用于光刻设备内的膜和包括这种膜的光刻设备制造技术

本发明专利技术披露一种对极紫外线(EUV)辐射透射的膜，所述膜可用作光刻设备中的表膜或光谱滤光片。该膜包括：一个或更多个高掺杂区，其中所述膜是以大于1017cm‑3的掺杂剂浓度而掺杂；及具有低掺杂(或未掺杂)的一个或更多个区。所述膜可具有具备低掺杂的主衬底和一个或更多个附加层，其中所述高掺杂区被包括于所述附加层中的一些或全部内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉应用本申请主张2014年7月4日提交的欧洲申请14175835.9和2015年5月28日提交的欧洲申请15169657.2的权益，它们在本文中通过参考而合并到本文中。
本专利技术涉及到用于光刻设备内的膜，且更具体地涉及到可形成所述设备内的表膜或光学滤光片部件的部分的极紫外线(EUV)透射膜，及一种包括这种膜的光刻设备。
技术介绍
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。通常，图案的转移是通过把图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单个的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。光刻被广泛地认为是在IC和其它装置和/或结构的制造中的关键步骤之一。然而，随着使用光刻所制造的特征的尺寸变得越来越小，光刻正变为用于使得能够制造小型IC或其它装置和/或结构的更具决定性因素。图案印刷的极限的理论估计可由用于分辨率的瑞利(Rayleigh)判据给出，如方程式(1)所示：其中λ为所使用辐射的波长，NA为用来印刷图案的投影系统的数值孔径，k1为工艺相关调整因子(也被称为瑞利常数)，且CD为所印刷特征的特征尺寸(或临界尺寸)。从方程式(1)可见，能够用三种方式来获得特征的最小可印刷尺寸的减少：通过缩短曝光波长λ、通过增加数值孔径NA，或通过减少k1的值。为了缩短曝光波长且因此减少最小可印刷尺寸，已提出使用极紫外线(EUV)辐射源。EUV辐射是具有在5纳米至20纳米的范围内(例如，在13纳米至14纳米的范围内)的波长的电磁辐射。已还提出可使用具有小于10纳米(例如，在5纳米至10纳米的范围内，诸如，6.7纳米或6.8纳米)的波长的EUV辐射。这样的辐射是极紫外线辐射或软X射线辐射。例如，可能的源包括例如激光产生等离子体源、放电等离子体源，或基于由电子储存环提供的同步加速器辐射或基于自由电子激光的源。出于多种原因，在EUV光刻设备中常常需要薄的透射型EUV膜。一个如此的原因可以是保护(例如)掩模版和/或光刻部件免受粒子(具有在纳米至微米的范围内的颗粒尺寸)污染。另一原因可以是从所产生的EUV辐射而以光谱方式滤出不希望的辐射波长。需要所述透射型EUV膜(或简称EUV膜)对EUV辐射是极其透明的，且因此需要透射型EUV膜是极薄的。为了最小化EUV辐射的吸收，典型EUV膜具有10纳米至100纳米的厚度。EUV膜可包括自由悬浮(即，自立式)膜(薄膜)，其包括通过硅晶片的蚀刻而产生的材料，诸如，多晶硅(多晶Si)。EUV膜也可包括一个或两个表面上的一层或更多层保护涂层(例如，保护盖层)以防止EUV引发的等离子体蚀刻(例如，由氢(H、H+、H2+和/或H3+)引发)。尽管由EUV膜进行的EUV辐射的吸收可以是低的，但实际上其仍不为零，且残余EUV辐射的吸收引起EUV膜的温度增加。因为表膜是在真空中，所以用于表膜冷却的主工艺是辐射型热传递。如果EUV膜的温度超过损害阈值(例如，约500℃至700℃)，则可能发生对EUV膜的损害。当在EUV膜内存在大温度梯度时，也可发生或放大损害。在此损害严重的情况下，EUV膜可能断裂，导致光刻设备的未受保护掩模版或其它元件(诸如，反射镜，或曝光至不希望的非EUV波长辐射的光致抗蚀剂)的损害/污染，从而导致相当大制造工艺停工时间。