具有多层堆叠的极紫外反射元件及其制造方法与流程

文档序号:12167630
具有多层堆叠的极紫外反射元件及其制造方法与流程

本发明大体涉及极紫外光刻,且更特别涉及用于极紫外反射元件的多层堆叠、生产系统和光刻系统,所述极紫外反射元件用于极紫外光刻。



背景技术:

现代消费与工业电子系统变得越来越复杂。电子装置需以更小、更灵活的方式封装更高密度的电子部件。随着部件密度增加,必需改变技术,以满足对具有更小特征结构尺寸的更高密度装置的要求。亦称作软x射线投影光刻的极紫外光刻是用于制造0.13微米和更小的最小特征尺寸半导体装置的光刻工艺。

通常在5至50纳米(nm)波长范围内的极紫外光会被大多数元件强烈吸收。因此,极紫外系统利用反射而非光透射运作。极紫外辐射可通过一系列反射部件投影,并被引导到半导体晶片而形成高密度、小特征尺寸半导体装置,所述反射部件包括镜组件和涂覆非反射掩模图案的掩模坯(mask blank)。

极紫外光刻系统的反射部件可包括多层反射材料涂层。由于极紫外光具有高功率水平,故其余未反射的极紫外光将引起热加热,导致反射部件的反射率随时间降低,因而限制反射部件的寿命。

鉴于电子部件的特征尺寸要求日益减小,寻找问题解决方案越发重要。考量持续增长的商业竞争压力和消费者期望,寻找问题解决方案至关重要。此外,对降低成本、提高效率与性能及符合竞争压力的需要更大大提高寻找问题解决方案的急迫性。

尽管寻找问题解决方案已久,但先前技术发展仍未教示或建议任何解决方案,这些问题的解决方案始终困扰着本领域技术人员。



技术实现要素:

本发明的实施方式提供制造极紫外反射元件的方法,所述方法包括:提供基板;在基板上形成多层堆叠,多层堆叠包括多个反射层对,反射层对具有由硅形成的第一反射层和由铌或碳化铌形成的第二反射层,以用于形成布拉格反射器;及在多层堆叠上和上面形成覆盖层,以通过减少氧化及机械侵蚀而保护多层堆叠。

本发明的实施方式提供极紫外反射元件,极紫外反射元件包括:基板;基板上的多层堆叠,多层堆叠包括多个反射层对,反射层对具有由硅形成的第一反射层和由铌或碳化铌形成的第二反射层,以用于形成布拉格反射器;及在多层堆叠上和上面的覆盖层,以通过减少氧化及机械侵蚀而保护多层堆叠。

本发明的实施方式提供极紫外反射元件生产系统,所述极紫外反射元件生产系统包括:第一沉积系统,用于在基板上沉积多层堆叠,多层堆叠包括多个反射层对,反射层对具有由硅形成的第一反射层和由铌或碳化铌形成的第二反射层,以用于形成布拉格反射器;及第二沉积系统,用于在多层堆叠上形成覆盖层,以通过减少氧化及机械侵蚀而保护多层堆叠。

本发明的某些实施方式具有额外的其他阶段或元件或具有取代上述内容的其他阶段或元件。本领域技术人员在参照附图阅读以下详细描述后,这些阶段或元件将变得显而易见。

附图说明

图1是在本发明的第一实施方式中的极紫外光刻系统的示例图。

图2是极紫外反射元件生产系统的实例。

图3是极紫外线反射元件的实例。

图4是多层堆叠的第二实例。

图5是多层堆叠的第三实例。

图6是图3在制造的提供阶段(provisioning phase)的结构。

图7是图6在制造的成层阶段(layering phase)的结构。

图8是图7在制造的保护阶段的结构。

图9是图8在制造的预图案化阶段的结构。

图10是图4在制造的提供阶段的结构。

图11是图10在制造的成层阶段的结构。

图12是图11在制造的沉积阶段的结构。

图13是图12在制造的完成阶段的结构。

图14是在本发明的进一步实施方式中,极紫外反射元件的制造方法的流程图。

具体实施方式

以下将充分详述实施方式,以使本领域技术人员做出及使用本发明。应理解可以本发明为基础而明白其他实施方式,且在不背离本发明实施方式的范围的情况下可改变系统、工艺或机械。

