TWI827922B - 極紫外線遮罩素材及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

揭露了極紫外線(EUV)遮罩素材、其製造方法及其生產系統。EUV遮罩素材包括基板；基板上的反射層的多層堆疊；反射層的多層堆疊上的覆蓋層；及覆蓋層上的吸收劑。吸收劑包括複數個雙層，雙層包括矽的第一層及選自下方群組的第二層，群組由TaSb、CSb、TaNi、TaCu、SbN、CrN、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、Pt；TaSb、CSb、TaNi、TaCu、SbN、CrN、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、Pt的氧化物；及TaSb、CSb、TaNi、TaCu、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、與Pt的氮化物所組成。

Description

極紫外線遮罩素材及其製造方法
本揭示一般地涉及極紫外線微影，且更具體地涉及具有包含第一層與第二層的吸收劑的極紫外線遮罩素材與相轉移遮罩及其製造方法。
極紫外線(EUV)微影，也稱為軟X光投射微影，可用於製造0.0135微米與更小的最小特徵尺寸的半導體裝置。然而，極紫外光，通常在5至100奈米的波長範圍中，實際上被所有的材料強力地吸收。因此，極紫外線系統藉由光的反射而非光的穿透來運作。透過使用一系列的鏡子、或透鏡元件、及反射元件、或遮罩素材，其被塗佈有非反射吸收劑遮罩圖案，圖案化的光化光(actinic light)反射到光阻塗佈的半導體基板上。
極紫外線微影系統的透鏡元件與遮罩素材被諸如鉬與矽的反射多層塗層的材料所塗佈。藉由使用強烈地反射在極度狹窄的紫外線帶通內的光(例如，對於13.5奈米的紫外光之12.5至14.5奈米帶通)的多層塗層來塗佈的基板，已經獲得每個透鏡元件或遮罩素材之約65%的反射值。
圖1顯示習知的EUV反射遮罩10，其由EUV遮罩素材所形成，EUV遮罩素材包括基板14上的反射多層堆疊 12，反射多層堆疊12藉由布拉格干涉反射在未遮蓋部分處的EUV輻射。藉由蝕刻緩衝層18與吸收劑層20而形成習知的EUV反射遮罩10的遮蓋(非反射)區域16。吸收層通常具有在從51nm至77nm範圍中的厚度。覆蓋層22形成在反射多層堆疊12上方且在蝕刻處理期間保護反射多層堆疊12。如將在之後進一步論述的，EUV遮罩素材被製造在塗佈有多層、覆蓋層及吸收層的低熱膨脹材料的基板上，此基板接著被蝕刻以提供遮蓋(非反射)區域16與反射區域24。
國際半導體技術指標(ITRS)指明節點覆蓋要求為技術的最小半間距特徵尺寸的某一百分比。由於在所有反射微影系統中固有的影像佈局與覆蓋誤差的影響，EUV反射遮罩會需要依附於更精確平坦的規格以用於未來的生產。此外，EUV素材對於在素材的工作區域上的缺陷具有非常低的容限。再者，儘管吸收層的角色是吸收光，但由於吸收劑層的折射率與真空的折射率(n=1)間的差異，也會有相轉移效應，且此相轉移導致3D遮罩效應。有著提供具有緩和3D遮罩效果的吸收劑的EUV遮罩素材的需求。
本揭示的一或多個實施例關於一種EUV遮罩素材，包含：基板；反射EUV輻射的多層堆疊，此多層堆疊包含複數個反射層對；在反射EUV輻射的此多層堆疊上的覆蓋層；以及在覆蓋層上的吸收劑，此吸收劑包含複數個雙層，此雙層包含矽的第一層及選自一群組的第二層，此 群組由TaSb、CSb、TaNi、TaCu、SbN、CrN、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、與Pt；TaSb、CSb、TaNi、TaCu、SbN、CrN、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、與Pt的氧化物；及TaSb、CSb、TaNi、TaCu、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、與Pt的氮化物所組成。
本揭示的額外實施例關於一種製造一極紫外線(EUV)遮罩素材的方法，包含以下步驟：在基板上形成反射EUV輻射的多層堆疊，此多層堆疊包含複數個反射層對；在此多層堆疊上形成覆蓋層；以及在此覆蓋層上形成吸收劑，此吸收劑包含複數個雙層，此雙層包含矽的第一層及選自一群組的第二層，此群組由TaSb、CSb、TaNi、TaCu、SbN、CrN、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、Pt；TaSb、CSb、TaNi、TaCu、SbN、CrN、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、Pt的氧化物；及TaSb、CSb、TaNi、TaCu、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、與Pt的氮化物所組成。
在說明本揭示的若干範例實施例之前，將理解到本揭示並不限於在以下說明中所述的構造或處理步驟的細節。本揭示能夠為其他的實施例且可被各種方式實踐或執行。
在此使用的術語「水平的」界定為平行於遮罩素材的平面或表面的平面，而無關此平面的定向。術語「垂直的」指稱與剛剛所界定的水平的正交的方向。諸如「之上」、「之下」、「底部」、「頂部」、「側部」(如在「側壁」中)、「較高的」、「較低的」、「上部」、「上方」及「下方」的術語為關於水平的平面來界定，如圖示中所示。
