TWI604228B - 具有多層堆疊之極紫外線反射元件及其製造方法 - Google Patents

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Description

具有多層堆疊之極紫外線反射元件及其製造方法
本發明大體係關於極紫外線微影術，且更特別係關於用於極紫外線微影術的極紫外線反射元件用多層堆疊、製造系統和微影系統。
現代消費與工業電子系統變得越來越複雜。電子裝置需以更小、更彈性的方式封裝更高密度的電子部件。隨著部件密度增加，必需改變技術，以滿足具小特徵結構尺寸的高密度裝置要求。亦稱作弱x射線投影微影術的極紫外線微影術係用於製造0.13微米和更小的最小特徵尺寸半導體裝置的光微影製程。
通常在5至50奈米(nm)波長範圍的極紫外光會被大多數元件強烈吸收。因此，極紫外線系統係利用反射、而非光透射運作。極紫外線輻射可透過一系列反射部件投影，包括鏡組件和塗覆非反射遮罩圖案的空白遮罩，並引導到半導體晶圓而形成高密度、小特徵尺寸半導體裝置。
極紫外線微影系統的反射部件包括多層反射材料塗層。由於極紫外線具高功率位準，故其餘非反射極紫外光將引起熱加熱，導致反射部件的反射率隨時間降低，因而限制反射部件的壽命。
鑒於電子部件的特徵尺寸要求日益減小，尋找問題解決方案越發重要。考量持續增長的商業競爭壓力和消費者期望，尋找問題解決方案至關重要。此外，對降低成本、提高效率與性能及符合競爭壓力的需要更大大提高尋找問題解決方案的急迫性。
儘管尋找問題解決方案已久，但先前技術發展仍未教示或建議任何解決方案，該等問題的解決方案始終困擾著熟諳此技術者。
本發明的實施例提供製造極紫外線反射元件的方法，方法包括：提供基板；在基板上形成多層堆疊，多層堆疊包括複數個反射層對，反射層對具有由矽形成的第一反射層和由鈮或碳化鈮形成的第二反射層，用以形成布拉格反射鏡；及形成覆蓋層至多層堆疊上和上面，藉以減少氧化及機械侵蝕而保護多層堆疊。
本發明的實施例提供極紫外線反射元件，極紫外線反射元件包括：基板；多層堆疊，位於基板上，多層堆疊包括複數個反射層對，反射層對具有由矽形成的第一反射層和由鈮或碳化鈮形成的第二反射層，用以形成布拉格反射鏡；及覆蓋層，位於多層堆疊上和上面，藉以減少氧化及機械侵蝕而保護多層堆疊。
本發明的實施例提供極紫外線反射元件製造系統，極紫外線反射元件製造系統包括：第一沉積系統，用於沉積多層堆疊至基板上，多層堆疊包括複數個反射層對，反射層對具有由矽形成的第一反射層和由鈮或碳化鈮形成的第二反射層，用以形成布拉格反射鏡；及第二沉積系統，用於形成覆蓋層至多層堆疊上，藉以減少氧化及機械侵蝕而保護多層堆疊。
本發明的某些實施例另具有或取代上述的其他階段或元件。熟諳此技術者在閱讀以下詳細實施方式說明及配合參照附圖後，該等階段或元件將變得顯而易見。
100‧‧‧極紫外線微影系統
102‧‧‧光源
104‧‧‧聚光器
106‧‧‧反射遮罩
108‧‧‧減光組件
110‧‧‧晶圓
112‧‧‧極紫外光
114‧‧‧遮罩圖案
200‧‧‧極紫外線反射元件製造系統
202‧‧‧晶圓裝載與載具傳送系統
203‧‧‧基板
204‧‧‧空白遮罩
205‧‧‧EUV鏡
206‧‧‧大氣傳送系統
208、210、212‧‧‧真空室
214、216‧‧‧晶圓傳送系統
218‧‧‧除氣系統
220、222‧‧‧PVD系統
224‧‧‧預清洗系統
226‧‧‧多陰極源
228‧‧‧CVD系統
230‧‧‧固化腔室
232‧‧‧沉積腔室
302‧‧‧極紫外線反射元件
304‧‧‧基板
306‧‧‧多層堆疊
308‧‧‧覆蓋層
310‧‧‧吸收層
312、314‧‧‧反射層
316‧‧‧反射對
402‧‧‧極紫外線反射元件
404‧‧‧基板
406‧‧‧多層堆疊
408‧‧‧覆蓋層
410‧‧‧吸收層
412、414‧‧‧反射層
416‧‧‧反射對
418‧‧‧阻障層
502‧‧‧極紫外線反射元件
504‧‧‧基板
506‧‧‧多層堆疊
508‧‧‧覆蓋層
510‧‧‧吸收層
512、514‧‧‧反射層
516‧‧‧反射對
518‧‧‧阻障層
520‧‧‧邊界層
1400‧‧‧方法
1402、1404、1406‧‧‧方塊
第1圖係在本發明的第一實施例中，極紫外線微影系統的示例圖。
第2圖係極紫外線反射元件製造系統實例。
第3圖係極紫外線反射元件實例。
第4圖係多層堆疊的第二實例。
第5圖係多層堆疊的第三實例。
第6圖係第3圖在製造提供階段的結構。
第7圖係第6圖在製造分層階段的結構。
第8圖係第7圖在製造保護階段的結構。
第9圖係第8圖在製造預圖案化階段的結構。
