超平滑层紫外线光刻镜及坯料与其制造及光刻系统的制作方法
【专利说明】超平滑层紫外线光刻镜及坯料与其制造及光刻系统
[0001]相关申请案的交叉引用
[0002]本申请要求享有2013年3月14日申请的美国临时专利申请第61/786，109号的权益，且该美国临时专利申请的主题以引用的方式并入本文中。
[0003]本申请含有与2013年12月23日申请的同时申请的美国专利申请第14/139，307号相关的主题，且该美国专利申请的主题以引用的方式并入本文中。
[0004]本申请含有与2013年12月23日申请的同时申请的美国专利申请第14/139，371号相关的主题，且该美国专利申请的主题以引用的方式并入本文中。
[0005]本申请含有与2013年12月23日申请的同时申请的美国专利申请第14/139，415号相关的主题，且该美国专利申请的主题以引用的方式并入本文中。
[0006]本申请含有与2013年12月23日申请的同时申请的美国专利申请第14/139，457号相关的主题，且该美国专利申请的主题以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0007]本发明大体而言是关于极紫外线(extreme ultrav1let)光刻镜及还料(blank)，及用于这些极紫外线光刻镜及坯料的制造及光刻系统。
【背景技术】
[0008]极紫外线光刻(EUV，亦称为软X射线投影光刻(soft x-ray project1nlithography))是用以替代用于制造0.13微米及更小的最小特征尺寸的半导体器件的深紫外线(deep ultrav1let)光刻的竞争者。
[0009]然而，通常在5纳米至40纳米波长范围中的极紫外线光在实质上所有材料中被强烈吸收。因此，极紫外线系统通过反射而非通过光的透射来工作。通过使用涂布有非反射吸收剂掩模图案的掩模坯料或反射元件、及一系列镜或透镜元件，图案化的光化(actinic)光被反射至抗蚀剂涂布的(resist-coated)半导体晶片上。
[0010]极紫外线光刻系统的透镜元件及掩模坯料涂布有诸如钼及硅之类的材料的反射性多层涂层。已通过使用涂布有多层涂层的基板获得每一透镜元件或掩模坯料接近65%的反射值，这些多层涂层强烈地反射实质上在极其狭窄的紫外线带通(bandpass)内的单个波长上的光；该极其狭窄的紫外线带通例如是对于13纳米紫外线光而言的12纳米至14纳米的带通。
[0011]在半导体处理技术中存在引起透镜元件及掩模中的问题的各种类别的缺陷。不透明缺陷通常由多层涂层的顶部上的或掩模图案上的颗粒引起，在光应被反射时这些颗粒吸收了光。透明缺陷(clear defect)通常由多层涂层的顶部上的掩模图案中的小孔引起，在光应被吸收时光被反射穿过这些小孔。而相位缺陷(phase defect)通常由多层涂层下方的刮痕及表面变化引起，这些刮痕及表面变化引起所反射的光的相变(transit1n in thephase)。这些相变导致光波干涉效应，这些光波干涉效应使半导体晶片的表面上的抗蚀剂中将被曝光的图案扭曲或改变。由于必须用于小于0.13 (sub-0.13)微米最小特征尺寸的辐射的较短波长，因此之前并不显著的刮痕及表面变化现在变得无法容忍。
[0012]虽然已在减少或消除颗粒缺陷方面取得进展，且已对透镜元件及掩模中的不透明缺陷及透明缺陷的修复做了工作，但是至今尚未对解决相位缺陷的问题做任何工作。对于深紫外线光刻，表面被处理成维持低于60度的相变。用于极紫外线光刻的类似处理仍有待开发。
[0013]对于13纳米的光化波长，对于位于下面的表面中深度如3纳米这么小的刮痕而言，可发生从多层涂层反射的光中的180度相变。波长越短，此深度越浅。类似地，在相同波长下，比一百(100)纳米的距离高出一⑴纳米更急剧的表面变化可引起类似的相变。这些相变可在半导体晶片的表面处引起相位缺陷且不可修复地损坏半导体器件。