以下描述给出许多特定细节,以对本发明有更彻底的了解。然而应明白本发明可不按这些特定细节实践。为避免让本发明的实施方式变得晦涩难懂,并不详述一些已知元件、系统构造和工艺阶段。

示出系统的实施方式的图是半示意且未按比例绘制,特别地,为清楚呈现一些尺寸,附图中一些尺寸被放大显示。同样地,虽然为便于描述,附图中的视图大体呈类似定向,但附图中的描述在大多数情况下是任意的。通常,本发明可以任何定向操作。

在多个实施方式被揭示及描述为具有一些共同特征结构的情况下,为清楚及便于说明、叙述与理解,类似和相仿的特征结构将以相同或类似的标号表示。

为了解释的目的,无论掩模坯的定向为何,在此所用的术语“水平”被定义为平行于掩模坯的平面或表面的平面。术语“垂直”指垂直于刚定义的水平方向的方向。如附图中所示,诸如“上方”、“下方”、“底部”、“顶部”、“侧边”(例如“侧壁”)、“较高”、“较低”、“较上”、“在……上面”和“在……底下”之类的用语是相对于水平面定义的。

术语“在……上”表示元件间有直接接触。术语“直接在……上”表示元件间有直接接触而无中间元件。

在此所用的术语“处理”包括形成所述结构所需的材料或光刻胶的沉积、图案化、曝光、显影、蚀刻、溅射、清洁、注入和/或材料或光刻胶的移除。术语“约”和“近似”表示元件尺寸可在加工容限内测定。

现参照图1,图1示出本发明的第一实施方式中的极紫外光刻系统100的示例图。极紫外光刻系统100可包括用于产生极紫外光112的极紫外光源102、一组反射元件和目标晶片110。反射部件可包括聚光器104、反射掩模106、减光组件108、掩模坯、镜子或上述的组合。

极紫外光源102可产生极紫外光112。极紫外光112为波长在5至50纳米范围内的电磁辐射。例如,极紫外光源102可包括激光、激光产生的等离子体、放电产生的等离子体、自由电子激光、同步辐射或上述的组合。

极紫外光源102可产生具有各种特性的极紫外光112。极紫外光源102可产生一波长范围的宽带极紫外辐射。例如,极紫外光源102可产生5至50nm波长范围的极紫外光112。

极紫外光源102可产生具有窄带宽的极紫外光112。例如,极紫外光源102可产生13.5nm的极紫外光112。波长峰值中心为13.5nm。

聚光器104是用于反射及聚焦极紫外光112的光学单元。聚光器104可反射及聚集来自极紫外光源102的极紫外光112,以照射反射掩模106。

虽然聚光器104图示为单一元件,但应理解聚光器104可包括一或更多反射元件,比如凹面镜、凸面镜、平面镜或上述元件的组合,以用于反射及聚集极紫外光112。例如,聚光器104可为单一凹面镜或具有凹面、凸面与平面光学元件的光学组件。

反射掩模106是具有掩模图案114的极紫外反射元件。反射掩模106产生光刻图案,以形成待形成于目标晶片110上的电路布局(circuitry layout)。反射掩模106可反射极紫外光112。

减光组件108是用于缩小掩模图案114的图像的光学单元。可通过减光组件108减小极紫外光112从反射掩模106的反射,并将极紫外光反射到目标晶片110。减光组件108可包括镜子和其他光学元件,以缩小掩模图案114的图像尺寸。例如,减光组件108可包括凹面镜,以用于反射及聚焦极紫外光112。

减光组件108可缩小目标晶片110上的掩模图案114的图像尺寸。例如,减光组件108可以4:1的比率使掩模图案114成像在目标晶片110上,而于目标晶片110上形成掩模图案114表示的电路。极紫外光112可同步扫描反射掩模106与目标晶片110,以于目标晶片110上形成掩模图案114。

现参照图2,图2图示极紫外反射元件生产系统200的实例。极紫外反射元件可反射极紫外光。极紫外反射元件可包括掩模坯204、极紫外(EUV)镜205或其他反射元件。

极紫外反射元件生产系统200可生产反射图1的极紫外光112的掩模坯、镜子或其他元件。极紫外线反射元件生产系统200可制造极紫外反射元件,以施加薄涂层至源基板203。

