TWI708960B - 抗反射光學基板及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明描述一種設置有一抗反射塗層之基板,其中該抗反射塗層由一奈米結構層製成。奈米結構可藉由如下步驟形成:沈積諸如SiO2之一材料,且隨後結合一感應耦合電漿源使用諸如反應式離子蝕刻之一製程。亦揭示製造方法之其他態樣。
Description
本發明係關於例如在用於使用光微影技術之裝置之製造的工具中之光學元件中所使用的具有抗反射表面的基板。
微影設備可用於(例如)積體電路(IC)製造中。對於彼應用,被替代地稱作光罩或倍縮光罩之圖案化裝置可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如,矽晶圓)上之目標部分(例如,包含晶粒部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至設置於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上來進行圖案之轉印。一般而言,單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。
已知微影設備包括:所謂的步進器,其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分;及所謂的掃描器,其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化裝置轉印至基板。
存在用於進行在微影製程中形成之顯微結構之量測的各種技術,包括使用掃描電子顯微鏡及各種專門工具。一種形式之專門檢測工
具為散射計,其中將輻射光束引導至基板之表面上之目標上且量測散射光束或反射光束之屬性。藉由將光束在其已由基板反射或散射之前與之後的屬性進行比較,可判定基板之各種屬性。舉例而言,可藉由比較反射光束與儲存於與已知基板屬性相關聯之已知量測庫中的資料而進行此判定。兩種主要類型之散射計為已知的。光譜散射計將寬頻帶輻射光束引導至基板上且量測散射至特定窄角程中之輻射之光譜(依據波長而變化的強度)。角解析散射計使用單色輻射光束且量測依據角度而變化的散射輻射之強度。在此後一類別中包括使用輻射光束之繞射階之相位資訊的干涉途徑。
工具內之此等應用及其他應用需要使用各種類型之光學組件。為此等光學組件之表面設置抗反射(AR)塗層以減少不必要的反射係有利的。物理氣相沈積係用於使AR塗層沈積於光學表面上之常用方法。在此類塗層中,使具有不同折射率的材料薄層沈積於表面上以獲得低總體反射率。出於實用目的,在塗佈製程中通常只使用幾種材料。因此,此等多層塗層具有有限波長帶寬(例如,對於可見應用,450-700奈米)及有限入射角範圍(0至30度),其中其有效且具有小於0.5%之反射值。
因此,存在能夠設置在更寬波長範圍內且在更寬入射角範圍內有效之抗反射層之需求。
下文呈現一或多個實施例之簡化概述以便提供對實施例之基本理解。此概述並非所有預期實施例之廣泛綜述,且既不意欲識別所有實施例之關鍵或重要要素,亦不意欲描繪任何或所有實施例之範疇。其唯一目的在於以簡化形式呈現一或多個實施例之一些概念以作為稍後呈現之更詳細描述的序言。
根據一實施例之一個態樣,揭示一種設備,其包含一基板及沈積於該基板上之複數個層,該複數個層至少包含與該基板鄰接之一第一層及包含具有一梯度折射率之一抗反射塗層的一第二層,該抗反射塗層包含經蝕刻於該第二層中之複數個奈米結構,第二層包含SiO2。該複數個層可包含該第一層與該第二層之間的複數個交替堆疊層,該複數個交替堆疊層包含:一第一堆疊層,其包含具有一第一折射率之一第一材料;及一第二堆疊層,其包含具有一第二折射率之第二材料,該第二折射率低於該第一折射率。該第一材料可包含例如Ta2O5、Nb2O5、TiO2、HfO2、ZrO2或Al2O3。該第二材料可包含SiO2。可使用反應式離子蝕刻來蝕刻該第二層。該反應式離子蝕刻可使用碳氟化合物及O2之一組合。使用反應式離子蝕刻之蝕刻可包含一感應耦合電漿源之使用。
根據一實施例之另一態樣,揭示一種製造具有一抗反射塗層之一基板之方法,該方法包含以下步驟:提供一基板;使複數個層沈積於該基板上,該複數個層包含至少一個頂層,該至少一個頂層包含SiO2;及在該頂層中蝕刻奈米結構以產生具有一梯度折射率之一抗反射塗層。在該頂層中蝕刻奈米結構之步驟可包含使用反應式離子蝕刻。使用反應式離子蝕刻在該頂層中蝕刻奈米結構之步驟可包含:使用碳氟化合物及O2之一組合。使用反應式離子蝕刻在該頂層中蝕刻奈米結構之步驟可包含:使用一感應耦合電漿源。使複數個層沈積於該基板上之步驟可包含:在沈積該頂層之前使複數個交替堆疊層沈積於該基板上,該複數個交替堆疊層包含:一第一堆疊層,其包含具有一第一折射率之一第一材料;及一第二堆疊層,其包含具有一第二折射率之一第二材料,該第二折射率低於該第一折射率。該第一材料可包含例如,Ta2O5、Nb2O5、TiO2、HfO2、ZrO2或
