CN1737687A - 超紫外线光刻的多层镜射保护 - Google Patents

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Abstract

本案提供一种适用于超紫外线光刻的反射器结构。该结构包含具有多层反射器的一基板。封盖层形成于该多层反射器上来避免氧化。一实施例中，封盖层乃由一惰性氧化物，如Al2O3，HfO2，ZrO2，Ta2O5，Y2O3稳定ZrO2或类似者所形成。该封盖层可藉由在有氧环境中的反应性溅射，其中物质从各氧化标的而直接溅射的非反应性溅射，之后全部或部分氧化(如藉由自然氧化，含等离子体的氧的氧化，臭氧(O3)氧化或类似者)的金属层非反应性溅射，原子位准沉积(如ALCVD)或类似者来形成。

Description

超紫外线光刻的多层镜射保护
技术领域
本发明大致有关半导体制造，且更特别有关超紫外线(EUV)光刻。
背景技术
通常，被用于半导体装置制造中之光刻技术系使用引导辐射于掩模上以形成图案之影像系统。该图案系被投射至被覆盖光感光致抗蚀剂之半导体晶片上。一旦被曝光，光致抗蚀剂物质系可被发展来移除超额光致抗蚀剂物质。剩余光致抗蚀剂物质系当作被用来图制基本半导体晶片之蚀刻处理之蚀刻掩模。
正进行之光刻改良已降低半导体集成电路(ICs)尺寸，藉以促进装置具有更高密度及较佳效能。一高度未来希望光刻系统系使用超紫外线辐射波长范围。通常，超紫外线光刻(EUVL)系使用具有介于软x射线及真空紫外线(VUV)波长范围之间约10至15公厘波长之辐射。
通常，超紫外线光刻影像系统系为反射系统。可被当作照明装置，投射光学，反射光学，聚光器光学，反射光罩或类似者之超紫外线反射系统系使用已知为分配Bragg反射器之多层薄膜涂敷。多层涂敷通常包含40-70或更多具有约被使用个别超紫外线波长一半之双层厚度之钼/硅双层。
然而使用期间，包含亦被视为光学组件的反射掩模之超紫外线反射光学表面时常被污染。表面氧化及碳沉积特别另人困扰且可缩短超紫外线反射光学之有用寿命，使超紫外线反射光学之使用不可商业实行。碳沉积系因吸收来自真空环境中之残余气体之光学表面上之含烃分子(碳氢化合物)，或吸收含分子碳(CO，CO2)及接续光子或次级电子感应分离及解吸反应而产生。抗蚀剂排气亦可经由光子分离或经由碳氢化合物之光子产生次级电子之电子感应分离而于镜面上产生碳沉积。表面氧化可经由吸水及氧停留于表面及氢解吸之H2O接续光子感应或次级电子感应分离。
碳污染物可藉由控制引进如H2O的氧化气体而被反向移除。然而，含烃气体之部分压力及水汽压力必须被紧密控制于可避免氧化而不留下太多碳于表面上之非常小处理窗内。该处理因超紫外线曝光工具中之超紫外线光学被暴露至不同超紫外线强度且该处理窗对各镜可为不同而被进一步复杂化。再者，超紫外线曝光期间，氧化系藉由经镜表面上之强烈超紫外线辐射分离汽相分子所产生之高度反应根(如O，OH)来增强。根之产生对不同光强度有所不同，因此对不同镜亦有所不同。
尝试藉由添加硅，钌的封盖层来解决此氧化问题，及藉由添加氧及/或氮于超紫外线光学表面上来修正硅及钌层。然而，发现这些封盖层并不抗氧化且不提供阻挡氧，如O2，O，OH或类似者扩散之有效屏蔽层，使该封盖层被接着氧化封盖层下之多层堆栈而改变各层之光学常数及厚度之这些分子及/或原子穿透。
因此，需要可抗碳及氧化污染之超紫外线光学结构。
发明内容
这些及其它问题大致可藉由提供可被用于如超紫外线光刻之超紫外线有效光学结构之本发明较佳实施例来达成。
