用于先进光刻的薄膜组件和方法与流程

文档序号:11619743阅读:375来源:国知局
用于先进光刻的薄膜组件和方法与流程

本发明的实施例涉及用于先进光刻的薄膜组件和方法。



背景技术:

在半导体集成电路(ic)工业中,ic材料和设计的技术进步已经产生了多代ic,其中,每一代都具有比前一代更小且更复杂的电路。在ic演进的过程中,功能密度(即,每一芯片面积上互连器件的数量)已普遍增加,而几何尺寸(即,使用制造工艺可产生的最小组件或线)有所降低。这种按比例缩小工艺通常通过增加产量效率和降低相关成本来提供很多益处。这样的按比例缩小还增大了处理和制造ic的复杂程度。

光刻工艺形成了用于各种图案化工艺的图案化的光刻胶层,诸如,蚀刻或离子注入。可通过这样的光刻工艺图案化的最小部件尺寸受到投射的辐射源的波长的限制。光刻机器已经经历了从使用具有365纳米的波长的紫外光至使用包括248纳米的氟化氪激光(krf激光)和193纳米的氟化氩激光(arf激光)的深紫外(duv)光,以及至使用波长为13.5纳米的远紫外(euv)光,在各个阶段提高了分辨率。

在光刻工艺中,使用了光掩模(或掩模)。掩模包括衬底和限定在光刻工艺期间将被转印至半导体衬底的集成电路的图案化的层。该掩模通常包括有薄膜组件,共同称为掩模系统。薄膜组件包括透明薄膜和薄膜框架,其中,该膜安装在薄膜框架上方。薄膜保护掩模免受掉落的颗粒的影响且保持颗粒远离焦点,从而它们不产生图案化的图像,这在使用掩模时可能造成缺陷。膜通常被拉伸且安装在薄膜框架上方,且通过胶或其它粘合剂附接至薄膜框架。可以通过掩模、膜以及薄膜框架形成内部空间。平衡内部压力和外部压力之间的压力差中的缺陷可造成膜变得扭曲、起皱、折断、或其它损坏,从而导致掩模薄膜系统无法使用。因此,用于制造掩模薄膜系统的现有的技术尚未证明在各个方面都是完全令人满意的。



技术实现要素:

本发明的实施例提供了一种用于半导体光刻工艺的装置,包括:薄膜,具有导热表面;多孔薄膜框架,其中,所述多孔薄膜框架包括从所述多孔薄膜框架的外表面连续延伸至所述多孔薄膜框架的内表面的多个孔道;以及导热粘合层,将所述薄膜固定至所述多孔薄膜框架。

本发明的另一实施例提供了一种用于制造用于光刻工艺的薄膜组件的方法,包括:制造具有可调节孔尺寸的多孔薄膜框架;形成具有导热表面的薄膜;以及使用导热粘合材料,将所述薄膜附接至所述薄膜框架,从而由所述薄膜框架悬置所述薄膜。

本发明的又一实施例提供了一种用于光刻工艺的方法,包括:提供薄膜装置,其中,所述薄膜装置包括具有导热表面的膜和多孔薄膜框架,所述薄膜框架通过导热粘合材料固定横跨所述薄膜框架的所述膜;将所述薄膜装置安装至掩模上,其中,所述掩模包括图案化的表面;将具有安装在所述掩模上的所述薄膜装置的所述掩模加载至光刻系统且将半导体晶圆加载至所述光刻系统的衬底工作台上;以及实施光刻曝光工艺以将所述图案化的表面的图案从所述掩模转印至所述半导体晶圆。

附图说明

当结合附图进行阅读时,根据下面详细的描述可以更好地理解本发明的实施例。应该强调的是,根据工业中的标准实践,对各种部件没有按比例绘制并且仅仅用于说明的目的。实际上,为了清楚的讨论,各种部件的尺寸可以被任意增大或缩小。

图1是根据一些实施例的光刻系统的示意图。

图2是根据一些实施例的掩模的截面图。

图3a、图3b和图3c分别是根据一些实施例的掩模薄膜系统的顶视图、立体图和沿着线a-a’的截面图。

图4是根据一些实施例的薄膜的截面图。

图5是根据一些实施例的薄膜框架的局部截面图。

图6a、图6b和图6c是根据一些实施例的在各个制造阶段的薄膜框架的多孔材料的示意图。

图7是根据一些实施例的具有由此接合在一起的两个部件的导热粘合层的截面图。

图8是根据一些实施例构建的导热粘合层与热导率和填料用量之间的关系的示意图。

图9是根据一些实施例构建的粘合材料的示意图。

图10是根据一些实施例构建的方法的流程图。

图11是根据一些其它实施例构建的方法的流程图。

具体实施方式

以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然,这些仅仅是实例,而不旨在限制本发明。例如,在以下描述中,在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成为直接接触的实施例,并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件,从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外,本发明可在各个实例中重复参考标号和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的,并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。

而且,为便于描述,在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空间相对术语,以便于描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外,空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上),而在此使用的空间相对描述符可以同样地作相应的解释。