Al2O3。使用反應式離子蝕刻在該頂層中蝕刻奈米結構之步驟可包含:將基板裝載於一反應式離子蝕刻器之一電極上之步驟,該電極包含陽極氧化鋁。使用反應式離子蝕刻在該頂層中蝕刻奈米結構之步驟可包含以下步驟:將基板裝載於一反應式離子蝕刻器之一電極上,該電極包含陽極氧化鋁;利用電漿清洗該頂層基板之一頂表面;及在該頂層中蝕刻奈米結構。
根據一實施例之另一態樣,揭示一種用於光微影裝置之光學元件,該光學元件包含沈積於基板上之複數個層,該複數個層至少包含一第一層及一第二層,該第二層包含具有一梯度折射率之一抗反射塗層,該抗反射塗層包含經蝕刻於該第二層中之複數個奈米結構,該第二層包含SiO2。
根據一實施例之另一態樣,揭示一種設備,其包含一基板及沈積於該基板上之至少一個層,該至少一個層包含具有一梯度折射率之一抗反射塗層,該抗反射塗層包含經蝕刻於該第二層中之複數個奈米結構,該第二層包含SiO2。
根據一實施例之另一態樣,揭示一種製造具有一抗反射塗層之一基板之方法,該方法包含以下步驟:提供一基板;在包含SiO2之一個層處沈積;及在該至少一個層中蝕刻奈米結構以產生具有一梯度折射率之一抗反射塗層。
下文參看隨附圖式詳細地描述本發明之其他實施例、特徵及優點,以及各種實施例之結構及操作。
20:寬頻帶(白光)輻射投影儀
22:光譜儀偵測器
24:光譜
30:透鏡系統
32:干涉濾光器
34:偏振器
36:部分反射表面
38:顯微鏡物鏡
40:偵測器
42:背向投影式光瞳平面
44:基板目標
46:參考鏡面
50:基板
52:奈米層/奈米結構層/頂層
54:層
56:層
58:層
60:層
62:層
64:層
66:層
AD:調整器
B:輻射光束
BD:光束遞送系統
CO:聚光器
IF:位置感測器
IL:照明系統(照明器)
IN:積分器
MA:圖案化裝置/光罩
MT:支撐結構/光罩台
PL:投影系統
PM:第一定位器
PU:處理單元
PW:第二定位器
S70:步驟
S72:步驟
S74:步驟
S76:步驟
S80:步驟
S82:步驟
S84:步驟
S86:步驟
S88:步驟
S90:步驟
S92:步驟
S94:步驟
SM1:散射計
SM2:散射計
SO:源
W:基板
WT:基板台
X:方向
Y:方向
Z:方向
併入本文中且形成本說明書之部分的隨附圖式作為實例而非作為限制來說明本發明之實施例的方法及系統。圖式與詳細描述一起進
一步用來闡明本文所呈現之方法及系統之原理且使得熟習相關技術者能夠製造及使用本文所呈現之方法及系統。在該等圖式中,類似附圖標號指示相同或功能上類似之元件。
圖1為諸如可根據本文中所揭示之實施例之態樣而使用的光微影系統之示意圖。
圖2為圖1之光微影系統之掃描部分的示意圖。
圖3為圖1之光微影系統之替代掃描部分的示意圖。
圖4A、4B及4C為根據本文中所揭示之實施例之態樣的具有抗反射塗層的基板之圖。
圖5為說明根據本文中所揭示之實施例之態樣的製造具有抗反射塗層之基板之方法的圖。
圖6為根據本文中所揭示之實施例之態樣的製造具有抗反射塗層之基板之方法的流程圖。
圖7為根據本文中所揭示之實施例之態樣的製造具有抗反射塗層之基板之方法的流程圖。
圖8為根據本文中所揭示之實施例之態樣的製造具有抗反射塗層之基板之方法的流程圖。
圖9為根據本文中所揭示之實施例之態樣的抗反射塗層之掃描電子顯微圖。
下文參考隨附圖式來詳細地描述本發明之其他特徵及優點,以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意,本發明不限於本文中所描述之具體實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此類實施例。基於本文中含有之教示,額外實施例對於熟習相關技術者而言將顯而易見。
現在參考圖式描述各種實施例,其中類似附圖標號始終用於指代類似元件。在以下描述中,出於解釋之目的,闡述許多具體細節以便增進對一或多個實施例之透徹理解。然而,在一些或所有情況下可明顯的是,可在不採用下文所描述之具體設計細節的情況下實踐下文所描述之任何實施例。在其他情況下,以方塊圖之形式展示熟知結構及裝置以便促進對一或多個實施例之描述。下文呈現一或多個實施例之簡化概述以便提供對實施例之基本理解。此概述並非所有預期實施例之廣泛綜述,且既不意欲識別所有實施例之關鍵或重要要素,亦不意欲描繪任何或所有實施例之範疇。
然而,在更詳細地描述此等實施例之前,有指導性的是呈現可供實施本發明之實施例的實例環境。在下文之[實施方式]中及在[申請專利範圍]中,可使用術語「向上」、「向下」、「頂部」、「底部」、「豎直」、「水平」及類似術語。除非另外規定,否則此等術語僅僅旨在表明相對定向及/或位置且並非表明任何絕對定向,諸如相對於重力之定向。