依据本发明一实施例，适用于超紫外线或软x射线应用的反射装置系被提供。该反射装置包含具有多层反射器的一基板。封盖层系被形成于该多层反射器上来避免氧化。一实施例中，封盖层包含一惰性氧化物，如Al2O3，HfO2，ZrO2，Ta2O5，Y2O3稳定ZrO2或类似者。
依据本发明另一实施例，一种形成适用于超紫外线或软x射线应用的反射装置的方法系被提供。该方法包含形成封盖层于基板上之多层反射器上。该封盖层可藉由氧环境中的反应性溅射，其中物质系从各氧化标的被直接溅射的非反应性溅射，之后全或部份氧化(如藉由自然氧化，含等离子体的氧的氧化，臭氧(O3)氧化或类似者)的金属层非反应性溅射，原子位准沉积(如ALCVD)或类似者来形成。
依据本发明再另一实施例，一种制图半导体装置的方法系被提供。该方法系使用具有一个或更多反应装置之一超紫外线光刻系统，其中至少一该反应装置具有被形成于多层反射器上之一封盖层。该封盖层可于操作期间避免或降低多层反射器的氧化。
熟练技术人士应了解，所揭示概念及特定实施例可立即被当作执行本发明相同目的之修正或设计其它结构或处理之基础。熟练技术人士亦应了解，该同等建构并不背离附带权利要求中阐述之精神及范畴。
附图说明
为了更完全了解本发明及其优点，现在参考以下附图说明，其中：
图1说明依据本发明一实施例之超紫外线光学结构；及
图2说明依据本发明一实施例之超紫外线光刻系统。
具体实施方式
本较佳实施例之制作及使用系被详细讨论如下。然而，应了解本发明系提供可以各种特定情况具体化之许多可应用发明性概念。在此所讨论之特定实施例仅为制作及使用本发明之特定方法例证，而不限制本发明范围。
现在参考图1，依据本发明一实施例之超紫外线多层反射器100横断面系被显示。该超紫外线多层反射器100包含一基板110，一多层反射器112及一封盖层114。较佳是，基板110系由例如来自Corning，Incorporated之超低膨胀(ULE)玻璃之低热膨胀物质(LTEM)形成。可替代是，如Schott Glass Technologies所生产之Zerodur或类似者之其它物质亦可被使用。
多层反射器112包含具有被选用于低吸收指数及较佳约40-70对交替层之物质高原子序数Z物质及低原子序数Z物质。一实施例中，高原子序数Z物质包含钼，而低原子序数Z物质包含硅。此实施例中，该钼及硅层对厚度系较佳介于约5及约7.5纳米之间(也就是约10-15纳米之超紫外线波长约一半)。因此，多层反射器112之厚度约为200纳米至约525纳米。具有约13.5纳米波长之等离子体源被使用之较佳实施例中，各对交替钼及硅层系具有约6.8纳米厚度。应注意较佳厚度系视超紫外线辐射入射特定多层反射器之角度而定。层之其它厚度，物质及数量亦可被使用。
封盖层114系较佳由提供一个或更多抵抗标的多层反射器氧化之良好扩散屏蔽特性及有效移除碳污染之物质薄层。较佳实施例中，该封盖层包含由氧环境中的反应性溅射所形成之约1至约5厚度铝Al2O3。形成该封盖层之适当方法包含一直流或交流磁控管溅射或离子束沉积。前者系为标的(阴极)处之磁场系产生强局部等离子体密度及高溅射率之二极管溅射方法。离子束溅射系统中，来自独立离子源之离子束系被间接引导至遥远标的。任一方法中的反应性溅射包含金属标的溅射，Al2O3例中，此为铝金属。可被使用之处理气体包含具有添加约10％至20％与来自标的表面之被射出铝原子反应的氧之氩。预期具有氧之精确部份压力控制以避免使标的中毒(氧化)而产生溅射率之大改变。两类型溅射系统系较佳包含单或多标的系统，UHV设计，单基板处理，及动态或静态沉积模式。动态系统中，基板系沿着直或弯曲路径被旋转及/或移动(如使用行星系统)来达成所需沉积速率均匀度(＜3％(3∑)。较尖锐平面可被用来最佳化均匀度。此方式中，Al2O3封盖层被发现可使用相当低处理温度(小于约摄氏200度)来制造，且提供达到约摄氏700度之适当扩散屏蔽特性，高于最大多层反射器温度之经常被考虑温度系发生于这些反射器制造期间或超紫外线曝光工具操作期间。