第10圖係第4圖在製造提供階段的結構。
第11圖係第10圖在製造分層階段的結構。
第12圖係第11圖在製造沉積階段的結構。
第13圖係第12圖在製造完成階段的結構。
第14圖係在本發明的進一步實施例中，極紫外線反射元件的製造方法流程圖。
以下將充分詳述實施例，使熟諳此技術者得做出及使用本發明。應理解當可以本發明為基礎而明白其他實施例，且在不脫離本發明實施例的範圍內當可改變系統、製程或機械。
以下說明提及許多特定細節，以對本發明有更徹底的瞭解。然應明白本發明可不按該等特定細節實踐。為避免讓本發明實施例變得晦澀難懂，並不詳述一些已知元件、系統構造和製程階段。
系統實施例圖係半示意且未按比例繪製，特別係為清楚呈現一些尺寸，乃放大圖示。同樣地，雖然為便於說明，圖式大體呈類似定向，但此圖式描述在大多數情況下係任意的。通常，本發明可以任何定向操作。
多個實施例揭示及描述具有一些共同特徵結構，為清楚及便於說明、敘述與理解，類似和相仿的特徵結構將以相同或類似的元件符號表示。
為進行說明，無論定向為何，在此所用「水平」一詞定義為平行空白遮罩平面或表面的平面。在此所用「垂直」一詞係指垂直定義水平面的方向。如圖所示，諸如「上方」、「下方」、「底部」、「頂部」、「側邊」(例如「側壁」)、「高」、「低」、「上層」、「上面」和「底下」等用語係相對水平面定義。
「上」一詞表示元件間直接接觸。「直接在上」一詞表示元件間直接接觸而無中介元件。
在此所用「處理」一詞包括依形成所述結構所需來沉積材料或光阻、圖案化、曝光、顯影、蝕刻、濺射、清洗、佈植及/或移除材料或光阻。「約」和「近似」等用語表示元件尺寸可在加工容限內測定。
現參照第1圖，第1圖係在本發明的第一實施例中，極紫外線微影系統100的示例圖。極紫外線微影系統100包括用於產生極紫外光112的極紫外光源102、一組反射元件和目標晶圓110。反射部件包括聚光器104、反射遮罩106、減光組件108、空白遮罩、鏡子或上述組合物。
極紫外光源102可產生極紫外光112。極紫外光112為波長5至50奈米的電磁輻射。例如，極紫外光源102可包括雷射、雷射產生電漿、放電產生電漿、自由電子雷射、同步輻射或上述組合物。
極紫外光源102可產生具各種特性的極紫外光112。極紫外光源102可產生一波長範圍的寬頻極紫外線輻射。例如，極紫外光源102可產生波長5至50nm的極紫外光112。
極紫外光源102可產生具窄頻寬的極紫外光112。例如，極紫外光源102可產生13.5nm的極紫外光112。波長峰值中心為13.5nm。
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可反射及集中極紫外光源102的極紫外光112，以照射反射遮罩106。
雖然聚光器104圖示為單一元件，但應理解聚光器104可包括一或更多反射元件，例如凹面鏡、凸面鏡、平面鏡或上述組合物，用以反射及集中極紫外光112。例如，聚光器104可為單一凹面鏡或具凹面、凸面與平面光學元件的光學組件。
反射遮罩106係具遮罩圖案114的極紫外線反射元件。反射遮罩106產生微影圖案，以形成待形成於目標晶圓110上的電路佈局。反射遮罩106可反射極紫外光112。
減光組件108係用於縮小遮罩圖案114影像的光學單元。減光組件108可減少極紫外光112從反射遮罩106反射，並反射到目標晶圓110。減光組件108可包括鏡子和其他光學元件，以縮小遮罩圖案114的影像尺寸。例如，減光組件108可包括凹面鏡，用以反射及聚焦極紫外光112。
減光組件108可縮小目標晶圓110上的遮罩圖案114的影像尺寸。例如，減光組件108可以4：1的比率使遮罩圖案114成像在目標晶圓110上，而於目標晶圓110上形成遮罩圖案114表示的電路。極紫外光112可同步掃描反射遮罩106與目標晶圓110，以於目標晶圓110上形成遮罩圖案114。
現參照第2圖，第2圖圖示極紫外線反射元件製造系統200的實例。極紫外線反射元件可反射極紫外光。極紫外線反射元件可包括空白遮罩204、極紫外線(EUV)鏡205或其他反射元件。
極紫外線反射元件製造系統200可製造空白遮罩、鏡子或其他元件，用以反射第1圖的極紫外光112。極紫外線反射元件製造系統200可製造極紫外線反射元件，藉以施用薄塗層至來源基板203。
空白遮罩204係用於形成第1圖反射遮罩106的多層結構。空白遮罩204可利用半導體製造技術形成。反射遮罩106具有第1圖的遮罩圖案114，遮罩圖案114形成於空白遮罩204上，以表示電子電路。
極紫外線鏡205係反射極紫外光範圍的多層結構。極紫外線鏡205可利用半導體製造技術形成。空白遮罩204和極紫外線鏡205可為類似結構，然極紫外線鏡205不具遮罩圖案114。