[0014]过去，用于深紫外线光刻的透镜元件及掩模坯料通常由玻璃制成，但已建议硅或超低热膨胀材料作为用于极紫外线光刻的替代物。无论透镜元件或掩模坯料是否是玻璃制成的、超低热膨胀材料制成的或硅制成的，都通过使用研磨剂的机械研磨来使得透镜元件或掩模坯料的表面尽可能平滑。在此工艺中留下的刮痕有时被称为“刮痕-擦伤(scratch-dig)”痕迹，且这些刮痕的深度及宽度取决于用来研磨掩模坯料的研磨剂中的颗粒的大小。对于可见的及深紫外线光刻，这些刮痕过小而无法在半导体晶片上的图案中引起相位缺陷。然而，对于极紫外线光刻，刮痕-擦伤痕迹是显著问题，因为这些刮痕-擦伤痕迹将表现为相位缺陷。
[0015]由于EUV光刻所需的短照射波长的缘故，因此使用的透镜元件及图案掩模必须是反射掩模，而非当前光刻中使用的透射掩模。反射掩模由钼及硅的交替薄层的精确堆叠物组成，该精确堆叠物形成布拉格(Bragg)折射器或镜。由于小特征尺寸及多层堆叠物的性质，上面沉积有多层堆叠物的基板的表面中的任何瑕疵将被放大且影响最终产品。几纳米级的瑕疵可在成品掩模上显露为印得出的缺陷，且这些瑕疵需要在多层堆叠物的沉积之前从掩模坯料的表面消除。
[0016]常见的瑕疵包括凹坑(pit)、刮痕及颗粒。常见的清洁技术移除许多颗粒，但要么产生新凹坑要么放大现有凹坑。这些凹坑可从研磨或清洁工艺产生，或者可来自基板材料自身中的杂质或伤痕，这些杂质或伤痕在切割及研磨工艺期间被暴露出来。进一步研磨可用来去除表面处的凹坑，但存在将在该工艺中暴露或引起新凹坑的风险，此状况限制了单独使用研磨来使基板表面平滑且平坦化基板的效用。用于使基板平滑的另一方法是激光或等离子体退火。这些技术熔融(melt)且软熔(reflow)玻璃基板的薄表面层，去移除局部缺陷。问题在于这些技术引起基板表面中的较长范围的粗糙部分或波纹，且如此亦未提供EUV掩模坯料所需的基板平坦度。
[0017]考虑到对电子部件的日益较小的特征尺寸的需要，找到这些问题的答案日益关键。考虑到不断增加的商业竞争压力以及增长的消费者期望，找到这些问题的答案是关键的。另外，降低成本、提高效率及性能、及满足竞争压力的需要为找到这些问题的答案的关键必要性更加增添紧迫性。
[0018]尽管已长期寻找这些问题的解决方案，但是在先的发展尚未教导或建议任何解决方案，因此本领域的技术人员长期困惑于这些问题的解决方案。
【发明内容】
[0019]本发明的实施方式提供一种极紫外线透镜元件或坯料生产系统，该系统包括:第一沉积系统，用于在半导体基板之上沉积平坦化层；第二沉积系统，用于在平坦化层之上沉积超平滑(ultra-smooth)层，该超平滑层具有经重组的分子；以及第三沉积系统，用于在超平滑层之上沉积多层堆叠物。
[0020]本发明的实施方式提供一种极紫外线光刻系统，该系统包括:极紫外线光源；镜，用于导引来自极紫外线光源的光；中间掩模(reticle)台，用于置放带有平坦化层和平坦化层之上的超平滑层的极紫外线掩模坯料；以及晶片台，用于置放晶片。
[0021]本发明的实施方式提供一种极紫外线坯料，该坯料包括:基板；基板之上的平坦化层；平坦化层之上的超平滑层，该超平滑层具有经重组的分子；多层堆叠物，具有非晶金属层；以及多层堆叠物之上的覆盖(capping)层。
[0022]除以上所述那些步骤或元件之外或代替这些步骤或元件，本发明的某些实施方式具有其他步骤或元件。根据阅读以下参考附图进行的详细描述，步骤或元件对于本领域的技术人员将变得很明显。
【附图说明】
[0023]图1是极紫外线(EUV)镜或掩模坯料生产系统。
[0024]图2是根据本发明的实施方式的EUV掩模坯料。
[0025]图3是EUV掩模。
[0026]图4是用于制作具有超低缺陷的EUV掩模坯料的方法。
[0027]图5是用于EUV光刻系统的光学元件组(optical train)。
[0028]图6是EUV光刻系统。
【具体实施方式】
[0029]足够详细地描述了以下实施方式以使本领域的技术人员能制作且使用本发明。将理解，其他实施方式基于本公开内容会很明显，且可在不脱离本发明的范围的情况下进行系统、工艺或机械改变。
[0030]在以下描述中，给出许多具体细节以提供对本发明的彻底理解。然而，将是很明显的是，可在无这些具体细节的情况下实践本发明。为了避免使本发明难以理解，并未详细公开一些熟知的电路、系统配置及工艺步骤。
[0031]示出系统的实施方式的附图是半图解的，且并未按比例绘制，尤其是，尺寸中的一些尺寸用于呈现的清晰性而在图示的附图中示