掩模坯204是用于形成图1的反射掩模106的多层结构。掩模坯204可利用半导体制造技术形成。反射掩模106可具有图1的掩模图案114,掩模图案114形成于掩模坯204上,以表示电子电路。

极紫外镜205是反射极紫外光范围的多层结构。极紫外镜205可利用半导体制造技术形成。掩模坯204和极紫外镜205可为类似结构,然而极紫外镜205不具有掩模图案114。

极紫外反射元件是极紫外光112的有效反射器。掩模坯204和极紫外镜205的极紫外反射率可大于60%。极紫外反射元件若能反射超过60%的极紫外光112即为有效。

极紫外反射元件生产系统200包括晶片装载与载具传送系统202,以供源基板203装载及让极紫外反射元件由此卸载。大气传送系统206提供通往晶片传送真空室208的出入口。晶片装载与载具传送系统202可包括基板运送箱、装载闸和其他部件,以将基板从大气传送到系统内的真空。由于掩模坯204用于形成极小型装置,故掩模坯204必需在真空系统中处理,以防止污染和其他缺陷。

晶片传送真空室208可含有两个真空室:第一真空室210和第二真空室212。第一真空室210可包括第一晶片传送系统214,第二真空室212可包括第二晶片传送系统216。虽然将晶片传送真空室208描述成具有两个真空室,但应理解系统可具有任何数量的真空室。

晶片传送真空室208可具有围绕其周边的多个端口,用以附接不同其他系统。第一真空室210可具有除气系统218、第一物理气相沉积系统220、第二物理气相沉积系统222和预清洁系统224。除气系统218用于使湿气从基板热脱附。预清洁系统224用于清洁晶片、掩模坯、镜子或其他光学部件的表面。

物理气相沉积系统可用于在源基板203上形成材料薄膜,所述物理气相沉积系统比如第一物理气相沉积系统220和第二物理气相沉积系统222。例如,物理气相沉积系统可包括真空沉积系统,比如磁控溅射系统、离子溅射系统、脉冲激光沉积、阴极电弧沉积或上述系统的组合。诸如磁控溅射系统之类的物理气相沉积系统可在源基板203上形成薄层,包括硅层、金属层、合金层、化合物层或上述层的组合。

物理气相沉积系统可形成反射层、覆盖层和吸收层。例如,物理气相沉积系统可形成硅层、钼层、钌层、铌层、铬层、钽层、氮化物层、碳层、化合物层或上述层的组合。虽然一些化合物描述为氧化物,但应理解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上述物质的组合。

第二真空室212可具有与之连接的第一多阴极源226、化学气相沉积系统228、固化室230和超平滑沉积室232。例如,化学气相沉积系统228可包括流式(flowable)化学气相沉积系统(FCVD)、等离子体辅助化学气相沉积系统(CVD)、气溶胶辅助CVD、热丝CVD系统或类似系统。在另一实例中,化学气相沉积系统228、固化室230和超平滑沉积室232可设在不同于极紫外反射元件生产系统200的系统中。

化学气相沉积系统228可在源基板203上形成材料薄膜。例如,化学气相沉积系统228可用于在源基板203上形成材料层,包括单晶层、多晶层、无定形层、外延层或上述层的组合。化学气相沉积系统228可形成硅层、氧化硅层、碳层、钨层、碳化硅层、氮化硅层、氮化钛层、金属层、合金层和其他适合化学气相沉积的材料的层。例如,化学气相沉积系统可形成平坦化层。

第一晶片传送系统214能在连续真空下在大气传送系统206与围绕在第一真空室210周围的各系统间移动源基板203。第二晶片传送系统216能在第二真空室212周围移动源基板203,同时维持源基板203处于连续真空。极紫外反射元件生产系统200可在连续真空条件下在第一晶片传送系统214、第二晶片传送系统216之间传送源基板203和掩模坯204。

现参照图3,图3图示极紫外反射元件302的实例。极紫外反射元件302可为图2的掩模坯204或图2的极紫外镜205。掩模坯204和极紫外镜205为用于反射图1的极紫外光112的结构。

