氧化钛和硫共掺杂的石英玻璃部件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及氧化钛和硫共掺杂的石英玻璃部件及其制造方法。特别地，提供了氧化钛和硫共掺杂的石英玻璃部件。由于氧化钛和硫的共掺杂，石英玻璃部件在一定温度下经历零膨胀并且在宽温度范围内经历低热膨胀，因此，石英玻璃部件适于用在可商购的ＥＵＶ光刻工具中。还提供了用于ＥＵＶ光刻的制备方法和光学部件。

【技术实现步骤摘要】
氧化钛和硫共掺杂的石英玻璃部件及其制造方法
本专利技术涉及氧化钛和硫共掺杂的石英玻璃部件及其制备方法，所述石英玻璃部件用作EUV光刻部件，典型地用作光掩模衬底和具有高表面精度的镜面材料。本专利技术还涉及EUV光刻部件。
技术介绍
如本领域众所周知，近年来，半导体集成电路中的集成度已经取得了引人注目的进步。与此趋势一致，在用于半导体器件制造的光刻过程中的光源也实现了曝光波长的显著降低。当前的主流光刻使用193nm波长的ArF准分子激光器。在实现更高集成度的驱动下，使用ArF准分子激光器的光刻可以在进一步发展的形式(如浸没光刻和双图案光刻)中幸存，并且认为随后向使用超紫外(EUV)的光刻转变是有希望的。期望EUV光刻使用波长至多为70nm，具体约13nm的软X射线光源。由于在此波长范围内没有高透射的材料，因此EUV光刻必须使用反射光学系统。当通过沉积在衬底上的硅、钼和其它元素的反射多层膜在该系统中产生反射时，一部分(几十百分比)的入射EUV辐射将不会被反射并到达下方的衬底，在该衬底上将其转变为热。由于与常规光刻技术相比，EUV光刻使用超短波长光源，因而甚至光刻光学系统中每种部件(例如衬底)通过到达其上的热引起的轻微热膨胀都能够对光刻精度产生不利影响。因此，必须由低膨胀材料制备部件如反射镜、掩模和工件台(stage)。氧化钛掺杂的石英玻璃是典型的低膨胀材料。加入一定量的氧化钛能使石英玻璃的热膨胀最小化。在本领域中预期的是，当接收入射EUV辐射时衬底所经历的温度升高至多为5℃。从而认为EUV光刻部件在室温水平(约19至25℃)下在热膨胀方面应当得到降低。然而，预期可商购的EUV光刻工具，即具有增加的生产能力的曝光工具，提高衬底温度至约50至80℃。因此，必须校正衬底经历零膨胀时的温度并开发在约-50℃至150℃的较宽温度范围内在热膨胀方面得到降低的材料。如JP-A2005-104820中所公开的那样，拓宽氧化钛掺杂的石英玻璃降低热膨胀的温度范围的有效方法是使氧化钛掺杂的石英玻璃掺杂氟并降低其假想(fictive)温度。然而，使氧化钛掺杂的石英玻璃掺杂氟并降低其假想温度的方法并不总是产生对于低热膨胀具有宽温度范围的氧化钛掺杂的石英玻璃。使氧化钛掺杂的石英玻璃掺杂氟的方法通常是预先提供氧化钛掺杂的无定形氧化硅基质材料，将基质材料暴露于含氟气氛，例如SiF4，加热并玻璃化。然而，SiF4和类似的含氟气体通常都很昂贵且增加制造成本。引用文献目录：专利文件1：JP-A2005-104820(WO2004089836，USP7538052)
技术实现思路
本专利技术的目的是提供氧化钛与硫共掺杂的石英玻璃部件，该部件在一定温度下经历零膨胀并具有对于低热膨胀的宽温度范围，以至于该部件适于在可商购的EUV光刻工具中使用。本专利技术的另一目的是提供EUV光刻光学部件，典型地是由氧化钛和硫共掺杂的石英玻璃部件形成的EUV光刻光掩模衬底和镜面材料，以及氧化钛和硫共掺杂的石英玻璃部件的制备方法。专利技术人已发现用氧化钛和硫共掺杂石英玻璃对于氧化钛掺杂的石英玻璃部件的制造是有效的，该部件在一定温度下经历零膨胀并具有对于低热膨胀的宽温度范围，使得该部件适于在可商购的EUV光刻工具中使用。一方面，本专利技术提供了共掺杂有氧化钛和硫的石英玻璃部件。优选地，该石英玻璃部件具有至少10ppm的硫浓度。其还优选含有3至10重量％的氧化钛。在优选的实施方案中，石英玻璃部件在-50℃至150℃的温度范围内显示出具有-2.0×10-9/℃2至+2.0×10-9/℃2的梯度的热膨胀曲线，更优选地是在0℃至100℃的温度范围内显示出具有-1.5×10-9/℃2至+1.5×10-9/℃2的梯度的热膨胀曲线。