TWI756845B - 護膜、半導體裝置及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

揭示一種用於極紫外線微影系統之堅固、高透射的護膜。在一個實施例中，本揭示內容提供一種護膜，包括膜狀物以及支持膜狀物之框架。膜狀物可由透明的碳基膜及透明的矽基膜中之至少一者形成。透明的碳基膜及透明的矽基膜中的至少一者可進一步塗佈保護殼。框架可包括至少一孔隙以允許空氣流經過護膜的一部分。

Description

護膜、半導體裝置及其製造方法
本揭示內容是關於一種護膜、半導體裝置及其製造方法。
極紫外線(extreme ultraviolet；EUV)微影為一種光學微影技術，其中掃描器使用在極紫外線區域(例如，跨越約1至100奈米之波長)中的光。光源配置以發射EUV輻射。舉例而言，光源可將例如錫之熔融金屬汽化成發射EUV輻射之高度離子化的電漿。隨後使用一系列光學器件(例如，包括多層反射鏡)將EUV輻射導引至掃描器中。在掃描器中，使用EUV輻射將蝕刻在光罩中的圖案投影至矽晶圓上。EUV製程可用以在矽晶圓上製造高解析度的圖案，可能的規格為7奈米或7奈米以上。
本揭示內容的實施方式中的一態樣為一種護膜，包括：膜狀物以及框架。膜狀物包括至少一膜，膜選自於由 透明的碳基膜及透明的矽基膜所組成的群組，其中選自於由透明的碳基膜及透明的矽基膜所組成的群組中的至少一膜塗佈保護殼，保護殼消散來自膜狀物之熱。框架支撐膜狀物，其中框架包括至少一孔隙以允許空氣流經過護膜的一部分。
本揭示內容的實施方式中的另一態樣為一種半導體裝置，包括極紫外線照射源、照明器、以及護膜。極紫外線照射源設置以產生一束極紫外線輻射以圖案化基板上之抗蝕層。照明器用以將極紫外線輻射導引至光罩上。光罩包括用以圖案化抗蝕層之圖案。護膜位在光罩上，包括膜狀物以及框架。膜狀物包括至少一膜，至少一膜選自於由透明的碳基膜及透明的矽基膜所組成的群組中，其中選自於由透明的碳基膜及透明的矽基膜所組成的群組中的至少一膜塗佈有保護殼，保護殼消散來自膜狀物之熱。框架支撐膜狀物，其中框架包括至少一孔隙以允許空氣流經過護膜的一部分。
本揭示內容的實施方式中的又一態樣為一種製造半導體裝置的方法，包括：激活極紫外線光源以圖案化基板上之抗蝕層；將極紫外線光源所發射之光導引至光罩上；位於光罩上的護膜上捕獲落下的顆粒，使得將光導引至光罩上時，保持光罩中不會有落下的顆粒。護膜包括膜狀物以及框架。膜狀物包括至少一膜，至少一膜選自於由透明的碳基膜及透明的矽基膜所組成的群組中，其中選自於由透明的碳基膜及透明的矽基膜之群組中的至少一膜塗佈有 保護殼，保護殼消散來自膜狀物之熱。框架支撐膜狀物，其中框架包括至少一孔隙以允許空氣流經過護膜的部分；以及收集並導引通過護膜及光罩的光至抗蝕層上。
100:微影系統
102:高亮度光源
104:照明器
106:光罩台
108:光罩
110:投影光學模組
112:基板台
114:護膜
116:半導體晶圓
200:護膜-光罩結構
202:光罩基板
204:光罩圖案
206:護膜框架
208:側部分
210:內表面
212:外表面
214:底表面
216:通風結構
218:護膜框架黏合劑
220:護膜膜狀物黏合劑
222:護膜膜狀物
224:邊框
226:頂部膜狀物部分
228:內部空間
230:奈米碳管
232:保護殼
234:外部環境
300:方法
302:步驟
304:步驟
306:步驟
308:步驟
310:步驟
312:步驟
400:方法
402:步驟
404:步驟
406:步驟
408:步驟
410:步驟
412:步驟
當與所附圖式一起閱讀時，本揭露內容可自以下詳細的描述而得到最好的理解。要強調的是，根據產業的標準做法，各個特徵並不按尺寸繪製，而僅用來說明目的。事實上，為了清楚地討論，各個特徵的尺寸可任意地增加或減小。
第1圖為根據本揭示內容之一些實施例的示例微影系統之簡化示意圖。
第2A圖為根據本揭示內容之一些實施例的示例護膜-光罩結構之橫截面圖。
第2B圖為第2A圖的示例護膜-光罩結構之等角視圖。
第2C圖繪示第2A圖及第2B圖的護膜膜狀物之示例頂部膜狀物部分。
第2D圖，舉例而言，繪示第2C圖中所示之示例奈米碳管網絡的奈米碳管之橫截面圖。
第3圖為根據本揭示內容之一實施例所繪示的用於組裝微影製程之護膜的方法300之流程圖。
第4圖為根據本揭示內容之至少一個實施方式所繪示之製造半導體元件的方法的流程圖。
可以理解的是，下述內容提供的不同實施例或實施例可實施本揭露之標的不同特徵。特定構件與排列的實施例係用以簡化本揭露而非侷限本揭露。舉例來說，以下所述之第一特徵形成於第二特徵上的敘述包含兩者直接接觸，或兩者之間隔有其他額外特徵而非直接接觸。此外，本揭露在多個實施例中可重複參考數字及/或符號。這樣的重複是為了簡化和清楚，而並不代表所討論的各實施例及/或配置之間的關係。
