TWI788618B - 物理氣相沉積靶材組件 - Google Patents
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Abstract
揭露了物理氣相沉積靶材組件、包含靶材組件的PVD腔室及使用該等靶材組件製造EUV遮罩坯料的方法。靶材組件包含相鄰於靶材並圍繞靶材的周邊邊緣的靶材屏蔽，靶材屏蔽包括絕緣材料和非絕緣外周邊裝置夾以固定靶材屏蔽至該組件。
Description
本揭示案的實施例一般屬於物理氣相沉積的領域。更特定地，本揭示案的實施例相關於物理氣相沉積靶材組件、包含物理氣相沉積靶材組件的腔室及使用物理氣相沉積靶材組件製造遮罩坯料的方法。
噴濺是物理氣相沉積(PVD)處理，其中高能離子撞擊並腐蝕固體靶材，並將靶材材料沉積在基板表面上，例如半導體基板或超低膨脹玻璃基板。在半導體製造中，噴濺處理通常在也稱為PVD處理腔室或噴濺腔室的半導體處理腔室內完成。
物理氣相沉積腔室用於將沉積材料噴濺到基板上以製造積體電路晶片、顯示器或極紫外線(EUV)遮罩坯料。EUV遮罩坯料包含多層堆疊，該多層堆疊為對極紫外線光反射的結構。典型地，物理氣相沉積腔室包括封閉壁，該封閉壁封閉引入有處理氣體的處理區域、用於向處理氣體提供能量的氣體激勵器及用於排出和控制腔室中的處理氣體的壓力的排氣口。該腔室用於將來自物理氣相沉積靶材的材料噴濺沉積到基板上，例如鋁、銅、鎢或鉭之類的金屬；或例如氮化鉭、氮化鎢或氮化鈦的金屬化合物。在物理氣相沉積處理中，物理氣相沉積靶材被高能離子(例如電漿)轟擊，導致材料從靶材中噴出並在基板上沉積為膜。
典型的物理氣相沉積腔室具有靶材組件，包含由保持該靶材的背板支撐的固體金屬或其他材料的碟形靶材。在用於製造EUV遮罩坯料的物理氣相沉積腔室中，多層沉積期間產生的每個缺陷都會影響產品良率。特別是，小微粒是製造EUV遮罩坯料期間亞微米至幾微米的「殺手」缺陷的原因。落在遮罩坯料上的單個「殺手」缺陷將使遮罩坯料無效。據此，需要提供減低微粒產生的靶材組件。
據此，本揭示案的一個或更多個實施例係一種用於物理氣相沉積腔室的靶材組件，該靶材組件包括：靶材背板；靶材，該靶材包括周邊邊緣及前端面，該前端面界定在該等周邊邊緣之間延伸的靶材表面，靶材緊貼至靶材背板；靶材屏蔽，該靶材屏蔽相鄰於靶材且環繞靶材的周邊邊緣，靶材屏蔽包括絕緣材料、界定靶材屏蔽外直徑的外周邊及相鄰於靶材的周邊邊緣的內周邊表面；及非絕緣外周邊裝置夾，該外周邊裝置夾包括內直徑，外周邊裝置夾內直徑小於靶材屏蔽外直徑以固定靶材屏蔽，使得靶材屏蔽的內周邊表面與靶材的周邊邊緣間隔開，以提供靶材屏蔽的內周邊表面及靶材的周邊邊緣之間的間隙。
本揭示案的另一態樣屬於一種物理氣相沉積設備，包括：腔室，該腔室具有界定處理區域的壁，該處理區域包含基板支撐；靶材背板；靶材，該靶材包括周邊邊緣及前端面，該前端面界定在該等周邊邊緣之間延伸的靶材表面，靶材緊貼至靶材背板；功率源，該功率源耦合至靶材以從靶材噴濺材料；靶材屏蔽，該靶材屏蔽相鄰於靶材且環繞靶材的周邊邊緣，靶材屏蔽包括絕緣材料、相鄰於靶材的周邊邊緣的內周邊表面及界定靶材屏蔽外直徑的外周邊；及非絕緣外周邊裝置夾，該外周邊裝置夾包括內直徑，外周邊裝置夾內直徑小於靶材屏蔽外直徑以固定靶材屏蔽，使得靶材屏蔽的內周邊表面與靶材的周邊邊緣間隔開，以提供靶材屏蔽的內周邊表面及靶材的周邊邊緣之間的間隙。