在优选的实施方案中，石英玻璃部件在-50℃至150℃的温度范围内具有-100×10-9/℃至+100×10-9/℃的热膨胀系数，更优选地是在0℃至100℃的温度范围内具有-75×10-9/℃至+75×10-9/℃的CTE，并且甚至更优选地是在20℃至80℃的温度范围内具有-50×10-9/℃至+50×10-9/℃的CTE。还优选在0℃至100℃，甚至更优选在20℃至80℃的温度范围内的温度下，石英玻璃部件的CTE变为零。另一方面，本专利技术提供了包括在本文中所限定的氧化钛和硫共掺杂的石英玻璃部件的EUV光刻部件。该EUV光刻部件典型地是EUV光刻光掩模衬底或镜面材料。在进一步的方面，通过以下步骤制备氧化钛掺杂的石英玻璃部件：在可燃气体和助燃气体的辅助下，将硅源气体和钛源气体的原料供应给火焰水解，以形成合成的氧化硅细颗粒，将氧化硅细颗粒沉积在旋转靶上，并同时使所述颗粒熔化和玻璃化从而形成氧化钛掺杂的石英玻璃。根据本专利技术，原料还包括硫源气体，因而得到的石英玻璃共掺杂有氧化钛和硫。通常大多数情况下，硫源包括硫氧化物或氯化物。本专利技术的有益效果由于氧化钛和硫共掺杂的石英玻璃部件在一定温度下经历零膨胀并且在宽温度范围内是低热膨胀的，因此该部件适于在可商购的EUV光刻工具中使用。使用氧化钛和硫共掺杂的石英玻璃部件，可以构造EUV光刻光学部件，典型地是EUV光刻光掩模衬底。附图说明图1显示了实施例1中所制备的氧化钛和硫共掺杂的石英玻璃锭在其中央和棱角附近处的热膨胀曲线。图2显示了实施例2中所制备的氧化钛和硫共掺杂的石英玻璃锭在其中央和棱角附近处的热膨胀曲线。图3显示了实施例3中所制备的氧化钛和硫共掺杂的石英玻璃锭在其中央和棱角附近处的热膨胀曲线。图4显示了比较例1中所制备的氧化钛和硫共掺杂的石英玻璃锭在其中央和棱角附近处的热膨胀曲线。图5描述了实施例中所使用的燃烧器系统，图5a是用于制造氧化钛掺杂的石英玻璃锭的整体系统的示意图，图5b是氢氧焰燃烧器的横截面。具体实施方式由于用氧化钛和硫共掺杂石英玻璃，因此本专利技术的石英玻璃部件在宽温度范围内经历低的热膨胀。因此，氧化钛和硫共掺杂的石英玻璃适于在可商购的EUV光刻工具中用作光学部件。期望EUV光刻在32nm和22nm节点的半导体微制造技术中得到应用。为了使这样的细尺寸的加工成为可能，将反射光学系统用于EUV光刻中。当通过沉积在衬底上的硅、钼和其它元素的反射多层膜提供反射时，一部分(几十百分比)的入射EUV辐射将不会得到反射并到达下方的衬底，在该衬底上辐射转变为热。由于与常规光刻技术相比，EUV光刻的光源波长极短，因而甚至光刻光学系统中每种部件(例如衬底)通过到达其上的热引起的轻微热膨胀都能够对光刻精度产生不利影响。因此，必须由低膨胀材料制备部件如反射镜、掩模和工件台。在本领域中预期的是，当接收入射EUV辐射时衬底所经历的温度升高至多为5℃。从而认为EUV光刻部件在室温水平(约19至25℃)下在热膨胀方面应当得到降低。然而，预期可商购的EUV光刻工具，即具有增加的生产能力的曝光工具，提高衬底温度至约50至80℃。因此，必须校正衬底经历零膨胀时的温度并开发在较宽温度范围内在热膨胀方面得到降低的材料。专利技术人已发现通过将氧化钛掺杂的石英玻璃用硫进行共掺杂能够使其在较宽的温度范围内(从-50℃至150℃)在热膨胀方面得到降低。即，本专利技术的氧化钛掺杂的石英玻璃部件也含有硫。硫的共掺杂允许氧化钛掺杂的石英玻璃在较宽的温度范围内在热膨胀中本文档来自技高网...

【技术保护点】
氧化钛和硫共掺杂的石英玻璃部件。

【技术特征摘要】
JP 2009-11-16 2009-2605581.用于制备氧化钛掺杂的石英玻璃部件的方法，包括以下步骤：在可燃气体和助燃气体的辅助下，将硅源气体和钛源气体原料进行火焰水解，以形成合成的氧化硅细颗粒，将氧化硅细颗粒沉积在旋转靶上，并同时熔化和玻璃化所述颗粒从而形成氧化钛掺杂的石英玻璃，原料还包括硫源气体，由此得到的石英玻璃共掺杂有氧化钛和硫，使得该氧化钛掺杂的石英玻璃部件含有3－10重量％的氧化钛并...

【专利技术属性】
技术研发人员：毎田繁，大塚久利，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]