極紫外線反射元件係極紫外光112的有效反射鏡。空白遮罩204和極紫外線鏡205的極紫外線反射率可大於60%。極紫外線反射元件若能反射超過60%的極紫外光112即為有效。
極紫外線反射元件製造系統200包括晶圓裝載與載具傳送系統202，以供來源基板203裝載及讓極紫外線反射元件由此卸載。大氣傳送系統206提供晶圓傳送真空室208進出。晶圓裝載與載具傳送系統202可包括基板運送箱、裝載閘和其他部件，以於系統內將基板從大氣傳送到真空。由於空白遮罩204用於形成極小型裝置，故空白遮罩204必需在真空系統中處理，以防止污染和其他缺陷。
晶圓傳送真空室208含有二真空室：第一真空室210和第二真空室212。第一真空室210包括第一晶圓傳送系統214，第二真空室212包括第二晶圓傳送系統216。雖然晶圓傳送真空室208描述成具有兩個真空室，但應理解系統可具任何數量的真空室。
晶圓傳送真空室208設有複數個埠口圍繞四周，用以附接不同其他系統。第一真空室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和預清洗系統224。除氣系統218用於使溼氣自基板熱脫附。預清洗系統224用於清洗晶圓、空白遮罩、鏡子或其他光學部件的表面。
物理氣相沉積系統可用於形成材料薄膜至來源基板203上，例如第一物理氣相沉積系統220和第二物理氣相沉積系統222。例如，物理氣相沉積系統可包括真空沉積系統，例如磁控濺射系統、離子濺射系統、脈衝雷射沉積、陰極電弧沉積或上述組合物。諸如磁控濺射系統的物理氣相沉積系統可形成薄層至來源基板203上，包括矽、金屬、合金、化合物層或上述組合物。
物理氣相沉積系統可形成反射層、覆蓋層和吸收層。例如，物理氣相沉積系統可形成矽、鉬、釕、鈮、鉻、鉭、氮化物、碳、化合物層或上述組合物。雖然一些化合物描述為氧化物，但應理解化合物可包括氧化物、二氧化物、具氧原子的原子混合物或上述組合物。
第二真空室212具有第一多陰極源226、化學氣相沉積系統228、固化腔室230和與之連接的超平滑沉積腔室232。例如，化學氣相沉積系統228可包括流式化學氣相沉積系統(FCVD)、電漿輔助化學氣相沉積系統(CVD)、氣溶膠輔助CVD、熱燈絲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和超平滑沉積腔室232設在不同於極紫外線反射元件製造系統200的系統中。
化學氣相沉積系統228可形成材料薄膜至來源基板203上。例如，化學氣相沉積系統228可用於形成材料層至來源基板203上，包括單晶層、多晶層、無定形層、磊晶層或上述組合物。化學氣相沉積系統228可形成矽、氧化矽、碳、鎢、碳化矽、氮化矽、氮化鈦、金屬、合金和其他適合化學氣相沉積的材料的層。例如，化學氣相沉積系統可形成平坦化層。
第一晶圓傳送系統214能在連續真空下在大氣傳送系統206與第一真空室210周圍的不同系統間移動來源基板203。第二晶圓傳送系統216能在第二真空室212周圍移動來源基板203，同時維持來源基板203處於連續真空。極紫外線 反射元件製造系統200可在連續真空條件下在第一晶圓傳送系統214、第二晶圓傳送系統216間傳送來源基板203和空白遮罩204。
現參照第3圖，第3圖圖示極紫外線反射元件302的實例。極紫外線反射元件302可為第2圖的空白遮罩204或第2圖的極紫外線鏡205。空白遮罩204和極紫外線鏡205為用於反射第1圖極紫外光112的結構。
諸如極紫外線鏡205的極紫外線反射元件302包括基板304、多層堆疊306和覆蓋層308。極紫外線鏡205可用於形成反射結構，以用於第1圖的聚光器104或第1圖的減光組件108。
空白遮罩204包括基板304、多層堆疊306、覆蓋層308和吸收層310。空白遮罩204可利用所需電路佈局圖案化吸收層310，以形成第1圖的反射遮罩106。
在以下章節中，簡化起見，「空白遮罩204」一詞可與「極紫外線鏡205」一詞互換使用。空白遮罩204可包括極紫外線鏡205的部件，並另增設吸收層310而形成第1圖的遮罩圖案114。
空白遮罩204係光學平面結構，用以形成具遮罩圖案114的反射遮罩106。例如，空白遮罩204的反射表面可形成平面焦面來反射入射光，例如第1圖的極紫外光112。
基板304係提供極紫外線反射元件302結構支撐的元件。基板304可由具低熱膨脹係數(CTE)的材料製成，以提供溫度變化穩定性。基板304可具有諸如機械循環、熱循環、晶體形成穩定性或上述組合等性質。基板304可由諸如矽、玻璃、氧化物、陶瓷、玻璃陶瓷或上述組合物等材料製成。