图1中示出的是根据一些实施例的光刻系统100的示意图。光刻系统100还可以一般地称为扫描仪,该扫描仪可操作地以相应的辐射源和特定的曝光模式实施包括曝光的光刻工艺。在至少一些实施例中,光刻系统100包括设计为通过euv光曝光光刻胶层的远紫外(euv)光刻系统。因为,在各个实施例中,光刻胶层包括对euv光(例如,euv光刻胶)敏感的材料。图1的光刻系统100包括多个子系统,诸如辐射源102、照明器104、配置为接收掩模108的掩模台106、投影光学组件110、以及配置为接收半导体衬底116的衬底工作台118。光刻系统100的操作的总体描述可如下给出:来自辐射源102的euv光被导向照明器104(包括一组反射镜)且投射至反射掩模108上。反射的掩模图像被导向投影光学组件110,该投影光学组件110聚焦euv光和投射euv光至半导体衬底116上以曝光沉积在其上的euv光刻胶层。附加地,在各个实例中,光刻系统100的每个子系统可被容纳在高真空环境中,并且因此在高真空环境内操作,例如,以减小euv光的大气吸收。

在本文中描述的实施例中,可以使用辐射源102以生成euv光。在一些实施例中,辐射源102包括等离子体源,诸如例如,放电产生的等离子体(dpp)或激光产生的等离子体(lpp)。在一些实例中,euv光可包括具有从约1nm至约100nm的范围的波长的光。在一个特定的实例中,辐射源102产生波长集中在约13.5nm的euv光。因此,辐射源102还可被称为euv辐射源102。在一些实施例中,辐射源102还包括可以用于收集生成于等离子体源的euv光和将euv光导向诸如照明器104的成像光学组件的集电极。

如上所述,来自辐射源102的光被导向照明器104。在一些实施例中,照明器104可包括反射光学组件(例如,用于euv光刻系统100),诸如单反射镜或者具有多个反射镜的反射镜系统以将光从辐射源102导向至掩模台106上,并且特别地将光从辐射源102导向至固定在掩模工作台106上的掩模108。在一些实例中,照明器104可包括例如波带片以提高euv光的对焦。在一些实施例中,照明器104可配置为根据特定的光瞳形状塑造从那里穿过的euv光,且包括,例如,双极子形状、四极子形状、环形现状、单光束形状、多光束形状、和/或它们的组合。在一些实施例中,照明器104可操作地配置反射镜(即,照明器104的反射镜)以为掩模108提供期望的照明。在一个实例中,照明器104的反射镜可配置为将euv光反射至不同的照明位置。在一些实施例中,在照明器104之前的阶段可另外包括可用于将euv光导向照明器104的反射镜内的不同的照明位置的其他可配置的反射镜。在一些实施例中,照明器104配置为向掩模108提供同轴照明(oni)。在一些实施例中,照明器104配置为向掩模108提供离轴照明(oai)。应该注意,在euv光刻系统100中利用的光学组件,且具体地用于照明器104和投影光学组件110的光学组件可以包括具有称为布拉格(bragg)反射器的多层薄膜型涂层的反射镜。举例说明,这样的多层薄膜型涂层可包括mo和si的交替层,其以euv波长(例如,约13nm)提供较高反射率。

如上所述,光刻系统100也包括配置为固定掩模108的掩模工作台106。由于光刻系统100可被容纳在高真空环境中,且因此在高真空环境内操作,掩模工作台106可包括静电卡盘(e-卡盘)以固定掩模108。和euv光刻系统100的光学组件一样,掩模108也是反射的。以下参照图2的实例更详细地讨论掩模108的细节。如图1的实例中所示,光从掩模108反射且被导向投影光学组件110,投影光学组件110收集从掩模108反射的euv光。举例说明,由投影光学组件110收集的euv光(从掩模108反射)承载由掩模108限定的图案的图像。在各个实施例中,投影光学组件110提供将掩模108的图案成像在固定在光刻系统100的衬底工作台118上的半导体衬底116上。特别地,在各个实施例中,该投影光学组件110聚焦收集的euv光和投射euv光至半导体衬底116上以曝光沉积在半导体衬底116上的euv光刻胶层。如上所述,投影光学组件110可包括如用于诸如光刻系统100的euv光刻系统中的反射光学组件。在一些实施例中,照明器104和投影光学组件110共同称为光刻系统100的光学模块。

如上所述,光刻系统100还包括衬底工作台118以固定将被图案化的半导体衬底116。在各个实施例中,半导体衬底116包括半导体晶圆,诸如硅晶圆、锗晶圆、硅锗晶圆、iii-v晶圆、或本领域已知的其它类型的晶圆。半导体衬底116可涂覆有对euv光敏感的光刻胶层(例如,euv光刻胶层)。euv光刻胶可具有严格的性能标准。出于说明的目的,euv光刻胶可以被设计为提供至少约22nm的分辨率、至少约2nm的线宽粗糙度(lwr),以及具有至少约15mj/cm2的敏感度。在本文中描述的实施例中,包括以上那些描述的光刻系统100的各个子系统被集成且是可操作的以实施包括euv光刻工艺的光刻曝光工艺。的确,光刻系统100还可包括可集成有(或被连接至)本文描述的子系统或组件中的一个或多个的其它模块或子系统。