圖1示意性地描繪微影設備。該設備包含:照明系統(照明器)IL,其經組態以調節輻射光束B(例如,UV輻射或DUV輻射);支撐結構(例如,光罩台)MT,其經建構以支撐圖案化裝置(例如,光罩)MA且連接至第一定位器PM,該第一定位器PM經組態以根據某些參數準確地定位圖案化裝置;基板台(例如,晶圓台)WT,其經建構以固持基板(例如,塗佈有抗蝕劑之晶圓)W且連接至第二定位器PW,該第二定位器PW經組態以根據某些參數準確地定位基板;及投影系統(例如,折射投影透鏡系統)PL,其經組態以將藉由圖案化裝置MA賦予輻射光束B之圖案投
影至基板W之目標部分C(例如,包含一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用於導向、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件,諸如折射、反射、電磁、靜電或其他類型之光學組件,或其任何組合。
支撐結構以視圖案化裝置之定向、微影裝置之設計及諸如(例如)圖案化裝置是否固持在真空環境下之其他狀況而定的方式支撐圖案化裝置,亦即,承載圖案化裝置之重量。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化裝置。支撐結構可為(例如)框架或台,其可視需要為固定的或可移動的。支撐結構可確保圖案化裝置例如相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用與更一般術語「圖案化裝置」同義。
圖案化裝置可為透射的或反射的。圖案化裝置之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知,且包括諸如二元、交替相移及衰減相移之光罩類型,以及各種混合式光罩類型。可程式化鏡面陣列之實例使用小鏡面之矩陣配置,該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜,以便使入射輻射光束在不同方向上反射。傾斜鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。
如此處所描繪,該設備屬於透射型(例如,使用透射式光罩)。可替代地,該設備可屬於反射型(例如,使用如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列,或使用反射光罩)。
微影設備可屬於具有兩個(雙載物台)或多於兩個基板台(及/或兩個或多於兩個光罩台)之類型。在此等「多載物台」機器中,可並行地使用額外台,或可對一或多個台進行預備步驟,同時將一或多個其他台
用於曝光。
微影設備亦可屬於如下類型:其中基板之至少一部分可由具有相對較高折射率之液體(例如,水(在589.29nm下為1.33))覆蓋以填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤液體施加至微影設備中之其他空間,例如,光罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增大投影系統之數值孔徑。本文中所使用之術語「浸潤」並不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中,而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
再次參看圖1,照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言,當源為準分子雷射時,源及微影設備可為分開的實體。在此等情況下,不認為源形成微影設備之部件,且輻射光束係憑藉包含(例如)合適導向鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下,舉例而言,當源為水銀燈時,源可為微影設備之整體部件。源SO及照明器IL連同光束傳遞系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包含用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD。一般而言,可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈之至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別稱作σ外部及σ內部)。另外,照明器IL可包含各種其他組件,諸如積分器IN及聚光器CO。照明器可用於調節輻射光束,以在其橫截面中具有所要之均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於固持於支撐結構(例如,光罩台MT)上之圖案化裝置(例如,光罩MA)上且藉由圖案化裝置圖案化。在已橫穿光罩MA的情況下,輻射光束B穿過投影系統PL,該投影系統PL將該光束聚焦