本揭示案的另一態樣屬於一種製造極紫外線遮罩坯料的方法，包括以下步驟：沉積從第一靶材組件及第二靶材組件反射極紫外線光的第一材料及第二材料的交替層，第一靶材組件及第二靶材組件之每一者包括：靶材背板；靶材，該靶材包括周邊邊緣及前端面，該前端面界定在該等周邊邊緣之間延伸的靶材表面，靶材緊貼至靶材背板；靶材屏蔽，該靶材屏蔽相鄰於靶材且環繞靶材的周邊邊緣，靶材屏蔽包括絕緣材料及界定靶材屏蔽外直徑的外周邊；及非絕緣外周邊裝置夾，該外周邊裝置夾包括內直徑，外周邊裝置夾內直徑小於靶材屏蔽外直徑以固定靶材屏蔽，使得靶材屏蔽的外周邊與靶材的周邊邊緣間隔開，以提供靶材屏蔽的外周邊及靶材的周邊邊緣之間的間隙。
在描述本揭示案的幾個示例性實施例之前，應理解，本揭示案不限於在以下描述中闡述的構造或處理步驟的細節。本揭示案能夠具有其他實施例並且能夠以各種方式被實踐或實行。
本文所使用的術語「水平」被定義為與遮罩坯料的平面或表面平行的平面，而不管其定向。術語「垂直」是指垂直於剛剛定義的水平的方向。術語，例如「上方」、「下方」、「底部」、「頂部」、「側面」(如在「側壁」中)、「較高」、「下」、「上」、「在…上方」和「在…下方」是相對於水平平面來定義的，如圖式中所展示。
術語「在...上」表示元件之間直接接觸。術語「直接在...上」表示元件之間存在直接接觸，而沒有中間元件。
發明所屬領域具有通常知識者將理解，使用例如「第一」和「第二」之類的序號來描述處理區域並不暗指處理腔室內的特定位置或處理腔室內的曝露順序。
根據本揭示案的實施例，提供了一種靶材組件，可更好地屏蔽靶材背板並減低用於EUV遮罩坯料生產的「殺手」缺陷。
現在參考圖1至3，本揭示案屬於圖1和圖2中所展示的靶材組件111，靶材組件111被使用在如圖3中所展示的例如PVD腔室的物理氣相沉積設備100中。在一實施例中，靶材組件111包括靶材背板114、包括周邊邊緣113的靶材112和界定在周邊邊緣113之間延伸的靶材表面的前端面120，靶材緊貼到靶材背板114。靶材組件111進一步包括相鄰於靶材112並圍繞靶材112的周邊邊緣113的靶材屏蔽118，靶材屏蔽118包括絕緣材料和界定靶材屏蔽外直徑SOD的外周邊119。靶材屏蔽進一步包括相鄰於靶材112的周邊邊緣113的內周邊表面121。靶材組件111進一步包括包括內直徑的非絕緣外周邊裝置夾110，外周邊裝置夾內直徑FID小於靶材屏蔽外直徑SOD以固定靶材屏蔽，使得靶材屏蔽118的內周邊表面121與靶材的周邊邊緣113間隔開，以在靶材屏蔽118的內周邊表面121及靶材112的周邊邊緣113之間提供小間隙G。小間隙G減低了背板上的微粒剝落進入腔室的機會。由於間隙很小，噴濺材料將不會重新沉積在靶材背板上。在一個或更多個實施例中，間隙G在0.01至0.04英寸(0.0254至0.1016 cm)的範圍中。
