具有薄吸收剂的极紫外掩模底板生产系统及其制造系统的制作方法

本发明一般地涉及极紫外光刻底板(lithography blank)以及用于此种极紫外光刻底板的制造与光刻系统。

背景技术：

极紫外光刻(EUV，也称为软x-射线投射光刻)是取代深紫外光刻以制造0.0135微米与更小、最小的特征尺寸半导体器件的竞争者。

然而，极紫外光一般处在5至100纳米波长范围，且实质上在所有材料中强烈地被吸收。基于此原因，极紫外系统是通过光的反射而非通过光的传送来作用。透过使用一系列镜子、或透镜元件与反射元件、或被涂覆有非反射吸收剂掩模图案的掩模底板，图案化光化性光被反射到涂覆有抗蚀剂的半导体基板上。

极紫外光刻系统的透镜元件与掩模底板用诸如钼与硅之类的材料的反射多层涂覆物来涂覆。已经通过使用涂覆有多层涂覆物的基板来获得每个透镜元件或掩模底板的约65％的反射值，其中该多层涂覆物会强烈地反射极窄紫外线带通内的光，例如对于13.5纳米紫外线光是12.5至14.5纳米带通。

基于渐增对于更小特征尺寸的电子部件的需求，寻求这些问题的答案是日益重要的。鉴于不断增加的商业竞争压力，随之增长的消费者期待，寻求这些问题的答案是重要的。此外，降低成本、改善效率与性能以及对抗竞争压力的需求，为寻求这些问题的答案的关键必要性增添了甚至更大的急迫性。

长久以来，一直寻求这些问题的解决方式，但是先前的发展并没有教导或建议任何解决方式，因而这些问题的解决方式已经长久困扰本领域技术人员。

技术实现要素：

本发明的一实施方式是一种极紫外(EUV)掩模底板生产系统，该系统提供：基板操控真空腔室，该基板操控真空腔室用以产生真空；基板操控平台，该基板操控平台位在该真空中，该基板操控平台用以传送被装载在该基板操控真空腔室中的超低膨胀基板；及多个子腔室，该多个子腔室可通过该基板操控平台进出，该多个子腔室用以形成EUV掩模底板，该EUV掩模底板包括：多层堆叠，该多层堆叠形成在该超低膨胀基板上方，该多层堆叠用以反射极紫外(EUV)光；及吸收剂层，该吸收剂层形成在该多层堆叠上方，该吸收剂层用以吸收在13.5nm的波长的该EUV光，该吸收剂层具有小于80nm的厚度与小于2％的反射率。

本发明的一实施方式是一种极紫外(EUV)掩模底板系统，所述系统提供：超低膨胀基板；多层堆叠，该多层堆叠位在该超低膨胀基板上方；及吸收剂层，该吸收剂层位在该多层堆叠上方且具有小于80nm的厚度与小于2％的在13.5nm的波长的极紫外(EUV)光的反射率。

除了上述或为了取代上述的步骤或元件，本发明的某些实施方式具有其它步骤或元件。通过参照随附的图详读以下详细描述，那些步骤或元件对于本领域技术人员将是显而易见的。

下一代的光刻技术的光源从193nm波长发展至13.5nm的极紫外源。因此，掩模底板将从传送发展成反射几何形态。掩模底板的结构可以是经设计用于13.5nm波长最大反射的具有一周期间隔的钼(Mo)/硅(Si)多层结构。EUV掩模底板是复杂的结构，该EUV掩模底板控制各个层中的光的行为。该掩模的一些区域将反射光而其它区域将吸收光。光反射的区域是由于来自周期结构的该多层的各个界面建设性干扰，而具有最小吸收。并且，光被吸收的区域是由于来自吸收剂层及下方的该多层结构的薄膜吸收与破坏性干扰的组合。实施方式公开单层膜，该单层膜充当以13.5nm为中心且具有0.5nm带宽的辐射的吸收剂。