術語「在…上」指示元件之間的直接接觸。術語「直接地在…上」指示元件之間的直接接觸且無中介元件。
本領域的熟習技藝者將理解到諸如「第一」與「第二」的序數的使用以說明處理區並不意指處理腔室內的特定區位，或處理腔室內的暴露順序。
當在本說明書與隨附申請專利範圍中使用，術語「基板」指稱一表面、或表面的一部分，在此表面上進行處理。除非上下文清楚地指明並非如此，本領域的熟習技藝者也將理解到提及一基板可僅指稱此基板的一部分。此外，提及在基板上的沉積可意指赤裸基板與具有沉積或形成在基板上的一或多個膜或特徵的基板兩者。
現在參照第2圖，顯示極紫外線微影系統100的範例實施例。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、及目標晶圓110。反射元件包括聚光器104、EUV反射遮罩106、光學縮減組件108、遮罩素材、鏡子、或前述物的組合。
極紫外光源102產生極紫外光112。極紫外光112是具有波長在範圍從5至50奈米(nm)中的電磁輻射。例如，極紫外光源102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、或前述物的組合。
極紫外光源102產生具有各種特性的極紫外光112。極紫外光源102產生在一波長範圍中的寬頻極紫外線輻射。例如，極紫外光源102產生具有波長範圍從5至50nm的極紫外光112。
在一或多個實施例中，極紫外光源102產生具有狹窄頻寬的極紫外光112。例如，極紫外光源102產生在13.5nm處的極紫外光112。波長峰的中心為13.5nm。
聚光器104是用於反射與聚焦極紫外光112的光學單元。聚光器104將來自極紫外光源102的極紫外光112反射並集中以照射EUV反射遮罩106。
儘管聚光器104顯示為單一元件，但理解到聚光器104可包括一或多個反射元件，諸如凹面鏡、凸面鏡、平面鏡、或前述物的組合，用於反射並集中極紫外光112。例如，聚光器104可為單一凹面鏡或具有凸面、凹面、及平坦光學元件的光學組件。
EUV反射遮罩106是具有遮罩圖案114的極紫外線反射元件。EUV反射遮罩106創造微影圖案以形成將形成在目標晶圖110上的電路佈局。EUV反射遮罩106反射極紫外光112。遮罩圖案114界定電路佈局的一部分。
光學縮減組件108是用於縮減遮罩圖案114的影像的光學單元。來自EUV反射遮罩106的極紫外光112的反射被光學縮減組件108縮減並反射至目標晶圓110上。光學縮減組件108可包括鏡子與其他光學元件以縮減遮罩圖案114的影像的尺寸。例如，光學縮減組件108可包括凹面鏡，用於反射並聚焦極紫外光112。
光學縮減組件108縮減在目標晶圓110上遮罩圖案114的影像的尺寸。例如，遮罩圖案114藉由光學縮減組件108可在目標晶圓110上以4：1的比例成像，以在目標晶 圓110上形成藉由遮罩圖案114呈現的電路。極紫外光112可同步地掃描EUV反射遮罩106與目標晶圓110，以在目標晶圓110上形成遮罩圖案114。
現在參照第3圖，顯示極紫外線反射元件生產系統200的實施例。極紫外線反射元件包括EUV遮罩素材204、極紫外線鏡205、或諸如EUV反射遮罩106的其他反射元件。
極紫外線反射元件生產系統200可生產遮罩素材、鏡子、或反射第2圖的極紫外光112的其他元件。極紫外線反射元件生產系統200藉由施加薄塗層至源基板203來製造反射元件。
EUV遮罩素材204是用於形成第2圖的EUV反射遮罩106的多層結構。可使用半導體製造技術來形成EUV遮罩素材204。EUV反射遮罩106可具有藉由蝕刻與其他處理形成在EUV遮罩素材204上的第2圖的遮罩圖案114。
極紫外線鏡205是反射在極紫外光範圍中的多層結構。可使用半導體製造技術來形成極紫外線鏡205。EUV遮罩素材204與極紫外線鏡205可為關於形成在各元件上的層類似的結構，然而，極紫外線鏡205不具有遮罩圖案114。
反射元件是極紫外光112的有效反射器。在一實施例中，EUV遮罩素材204與極紫外線鏡205具有大於60%的極紫外線反射率。若反射元件反射多於60%的極紫外光122時，反射元件是有效的。
極紫外線反射元件生產系統200包括晶圓裝載及載具處理系統202，源基板203被載入晶圓裝載及載具處理系統202中，及反射元件從晶圓裝載及載具處理系統202載出。大氣處理系統206提供出入口至晶圓處理真空腔室208。晶圓裝載及載具處理系統202可包括基板傳送盒、裝載閘、及其他部件以將基板從大氣移送至系統內的真空。因為EUV遮罩素材204用以形成非常小尺度的裝置，源基板203與EUV遮罩素材204在真空系統中處理以避免污染與其他缺陷。
晶圓處理真空腔室208可含有兩個真空腔室，第一真空腔室210與第二真空腔室212。第一真空腔室210包括第一晶圓處理系統214，而第二真空腔室212包括第二晶圓處理系統216。儘管晶圓處理真空腔室208被描述為具有兩個真空腔室，但可理解到此系統可具有任意數目的真空腔室。
晶圓處理真空腔室208可具有環繞其周圍的複數個埠，用於附接各種其他系統。第一真空腔室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、及預清洗系統224。除氣系統218用於從基板熱脫附水分。預清洗系統224用於清洗晶圓、遮罩素材、鏡子、或其他光學部件的表面。
物理氣相沉積系統，諸如第一物理氣相沉積系統220與第二物理氣相沉積系統222，可用以在源基板203上形成導電材料的薄膜。例如，物理氣相沉積系統可包括 真空沉積系統，諸如磁控濺鍍系統、離子濺鍍系統、脈衝雷射沉積、陰極電弧沉積、或前述物的組合。物理氣相沉積系統，諸如磁控濺鍍系統，在源基板203上形成薄層，薄層包括矽層、金屬層、合金層、化合物層、或前述物的組合。