此外，空間性的相對用語如「下方」、「其下」、「較下方」、「上方」、「較上方」、或類似用語可用於簡化說明某一特徵與另一特徵在圖示中的相對關係。除了諸圖所描繪之定向外，空間相對性術語意欲包含在使用或操作中的設備之不同定向。裝置/設備可經其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向)且因此可同樣地解讀本揭露所使用之空間相對性描述詞。
在一個實施例中，本揭示內容提供一種用於極紫外線(EUV)微影系統之堅固、高透射的護膜。如上所述，EUV微影系統可使用EUV輻射將形成於光罩中的圖案投影至矽晶圓上，並且圖案可被蝕刻於晶圓中。在一些實施例中，可使用護膜(例如，薄的、透明的膜或膜狀物)來保護光罩免受污染。舉例而言，顆粒可能會落在光罩的表面上。當掃描器隨後將光罩圖案印至晶圓上時，顆粒可能也會被印 至晶圓上，從而導致圖案中的缺陷。然而，恰當位之護膜可防止顆粒落在光罩上。
儘管護膜可減少光罩污染，但護膜也會減少到達光罩之EUV輻射的量。舉例而言，若護膜之膜狀物太厚，則此膜狀物可能在EUV輻射可到達光罩之前吸收掉大部分EUV輻射，反而可能減少EUV微影系統之通量。此外，在EUV微影系統之典型處理條件下，許多常見的膜狀物材料容易發生機械變形。舉例而言，對於大批量製造而言，EUV微影系統可在高達250瓦特下進行操作；在這樣的條件下，護膜膜狀物的溫度可能高達攝氏686度，其遠超過許多材料之熔點。如此，習知護膜可能相對需要頻繁地更換。
本揭示內容之一些實施例提供一種堅固、高透射的護膜，可抵抗由溫度及壓力所引起之變形，且可透射高百分比(例如，高於82%，並且在一些實施例中高於90%)的輻射至光罩上。在一實施例中，護膜膜狀物包括塗佈殼以確保環境穩定性之碳基或矽基材料，例如，透明的奈米碳管膜或透明的矽奈米線膜。因此，護膜膜狀物在機械上堅固，而同時可提高輻射的透射。在其他實施例中，在光罩上支撐護膜膜狀物之護膜框架可包括通風結構，此通風結構最小化護膜膜狀物之各側(例如，面向光罩側及背向光罩側)之間的壓力差。因此，也可使導致護膜膜狀物變形的環境因素最小化。
可將額外特徵添加至本文中所揭示之護膜。對於不 同實施例而言，亦可替換或消除以下所述的一些特徵。儘管以下所述之一些實施例論述了以特定次序執行操作，但此些操作可以其他順序執行，而不會脫離本揭示內容之範疇。
此外，本文中所揭示之護膜及方法可執行在多種應用中，包括鰭片型場效應電晶體(fin-type field effect transistors；finFET)的製造。舉例而言，本揭示內容之一些實施例可非常適於將finFET的鰭片圖案化，以便在特徵之間產生相對緊密之間距。在另外的實施例中，可根據本揭示內容之一些實施例來處理用於形成finFET的鰭片的間隔物。
第1圖為根據本揭示內容之一些實施例的示例微影系統100之簡化示意圖。微影系統100在本文中亦可稱作「掃描器」，可用以藉由相應的輻射源及曝光模式來執行微影曝光製程。
在一實施例中，微影系統100大體包括高亮度光源102、照明器104、光罩台106、光罩108、投影光學模組110，及基板台112。在其他的實施例中，微影系統可包括未在第1圖中繪示之額外部件。在另外實施例中，可自微影系統100中的高亮度光源102、照明器104、光罩台106、光罩108、投影光學模組110及基板台112去掉一或多個，或可將其併入至組合部件中。
高亮度光源102可配置以發射具有波長在約1奈米至250奈米的範圍中的輻射。在一個特定實施例中，高 亮度光源102產生集中於約13.5奈米的波長的EUV光；因此，在一些實施例中，高亮度光源102亦可稱作「EUV光源」。然而，應了解，高亮度光源102不應限於發射EUV光。舉例而言，高亮度光源102可用以執行來自受激發靶材之任何高強度光子照射。
在一實施例中，術語「約」應理解為意謂規定值的+/-百分之二十，且更通常為規定值的+/-百分之十，且更通常為規定值的+/-百分之五，且更通常為規定值的+/-百分之三，且更通常為規定值的+/-百分之二，且更通常為規定值的+/-百分之一，且甚至更通常為規定值的+/-百分之零點五。規定值因此為近似值。在無任何特定描述的情況下，根據以上定義，本文所述之任何規定值皆為近似的。
在一些實施例中(例如，其中微影系統100為UV微影系統)，照明器104包括各種折射光學部件，例如，單一透鏡或包括多個透鏡(波帶片)之透鏡系統。在另一實施例中(例如，其中微影系統100為EUV微影系統)，照明器104包括各種反射光學部件，例如，單一反射鏡或包括多個反射鏡之反射鏡系統。照明器104可將來自高亮度光源102之光導引至光罩台106上，且更特定言之係導引至被緊固在光罩台106上之光罩108上。在其中高亮度光源102產生在EUV波長範圍中的光之實施例中，照明器104包括反射光學器件。