圖3是物理氣相沉積腔室的形式的物理氣相沉積設備100的示意性橫截面圖，物理氣相沉積設備100包括腔室主體102和由腔室主體102內的基板支撐106支撐的基板104。靶材組件111包含由背板114支撐的靶材112。靶材包含相對於基板支撐106以間隔關係設置的前端面120或可噴濺區域。為了便於說明，未展示包括圓周地繞著靶材延伸的大體上環形金屬環的屏蔽。一些實施例的屏蔽藉由屏蔽支撐在腔室中保持就位。靶材112的前端面120是實質平坦的。
基板支撐106可為電浮動或可由基座電源(未展示)偏置。在一些實施例中，處理氣體經由氣體輸送系統被引入物理氣相沉積設備100，該氣體輸送系統通常包含處理氣體供應(未展示)，包含一個或更多個氣體源以饋送一個或更多個氣體管道以允許氣體經由氣體入口流動進入腔室，該氣體入口通常是腔室壁之其中一者中的開口。處理氣體可包括非反應性氣體，例如氬或氙，而以能量的方式撞擊和噴濺來自靶材112的材料。處理氣體也可包括反應性氣體，例如含氧氣體及/或含氮氣體之其中一者或更多者，而能夠與噴濺的材料反應以在基板104上形成層。靶材112與物理氣相沉積設備100電絕緣且連接至靶材電源(未展示)，例如，RF功率源、DC功率源、脈衝DC功率源，或使用RF功率及/或DC功率或脈衝DC功率的組合功率源。在一個實施例中，靶材功率源向靶材112施加負電壓，以激勵處理氣體以將材料從靶材112噴濺到基板104上。
來自靶材的噴濺材料，為非絕緣體，且在一些實施例中，是基板104上的金屬(例如鉬)或半導體(例如矽)且形成固體材料層。靶材組件111包含接合至靶材112的背板114。與前端面120相對的靶材的背端面被接合至背板。應理解，通常藉由焊接、銅焊、機械緊固件或其他合適的接合技術將靶材112接合至背板。一些實施例的背板由與靶材電接觸的高強度導電金屬製成。也可將靶材背板114和靶材112一起形成而成為單體或整體結構，但通常，它們是接合在一起的分開的部件。
在一個或更多個實施例中，靶材屏蔽118包括絕緣材料，包括陶瓷材料。在一些實施例中，陶瓷材料展現大於或等於1014
ohm-cm的體積電阻率。體積電阻率是一種材料特性，可用於計算材料的電阻。對於具有高電阻率的材料，可使用根據IPC-TM-650的兩線電阻測試來測量體積電阻率。在一個或更多個實施例中，靶材屏蔽是不包含任何孔洞或開口的連續材料件，且靶材屏蔽118不使用螺釘或螺栓緊固到背板114。
在一些實施例中，靶材屏蔽118的陶瓷材料包括氧化鋁，且展現大於或等於1014
ohm-cm的體積電阻率。在一些實施例中，靶材組件111進一步包括O形環123，O形環123設置在外周邊裝置夾110和靶材屏蔽118之間。在一些實施例中，O形環123包括彈性體材料，例如Viton®。O形環在外周邊裝置夾110和靶材屏蔽118之間提供緩衝。在一些實施例中，外周邊裝置夾110包括複數個開口117，調整開口117的大小以接收例如螺栓或螺釘的緊固件，以固定周邊裝置夾110到背板114。
在一個或更多個實施例中，靶材屏蔽118的材料具有足夠高的電阻，以防止靶材與靶材組件中的其他接地零件之間的電接觸。在一些實施例中，背板114被清潔，紋理化。
在一個或更多個實施例中，靶材112包括非絕緣材料。在一些實施例中，靶材組件包括金屬或準金屬。在一些實施例中，金屬包括鉬或鉭。在一些實施例中，準金屬包括矽。在一些實施例中，靶材包括矽或鉬。