物理氣相沉積系統形成反射層、覆蓋層、及吸收劑層。例如，物理氣相沉積系統可形成下列的層：矽、鉬、氧化鈦、二氧化鈦、氧化釕、氧化鈮、釕鎢、釕鉬、釕鈮、鉻、銻、氮化物、化合物、或前述物的組合。儘管一些化合物被描述成氧化物，理解到此等化合物可包括氧化物、二氧化物、具有氧原子的原子混合物、或前述物的組合。
第二真空腔室212具有與其連接的第一多陰極源226、化學氣相沉積系統228、固化腔室230、及極平滑沉積腔室232。例如，化學氣相沉積系統228可包括可流動化學氣相沉積系統(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、與極平滑沉積腔室232可在與極紫外線反射元件生產系統200分開的系統中。
化學氣相沉積系統228可在源基板203上形成材料薄膜。例如，化學氣相沉積系統228可用於在源基板203上形成材料層，材料層包括單晶層、多晶層、非晶層、磊晶層、或前述層的組合。化學氣相沉積系統228可形成下列的層：矽、氧化矽、碳氧化矽、鉭、鎢、碳化矽、氮化 矽、氮化鈦、金屬、合金、及適用於化學氣相沉積的其他材料。例如，化學氣相沉積系統可形成平面化層。
第一晶圓處理系統214能將源基板203在大氣處理系統206與環繞在連續真空中的第一真空腔室210的周圍的各種系統之間移動。第二晶圓處理系統216能將源基板203移動環繞第二真空腔室212，同時維持源基板203在連續真空中。極紫外線反射元件生產系統200可將源基板203與EUV遮罩素材204在連續真空中於第一晶圓處理系統214與第二晶圓處理系統216之間移送。
現在參照第4圖，顯示極紫外線反射元件302的一實施例。在一或多個實施例中，極紫外線反射元件302是第3圖的EUV遮罩素材204或第3圖的極紫外線鏡205或EUV相轉移遮罩。EUV遮罩素材204與極紫外線鏡205是用於反射第2圖的極紫外光112的結構。EUV遮罩素材204可用以形成第2圖所示的EUV反射遮罩106。
極紫外線反射元件302包括基板304、反射層的多層堆疊306、及覆蓋層308。在一或多個實施例中，極紫外線鏡205用以形成用於使用在第2圖的聚光器104中或第2圖的光學縮減組件108中的反射結構。
極紫外線反射元件302，其可為EUV遮罩素材204或EUV相轉移遮罩，包括基板304、反射層的多層堆疊306、覆蓋層308、及吸收劑310。極紫外線反射元件302可為EUV遮罩素材204，其用以藉由以所需的電路佈局圖案化吸收劑310來形成第2圖的EUV反射遮罩106。
在以後章節中，為了簡明，用於EUV遮罩素材204的術語與用於極紫外線鏡205的術語可互換地使用。在一或多個實施例中，EUV遮罩素材204包括帶有額外添加的吸收劑310的極紫外線鏡205的部件以形成第2圖的遮罩圖案114。
EUV遮罩素材204是用於形成具有遮罩圖案114的EUV反射遮罩106的光學平坦結構。在一或多個實施例中，EUV遮罩素材204的反射表面形成用於反射諸如第2圖的極紫外光112的入射光的平坦焦平面。
基板304是提供結構支撐於極紫外線反射元件302的元件。在一或多個實施例中，基板304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。在一或多個實施例中，基板304具有性質，諸如對於機械循環、熱循環、晶體形成、或前述性質的組合的穩定性。根據一或多個實施例的基板304由諸如矽、玻璃、氧化物、陶瓷、玻璃陶瓷、或前述物的組合的材料所形成。
多層堆疊306是反射極紫外光112的結構。多層堆疊306包括第一反射層312與第二反射層314的交替反射層。
第一反射層312與第二反射層314形成第4圖的反射對316。在一非限制性實施例中，多層堆疊306包括範圍為20至60個反射對316，用於總計高達120個反射層。
第一反射層312與第二反射層314可由各種材料形成。在一實施例中，第一反射層312與第二反射層314 分別由矽與鉬所形成。儘管此等層顯示為矽與鉬，理解到交替層可由其他材料形成或具有其他內部結構。
第一反射層312與第二反射層314可具有各種結構。在一實施例中，第一反射層312與第二反射層314兩者形成為單一層、多個層、分隔層結構、非均勻結構、或前述物的組合。
因為大部分的材料吸收在極紫外線波長處的光，所使用的光學元件是反射性而非在其他微影系統中使用的穿透性。藉由使交替的材料薄層帶有不同的光學性質以創造布拉格反射器或鏡子，多層堆疊306形成反射結構。
在一實施例中，每個交替層具有對於極紫外光112相異的光學常數。當交替層的厚度的週期是極紫外光112的波長的一半時，交替層提供共振反射率。在一實施例中，對於波長13nm處的極紫外光112，交替層是約6.5nm厚。理解到所提供的尺寸與尺度是在典型元件的一般工程容限內。
多層堆疊306可以各種方法形成。在一實施例中，第一反射層312與第二反射層314以磁控濺鍍、離子濺鍍系統、脈衝雷射沉積、陰極電弧沉積、或前述方法的組合來形成。
在一說明性實施例中，使用諸如磁控濺鍍的物理氣相沉積技術形成多層堆疊306。在一實施例中，多層堆疊306的第一反射層312與第二反射層314具有藉由磁控濺鍍技術所形成的特性，包括精確厚度、低粗糙度、及層 間的乾淨界面。在一實施例中，多層堆疊306的第一反射層312與第二反射層314具有藉由物理氣相沉積所形成的特性，包括精確厚度、低粗糙度、及層間的乾淨界面。
