[发明专利]供极远紫外线光刻工艺期间使用的薄膜

说明书

技术领域

本揭示内容大体有关于精密半导体装置的制造，且更特别的是，有关于供极远紫外线(EUV)光刻工艺期间使用的各种薄膜。

背景技术

制造诸如CPU、储存装置、ASIC(特殊应用集成电路)之类的先进集成电路需要根据指定的电路布局在给定芯片区中形成大量电路组件，其中场效电晶体(NMOS及PMOS晶体管)为用来制造此类集成电路装置的重要电路组件之一。一般是借由按照详细的顺序或工艺流程执行许多工艺操作来形成集成电路装置。此类工艺操作通常包括沉积、蚀刻、离子植入、光刻技术及加热工艺，彼等按照极详细的顺序进行以制成最终产品。装置设计者的持续不断压力是要提高晶体管及使用此类晶体管的集成电路产品的操作速度及电气效能。持续用来达成此类结果的技术之一是减少各种装置的尺寸，例如晶体管的栅极长度。栅极长度(源极区与漏极区的距离)在现代晶体管装置上约有30至50纳米，预期未来会被进一步缩小。制造如此微小的装置是极其困难的挑战，特别是对于某些工艺来说，例如光刻工具及技术。

习知光刻工具包括借由同时暴露整个图案于目标部份上来照射每个目标部份的所谓步进机，以及借由沿着给定方向(“扫描”方向)通过辐射束来扫描图案同时与此方向平行或反向平行地同步扫描衬底来照射每个目标部份的所谓扫描机。也有可能借由将图案压印于衬底上，由图案化装置把图案转印至衬底。

光刻工具及系统通常包括以所欲波长放射的辐射源，光学系统，以及通常使用包含想要形成于晶圆上的图案的所谓掩膜或标线片(reticle)。提供通过或反射离开掩膜或标线片的辐射以形成影像于半导体晶圆片上。此类系统所使用的辐射可为光线，例如紫外光、深紫外光(DUV)、真空紫外光(VUV)、极远紫外光(EUV)等等。辐射也可为x射线辐射，电子束辐射等等。标线片上的影像一般用来照射感光材料层，例如光阻材料。最终，用习知技术显影受照射的光阻材料层以定义带有图案的掩膜层。最后，带有图案的掩膜层可用来定义掺杂区、沉积区、蚀刻区或与集成电路有关的其它结构。目前，大部份的光刻系统为所谓的深紫外线系统(DUV)，其产生波长有248纳米或193纳米的辐射。不过，随着装置尺寸持续缩小，传统DUV光刻系统的能力与极限正被考验。这已导致开发出所谓的EUV系统，其使用波长小于20纳米(例如，13.5纳米)的辐射。

减少光刻工艺的粒子污染，特别是标线片上的，一直都是进行中的任务。光刻工艺期间存在极微小粒子可能导致图案化不准确或不合意的特征于晶圆上，以及可能导致形成效能能力降低的装置。在许多情形下，光刻工艺期间存在不合意的粒子可能致使所得装置无法操作。基于此理由，半导体制造商花大钱竭尽全力尽可能让光刻工艺可干净地使用。这涉及光刻系统的所有组件(包括，标线片)要有极仔细及昂贵的处理及清洁程序。光刻工艺的清洁要求只会随着采用EUV系统而提高，因为EUV系统对极小粒子污染很敏感，这在DUV系统可能不成问题。此外，必须防止其它非颗粒形式的污染，例如有机及无机化学污染物粘着至关键表面，甚至在一些原子层的层次。

大部份的现代光刻工具包含位于标线片、晶圆之间的薄膜。使用193纳米或更长的波长的习知DUV光刻系统一般包含可密封掩膜或标线片的薄膜以保护它免受害于空载粒子(airborne particle)及其它形式的污染。标线片或掩膜表面上的污染可能造成晶圆上的制造缺陷。例如，薄膜通常用来减少粒子在步进光刻系统中进入标线片的步进领域(stepping field)(亦即，进入成像系统的物平面)的可能性。如果标线片或掩膜不受保护，则污染可能要求清洁或抛弃掩膜或标线片。清洁标线片或掩膜使有价值的制造时间中断，以及抛弃标线片或掩膜会提高成本。更换标线片或掩膜也使有价值的制造时间中断。

薄膜通常由薄膜框架及膜(membrane)组成。该薄膜框架可由紧紧地附着至掩膜或标线片的减震器(铬合金)侧的一或更多墙体组成。也可使用薄膜材料上有抗反射涂层的薄膜。该薄膜在该金属框架上张紧以及防止任何污染物到达掩膜或标线片。该膜最好薄到足以避免引进像差而且透光以及强到足以在框架上张紧。与薄膜的膜有关的透光损失可影响曝光时间以及光刻系统的产出。透光损失由反射、吸收及散射造成。膜的张紧确保它是平的以及对于投影于晶圆上的影像没有不利影响。薄膜的膜大体覆盖掩膜或标线片的整个可印制区以及对于清洗及处理有充分的耐久性。