光刻系统可包括其它组件且可具有其他可选方式。在一些实施例中,光刻系统100可包括光瞳相位调制器112以调制从掩模108射出的euv光的光学相位,从而使得光沿着投影光瞳面114具有相位分布。在一些实施例中,光瞳相位调制器112包括为了相位调制而调整投影光学组件110的反射镜的机制。例如,在一些实施例中,投影光学组件110的反射镜可配置为通过光瞳相位调制器112反射euv光,从而通过投影光学组件110调制光的相位。在一些实施例中,光瞳相位调制器112利用放置在投影光瞳面114上的光瞳滤波器。举例说明,光瞳滤波器可被利用以过滤掉从掩模108中反射的euv光的特殊空间频率分量。在一些实施例中,光瞳滤波器可用作调制通过投影光学组件110射出的光的相位分布的相位光瞳滤波器。

转回至掩模108,且参照图2的实例,本文中示出的是图1的euv掩模108的实例横截面。如图2所示,euv掩模108可包括具有背侧涂层203的衬底202、多层结构204、覆盖层206、以及具有抗反射涂(arc)层210的一个或多个吸收器208。在一些实施例中,衬底202包括低热膨胀材料(ltem)衬底(例如,诸如tio2掺杂的sio2),并且背侧涂层203包括氮化铬(crxny)层。在一些实例中,衬底202具有约6.3mm至6.5mm的厚度。在一些实施例中,背侧涂层203具有约70nm至100nm的厚度。举例说明,例如,多层结构204可包括使用离子沉积技术在衬底202的顶部上沉积的钼-硅(mo-si)多层。在一些实施例中,多层结构204具有约250nm至350nm的厚度,且在在一些实例中,每个钼-硅层对具有约3nm(对于mo层)和约4nm(对于si层)的厚度。在各个实施例中,覆盖层206包括钌(ru)覆盖层,其在一些实例中可具有约2.5nm的厚度。在一些实施例中,覆盖层206可包括具有约4nm的厚度的si覆盖层。覆盖层206可帮助保护多层结构204(例如,在掩模108的制造期间)且还可用作蚀刻停止层以用于随后的吸收层蚀刻工艺。在一些实施例中,吸收器208可包括,例如,taxny层或taxbyoznu层,其可具有约50nm至约75nm的厚度且配置为吸收euv光(例如,具有约13.5nm的波长)。在一些实例中,其它材料可用于吸收器208,诸如,al、cr、ta、和w等。在一些实例中,arc层210包括taxbyoznu层、hfxoy层、或sixoynz层的至少一个。尽管已经给出了可用于衬底202、背侧涂层203、多层结构204、覆盖层206、吸收器208、以及arc层210的每种层的材料的一些实例,应该理解,可等同地使用本领域已知的其它合适的材料,而不背离本发明的范围。

出于说明的目的,本文中描述了用于掩模108的示例性制造方法。在一些实施例中,制造工艺包括两个工艺阶段:(1)空白掩模制造工艺,以及(2)掩模图案化工艺。在空白掩模制造工艺期间,通过在合适的衬底(例如,具有平坦的、无缺陷的表面的ltem衬底)上沉积合适的层(例如,诸如mo-si多层的反射多层)来形成空白掩模。在各个实施例中,空白掩模的表面粗糙度小于约50nm。举例说明,在多层涂覆的衬底上方形成覆盖层(例如,钌),接下来沉积吸收层。然后,可图案化空白掩模(例如,图案化吸收层)以在掩模108上形成期望的图案。在一些实施例中,在图案化空白掩模之前,可在吸收层上方沉积arc层。然后,图案化的掩模108可用于转印电路和/或器件图案至半导体晶圆上。在各个实施例中,可通过多种光刻工艺将由掩模108限定的图案反复转印至多个晶圆上。此外,一组掩模(诸如,掩模108)可用于构建完整的集成电路(ic)器件和/或电路。

在各个实施例中,可制造掩模108(上述的)以包括不同的结构类型,诸如,例如,二元强度掩模(bim)或相移掩模(psm)。说明性的bim包括不透明吸收区和反射区,其中,bim包括将被转印至半导体衬底116的图案(例如,和ic图案)。不透明吸收区包括如上所述的吸收器,其配置为吸收入射光(例如,入射的euv光)。在反射区中,吸收器已经被去除(例如,在上述的掩模图案化工艺期间)且入射光由多层反射。附加地,在一些实施例中,掩模108可以是利用由从其反射的光的相位差产生的干涉的psm。psm的实例包括交替的psm(altpsm)、衰减的psm(attpsm)、和少铬的psm(cpsm)。举例说明,altpsm可包括在每个图案化的掩模部件的任意一侧上设置的(相反相位的)相位移位器。在一些实例中,attpsm可包括具有大于零的透射率(例如,具有约6%的强度透射率的mo-si)的吸收层。在一些情况中,cpsm可以被描述为100%的传输altpsm,例如,因为cpsm不包括位于掩模上的相位移位器材料或铬。在psm的一些说明性实施例中,图案化的层208是具有类似于多层结构204的材料的材料堆叠件的反射层。

如上所述,掩模108包括通过光刻系统100可以用于转印电路和/或器件图案至半导体晶圆(例如,半导体衬底116)的图案化的图像。为实现图案从图案化的掩模108转印至半导体衬底116的高保真度,光刻工艺应该没有缺陷。如图2所示,颗粒可能非故意地沉积在覆盖层206的表面上且,如果未去除,能够导致光刻转印的图案的退化。颗粒可通过各种方法的任何一个被引入,诸如在蚀刻工艺期间、清洗工艺期间、和/或在euv掩模108的处理期间。因此,掩模108被集成在薄膜组件中且由薄膜组件保护。掩模和薄膜组件共同地称为掩模薄膜系统。例如,在通过光刻系统100的光刻图案化工艺期间,掩模薄膜系统被固定至掩模工作台106。