诸如极紫外镜205之类的极紫外反射元件302可包括基板304、多层堆叠306和覆盖层308。极紫外镜205可用于形成反射结构,以用于图1的聚光器104或图1的减光组件108。

掩模坯204可包括基板304、多层堆叠306、覆盖层308和吸收层310。掩模坯204可被用于通过以所需电路布局图案化吸收层310来形成图1的反射掩模106。

在以下部分中,为简化起见,用于“掩模坯204”的术语可与“极紫外镜205”的术语互换使用。掩模坯204可包括极紫外镜205的部件,并另增设吸收层310而形成图1的掩模图案114。

掩模坯204是光学平面结构,用以形成具有掩模图案114的反射掩模106。例如,掩模坯204的反射表面可形成平面焦面(flat focal plane)来反射入射光,比如图1的极紫外光112。

基板304是向极紫外反射元件302提供结构支撑的元件。基板304可由具有低热膨胀系数(CTE)的材料制成,以在温度变化期间提供稳定性。基板304可具有诸如机械循环稳定性、热循环稳定性、晶体形成稳定性或上述性质的组合之类的性质。基板304可由诸如硅、玻璃、氧化物、陶瓷、玻璃陶瓷或上述材料的组合之类的材料制成。

多层堆叠306是反射极紫外光112的结构。多层堆叠306包括第一反射层312与第二反射层314交替的反射层。

第一反射层312和第二反射层314可构成反射对316。多层堆叠306可包括40-60个反射对316且总共多达120个反射层。然而应理解可依需求使用更多或更少层。

第一反射层312和第二反射层314可由多种材料形成。例如,第一反射层312和第二反射层314可分别由硅和铌形成。铌的光学性质决定其在多层堆叠中的表现。折射率的实部与虚部类似于钼。第一反射层312可由硅形成。第二反射层314可由铌形成。

虽然多层堆叠306被描述为具有由硅形成的第一反射层312和由铌形成的第二反射层314,但也可具有其他构造。例如,第一反射层312可由铌形成,第二反射层314可由硅形成。

然而应理解交替层可由其他材料形成。在另一实例中,第二反射层314可由碳化铌形成。

掩模坯204和极紫外镜205的反射率取决于层间界面的锐度和层粗糙度。改变用于形成多层堆叠306的材料可改善界面锐度或层粗糙度,进而提高多层反射率。

多层堆叠306通过让具有不同光学性质的材料薄层交替以产生布拉格镜而形成反射结构。交替层的每层针对极紫外光112可具有不同光学常数。

多层堆叠306可以各种方式形成。例如,第一反射层312和第二反射层314可利用磁控溅射、离子溅射系统、脉冲激光沉积、阴极电弧沉积或层沉积技术形成。

在示例性实例中,多层堆叠306可使用物理气相沉积技术形成,比如磁控溅射。多层堆叠306的第一反射层312和第二反射层314可具有通过磁控溅射技术形成的特性,所述特性包括精确厚度、低粗糙度和干净的层间界面。多层堆叠306的第一反射层312和第二反射层314可具有通过物理气相沉积形成的特性,所述特性包括精确厚度、低粗糙度和干净的层间界面。

可精确控制使用物理气相沉积技术形成的多层堆叠306的各层的物理尺寸,以提高反射率。例如,第一反射层312(比如硅层)的厚度可为3.5nm。第二反射层314(比如铌层)的厚度可为3.5nm。然而应理解第一反射层312和第二反射层314的厚度可根据加工要求、极紫外光112的波长和层材料的光学性质而变化。在另一实例中,第二反射层314可由碳化铌形成且厚度为3.5nm。

在又一实例中,第一反射层312和第二反射层314可由硅和碳化铌形成。第一反射层(比如硅层)的厚度可为4.15nm。第二反射层314(比如碳化铌层)的厚度可为2.8nm。

已经发现形成具有硅和铌的多层堆叠306提供类似于硅和钼形成的多层堆叠306的反射率。基于铌和硅的折射率及其他物理性质,多层堆叠306的反射率可相比于钼和硅。

已经发现形成具有硅和碳化铌的多层堆叠306提供类似于硅和钼形成的多层堆叠306的反射率。基于碳化铌和硅的折射率及其他物理性质,具有4.15nm硅层与2.8nm碳化铌层的多层堆叠306提供可相比于钼和硅的反射率。