根據一些實施例，調整外周邊裝置夾內直徑FID的尺寸以提供靶材周邊邊緣113和外周邊裝置夾110的內邊緣115之間的距離D，以防止外周邊裝置夾110和靶材周邊邊緣113之間的電弧。在一些實施例中，距離D大於1英寸(2.54cm)。在一些實施例中，物理氣相沉積設備包括多個靶材組件。
本揭示案的另一態樣屬於一種製造極紫外線遮罩坯料的方法。該方法包括以下步驟：沉積從第一靶材組件及第二靶材組件反射極紫外線光的第一材料及第二材料的交替層，第一靶材組件及第二靶材組件之每一者包括：靶材背板；靶材，該靶材包括周邊邊緣及前端面，該前端面界定在該等周邊邊緣之間延伸的靶材表面，靶材緊貼至靶材背板。第一靶材組件及第二靶材組件之每一者進一步包括：靶材屏蔽，該靶材屏蔽相鄰於靶材且環繞靶材的周邊邊緣，靶材屏蔽包括絕緣材料、內周邊表面及界定靶材屏蔽外直徑的外周邊；及非絕緣外周邊裝置夾，該外周邊裝置夾包括內直徑，外周邊裝置夾內直徑小於靶材屏蔽外直徑以固定靶材屏蔽，使得靶材屏蔽的內周邊表面與靶材的周邊邊緣間隔開，以提供靶材屏蔽的內周邊表面及靶材的周邊邊緣之間的間隙。
根據一個或更多個實施例的本文所述的靶材組件和物理氣相沉積設備用於製造在基板上形成的EUV遮罩坯料。基板是用於向極紫外線反射元件提供結構支撐的元件。在一個或更多個實施例中，基板由具有低熱膨脹係數(CTE)的材料製成，以在溫度改變期間提供穩定性。在一個或更多個實施例中，基板具有例如對抗機械循環、熱循環、晶體形成或上述之組合的穩定性的特性。根據一個或更多個實施例的基板由例如矽、玻璃、氧化物、陶瓷、玻璃陶瓷或上述之組合的材料形成。
多層堆疊是對極紫外線光反射的結構。多層堆疊包含第一反射層和第二反射層的交替反射層。
第一反射層和第二反射層形成反射對。在非限定實施例中，多層堆疊包含20至60個反射對的範圍以用於總共多達120個反射層。
第一反射層和第二反射層由多種材料形成。在一實施例中，第一反射層和第二反射層分別由矽和鉬形成。第一反射層和第二反射層具有多種結構。
因為多數材料在極紫外線波長吸收光，使用的光學元件是反射性的，而不是其他微影系統中使用的透射性的。多層堆疊藉由具有不同光學特性的交替薄材料層來產生布拉格(Bragg)反射鏡或鏡，從而形成反射結構。
在圖示性實施例中，使用例如磁控管噴濺的物理氣相沉積技術來形成多層堆疊。在一實施例中，多層堆疊的第一反射層和第二反射層具有藉由磁控管噴濺技術形成的屬性，包含精確的厚度、低的粗糙度及層之間的清潔介面。在一實施例中，多層堆疊的第一反射層和第二反射層具有藉由物理氣相沉積形成的屬性，包含精確的厚度、低的粗糙度及層之間的清潔介面。
精確控制使用物理氣相沉積技術形成的多層堆疊的層的實體尺寸以增加反射率。在一實施例中，第一反射層，例如矽層，具有4.1 nm的厚度。第二反射層，例如鉬層，具有2.8 nm的厚度。層的厚度決定了極紫外線反射元件的峰值反射率波長。若層的厚度不正確，會減低在所需波長13.5 nm的反射率。
