光刻设备的制作方法

1.本技术涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种光刻设备。


背景技术：

2.随着人工智能(artificial intelligence，简称ai)、第五代移动通信技术(5th generation mobile communication technology，简称5g)、大数据、人工智能物联网(artificial intelligence&internet of things，简称aiot)以及自动驾驶等创新型技术的发展，微处理器(cpu)和动态随机存储器(dynamic random access memory，简称dram)中器件特征尺寸的缩减呈现了加速和偏离摩尔定律的趋势，这无形中也加剧了半导体器件的制备难度。
3.目前，半导体制造过程中最复杂也是最难的步骤就是光刻，它的成本能例如可以占到整个生产过程的1/3，光刻设备也因此成为了最重要的半导体制造装备之一。euv光刻采用波长为10～14nm的极紫外光(extremely ultraviolet，简称euv)作为光源，可使曝光波长一下子降到13.5nm，它能够把光刻技术扩展到32nm以下的特征尺寸。
4.然而，随着半导体器件集成度的越来越高以及器件特征尺寸的越来越小，半导体器件制备所需的掩模版数量也越来越多，其中包括透射式的掩模版和反射式的掩模版，从而在光刻过程中需要更换不同的曝光机。


技术实现要素：

5.基于此，本技术根据一些实施例，提供一种光刻设备。
6.本技术根据一些实施例，提供一种光刻设备，包括光源模块、反射式掩模版、反射投影模块及工件台；其中，
7.所述光源模块包括第一光源、第二光源及光源控制组件；所述第一光源用于输出第一预设波长的极紫外光；所述第二光源用于输出第二预设波长的深紫外光，所述第二预设波长大于所述第一预设波长；所述光源控制组件位于所述第一光源及所述第二光源的出光侧，用于控制所述第一光源及所述第二光源的工作状态，以输出目标曝光光线；
8.所述反射式掩模版设置于所述目标曝光光线的反射路径，且具有用于在待光刻的晶圆上成像的掩模图案；
9.所述反射投影模块设置于所述目标曝光光线经所述反射式掩模版反射后的反射路径，包括若干反射镜组成的反射镜组，用于按照预设倍数对所述掩模图案进行缩小，并反射至工件台；
10.所述工件台用于承载待光刻的所述晶圆。
11.在其中一个实施例中，所述光源控制组件包括二向分色镜；
12.所述第一光源与所述第二光源以所述二向分色镜为中心对称设置；所述二向分色镜用于反射所述第一光源输出的所述极紫外光，以及透射所述第二光源输出的所述深紫外光，以输出目标曝光光线。
13.在一些实施例中，所述第一光源输出的曝光光线与所述二向分色镜之间形成的最小夹角为45
°
，且所述第二光源输出的曝光光线与所述二向分色镜之间形成的最小夹角为45
°
。
14.在其中一个实施例中，所述第一光源及所述第二光源可移动地设置于所述光刻设备中；
15.所述光源控制组件还用于控制所述第一光源及所述第二光源的位置。
16.在其中一个实施例中，所述第一预设波长的范围为10nm～124nm；所述第二预设波长的范围为125nm～400nm。
17.在其中一个实施例中，所述第一预设波长为13.5nm；所述第二预设波长为193nm、248nm或365nm。
18.在其中一个实施例中，所述反射式掩模版包括：
19.基板；
20.反射层，设置于所述基板的一侧，用于反射深紫外光和/或极紫外光；
21.图案层，设置于所述反射层远离所述基板的一侧；所述图案层具有掩模图案。
22.在其中一个实施例中，所述反射式掩模版还包括保护层；
23.所述保护层设置于所述反射层与所述图案层之间。
24.在其中一个实施例中，所述反射式掩模版还包括相移层；
25.所述相移层设置于所述保护层与所述图案层之间。
26.在其中一个实施例中，所述反射式掩模版采用面朝下的方式而设置。
27.本技术提供的光刻设备，至少具有如下有益效果：