已经发现形成具有碳化铌的多层堆叠306提高多层堆叠306的可靠度。碳化铌的硬度保护多层堆叠306及增加操作寿命。

覆盖层308是极紫外光112可穿透的保护层。覆盖层308可直接形成在多层堆叠306上。覆盖层308可保护多层堆叠306免受污染与机械损坏。例如,多层堆叠306可能易遭氧、碳、烃或上述物质的组合污染。覆盖层308会与污染物交互作用而中和污染物。

覆盖层308是极紫外光112可穿透的光学均匀结构。极紫外光112可穿过覆盖层308而反射离开多层堆叠306。

覆盖层308具有平滑表面。例如,覆盖层308的表面粗糙度可小于0.2nm RMS(均方根粗糙度测量)。在另一实例中,覆盖层308的表面粗糙度可为0.08nm RMS,特征表面粗糙长度在1/100nm至1/1μm之间。

覆盖层308可以各种方式形成。例如,覆盖层308可利用磁控溅射、离子溅射系统、离子束沉积、电子束蒸镀、射频(RF)溅射、原子层沉积(ALD)、脉冲激光沉积、阴极电弧沉积、物理气相沉积或上述方法的组合直接形成在多层堆叠306上。覆盖层308可具有通过磁控溅射技术形成的物理性质,包括精确厚度、低粗糙度和干净的层间界面。

反射率损失的原因之一为多层堆叠306因定期清洁处理而氧化。为避免氧化,可在形成吸收层310前,将覆盖层308直接形成于多层堆叠306顶部。

因大多数材料对极紫外光112不透明,故必须将极紫外系统的一般污染程度减至最小。因此比起其他光刻系统,必须更频繁地清洁反射掩模106。为了移除使用时反射掩模106上常见的小颗粒和其他污染物,需积极进行清洁程序。然而严酷的清洁程序(比如超音波振荡处理)会造成覆盖层308的坑蚀及劣化,这可导致多层堆叠306的氧化及反射率损失。

覆盖层308可由硬度足以于清洁时抵挡侵蚀的各种材料形成。例如,钌可用作覆盖层材料,因为钌是良好的蚀刻终止层且在操作条件下相对不活泼。然而应理解其他材料也可用于形成覆盖层308。覆盖层308的厚度可在2nm至3nm之间。在另一实例中,钌覆盖层的厚度通常可为2.5nm。

已经发现形成具有碳化铌的覆盖层308通过保护多层堆叠306而提高极紫外反射元件302的可靠度。碳化铌的硬度通过减少多层堆叠306的氧化及侵蚀而保护多层堆叠306并增加操作寿命。

已经发现形成具有附加的碳化铌层的覆盖层308通过保护多层堆叠306而提高极紫外反射元件302的可靠度。碳化铌的硬度通过减少多层堆叠306的氧化及侵蚀而保护多层堆叠306并增加操作寿命。

清洁后,覆盖层308可具有暴露于清洁工艺的物理特性。覆盖层308可具有侵蚀痕、厚度减小、不均匀磨损、溶剂残留、来自吸收层310的残留或上述特征的组合的物理特性。覆盖层308可呈现额外物理特性,包括清洁溶剂与覆盖层308的材料交互作用产生的化学品残留。

可利用基板304、多层堆叠306和覆盖层308形成极紫外反射元件302,比如极紫外镜205。极紫外镜205具有光学平表面,且可有效并均匀地反射极紫外光112。

利用覆盖层308保护多层堆叠306防止反射率降低。在制造及清洁操作期间,覆盖层308可避免损坏多层堆叠306。覆盖层308可防止氧化,以维持反射率及避免在使用及清洁时多层堆叠306的反射率损失。

例如,多层堆叠306的反射率可大于60%。由物理气相沉积形成的多层堆叠306可具有63%-68%的反射率。使用较硬材料在多层堆叠306上面形成覆盖层308会使反射率降低1%-2%,但覆盖层308避免损坏多层堆叠306,及防止多层堆叠306的反射率降低。在一些情况下,采用低粗糙度层、干净层间界面、改良的层材料或上述的组合可使反射率高达70%。