其它惰性氧化物，如Al2O3，HfO2，ZrO2，Ta2O5，Y2O3稳定ZrO2或类似者亦可被使用。其它处理，如其中物质系从各氧化标的被直接溅射的非反应性溅射，之后全或部份氧化(如藉由自然氧化，含等离子体的氧的氧化，臭氧(O3)氧化或类似者)的金属层非反应性溅射，原子位准沉积(如ALCVD)或类似者亦可被使用。
已发现由这些物质形成的封盖层系提供小于0.2纳米之低表面凹凸度及10-3至5×10-2纳米阶之高厚度均匀度。此创造具有适用于超紫外线光刻技术及50纳米及以下设计之低变异之高反射表面。熟练一般技术者亦了解被用来形成封盖层之低处理温度系可避免或降低反射器层间之相互扩散量。
已发现被以此方式形成之超紫外线反射器系使碳污染被移除而不会有氧化问题。例如，碳污染可藉由引进如H2O的氧化玻璃来移除。先前技术中，引进氧化气体所产生的氧系停留于超紫外线反射器表面上(若可，穿透封盖层)及氧化Bragg反射器，藉此降低效能特性。相对地，本发明实施例系可避免或降低氧原子及分子穿透，藉此保护Bragg反射器表面。封盖层亦可避免或降低可能发生于封盖层表面上的氧化量。
现在参考图2，超紫外线光刻系统200系被显示，其中光学组件系使用依据本发明一实施例所形成之超紫外线光学组件。超紫外线光刻系统200包含一激光器(或其它辐射源)210，一聚光镜212，一反射掩模214，降低镜216及一半导体晶片218。各镜可包含具有依据本发明一实施例所制造的封盖层之镜。本发明实施例可与其它影像系统及配置一起被使用。操作时，聚光镜212可收集及聚焦激光器210至反射掩模214所产生之辐射。通常被扫描的反射掩模214系反射预期图案至降低镜216上。降低镜216系降低掩模尺寸并投射具有预期尺寸之掩模至半导体晶片218上。如上述，依据本发明一实施例所使用之超紫外线光学组件系提供一封盖层，其可提供避免标的Bragg反射器氧化藉此提供较佳反射率及降长有用寿命的氧化屏蔽层。
虽然本发明及其优点已被详细说明，但应了解只要不背离附带权利要求所界定之本发明精神及范畴，在此均可做各种改变，替代及变异。再者，本申请案范围不被预期限制为申请案中所说明之处理，机器，制造，事务组成，装置，方法及步骤特定实施例。一般技术者将可轻易明了既存或稍后被发展之本发明揭示，处理，机器，制造，事务组成，装置，方法或步骤，当在此所说明之对应实施例可依据本发明被使用时，其可执行实质相同功能或达成实质相同结果。于是，附带权利要求系被预期包含于其处理，机器，制造，事务组成，装置，方法或步骤范围内。

Claims (37)

1.一种适用于超紫外线或软x射线应用的反射装置，该反射装置包含：
一基板；
一多层反射器，形成于该基板上；及
一封盖层，形成于该多层反射器上，该封盖层包含在氧化环境中为化学惰性的氧化物。
2.如权利要求1所述的反射装置，其中该基板包含低热膨胀物质。
3.如权利要求2所述的反射装置，其中该基板包含超低膨胀玻璃。
4.如权利要求2所述的反射装置，其中该基板包含微晶玻璃(Zerodur)。
5.如权利要求1所述的反射装置，其中该多层反射器包含高原子序数Z物质及低原子序数Z物质的交替层。
