[發(fā)明專利]石英玻璃部件及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710408811.9
• 申請(qǐng)日: 2017-06-02
• 公開（公告）號(hào): CN107459256B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 深澤祐司;加藤幸子
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 闊斯泰公司
• 主分類號(hào): C03C3/06
• 分類號(hào): C03C3/06;C03B20/00;C03B25/00;G03F1/60;C03B5/235
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李志強(qiáng);魯煒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石英玻璃部件及其制備方法。詳細(xì)而言，涉及可適合用于真空紫外波長區(qū)內(nèi)的光刻的光掩模用石英玻璃部件。

背景技術(shù)

近年來，在光刻技術(shù)中，半導(dǎo)體器件的精細(xì)化的要求日益提高，采用通過曝光波長的短波長化或在透鏡與晶片之間浸入純水等的液浸曝光技術(shù)來增大用于曝光的透鏡的開口數(shù)的方法。

若將曝光光的波長記為λ，將表示曝光裝置的透鏡性能的開口數(shù)記為NA，將工藝常數(shù)記為k1，則光刻中的分辨率R可用R=k1λ/NA的算式表示，通過縮短曝光波長λ、增大開口數(shù)NA、減小加工常數(shù)k1，可提高分辨率。

在這里，對(duì)于曝光波長λ，從汞燈的g射線(436nm)開始，迄今使用i射線(365nm)、KrF準(zhǔn)分子激光(248nm)、ArF準(zhǔn)分子激光(193nm)，光源的短波長化在持續(xù)。

開口數(shù)NA在幾何學(xué)上表示透鏡的大小，在用透鏡將曝光光聚焦并在晶片面成像的情況下，用NA=n·sinθ (n表示透鏡與晶片間的介質(zhì)的折射率，θ表示光線的開口角)的算式表示。

在這里，若使用曝光光的波長為193nm的ArF準(zhǔn)分子激光，并使用液浸曝光技術(shù)，則在將開口數(shù)設(shè)為1.35且加工常數(shù)k1 (k1因子)為0.3的情況下，可達(dá)成43nm的分辨率。

此外，對(duì)于使用該ArF準(zhǔn)分子激光的光刻用的基板，由于低熱膨脹性和透光性優(yōu)異，所以適合使用石英玻璃基板。

作為石英玻璃基板所要求的性能，在使用ArF準(zhǔn)分子激光的情況下，可列舉出即使暴露于高能量光，透光性也不惡化的耐光性等。另外，在進(jìn)行液浸曝光的情況下，由于透鏡與晶片之間存在的純水的折射率與抗蝕劑的折射率之差變小，所以光線的開口角變大，偏振的效果成為問題。因此，要求石英玻璃基板為低雙折射。其原因在于，若石英玻璃基板具有雙折射，則透射的曝光光產(chǎn)生偏振變化，成像性能有時(shí)會(huì)惡化。

例如，在日本特開2001-180963號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中，作為滿足上述要求的石英玻璃的制備方法，公開了下述方法：通過對(duì)石英玻璃形成原料進(jìn)行火焰水解(flame hydrolysis)，制備多孔性石英玻璃體(煙粒(soot))，然后利用使之透明化的VAD法制備石英玻璃錠，進(jìn)而在氫氣氛中進(jìn)行熱處理，摻雜OH基和氫，由此提高對(duì)ArF準(zhǔn)分子激光等的耐光性。

另外，在日本特開2002-316831號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中，公開了添加氟的石英玻璃的制備方法：通過利用火焰水解法將形成石英玻璃的玻璃原料制備多孔性石英玻璃體(煙粒)后，實(shí)施脫水、添加氟、透明化處理，對(duì)于F₂準(zhǔn)分子激光等強(qiáng)能量的真空紫外光，透射率或激光耐性提高。對(duì)于專利文獻(xiàn)2所記載的添加氟的石英玻璃，通過摻雜氟，與只是石英玻璃的情況相比，據(jù)信室溫附近的熱膨脹降低10%左右。

此外，在日本特許第3228676號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中，公開了下述方法：通過在真空度為100Pa以下對(duì)前述多孔性石英玻璃體(煙粒)進(jìn)行區(qū)域熔融以透明玻璃化后，在含有氧的氣體或含有氫的氣體的氣氛中，實(shí)施假想溫度設(shè)定處理，在照射遠(yuǎn)紫外線后在波長為165nm下也保持優(yōu)異的透射率。

另一方面，作為石英玻璃的改性方法，例如在日本特開2006-225249號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)4)中，公開了下述方法：作為在制備石英玻璃后追加的處理，通過在特定的條件下實(shí)施退火處理來促進(jìn)玻璃結(jié)構(gòu)的緩和，降低雙折射，通過將該退火處理工序的一部分變?yōu)闅錃夥諄磉M(jìn)行氫摻雜，提高耐光性。

為了通過使用ArF準(zhǔn)分子激光的曝光方法達(dá)成43nm以下的分辨率，需要使用雙重圖案(double patterning)的方法。雙重圖案為分2次進(jìn)行曝光的方法，使用該方法，也可達(dá)成更精細(xì)的器件圖案即32nm以下的分辨率。

在使用雙重圖案進(jìn)行器件的精細(xì)化的情況下，若無法精度良好地在目標(biāo)圖案位置曝光，則會(huì)產(chǎn)生圖案的偏差，因此在2次光刻之間要求極高的圖案重合精度。

因此，對(duì)于光掩模用的石英玻璃基板，為了避免由曝光時(shí)的熱膨脹導(dǎo)致的位置偏差，與以往的石英玻璃相比，要求更低的熱膨脹。在這里，雙重圖案曝光的重合精度指2次曝光的重合精度的總和，各次曝光所要求的重合精度約為3~4nm。另一方面，通常的石英玻璃的熱膨脹系數(shù)為5.0×10^-7/K~6.0×10^-7/K，隨著1K的溫度上升，1cm的石英片的伸長為5~6nm，因此很難說要求精度是充分的。因此，光掩模用的石英玻璃基板要求比通常的石英玻璃小的熱膨脹。