吸收层310是能吸收极紫外光112的层。吸收层310可用于通过提供不反射极紫外光112的区域而于反射掩模106上形成图案。吸收层310可为对极紫外光112的特定频率具有高吸收系数的材料,所述特定频率比如约13.5nm。在示例性实例中,吸收层310可由铬、钽、氮化物、镍、合金或上述物质的组合形成。在另一实例中,吸收层可由不同比率的钽、硼与氮的合金形成。

吸收层310可直接形成在覆盖层308上。可利用光刻工艺蚀刻吸收层310,以形成反射掩模106的图案。

可利用基板304、多层堆叠306、覆盖层308和吸收层310形成极紫外反射元件302,比如掩模坯204。掩模坯204具有光学平表面,且可有效且均匀地反射极紫外光112。可利用掩模坯204的吸收层310形成掩模图案114。

已经发现在多层堆叠306顶部与覆盖层308之间增设碳间质层(interstitial layer)可提高反射率。已经发现在多层堆叠306上面形成碳层提高反射率。

已经发现在多层堆叠306顶部与覆盖层308之间增设碳或碳化铌间质层可提高反射率。已经发现在多层堆叠306上面形成碳或碳化铌层提高反射率。

已经发现在多层堆叠306上面形成具有铌或碳化铌的覆盖层308提高反射率和操作寿命。碳化铌提供硬保护层。由铌或碳化铌形成覆盖层308能保护由钼层与硅层形成的多层堆叠306。由铌或碳化铌形成的覆盖层308能另用于或取代由钌形成的覆盖层308。

第一反射层312、第二反射层314、覆盖层308和吸收层310可由物理气相沉积系统形成。物理气相沉积系统可包括图2的第一物理气相沉积系统220、图2的第二物理气相沉积系统222或上述系统的组合。

虽然极紫外反射元件图示为具有基板304、多层堆叠306、覆盖层308和吸收层310,但应理解其他层也可包括在内。附加的保护层、钝化层或其他层可包括在内。例如,极紫外反射元件在多层堆叠306之下可包括平坦化层。

现参照图4,图4图示多层堆叠406的第二实例。多层堆叠406类似于图3的多层堆叠306,并且使用类似元件符号。

多层堆叠406可以是极紫外反射元件402的一部分,比如图2的掩模坯204或图2的极紫外镜205。掩模坯204和极紫外镜205是用于反射图1的极紫外光112的结构。

极紫外镜205可包括基板404、多层堆叠406和覆盖层408。掩模坯204可包括基板404、多层堆叠406、覆盖层408和吸收层410。掩模坯204可通过利用所需电路布局来图案化吸收层410而形成图1的反射掩模106。

在以下部分中,为简化起见,用于“掩模坯204”的术语可与“极紫外镜205”的术语互换使用。掩模坯204可包括极紫外镜205的部件,并另增设吸收层410而形成图1的掩模图案114。

掩模坯204是光学平面结构,用以形成具有掩模图案114的反射掩模106。基板404是支撑极紫外反射元件402的结构元件。

吸收层410是能吸收极紫外光112的层。吸收层410可用于通过提供不反射极紫外光112的区域而于反射掩模106上形成图案。

覆盖层408是对极紫外光112透明的保护层。覆盖层408可直接形成在多层堆叠406上。覆盖层408可保护多层堆叠406免受污染与机械损坏。

多层堆叠406是反射极紫外光112的结构。多层堆叠406可包括第一反射层412与第二反射层414交替的反射层且阻挡层418置于各交替层间。多层堆叠406可选择性包括阻挡层418,阻挡层418置于第一反射层412与覆盖层408之间和第二反射层414与基板404之间。

阻挡层418是保护层。阻挡层418用于隔开第一反射层412和第二反射层414,以最小化层间化学交互作用。例如,阻挡层418可由碳、碳化铌或具有类似性质的材料形成。

第一反射层412和第二反射层414可构成反射对416。多层堆叠406可包括40-60个反射对416且总共多达120个反射层。然而应理解可依需求使用更多或更少层。

第一反射层412和第二反射层414可由多种材料形成。例如,第一反射层412和第二反射层414可分别由硅和铌形成。

多层堆叠406可具有不同构造。例如,第一反射层412可由硅形成,第二反射层414可由铌或碳化铌形成。在另一实例中,第一反射层412可由铌或碳化铌形成,第二反射层414可由硅形成。