光罩台106可用以緊固光罩108。在一些實施例中，光罩台106可包括用以緊固光罩108之靜電夾盤 (e-chuck)。此係因為氣體分子吸收EUV光，且用於EUV微影圖案化之微影系統100維持在真空環境中以便使EUV強度損失最小化。本文中，術語「光罩」、「光罩」及「主光罩」可互換地使用。在一個實施例中，光罩108為反射光罩。
在一些實施例中，護膜114可位在光罩108之上，例如，在光罩108與基板台112之間。護膜114可保護光罩108免受顆粒影響，且可使顆粒不被聚焦，以使得顆粒不會產生影像(此影像可在微影製程期間引起晶圓上之缺陷)。
投影光學模組110可配置以使光罩108之圖案成像至固定在基板台112上的半導體晶圓116上。在一個實施例中，投影光學模組110包括折射光學器件(例如，用於UV微影系統)。在另一實施例中，投影光學模組110包括反射光學器件(例如，用於EUV微影系統)。可藉由投影光學模組110收集由光罩108導引而來的光，導引而來的光攜載了光罩108上所定義之圖案的影像。照明器104及投影光學模組110可統稱為微影系統100之「光學模組」。
在一些實施例中，半導體晶圓116可為塊狀半導體晶圓。舉例而言，半導體晶圓116可包括矽晶圓。半導體晶圓116可包括矽或另一元素半導體材料(例如，鍺)。在一些實施例中，半導體晶圓116可包括化合物半導體。化合物半導體可包括砷化鎵、碳化矽、砷化銦、磷化銦、 另一適當材料，或其組合。
在一些實施例中，半導體晶圓116包括絕緣層上矽(silicon-on-insulator,SOI)基板。可使用氧佈植分離(separation by implantation of oxygen；SIMOX)製程、晶圓接合製程、另一適用製程或其組合來製造SOI基板。
在一些實施例中，半導體晶圓116包括未摻雜基板。然而，在其他實施例中，半導體晶圓116包括摻雜基板，例如，p型基板或n型基板。
在一些實施例中，取決於半導體元件結構的設計要求，半導體晶圓116包括各種摻雜區域(未示出)。摻雜區域可包括(例如)p型阱及/或n型阱。在一些實施例中，摻雜區域摻雜有p型摻雜劑。舉例而言，摻雜區域可摻雜有硼或氟化硼。在其他實施例中，摻雜區域摻雜有n型摻雜劑。舉例而言，摻雜區域可摻雜有磷或砷。在一些實施例中，摻雜區域中的一些為p型摻雜，且其他摻雜區域為n型摻雜。
在一些實施例中，可在半導體晶圓116之上形成互連結構。互連結構可包括多個層間介電層(包括介電層)。互連結構亦可包括形成於層間介電層中的多個導電特徵。導電特徵可包括導線、導電通孔及/或導電接觸。
在一些實施例中，在半導體晶圓116中形成各種設備元件。各種設備元件的實施例可包括電晶體(例如，金屬氧化物半導體場效應電晶體(metal oxide semiconductor field effect transistors；MOSFET)、互補金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor；CMOS)電晶體、雙極接面電晶體(bipolar junction transistors；BJT)、高電壓電晶體、高頻電晶體、p型通道及/或n型通道場效應電晶體(p-channel transistors(PFET)及/或n-channel field effect transistors(NFET))、二極體，或其他適當元件。可使用各種製程以形成各種設備元件，包括沉積、蝕刻、佈植、光微影、退火及/或其他適用製程。
設備元件可經由半導體晶圓116之上的互連結構互連，以形成積體電路元件。積體電路元件可包括邏輯元件、記憶體元件(例如，靜態隨機存取記憶體(static random access memory；SRAM)元件)、射頻(radio frequency；RF)元件、輸入/輸出(input/output；I/O)元件、晶片上系統(system-on-chip；SoC)元件、影像感測器元件、其他適用元件，或其組合。
在一些實施例中，半導體晶圓116可塗佈對EUV光敏感之抗蝕層。多種包括上述元件之部件可整合在一起，並且可用以執行微影曝光製程。
第2A圖為根據本揭示內容之一些實施例的示例護膜-光罩結構200之橫截面圖。第2B圖為第2A圖的示例護膜-光罩結構200之等角視圖。如第2A圖及第2B圖中所示，光罩108可包括光罩基板202及位在光罩基板 202上的光罩圖案204。