6.如权利要求5所述的反射装置，其中该高原子序数Z物质包含钼。
7.如权利要求5所述的反射装置，其中该低原子序数Z物质包含硅。
8.如权利要求5所述的反射装置，其中各对该高原子序数Z物质及该低原子序数Z物质厚度约为6.8纳米。
9.如权利要求1所述的反射装置，其中该封盖层包含Al2O3，HfO2，ZrO2，Ta2O5，Y2O3稳定ZrO2或其组合。
10.如权利要求1所述的反射装置，其中该封盖层包含多个层。
11.如权利要求1所述的反射装置，其中该封盖层厚度约1纳米至约5纳米。
12.一种形成适用于超紫外线或软x射线应用的反射装置的方法，该方法包含：
提供在其上具有一多层反射器的一基板；及
于该多层反射器上形成一封盖层，该封盖层包含在氧化环境中为化学惰性的氧化物。
13.如权利要求12所述的方法，其中该基板包含低热膨胀物质。
14.如权利要求13所述的方法，其中该基板包含超低膨胀玻璃。
15.如权利要求13所述的方法，其中该基板包含微晶玻璃(Zerodur)。
16.如权利要求12所述的方法，其中该多层反射器包含高原子序数Z物质及低原子序数Z物质的交替层。
17.如权利要求16所述的方法，其中该高原子序数Z物质包含钼。
18.如权利要求16所述的方法，其中该低原子序数Z物质包含硅。
19.如权利要求16所述的方法，其中各对该高原子序数Z物质及该低原子序数Z物质厚度约为6.8纳米。
20.如权利要求16所述的方法，其中该封盖层包含Al2O3，HfO2，ZrO2，Ta2O5，Y2O3稳定ZrO2或其组合。
21.如权利要求12所述的方法，其中该封盖层包含多个层。
22.如权利要求12所述的方法，其中该封盖层厚度约1纳米至约5纳米。
23.如权利要求12所述的方法，其中该形成包含使用金属溅射标的而于有氧环境中执行反应性溅射处理。
24.如权利要求12所述的方法，其中该形成包含执行非反应性溅射处理，其中该惰性氧化物直接从各氧化标的溅射。
25.如权利要求12所述的方法，其中该形成包含执行金属层的非反应性溅射处理并全部或部份氧化该金属层。
26.如权利要求12所述的方法，其中该形成包含执行原子层沉积处理。
27.一种图案化半导体装置的方法，该方法包含：
提供一半导体晶片；
涂敷光抗蚀剂物质；及
曝光一部份该光抗蚀剂物质，该曝光系使用适用于超紫外线或软x射线应用的反射装置执行曝光，该反射装置具有多层反射器上的封盖层，该封盖层包含氧化环境中为化学惰性的氧化物。
28.如权利要求27所述的方法，其中该反射装置进一步包含低热膨胀物质所形成的基板。
29.如权利要求28所述的方法，其中该基板包含超低膨胀玻璃。
30.如权利要求28所述的方法，其中该基板包含微晶玻璃(Zerodur)。
31.如权利要求27所述的方法，其中该多层反射器包含高原子序数Z物质及低原子序数Z物质的交替层。
32.如权利要求31所述的方法，其中该高原子序数Z物质包含钼。
33.如权利要求31所述的方法，其中该低原子序数Z物质包含硅。
34.如权利要求31所述的方法，其中各对该高原子序数Z物质及该低原子序数Z物质厚度约为6.8纳米。
35.如权利要求27所述的方法，其中该封盖层包含Al2O3，HfO2，ZrO2，Ta2O5，Y2O3稳定ZrO2或其组合。
36.如权利要求27所述的方法，其中该封盖层包含多个层。
37.如权利要求27所述的方法，其中该封盖层厚度约1纳米至约5纳米。
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