至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如,干涉量測裝置、線性編碼器、2-D編碼器或電容式感測器),基板台WT可準確移動,例如以便在輻射光束B之路徑中定位不同目標部分C。類似地,例如,可在自光罩庫機械恢復之後或在掃描期間使用第一定位器PM及另一位置感測器(其並未明確描繪於圖1中)相對於輻射光束B之路徑準確地定位光罩MA。一般而言,可憑藉形成第一定位器PM之部件之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現光罩台MT之移動。類似地,可使用形成第二定位器PW之部件之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。
圖2描繪可用於本發明中之散射計SM1。該散射計SM1包含將輻射投影至基板W上之寬頻帶(白光)輻射投影儀20。反射輻射傳遞至光譜儀偵測器22,該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜24(依據波長而變化的強度)。根據此資料,可由處理單元PU重建構引起經偵測光譜之結構或剖面,例如,藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸,或藉由與圖2之底部處所展示之經模擬光譜庫的比較。一般而言,對於重建構,結構之一般形式係已知的,且自供製造結構之製程之知識來假定一些參數,從而僅留下結構之幾個參數以自散射量測資料予以判定。此散射計可經組態為正入射散射計或斜入射散射計。
圖3展示可與本發明一起使用之另一散射計SM2。在此裝置中,由輻射源2發射之輻射係使用透鏡系統30而聚焦通過干涉濾光器32及偏振器34、由部分反射表面36反射且經由顯微鏡物鏡38而聚焦至基板W上,該顯微鏡物鏡38具有高數值孔徑(NA),較佳為至少0.9且更佳為至少0.95。浸潤散射計可甚至具有數值孔徑超過1之透鏡。反射輻射隨後通
過部分反射表面36而透射至偵測器40中,以便使散射光譜被偵測到。偵測器可位於背向投影式光瞳平面42中,背向投影式光瞳平面42處於透鏡系統38之焦距處,然而,該光瞳平面可代替地運用輔助光學件(圖中未繪示)而再成像至該偵測器上。光瞳平面為輻射之徑向位置定義入射角且角度位置定義輻射之方位角之平面。偵測器較佳為二維偵測器,使得可量測基板目標44之二維角度散射光譜。偵測器40可為(例如)CCD或CMOS感測器陣列,且可使用為(例如)每圖框40毫秒之積分時間(integration time)。
舉例而言,參考光束通常用以量測入射輻射之強度。為了進行此量測,當輻射光束入射於光束分裂器36上時,使輻射光束之部分朝向參考鏡面46作為參考光束而透射通過該光束分裂器。參考光束隨後投影至同一偵測器40之不同部分上。
干涉濾光器之集合可用於在(例如)405-790nm或甚至更小(諸如200-300nm)範圍內選擇感興趣波長。干涉濾光器可為可調的,而非包含不同濾波器之集合。可使用光柵來代替干涉濾光器。
偵測器40可量測散射光在單一波長(或窄波長範圍)下之強度、分別在多個波長下之強度,或遍及一波長範圍而積分之強度。此外,偵測器可分別量測橫向磁偏振光及橫向電偏振光之強度,及/或橫向磁偏振光與橫向電偏振光之間的相位差。
使用寬頻帶光源(亦即,具有寬光頻率或波長範圍-且因此具有寬顏色範圍之光源)係可能的,其給出大光展量(etendue),從而允許多個波長之混合。寬頻帶中之複數個波長較佳地各自具有為△λ之頻寬及至少2△λ(亦即,頻寬之兩倍)之間距。若干輻射「源」可為已使用光纖束
分裂的延伸型輻射源之不同部分。以此方式,可並行地在多個波長下量測角解析散射光譜。可量測3-D光譜(波長及兩個不同角度),其相比於2-D光譜含有更多資訊。此情形允許量測更多資訊,其增加度量衡程序穩固性。在以全文引用的方式併入本文中之EP 1,628,164A中更詳細地描述此情形。
基板W上之目標30可例如為:(a)抗蝕劑層光柵,其經印刷使得在顯影之後,長條係由固體抗蝕劑線形成;或(b)產品層光柵;或(c)疊對目標結構中之複合光柵堆疊,其包含經疊對或交錯於產品層光柵上之抗蝕劑光柵。該等長條可替代地經蝕刻至基板中。此圖案對微影投影設備(特別是投影系統PL)中之色像差敏感,且照明對稱性及此等像差之存在將使其自身表現為經印刷光柵之變化。因此,經印刷光柵之散射量測資料用以重建構光柵。根據對印刷步驟及/或其他散射量測製程之知識,可將光柵之參數(諸如,線寬及形狀)輸入至由處理單元PU執行之重建構製程。