28.本技术提供的光刻设备，设置有用于输出极紫外光的第一光源及用于输出深紫外光的第二光源，因此能够通过光源控制组件对第一光源及第二光源的工作状态进行控制，输出不同波长的目标曝光光线。当需要通过极紫外光进行光刻时，光源控制组件可以使第一光源处于工作状态，将第一光源输出的曝光光线作为目标曝光光线进行输出；当需要通过深紫外光进行光刻时，光源控制组件可以使第二光源处于工作状态，将第二光源输出的曝光光线作为目标曝光光线进行输出，从而使得输出的目标曝光光线能够符合不同光刻过程中对duv或euv的需求；无需更换不同的曝光机就可以满足不同光刻过程中对duv或euv的需求，因此能够有效提升生产效率。
29.其中，反射式掩模版设置有用于反射深紫外光和/或极紫外光的反射层；基于所述反射式掩模版，针对深紫外光和/或极紫外光，均可以采用反射的方式实现对应掩模图案的光刻。因此，相较于针对深紫外光采用透射掩模的技术方案，在上述光刻设备中，反射式掩模版中的基板无需使用针对短波长的光具有高透射率的材料进行制备，从而降低了反射式掩模基版的制备成本。
附图说明
30.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1至图2为本技术不同实施例中光刻设备的结构示意图；
32.图2至图5为本技术不同实施例中提供的反射式掩模基版的截面结构示意图；
33.图6至图7为本技术不同实施例中提供的反射式掩模版的截面结构示意图。
34.附图标记说明：
35.1、光源模块；101、第一光源；102、第二光源；11、光源控制组件；111、二向分色镜；2、反射式掩模版；201、基板；202、反射层；203、吸光层；204、光刻胶层；205、保护层；206、防反射层；207、图案层；208、相移层；3、反射镜。
具体实施方式
36.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
37.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
38.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一光源称为第二光源，且类似地，可将第二光源称为第一光源。第一光源和第二光源两者都是光源，但其不是同一光源。
39.可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
40.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
41.本技术根据一些实施例，提供一种光刻设备。
42.请参阅图1及图2，在其中一个实施例中，光刻设备可以包括光源模块1、反射式掩模版2、反射投影模块及工件台。
43.光源模块1可以包括第一光源101、第二光源102及光源控制组件11。
44.其中，第一光源101可以用于输出第一预设波长的极紫外光；第二光源102可以用于输出第二预设波长的深紫外光；光源控制组件11位于第一光源101及第二光源102的出光侧，可以用于控制第一光源101及第二光源102的工作状态，以输出目标曝光光线。其中，第二预设波长应当大于第一预设波长。
45.反射式掩模版2可以设置于目标曝光光线的反射路径，且具有用于在待光刻的晶圆上成像的掩模图案。
46.反射投影模块可以设置于目标曝光光线经反射式掩模版2反射后的反射路径。作为示例，反射投影模块可以包括但不仅限于若干反射镜30组成的反射镜组，用于按照预设倍数对掩模图案进行缩小，并反射至工件台。
47.工件台可以用于承载待光刻的晶圆。