在一些實施例中，光罩基板202包括透明基板，例如，相對無缺陷之熔融氧化矽、硼矽酸鹽玻璃、鹼石灰玻璃、氟化鈣、低熱膨脹材料、超低熱膨脹材料，或其他適用材料。光罩圖案204可如上所述位在光罩基板202上，且可根據在微影製程期間將形成於半導體基板(例如，第1圖之半導體晶圓116)上的積體電路特徵來設計。可藉由沉積材料層並圖案化材料層來形成光罩圖案204，以便具有一或多個輻射束可穿越而不會被吸收的開口，以及一或多個可完全地或部分地阻擋輻射束的吸收區。
光罩圖案204可包括金屬、金屬合金、金屬矽化物、金屬氮化物、金屬氧化物、金屬氧氮化物或其他適用材料。可用以形成光罩圖案204之材料的實施例可包括但不限於Cr、MoxSiy、TaxSiy、Mo、NbxOy、Ti、Ta、CrxNy、MixOy、MoxNy、CrxOy、TixNy、ZrxNy、TixOy、TaxNy、TaxOy、SixOy、NbxNy、ZrxNy、AlxOyNz、TaxByOz、TaxByNz、AgxOy、AgxNy、Ni、NixOy、NixOyNz等。化合物x/y/z比率不受限制。
在一些實施例中，光罩108為EUV光罩。然而，在其他實施例中，光罩108可為光學光罩。
如第2A圖及第2B圖中所示，護膜114可位在光罩108上。在一實施例中，護膜114包括護膜框架206，護膜框架206可位在光罩基板202及光罩圖案204中的至少一者之上。在一個實施例中，護膜框架206可由Si、 SiC、SiN、玻璃、低熱膨脹係數的材料(例如，Al合金、Ti合金、鐵鎳(Invar)合金、鐵鎳鈷(Kovar)合金等)、另一適當材料或其組合形成。在一些實施例中，形成護膜框架206之適當製程可包括機加工製程、燒結製程、光化學蝕刻製程、其他適用製程或其組合。
在一個實施例中，護膜框架206可包括具有內表面210及外表面212之側部分208，其中內表面210及外表面212定向於側部分208之相對側上。護膜框架206可進一步包括連接內表面210及外表面212之底表面214或基底。
如第2A圖及第2B圖中所示，護膜-光罩結構200可進一步包括通風結構216，通風結構216形成在側部分208中且自內表面210延伸至外表面212。在一些實施例中，通風結構216可包括形成於護膜框架206之側部分208中的一或多個孔隙。孔隙可使用任何形狀，包括圓形孔隙、矩形孔隙、狹縫形孔隙、其他形狀或其任何組合。如以下更詳細地論述，孔隙可允許空氣流經過護膜-光罩結構200的一部分。在一些實施例中，孔隙可包括過濾器以最小化通過通風結構216的外部顆粒。
在一些實施例中，在通風結構216包括過濾器的情況下，通風結構216可與護膜框架206一起形成。在一些實施例中，可使用光化學蝕刻製程、另一適用製程或其組合來形成通風結構216。
在其他實施例中，再次在通風結構216包括過濾 器的情況下，可單獨地形成通風結構216及護膜框架206，且可在護膜框架206之側部分208中形成開口(圖未示)。之後，在一些實施例中，通風結構216可被置於護膜框架206之側部分208中的開口中。通風結構216可接著藉由例如銅焊製程、直接擴散接合製程、共晶接合製程、另一適用製程或其組合接合至護膜框架206。
在一些實施例中，如以下更詳細地論述，通風結構216可防止護膜膜狀物在EUV微影製程期間破裂。
如第2A圖及第2B圖中進一步所示，護膜-光罩結構200可進一步包括位在護膜框架206與光罩基板202之間的護膜框架黏合劑218。
在一些實施例中，護膜框架黏合劑218可由交聯型黏合劑、熱塑性彈性體型黏合劑、聚苯乙烯型黏合劑、丙烯酸型黏合劑、矽基黏合劑、環氧型黏合劑或其組合形成。
在一些實施例中，可對護膜框架206執行表面處理，以增強護膜框架206黏合至護膜框架黏合劑218。在一些實施例中，表面處理可包括氧電漿處理、另一適用處理或其組合。然而，在其他實施例中，可不對護膜框架206執行表面處理。
護膜-光罩結構200可進一步包括位在護膜框架206之上的護膜膜狀物黏合劑220。在一些實施例中，護膜膜狀物黏合劑220可由熱塑性彈性體型黏合劑、聚苯乙烯型黏合劑、丙烯酸型黏合劑、矽基黏合劑、環氧型黏合 劑、另一適當黏合劑或其組合形成。在一些實施例中，護膜膜狀物黏合劑220可由不同於組成護膜框架黏合劑218之材料的材料形成。
如第2A圖及第2B圖中進一步所示，護膜-光罩結構200可進一步包括位在護膜框架206及護膜膜狀物黏合劑220上的護膜膜狀物222。如圖所繪示，護膜膜狀物黏合劑220可位在護膜膜狀物222與護膜框架206之間。