参照图3a、图3b、和图3c,其中示出的分别是掩模薄膜系统300的顶视图、立体图和沿着线a-a’的截面图。参照图3a、图3b、和图3c,描述了掩模薄膜系统300和使用掩模薄膜系统300的方法。

掩模薄膜系统300包括通过粘合材料层308和310集成在一起的掩模302、薄膜框架304和膜(或薄膜)。如上所论述的,掩模302还包括通过光刻工艺用于图案化半导体衬底的图案化的表面312。在一些实施例中,掩模302可以与上述的掩模108基本上相同。在本实施例中,掩模302集成在掩模薄膜系统300中且在光刻图案化工艺期间与膜306和薄膜框架304共同地固定在掩模工作台106上。

膜306配置为接近掩模302且通过粘合层308附接至薄膜框架304。特别地,膜306通过粘合材料层308附接至薄膜框架304。掩模302还通过粘合材料层310附件至薄膜框架304。因此,掩模302、薄膜框架304、和膜306因此配置和集成以封闭内部空间312。掩模302的图案化的表面314被封闭在内部空间312中且因此在光刻图案化工艺、掩模运输、和掩模处理期间被保护免受污染。

膜306是由对用于光刻图案化工艺的辐射束透明的薄膜制成的,且还具有导热表面。膜306还配置为接近如图3c中示出的掩模302上的图案化的表面308。在各个实施例中,膜306包括在一个表面(或两个表面)上具有导热膜的透明材料层。

图4是根据一些实施例构建的膜306的截面图。膜306包括含有硅的一种或多种材料的透明层402,诸如多晶硅(多晶硅)、非晶硅(α-si)、掺杂的硅(诸如磷掺杂的硅-sip)或硅基化合物。可选地,透明层402包括聚合物、石墨烯或其它合适的材料。透明层402具有足够机械强度的厚度但不降低膜的透明度。在一些实例中,透明层402的厚度的范围在30nm和50nm之间。

在一些实施例中,膜306还可以包括在透明层402的外表面上形成的第一覆盖层404或附加地在透明层402的内表面上形成的第二覆盖层406。覆盖层(404或406)设计为保护透明层402免受诸如由化学物质和/或颗粒的撞击。例如,当透明层402是硅层时,其易受环境的化学物质或颗粒的影响。在一些实施例中,覆盖层包括氧化硅(sio)、氮化硅(sin)、碳化硅(sic)、或它们的混合物,诸如碳氮化硅(sicn)、氮氧化硅(sion)。在一些实施例中,覆盖层包括氮化硼(bn)或碳化硼(bc)。覆盖层是薄的而不降低膜306的透明度。在一些实例中,覆盖层(同样地,404和406,如果存在)的厚度的范围在3nm和10nm之间,且优选为5nm,具有10%或更少的变化。可以通过使用诸如化学汽相沉积(cvd)、原子层沉积(ald)或其它合适的技术的合适的沉积技术形成覆盖层。

膜306具有导热表面,诸如在膜306的任意一个表面或两个表面上形成的导热膜408以驱散热量,诸如在光刻图案化工艺期间生成的热量,从而消除或减小翘曲、其它变形或其它热相关的退化。在一些实施例中,导热膜408包括钌(ru)、或诸如石墨、石墨烯、金刚石、或碳纳米管的碳基材料。导热膜的厚度的范围在3nm和10nm之间,且优选为5nm,具有10%或更小变化。可以通过诸如物理汽相沉积(pvd)、cvd、ald或其它合适的技术的合适的沉积技术形成导热层。

可选地,覆盖层和导热膜可以组合成一个导热材料覆盖层中以共同地起两种功能的作用-导热和保护。在一些实施例中,导热覆盖层包括铜、镍、铁、它们的组合的合金、或其它合适的金属或金属合金。这样的导热覆盖层可通过pvd、ald、镀、或它们的组合形成。

掩模薄膜系统300还包括配置的薄膜框架304,从而使得膜306可附接至和固定至薄膜框架304。薄膜框架304可以设计为各种尺寸、形状和配置。在那些和其它可选方案中,薄膜框架304可具有单一组分或多种组分。薄膜框架304包括具有机械强度的材料,且设计为形状、尺寸、和配置以适当的横跨薄膜框架304固定膜306。在一些实施例中,可通过多孔材料整体地形成薄膜框架304。

薄膜框架304包括为通风和压力平衡设计的多孔材料,因为在光刻图案化工艺期间,薄膜掩模系统300当被固定在掩模工作台106上时是在真空环境中。如图3c中示出的,薄膜框架304的多孔材料具有从薄膜框架304的内表面316延伸至薄膜框架304的外表面318的连接的孔道以用于通风。特别地,通过具有使多孔材料的孔尺寸在薄膜框架形成工艺期间可调节的机制的薄膜框架形成工艺形成薄膜框架304。

图5是根据一些实施例构建的局部的掩模薄膜系统300的截面图。在薄膜框架304中,连接的孔道502随机配置有从内表面316延伸至外表面318的路径504。在各个实例中,随机配置意味着下面中的一种或任何组合:连接的孔道的孔尺寸从内表面316至外表面318随机地变化;连接的孔道随机地路由;以及连接的孔道随机地布置。