在整個說明書中對「一個實施例」、「某些實施例」、「一個或更多個實施例」或「一實施例」的引用是指結合該實施例描述的特定特徵、結構、材料或屬性被包含於本揭示案的至少一個實施例中。因此，在整個說明書中各處出現的術語例如「在一個或更多個實施例中」、「在某些實施例中」、「在一個實施例中」或「在一實施例中」不一定是指本揭示案的相同實施例。進一步地，在一個或更多個實施例中，可以任何合適方式來組合特定的特徵、結構、材料或屬性。
儘管此處已參考特定實施例描述了本揭示案，應理解，該等實施例僅是本揭示案的原理和應用的說明。對於發明所屬領域具有通常知識者而言，將顯而易見的是，在不脫離本揭示案的精神和範圍的情況下，可對本揭示案的方法和設備進行各種修改和變化。因此，本揭示案意圖包含在所附申請專利範圍及其等同物的範圍內的修改和變化。
100:物理氣相沉積設備
102:腔室主體
104:基板
106:基板支撐
110:外周邊裝置夾
111:靶材組件
112:靶材
113:周邊邊緣
114:靶材背板
115:內邊緣
117:開口
118:靶材屏蔽
119:外周邊
120:前端面
121:內周邊表面
123:O形環
為了可以詳細地理解本揭示案的上述特徵的方式，可藉由參考實施例來對本揭示案進行更具體的描述，該揭示案的描述在上文中被簡要總結，其中一些圖示於附圖中。然而，應注意附圖僅圖示了本揭示案的典型實施例，因此不應被視為是對其範圍的限制，因為本揭示案可允許其他等效的實施例。
圖1是根據本揭示案的實施例的物理氣相沉積靶材組件的分解等距視圖；
圖2是根據本揭示案的實施例的物理氣相沉積靶材組件的頂部平面視圖；
圖3是根據本揭示案的實施例的包含物理氣相沉積靶材的物理氣相沉積設備的橫截面視圖。
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無
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111:靶材組件
112:靶材
113:周邊邊緣
114:靶材背板
118:靶材屏蔽
119:外周邊
121:內周邊表面
Claims (20)
- 一種用於一物理氣相沉積腔室的靶材組件，該靶材組件包括：一靶材背板；一靶材，該靶材包括多個周邊邊緣及一前端面，該前端面界定在該等周邊邊緣之間延伸的一靶材表面，該靶材緊貼至該靶材背板；一靶材屏蔽，該靶材屏蔽相鄰於該靶材且環繞該靶材的該等周邊邊緣，該靶材屏蔽包括一絕緣材料、界定一靶材屏蔽外直徑的一外周邊及相鄰於該靶材的該等周邊邊緣的一內周邊表面；及一非絕緣外周邊裝置夾，該外周邊裝置夾固定到該背板並包括一內直徑，該外周邊裝置夾內直徑小於該靶材屏蔽外直徑並圍繞和相鄰於該靶材屏蔽的外周邊以固定該靶材屏蔽，使得該靶材屏蔽的該內周邊表面與該靶材的該等周邊邊緣間隔開，以提供該靶材屏蔽的該內周邊表面及該靶材的該等周邊邊緣之間的一間隙。
- 如請求項1所述之靶材組件，其中該絕緣材料包括一陶瓷材料。
- 如請求項2所述之靶材組件，其中該陶瓷材料展現大於或等於1014ohm-cm的一體積電阻率。
- 如請求項3所述之靶材組件，其中該陶瓷材料包括氧化鋁。
- 如請求項1所述之靶材組件，進一步包括一 O形環，該O形環設置於該外周邊裝置夾及該靶材屏蔽之間。
- 如請求項5所述之靶材組件，其中該靶材包括一非絕緣材料。
- 如請求項6所述之靶材組件，其中該靶材包括一金屬或一準金屬。
- 如請求項7所述之靶材組件，其中該靶材包括矽或鉬。
- 如請求項1所述之靶材組件，其中調整該外周邊裝置夾內直徑之尺寸以提供該靶材周邊邊緣及該外周邊裝置夾之間的至少2.54cm的一距離，以防止該外周邊裝置夾及該靶材周邊邊緣之間的電弧，且該間隙在0.0254cm到0.1016cm的一範圍中。
- 一種物理氣相沉積設備，包括：一腔室，該腔室具有界定一處理區域的一壁，該處理區域包含一基板支撐；及一靶材組件，包含：一靶材背板；一靶材，該靶材包括多個周邊邊緣及一前端面，該前端面界定在該等周邊邊緣之間延伸的一靶材表面，該靶材緊貼至該靶材背板；一功率源，該功率源耦合至該靶材以從該靶材噴濺材料；一靶材屏蔽，該靶材屏蔽相鄰於該靶材且環繞該靶 材的該等周邊邊緣，該靶材屏蔽包括一絕緣材料、相鄰於該靶材的該等周邊邊緣的一內周邊表面及界定一靶材屏蔽外直徑的一外周邊；及一非絕緣外周邊裝置夾，該外周邊裝置夾固定到該背板並包括一內直徑，該外周邊裝置夾內直徑小於該靶材屏蔽外直徑並圍繞和相鄰於該靶材屏蔽的外周邊以固定該靶材屏蔽，使得該靶材屏蔽的該內周邊表面與該靶材的該等周邊邊緣間隔開，以提供該靶材屏蔽的該內周邊表面及該靶材的該等周邊邊緣之間的一間隙。
- 如請求項10所述之物理氣相沉積設備，其中該絕緣材料包括一陶瓷材料。
- 如請求項11所述之物理氣相沉積設備，其中該陶瓷材料展現大於或等於1014ohm-cm的一體積電阻率。
- 如請求項12所述之物理氣相沉積設備，其中該陶瓷材料包括氧化鋁。
- 如請求項10所述之物理氣相沉積設備，進一步包括一O形環，該O形環設置於該外周邊裝置夾及該靶材屏蔽之間。
- 如請求項14所述之物理氣相沉積設備，其中該靶材包括一非絕緣材料。
- 如請求項15所述之物理氣相沉積設備，其中該靶材包括一金屬或一準金屬。
- 如請求項16所述之物理氣相沉積設備，其中該靶材包括矽或鉬。
- 如請求項16所述之物理氣相沉積設備，其中調整該外周邊裝置夾內直徑之尺寸以提供該靶材周邊邊緣及該外周邊裝置夾之間的至少2.54cm的一距離，以防止該外周邊裝置夾及該靶材周邊邊緣之間的電弧，且該間隙在0.0254cm到0.1016cm的一範圍中。
- 如請求項10所述之物理氣相沉積設備，其中該設備包括多個靶材組件。
- 一種製造一極紫外線遮罩坯料的方法，包括以下步驟：沉積從一第一靶材組件及一第二靶材組件反射極紫外線光的一第一材料及一第二材料的交替層，該第一靶材組件及該第二靶材組件之每一者包括：一靶材背板；一靶材，該靶材包括多個周邊邊緣及一前端面，該前端面界定在該等周邊邊緣之間延伸的一靶材表面，該靶材緊貼至該靶材背板；一靶材屏蔽，該靶材屏蔽相鄰於該靶材且環繞該靶材的該等周邊邊緣，該靶材屏蔽包括一絕緣材料及界定一靶材屏蔽外直徑的一外周邊；及一非絕緣外周邊裝置夾，該外周邊裝置夾固定到該背板並包括一內直徑，該外周邊裝置夾內直徑小於該靶材屏蔽外直徑並圍繞和相鄰於該靶材屏蔽的外周邊 以固定該靶材屏蔽，使得該靶材屏蔽的該外周邊與該靶材的該等周邊邊緣間隔開，以提供該靶材屏蔽的該外周邊及該靶材的該等周邊邊緣之間的一間隙。
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