換言之,強大的光源將光發射通過倍縮光罩上之標記。光落在標記中之光柵(例如,TIS板或PARIS板)上。舉例而言,ASML PAS 5500使用為繞射光柵之晶圓對準標記。針對x方向及y方向兩者皆存在標記。使用處於接近632.8nm之單一波長之HeNe雷射照射此等標記。反射波展現聚焦於感測器上之亮線及暗線之繞射圖案。略微移動載物台以獲悉匹配於感測器之最佳位置,且使用彼載物台位置以計算將晶粒置放於光學圓柱之中心下方的載物台位置。
可例如藉由任何類型之對準感測器來獲得資料,例如:以全文引用之方式併入本文中之美國專利第6,961,116號所描述的智慧型對準感測器混合(SMart Alignment Sensor Hybrid;SMASH)感測器,其使
用具有單一偵測器及四個不同波長之自參考干涉計,且在軟體中提取對準信號;或以全文引用之方式併入本文中之美國專利第6,297,876號所描述的使用對準之高階增強之先進技術(Advanced Technology using High order ENhancement of Alignment;ATHENA),其將七個繞射階中之每一者導向至專用偵測器。
該系統可包括諸如度量衡平台(例如,YieldStar)之額外組件,度量衡平台係基於角度解析高NA散射計且可在單次量測中量測疊對、CD及焦點。
系統(諸如剛才描述的彼等系統)使用各種光學元件。一般而言,此等光學元件由被稱作光學基板之基板材料製成,該基板材料經塗佈、成形等以形成光學元件。一般而言,期望為光學元件設置減少非所要反射之抗反射塗層。所希望的是,抗反射塗層在寬波長及入射角範圍內起作用。此類低反射率亦經由光學件增加透射。材料用於進行塗佈,或奈米結構層/經蝕刻層具有可忽略的吸收率及散射。因此,藉由優化反射,透射亦經優化。
一種類型之抗反射塗層具有梯度折射率,其中塗層之折射率持續地或細微地自基板之折射率改變為入射介質(通常為空氣)之折射率。此抗反射塗層將在極寬波長帶上及在寬入射角範圍內具有接近0%之反射。
根據一個態樣,光學組件之表面包含諸如SiO2之材料。已判定的是,可在SiO2之表面中以形成奈米結構(具有次微米級長度、寬度或兩者之結構)層之方式蝕刻SiO2。可將層製造成展現自層底部至層頂部(暴露部分)逐漸變化之折射率。奈米結構無規地分佈且具有無規形狀及大
小,其中一些奈米結構為角錐形狀,且其他奈米結構為桿或圓錐形狀。
圖4A展示基板50本身由諸如熔融矽石之材料製成的實例。在此情況下,可將奈米層(奈米結構層)52直接蝕刻至基板50上。在圖式中,出於說明之目的,放大奈米結構相對於其他層之厚度之大小。
圖4B展示基板設置有包含諸如SiO2之材料之層54(其隨後經蝕刻形成奈米層52)的實例。奈米層52中之奈米結構具有形成以處於頂層下方的層之折射率開始且以較低折射率(index)結束之梯度折射率的效果。
圖4C描繪由光學基板50製成之光學元件。層56、58、60、62、64及66處於基板50之頂部上。該等層為具有在較高與較低之間交替的折射率之材料之層。舉例而言,較高折射率材料(諸如Ta2O5、Nb2O5、TiO2、HfO2、ZrO2或Al2O3)之層可與較低折射率材料(諸如SiO2)之層交替。本文中使用「較高」及「較低」來表明相對折射率,亦即,在交替層中之一個中之材料的折射率高於交替層中之另一個中所使用之材料的折射率。
頂層52為諸如SiO2之材料的已經蝕刻形成奈米結構之層。此等奈米結構通常會具有無規分佈之角錐形結構或桿狀結構。特定而言,對於沈積於表面上之塗層中之SiO2(二氧化矽)的實例,可在反應式離子蝕刻(RIE)設備中使用碳氟化合物(例如,CHF3、CH2F2、C4F6、C4F8或CF4)或碳氟化合物之組合及O2電漿來選擇性地蝕刻SiO2。可藉由使用感應耦合電漿(ICP)源來輔助RIE設備中之離子之產生。層52可被概念化為添加於堆疊之上之層或概念化為堆疊之最上層,但通常層52將比堆疊中的彼等層更厚。圖4C展示具有六個層之堆疊及額外頂層之配置,但一般熟
習此項技術者將瞭解可使用任何數目之層且可選擇該等層之厚度,以便使光學元件之表面之反射率的降低達到最佳。
堆疊層可藉由習知物理氣相沈積進行沈積。層52亦可藉由物理氣相沈積進行沈積且可具有約100nm至約500nm範圍內之厚度。
一般而言,堆疊之光學特性可藉由改變厚度、材料、層數目等而變化。此等參數可經反向設計成形成具有與層52最佳匹配之光學特性之堆疊,使得堆疊及奈米層之組合產生最低反射率。層52經蝕刻形成奈米結構,且因此,形成良好梯度折射率分佈(graded index profile)以自堆疊之組合實現較低反射。調整所沈積堆疊之厚度及成分,使得當在頂層中使用RIE或ICP/RIE之組合蝕刻奈米結構時,自整個堆疊實現較低反射。對於熔融矽石基板,不需要塗層堆疊之此類基礎層,且使用RIE或ICP/RIE之組合直接蝕刻基板以形成梯度折射率。