虽然多层堆叠406被描述为具有由硅形成的第一反射层412和由铌形成的第二反射层414,但也可具有其他构造。例如,第一反射层412可由铌形成,第二反射层414可由硅形成。

然而应理解多层堆叠406可由其他材料形成。在另一实例中,第二反射层414可由碳化铌形成。由于碳化铌具有高硬度,故多层堆叠406可由硅与钼形成并由铌或碳化铌层覆盖。此可另用于或取代由钌形成的覆盖层408。

掩模坯204和极紫外镜205的反射率取决于层间界面的锐度和层粗糙度。改变用于形成多层堆叠406的材料可改善界面锐度或层粗糙度,进而提高多层反射率。

由于大多数材料吸收极紫外波长的光,故所用光学元件必须是反射的而非如其他光刻系统所采用的透射方式。多层堆叠406通过让具有不同光学性质的材料薄层交替来产生布拉格反射器或镜而形成反射结构。

交替层针对极紫外光112可各具有不同光学常数。当反射对416的厚度周期约为极紫外光112的波长的一半时,交替层将引起相长干涉。例如,就波长为13nm的极紫外光112而言,反射对416可为约6.5nm厚。

多层堆叠406可以多种方式形成。例如,第一反射层412、第二反射层414和阻挡层418可利用磁控溅射、离子溅射系统、脉冲激光沉积、阴极电弧沉积或上述方式的组合形成。

在示例性实例中,多层堆叠406可由物理气相沉积技术形成,比如磁控溅射。多层堆叠406的第一反射层412、第二反射层414和阻挡层418可具有通过磁控溅射技术形成的特性,包括精确厚度、低粗糙度和干净的层间界面。

可精确控制由物理气相沉积技术形成的多层堆叠406的各层的物理尺寸,以提高反射率。例如,第一反射层412(比如硅层)的厚度可为3.5nm。第二反射层414(比如铌层)的厚度可为3.5nm。阻挡层418(比如碳层)的厚度可在1与5埃之间。然而应理解第一反射层412和第二反射层414的厚度可根据加工要求、极紫外光112的波长和层材料的光学性质而变化。

利用覆盖层408保护多层堆叠406增进反射率。在制造及清洁操作期间,覆盖层408可避免损坏多层堆叠406。覆盖层408可直接设在多层堆叠406上或直接设在阻挡层418上。

例如,多层堆叠406的反射率可大于60%。由物理气相沉积形成的多层堆叠406可具有63%-68%的反射率。使用较硬材料在多层堆叠406上面形成覆盖层408可增进反射率。在一些情况下,采用低粗糙度层、干净的层间界面、改良的层材料或上述的组合可使反射率达70%。

已经发现形成具有阻挡层418的多层堆叠406且阻挡层418由碳或碳化铌形成可提高反射率及提升可靠度。阻挡层418可减少硅化物形成并形成较平滑的层。

现参照图5,图5图示多层堆叠506的第三实例。多层堆叠506类似图3的多层堆叠306,并且使用类似元件符号。

多层堆叠506可为极紫外反射元件502的一部分,比如图2的掩模坯204或图2的极紫外镜205。掩模坯204和极紫外镜205为用于反射图1的极紫外光112的结构。

多层堆叠506可包括基板504、多层堆叠506、覆盖层508和吸收层510。多层堆叠506可包括第一反射层512和第二反射层514,第一反射层512和第二反射层514构成反射对516。

虽然多层堆叠506可具有由硅形成的第一反射层512和由铌形成的第二反射层514,但也可具有其他构造。例如,第一反射层512可由铌或碳化铌形成,第二反射层514可由硅形成。

多层堆叠506是反射极紫外光112的结构。多层堆叠506可包括第一反射层512与第二反射层514交替的反射层且边界层520置于各交替层间。多层堆叠506可在第一反射层512与覆盖层508之间和在第二反射层514与基板504之间选择性包括边界层520。

边界层520是在第一反射层512与第二反射层514之间的层。边界层520是第一反射层512与第二反射层514的材料之间发生化学反应的结果。例如,边界层520可为硅化物。硅化物可由硅与金属(比如铌)形成。