除了多孔结构,选择多孔材料以具有其他特征,诸如热传导、高机械强度、和/或轻量。薄膜框架304的多孔材料可包括金属、合金或陶瓷材料。在一些实施例中,薄膜框架304的多孔材料包括al、sio2、al-mg、al-ti、al-ni、al-fe、aln、al2o3、zro2、bn、bc、或它们的组合。

薄膜框架形成工艺包括形成多孔材料和成型多孔材料以形成薄膜框架304。在一些实施例中,多孔材料的成型包括注入模制、压缩模制、车床、铣床、激光切片或它们的组合。在一些实施例中,用于形成薄膜框架的多孔材料的成型和多孔材料的形成可以组合以同时或重叠地执行,而不是依次地执行。例如,在压缩模制方法中,可以同时执行为形成多孔材料的烧结和模制。可通过一种或多种合适的机制实现多孔材料的形成且以下根据一些实施例进一步描述多孔材料的形成。

在一些实施例中,通过固相烧结形成薄膜框架304的多孔材料。形成工艺包括混合固体粉末(固体颗粒);以及在升高的温度下烧结固体粉末以形成多孔材料。固体颗粒是由金属、合金、或不同材料的混合物(诸如以上列举的那些)制成的。例如,固体颗粒包括al、sio2、aln、al2o3、zro2、bn、或bc。固体颗粒可包括第一材料的第一子集和不同于第一材料的第二材料的第二子集。例如,固体颗粒包括两种类型的材料,诸如al-mg、al-ti、al-ni或al-fe。烧结温度的范围是从500℃至1000℃,取决于固体颗粒的金属或合金。烧结时间的范围可在几秒和几小时之间。形成工艺还包括制备固体粉末。在各个实例中,固体颗粒可具有球形、立方体形、或诸如橄榄形、椭圆形、蛋形或圆柱体的不规则形状。在一些实施例中,固体颗粒的尺寸的范围在50nm和100nm之间。固体颗粒可具有基本上均匀的尺寸或可选地具有在较宽范围内分布的尺寸。孔隙率的范围为从10%至40%,取决于诸如尺寸分布、颗粒形状、定向的各种因素。孔隙率被定义为孔体积比多孔材料的总体积。在一个实例中,固体颗粒包括混合在一起的两种尺寸的颗粒(双模混合)。在另一实例中,固体颗粒具有球形且基本上相同的尺寸,孔隙率可在从50%至40%的范围以形成从薄膜框架304的内表面316至薄膜框架304的外表面318延伸的贯穿沟道。

如图6a、图6b、和图6c中的各个阶段的示意图,在一些实施例中,薄膜框架304通过液相烧结形成。如图6a中所示,在液相烧结中,两种类型的固体颗粒(粉末)602和604混合在一起。两种类型的粉末通常是两种金属或金属合金。两种类型的粉末可包括以上列举的成合适的对的材料或其它合适的材料。在一些实施例中,两种粉末包括al-mg、al-ti、al-ni、al-fe、或al-si。如图6b中所示,在混合的粉末中,两种类型的颗粒彼此接触且发生原子扩散606。通过原子扩散,在两种颗粒之间的界面处形成共晶组分。如图6c所示,然后,对混合的粉末应用退火工艺(烧结)从而使得共晶组分熔化,从而形成多孔材料。烧结温度等于或高于共晶组分的熔点的共晶温度。共晶温度通常低于每种颗粒(602或604)的熔点。在一些实施例中,烧结温度等于或高于共晶温度但是低于(第一颗粒602和地热颗粒604的)两个熔点。在一些实施例中,烧结温度在从200℃至1000℃的范围,取决于固体颗粒的金属或合金。烧结时间的范围可在几秒和几小时之间。形成工艺还包括制备固体粉末。在各个实例中,固体颗粒可具有球形、立方体形、或诸如橄榄形、椭圆形、蛋形或圆柱体的不规则形状。在一些实施例中,固体颗粒的尺寸的范围在50nm和100nm之间。固体颗粒可具有基本上均匀的尺寸或可选地具有在较宽范围内分布的尺寸。第一颗粒602的填充率在从40%至80%的范围,取决于诸如尺寸分布、颗粒形状、定向的各种因素。此处,填充率定义为第一颗粒602的体积比多孔材料的总体积。

在一些实施例中,薄膜框架304通过蒸发烧结形成。在该方法中,粉末(固体颗粒,诸如如以上列举的金属、金属合金或陶瓷材料)与挥发性材料(诸如蜡)混合在一起。然后,在升高的温度下对混合物应用退火(烧结)工艺从而使得固体颗粒键合在一起且挥发性材料被蒸发,从而导致在烧结的材料中形成孔。填充率的范围为从0.1%至74%,取决于诸如尺寸分布、颗粒形状、定向的各种因素。在本情况中,填充率被定义为挥发性材料的相对体积比混合物的总体积。为了形成具有连接的孔道的多孔材料,微调填充率至合适的范围,取决于固体颗粒的形状和尺寸分布。在另一实例中,固体颗粒具有球形和基本上相同的尺寸,填充率的范围可以从20%至30%。