使用物理氣相沉積技術形成的多層堆疊306的層的實際尺寸可被精確控制以增加反射率。在一實施例中，諸如一層的矽之第一反射層312具有4.1nm厚度。諸如一層的鉬之第二反射層314具有2.8nm厚度。層的厚度規定極紫外線反射元件的峰值反射率波長。若層的厚度不正確，則在期望的波長13.5nm處的反射率會降低。
在一實施例中，多層堆疊306具有大於60%的反射率。在一實施例中，使用物理氣相沉積形成的多層堆疊306具有範圍為66%-67%的反射率。在一或多個實施例中，在以較硬的材料形成的多層堆疊306上方形成覆蓋層308改善反射率。在一些實施例中，使用低粗糙度層、層間的乾淨界面、改善的層材料、或前述物的組合來達成大於70%的反射率。
在一或多個實施例中，覆蓋層308是容許極紫外光122穿透的保護層。在一實施例中，覆蓋層308直接形成在多層堆疊306上。在一或多個實施例中，覆蓋層308保護多層堆疊306免於污染物與機械損傷。在一個實施例中，多層堆疊306對於氧、鉭、鉭氫化合物(hydrotantalums)、或前述物的組合的污染是敏感的。根據一實施例的覆蓋層308與污染物相互作用以中和污染物。
在一或多個實施例中，覆蓋層308是對於極紫外光112為透明的光學均勻結構。極紫外光112通過覆蓋層308以從多層堆疊306反射。在一或多個實施例中，覆蓋層308具有1%至2%的總反射率損失。在一或多個實施例中，不同材料的各者具有取決於厚度的不同反射率損失，但反射率損失的總體會在從1%至2%的範圍中。
在一或多個實施例中，覆蓋層308具有平滑表面。例如，覆蓋層308的表面可具有小於0.2 nm RMS(均方根量測)的粗糙度。在另一實例中，覆蓋層308的表面具有對於長度在範圍從1/100 nm至1/1 µm中的0.08 nm RMS的粗糙度。RMS粗糙度會隨著所量測的範圍而變動。對於從100 nm至1微米的特定範圍，粗糙度為0.08 nm或更小，粗糙度在較大的範圍上會增加。
覆蓋層308可以各種方法形成。在一實施例中，覆蓋層308以磁控濺鍍、離子濺鍍系統、離子束沉積、電子束蒸鍍、射頻(RF)濺鍍、原子層沉積(ALD)、脈衝雷射沉積、陰極電弧沉積、或前述方法的組合而形成在或直接在多層堆疊306上。在一或多個實施例中，覆蓋層308具有藉由磁控濺鍍技術所形成的實體特性，包括精確厚度、低粗糙度、及層間的乾淨界面。在一實施例中，覆蓋層308具有藉由物理氣相沉積所形成的實體特性，包括精確厚度、低粗糙度、及層間的乾淨界面。
在一或多個實施例中，覆蓋層308由具有足以在清洗期間抵抗腐蝕的硬度的各種材料形成。在一個實施例中，釕用於作為覆蓋層材料，因為其是良好的蝕刻終止且在操作條件下是相對惰性的。然而，理解到可使用其他材料以形成覆蓋層308。在特定實施例中，覆蓋層308具有範圍從2.5至5.0 nm中的厚度。
在一或多個實施例中，吸收劑310是吸收極紫外光112的層。在一實施例中，吸收劑310用於藉由提供不反射極紫外光112的區域來在EUV反射遮罩106上形成圖案。根據一或多個實施例的吸收劑310包含具有對於極紫外光112的特定頻率(諸如約13.5 nm)的高吸收係數的材料。在一實施例中，吸收劑310直接形成在覆蓋層308上，且使用光微影處理來蝕刻吸收劑310以形成EUV反射遮罩106的圖案。
根據一或多個實施例，諸如極紫外線鏡205的極紫外線反射元件302被形成具有基板304、多層堆疊306、及覆蓋層308。極紫外線鏡205具有光學平坦表面且可有效地及均勻地反射極紫外光112。
根據一或多個實施例，諸如EUV遮罩素材204或相轉移遮罩的極紫外線反射元件302被形成具有基板304、多層堆疊306、覆蓋層308、及吸收劑310。遮罩素材204具有光學平坦表面且可有效地及均勻地反射極紫外光112。在一實施例中，以EUV遮罩素材204的吸收劑310來形成遮罩圖案114。
根據一或多個實施例，在覆蓋層308上方形成吸收劑310增加EUV反射遮罩106的可靠性。覆蓋層308作為用於吸收劑310的蝕刻終止層。當第2圖的遮罩圖案114蝕刻進入吸收劑310時，吸收劑310之下的覆蓋層308停止蝕刻動作以保護多層堆疊306。在一或多個實施例中，吸收劑310對於覆蓋層308為蝕刻選擇性的。在一些實施例中，覆蓋層308包含釕，且吸收劑310對於釕是蝕刻選擇性的。
現在參照第5圖，在一些實施例中為EUV遮罩素材或EUV相轉移遮罩的極紫外線反射元件400顯示為包含基板414、基板414上的反射層412的多層堆疊、包括複數個反射層對的反射層412的多層堆疊。在一或多個實施例中，複數個反射層對由選自含鉬(Mo)材料與含矽(Si)材料的材料所製成。在一些實施例中，複數個反射層對包含鉬與矽的交替層。極紫外線遮罩反射元件400進一步包括反射層412的多層堆疊上的覆蓋層422，及有著覆蓋層422上的吸收劑420。在一實施例中，吸收劑420包含第一層420a與第二層420b，其提供反射劑層對。在一或多個實施例中，複數個反射層412選自含鉬(Mo)材料與含矽(Si)材料及覆蓋層422包含釕。
在特定實施例中，有著複數個吸收劑層對，其提供吸收劑層的多層堆疊420，多層堆疊420包括複數個吸收劑層對420a、420b、420c、420d、420e、420f，每一對包含(第一層420a/第二層420b、第一層420c/第二層420d、第一層420e、第二層420f)。在一或多個實施例中，第一層與第二層的每一者的厚度被最佳化用於不同材料與應用，及典型地在範圍為1～20 nm，諸如從1 nm至 9 nm，例如，4.5 nm。在一或多個實施例中，有著3至40個雙層，諸如從3至12、3至11、3至10、3至9、3至8、3至7、3至6、3至5、4至13、4至12、4至11、4至10、4至9、4至8、4至7、4至6、5至13、5至12、5至11、5至10、5至9、5至8、5至7、6至13、6至12、6至11、6至10、6至9、6至8、7至13、7至12、7至11、7至10、7至9、8至13、8至12、8至11、8至10、9至13、9至12、9至11、10至13、10至12、或11至13個雙層。