多层堆叠506可包括阻挡层518。阻挡层518是保护层。例如,阻挡层518可由碳形成且厚度在1和5埃之间。阻挡层518可形成在多层堆叠506与覆盖层508之间。另一阻挡层518可形成在多层堆叠506与基板504之间。

阻挡层518可形成在第一反射层512与第二反射层514之间,以改质边界层520。阻挡层518可通过抑制硅化物形成而减小边界层520的厚度。

现参照图6,图6图示图3在制造的提供阶段的结构。提供阶段可包括提供基板304的方法。例如,提供阶段可提供由硅形成的基板304。

现参照图7,图7图示图6在制造的成层阶段的结构。成层阶段可包括直接在基板304上形成多层堆叠306的方法。多层堆叠306可于基板304上形成第一反射层312与第二反射层314的交替层。例如,多层堆叠306可具有40至80个铌与硅的交替层。

现参照图8,图8图示图7在制造的保护阶段的结构。保护阶段可包括形成覆盖层308至多层堆叠306上的方法。多层堆叠306可包括基板304上的第一反射层312与第二反射层314的交替层。例如,保护阶段可利用磁控溅射沉积金属材料至多层堆叠306上。

现参照图9,图9图示图8在制造的预图案化阶段的结构。预图案化阶段可包括直接在覆盖层308上形成吸收层310的方法。例如,预图案化阶段可在覆盖层308上形成吸收层310。

覆盖层308位于多层堆叠306上面。多层堆叠306可包括基板304上的第一反射层312与第二反射层314的交替层。

现参照图10,图10图示图4在制造的提供阶段的结构。提供阶段可包括提供基板404的方法。例如,提供阶段可提供由超低热膨胀材料形成的基板404。在另一实例中,基板404可由硅、玻璃或上述材料的组合形成。

现参照图11,图11图示图10在制造的成层阶段的结构。成层阶段可包括在基板404上形成第二反射层414的方法。

现参照图12,图12图示图11在制造的沉积阶段的结构。沉积阶段可包括在第二反射层414上形成第一反射层412和阻挡层418的方法。

成层阶段和沉积阶段可依需求反复进行多次,以完成在基板404上形成图4的多层堆叠406的图4的反射对416。例如,多层堆叠406可具有40-60个硅与铌的交替层且碳层位于交替层之间。多层堆叠406可形成在基板404上。

现参照图13,图13图示图12在制造的完成阶段的结构。完成阶段可包括在多层堆叠406上形成覆盖层408及直接在覆盖层408上形成吸收层410。多层堆叠406可包括第一反射层412和第二反射层414且阻挡层418位于第一反射层412与第二反射层414之间。

现参照图14,图14是在本发明的进一步的实施方式中,极紫外反射元件的制造方法1400的流程图。方法1400包括:在方块1402中,提供基板;在方块1404中,在基板上形成多层堆叠,多层堆叠包括多个反射层对,反射层对具有由硅形成的第一反射层和由铌或碳化铌形成的第二反射层,以用于形成布拉格反射器;及在方块1406中,在多层堆叠上和上面形成覆盖层,以通过减少氧化及机械侵蚀而保护多层堆叠。

因此,已经发现本发明实施方式的极紫外反射元件生产系统提供重要且迄今未知、不可得的解决方案、极紫外反射元件生产系统的能力和功能方面。所得方法、工艺、设备、装置、产品和/或系统既易懂、具有成本效益、不复杂、多功能又有效,且出人意料地、非显而易见地可应用已知技术来实现,因此毫无困难地适于有效且经济地制造完全与传统制造方法或工艺与技术相容的极紫外反射元件生产系统。

本发明实施方式的另一重要方面为有益地支持及协助降低成本、简化制造及提高性能的历史趋势。本发明实施方式的这些和其他有益方面因而将技术状态推进到至少下一等级。

虽然已结合具体的最佳模式描述本发明,但应理解根据前面的描述,许多替代方式、修改与变化对本领域技术人员而言将是显而易见的。故旨在使本发明涵盖落在权利要求的保护范围内的所有替代方式、修改与变化。在此提及或附图中图示的所有事项应解释为示例性的,而无限定之意。

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