在各个实施例中,孔道502配置为均衡内部空间312和围绕掩模薄膜系统300的空间之间的压力。额外地,孔道502配置为防止颗粒进入内部空间312。因此,可根据应用要求配置包括孔的尺寸和形状、结构、密度、孔间距离、定向、和/或孔道的均匀性的孔道502的特性。形成多孔薄膜框架304的方法提供微调孔尺寸的机制,诸如通过调节下面参数中的一个或多个:固体颗粒的形状、尺寸和尺寸分布、填充率或孔隙率、对准或定向。孔道的可调节机制能使薄膜框架的制造具有更多的自由以在通风和颗粒防止方面具有更好的设计。

参照回图3c,膜306和掩模302通过粘合层308和310与薄膜框架304集成。粘合层包括导热粘合材料以用作粘合界面并且还提供热传导从而使得在光刻图案化期间产生的热量可以被适当地扩散,并且消除或减小热量相关的应力和翘曲。特别地,来自膜306、薄膜框架304和粘合层的热传导导致掩模薄膜系统300具有持续的热传导,从而热量可以被适当地传导至环境。在一些实施例中,导热粘合材料还设计为具有其他特征,诸如机械强度、没有缺陷和除气、可兼容euv(euv辐射之后没有明显的退化)、高操作温度的持续性、用于简单分解工艺的水溶性(为了清洗,掩模可以容易地从薄膜框架分离)。

图7是根据一些实施例构建的导热粘合层700的示意图。导热粘合层700将第一部件702和第二部件704接合在一起;且从第一部件702至第二部件704进一步提供热传导。在一些实施例中,导热粘合层700可以与上述的导热粘合层308或310基本上相同。在另外的实施例中,第一部件702和第二部件704分别是如图3c中所示的薄膜框架304和膜306,或分别是掩模302和薄膜框架304。导热粘合层700包括粘合组分706和在粘合组分中分散的导热组分708。在一些实施例中,导热组分708混合在粘合组分706中或与粘合组分706化学地键合。

在一些实施例中,粘合组分706是适当的粘合材料,诸如热塑性弹性体、或通过热或干燥固化的其他大分子粘合材料。在各个实例中,粘合组分包括苯乙烯乙烯/丁烯苯乙烯橡胶(sebs)、聚酯类热塑性弹性体(tpe)、聚醚氨酯(tpu)、聚烯烃型热塑性弹性体(tpo)、或热塑性硫化橡胶(tpv)。

在各个实施例中,导热组分708包括金属、陶瓷、合金、金属和陶瓷的化合物、或聚合物。例如,导热组分包括al、ag、alo、aln、bn、碳(石墨烯、纳米管或石墨片)be、b4c、sic、或它们的混合物、铝、铜、导热聚合物或它们的组合。导热组分可包括在粘合组分中分散的多个颗粒。导热颗粒可具有规则形状或不规则形状,诸如球形、立方体形、橄榄形、椭圆形、蛋形、圆柱体、或它们的组合。在一些实施例中,导热颗粒的尺寸的范围在50nm和100nm之间。导热颗粒可具有基本上均匀的尺寸或可选地具有在较宽范围内分布的尺寸。在粘合组分706和导热组分708的混合物中,填充率在合适的范围中,从而使得导热颗粒连接以形成从第一部件702至第二部件704的导热路径。在该情况下,填充率被定义为导热组分的相对体积比混合物的总体积。在一些实施例中,填充率的范围为从0.1%至74%,取决于诸如尺寸分布、颗粒形状、定向的各种因素。例如,导热颗粒具有伸长的形状且沿着方向y基本上对准,在填充率远小于74%时,导热颗粒仍然能够形成导热路径。以下进一步进行解释。

在图8中,为配置和热导率之间的关系,示意性地示出各种配置(形状、尺寸、定向和布置)。横轴表示以%为单位的填充率(填充量)且纵轴表示以w/mk为单位的热导率。在导热粘合层700a中,导热颗粒是圆柱体且沿着方向y定向。热导率非常高,即使填充率很低。在导热粘合层700b中,导热颗粒具有伸长的形状和更小的尺寸。当填充率相对较小时,热导率相对较高。在导热粘合层700c中,导热颗粒具有伸长的形状和更大的尺寸。热导率相对更小,即使填充率相对较高但是仍然小于74%。在导热粘合层700d中,导热颗粒是圆柱体且沿着x定向。热导率基本上较低(零或接近零)即使当填充率非常高时(74%或更多)。以上实例被示出以用于理解相关参数以影响热导率,以更好地设计导热粘合层。那些参数包括形状、尺寸、尺寸分布、布置(诸如随机地布置或对准)、以及填充率。因此,在保持粘合效率的同时,为了足够的热传导和机械强度,在设计导热粘合层中适当地考虑导热颗粒。例如,在热导率和粘合效果方面,导热粘合层700a比导热粘合层700d更好。

在一个实例中,固体颗粒包括混合在一起的两种尺寸的颗粒(双模混合)。在另一实例中,固体颗粒具有球形且基本上相同的尺寸,填充率可高达74%以形成从薄膜框架304的内表面316至薄膜框架304的外表面318延伸的贯穿沟道。

在另一实例中,导热颗粒具有伸长的形状和通过力定向,诸如在相应的接合工艺期间至y方向的外场(例如,电场或磁场)。因此,类似于图7中示出的,形成的粘合层具有类似于导热粘合层700a的结构且提供更高的热导率。