在一或多個實施例中，有著在覆蓋層上的吸收劑420，吸收劑包含含有矽的第一層(例如，420a)及第二層(例如，420b)的雙層。在一或多個實施例中，第二層為金屬，且在特定實施例中為具有高於0.035的消光係數(k值)及低於0.95的折射率(n值)的材料。
在一或多個實施例中，第二層選自以下物種所組成的群組：TaSb、CSb、TaNi、TaCu、SbN、CrN、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、Pt；TaSb、CSb、TaNi、TaCu、SbN、CrN、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、Pt的氧化物；及TaSb、CSb、TaNi、TaCu、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、與Pt的氮化物。在第二層材料的每一者選自TaSb、CSb、TaNi、TaCu、SbN、與CrN的群組之特定實施例中，第二層為合金，及在更特定實施例中，這些第二層的每一者為非晶質合金。
在一或多個實施例中，包含第一層420a與第二層420b的吸收劑420形成雙層結構。在一或多個實施例中，遮罩素材包含具有「可調整」相轉移及反射率值的可蝕刻相轉移遮罩堆疊以最佳化用於不同類型應用的吸收劑的效能。在一或多個實施例中，吸收劑420可達到接近215度的相轉移與帶有6%與15%之間的反射率。此與當前最新技術的Ta基吸收劑相比較，能夠致使於焦深(DOF)、正規化成像對數斜率(normalized image log slope(NILS))與遠心誤差(telecentricity error(TCE))的遮罩的效能中的顯著改善。
DOF係關於用於微影處理的處理訊窗尺寸。NILS是微影處理中的空中影像的品質的量測。TCE是微影處理中的具有失焦的影像位移的量測。在一或多個實施例中，本文所述的遮罩素材提供可能的最高DOF與NILS及可能的最低TCE。
在一或多個實施例中，雙層的第一層包含矽。一範圍的材料當與諸如TaSb之雙層的吸收劑一起使用時可達到接近於215度的相轉移及6%和15%之間的反射率。此可致使與現行的Ta基吸收劑相比較之在焦深(DOF)、正規化成像對數斜率(NILS)與遠心誤差(TCE)方面的遮罩的效能中的顯著改善。可用以取代TaSb的其他材料包括可蝕刻且具有高消光係數(k值)的任何材料，諸如CSb、TaNi、TaCu、SbN、CrN、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、Pt；TaSb、CSb、TaNi、TaCu、SbN、CrN、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、Pt的氧化物；及TaSb、CSb、TaNi、TaCu、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、及Pt的氮化物。
在特定實施例中，第二層包含TaSb。在更特定實施例中，TaSb包含範圍從約21.9重量%至約78.2重量%的鉭及範圍從約21.8重量%至約78.1重量%的銻。
在特定實施例中，第二層包含CSb。在更特定實施例中，CSb包含範圍從約0.3重量%至約3.6重量%的碳及範圍從約96.4重量%至約99.7重量%的銻，或範圍從約5.0重量%至約10.8重量%的碳及範圍從約89.2重量%至約95.0重量%的銻。
在特定實施例中，第二層包含SbN。在更特定實施例中，SbN包含範圍從約78.8重量%至約99.8重量%的銻及範圍從約0.2重量%至約21.2重量%的氮。
在特定實施例中，第二層包含TaNi。在更特定實施例中，TaNi包含範圍從約56.9重量%至約94.6重量%的鉭及範圍從約5.4重量%至約43.1重量%的鎳。
在特定實施例中，第二層包含TaCu。在更特定實施例中，TaCu包含範圍從約74.0重量%至約94.2重量%的鉭及範圍從約5.8重量%至約26.0重量%的銅，或範圍從約13.0重量%至約65.0重量%的鉭及範圍從約35.0重量%至87.0重量%的銅。
在特定實施例中，第二層包含SbN。在更特定實施例中，SbN包含基於化合物的總重量之範圍從約78.8重量%至約99.8重量%的銻及從約0.2重量%至約21.2重量%的氮。
在特定實施例中，第二層包含CrN。
在特定實施例中，第二層包含以下的任一者：Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、Pt；TaSb、CSb、TaNi、TaCu、SbN、CrN、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、Pt的氧化物；及TaSb、CSb、TaNi、TaCu、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、與Pt的氮化物。