48.上述实施例提供的光刻设备，设置有用于输出极紫外光的第一光源101及用于输出深紫外光的第二光源102，因此能够通过光源控制组件11对第一光源101及第二光源102的工作状态进行控制，输出不同波长的目标曝光光线。也即，在上述实施例提供的光刻设备中，第一光源101及第二光源102并不总是同时处于工作状态的。当制程中需要通过极紫外光进行光刻时，光源控制组件11可以使第一光源101处于工作状态，将第一光源101输出的曝光光线作为目标曝光光线进行输出，同时使第二光源102处于非工作状态；当制程中需要通过深紫外光进行光刻时，光源控制组件11可以使第二光源102处于工作状态，将第二光源102输出的曝光光线作为目标曝光光线进行输出，同时使第一光源101处于非工作状态；从而使得输出的目标曝光光线能够符合不同光刻过程中对duv或euv的需求；无需更换不同的曝光机就可以满足不同光刻过程中对duv或euv的需求，因此能够有效提升生产效率。
49.需要说明的是，本技术中涉及的光源模块1可以包括若干个光源。在所述若干个光源中，至少包括第一光源101及第二光源102。当然，各光源也并不总是同时处于工作状态的，光源控制组件11还可以用于控制各光源的工作状态，以输出目标曝光光线。
50.在光源模块1中，各光源输出的曝光光线方向并不都相同，而对于同一光刻设备，用于进行光刻的目标曝光光线的方向是确定的。在上述实施例提供的光刻设备中，可以通过光源控制组件11对各光源输出的不同方向的曝光光线进行传输控制，将这些曝光光线引到目标曝光光线所在的路径上。
51.还需要说明的是，在一些实施例中，本技术中涉及的第二光源102还可以用于输出紫外光。
52.本技术对于第一光源101输出的极紫外光的波长并不做具体限定。作为示例，第一光源101输出的极紫外光波长可以为10～124nm。具体的，在一些示例中第一光源101输出的极紫外光波长可以为10～14nm。更具体的，在一些示例中第一光源101输出的极紫外光波长可以为13.5nm。
53.本技术对于第二光源102输出的深紫外光的波长并不做具体限定。作为示例，第二光源102输出的深紫外光波长可以为125～400nm。具体的，在一些示例中第二光源102输出的深紫外光波长可以为126nm～248nm。更具体的，在一些示例中第二光源102输出的深紫外光波长可以为126nm、157nm、193nm、248nm或365nm等等。
54.需要说明的是，本技术中第二光源102输出的紫外光可以指紫外光或近紫外光。本技术对于第二光源102输出的紫外光的波长并不做具体限定。作为示例，第二光源102输出的紫外光波长可以为275nm～440nm。譬如，第二光源102输出的紫外光波长可以为365nm或436nm等等。具体的，在一些示例中第二光源102输出的紫外光可以为i线，此时第二光源102输出的紫外光波长可以为365nm；在另一些示例中第二光源102输出的紫外光可以为g线，此时第二光源102输出的紫外光波长可以为436nm。在上述示例中，对应的第二光源102可以包括紫外uv高压汞灯(也可简称汞灯)。
55.以下结合图2，对光源控制组件11进行具体说明。
56.在其中一个实施例中，光源控制组件11中可以包括二向分色镜111。
57.如图2所示，第一光源101与第二光源102可以相对于二向分色镜111对称设置。二向分色镜111可以用于反射第一光源101输出的极紫外光，以及透射第二光源102输出的紫
外光或深紫外光，以输出目标曝光光线。
58.其中，二向分色镜111应当位于第一光源101及第二光源102的出光侧。
59.二向分色镜111能够在有效缩小器件结构的同时，实现多功能的光路。具体的，二向分色镜111能够用于对一定波长的光几乎完全透过，而对另一些波长的光几乎完全反射。因此，在上述实施例提供的光刻设备中，第一光源101输出的极紫外光经过二向分色镜111反射而形成的目标曝光光线，能够与第二光源102输出的紫外光或深紫外光经过二向分色镜111透射而形成的目标曝光光线具有同样的路径，不仅光路定位准确，且光能量损耗小。
60.请继续参阅图2，在其中一个实施例中，第一光源101输出的曝光光线其光路与二向分色镜111之间形成的最小夹角为45
°
；同时，第二光源102输出的曝光光线其光路与二向分色镜111之间形成的最小夹角亦为45
°
。