根据一些实施例,在图9中示意性地示出了粘合材料900。在一些实例中,导热粘合层700包括粘合材料900。粘合材料900包括具有化学键合的第一嵌段902和第二嵌段904的嵌段共聚物。在一些实施例中,第一嵌段902是具有机械强度较小的柔性化学结构的软段且第二嵌段904是具有较高机械强度的刚性结构的硬段。额外的氢键可存在于硬段之间。总的来说,这样的粘合材料在玻璃转换温度tg以下的温度中具有较高的机械强度;由于从固体至弹性体的相变具有极好的间隙填充性能;以及具有塑料和交联材料的优点(诸如较高的延展性和机械强度)。特别地,由于弹性和刚性的二元性,其具有更好的纳米尺寸间隙填充,这同时提高了粘合性和机械强度。此外,如果第二嵌段904设计为是导热的,那么在其本身上的这样的粘合材料能够用作导热粘合层而无需添加其它导热颗粒。

现在参照图10,示出的是在一些实施例中根据本发明的各个方面构建的制造掩模薄膜系统300的方法1000的流程图。方法1000包括制造多孔薄膜框架304的操作1002。薄膜框架304的形成可以包括固相烧结、液相烧结、蒸发烧结或其它合适的技术,如以上在各个实例中描述的。

该方法1000包括制造具有导热表面的薄膜306的操作1004。膜306的形成可包括在透明膜上沉积覆盖层和在覆盖层上进一步沉积导热层。可选地,形成包括在透明膜上沉积同时用作热传导和保护的一个层。

方法1000包括形成导热粘合材料的操作1006。导热粘合材料的形成包括混合粘合组分和导热组分。该形成还可包括其它步骤,诸如通过外场(诸如电场或磁场)定向伸长的导热颗粒以用于提高热导率。

该方法1000包括使用导热粘合材料将薄膜接合至薄膜框架的操作1008。接合工艺可包括施加压力、固化、施加外场(用于定向)、或它们的组合。例如,可在接合工艺期间对导热粘合材料的伸长的导热颗粒应用外场以提高热导率。

在一些实施例中,该方法1000还可包括使用导热粘合材料将掩模安装至薄膜框架的操作1010。安装工艺可以类似于操作1008。例如,安装工艺包括施加压力、固化、施加外场(用于定向)、或它们的组合。可选地,可以在半导体制造工艺中执行该操作。因此,形成的掩模薄膜系统用于光刻图案化工艺。

现在参照图11,示出的是在一些实施例中根据本发明的各个方面构建的在集成电路制造中用于实施光刻工艺的方法1100的流程图。

如在图1、图2和图3中示出的,方法1100可开始于使用导热粘合材料将掩模安装至薄膜装置(具有附接在其上的膜的薄膜框架)的操作1102,从而得到掩模薄膜系统300。安装工艺可以类似于操作1008。例如,安装工艺包括施加压力、固化、施加外场(用于定向)、或它们的组合。

该方法1100包括加载掩模薄膜系统300至光刻系统的操作1104。方法1100中的操作1004还可以包括其他步骤,诸如在掩模薄膜系统被固定在掩模工作台106上之后的对准。

然后,方法1100继续进行操作1106,其中,半导体晶圆被加载至光刻系统100的衬底工作台118。在一些实例中,半导体晶圆可以是涂覆有光刻胶层的硅晶圆。光刻胶层对来自辐射源102的辐射束敏感且通过光刻曝光工艺被图案化,从而使得在掩模上限定的图案被转印至光刻胶层。然后,该方法1100继续进行操作1108,其中,实施光刻曝光工艺以将图案从掩模转印至半导体晶圆。

在方法1100之前、期间和之后可以提供额外的操作,并且对于方法1100的额外的实施例,可以替代、删除或颠倒这些步骤。在一个实例中,光刻工艺包括软烘烤、掩模对准、曝光、曝光后烘烤、显影光刻胶、以及硬烘烤。

本发明提供了一种用于半导体光刻工艺的系统,其中,该系统包括导热膜、多孔材料的薄膜框架,用于固定膜和导热粘合材料以将掩模和膜接合至薄膜框架。多孔材料包括配置为过滤颗粒和提供压力均衡的多个孔道。膜和粘合层的热导率提供热路径从而使得由光刻曝光工艺生成的热量能够被传导,从而减小或消除掩模的热应力和变形。

因此,本发明根据一些实施例提供了一种用于半导体光刻工艺的装置。该装置包括具有导热表面的薄膜;多孔薄膜框架;以及将薄膜固定至多孔薄膜框架的导热粘合层。多孔薄膜框架包括从多孔薄膜框架的外表面连续延伸至多孔薄膜框架的内表面的多个孔道。

在上述装置中,其中:所述多个孔道被随机地配置:所述多个孔道的每个孔道从所述多孔薄膜框架的所述外表面上的第一开口延伸至所述多孔薄膜框架的所述内表面上的第二开口;以及所述多个孔道的所述每个孔道从所述外表面至所述内表面具有随机变化的直径。

在上述装置中,其中,所述多孔薄膜框架包括选自由金属、合金和陶瓷材料构成的组的多孔材料。

在上述装置中,其中,所述多孔薄膜框架包括选自由金属、合金和陶瓷材料构成的组的多孔材料,所述多孔材料包括选自由al、sio2、al-mg、al-ti、al-ni和al-fe、aln、al2o3、zro2、bn、bc以及它们的组合构成的组的材料。

