆蓋層
24:反射區域
100:極紫外微影系統
102:極紫外光源
104:聚光器
106:EUV反射遮罩
108:光學縮小組件
110:目標晶圓
112:極紫外光
114:遮罩圖案
200:極紫外反射元件產生系統
202:晶圓裝載及載具處理系統
203:源基板
204:EUV遮罩坯件
205:極紫外反射鏡
206:大氣處理系統
208:晶圓處理真空腔室
210:第一真空腔室
212:第二真空腔室
214:第一晶圓處理系統
216:第二晶圓處理系統
218:除氣系統
220:第一物理氣相沉積系統
222:第二物理氣相沉積系統
224:預清潔系統
226:第一多陰極源
228:化學氣相沉積系統
230:固化腔室
232:超平滑沉積腔室
300:極紫外反射元件
310:基板
320:雙層膜
321:退火的矽層
322:第一膜層
324:第二膜層
325:三層
326:第一層
328:第二層
330:第三層
340:多層反射堆疊
342:第一層
344:界面層
346:第二層
360:平滑層
370:覆蓋層
380:吸收層
400:多層膜
600:多陰極源腔室
601:基底結構
602:圓柱形主體部分
604:頂部配接器
606:陰極源
608:陰極源
610:陰極源
612:陰極源
614:陰極源
為了能夠詳細理解本揭示的上述特徵所用方式，可參考實施例進行對上文簡要概述的本揭示的更特定描述，一些實施例在附圖中示出。然而，將注意，附圖僅示出本揭示的常見實施例，並且由此不被認為限制其範疇，因為本揭示可允許其他等同有效的實施例。
第1圖示意性示出了採用習知吸收劑的背景技術EUV反射遮罩；
第2圖示意性示出了極紫外微影系統的實施例；
第3圖示出了極紫外反射元件產生系統的實施例；
第4圖示出了在退火之前的諸如EUV遮罩坯件的極紫外反射元件的實施例；
第5圖示出了在退火之後的第4圖的極紫外反射元件的實施例；以及
第6圖示出了多陰極物理沉積腔室的實施例。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
310:基板
321:退火的矽層
322:第一膜層
325:三層
326:第一層
328:第二層
330:第三層
340:多層反射堆疊
342:第一層
344:界面層
346:第二層
360:平滑層
370:覆蓋層
380:吸收層
400:多層膜
Claims (20)
- 一種極紫外(EUV)遮罩坯件，包含： 一雙層膜，在一基板上，該雙層膜包含：一第一膜層，包括矽(Si)，及一第二膜層，包含選自由釕(Ru)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鎢(W)、鐵(Fe)、鈦(Ti)及其矽化物組成的該群組的一元素； 一多層反射堆疊，在該雙層膜上，該多層反射堆疊包含交替層；以及 一覆蓋層，在該多層反射堆疊上。
- 如請求項1所述的EUV遮罩坯件，進一步包含該多層反射堆疊上的一平滑層及該平滑層上的該覆蓋層，該平滑層選自由矽化鉬(MoSi)、碳化硼(B 4C)、及氮化矽(SiN)組成的該群組。
- 如請求項2所述的EUV遮罩坯件，其中該第一膜層具有在3 nm至5 nm的一範圍中的一厚度並且該第二膜層具有在1 nm至3 nm的一範圍中的一厚度。
- 如請求項3所述的EUV遮罩坯件，其中該第二膜層包含一三層，在退火該EUV遮罩坯件之後該三層包含一第一層，該第一層包含釕(Ru)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鎢(W)、鐵(Fe)、及鈦(Ti)中的一或多個的一矽化物，一第二層，該第二層包括選自由釕(Ru)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鎢(W)、鐵(Fe)、及鈦(Ti)組成的該群組的一元素，及一第三層，該第三層包含釕(Ru)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鎢(W)、鐵(Fe)、及鈦(Ti)中的一或多個的一矽化物。
- 如請求項4所述的EUV遮罩坯件，其中該第一層及該第三層的每一者具有在1 nm至3 nm的一範圍中的一厚度。
- 如請求項1所述的EUV遮罩坯件，進一步包含在該多層反射堆疊的該等交替層的每一者之間的至少一個界面層。
- 如請求項6所述的EUV遮罩坯件，其中該至少一個界面層的每一者具有在退火之後增加不超過20%的一厚度。
- 如請求項7所述的EUV遮罩坯件，其中該至少一個界面層具有在從0.5 nm至2 nm的一範圍中的一厚度。
- 如請求項2所述的EUV遮罩坯件，其中該平滑層具有在0.5 nm至2 nm的一範圍中的一厚度。
- 如請求項9所述的EUV遮罩坯件，其中該EUV遮罩坯件具有在從0.10 nm至0.20 nm的一範圍中的一表面粗糙度。
- 如請求項1所述的EUV遮罩坯件，其中該覆蓋層具有在從2 nm至5 nm的一範圍中的一厚度。
- 如請求項11所述的EUV遮罩坯件，其中該覆蓋層包含釕(Ru)。
- 一種增加一多層膜的反射率的方法，該方法包含以下步驟： 在一基板上形成包含一第一膜層及一第二膜層的一雙層膜，該第一膜層包括矽(Si)，並且該第二膜層包含選自由釕(Ru)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鎢(W)、鐵(Fe)、鈦(Ti)、及其矽化物組成的該群組的一元素； 在該雙層膜上形成包含交替層的一多層反射堆疊； 在該多層反射堆疊上形成一覆蓋層；以及 退火該多層膜。
- 如請求項13所述的方法，進一步包含以下步驟：在該多層反射堆疊上形成一平滑層及在該平滑層上形成該覆蓋層，該平滑層選自由矽化鉬(MoSi)、碳化硼(B 4C)、及氮化矽(SiN)組成的該群組。
- 如請求項14所述的方法，其中該多層膜在退火之前具有約66.8%的一反射率。
- 如請求項14所述的方法，其中該多層膜在退火之後具有約66.1%的一反射率。
- 如請求項14所述的方法，其中與不具有一平滑層的一多層膜相比，形成該平滑層減小該多層膜的一表面粗糙度。
- 如請求項17所述的方法，其中該多層膜的該表面粗糙度係在來自一範圍0.10 nm至0.20 nm的一範圍中。
- 如請求項14所述的方法，其中該多層膜中的一應力從退火之前的約600 nm減小到退火之後的約200 nm。
- 如請求項13所述的方法，其中退火該多層膜在從180℃至250℃的一範圍中的一溫度下執行達從5分鐘至60分鐘的一範圍中的一時間段。
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