61.可以理解，本技术中的光源控制组件11还可以采用其他形式，而不限于上述实施例已经提到的形式。譬如，光源控制组件11还能够根据光刻设备实际工作需求，对各光源输出的曝光光线进行选择，选出实际工作需求所需要的波长的曝光光线作为目标曝光光线。在一些示例中，各光源能够分别输出波长为193nm、248nm或365nm等等的曝光光线，光源控制组件11可以根据光刻设备实际工作需求，选择出当前光刻工艺所需要的波长的曝光光线作为目标曝光光线。总之，只要其能够实现对各光源输出的曝光光线进行传输控制，以输出目标曝光光线的功能即可。
62.可以理解，本技术中还可以采用其他形式控制各光源的工作状态，而不限于上述实施例已经提到的形式，只要其能够控制对应的光源工作即可。
63.本技术对于第一光源101及第二光源102在光刻设备中设置的位置并不做具体限定。
64.在其中一个实施例中，第一光源101及第二光源102可移动地设置于光刻设备中。
65.在上述实施例提供的光刻设备中，光源控制组件11还可以用于控制第一光源101及第二光源102的位置。
66.作为示例，第一光源101及第二光源102可移动地设置于光刻设备中可以采用如下的方式而实现，比如：第一光源101及第二光源102可移动地设置于光刻设备中的机台上。
67.作为示例，目标曝光光线经过周期性多层膜反射镜投射到反射式掩模版2上，通过反射式掩模版2反射出的极紫外光波再通过由多面反射镜30组成的反射镜组，将反射式掩模版2上的掩模图案反射成像至待光刻的晶圆，以形成集成电路制造所需要的光刻图形。
68.请继续参阅图1，在其中一个实施例中，反射式掩模版2采用面朝下(face-down)的方式而设置。
69.在上述实施例提供的光刻系统中，反射式掩模版2采用面朝下的方式设置，这样能够避免环境灰尘掉落在反射式掩模版2形成有掩模图案的面上，从而保证产品良率，避免产品出现失效的问题。
70.本技术还根据一些实施例，提供一种反射式掩模基版。
71.需要说明的是，本技术中涉及的反射式掩模基版，指的是还未形成有掩模图案的空白掩模版(blank mask)。
72.请参阅图3，在其中一个实施例中，反射式掩模基版包括基板201、反射层202和吸光层203。
73.反射层202设置于基板201的一侧，用于反射紫外光、深紫外光和/或极紫外光。吸光层203设置于反射层202远离基板201的一侧。经过图案化工艺，在吸光层203中可以形成掩模图案。
74.光刻中所使用的掩模基版通常由基板(substrate)及位于基板上的膜层组成。现有技术中使用的透射掩模基版，由于采用透射方式工作，随着光刻特征尺寸越来越小，对基板的要求(例如材料缺陷、材料透射率及杂质含量等等)也越来越高。
75.上述实施例提供的反射式掩模基版，设置有用于反射紫外光、深紫外光和/或极紫外光的反射层202；这样在对吸光层203刻蚀形成掩模图案后，针对紫外光、深紫外光和/或极紫外光，所述反射式掩模基版均能够采用反射的方式将目标曝光光线投射到待光刻的晶圆上形成对应的掩模图案。因此，相较于针对紫外光或深紫外光采用透射掩模基版的技术方案，上述反射式掩模基版中的基板201无需使用针对短波长的光具有高透射率的材料进行制备，从而降低了反射式掩模基版的制备成本。
76.可以理解，对于透射掩模基版而言，为实现较高的透射率，对基板所使用的材料有较高的要求；例如，要求材料中的杂质极少。因此，为实现较高的透射率，对透射掩模基版中的基板要求极高，从而成本较高。上述反射式掩模基版采用反射的方式将目标曝光光线投射到待光刻的晶圆上形成对应的掩模图案，对于基板201本身的要求相较于透射掩模基版中的基板较低一些；例如，基板201具有平坦表面即可使得反射式掩模基版实现较高的反射效果。因此，反射式掩模基版的制备成本较低。
77.需要说明的是，由于极紫外光刻要把输出的曝光光线压到短波长，需要极高的能量，用于输出极紫外光的光源除了售价高，技术复杂外，还需要消耗大量电力。因此，对于工艺要求不是很高的光刻过程，采用紫外光或深紫外光进行曝光相较于采用极紫外光，耗能较少，成本较低。
78.本技术对于基板201的材质并不做具体限定。作为示例，基板201可以包括但不仅限于合成石英基板。