在一些實施例中，護膜膜狀物222可包括位在護膜膜狀物黏合劑220上的邊框224及位在邊框224上的頂部膜狀物部分226。在一些實施例中，邊框224可由Si形成。在另外實施例中，邊框224可由碳化硼、碳、石墨烯、奈米碳管、碳化矽、氮化矽、二氧化矽、氮氧化矽、鋯、鈮、鉬、鎘、釕、鈦、鋁、鎂、釩、鉿、鍺、錳、鉻、鎢、鉭、銥、鋅、銅、氟、鈷、金、鉑、錫、鎳、碲、銀、另一適當材料、此些材料中之任一者的同素異形體、或其組合形成。邊框224可圍繞頂部膜狀物部分226的周邊周圍，機械地支撐頂部膜狀物部分226。當護膜-光罩結構200完全組裝時，邊框224反過來可由護膜框架206機械地支撐。亦即，護膜框架206可機械地支撐在位於光罩108上護膜膜狀物222的邊框224及頂部膜狀物部分226。
在一實施例中，可形成護膜框架206之通風結構216，以使得護膜框架206之至少一側部分208包括形成在側部分208之頂部中(例如，接近邊框224)的一個空隙 以及形成在側部分208之底部中(例如，接近光罩圖案204)的另一空隙。
在一些實施例中，頂部膜狀物部分226可由透明的碳基膜或透明的矽基膜(例如，奈米碳管膜或矽奈米線膜)形成。
第2C圖(例如)繪示第2A圖及第2B圖的護膜膜狀物222之示例頂部膜狀物部分226。在第2C圖中所繪示之實施例中，頂部膜狀物部分226包括奈米碳管膜。在此實施例中，根據可由護膜114透射之輻射的期望百分比，奈米碳管膜之奈米碳管的網絡可具有在0.2至1之間的結構密度。舉例而言，奈米碳管膜展示出可達成高達約90%的可視光透射率。大體而言，奈米碳管之1奈米管厚度應轉化為在極紫外線波長內的輻射之約0.5%至1%的吸收。可選擇精確的結構密度以最大化EUV輻射透射，而同時最小化通過頂部膜狀物部分226的顆粒。舉例而言，儘管較寬鬆的結構密度可允許較大的EUV輻射透射，但較寬鬆的結構密度亦可導致顆粒落至光罩108。可藉由卷對卷製程、另一適當製程或其任何組合來形成奈米碳管膜。
在一些實施例中，碳基膜或矽基膜可進一步塗佈有保護殼。例如第2D圖繪示第2C圖所示之奈米碳管之網絡的示例奈米碳管230之橫截面圖。如圖所繪示，奈米碳管230塗佈有保護殼232。保護殼232可包括例如Ru、Mo、Zr、B、Nb、MoSi、SiN、SiO、另一適當材料或其組合。保護殼232可具有在0.1至10奈米之間的厚度。可 選擇保護殼232之材料及厚度，以提供EUV輻射的高透射，消散來自頂部膜狀物部分226之熱，以及最小化膜材料(例如，碳或矽)的耗損。在一實施例中，可使用原子層沉積、物理氣相沉積、化學氣相沉積、濕式化學鍍敷、另一適當製程或其任何組合將保護殼232沉積至奈米碳管之網絡上。
在一些實施例中，邊框224及/或頂部膜狀物部分226可包括多層。在一些實施例中，可使用基板背側光/蝕刻製程、另一適用製程或其組合來形成護膜膜狀物222。
在一些實施例中，邊框224之材料與頂部膜狀物部分226之材料相同。然而，在其他實施例中，邊框224之材料與頂部膜狀物部分226之材料不同。舉例而言，邊框224可由矽形成，而頂部膜狀物部分226包括奈米碳管膜。在一些實施例中，頂部膜狀物部分226之厚度在10奈米至100奈米之間。在更特定實施例中，頂部膜狀物部分226之厚度在20至50奈米之間。已發現此些範圍會為頂部膜狀物部分226提供足夠的堅固性，並且同時亦提供高的EUV透射。大體而言，頂部膜狀物部分226越厚，則頂部膜狀物部分226將越堅固；然而，若頂部膜狀物部分226太厚，則EUV透射的百分比會減小。因此，所揭示範圍在這兩個需求之間取得了平衡。
在一些實施例中，護膜框架黏合劑218及護膜膜狀物黏合劑220中之任一者或其兩者可包括散熱填料。散熱填料可包括例如氮化鋁、氮化硼、氧化鋁、氧化鎂、氧 化矽、石墨、金屬粉末、陶瓷粉末、另一適當材料或其組合。在一些情形下，EUV微影製程可包含可穿透護膜膜狀物222的高能光束，從而導致護膜膜狀物222的溫度提升。散熱填料可幫助將護膜膜狀物222之熱經由護膜膜狀物黏合劑220消散至護膜框架206，消散至護膜框架黏合劑218，消散至光罩108及EUV微影裝置。因此，護膜膜狀物222的溫度可在EUV微影處理期間減小，藉此降低護膜膜狀物222破裂的可能性。
如第2A圖中所示，護膜114及光罩108可形成由護膜114及光罩108封閉之封閉內部空間228。護膜114及光罩108可使內部空間228與外部環境234分離。通風結構216可自內部空間228延伸至外部環境234。
在一些實施例中，可在極高真空條件下執行EUV微影製程。在此些條件下，由於內部空間228(例如，護膜114之面向光罩108的一側)與外部環境234(例如，護膜114之背離光罩108的一側)之間的壓力差，缺乏足夠通風之護膜-光罩結構可能會破裂。然而，第2A圖及第2B圖之護膜-光罩結構200不易破裂，因為在EUV微影製程期間，通風結構216可使內部空間228中之壓力與外部環境234中之壓力平衡。