附图说明

图1是极紫外(EUV)掩模生产系统。

图2是根据一实施方式的EUV掩模底板的截面图。

图3是EUV掩模的正交视图。

图4是一种用以制造具有超低缺陷的EUV掩模底板的方法的流程图。

图5是一种用以制造具有超低缺陷的EUV掩模底板的替代方法的流程图。

图6是用于EUV光刻系统的光学序列的工作图。

图7显示在一实施方式中包括吸收剂层的EUV掩模底板的示意图。

具体实施方式

以下充分详细地描述实施方式，以使得本领域技术人员可制造与使用本发明。应了解的是，基于本公开内容的其它实施方式是显而易知的，并且在不脱离本发明的范围条件下可进行系统、工艺或机械变化。

在以下的描述中，给予许多特定细节以提供本发明的全面理解。然而，显然地，本发明可在不具有这些特定细节下而被实施。为了避免模糊本发明，一些已知的电路、系统构造与工艺步骤没有详细地被公开。

示出本发明的系统的实施方式的附图是部分图解的，并且没有依比例绘制，具体而言，这些尺寸中的一些尺寸在附图中是为了清晰的呈现且被扩大显示。同样地，尽管附图中的视图为了便于描述大致上显示出类似的方位，但附图中此类方位描绘对于主要部分是随意的。大致上，本发明能以任何方位来运作。

本文公开且描述具有一些共同特征的多个实施方式，为了它们的清晰与易于说明、描述与了解，类似与相似的特征将以类似的附图标号来描述。

出于说明目的，在此使用的词语“水平”被定义成平行于掩模底板的平面或表面的一平面，无论该掩模底板的定向为何都是如此。词语“垂直”是指垂直于刚刚所定义的水平的方向。诸如“以上”、“以下”、“底部”、“顶部”、“侧面”(如“侧壁”)、“更高”、“更低”、“更上方”、“上方”与“下方”的词语是相关于如图所示的该水平平面来定义。词语“之上”表明元件之间具有直接接触。

在此使用的词语“处理”包括所需要用以形成所描述的结构的材料或光刻胶的沉积、材料或光刻胶的图案化、曝光、显影、蚀刻、清洁、和/或移除。

现在参照图1，图中示出整合式极紫外(EUV)掩模底板生产系统100。整合式EUV掩模底板生产系统100包括掩模底板装载与载具操控系统102，掩模底板装载与载具操控系统102具有多个装载口104，含有基板105的传送盒被装载到该些装载口104内，基板105诸如玻璃、硅、或其它超低热膨胀材料的基板。气锁106提供基板操控真空腔室108的进出。在一实施方式中，基板操控真空腔室108可含有两个真空腔室，即第一真空腔室110与第二真空腔室112。第一真空腔室110可含有第一基板操控平台114，并且第二真空腔室112可含有第二基板操控平台116。

基板操控真空腔室108可在基板操控真空腔室108的周边具有多个口以用于附接各种子系统。第一真空腔室110可例如具有除气子系统118、如吸收剂层沉积腔室那样的第一物理气相沉积子腔室120、如背侧夹持层沉积腔室那样的第二物理气相沉积子腔室122与预清洁子系统124。

第二真空腔室112可具有和第二真空腔室112连接的如多层沉积腔室那样的第一多阴极子腔室126、如平坦化层沉积腔室那样的可流动化学气相沉积(FCVD)子腔室128、固化子腔室130、与第二多阴极子腔室132。

第一基板操控平台114能于连续真空中在气锁106与各种子系统之间于第一真空腔室110的周围移动超低膨胀基板，例如第一工艺中基板134，并且通过狭缝阀(未示出)。第二基板操控平台116能于连续真空中在第二真空腔室112的周围移动超低膨胀基板，例如第二工艺中基板136，同时将第二工艺中基板136维持在连续真空中。

已经发现，整合式EUV掩模底板生产系统100可提供制造EUV掩模底板的环境，同时最小化第一工艺中基板134与第二工艺中基板136的手动传送。

现在参照图2，图中示出根据一实施方式的EUV掩模底板200的截面图。EUV掩模底板200可具有玻璃、硅、或其它超低热膨胀材料的超低热膨胀基板202。超低热膨胀材料包括熔融硅氧、熔融石英、氟化钙、碳化硅、氧化硅-氧化钛、或具有热膨胀系数在这些材料的范围内的其它材料。