在上述装置中,其中,所述多孔薄膜框架是由选自由液相烧结、固相烧结、蒸发烧结和它们的组合构成的组的技术制造的。

在上述装置中,还包括:掩模,包括图案化的表面;以及另一导热粘合层,将所述掩模固定至所述多孔薄膜框架,其中,所述薄膜框架安装在所述掩模上,并且其中,所述膜远离所述图案化的表面悬置相隔距离,以及其中,内部空间由所述膜的底面、所述掩模的顶面以及所述薄膜框架的所述内表面限定。

在上述装置中,还包括:掩模,包括图案化的表面;以及另一导热粘合层,将所述掩模固定至所述多孔薄膜框架,其中,所述薄膜框架安装在所述掩模上,并且其中,所述膜远离所述图案化的表面悬置相隔距离,以及其中,内部空间由所述膜的底面、所述掩模的顶面以及所述薄膜框架的所述内表面限定,其中,具有可调节的孔尺寸的所述多个孔道被调节以防止颗粒进入所述内部空间,且其中,所述多个孔道被配置为在所述内部空间和围绕所述系统的空间之间提供压力均衡。

在上述装置中,其中,所述装置用于远紫外(euv)光刻系统且在光刻曝光工艺期间保持在真空环境中。

在上述装置中,其中,所述薄膜包括:选自包括psi、a-si、sicn、和sip石墨烯构成的组的材料的低透射率材料层;以及在所述低透射率材料层上设置的导热材料层,其中,所述导热材料层包括选自由ru、ir、碳基材料、cu、ni、fe和它们的组合构成的组的材料。

在上述装置中,其中,所述薄膜包括:选自包括psi、a-si、sicn、和sip石墨烯构成的组的材料的低透射率材料层;以及在所述低透射率材料层上设置的导热材料层,其中,所述导热材料层包括选自由ru、ir、碳基材料、cu、ni、fe和它们的组合构成的组的材料,其中,所述碳基材料包括石墨、石墨烯、金刚石和纳米管中的一种。

在上述装置中,其中,所述导热粘合层包括在粘合聚合物中设置的导热填充物。

在上述装置中,其中,所述导热粘合层包括在粘合聚合物中设置的导热填充物,所述导热填充物包括金属、金属合金、导热陶瓷材料、导热聚合物和导热化合物中的一种。

在上述装置中,其中,所述导热粘合层包括在粘合聚合物中设置的导热填充物,所述导热填充物包括al、ag、alo、aln、bn、碳(石墨烯、纳米管或石墨片)be、b4c、sic和它们的混合材料中的一种。

上述装置中,其中,所述导热粘合层包括在粘合聚合物中设置的导热填充物,所述粘合聚合物包括苯乙烯乙烯/丁烯苯乙烯橡胶(sebs)、聚酯类热塑性弹性体(tpe)、聚醚氨酯(tpu)、聚烯烃型热塑性弹性体(tpo)或热塑性硫化橡胶(tpv)中的一种。

上述装置中,其中,所述导热粘合层包括在粘合聚合物中设置的导热填充物,所述粘合聚合物包括具有软嵌段和硬嵌段的嵌段共聚物。

本发明还根据一些实施例提供了一种用于制造用于光刻工艺的薄膜组件的方法。该方法包括制造具有可调节孔尺寸的多孔薄膜框架;形成具有导热表面的薄膜;以及将薄膜附接至薄膜框架,从而使得使用导热粘合材料由薄膜框架悬置薄膜。

在上述方法中,其中,所述薄膜框架的制造包括使用选自由al、sio2、al-mg、al-ti、al-ni和al-fe、aln、al2o3、zro2、bn和bc构成的组的材料,通过液相烧结、固相烧结和蒸发烧结中的一种,制造所述薄膜框架。

在上述方法中,其中,形成所述薄膜包括:形成选自包括psi、a-si、sicn、和sip石墨烯构成的组的材料的低透射率材料层;以及在所述低透射率材料层上形成导热材料层,其中,所述导热材料层包括选自由ru、ir、碳基材料、cu、ni、fe和它们的组合构成的组的材料。

在上述方法中,其中,使用所述导热粘合材料将所述薄膜附接至所述多孔薄膜框架包括:使用液相烧结、固相烧结和蒸发烧结中的一种将导热填充物分散至粘合材料中,其中,所述导热填充物包括金属、金属合金、导热陶瓷材料、导热聚合物和导热化合物中的一种。

本发明还提供了一种用于光刻工艺的方法。该方法包括提供薄膜装置,其中,薄膜装置包括具有导热表面的膜和通过导热粘合材料跨薄膜框架固定膜的多孔薄膜框架;将薄膜装置安装至掩模上,其中,掩模包括图案化的表面;加载具有安装在其上的薄膜装置的掩模至光刻系统中且加载半导体晶圆至光刻系统的衬底工作台上;以及实施光刻曝光工艺以将图案化的表面的图案从掩模转印至半导体晶圆。

上面概述了若干实施例的部件、使得本领域技术人员可以更好地理解本发明的方面。本领域技术人员应该理解,他们可以容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于实现与在此所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优势的其他工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到,这种等同构造并不背离本发明的精神和范围、并且在不背离本发明的精神和范围的情况下,在此他们可以做出多种变化、替换以及改变。

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