在一些實施例中，護膜框架206包括側部分208，並且護膜-光罩結構200包括位在側部分208中之至少一個通風結構216。在一些實施例中，如第2B圖中所示，護膜框架206可包括四個側部分208；因此，護膜-光罩 結構200可包括至少四個對應的通風結構216。在一些實施例中，四個通風結構216可分別位在四個側部分208中。然而，可對第2B圖中所示之實施例作出許多變化及/或修改。舉例而言，在一些實施例中，護膜-光罩結構200可包括額外的通風結構216。在一些實施例中，可在單個側部分208中形成兩個或更多個通風結構216。在其他實施例中，一些側部分208可不包括通風結構216。在另外實施例中，通風結構216可消耗整個側部分208。
將瞭解，第1圖表示微影系統100之簡化形式。在一些實施例中，微影系統100可包括未繪示之額外部件，例如，額外光學器件、電漿源、以及其他部件。
第3圖為根據本揭示內容之一實施例所示用於組裝用於微影製程之護膜的方法300之流程圖。舉例而言，可執行方法300以組裝第1圖、第2A圖以及第2B圖中所繪示之護膜114。在控制器或處理器的控制下，可使用一或多個不同機器來執行方法300。
方法300由步驟302起始。在步驟304中，可在模板基板上建構透明的碳基或矽基膜。模板基板可包括例如聚乙烯醇(polyvinyl alcohol；PVA)、聚苯乙烯(polystyrene；PS)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride；PVDF)或化學氣相沉積之聚對二甲苯聚合物(例如，聚對二甲苯C)。在一個實施例中，在膜為碳基膜的情況下，碳基膜為奈米碳管膜。在 又一實施例中，奈米碳管膜具有0.2至1之間的奈米管網絡結構密度。在另一實施例中，在膜為矽基膜的情況下，矽基膜為矽奈米線膜。在一個實施例中，可在例如電漿反應腔室(其中反應氣體可包括(例如)CxHy、H2、Ar、O2、另一適當氣體或其任何組合)之電漿環境中使用卷對卷製程來構造碳基膜或矽基膜。
在步驟306中，可將透明的碳基或矽基膜轉移至邊框，並且移除模板基板以使碳基膜或矽基膜獨立。在一實施例中，使用乾式轉移技術將碳基膜或矽基膜自模板基板轉移至邊框。在一實施例中，邊框由矽形成。如第2B圖中所示，邊框可具有矩形形狀。
在步驟308中，可用保護殼來塗佈透明的碳基膜或矽基膜，以便確保碳基或矽基膜的環境穩定性。在一個實施例中，保護殼可包括Ru、Mo、Zr、B、Nb、MoSi、SiN、SiO、另一適當材料或其組合。保護殼可具有在0.1至10奈米之間的厚度。
在步驟310中，可將邊框及碳基膜或矽基膜貼合至包括通風結構之護膜框架。如第2A圖及第2B圖中所示，護膜框架可具有與邊框相同之形狀(例如，矩形)。在一實施例中，護膜框架可由Si、SiC、SiN、玻璃、低熱膨脹係數的材料(例如，Al合金、Ti合金、鐵鎳合金、鐵鎳鈷合金)等)、另一適當材料或其任何組合形成。在又一實施例中，護膜框架可包括通風結構，例如，如第2A圖及第2B圖中所繪示。亦即，通風結構可包括形狀像圓形、矩形、 狹縫、其他適當形狀或其任何組合之孔隙。
此方法可結束於步驟312中。
第4圖根據本揭示內容之至少一實施例繪示出製造半導體元件的方法400之流程圖。方法400的至少一些步驟可經由EUV微影系統(例如，第1圖中所繪示之微影系統)之控制器來執行。
雖然以下將方法400繪示並描述為一連串動作或事件，但將瞭解，並非在限制意義上解釋此些動作或事件之所繪示排序。舉例而言，一些動作可以不同次序發生及/或與除了本文所繪示及/或描述之動作或事件之外的其他動作或事件同時發生。另外，並非所有繪示動作均為實施本文中之描述的一或更多個態樣或實施例所必需的。另外，本文中所描繪的一或多個動作可在一或多個單獨動作及/或階段中進行。
方法400起始於步驟402。在步驟404中，可激活EUV光源以將抗蝕層圖案化在基板(其中基板可為半導體晶圓)上。舉例而言，EUV光源可為微影系統(例如繪示於第1圖以及前述討論之系統)的一部分。因此，EUV光源可產生極紫外線波長的光(有可能藉由將金屬液滴氣化成高度游離之電漿)。
在步驟406中，可將EUV光源所發射之光導引至光罩上。光罩可具有蝕刻於其表面中之圖案，其中此圖案將被印至基板上之抗蝕層上。
在步驟408中，可在位於光罩上的護膜上捕獲落 下的顆粒，使得將光導引至光罩上時，保持光罩中不會有落下的顆粒。在一個實施例中，護膜包括塗佈有保護殼之透明的碳基膜或矽基膜，保護殼消散來自膜的熱。護膜可進一步包括支撐膜的框架，其中框架包括至少一孔隙以允許空氣流經過護膜的一部分。舉例而言，可如第2A圖至第2D圖中所示設置護膜。護膜可經位，以防止顆粒落至光罩上並污染光罩。