已经发现，平坦化层204可用以填充超低膨胀基板202中的表面瑕疵203，诸如凹洞和/或缺陷，而覆盖于超低膨胀基板202的顶部上的微粒、或平滑化已经被平坦化的超低膨胀基板202的表面以形成平坦表面205。

多层堆叠206可形成在平坦化层204上以形成布拉格(Bragg)反射器。由于使用在EUV的照射波长的吸收特性，使用反射光学。为了形成反射器，多层堆叠206可由交替的高-Z与低-Z材料层制成，诸如钼与硅。

帽盖层208形成在多层堆叠206上而与超低膨胀基板202相对，用以形成经加盖的布拉格反射器。帽盖层208可以是诸如钌(Ru)或钌的非氧化化合物的材料，以有助于保护多层堆叠206免于氧化以及免于受到EUV掩模底板200在后续掩模处理期间可能暴露至的任何化学蚀刻剂。诸如氮化钛、碳化硼、氮化硅、氧化钌、与碳化硅的其它材料也可被用在帽盖层208中。

吸收剂层210可形成在帽盖层208上。吸收剂层210可以是对于EUV光的特定频率(约13.5nm)具有高吸收系数的材料，并且可以是诸如铬、钽、或它们的氮化物的材料。作为实例，由铬、钽、或它们的氮化物形成的吸收剂层210的厚度211可大于80nm。该由铬、钽、或它们的氮化物形成的吸收剂层210可具有大于2％的反射率。

吸收剂层210必须被保持得尽可能地薄，以为了减少表面视差(parallax)，该视差会造成在形成于EUV掩模底板上的掩模中的阴影(shadowing)。由铬、钽、或它们的氮化物形成且具有厚度211大于80nm的吸收剂层210的限制之一是EUV光的入射角度会造成阴影，这会限制通过使用这样的EUV掩模底板的掩模生产的集成电路中可达到的图案尺寸，且这会限制所能制造的积体电路元件的尺寸。

吸收剂层210可通过使用下列金属之一而形成小于80nm的单层：镍(Ni)、铂(Pt)、银(Ag)、锌(Zn)、锡(Sn)、金(Au)、铪(Hf)、铅(Pb)、铟(In)、镉(Cd)、或半金属铋(Bi)、锑(Sb)、与碲(Te)。吸收剂层210的材料针对它们在13.5nm的吸收特征且它们可被蚀刻的能力而选择。可通过PVD、CVD、ALD、RF、与DC磁控溅射技术来沉积吸收剂层210。可通过薄膜吸收与EUV光的破坏性干扰的组合来运作吸收剂层210。

可通过管理吸收剂层210的厚度211来控制由EUV掩模底板200提供的反射率百分比。作为一实例，基于吸收剂层210的厚度211，EUV光在13.5nm的波长的反射率的百分比可被控制至5％、3％、1％、或0.5％。

抗反射涂覆物(ARC)212可被沉积在吸收剂层210上。ARC 212可以是诸如氮氧化钽或氧化硼钽的材料。

背侧夹持层214可形成在超低膨胀基板202的背侧表面上，而与平坦化层204相对，用以将基板安装在静电夹盘(未示出)上或将基板和静电夹盘(未示出)安装在一起。

现在参照图3，图中示出EUV掩模300的正交视图。EUV掩模300可以是矩形形状且具有图案302在EUV掩模300的顶表面上。图案302可被蚀刻到ARC 212与吸收剂层210内，以暴露帽盖层208，用以呈现在制造集成电路(未示出)时相关联阶梯的几何形态。背侧夹持层214可被施加在EUV掩模300的背侧上，而与图案302相对。

现在参照图4，图中示出一种用以制造具有超低缺陷的EUV掩模底板200的方法400的流程图。超低缺陷是实质零缺陷。方法400包括，在置入基板步骤402中，提供图2的超低膨胀基板202。超低膨胀基板202可在基板清洁步骤404中被背侧清洁，在背侧预步骤406中被除气、与被预清洁。

在沉积背侧夹持层步骤408中，图2的背侧夹持层214被施加到超低膨胀基板202的背侧；以及在一前侧清洁步骤410中，可执行前侧清洁。基板105在前侧清洁步骤410之后可被置入到第一真空腔室110以进行进一步处理。形成经加盖的布拉格反射器412的步骤较佳的是，在图1的整合式EUV掩模底板生产系统100中执行，同时处于连续真空下，以避免来自外界状况的污染。

除气与预清洁步骤414与平坦化步骤416可在第一真空腔室110中执行。在平坦化层固化步骤418中，图2的平坦化层204可被固化；以及在沉积多层堆叠步骤420中，可执行图2的多层堆叠206的沉积。平坦化层固化步骤418与沉积多层堆叠步骤420两者皆可在第二真空腔室112中执行。在沉积帽盖层步骤422中，可于第二真空腔室112内沉积图2的帽盖层208，用以形成第二工艺中基板136，诸如经加盖的布拉格反射器。

在离开整合式EUV掩模底板生产系统100之后，第二工艺中基板136经受深紫外(DUV)/光化性检查，此可在检查步骤424中执行，第二工艺中基板136可在第二前侧清洁步骤426中可选地被清洁，并且图2的吸收剂层210与图2的抗反射涂覆物212可在EUV掩模底板完成步骤428中被沉积以形成图2的EUV掩模底板200。

已经发现，整合式EUV掩模底板生产系统100可一致地生产实质上具有零缺陷的EUV掩模底板200。第一真空腔室110中平坦化层204的施加以及第二真空腔室112中平坦化层204的固化可改善整合式EUV掩模底板生产系统100的效率，此是因为腔室不需要平坦化层204的沉积与平坦化层204的固化之间的热斜坡时间(thermal ramp time)。

现在参照图5，图中示出一种用以制造具有超低缺陷的EUV掩模底板200的替代方法500的流程图。超低缺陷是实质上零缺陷。替代方法500开始于在置入基板步骤502中供应图2的超低膨胀基板202。在背侧清洁步骤504中，超低膨胀基板202可被清洁；及在前侧清洁步骤506中，前侧可被清洁。

形成经加盖的布拉格反射器508的步骤较佳的是，在图1的整合式EUV掩模底板生产系统100中执行，同时处于连续真空下，以避免来自外界状况的污染。

于除气子系统118中执行的真空清洁步骤510中，基板105可被除气与被预清洁。在沉积背侧夹持层步骤512中，背侧夹持层214可被沉积；以及在平坦化步骤514中，可进行平坦化。在平坦化固化步骤516中，图2的平坦化层204可被固化，该平坦化固化步骤516可被执行在硬化子系统130中。图2的多层堆叠206的沉积可在沉积多层堆叠步骤518中执行，并且图2的帽盖层208可在沉积帽盖沉积物步骤520中被沉积以形成第二工艺中基板136。

尽管DUV/光化性检查可在整合式EUV掩模底板生产系统100内执行，DUV/光化性检查也可在检查步骤522中发生在整合式EUV掩模底板生产系统100外面。第二工艺中基板136可在第二清洁步骤524中可选地被清洁，并且图2的吸收剂层210与图2的抗反射涂覆物212可在EUV掩模底板完成步骤526中被沉积。

现在参照图6，图中示出用于EUV光刻系统的光学序列600的工作图。光学序列600具有极紫外光源602，诸如等离子体源，以用于产生EUV光且将EUV光收集在收集器604中。收集器604可具有拋物线形状以将EUV光聚焦在场分面镜608上。收集器604提供光到场分面镜608，场分面镜608是照射系统606的部分。

场分面镜608的表面可具有内凹轮廓以进一步将EUV光聚焦在光瞳分面镜610上。照射系统606也包括一系列的光瞳分面镜610以用于传送并聚焦EUV光在标线片(reticle)612上(该标线片是图1的基板105的经完全处理的版本)。

标线片612可具有表现集成电路的处理层的图案。标线片612反射包括图案的EUV光而通过投射光学系统614且到半导体基板616上。投射光学系统614可减少由标线片612所提供的图案的面积，并且重复地暴露图案而使图案横越半导体基板616的表面。

现在参照图7，图中示出在一实施方式中包括吸收剂层210的EUV掩模底板200的示意图。本发明记述一些用作吸收剂层的候选项。吸收剂层210可被图案化，以控制13.5nm光在单层的金属与半金属中的吸收与分散。吸收剂层210可被沉积在经加盖的钼/硅多层堆叠702上而与超低膨胀基板202相对。一实施方式提供帽盖层208可以是厚度为2.5至3nm的薄钌层。

可预测吸收剂层210在经加盖的钼/硅多层堆叠702上的行为。多层堆叠206可被复制60次或更多次，而1.7nm的硅化钼层704位在各界面的基部处。作为一实例，各个多层堆叠206的实施方式包括形成在硅化钼层704上的2nm的钼层706。1nm的硅化钼(MoSi)层708形成在钼(Mo)层706上。2.26nm厚度的硅(Si)层710可形成在各个多层堆叠206的顶部处。

额外的多层堆叠712可直接地形成在平坦化层204上。应理解，额外的多层堆叠712可包括高达60个以垂直堆叠在超低膨胀基板202上方形成的多层堆叠206。

作为一实例，吸收剂层210的厚度211可处在10nm与83nm的范围中，以为了提供在13.5nm的EUV光的介于95％与99.5％之间的吸收。由EUV掩模底板200所提供的反射率的百分比可通过管理吸收剂层210的厚度211来控制。作为一实例，基于吸收剂层210的厚度211，在13.5nm的波长的EUV光的反射率的百分比可被控制至5％、3％、1％、或0.5％，如表1所示。

可采用菲涅耳方程(Fresnel Equation)于各个界面处使用派瑞特精确递归方法(Parratt’s exact recursive method)来验证所有的反射率结果。以下的金属：镍(Ni)、铂(Pt)、银(Ag)、锌(Zn)、锡(Sn)、金(Au)、铪(Hf)、铅(Pb)、铟(In)、镉(Cd)、以及半金属铋(Bi)、锑(Sb)、与碲(Te)，由于它们在13.5nm的吸收特征及由于它们的蚀刻能力而被选择，以用于吸收剂层210。吸收剂层210可具有位在31nm至83nm的范围中的厚度211，以建立在13.5nm的波长的EUV光的最大的吸收百分比，此吸收百分比大于或等于99％。可通过PVD、CVD、ALD、RF、与DC磁控溅射技术来沉积吸收剂层210。这些金属可形成非常薄的原生氧化物层，该原生氧化物层对于在13.5nm的波长处的吸收与相位转移行为具有非常小的影响。表1提供了对于各个金属为了达到5、3、1、与0.5％的整体反射率所需要的厚度211。

表1

这些经选择的元素的原子散射因子比周期表中大部分元素具有较高的实部与虚部。较高的虚部解释了吸收，而实部对应于调变入射EUV光的相位的能力。相位调变也取决于吸收剂层210的厚度211，这是因为相位调变与路程差异引起的相转移有关。

所得的方法、工艺、装置、设备、产品、和/或系统是简便的、符合成本效益的、不复杂的、高度多功能化的、精确的、灵敏的、与有效的，并且可通过改变已知的部件来实施方法、工艺、装置、设备、产品、和/或系统，以适应立即的、高效的且经济的制造、应用、与使用。

本发明的另一重要方面是本发明有价值地支持与服务于降低成本、简化系统、与提升性能的历史趋势。

因此，本发明的这些方面与其它有价值的方面将技术状态推进到至少下一个等级。

尽管已经结合特定最佳模式来描述本发明，应了解，基于前述说明的启示，许多替代、修改、与变化形式对于本领域技术人员是显而易知的。因此，本发明旨在涵盖所有此类落入所包含的权利要求范围内的替代、修改、与变型。目前为止，本文所阐明的或附图中所示的所有内容皆以说明的与非限制的意义进行解释。