显而易见的是，将EUV膜的温度维持低于损害阈值、和最小化温度梯度，能够增加EUV膜寿命。所述表膜可能由于热负荷而发生故障的原因在于：它们并不会很好地吸收/发射IR辐射，尤其是针对高功率EUV辐射源，诸如，125瓦特的源及超出125瓦特的源。因为在IR波长区中发射了热辐射，则高光谱(IR)半球形发射率能够实现针对EUV膜的相当大热损耗。因此，希望制造具有高光谱发射率的EUV表膜。而且，如果大量的EUV辐射(诸如，90％或更多)待透射通过EUV膜，则需要使EUV表膜极薄。
技术实现思路
需要改进EUV膜的热特性，诸如，经改进的冷却和/或最小化EUV膜内的温度梯度。在本专利技术中，EUV膜意思是对EUV辐射基本上透射性的膜并且也被称作EUV表膜。在本专利技术中对EUV辐射基本上透射性(或简称为透射性)意思是对至少65％EUV辐射透射、优选地对至少75％EUV辐射透射、更优选地对至少85％EUV辐射透射、且最优选地对至少90％EUV辐射透射，以便在曝光期间提供足够EUV剂量。为了在EUV透射仍相当大时增加对IR辐射的EUV表膜发射率，在本专利技术中提出：a)利用杂质掺杂所述EUV表膜；和/或b)利用用于改进的IR发射率的盖层(例如，利用金属盖层)来涂覆EUV表膜，所述盖层包括作为对IR辐射的良好吸收体或吸收层但在EUV辐射体系中透明的材料。这样的盖层优选地也将保护表膜免受氧化或其它环境危害。EUV表膜可被选择为对给定EUV辐射波长(诸如，13.5纳米或6.8纳米(或任何其它EUV辐射波长))的90％或多于90％是透射的。在本专利技术中，根据本专利技术的EUV膜或EUV膜组件的改进的(增加型、增强型、最佳的)IR发射率意思是IR发射率多于0.1，诸如，多于0.15且优选多于0.2。优选地，EUV膜的IR发射率针对给定温度增加至少2倍。如果EUV膜(即，EUV表膜)是由核心层(也被称作主衬底层)和一个或更多个盖层(也在本专利技术中被称作覆盖层，其通常为具有特定功能性的层，诸如，保护盖层)(来自所述一个或更多个盖层的至少一个盖层具有改进的IR发射率的功能)形成，则用于改进的IR发射率的盖层意思是所具备的IR发射率被选择为使得EUV膜的IR发射率大于核心层的IR发射率的盖层。例如，如果核心层的EUV发射率为约0.1，则用于改进的IR发射率的盖层的材料及厚度被选择为使得在相同条件下判定的EUV膜的总IR发射率多于0.15。尽管盖层在本专利技术中主要被称作能够被设置于核心层的顶部上的涂层，但在本专利技术中应理解，盖层也可以是介于两个核心层之间的层，或介于核心层与另一(第二)盖层之间的层，或介于具有相同或不同功能性(例如，保护性(诸如，抗氧化剂层)、抗扩散性，或用于改进的IR发射率)的两个盖层之间的层。本专利技术中的核心层或主衬底层通常被理解为较厚层、多层堆叠，或是也提供用于EUV膜的大多数机械强度的高屈服强度材料的层。例如，为了耐受可在曝光期间由于高的热负荷而导致的大应力，所述核心层可需要具有为至少50MPa、优选至少100MPa、甚至更优选至少150MPa的屈服强度。通常，在50MPa至1000MPa的范围内的屈服强度可取决于材料而向EUV膜提供足够机械强度(例如，p-Si具有约180MPa的屈服强度且SiNx具有约500MPa的屈服强度)。通常，核心层的厚度可大于用于改进的发射率的盖层的厚度。当核心层是由多层堆叠形成时，所述堆叠的总厚度可大于用于改进的发射率的盖层的厚度，即使多层堆叠中的个别层的厚度与用于改进的发射率的盖层的厚度相当。