79.请继续参阅图3，在其中一个实施例中，反射式掩模基版还可以包括光刻胶层204。光刻胶层204设置于吸光层203远离反射层202的一侧，用于形成掩模图案，以将掩模图案转移至吸光层203中。
80.请参阅图4，在其中一个实施例中，反射式掩模基版还可以包括保护层205。保护层205设置于反射层202与吸光层203之间。
81.在上述实施例提供的反射式掩模基版中，保护层205可以用于在掩模图案形成的过程中对反射层202起到保护作用，避免反射层202因受到图案化工艺的影响而造成损伤。
82.请参阅图5，在其中一个实施例中，反射式掩模基版还可以包括防反射层206。防反射层206设置于吸光层203远离保护层205的一侧。
83.在上述实施例提供的反射式掩模基版中，防反射层206可以用于在掩模图案形成的过程中减少杂散光，从而提升所得掩模图案的分辨率，使得形成的掩模图案更加精确。可以理解，在形成掩模图案以后，防反射层206可以被剥离。
84.请继续参阅图5，在其中一个实施例中，防反射层206可以设置于光刻胶层204与吸光层203之间。
85.在其中一个实施例中，反射式掩模基版还可以包括相移层。相移层设置于保护层
205与吸光层203之间。
86.在上述实施例提供的反射式掩模基版中，相移层可以用于减少由在掩模图案的特征边缘处的光的衍射而导致的不期望的曝光，从而改善了掩模图案的对比度，进而提升掩模图案的可转移分辨率。
87.本技术还根据一些实施例，提供一种反射式掩模版2。
88.可以理解，本技术提供的反射式掩模版2可以为前述任一实施例提供的反射式掩模基版经过图案化工艺制备而形成。并且，本技术提供的反射式掩模版2可以应用于前述任一实施例提供的光刻设备中。
89.在其中一个实施例中，反射式掩模版2可以包括基板201、反射层202和图案层207。
90.反射层202设置于基板201的一侧，用于反射紫外光、深紫外光和/或极紫外光。图案层207设置于反射层202远离基板201的一侧，图案层207具有掩模图案。
91.上述实施例提供的反射式掩模版，设置有用于反射紫外光、深紫外光和/或极紫外光的反射层202；基于所述反射式掩模版，针对紫外光、深紫外光和/或极紫外光，均可以采用反射的方式实现对应掩模图案的光刻。因此，相较于针对紫外光和深紫外光采用透射掩模的技术方案，上述反射式掩模版中的基板201无需使用针对短波长的光具有高透射率的材料进行制备，从而降低了反射式掩模基版的制备成本。
92.可以理解，对于透射掩模版而言，为实现较高的透射率，对基板所使用的材料有较高的要求；例如，要求材料中的杂质极少。因此，为实现较高的透射率，对透射掩模版的要求极高，从而成本较高。上述反射式掩模版采用反射的方式将曝光光线投射到待光刻的晶圆上形成对应的掩模图案，对于基板201本身的要求相较于透射掩模版中的基板较低一些；例如，基板201具有平坦表面即可实现较高的反射效果。因此，反射式掩模版的制备成本较低。
93.请参阅图6，在其中一个实施例中，反射式掩模版还包括保护层205。保护层205设置于反射层202与图案层207之间。
94.在上述实施例提供的反射式掩模基版中，保护层205可以用于在转移掩模图案的过程中对反射层202起到保护作用，避免反射层202因受到图案化工艺的影响而造成损伤。
95.请参阅图7，在其中一个实施例中，反射式掩模版还可以包括相移层208。相移层208设置于保护层205与图案层207之间。
96.在上述实施例提供的反射式掩模基版中，相移层208可以用于减少由在掩模图案的特征边缘处的光的衍射而导致的不期望的曝光，从而改善了掩模图案的对比度，进而提升掩模图案的可转移分辨率。
97.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
98.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
99.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人
员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。