根據一或多個實施例，吸收劑層對包含一雙層，此雙層包含第一層(420a、420c、420e)及第二吸收劑層(420b、420d、420f)，第一吸收劑層(420a、420c、420e)及第二吸收劑層(420b、420d、420f)的每一者具有厚度在0.1 nm與10 nm的範圍中，例如，在範圍為1 nm與5 nm中，或在範圍為1 nm與3 nm中。在一或多個特定實施例中，第一層420a的厚度是0.5 nm、0.6 nm、0.7 nm、0.8 nm、0.9 nm、1 nm、1.1 nm、1.2 nm、1.3 nm、1.4 nm、1.5 nm、1.6 nm、1.7 nm、1.8 nm、1.9 nm、2 nm、2.1 nm、2.2 nm、2.3 nm、2.4 nm、2.5 nm、2.6 nm、2.7 nm、2.8 nm、2.9 nm、3 nm、3.1 nm、3.2 nm、3.3 nm、3.4 nm、3.5 nm、3.6 nm、3.7 nm、3.8 nm、3.9 nm、4 nm、4.1 nm、4.2 nm、4.3 nm、4.4 nm、4.5 nm、4.6 nm、4.7 nm、4.8 nm、4.9 nm、及5 nm。在一或多個實施例中，每一對的第一吸收劑層與第二吸收劑層的厚度是相同或不同的。例如，第一吸收劑層與第二吸收劑層具有厚度，使得有著第一吸收劑層厚度對於第二吸收劑層厚度的比率為1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1、15:1、16:1、17:1、18:1、19:1、或20:1，其造成在每一對中的第一吸收劑層具有厚度等於或大於第二吸收劑層厚度。或者，第一吸收劑層與第二吸收劑層具有一厚度，使得第二吸收劑層厚度對於第一吸收劑層厚度的一比率為1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1、15:1、16:1、17:1、18:1、19:1、或20:1，其造成在每一對中的第二吸收劑層具有的厚度等於或大於第一吸收劑層厚度。
根據一或多個實施例，選定吸收劑層的不同吸收劑材料與厚度，使得經反射極紫外光由於在雙層界面處的反射光的干涉而被減弱且具有相位改變。儘管第5圖所示的實施例顯示出三個吸收劑層對420a/420b、420c/420d與420e/420f，申請專利範圍不應被限於特定數目的吸收劑層對。根據一或多個實施例，EUV反射元件400可包括範圍從1至40個吸收劑層對(總共2層至80層)或範圍從5至12個吸收劑層對(總共10層至24層)。
根據一或多個實施例，吸收劑層具有提供2～20%的反射率與期望蝕刻性質的厚度。可使用供給氣體以進一步修改吸收劑層的材料性質，例如，氮(N2 )氣體可用於形成上文所提供的材料的氮化物。根據一或多個實施例的吸收劑層的多層堆疊是不同材料的個別厚度的重覆圖案，使得EUV光不僅由於吸收率而被吸收，也藉由多層吸收劑堆疊致使的相位改變而被吸收，多層吸收劑堆疊會破壞性干涉來自反射材料的多層堆疊下方的光以提供更佳的對比。
本揭示的另一態樣關於製造極紫外線(EUV)遮罩素材的方法，包含在基板上形成在基板上的反射層的多層堆疊，多層堆疊包括複數個反射層對，在反射層的多層堆疊上形成覆蓋層，及在覆蓋層上形成吸收劑層，吸收劑層包含複數個雙層，雙層包含矽的第一層及選自下列物種所組成之群組的第二層：TaSb、CSb、TaNi、TaCu、SbN、CrN、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、Pt；及TaSb、CSb、TaNi、TaCu、SbN、CrN、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、Pt的氧化物；及TaSb、CSb、TaNi、TaCu、Cr、Ir、Pd、Re、Os、Cd、Co、Ag、與Pt的氮化物。
在某些實施例中，第一層藉由與Ar或Kr的磁控濺射之矽的沉積而形成。
用於例如EUV遮罩素材或相轉移遮罩的EUV反射元件的吸收劑組態的範例實施例顯示在表1中。
表1
系統 雙層的數目 厚度(Si) 厚度(金屬) 總厚度 相轉移 反射率
Cr-Si 7 2.4 nm 4.4 nm 47.6 nm 1.02 π 6.1%
Cr-Si 9 2.2 nm 4.6 nm 61.2 nm 1.21 π 7.8%
Cr-Si 9 3.2 nm 3.7 nm 62.1 nm 1.19 π 9.6%
TaSb-Si 7 3.6 nm 3.2 nm 47.6 nm 0.99 π 5.2%
TaSb-Si 9 2.6 nm 4.1 nm 60.3 nm 1.1 π 6.3%
TaSb-Si 9 4 nm 2.9 nm 62.1 nm 1.2 π 7.5%
EUV遮罩素材可具有上文關於第4圖與第5圖所述的實施例的任何特性，且此方法可以在第3圖所說明的系統中執行。
在另一具體方法實施例中，不同的吸收劑層形成在具有第一陰極與第二陰極的物理沉積腔室中，第一陰極包含第一吸收劑材料而第二陰極包含第二吸收劑材料。現在參照第6圖，顯示出根據一實施例的多陰極源腔室500的上部分。多陰極腔室500包括帶有被頂配接器504覆蓋的圓柱體部分502的基底結構501。頂配接器504配備有若干個陰極源，諸如陰極源506、508、510、512、及514，定位環繞頂配接器504。
在一或多個實施例中，本文所述的合金包含摻雜劑。摻雜劑可選自氮或氧的一或多者。在一實施例中，摻雜劑包含氧。在替代實施例中，摻雜劑包含氮。在一實施例中，摻雜劑以基於合金的重量在範圍為約0.1重量%至約5重量%的量存在於合金中。在其他實施例中，摻雜劑以一量存在於合金中，此量為約0.1重量%、0.2重量%、0.3重量%、0.4重量%、0.5重量%、0.6重量%、0.7重量%、0.8重量%、0.9重量%、1.0重量%、1.1重量%、1.2重量%、1.3重量%、1.4重量%、1.5重量%、1.6重量%、1.7重量%、1.8重量%、1.9重量%、2.0重量%、2.1重量%、2.2重量%、2.3重量%、2.4重量%、2.5重量%、2.6重量%、2.7重量%、2.8重量%、2.9重量%、3.0重量%、3.1重量%、3.2重量%、3.3重量%、3.4重量%、3.5重量%、3.6重量%、3.7重量%、3.8重量%、3.9重量%、4.0重量%、4.1重量%、4.2重量%、4.3重量%、4.4重量%、4.5重量%、4.6重量%、4.7重量%、4.8重量%、4.9重量%、或5.0重量%。