多層堆疊306係反射極紫外光112的結構。多層堆疊306包括第一反射層312與第二反射層314交替的反射層。
第一反射層312和第二反射層314構成反射對316。多層堆疊306可包括40-60個反射對316且總共多達120個反射層。然應理解此可依需求使用更多或更少層。
第一反射層312和第二反射層314可由各種材料形成。例如，第一反射層312和第二反射層314可分別由矽和鈮形成。鈮的光學性質決定其在多層堆疊的表現。折射率的實部與虛部類似鉬。第一反射層312可由矽形成。第二反射層314可由鈮形成。
雖然多層堆疊306描述具有由矽形成的第一反射層312和由鈮形成的第二反射層314，但也可具有其他構造。例如，第一反射層312可由鈮形成，第二反射層314可由矽形成。
然應理解交替層可由其他材料形成。在另一實例中，第二反射層314由碳化鈮形成。
空白遮罩204和極紫外線鏡205的反射率取決於層間界面銳度和層粗糙度。改變用於形成多層堆疊306的材料可改善界面銳度或層粗糙度，進而提高多層反射率。
多層堆疊306藉由讓具不同光學性質的材料薄層交替產生布拉格鏡而形成反射結構。交替層針對極紫外光112各具不同光學常數。
多層堆疊306可以各種方式形成。例如，第一反射層312和第二反射層314可利用磁控濺射、離子濺射系統、脈衝雷射沉積、陰極電弧沉積或層沉積技術形成。
在一示例性實例中，多層堆疊306由物理氣相沉積技術形成，例如磁控濺射。多層堆疊306的第一反射層312和第二反射層314可具以磁控濺射技術形成的特性，包括精確厚度、低粗糙度和乾淨的層間界面。多層堆疊306的第一反 射層312和第二反射層314可具以物理氣相沉積形成的特性，包括精確厚度、低粗糙度和乾淨的層間界面。
可精確控制由物理氣相沉積技術形成的多層堆疊306的各層物理尺寸，以提高反射率。例如，第一反射層312(例如矽層)的厚度為3.5nm。第二反射層314(例如鈮層)的厚度為3.5nm。然應理解第一反射層312和第二反射層314的厚度可視加工要求、極紫外光112的波長和層材料的光學性質而異。在另一實例中，第二反射層314由碳化鈮形成且厚度為3.5nm。
在又一實例中，第一反射層312和第二反射層314由矽和碳化鈮形成。第一反射層312(例如矽層)的厚度為4.15nm。第二反射層314(例如碳化鈮層)的厚度為2.8nm。
茲發現形成具矽和鈮的多層堆疊306可提供類似矽和鉬形成多層堆疊306的反射率。基於鈮和矽的折射率與其他物性，多層堆疊306的反射率可比鉬和矽。
茲發現形成具矽和碳化鈮的多層堆疊306可提供類似矽和鉬形成多層堆疊306的反射率。基於碳化鈮和矽的折射率與其他物性，具4.15nm矽層與2.8nm碳化鈮層的多層堆疊306可提供可比鉬和矽的反射率。
茲發現形成具碳化鈮的多層堆疊306可提高多層堆疊306的可靠度。碳化鈮的硬度將保護多層堆疊306及增加操作壽命。
覆蓋層308係極紫外光112可穿透的保護層。覆蓋層308可直接形成在多層堆疊306上。覆蓋層308可防止多層堆疊306遭到污染與機械損壞。例如，多層堆疊306易遭氧、碳、烴或上述組合物污染。覆蓋層308會與污染物交互作用而中和。
覆蓋層308係極紫外光112可穿透的光學均勻結構。極紫外光112通過覆蓋層308並反射離開多層堆疊306。
覆蓋層308具有平滑表面。例如，覆蓋層308的表面粗糙度可小於0.2nm RMS(均方根粗糙度測量)。在另一實例中，覆蓋層308的表面粗糙度為0.08nm RMS，特徵表面粗糙長度為1/100nm至1/1微米(μm)。
覆蓋層308可以各種方式形成。例如，覆蓋層308可利用磁控濺射、離子濺射系統、離子束沉積、電子束蒸鍍、射頻(RF)濺射、原子層沉積(ALD)、脈衝雷射沉積、陰極電弧沉積、物理氣相沉積或上述組合物直接形成在多層堆疊306上。覆蓋層308可具以磁控濺射技術形成的物性，包括精確厚度、低粗糙度和乾淨的層間界面。
反射率損失的原因之一為多層堆疊306因定期清洗處理氧化。為避免氧化，可在形成吸收層310前，令覆蓋層308直接形成於多層堆疊306頂部。
因大多數材料對極紫外光112不透光，故需將極紫外線系統的一般污染程度減至最小。是以比起其他微影系統，需更常清洗反射遮罩106。為移除反射遮罩106使用時常見的小顆粒和其他污染，宜積極進行清洗程序。然嚴酷的清洗程序(例如超音波振盪處理)會造成坑蝕及覆蓋層308剝蝕，導致反射率損失及多層堆疊306氧化。
覆蓋層308可由硬度足以於清洗時抵擋侵蝕的各種材料形成。例如，釕可用作覆蓋層材料，因為釕係良好的蝕刻終止層且在操作條件下較不活潑。然應理解其他材料也可用於形成覆蓋層308。覆蓋層308的厚度可為2nm至3nm。在另一實例中，釕覆蓋層的厚度通常為2.5nm。