在步驟410中，可藉由投影光學模組收集通過護膜及光罩之光並聚焦至抗蝕層上，以圖案化抗蝕層。舉例而言，將抗蝕層暴露於光，可能導致具有目標間距之特徵被印在抗蝕劑中。
在一實施例中，可在EUV光源的操作期間(例如，針對基板之多層)持續重複步驟404至步驟410。在步驟412處，結束方法400。
應注意，方法300及400可擴充為包括額外步驟，或可修改為包括關於以上概述之步驟的額外操作。另外，在不脫離本揭示內容之實施例的情況下，可組合、分離及/或以不同於上述次序的次序執行上述方法300或方法400之步驟、方塊、功能或操作。
因此，本揭示內容之實施例提供一種堅固、高透射的護膜，可抵抗由溫度及壓力所引起之變形，且將高百分比(例如，高於82%，並且在一些實施例中高於90%)的輻射透射至光罩上。本揭示內容之護膜可尤其適合於在紫外線微影系統中使用，並且更特定言之，可用在極紫外線微 影系統中。
在一個實施例中，本揭示內容提供一種護膜，包括膜狀物以及支持膜狀物之框架。膜狀物可由透明的碳基膜及透明的矽基膜中之至少一者形成。透明的碳基膜及透明的矽基膜中的至少一者可進一步塗佈保護殼。框架可包括至少一孔隙以允許空氣流經過護膜的一部分。
在另一實施例中，一種裝置包括極紫外線照射源、照明器、光罩及護膜。極紫外線照射源設置以產生一束極紫外線輻射以圖案化基板上之抗蝕層。照明器設置以將極紫外線輻射導引至光罩上。光罩包括用以圖案化抗蝕層之圖案。護膜包括膜狀物以及支撐膜狀物之框架。膜狀物可由透明的碳基膜及透明的矽基膜中至少一者形成。透明的碳基膜及透明的矽基膜中的至少一者可進一步塗佈保護殼。框架可包括至少一孔隙以允許空氣流經過護膜的一部分。
在另一實施例中，一種方法包括激活極紫外線光源以圖案化基板上之抗蝕層。將極紫外線光源所發射之光導引至包括護膜之光罩上。護膜包括膜狀物以及支撐膜狀物之框架。膜狀物可由透明的碳基膜及透明的矽基膜中之至少一者形成。透明的碳基膜及透明的矽基膜中之此至少一者可進一步塗佈有保護殼。框架可包括至少一孔隙以允許空氣流經過護膜的一部分。收集通過護膜及光罩之光並導引至抗蝕層上。
在一種態樣中，本揭露涉及一種護膜，包括：膜狀物以及框架。膜狀物包括至少一膜，膜選自由透明的碳基 膜及透明的矽基膜所組成的群組，其中選自於由透明的碳基膜及透明的矽基膜所組成的群組中的至少一膜塗佈保護殼，保護殼消散來自膜狀物之熱。框架支撐膜狀物，其中框架包括至少一孔隙以允許空氣流經過護膜的一部分。
在一些實施方式中，護膜進一步包括位在膜狀物與框架之間的邊框，其中邊框藉由護膜膜狀物黏合劑貼合膜狀物，並且藉由護膜框架黏合劑貼合框架。
在一些實施方式中，護膜膜狀物黏合劑及護膜框架黏合劑中的至少一者包括散熱填料。
在一些實施方式中，護膜框架黏合劑包括以下各者中之至少一者：交聯型黏合劑、熱塑性彈性體型黏合劑、聚苯乙烯型黏合劑、丙烯酸型黏合劑、矽基黏合劑或環氧型黏合劑。
在一些實施方式中，護膜膜狀物黏合劑包括以下各者中之至少一者：熱塑性彈性體型黏合劑、聚苯乙烯型黏合劑、丙烯酸型黏合劑、矽基黏合劑或環氧型黏合劑。
在一些實施方式中，邊框由矽形成。
在一些實施方式中，透明的碳基膜包括多個奈米碳管網絡。
在一些實施方式中，多個奈米碳管之網絡具有介於0.2至1之間的結構密度。
在一些實施方式中，透明的矽基膜包括多個矽奈米線之網絡。
在一些實施方式中，膜狀物透射高於82%的極紫 外線輻射。
在一些實施方式中，框架由以下各者中之至少一者形成：矽、碳化矽、氮化矽、玻璃、鋁合金、鈦合金、鐵鎳合金及鐵鎳鈷合金。
在一些實施方式中，保護殼包括以下各者中之至少一者：釕、鉬、鋯、硼、鈮、二矽化鉬、氮化矽及氧化矽。
在一些實施方式中，保護殼具有介於0.1至10奈米之間的厚度。
在一種態樣中，本揭露涉及一種裝置，包括極紫外線照射源、照明器、以及護膜。極紫外線照射源設置以產生一束極紫外線輻射以圖案化基板上之抗蝕層。照明器用以將極紫外線輻射導引至光罩上。光罩包括用以圖案化抗蝕層之圖案。護膜位在光罩上，包括膜狀物以及框架。膜狀物包括至少一膜，至少一膜選自於由透明的碳基膜及透明的矽基膜所組成的群組中，其中選自於由透明的碳基膜及透明的矽基膜所組成的群組中的至少一膜塗佈有保護殼，保護殼消散來自膜狀物之熱。框架支撐膜狀物，其中框架包括至少一孔隙以允許空氣流經過護膜的一部分。
在一些實施方式中，透明的碳基膜包括多個奈米碳管之網絡。
在一些實施方式中，透明的矽基膜包括多個矽奈米線之網絡。
在一些實施方式中，膜狀物透射多於82%的極紫外線輻射。
在一種態樣中，本揭露涉及一種方法，包括：激活極紫外線光源以圖案化基板上之抗蝕層；將極紫外線光源所發射之光導引至光罩上；位於光罩上的護膜上捕獲落下的顆粒，使得將光導引至光罩上時，保持光罩中不會有落下的顆粒。護膜包括膜狀物以及框架。膜狀物包括至少一膜，至少一膜選自於由透明的碳基膜及透明的矽基膜所組成的群組中，其中選自於由透明的碳基膜及透明的矽基膜之群群中的至少一膜塗佈有保護殼，保護殼消散來自膜狀物之熱。框架支撐膜狀物，其中框架包括至少一孔隙以允許空氣流經過護膜的部分；以及收集並導引通過護膜及光罩的光至抗蝕層上。
在一些實施方式中，透明的碳基膜包括多個奈米碳管之網絡。
在一些實施方式中，透明的矽基膜包括多個矽奈米線之網絡。
前文概述了若干實施例之特徵，使得熟習此項技術者可較佳地理解本揭示內容之態樣。熟習此項技術者應瞭解，他們可容易地使用本揭示內容作為設計或修改用於實現相同目的及/或達成本文中所介紹之實施例之相同優勢的其它製程及結構的基礎。熟習此項技術者亦應認識到，此些等效構造不脫離本揭示內容之精神及範疇，且他們可在不脫離本揭示內容之精神及範疇的情況下在本文作出各種改變、代替及替換。
108:光罩
114:護膜
200:護膜-光罩結構
202:光罩基板
204:光罩圖案
206:護膜框架
208:側部分
210:內表面
212:外表面
214:底表面
216:通風結構
218:護膜框架黏合劑
220:護膜膜狀物黏合劑
222:護膜膜狀物
224:邊框
226:頂部膜狀物部分
228:內部空間
234:外部環境

Claims (10)

  1. 一種護膜，包括：一膜狀物，其中該膜狀物包括至少一膜，該膜選自於由一透明的碳基膜及一透明的矽基膜所組成的群組，其中選自該透明的碳基膜及該透明的矽基膜所組成的群組中的該至少一膜塗佈一保護殼，該保護殼消散來自該膜狀物之熱，其中該透明的碳基膜包括多個奈米碳管之一網絡，該些奈米碳管之該網絡具有介於0.2至1之間的一結構密度，其中該透明的矽基膜包括多個矽奈米線之一網絡；以及一框架，支撐該膜狀物，其中該框架包括至少一孔隙以允許一空氣流經過該護膜的一部分。
  2. 如請求項1所述之護膜，進一步包括：位在該膜狀物與該框架之間的一邊框，其中該邊框藉由一護膜膜狀物黏合劑貼合該膜狀物，並且藉由一護膜框架黏合劑貼合該框架。
  3. 如請求項2所述之護膜，其中該護膜膜狀物黏合劑及該護膜框架黏合劑中的至少一者包括散熱填料。
  4. 如請求項2所述之護膜，其中該護膜框架黏合劑包括以下各者中之至少一者：一交聯型黏合劑、一熱塑性彈性體型黏合劑、一聚苯乙烯型黏合劑、一丙烯酸型黏合劑、一矽基黏合劑或一環氧型黏合劑。
  5. 如請求項2所述之護膜，其中該邊框由矽形成。
  6. 如請求項1所述之護膜，其中該膜狀物透射高於82%的極紫外線輻射。
  7. 如請求項1所述之護膜，其中該保護殼具有介於0.1至10奈米之間的一厚度。
  8. 一種半導體裝置，包括：一極紫外線照射源，設置以產生一束極紫外線輻射以圖案化一基板上之一抗蝕層；一照明器，用以將該束極紫外線輻射導引至一光罩上；該光罩，該光罩包括用以圖案化該抗蝕層之一圖案；以及一護膜，位在該光罩上，其中該護膜包括：一膜狀物，其中該膜狀物包括至少一膜，該至少一膜選自於由一透明的碳基膜及一透明的矽基膜所組成的群組中，其中選自於由該透明的碳基膜及該透明的矽基膜所組成的群組中的該至少一膜塗佈有一保護殼，該保護殼消散來自該膜狀物之熱，其中該透明的碳基膜包括多個奈米碳管之一網絡，該些奈米碳管之該網絡具有介於0.2至1之間的一結構密度，其中該透明的矽基膜包括多個矽奈米線 之一網絡；以及一框架，支撐該膜狀物，其中該框架包括至少一孔隙以允許一空氣流經過該護膜的一部分。
  9. 一種製造半導體裝置的方法，包括：激活一極紫外線光源以圖案化一基板上之一抗蝕層；將該極紫外線光源所發射之光導引至一光罩上；位於該光罩上的一護膜上捕獲落下的顆粒，使得將光導引至該光罩上時，保持該光罩中不會有落下的顆粒，其中該護膜包括：一膜狀物，其中該膜狀物包括至少一膜，該至少一膜選自於由一透明的碳基膜及一透明的矽基膜所組成的群組中，其中選自於由該透明的碳基膜及該透明的矽基膜之群組中的該至少一膜塗佈有一保護殼，該保護殼消散來自該膜狀物之熱，其中該透明的碳基膜包括多個奈米碳管之一網絡，該些奈米碳管之該網絡具有介於0.2至1之間的一結構密度，其中該透明的矽基膜包括多個矽奈米線之一網絡；以及一框架，支撐該膜狀物，其中該框架包括至少一孔隙以允許一空氣流經過該護膜的一部分；以及收集並導引通過該護膜及該光罩的光至該抗蝕層上。
  10. 如請求項9所述之方法，其中該框架由以下各者中之至少一者形成：矽、碳化矽、氮化矽、玻璃、一 鋁合金、一鈦合金、鐵鎳合金及鐵鎳鈷合金。
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