在吸收劑的第二層為合金的一或多個實施例中，合金是在物理沉積腔室中形成的共濺鍍合金吸收劑材料。在一或多個實施例中，第二吸收劑層的合金可藉由選自氬(Ar)、氧(O2 )或氮(N2 )的一或多者的氣體而共濺鍍。在一實施例中，吸收劑層的合金可藉由氬與氧氣的混合物(Ar+O2 )而共濺鍍。在一些實施例中，藉由氬與氧的混合物的共濺鍍形成合金中的各金屬的氧化物。在其他實施例中，藉由氬與氧的混合物的共濺鍍不形成合金中的各金屬的氧化物。在一實施例中，第二吸收劑層的合金可藉由氬與氮氣的混合物(Ar+N2 )而共濺鍍。在一些實施例中，藉由氬與氮的混合物的共濺鍍形成合金中的各金屬的氮化物。在其他實施例中，藉由氬與氮的混合物的共濺鍍不形成金屬合金的氮化物。在一實施例中，吸收劑層的合金可藉由氬與氧與氮氣的混合物(Ar+O2 +N2 )而共濺鍍。在一些實施例中，藉由氬與氧與氮的混合物的共濺鍍形成各金屬的氧化物及/或氮化物。在其他實施例中，藉由氬與氧與氮的混合物的共濺鍍不形成金屬的氧化物或氮化物。在一實施例中，藉由控制如上所述的合金百分比，吸收劑層的蝕刻性質及/或其他性質可被修改至規格。在一實施例中，藉由操作物理氣相沉積腔室的諸如電壓、壓力、流動等等的參數，可精確地控制合金百分比。在一實施例中，處理氣體用於進一步修改材料性質，例如，N2 氣體用於形成本文所述材料的氮化物。
在一或多個實施例中，在此使用的「共濺鍍」意指兩種靶材，包含第一金屬的一個靶材及包含第二金屬的第二靶材使用選自氬(Ar)、氧(O2 )、或氮(N2 )的一或多種氣體同時地被濺鍍，以沉積/形成包含本文所述材料的合金的吸收劑層。
多陰極源腔室500可為第3圖所示的系統的一部分。在一實施例中，極紫外線(EUV)遮罩素材生產系統包含用於創造真空的基板處理真空腔室，在真空中的基板處理平台用於移送載入在基板處理真空腔室中的基板，及藉由基板處理平台而可進出的多個子腔室用於形成EUV遮罩素材，包括基板上的反射層的多層堆疊，包括複數個反射層對的多層堆疊，反射層的多層堆疊上的覆蓋層，及覆蓋層上的吸收劑層，吸收劑層由本文所述材料製成。此系統可用以製造關於第4圖或第5圖所示的EUV遮罩素材，且具有關於上文第4圖或第5圖所述的EUV遮罩素材的任何性質。
處理通常可儲存在記憶體中作為軟體常式，當藉由處理器執行軟體常式時，使得處理腔室執行本揭示的處理。軟體常式也可藉由位於被處理器所控制的硬體遠端處的第二處理器(未示出)被儲存及/或執行。本揭示的一些或所有的方法也可執行在硬體中。因此，此處理可實施在軟體中並使用電腦系統執行在硬體中，例如，作為特殊應用積體電路或其他類型的硬體實施方式，或作為軟體及硬體的組合。當藉由處理器執行時，軟體常式將通用電腦轉變為特定目的電腦(控制器)，其控制腔室操作以執行處理。
本說明書中從頭到尾提及「一個實施例(one embodiment)」、「某些實施例」、「一或多個實施例」、或「一實施例(an embodiment)」意指關於實施例中所說明的特定特徵、結構、材料、或特性被包括在本揭示的至少一個實施例中。因此，在本說明書中從頭到尾的各處出現的諸如「在一或多個實施例中」、「在某些實施例中」、「在一個實施例中(in one embodiment)」或「在一實施例中(in an embodiment)」的片語並不必然指稱本揭示中相同的實施例。再者，特定的特徵、結構、材料、或特性可以任何合適的方式結合在一或多個實施例中。
儘管本揭示在此已經參照特定實施例說明，但將理解到這些實施例僅說明為本揭示的原理與應用。在不背離本揭示的精神與範疇下，可對本揭示的方法與設備進行各種修改與變化，對於本領域的熟習技藝者是顯而易見的。因此，本揭示意於包括落在隨附申請專利範圍及其等效物的範疇內的修改與變化。
10:EUV反射遮罩 12:反射多層堆疊 14:基板 16:遮蓋(非反射)區域 18:蝕刻緩衝層 20:吸收劑層 22:覆蓋層 24:反射區域 100:極紫外線微影系統 102:極紫外光源 104:聚光器 106:EUV反射遮罩 108:光學縮減組件 110:目標晶圓 112:極紫外光 114:遮罩圖案 200:極紫外線反射元件生產系統 202:晶圓裝載及載具處理系統 203:源基板 204:EUV遮罩素材 205:極紫外線鏡 206:大氣處理系 208:晶圓處理真空腔室 210:第一真空腔室 212:第二真空腔室 214:第一晶圓處理系統 216:第二晶圓處理系統 218:除氣系統 220:第一物理氣相沉積系統 222:第二物理氣相沉積系統 224:預清洗系統 226:第一多陰極源 228:化學氣相沉積系統 230:固化腔室 232:極平滑沉積腔室 302:極紫外線反射元件 304:基板 306:多層堆疊 308:覆蓋層 310:吸收劑層 312:第一反射層 314:第二反射層 316:反射對 400:極紫外線反射元件 412:反射層 414:基板 420:吸收劑 420a,420c,420e:第一層 420b,420d,420f:第二層 422:覆蓋層 500:多陰極源腔室 501:基底結構 502:圓柱體部分 504:頂配接器 506,508,510,512,514:陰極源
藉由參照實施例，其中一些實施例繪示在隨附圖式中，可獲得簡短總結於上之本揭示的更具體的說明，而可詳細理解本發明的上述特徵所用方式。然而，將注意到隨附圖式僅繪示本揭示的典型實施例且因而不當作限制本揭示的範疇，本揭示可容許其他等效實施例。
第1圖圖解地繪示利用習知吸收劑的EUV反射遮罩的背景技術；第2圖圖解地繪示極紫外線微影系統的實施例；第3圖繪示極紫外線反射元件生產系統的實施例；第4圖繪示諸如EUV遮罩素材的極紫外線反射元件的實施例；第5圖繪示諸如EUV遮罩素材的極紫外線反射元件的實施例；及第6圖繪示多陰極物理沉積腔室的實施例。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
400:極紫外線反射元件
412:反射層
414:基板
420:吸收劑
420a,420c,420e:第一層
420b,420d,420f:第二層
422:覆蓋層

Claims (20)

  1. 一種極紫外線(EUV)遮罩素材，包含：一基板；一多層堆疊，該多層堆疊反射EUV輻射，該多層堆疊包含複數個反射層對；一覆蓋層，在反射EUV輻射的該多層堆疊上；以及一吸收劑(absorber)，在該覆蓋層上，該吸收劑包含複數個雙層，該雙層包含矽的一第一層及選自一材料的一第二層，該材料具有在13.5nm的波長處的高於0.035的一消光係數(k值)及在13.5nm的波長處的低於0.95的折射率(n值)，該材料選自由TaSb、CSb、TaNi、TaCu、SbN、Cr、Ir、Re、Os、Cd、Co、；TaSb、CSb、TaNi、TaCu、SbN、CrN、Cr、Ir、Re、Os、Cd、與Co的氧化物；及TaSb、CSb、TaNi、TaCu、Cr、Ir、Re、Os、Cd、與Co的氮化物所組成的群組，其中該吸收劑提供在13.5nm處的215度的一相轉移與6%-15%的一反射率。
  2. 如請求項1所述之EUV遮罩素材，其中該第二層包含TaSb。
  3. 如請求項2所述之EUV遮罩素材，其中該TaSb包含從約21.9重量%至約78.2重量%的一範圍的鉭及從約21.8重量%至約78.1重量%的一範圍的銻。
  4. 如請求項1所述之EUV遮罩素材，其中該 第二層選自Cr、Cr的氧化物及Cr的氮化物。
  5. 如請求項4所述之EUV遮罩素材，其中該吸收劑包含從3至40個雙層。
  6. 如請求項1所述之EUV遮罩素材，其中該第二層包含TaNi。
  7. 如請求項6所述之EUV遮罩素材，其中該TaNi包含從約56.9重量%至約94.6重量%的一範圍的鉭及從約5.4重量%至約43.1重量%的一範圍的鎳。
  8. 如請求項1所述之EUV遮罩素材，其中該第二層包含CSb。
  9. 如請求項8所述之EUV遮罩素材，其中該CSb包含從約0.3重量%至約3.6重量%的一範圍的碳及從約96.4重量%至約99.7重量%的一範圍的銻，或從約5.0重量%至約10.8重量%的一範圍的碳及從約89.2重量%至約95.0重量%的一範圍的銻。
  10. 如請求項1所述之EUV遮罩素材，其中該吸收劑包含直接在該覆蓋層上的從3至40個雙層，及該覆蓋層具有在從2.5nm至5nm的一範圍中的一厚度。
  11. 一種製造一極紫外線(EUV)遮罩素材的方法，包含以下步驟：在一基板上形成一多層堆疊，該多層堆疊反射EUV輻射，該多層堆疊包含複數個反射層對； 在該多層堆疊上形成一覆蓋層；以及在該覆蓋層上形成一吸收劑，該吸收劑包含複數個雙層，該雙層包含矽的一第一層及選自一材料的一第二層，該材料具有在13.5nm的波長處的高於0.035的一消光係數(k值)及在13.5nm的波長處的低於0.95的折射率(n值)，該材料選自由TaSb、CSb、TaNi、TaCu、SbN、CrN、Cr、Ir、Re、Os、Cd、Co；TaSb、CSb、TaNi、TaCu、SbN、CrN、Cr、Ir、Re、Os、Cd、與Co的氧化物；及TaSb、CSb、TaNi、TaCu、Cr、Ir、Re、Os、Cd、與Co的氮化物所組成的群組，其中該吸收劑提供在13.5nm處的215度的一相轉移與6%-15%的一反射率。
  12. 如請求項11所述之方法，其中該第二層包含TaSb。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該TaSb包含從約21.9重量%至約78.2重量%的一範圍的鉭及從約21.8重量%至約78.1重量%的一範圍的銻。
  14. 如請求項11所述之方法，其中該第二層選自Cr、Cr的氧化物及Cr的氮化物。
  15. 如請求項14所述之方法，其中該吸收劑包含從3至40個雙層。
  16. 如請求項11所述之方法，其中該第二層包含TaNi。
  17. 如請求項16所述之方法，其中該TaNi包 含從約56.9重量%至約94.6重量%的一範圍的鉭及從約5.4重量%至約43.1重量%的一範圍的鎳。
  18. 如請求項11所述之方法，其中該第二層包含CSb。
  19. 如請求項18所述之方法，其中該CSb包含從約0.3重量%至約3.6重量%的一範圍的碳及從約96.4重量%至約99.7重量%的一範圍的銻，或從約5.0重量%至約10.8重量%的一範圍的碳及從約89.2重量%至約95.0重量%的一範圍的銻。
  20. 如請求項11所述之方法，其中該吸收劑包含直接在該覆蓋層上的從3至40個雙層，及該覆蓋層具有在從2.5nm至5nm的一範圍中的一厚度。
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