現將結合圖5描述用於製造光學基板(諸如圖4C中所展示之光學基板)之製程。在圖式之最左側部分中,將基板50製備成容納塗層堆疊。在中心部分中,包括層56及58之塗層堆疊沈積於基板50上,其中該等層具有在較低與較高之間交替之各別折射率,且頂層52為諸如SiO2之材料之相對較厚的層。在圖式之最右側部分中,最頂層經蝕刻形成奈米結構。
圖6描述本發明之實施例之另一態樣。在步驟S70中提供基板。在步驟S72中,使層堆疊沈積於基板上。在步驟S74中,使SiO2層沈積於堆疊上。此時,可藉由使用清潔劑及微量研磨劑之含水清洗製程清洗基板及所添加的層。在步驟S76中,在反應式離子蝕刻腔室中蝕刻基板。RIE腔室之電極可例如由鋁或陽極氧化鋁製成。可藉由使用感應耦合電漿
(ICP)源來輔助RIE蝕刻製程。在蝕刻基板之表面之前,可利用氬電漿(例如,壓力為約10mTorr至約50mTorr,ICP功率為約0W至約2000W,RIE功率為約100W至約600W,Ar流動速率為約5標準立方公分/分鐘(standard cubic centimeters per minute;sccm)至約20sccm,清洗時間為約10s至約300s)清洗電極。奈米結構之蝕刻深度及空間大小可受蝕刻參數(諸如氣體成分、ICP及/或RIE功率、壓力、溫度及蝕刻時間)控制。為蝕刻經塗佈之基板,製程參數可(例如)如下:壓力為約10mTorr至約100mTorr,ICP功率為約0W至約2000W,RIE功率為約100W至約600W,CHF3流動速率為約5sccm至約100sccm,O2流動速率為約5sccm至約100sccm,且蝕刻時間為約30s至約300s。
圖7展示用於製造具有抗反射塗層之基板之製程的另一概念化。在步驟S80中,使用(例如)物理氣相沈積使層堆疊沈積於基板上。在步驟S82中,使用(例如)物理氣相沈積使SiO2層沈積於堆疊上。此外,可藉由使用清潔劑及微量研磨劑之含水清洗製程清洗基板及所添加的層。在步驟S84中,將經塗佈之基板裝載至RIE腔室中。RIE腔室之電極可例如由鋁或陽極氧化鋁製成。RIE蝕刻製程可具有感應耦合電漿(ICP)源。在步驟S86中,例如,利用氬電漿(例如,壓力為約10mTorr至約50mTorr,ICP功率為約0W至約2000W,RIE功率為約100W至約600W,Ar流動速率為約5sccm至約20sccm,清洗時間為約10s至約300s)清洗基板及電極。在步驟S88中,奈米結構經蝕刻至經塗佈之基板中。奈米結構之蝕刻深度及空間大小可受蝕刻參數(比如氣體成分、ICP及/或RIE功率、壓力、溫度及蝕刻時間)控制。為蝕刻經塗佈之基板,製程參數可(例如)如下:壓力10-100mTorr,ICP功率0-2000W,RIE功率100-600W,CHF3流動
速率5-100sccm,O2流動速率5-100,蝕刻時間30s-300s。
作為此製程之實例,基板可為基於鉛的光學玻璃,諸如SF2。可使自層編號1開始之以下基礎層塗層堆疊沈積於基板上。
圖8描述本發明之實施例之另一態樣。在步驟S90中,提供基板。在步驟S92中,使SiO2層沈積於基板上。此時,可藉由使用清潔劑及微量研磨劑之含水清洗製程清洗基板及該層。在步驟S76中,在反應式離子蝕刻腔室中蝕刻該層。RIE腔室之電極可例如由鋁或陽極氧化鋁製成。可藉由使用感應耦合電漿(ICP)源來輔助RIE蝕刻製程。在蝕刻基板之表面之前,可利用氬電漿(例如,壓力為約10mTorr至約50mTorr,ICP功率為約0W至約2000W,RIE功率為約100W至約600W,Ar流動速率為約5sccm至約20sccm,且清洗時間為約10s至約300s)清洗基板及電極。奈米結構之蝕刻深度及空間大小可受蝕刻參數(比如氣體成分、ICP及/或RIE功率、壓力、溫度及蝕刻時間)控制。為蝕刻經塗佈之基板,製程參數可(例如)如下:壓力為約10mTorr至約100mTorr,ICP功率為約0W至約2000W,RIE功率為約100W至約600W,CHF3流動速率為約5sccm至約100sccm,O2流動速率為約5sccm至約100sccm,且蝕刻時間為約30s
至約300s。
圖9為使用諸如上文所描述之彼製程之製程在熔融矽石中蝕刻的奈米結構之使用掃描電子顯微法得到的影像。可以看出,空間形貌(features)在寬度上顯著低於約100nm且無規分佈。在自上方觀察時,形貌大體上為圓形,或弓形。
調整所有層之厚度,使得在頂部SiO2層經蝕刻成具有奈米結構時,其在寬波長範圍內產生較低反射。抗反射奈米結構蝕刻製程可適用於藉由基礎層塗層堆疊之添加及頂部二氧化矽層之後續蝕刻而具有普遍不同之折射率及化學成分之各種基板。
特定而言,可藉由如下步驟進行最佳化製程:首先使SiO2層沈積於基板頂部,且在沈積層中蝕刻奈米結構。隨後在具有奈米結構之基板上進行反射量測,且採用市售軟體來使經蝕刻結構之有效折射率梯度及厚度成型。使用有關作為高/低折射率材料之底層堆疊之頂層的經蝕刻奈米結構的此資訊以在所需波長及入射角範圍內以降低整個堆疊之反射(增加整個堆疊之透射)為目標使底層最佳化。
可使用以下條項進一步描述實施例:
1.一種設備,其包含:一基板;複數個層,其沈積於該基板上,該複數個層至少包含與基板鄰接之至少一第一層及包含具有一梯度折射率之一抗反射塗層的一第二層,該抗反射塗層包含經蝕刻於第二層中之複數個奈米結構,第二層包含SiO2。
2.如條項1之設備,其中複數個層包含第一層與第二層之間的複數個交替堆疊層,該複數個交替堆疊層包含:一第一堆疊層,其包含具有一
第一折射率之一第一材料;及一第二堆疊層,其包含具有一第二折射率之第二材料,該第二折射率低於該第一折射率。
3.如條項2之設備,其中該第一材料包含Ta2O5。
4.如條項2之設備,其中該第一材料包含Nb2O5。
5.如條項2之設備,其中該第一材料包含TiO2。
6.如條項2之設備,其中該第一材料包含HfO2。
7.如條項2之設備,其中該第一材料包含ZrO2。
8.如條項2之設備,其中該第一材料包含Al2O3。
9.如條項2之設備,其中該第二材料包含SiO2。
10.如條項1之設備,其中使用反應式離子蝕刻來蝕刻該第二層。
11.如條項10之設備,其中該反應式離子蝕刻使用碳氟化合物及O2之一組合。
12.如條項10之設備,其中該使用反應式離子蝕刻之蝕刻包括一感應耦合電漿源之使用。
13.一種製造具有一抗反射塗層之一基板之方法,該方法包含以下步驟:提供一基板;使複數個層沈積於該基板上,該複數個層至少包含一頂層,該頂層包含SiO2;及在該頂層中蝕刻奈米結構以產生具有一梯度折射率之一抗反射塗層。
14.如條項13之方法,其中該在該頂層中蝕刻奈米結構之步驟包含使用反應式離子蝕刻。
15.如條項14之方法,其中該使用反應式離子蝕刻在該頂層中蝕刻奈米結構之步驟包含:使用碳氟化合物及O2之一組合。
16.如條項14之方法,其中使用反應式離子蝕刻在該頂層中蝕刻奈米結構之步驟包含:使用一感應耦合電漿源。
17.如條項13之方法,其中使複數個層沈積於該基板上之步驟包含:在沈積該頂層之前使複數個交替堆疊層沈積於該基板上,該複數個交替堆疊層包含:一第一堆疊層,其包含具有一第一折射率之一第一材料;及一第二堆疊層,其包含具有一第二折射率之一第二材料,該第二折射率低於該第一折射率。
18.如條項17之方法,其中該第一材料包含Ta2O5。
19.如條項17之方法,其中該第一材料包含Nb2O5。
20.如條項17之方法,其中該第一材料包含TiO2。
21.如條項17之方法,其中該第一材料包含HfO2。
22.如條項17之方法,其中該第一材料包含ZrO2。
23.如條項17之方法,其中該第一材料包含Al2O3。
24.如條項14之方法,其中使用反應式離子蝕刻在該頂層中蝕刻奈米結構之步驟包含:將基板裝載於反應離子蝕刻器之電極上之步驟,該電極包含陽極氧化鋁。
25.如條項14之方法,其中該使用反應式離子蝕刻在該頂層中蝕刻奈米結構之步驟包含以下步驟:將該基板裝載於一反應式離子蝕刻器之一電極上,該電極包含陽極氧化鋁;利用電漿清洗該頂層基板之一頂表面;及
在該頂層中蝕刻奈米結構。
26.一種用於光微影裝置之光學元件,該光學元件包含沈積於該基板上之複數個層,該複數個層至少包含至少一第一層及一第二層,該第二層包含具有一梯度折射率之一抗反射塗層,該抗反射塗層包含經蝕刻於該第二層中之複數個奈米結構,該第二層包含SiO2。
27.一種設備,其包含:一基板;及至少一個層,其沈積於該基板上,該至少一個層包含具有一梯度折射率之一抗反射塗層,該抗反射塗層包含經蝕刻於該第二層中之複數個奈米結構,該第二層包含SiO2。
28.一種製造具有一抗反射塗層之一基板之方法,該方法包含以下步驟:提供一基板;在包含SiO2之一個層處沈積;及在該至少一個層中蝕刻奈米結構以產生具有一梯度折射率之一抗反射塗層。
儘管上文可具體參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用,但將瞭解,本發明可用於其他應用(例如,壓印微影)中,且在內容背景允許的情況下不限於光學微影。在壓印微影中,圖案化裝置中之構形(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化裝置之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中,在該基板上,抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後,將圖案化裝置移出抗蝕劑,從而在其中留下圖案。
上文已憑藉說明特定功能及該等功能之關係之實施之功能建置區塊來描述本發明。為了便於描述,本文已任意地界定此等功能建置區塊之邊界。只要適當地執行指定功能及該等功能之關係,便可界定替代邊界。