茲發現形成具碳化鈮的覆蓋層308可保護多層堆疊306而提高極紫外線反射元件302的可靠度。碳化鈮的硬度將減少侵蝕及多層堆疊306氧化，從而保護多層堆疊306及增加操作壽命。
茲發現形成具附加碳化鈮層的覆蓋層308可保護多層堆疊306而提高極紫外線反射元件302的可靠度。碳化鈮的硬度將減少侵蝕及多層堆疊306氧化，從而保護多層堆疊306及增加操作壽命。
清洗後，覆蓋層308具有接觸清洗製程的物性。覆蓋層308可具侵蝕痕、厚度減小、不均勻磨損、溶劑殘留、吸收層310殘留或上述組合物的物性。覆蓋層308可具額外物性，包括清洗溶劑與覆蓋層308的材料交互作用產生的化學品殘留。
可利用基板304、多層堆疊306和覆蓋層308形成極紫外線反射元件302，例如極紫外線鏡205。極紫外線鏡205具有光學平面表面，且可有效均勻反射極紫外光112。
利用覆蓋層308保護多層堆疊306可防止反射率降低。製造及清洗操作期間，覆蓋層308可避免損壞多層堆疊306。覆蓋層308可防止氧化，以維持反射率，及避免在使用及清洗時多層堆疊306的反射率損失。
例如，多層堆疊306的反射率可大於60%。由物理氣相沉積形成的多層堆疊306可具有63%-68%的反射率。使用硬材料在多層堆疊306上面形成覆蓋層308會使反射率降低1%-2%，但覆蓋層308可避免損壞多層堆疊306，及防止多層堆疊306的反射率降低。在一些情況下，採用低粗糙度層、乾淨層間界面、改良層材料或上述組合物可使反射率達70%。
吸收層310係會吸收極紫外光112的層。吸收層310可藉由提供不反射極紫外光112的區域，而於反射遮罩106上形成圖案。吸收層310可為對極紫外光112的特定頻率具高吸收係數的材料，例如13.5nm。在一示例性實例中，吸收層310由鉻、鉭、氮化物、鎳、合金或上述組合物形成。在另一實例中，吸收層由不同比率的鉭、硼與氮合金形成。
吸收層310可直接形成在覆蓋層308上。可利用光微影製程蝕刻吸收層310，以形成反射遮罩106的圖案。
可利用基板304、多層堆疊306、覆蓋層308和吸收層310形成極紫外線反射元件302，例如空白遮罩204。空白遮罩204具有光學平面表面，且可有效均勻反射極紫外光112。可利用空白遮罩204的吸收層310形成遮罩圖案114。
茲發現在多層堆疊306頂部與覆蓋層308間增設碳隙間層可提高反射率。茲發現在多層堆疊306上面形成碳層可提高反射率。
茲發現在多層堆疊306頂部與覆蓋層308間增設碳或碳化鈮隙間層可提高反射率。茲發現在多層堆疊306上面形成碳或碳化鈮層可提高反射率。
茲發現在多層堆疊306上面形成具鈮或碳化鈮的覆蓋層308可提高反射率和操作壽命。碳化鈮提供硬保護層。由鈮或碳化鈮形成覆蓋層308可保護由鉬與矽形成的多層堆疊306。由鈮或碳化鈮形成的覆蓋層308可另用於或取代由釕形成的覆蓋層308。
第一反射層312、第二反射層314、覆蓋層308和吸收層310可由物理氣相沉積系統形成。物理氣相沉積系統可包括第2圖的第一物理氣相沉積系統220、第2圖的第二物理氣相沉積系統222或上述組合物。
雖然極紫外線反射元件圖示具有基板304、多層堆疊306、覆蓋層308和吸收層310，但應理解其他層也可包括在內。附加保護層、鈍化層或其他層可包括在內。例如，極紫外線反射元件在多層堆疊306底下可包括平坦化層。
現參照第4圖，第4圖圖示多層堆疊406的第二實例。多層堆疊406類似第3圖的多層堆疊306，並且使用類似元件符號。
多層堆疊406可為極紫外線反射元件402的一部分，例如第2圖的空白遮罩204或第2圖的極紫外線鏡205。空白遮罩204和極紫外線鏡205為用於反射第1圖極紫外光112的結構。
極紫外線鏡205包括基板404、多層堆疊406和覆蓋層408。空白遮罩204包括基板404、多層堆疊406、覆蓋層408和吸收層410。空白遮罩204可利用所需電路佈局圖案化吸收層410，以形成第1圖的反射遮罩106。
在以下章節中，簡化起見，「空白遮罩204」一詞可與「極紫外線鏡205」一詞互換使用。空白遮罩204可包括極紫外線鏡205的部件，並另增設吸收層410而形成第1圖的遮罩圖案114。
空白遮罩204係光學平面結構，用以形成具遮罩圖案114的反射遮罩106。基板404係支撐極紫外線反射元件402的結構元件。
吸收層410係會吸收極紫外光112的層。吸收層410可藉由提供不反射極紫外光112的區域，而於反射遮罩106上形成圖案。
覆蓋層408係極紫外光112可穿透的保護層。覆蓋層408可直接形成在多層堆疊406上。覆蓋層408可防止多層堆疊406遭到污染與機械損壞。
多層堆疊406係反射極紫外光112的結構。多層堆疊406包括第一反射層412與第二反射層414交替的反射層且阻障層418置於各交替層間。多層堆疊406可選擇性包括阻障層418置於第一反射層412與覆蓋層408間和第二反射層414與基板404間。
阻障層418係保護層。阻障層418用於隔開第一反射層412和第二反射層414，以最小化層間化學交互作用。例如，阻障層418可由碳、碳化鈮或具類似性質的材料形成。
第一反射層412和第二反射層414構成反射對416。多層堆疊406可包括40-60個反射對416且總共多達120個反射層。然應理解此可依需求使用更多或更少層。
第一反射層412和第二反射層414可由各種材料形成。例如，第一反射層412和第二反射層414可分別由矽和鈮形成。
多層堆疊406可具不同構造。例如，第一反射層412可由矽形成，第二反射層414可由鈮或碳化鈮形成。在另一實例中，第一反射層412由鈮或碳化鈮形成，第二反射層414由矽形成。
雖然多層堆疊406描述具有由矽形成的第一反射層412和由鈮形成的第二反射層414，但也可具有其他構造。例如，第一反射層412可由鈮形成，第二反射層414可由矽形成。
然應理解多層堆疊406可由其他材料形成。在另一實例中，第二反射層414由碳化鈮形成。由於碳化鈮具高硬度，故多層堆疊406可由矽與鉬形成並覆蓋上鈮或碳化鈮層。此可另用於或取代由釕形成的覆蓋層408。
空白遮罩204和極紫外線鏡205的反射率取決於層間界面銳度和層粗糙度。改變用於形成多層堆疊406的材料可改善界面銳度或層粗糙度，進而提高多層反射率。
由於大多數材料會吸收極紫外線波長的光，故所用光學元件必須採行反射、而非如其他微影系統所採用的透射方式。多層堆疊406藉由讓具不同光學性質的材料薄層交替產生布拉格反射器或鏡而形成反射結構。
交替層針對極紫外光112各具不同光學常數。當反射對416的厚度週期約為極紫外光112波長的一半時，交替層將引起建設性干涉。例如，就波長13nm的極紫外光112而言，反射對416為約6.5nm厚。
多層堆疊406可以各種方式形成。例如，第一反射層412、第二反射層414和阻障層418可利用磁控濺射、離子濺射系統、脈衝雷射沉積、陰極電弧沉積或上述組合物形成。
在一示例性實例中，多層堆疊406由物理氣相沉積技術形成，例如磁控濺射。多層堆疊406的第一反射層412、第二反射層414和阻障層418可具以磁控濺射技術形成的特性，包括精確厚度、低粗糙度和乾淨的層間界面。
可精確控制由物理氣相沉積技術形成的多層堆疊406的各層物理尺寸，以提高反射率。例如，第一反射層412(例如矽層)的厚度為3.5nm。第二反射層414(例如鈮層)的厚度為3.5nm。阻障層418(例如碳層)的厚度為1至5埃。然應理解第一反射層412和第二反射層414的厚度可視加工要求、極紫外光112的波長和層材料的光學性質而異。
利用覆蓋層408保護多層堆疊406可增進反射率。製造及清洗操作期間，覆蓋層408可避免損壞多層堆疊406。覆蓋層408可直接設在多層堆疊406上或直接在阻障層418上。
例如，多層堆疊406的反射率可大於60%。由物理氣相沉積形成的多層堆疊406可具有63%-68%的反射率。使用硬材料在多層堆疊406上面形成覆蓋層408可增進反射率。在一些情況下，採用低粗糙度層、乾淨層間界面、改良層材料或上述組合物可使反射率達70%。
茲發現形成具阻障層418的多層堆疊406且阻障層418由碳或碳化鈮形成可提高反射率及提升可靠度。阻障層418可減少矽化物形成並形成平滑層。
現參照第5圖，第5圖圖示多層堆疊506的第三實例。多層堆疊506類似第3圖的多層堆疊306，並且使用類似元件符號。
多層堆疊506可為極紫外線反射元件502的一部分，例如第2圖的空白遮罩204或第2圖的極紫外線鏡205。空白遮罩204和極紫外線鏡205為用於反射第1圖極紫外光112的結構。
多層堆疊506可包括基板504、多層堆疊506、覆蓋層508和吸收層510。多層堆疊506可包括第一反射層512和第二反射層514，第一反射層512和第二反射層514構成反射對516。
雖然多層堆疊506可具有由矽形成的第一反射層512和由鈮形成的第二反射層514，但也可具有其他構造。例如，第一反射層512可由鈮或碳化鈮形成，第二反射層514可由矽形成。
多層堆疊506係反射極紫外光112的結構。多層堆疊506包括第一反射層512與第二反射層514交替的反射層且邊界層520置於各交替層間。多層堆疊506可選擇性包括邊界層520置於第一反射層512與覆蓋層508間和第二反射層514與基板504間。
邊界層520係在第一反射層512與第二反射層514之間的層。邊界層520係第一反射層512與第二反射層514的材料發生化學反應的結果。例如，邊界層520可為矽化物。矽化物可由矽與金屬(例如鈮)形成。
多層堆疊506可包括阻障層518。阻障層518係保護層。例如，阻障層518可由碳形成且厚度為1至5埃。阻障層518可形成在多層堆疊506與覆蓋層508之間。另一阻障層518可形成在多層堆疊506與基板504之間。
阻障層518可形成在第一反射層512與第二反射層514之間，以改質邊界層520。阻障層518可抑制矽化物形成而減小邊界層520的厚度。
現參照第6圖，第6圖圖示第3圖在製造提供階段的結構。提供階段包括提供基板304的方法。例如，提供階段可提供由矽形成的基板304。
現參照第7圖，第7圖圖示第6圖在製造分層階段的結構。分層階段包括直接在基板304上形成多層堆疊306的方法。多層堆疊306可於基板304上形成第一反射層312與第二反射層314的交替層。例如，多層堆疊306可具有40至80個鈮與矽交替層。
現參照第8圖，第8圖圖示第7圖在製造保護階段的結構。保護階段包括形成覆蓋層308至多層堆疊306上的方法。多層堆疊306可包括基板304上的第 一反射層312與第二反射層314的交替層。例如，保護階段可利用磁控濺射沉積金屬材料至多層堆疊306上。
現參照第9圖，第9圖圖示第8圖在製造預圖案化階段的結構。預圖案化階段包括直接在覆蓋層308上形成吸收層310的方法。例如，預圖案化階段可形成吸收層310至覆蓋層308上。
覆蓋層308位於多層堆疊306上面。多層堆疊306可包括基板304上的第一反射層312與第二反射層314的交替層。
現參照第10圖，第10圖圖示第4圖在製造提供階段的結構。提供階段包括提供基板404的方法。例如，提供階段可提供由超低熱膨脹材料形成的基板404。在另一實例中，基板404由矽、玻璃或上述組合物形成。
現參照第11圖，第11圖圖示第10圖在製造分層階段的結構。分層階段包括形成第二反射層414至基板404上的方法。
現參照第12圖，第12圖圖示第11圖在製造沉積階段的結構。沉積階段包括形成第一反射層412和阻障層418至第二反射層414上的方法。
分層階段和沉積階段可依需求反覆進行多次，以完成在基板404上形成第4圖多層堆疊406的第4圖反射對416。例如，多層堆疊406可具有40-60個矽與鈮交替層且碳層位於交替層之間。多層堆疊406可形成在基板404上。
現參照第13圖，第13圖圖示第12圖在製造完成階段的結構。完成階段包括在多層堆疊406上形成覆蓋層408及直接在覆蓋層408上形成吸收層410。多層堆疊406可包括第一反射層412和第二反射層414且阻障層418位於各層之間。
現參照第14圖，第14圖係在本發明的進一步實施例中，極紫外線反射元件的製造方法1400的流程圖。方法1400包括：在方塊1402中，提供基板；在方塊1404中，形成多層堆疊至基板上，多層堆疊包括複數個反射層對，反射 層對具有由矽形成的第一反射層和由鈮或碳化鈮形成的第二反射層，用以形成布拉格反射鏡；及在方塊1406中，形成覆蓋層至多層堆疊上和上面，藉以減少氧化及機械侵蝕而保護多層堆疊。
茲發現本發明實施例的極紫外線反射元件製造系統提供重要且迄今未知、不可得的解決方案、極紫外反射元件製造系統的能力和功能方面。所得方法、製程、設備、裝置、產品及/或系統既易懂、具成本效益、不複雜，多功能又有效，且驚人地、非顯而易見地，可遷就已知技術來實現，因此毫無困難地適於有效且經濟地製造完全與習知製造方法或製程與技術相容的極紫外反射元件製造系統。
本發明實施例的另一重要方面為優異地支持及協助降低成本、簡化製造及提高性能的歷史趨勢。本發明實施例的該等和其他優異態樣因而將技術狀態推進到下一等級。
雖然本發明已以最佳模式描述如上，但應理解熟諳此技術者按照上述說明當可明白許多更動、潤飾與變化。故本發明擬涵蓋落在申請專利範圍的保護範圍內的所有更動、潤飾與變化。在此提及或附圖所示所有事項僅為舉例說明，而無限定之意。
402‧‧‧極紫外線反射元件
404‧‧‧基板
406‧‧‧多層堆疊
408‧‧‧覆蓋層
410‧‧‧吸收層
412、414‧‧‧反射層
416‧‧‧反射對
418‧‧‧阻障層

Claims (20)

  1. 一種製造一極紫外線反射元件的方法，包含以下步驟：提供一基板；在該基板上形成一多層堆疊，該多層堆疊包括複數個反射層對，該等反射層對具有由矽形成的一第一反射層和由鈮或碳化鈮形成的一第二反射層，用以形成一布拉格反射鏡；及形成一覆蓋層至該多層堆疊上和上面，藉以減少氧化及機械侵蝕而保護該多層堆疊。
  2. 如請求項1所述之方法，其中形成該多層堆疊之步驟包括以下步驟：由矽形成一厚度為3.5至4.15奈米的該第一反射層及由鈮形成3.5奈米厚或由碳化鈮形成2.8奈米厚的該第二反射層。
  3. 如請求項1所述之方法，其中形成該多層堆疊之步驟包括以下步驟：在該第一反射層與該第二反射層間形成一阻障層，該阻障層由碳形成且具有1埃至5埃的一厚度，該阻障層用於減少矽化物形成。
  4. 如請求項1所述之方法，其中形成該多層堆疊之步驟包括以下步驟：在該多層堆疊與該覆蓋層間形成一阻障層，該阻障層由碳形成且具有1埃至5埃的一厚度，用以減少矽化物形成。
  5. 如請求項1所述之方法，其中形成該多層堆疊之步驟包括以下步驟：在該多層堆疊與該基板間形成一阻障層，該阻障層由碳形成且具有1埃至5埃的一厚度，用以減少矽化物形成。
  6. 如請求項1所述之方法，其中形成該多層堆疊之步驟包括以下步驟：在該第一反射層與該第二反射層間形成一阻障層，該阻障層由碳形成且 具有5埃的一厚度；及在該第一反射層與該第二反射層間形成一矽化物邊界層，以該阻障層為基礎，該邊界層具有一減小厚度。
  7. 如請求項1所述之方法，其中形成該覆蓋層之步驟包括以下步驟：由釕或釕合金形成該覆蓋層，及形成一吸收層至該覆蓋層上和上面，該吸收層由鉻、鉭、氮化物、鎳或上述組合物形成。
  8. 一種極紫外線反射元件，包含：一基板；一多層堆疊，位於該基板上，該多層堆疊包括複數個反射層對，該等反射層對具有由矽形成的一第一反射層和由鈮或碳化鈮形成的一第二反射層，用以形成一布拉格反射鏡；及一覆蓋層，位於該多層堆疊上和上面，藉以減少氧化及機械侵蝕而保護該多層堆疊。
  9. 如請求項8所述之極紫外線反射元件，其中該多層堆疊包括由矽形成一厚度為3.5至4.15奈米的該第一反射層和由鈮形成3.5奈米厚或由碳化鈮形成2.8奈米厚的該第二反射層。
  10. 如請求項8所述之極紫外線反射元件，其中該多層堆疊包括一阻障層，位於該第一反射層與該第二反射層之間，該阻障層由碳形成且具有1埃至5埃的一厚度，該阻障層用於減少矽化物形成。
  11. 如請求項8所述之極紫外線反射元件，其中該多層堆疊包括一阻障層，位於該多層堆疊與該覆蓋層之間，該阻障層由碳形成且具有1埃至5埃的一厚度，用以減少矽化物形成。
  12. 如請求項8所述之極紫外線反射元件，其中該多層堆疊包括一阻障層，位於該多層堆疊與該基板之間，該阻障層由碳形成且具有1埃至5埃的一厚度，用以減少矽化物形成。
  13. 如請求項8所述之極紫外線反射元件，其中該多層堆疊包括：一阻障層，位於該第一反射層與該第二反射層之間，該阻障層由碳形成且具有5埃的一厚度；及一矽化物邊界層，位於該第一反射層與該第二反射層之間，以該阻障層為基礎，該邊界層具有一減小厚度。
  14. 如請求項8所述之極紫外線反射元件，其中該覆蓋層包括由釕或釕合金形成的該覆蓋層和在該覆蓋層上和上面的一吸收層，該吸收層由鉻、鉭、氮化物、鎳或上述組合物形成。
  15. 一種極紫外線反射元件製造系統，包含：一第一沉積系統，用於沉積一多層堆疊至一基板上，該多層堆疊包括複數個反射層對，該等反射層對具有由矽形成的一第一反射層和由鈮或碳化鈮形成的一第二反射層，用以形成一布拉格反射鏡；及一第二沉積系統，用於形成一覆蓋層至該多層堆疊上，藉以減少氧化及機械侵蝕而保護該多層堆疊。
  16. 如請求項15所述之極紫外線反射元件製造系統，其中該第一沉積系統用於由矽形成一厚度為3.5至4.15奈米的該第一反射層，及用於由鈮形成3.5奈米厚或由碳化鈮形成2.8奈米厚的該第二反射層。
  17. 如請求項15所述之極紫外線反射元件製造系統，其中該第一沉積系統用於在該第一反射層與該第二反射層間形成一阻障層，該阻障層由碳形成 且具有1埃至5埃的一厚度，該阻障層用於減少矽化物形成。
  18. 如請求項15所述之極紫外線反射元件製造系統，其中該第一沉積系統用於在該多層堆疊與該覆蓋層間形成一阻障層，該阻障層由碳形成且具有1埃至5埃的一厚度，用以減少矽化物形成。
  19. 如請求項15所述之極紫外線反射元件製造系統，其中該第一沉積系統用於在該多層堆疊與該基板間形成一阻障層，該阻障層由碳形成且具有1埃至5埃的一厚度，用以減少矽化物形成。
  20. 如請求項15所述之極紫外線反射元件製造系統，其中該第二沉積系統用於由釕或釕合金形成該覆蓋層，及形成一吸收層至該覆蓋層上和上面，該吸收層由鉻、鉭、氮化物、鎳或上述組合物形成。
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