然而，依赖于核心层及盖层的材料，EUV膜也能够被设计为具有相当的厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对极紫外线辐射透射的膜，其包括：一个或更多个高掺杂区，其中在所述一个或更多个高掺杂区所述膜被以高掺杂剂浓度而掺杂；和一个或更多个低掺杂区，在所述一个或更多个低掺杂区中所述膜未掺杂或具有低掺杂剂浓度；其中高掺杂剂浓度被限定为大于1017cm‑3的掺杂剂浓度，低掺杂剂浓度被限定为小于1017cm‑3的掺杂剂浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.04 EP 14175835.9;2015.05.28 EP 15169657.21.一种对极紫外线辐射透射的膜，其包括：一个或更多个高掺杂区，其中在所述一个或更多个高掺杂区所述膜被以高掺杂剂浓度而掺杂；和一个或更多个低掺杂区，在所述一个或更多个低掺杂区中所述膜未掺杂或具有低掺杂剂浓度；其中高掺杂剂浓度被限定为大于1017cm-3的掺杂剂浓度，低掺杂剂浓度被限定为小于1017cm-3的掺杂剂浓度。2.根据权利要求1所述的膜，其包括多个层，所述多个层包括主衬底和一个或更多个附加层，其中：所述主衬底具有低掺杂剂浓度且形成低掺杂区；和所述高掺杂区被包括在所述附加层中的一些或全部内。3.根据权利要求2所述的膜，其中所述附加层包括一个或更多个覆盖层，所述一个或更多个覆盖层用于隔离所述膜与蚀刻剂或反应剂，且所述掺杂区被包括在所述覆盖层内。4.根据权利要求2所述的膜，其中所述附加层包括一个或更多个覆盖层和一个或更多个中间层，被布置成使得一中间层位于一覆盖层与所述主衬底之间；所述覆盖层用于隔离所述膜与蚀刻剂或反应剂材料，且所述中间层具有介于所述主衬底的晶格尺寸与所述覆盖层的晶格尺寸之间的中间晶格尺寸以便减少所述膜内的应力；和其中所述高掺杂区被包括在所述覆盖层和/或所述中间层内。5.根据权利要求2、3或4所述的膜，其中所述主衬底包括多晶Si材料。6.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述膜、或所述膜的层包括中心区和围绕所述中心区的周缘区，其中所述高掺杂区包括所述中心区且所述低掺杂区包括所述周缘区。7.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述膜、或所述膜的层包括由所述低掺杂区分离的多个所述高掺杂区。8.根据权利要求7所述的膜，其中位于相邻的高掺杂区之间的所述分离介于1μm与5μm之间。9.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述掺杂浓度逐渐变化，且朝向所述膜的中心或所述膜的一层增加。10.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述高掺杂区以大于1018cm-3的掺杂剂浓度被掺杂。11.根据权利要求1至9中任一项所述的膜，其中所述高掺杂区被以大于1019cm-3的掺杂剂浓度掺杂。12.根据权利要求1至9中任一项所述的膜，其中所述高掺杂区被以大于1020cm-3的掺杂剂浓度掺杂。13.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述低掺杂区以小于1016cm-3的掺杂剂浓度被掺杂。14.根据权利要求1至12中任一项所述的膜，其中所述低掺杂区被以小于1015cm-3的掺杂剂浓度掺杂。15.根据权利要求1至12中任一项所述的膜，其中所述低掺杂区被以小于1014cm-3的掺杂剂浓度掺杂。16.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述膜具有小于100nm的厚度。17.根据前述权利要求中任一项所述的膜，包括位于所述膜的一个或两个表面上的多个附加特征，所述附加特征能够操作以增加横向热传递。18.根据权利要求17所述的膜，其中所述附加特征包括从所述膜表面法向延伸的肋或线。19.根据权利要求17或18所述的膜，其中介于附加特征之间的距离≤1μm。20.根据权利要求17、18或19所述的膜，其中所述附加特征被构造成类似小阶梯光栅。