對具體實施例之前述描述將因此完全地揭露本發明之一般性質:在不脫離本發明之一般概念的情況下,其他人可藉由應用熟習此項技術者所瞭解之知識針對各種應用而容易地修改及/或調適此等具體實施例,而無需進行不當實驗。因此,基於本文中所呈現之教示及指導,此等調適及修改意欲在所揭示之實施例之等效者的涵義及範圍內。應理解,本文中之措辭或術語係出於描述而非限制之目的,使得本說明書之術語或措辭應由熟習此項技術者鑒於該等教示及指導進行解譯。
本發明之廣度及範疇不應由上文所描述之例示性實施例中之任一者限制,而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。
以上描述包括多個實施例之實例。當然,不可能出於描述前述實施例之目的而描述組件或方法之每一可想到的組合,但一般熟習此項技術者可認識到,各種實施例之許多另外組合及排列係可能的。因此,所描述之實施例意欲包涵屬於隨附申請專利範圍之精神及範疇的所有此等變更、修改及變化。此外,就術語「包括」用於[實施方式]或[申請專利範圍]中而言,此術語意欲以類似於術語「包含」在「包含」作為過渡詞用於一請求項中時所解譯之方式而為包括性的。此外,儘管所描述之態樣及/或實施例的元件可以單數形式來描述或主張,但除非明確表述單數限制,否則亦涵蓋複數。另外,除非另有說明,否則任何態樣及/或實施例之全部或一部分可結合任何其他態樣及/或實施例之全部或一部分加以利
用。
50:基板
52:奈米層/奈米結構層/頂層
56、58:層
Claims (22)
- 一種抗反射設備,其包含:一基板;複數個層,其沈積於該基板上,該複數個層至少包含與該基板鄰接之一第一層及包含具有一梯度折射率之一抗反射塗層的一第二層,該抗反射塗層包含經蝕刻於該第二層中之複數個奈米結構,該第二層包含SiO2。
- 如請求項1之設備,其中該複數個層包含該第一層與該第二層之間的複數個交替堆疊層,該複數個交替堆疊層包含:一第一堆疊層,其包含具有一第一折射率之一第一材料;及一第二堆疊層,其包含具有一第二折射率之一第二材料,該第二折射率低於該第一折射率。
- 如請求項2之設備,其中該第一材料包含Ta2O5。
- 如請求項2之設備,其中該第一材料包含Nb2O5。
- 如請求項2之設備,其中該第一材料包含TiO2。
- 如請求項2之設備,其中該第一材料包含HfO2。
- 如請求項2之設備,其中該第一材料包含ZrO2。
- 如請求項2之設備,其中該第一材料包含Al2O3。
- 如請求項2之設備,其中該第二材料包含SiO2。
- 如請求項1之設備,其中使用反應式離子蝕刻來蝕刻該第二層。
- 如請求項10之設備,其中該反應式離子蝕刻使用碳氟化合物及O2之組合。
- 如請求項10之設備,其中該使用反應式離子蝕刻之蝕刻包括:一感應耦合電漿源之使用。
- 一種製造具有一抗反射塗層之一基板之方法,該方法包含以下步驟:提供一基板;使複數個層沈積於該基板上,該複數個層至少包含一頂層,該頂層包含SiO2;及在該頂層中蝕刻奈米結構以產生具有一梯度折射率之一抗反射塗層。
- 如請求項13之方法,其中該在該頂層中蝕刻奈米結構之步驟包含:使用反應式離子蝕刻。
- 如請求項14之方法,其中該使用反應式離子蝕刻在該頂層中蝕刻奈米結構之步驟包含:使用碳氟化合物及O2之一組合。
- 如請求項14之方法,其中該使用反應式離子蝕刻在該頂層中蝕刻奈米結構之步驟包含:使用一感應耦合電漿源。
- 如請求項13之方法,其中該使複數個層沈積於該基板上之步驟包含:在沈積該頂層之前使複數個交替堆疊層沈積於該基板上,該複數個交替堆疊層包含:一第一堆疊層,其包含具有一第一折射率之一第一材料;及一第二堆疊層,其包含具有一第二折射率之一第二材料,該第二折射率低於該第一折射率。
- 如請求項14之方法,其中該使用反應式離子蝕刻在該頂層中蝕刻奈米結構之步驟包含:將該基板裝載於一反應式離子蝕刻器之一電極上之一步驟,該電極包含陽極氧化鋁。
- 如請求項14之方法,其中該使用反應式離子蝕刻在該頂層中蝕刻奈米結構之步驟包含以下步驟:將該基板裝載於一反應式離子蝕刻器之一電極上,該電極包含陽極氧化鋁;利用電漿清洗該頂層基板之一頂表面;及在該頂層中蝕刻奈米結構。
- 一種用於光微影裝置之光學元件,該光學元件包含沈積於一基板上之複數個層,該複數個層至少包含一第一層及一第二層,該第二層包含具有一梯度折射率之一抗反射塗層,該抗反射塗層包含經蝕刻於該第二層中之複數個奈米結構,該第二層包含SiO2。
- 一種抗反射設備,其包含:一基板;及至少一個層,其沈積於該基板上,該至少一個層包含具有一梯度折射率之一抗反射塗層,該抗反射塗層包含經蝕刻於該至少一個層中之複數個奈米結構,該至少一個層包含SiO2。
- 一種製造具有一抗反射塗層之一基板之方法,該方法包含以下步驟:提供一基板;使包含SiO2之至少一個層沈積於該基板上;及在該至少一個層中蝕刻奈米結構以產生具有一梯度折射率之一抗反射塗層。
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