具有夾盤組件的遠紫外線光刻系統及其制造方法
【專利說明】具有夾盤組件的遠紫外線光刻系統及其制造方法
[0001]相關申請的交互引用
[0002 ]本申請主張2013年12月22日申請的美國臨時申請第61/919，781號的優先權權益，該案件的主題以引用的方式并入本文中。
技術領域
[0003]本發明一般涉及具有夾盤組件的遠紫外線光刻系統及其制造方法。
[0004]背景
[0005]遠紫外線光刻(EUV光刻，也被稱為軟X光投射光刻)是取代用于制造0.13微米及更小的最小特征尺寸半導體器件的深紫外線光刻的競爭者。
[0006]然而，遠紫外線光線(通常在5至40納米的波長范圍)實際上會被所有材料強烈地吸收。基于此原因，運作遠紫外線系統是通過光反射而非光透射。通過使用一系列的鏡子、或透鏡元件，與反射元件、或掩模空白(mask blank)，涂布以非反射吸收劑掩模圖案，圖案化的光化光被反射至涂布光刻膠的半導體晶片上。
[0007]遠紫外線光刻系統的透鏡元件與掩模空白被涂布反射多層涂層材料，例如鉬與硅。通過使用涂布多層涂層的基板，已可得到每個透鏡元件或掩模空白有約65%的反射值，其中，所用涂層實質上強烈地反射在極窄的紫外線帶通(例如13納米紫外光線的12至14納米帶通)內的單一波長的光。
[0008]此處理需要具有極低熱膨脹的昂貴玻璃且掩模空白需要數個月來制造。遠紫外線光刻所需求的玻璃必須為薄的、極平滑的、極鮮明的、及無缺陷。透鏡元件或掩模的任何瑕瘋會在最終廣品中造成冋題。
[0009]譬如，因為多層疊層的本質與小特征尺寸，層中的任何瑕疵在最終產品中會被放大。在幾個納米尺度的瑕疵會在完成掩模上顯露為可印的缺陷，且需要在多層疊層沉積前從掩模空白的表面消除。因此，需要找出維持遠紫外線光刻所需求的精確與質量且同時可節省花費與時間的解決方案。
[0010]由于電子部件的更小特征尺寸的需求不斷增加，找到這些問題的解答越來越關鍵。由于持續上升的商業競爭壓力，及提高的消費者期望，找到這些問題的解答是重要的。此外，降低成本、改善效率及效能、與應付競爭壓力的需求增加了更大的急迫性于找尋這些問題的解答的必要性。
[0011]這些問題的方案已被長期探索，但先前發展并未教導或建議任何解答，且因此這些問題的解答已長期困惑著此領域的技術人員。
[0012]概述
[0013]本發明的實施方式提供一種制造半導體組件的方法，包括:引導遠紫外線(EUV)光線從EUV光源通過反射透鏡系統;將EUV掩模插入反射透鏡系統內，EUV掩模具有基板與形成布拉格(Bragg)反射器的多層疊層，多層疊層與基板被保持在夾盤的表面上，基板具有預定基板平坦度的熱傳導平滑基板，夾盤為熱傳導及平滑的且具有預定夾盤平坦度；以及將EUV掩模的圖案反射在半導體基板上以形成半導體器件。
[0014]本發明的實施方式提供一種EUV光刻系統，包括:EUV光源;夾盤，其為熱傳導及平滑的且具有預定夾盤平坦度的表面；以及反射透鏡系統，其用于在夾盤的表面之上引導來自EUV光源的EUV光線。
[0015]本發明的實施方式提供一種EUV掩模，包括:多層疊層，其形式為布拉格反射器;及基板，其在多層疊層之下，多層疊層與基板被保持在夾盤的表面上，基板具有熱傳導平滑表面與預定基板平坦度，夾盤為熱傳導及平滑的且具有預定夾盤平坦度。
[0016]本發明的某些實施方式具有上述之外或取代其的其他步驟或元件。這些步驟與元件對于閱讀以下的描述并參照隨附附圖的此領域的技術人員而言是顯而易見的。
[0017]附圖簡單說明
[0018]圖1是本發明的實施方式的具有夾盤組件的例示性EUV光刻系統。
[0019]圖2是根據本發明的實施方式的圖1的光刻系統的例示性ESC的截面圖。
[0020]圖3是根據本發明的實施方式的具有例示性紋理的例示性ESC的頂視圖。
[0021 ]圖4是具有在適當位置掩模的例示性ESC的頂視圖。
[0022]圖5是本發明的進一步實施方式的用于制造半導體器件的方法的流程圖。
[0023]具體描述
[0024]下列實施方式被充分詳細地說明，使此領域的技術人員能制造及使用本發明。應了解到基于本發明的公開內容，其他的實施方式是顯而易見的，且在不背離本發明的實施方式的范圍下，可進行本發明的系統、處理或機械的改變。
[0025]在下列的說明中，給出許多明確細節以提供完整地了解本發明。然而，很明顯地，本發明可在沒有這些明確細節下被實行。為了避免混淆本發明的實施方式，不詳細公開某些熟知的電路、系統設置、及處理步驟。
[0026]顯示系統的實施方式的附圖是半概略式的，且不照尺寸繪制，及更特定地，某些尺寸是為了說明的明確性而在附圖中被夸大表示。類似地，雖然附圖中的視圖為了便于說明通常表示為相似的定向，但附圖中的描繪在大部分的情況下是隨意的。大體上，本發明可以任何定向操作。
[0027]為了說明目的，本文中使用用語“平行的”是定義為一平面平行于半導體晶片的處理表面的平面或表面，而無視其定向。用語“垂直的”視為正交于方才定義的平行的方向。用語像是“之上，，、“之下，，、“底部”、“頂部”、“側邊(像是“側壁”)，，、“更高”、“更低”、“上方”、“越過”及“下方”是參考平行的平面而定義的，如圖示中所示。用語“上”表示在元件之間有直接接觸，而沒有插入式元件。
[0028]當在需要形成說明的結構時，本文所用用語“處理”包括沉積材料或光刻膠、圖案化、曝光、顯影、蝕刻、清潔、及/或移除材料或光刻膠。
[0029]在光刻系統中(例如遠紫外線(EUV)光刻系統)，EUV掩模是用于EUV光刻的圖案化反射式掩模。EUV掩模在圖案化之前是具有多層的疊層，以在半導體制造中用于生產掩模。EUV掩模具有結構，其中反射層用以反射EUV光線與吸收劑層用以吸收EUV光線，其以排序形成在由剛性材料(例如陶瓷或玻璃)所制成的空白或基板上。
[0030]典型地，反射層使用反射膜的多層疊層，反射膜具有低折射率層(例如鉬(Mo)層)與高折射率層(例如硅(Si)層)，其交替層疊而當層表面被EUV光線照射時能改良光反射性。對于吸收劑層，具有對于EUV光線有高吸收率的材料(例如含有鉻(Cr)或鉭(Ta)的材料)作為主要成分使用。
[0031]通常，保護層形成在反射層與吸收劑層之間。此保護層保護反射層免于蝕刻處理損害，而進行此蝕刻處理以在吸收劑層中形成圖案。
[0032]EUV光線均勻地照射在EUV掩模上。投射在反射層上的EUV光線被反射至半導體基板(例如芯片晶片)，而投射在圖案化吸收劑層上的EUV光線被吸收且不被反射至芯片晶片。設置在圖案化吸收劑層中的圖案被印在芯片晶片的表面層上，例如光刻膠層。
[0033]關于EUV掩模的吸收劑層，如果表面平滑度不佳，形成在吸收劑層表面上的圖案的邊緣粗糙度傾向于變大，由此圖案的尺寸精度傾向于低落。當圖案變的精密，邊緣粗糙度的影響變得明顯，且因此，吸收劑層表面需要是平坦且平滑的。
[0034]EUV掩模是以6毫米(1/4英寸)厚特殊化剛性材料的空白或基板所制造，此特殊化剛性材料例如是在設想的操作溫度時具有零熱膨脹(ZTE)的低熱膨脹(LTE)玻璃。需要厚玻璃以維持剛性與避免扭曲。然而，不像用于深紫外線(DUV)掩模的透射式掩模，EUV掩模是反射的，具有小于70 %反射性。剩余30 %的EUV功率被EUV掩模吸收且主要轉化為熱。當EUV光源功率躍升以符合產品產率需求時，EUV掩模吸收的EUV功率會增加，由于交互擴散，造成反射多層中的潛在劣化。此造成每況愈下的更多吸收與更多交互擴散。而且，玻璃不是熱導體，尤其當玻璃是厚的。
[0035]本發明的實施方式使用熱傳導基板，其可包括特殊化剛性材料與金屬原子平坦基板以形成EUV掩模。關鍵在于與具有1/2至I英寸厚度的典型玻璃基板相比，特殊化剛性材料可為6毫米(mm)或1/4英寸或更小的薄LTE玻璃，其具有熱傳導在1.46至1.6瓦每米每開爾文(W.m—1.K—O的范圍中。金屬原子平坦基板可包括硅(Si)晶片、或其他金屬基板，其具有較佳熱傳導為50W.m—1.K—1或更高。硅晶片可為如高密度等離子體(HDP)氧化物、硼摻雜磷玻璃、或非晶硅的材料。金屬基板可為如鉬、鈦、釕的金屬，及它們的氧化物或合金。通過將基板安裝于夾盤上可維持基板剛性，此夾盤例如為可被機制為特定平坦度的靜電夾盤(ESC)。關鍵在于ESC與金屬基板式EUV掩模的合并厚度可薄至Imm或更小。