21.根据权利要求20所述的膜，其中所述附加特征包括重复组的线或肋，其中每组包括高度逐渐降低或增加的线/肋。22.根据权利要求6、7或8所述的膜，其包括仅单一层。23.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述高掺杂区被掺杂有包括如下掺杂剂材料中的一个或更多个：S、Te、As、O、Al、Sn、Sb、In、Ga、Br、Cl、I、C、B和N。24.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述掺杂剂被选择用于N型掺杂，且所述高掺杂剂浓度包括从(2至3)×1020n/cm3的施主原子。25.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述掺杂剂被选择用于P型掺杂，且所述高掺杂剂浓度是至少4×1020n/cm3受主原子。26.一种用于光刻设备的膜，所述膜具有至少0.1的IR辐射发射率且对EUV辐射基本上透射，所述膜包括：具有60nm或更小的厚度的核心层，所述核心层包括对EUV辐射基本上透明的选自来自根据如下所列的材料：(多晶)Si、Si3N4、SiC、ZrN、ZrB2、ZrC、MoB2、MoC、RuB2、LaB2、LaC、TiB2、TiC、(多)晶钇、(多)晶Zr、Be、C、B和B4C；和用于改进的IR发射率的盖层，包括吸收IR辐射且具有为20nm或更小的厚度的材料。27.根据权利要求26所述的膜，其中所述膜具有盖层-核心层-盖层的夹层状构造。28.根据权利要求26所述的膜，其中所述膜具有核心层-盖层-核心层的夹层状构造。29.根据权利要求26至28中任一项所述的膜，其还包括一个或更多个其它中间层或盖层。30.根据权利要求26至29中任一项所述的膜，其中所述核心层是包括一层或更多层以下材料的多层堆叠：(多晶)Si、Si3N4、SiC、ZrN、ZrB2、ZrC、MoB2、MoC、RuB2、LaB2、LaC、TiB2、TiC、(多)晶钇、(多)晶Zr、Be、C、B及B4C。31.根据权利要求26至29中任一项所述的膜，其中所述核心层材料是包括金属及分散于其中的非金属EUV透明杂质的复合材料。32.根据权利要求26至31中任一项所述的膜，其中用于改进的IR发射率的所述盖层是金属层。33.根据权利要求32所述的膜，其中金属盖层具有比IR辐射中的所述金属的集肤深度小的厚度。34.根据权利要求33所述的膜，其中金属盖层具有厚度D＝nλ/2，其中n为等于3或更大的整数，且λ为用于光刻曝光的所述EUV辐射的波长。35.根据权利要求26所述的膜，其中所述EUV膜包括由核心层分离的用于改进的IR发射率的两个金属盖层，所述盖层及核心层被布置成使得在所述两个金属盖层上发生EUV辐射的相消干涉且由此所得EUV反射为零。36.根据权利要求35所述的膜，其中所述每一金属盖层包括2nm厚的Ru或Mo层，且其中所述核心层包括具有选自8.4nm、15.1nm、21.9nm、28.6nm、35.4nm、41.5nm、48.7nm及55.7nm的厚度的(多晶)硅层。37.根据权利要求33至36中任一项所述的膜，其中在IR辐射中所述金属的所述集肤深度为约10nm。38.根据权利要求26至37中任一项所述的膜，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德雷·亚历山德罗维奇·尼基佩洛夫，V·Y·班尼恩，约瑟夫·帕卓斯·亨瑞克瑞·本叔普，阿尔扬·布格阿德，弗洛里安·迪迪埃·阿尔滨·达鲁因，阿列克谢·谢尔盖耶维奇·库兹涅佐夫，玛丽亚·皮特，L·斯卡克卡巴拉兹，威廉·琼·范德赞德，彼得詹·范兹沃勒，A·M·雅库尼恩，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL