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CN114609859A - 网络型薄膜膜及其形成方法 - Google Patents

网络型薄膜膜及其形成方法 Download PDF

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CN114609859A
CN114609859A CN202210107786.1A CN202210107786A CN114609859A CN 114609859 A CN114609859 A CN 114609859A CN 202210107786 A CN202210107786 A CN 202210107786A CN 114609859 A CN114609859 A CN 114609859A
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许倍诚
连大成
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Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
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Abstract

本公开涉及网络型薄膜膜及其形成方法。提供了一种用于保护光掩模免受污染物颗粒影响的薄膜。该薄膜包括含有至少一个多孔膜的薄膜膜。至少一个多孔膜包括多个纳米管的网络。多个纳米管中的至少一个纳米管包括核纳米管和围绕核纳米管的壳纳米管。核纳米管包括不同于壳纳米管的材料。薄膜还包括沿着薄膜膜的外围区域附接到薄膜膜的薄膜边界以及附接到薄膜边界的薄膜框架。

Description

网络型薄膜膜及其形成方法
技术领域
本公开总体涉及网络型薄膜膜及其形成方法。
背景技术
在半导体集成电路(IC)行业中，IC材料和设计的技术进步已经产生了多代IC，其中每一代都具有比上一代更小和更复杂的电路。在IC发展的过程中，功能密度(即每个芯片面积的互连器件数量)已普遍增大，而几何尺寸(即，可以使用制造工艺创建的最小组件(或线路))已减小。这种缩小过程通常通过提高生产效率和降低相关成本来提供好处。这种缩小还增加了IC加工和制造的复杂性。
在制造IC器件的过程中，采用光刻工艺在晶片上形成电路图案。在光刻工艺中，使用光掩模将所需图案转移到晶片上。当光掩模被来自周围环境的异物(例如颗粒)污染时，在光掩模的图案被转移到的晶片上可能会出现缺陷。
发明内容
本公开的第一方面涉及一种薄膜，包括：薄膜膜，包括至少一个多孔膜，所述至少一个多孔膜包括多个纳米管的网络，所述多个纳米管中的至少一个纳米管包括核纳米管和围绕所述核纳米管的壳纳米管，所述核纳米管包括不同于所述壳纳米管的材料；薄膜边界，沿着所述薄膜膜的外围区域附接到所述薄膜膜；以及薄膜框架，附接到所述薄膜边界。
本公开的第二方面涉及一种用于形成掩模薄膜系统的方法，包括：在过滤膜之上形成包括多孔膜的薄膜膜，所述多孔膜包括多个纳米管的网络，所述多个纳米管中的至少一个纳米管包括核纳米管和围绕所述核纳米管的壳纳米管；将所述薄膜膜从所述过滤膜转移到薄膜边界；将所述薄膜边界附接到薄膜框架；以及将所述薄膜框架安装到包括图案区域的光掩模上。
本公开的第三方面涉及一种用于光刻工艺的方法，包括：提供包括薄膜膜的薄膜，其中，所述薄膜膜包括由多个纳米管的网络形成的至少一个多孔膜，所述多个纳米管中的至少一个纳米管包括核纳米管和围绕所述核纳米管的壳纳米管，所述壳纳米管由含硼化合物组成；将所述薄膜安装到光掩模上，其中，所述光掩模包括图案化表面；将其上安装有所述薄膜的所述光掩模装载到光刻系统中；将半导体晶片装载到所述光刻系统的衬底台上；以及执行光刻曝光工艺，以将所述图案化表面的图案从所述光掩模转移到所述半导体晶片。
附图说明
当结合附图阅读下面的具体实施方式时，得以从下面的具体实施方式中最佳地理解本公开的各方面。要注意的是，根据行业的标准做法，各种特征不是按比例绘制的。事实上，为了讨论的清楚起见，各种特征的尺寸可能被任意增大或减小。
图1是根据一些实施例的制造掩模薄膜系统的方法的流程图。
图2A-图2E是根据一些实施例的形成掩模薄膜系统的各个阶段的横截面视图。
图3是根据一些实施例的纳米管的示意性透视图。
图4是根据一些实施例的通过横截面视图和侧视图示出的薄膜框架的图示。
图5是根据一些实施例的光掩模的横截面视图。
图6是根据一些实施例的光刻系统的示意图。
具体实施方式
下面的公开内容提供了用于实现所提供的主题的不同特征的许多不同的实施例或示例。下面描述了组件和布置的具体示例以简化本公开。当然，这些仅仅是示例而不意图是限制性的。例如，在随后的描述中，在第二特征上方或之上形成第一特征可以包括以直接接触的方式形成第一特征和第二特征的实施例，并且还可以包括可在第一特征和第二特征之间形成附加特征，使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。此外，本公开在各个示例中可能重复参考标号和/或字母。这种重复是为了简单性和清楚性的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
此外，为了便于描述，本文中可能使用了空间相关术语(例如，“下方”、“之下”、“低于”、“以上”、“上部”等)，以描述图中所示的一个要素或特征相对于另外(一个或多个)要素或(一个或多个)特征的关系。这些空间相关术语意图涵盖器件在使用或操作中除了图中所示朝向之外的不同朝向。装置可能以其他方式定向(旋转90度或处于其他朝向)，并且本文中所使用的空间相关描述符同样可被相应地解释。
在半导体制造中，在定义器件和电路图案的过程中广泛使用各种光刻工艺。取决于要定义的特征的尺寸，可以使用不同的光刻工艺。在光刻工艺中，可以通过照射光掩模将存在于光掩模或掩模版上的图案转移到光敏光致抗蚀剂涂层。光由掩模版图案调制并成像到涂覆有光致抗蚀剂的晶片上。通常，随着图案变得更小，使用更短的波长。在极紫外(EUV)光刻中，通常使用约13.5nm的波长来生产小于32纳米的特征尺寸。
包括薄膜膜(pellicle membrane)的薄膜通常放置在光掩模的图案化侧上方(具有间隙)，以保护光掩模在处理和曝光期间免受污染。因此，薄膜保护光掩模免受不需要的颗粒的影响，否则这些颗粒会不利地影响到晶片的图案转移的保真度。由于薄膜膜在曝光期间始终覆盖光掩模，因此在吸收性、耐用性和颗粒屏蔽能力等方面对于薄膜膜有严格的要求。
当涉及到EUV光刻时，寻找在EUV波长下具有高透射率和稳定性的合适的薄膜膜材料一直具有挑战性。在EUV光刻中，归因于由EUV曝光和氢等离子体产生的热量，会发生薄膜膜损坏。这种薄膜膜损坏可能会缩短薄膜的使用寿命。
本公开的实施例提供了对EUV光具有改进的化学和热稳定性的薄膜膜。薄膜膜由多个异质结构纳米管的网络形成。纳米管具有核壳结构，该核壳结构包括碳纳米管作为核并且包括氮化硼纳米管作为壳。氮化硼比碳具有更高的化学和热稳定性，因此有助于防止EUV曝光和氢气流对碳纳米管核的损坏。结果，提高了薄膜膜的可靠性和寿命。
图1是根据本公开的一些实施例的用于制造掩模薄膜结构的方法100的流程图。图2A-图2E是根据图1的方法100的一个或多个步骤制造的掩模薄膜系统200的横截面视图。应当理解，对于该方法的附加实施例，可以在方法100之前、期间和之后提供附加步骤，并且可以替换或消除下面描述的一些步骤。还应当理解，对于半导体结构的附加实施例，可以在薄膜-掩模结构中添加附加特征，并且可以替换或消除下面描述的一些特征。
参考图1和图2A，根据一些实施例，方法100包括操作102，在操作102中，在过滤膜202之上形成薄膜膜210。图2A是根据一些实施例的在过滤膜202之上形成薄膜膜210之后的掩模薄膜系统200的横截面视图。
参考图2A，提供了过滤膜202。过滤膜202是多孔膜。在一些实施例中，过滤膜202具有直径在约0.1μm至约5μm之间的孔。在一个示例中，孔径为约0.1μm至约2μm。在另一示例中，孔径为约0.45μm。在一些实施例中，过滤膜202由聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate，PET)形成或涂覆。在一些实施例中，过滤膜202由诸如尼龙、纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)或聚苯并恶唑(polybenzoxazole，PBO)之类的其他合适材料形成或涂覆。在一些实施例中，过滤膜202由基于纤维素的滤纸形成。在一些实施例中，过滤膜202是亲水膜。在一些其他实施例中，过滤膜202是疏水膜。
薄膜膜210适于防止污染物颗粒落在光掩模(例如，光掩模250(图2E))上，并防止恶化光刻工艺的结果(例如，通过使污染物颗粒远离光掩模的焦平面)。
薄膜膜210对光刻图案化工艺中使用的辐射束是透明的。在一些实施例中，薄膜膜210对UV光是透明的。在一些实施例中，薄膜膜210对EUV光是透明的。薄膜膜210的厚度被设置为向膜提供足够的强度以承受污染物颗粒与膜的碰撞所产生的压力而不会使膜恶化。在一些实施例中，薄膜膜210可以具有在约5nm至50nm之间的厚度。薄膜膜210的厚度可以更大，这取决于薄膜膜210的孔隙率。
薄膜膜210是包括单个或多个多孔薄膜212的多孔膜。每个多孔薄膜212包括彼此交叉布置的纳米管214的网络。单独的纳米管214随机布置在多孔薄膜212内，使得纳米管214不沿着主要或主导方向布置在多孔薄膜212内。然而，多孔薄膜212的纳米管214可以以有序的方式提供。纳米管214可以例如沿着主要方向或多个主要方向提供。
纳米管214也可以在多孔薄膜212内成束，使得多个单独的纳米管214形成束(即，线或绳状结构)。结果，多孔薄膜212包括多个纳米管214束的网络。纳米管束可以包括例如2-20个单独的纳米管214。在纳米管束中，单独的纳米管214可以对齐并沿着它们的纵向连接。一束中的纳米管214也可以首尾连接，使得纳米管束的长度大于单独的纳米管的长度。纳米管214通常可以通过范德华力连接。
由于在纳米管214的网络中存在开放区域，多孔薄膜212具有相对低的密度。在一些实施例中，多孔薄膜212可以具有在约0.01g/cm3至约2g/cm3之间的密度。在某些情况下，如果多孔薄膜212的密度太低，则多孔薄膜212中的大开口区域可能导致颗粒渗透到光掩模，这导致抗蚀剂图案中的临界尺寸(CD)误差。在某些情况下，如果多孔薄膜212的密度太高，则可能会阻碍EUV光的透射。为了防止颗粒渗透，在一些实施例中，薄膜膜210可以包括多个多孔薄膜212，这多个多孔薄膜212以堆叠的方式布置在彼此顶部以减小开口面积。由于低密度多孔膜中的纳米管在真空下经受束振动，这被认为是EUV光刻中的颗粒源。堆叠低密度多孔膜也有助于减少束振动，从而防止污染物颗粒的形成。
纳米管214可以具有各种横截面形状，例如，包括但不限于圆形横截面形状、椭圆形横截面形状或多边形横截面形状。在一些实施例中，纳米管214可以具有包括至少两种不同材料的异质结构。
图3是根据一些实施例的异质结构纳米管214的示意性透视图。在一些实施例中且如图3所示，纳米管214具有核壳结构，该核壳结构包括第一材料的纳米管核214A和围绕纳米管核214A的第二材料的纳米管壳214B。核材料(即第一材料)对EUV光是透明的。在一些实施例中，纳米管核214A由碳纳米管形成，碳纳米管包括单壁碳纳米管(SWCNT)和多壁碳纳米管(MWCNT)。在一些实施例中，SWCNT核可以具有约0.5nm至约2nm的直径。在一些实施例中，MWCNT核可以具有约5nm至约30nm的直径。在一些实施例中，纳米管核214A具有约1μm至约10mm的长度。
纳米管壳214B包括具有高抗氧化性和抗化学性的材料。纳米管壳214B因此有助于保护纳米管核214A免受UV或EUV光和与纳米管壳214B接触的电离气体(例如H+气体)的攻击。纳米管壳214B还用作导热层，其促进热能从纳米管核214A转移到薄膜膜210周围的环境。在一些实施例中，纳米管壳214B包括低消光系数材料以确保足够的UV或EUV光的透射。在一些实施例中，壳材料(即第二材料)可以具有小于或等于0.02的消光系数。在一些实施例中，壳材料允许80％或更多、85％或更多、90％或更多、95％或更多的辐射透射到光掩模。在一些实施例中，纳米管壳214B可以包括氮化硼(BN)、硼(B)、碳化硼(B4C)、碳氮化硼(BCN)、氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)、硼氮化硅(SiBN)或硼碳化硅(SiBC)。在一些实施例中，纳米管壳214B由单壁氮化硼纳米管(BNNT)形成。在一些其他实施例中，纳米管壳214B由多壁BNNT形成。控制纳米管壳214B的厚度，使得纳米管壳214B不会降低薄膜膜210对UV或EUV光的透明度，同时为纳米管核214A提供可靠的保护。在一些实施例中，纳米管壳214B可以具有在约1nm至约10nm之间的厚度。在某些情况下，如果纳米管壳214B的厚度太小，则对纳米管核214A免受UV或EUV辐射或化学物质的攻击的保护是不够的。在某些情况下，如果纳米管壳214B的厚度太大，则薄膜膜210的透明度降低。在一些实施例中，纳米管壳214的厚度为5nm(在10％以内变化)。
在一些实施例中，纳米管214可以通过在第二材料的纳米管模板内部生长一个或多个第一材料的纳米管来形成。第二材料的纳米管模板充当封装壳，其中被限制的第二材料可以被重构为至少一个第一材料的纳米管。纳米管核214A的尺寸因此受到纳米管壳214B的尺寸的限制。在一些实施例中，纳米管壳214B通过等离子弧放电、激光汽化、球磨、激光烧蚀或热等离子射流形成。第一材料的分子聚结到纳米管壳214B内部的纳米管核中可以通过电子束照射或热处理来实现。
在一些实施例中，纳米管214可替代地通过用壳材料涂覆纳米管核214A来形成。在一些实施例中，纳米管核214A可以通过等离子弧放电、激光汽化、球磨、激光烧蚀或热等离子射流形成。提供纳米管壳214B的壳材料的沉积可以使用诸如离子束沉积、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、物理气相沉积(PVD)或原子层沉积(ALD)之类的沉积工艺来执行。在沉积期间，可以对台进行旋转或倾斜台以确保壳材料共形且均匀地沉积到纳米管核214A上。在一些实施例中并且当纳米管壳214B包括BN时，BN壳可以通过使硼(例如，氧化硼B2O3或硼酸H3BO3)和氮(例如，氮N2、氨NH3或尿素CO(NH2)2)前体流动进入反应室来形成。在一些其他实施例中，BN壳可以通过CVD通过使三卤化硼(三氯化硼BCl3或三氟化硼BF3)与N2或NH3、乙硼烷B2H6与NH3、以及单源前体(例如，硼吖嗪B3H6N3或氨硼烷H3NBH3)流动而形成。在一些实施例中，可以在约500℃至约1200℃之间的温度下执行CVD。
在一些实施例中，可以通过首先在液体介质中形成纳米管214的悬浮液来形成多孔薄膜212。在一些实施例中，通过在混合条件下将纳米管214添加到液体介质中来形成悬浮液。然后对混合物进行超声处理以确保纳米管214很好地分散在液体介质中。液体介质是不与纳米管214反应并且纳米管214基本上不溶于其中的非溶剂液体介质。液体介质还具有低沸点，使得液体介质可以容易且快速地去除，有利于随后形成的连续纳米管网络的干燥。可用于制备纳米管悬浮液的合适的非溶剂液体介质的示例包括但不限于水、挥发性有机液体，例如丙酮、乙醇、甲醇、正己烷、乙醚、乙腈、氯仿、DMF、及其混合物。在一些实施例中，悬浮液是通过将纳米管214分散到水中而形成的。
在一些实施例中，悬浮液还可以包括表面活性剂以维持悬浮液和/或其他化学试剂以促进纳米管网络形成或脱水。例如，可以使用Triton X-100和十二烷基苯磺酸钠盐。然而，有时，如果纳米管214可以在没有表面活性剂的情况下在液体介质中形成稳定的悬浮液的话，可能不需要表面活性剂。
控制悬浮液中纳米管214的浓度以促进纳米管214的分散和最小化聚集。在一些实施例中，悬浮液中纳米管214的浓度小于500mg/L。在一些实施例中，悬浮液中纳米管214的浓度为约25mg/L至约150mg/L。在一些实施例中，悬浮液中纳米管214的浓度为约40mg/L至约100mg/L。
接着，例如通过旋涂或浸涂，将纳米管214的悬浮液施加到过滤膜202的表面。悬浮液被过滤膜202过滤以去除液体介质，在过滤膜202上留下连续纳米管214的层。连续纳米管214的层构成多孔薄膜212的单层。在一些实施例中，过滤步骤在真空的帮助下进行以将液体介质拉过过滤膜202。所使用的真空量取决于诸如过滤膜202的孔隙率、液体介质的粘度、过滤膜202的移动速度、以及悬浮液中纳米管214的浓度之类的因素。所有这些参数可以被操纵以实现所需的纳米管网络的特性，包括连续网络的厚度和孔隙率。随后可以使用清洁溶剂清洁沉积的多孔薄膜212以去除其上的任何污染物。合适的清洁溶剂包括但不限于水和酒精，例如乙醇。在一些实施例中，悬浮液施加、过滤和清洁工艺可重复数次以形成多孔薄膜212的堆叠以减少所得薄膜膜210中的开口面积。
参考图1和图2B，根据一些实施例，方法进行到操作104，在操作104中，将薄膜边界220附接到薄膜膜210。图2B是根据一些实施例的在将薄膜边界220附接到薄膜膜210之后图2A的掩模薄膜系统200的横截面视图。
参考图2B，薄膜边界220沿着薄膜膜210的外围部分附接。在一些实施例中，薄膜边界220由硅、碳化硅、氮化硅、二氧化硅、氮氧化硅、Al2O3、Ti或其组合制成。为了将薄膜边界220附接到薄膜膜210，在一些实施例中，首先使薄膜边界220与薄膜膜210实体接触。然后将薄膜边界220压在薄膜膜210上以将薄膜边界220固定到薄膜膜210(假定使用了足够的力)。在一些实施例中，薄膜边界220和薄膜膜210通过范德华力保持在一起。在一些实施例中，为了确保更好的粘附性，使用粘合剂来将薄膜边界220附接到薄膜膜210。粘合剂需要低释气以避免材料沉积在掩模表面上。在一些实施例中，当根据由ASTM E595-93规定的方法进行测试时，低释气粘合剂的释气量表现出TML为1.0或更低的结果。在此，TML是ASTM E595-93中定义的总质量损失。
参考图1和图2C，根据一些实施例，方法进行到操作106，在操作106中，从薄膜膜210移除过滤膜202。图2C是根据一些实施例的在从薄膜膜210移除过滤膜202之后图2B的掩模薄膜系统200的横截面视图。
参考图2C，将图2B中所示的薄膜膜210和过滤膜202的组件倒置，使得过滤膜202位于薄膜膜210的顶部。随后，从薄膜膜210移除过滤膜202。在一些实施例中，可以通过将过滤膜202剥离或拉离薄膜膜210来移除过滤膜202。如图2C所示，在移除过滤膜202之后，薄膜膜210沿着薄膜膜210的外围部分由薄膜边界220支撑。
参考图1和图2D，根据一些实施例，方法进行到操作108，在操作108中，将薄膜膜210和薄膜边界220的组件附接到薄膜框架230。图2D是根据一些实施例的在将薄膜膜210和薄膜边界220的组件附接到薄膜框架230之后图2C的掩模薄膜系统200的横截面视图。
参考图2D，薄膜框架230被配置为将薄膜膜210适当地固定到光掩模250(图2E)。薄膜框架230可以设计成各种尺寸、形状和配置。在一些实施例中，薄膜框架230可以具有圆形、矩形或任何其他合适的形状。
薄膜框架230可以包括具有足够机械强度的刚性材料，并且被设计成得以将薄膜膜210正确地固定在薄膜框架230上的形状、尺寸和配置。在一些实施例中，薄膜框架230可以包括多孔材料。可用于薄膜框架230的示例性材料包括但不限于使用铝(Al)、铝合金、钛(Ti)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、钼(Mo)、铂(Pt)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、钯(Pd)、钽(Ta)、钨(W))、硅、聚合物、其他合适的材料和/或它们的组合形成的阳极氧化铝。在一些实施例中，薄膜框架230可以包括具有根据设计规范确定的热膨胀系数(CTE)的框架材料。在一些实施例中，薄膜框架230由铝钛合金形成。
在一些实施例中，薄膜框架230可以包括多个通气孔232。通气孔232被形成为容纳等效气压。图4是根据一些实施例的通过横截面视图和侧视图示出的薄膜框架230的图示。通气孔232设置在薄膜框架230的较长侧构件230A以及薄膜框架230的较短侧构件230B上。因为薄膜膜210由多孔薄膜212形成，这有助于实现等效气压，在一些实施例中，不需要薄膜框架230中的通风孔232。
薄膜框架230的高度被选择为将薄膜膜210定位在穿过薄膜膜210到达光掩模250的入射辐射的焦点之外。在一些实施例中，薄膜框架230的高度在约1mm至约10mm的范围内。在某些情况下，如果高度太小，则对驻留在薄膜膜210上的颗粒和其他污染物进行成像的风险增加。在某些情况下，如果高度太大，则会不必要地增加薄膜的重量。
薄膜膜210和薄膜边界220的组件经由薄膜边界220附接到薄膜框架230，使得薄膜膜210在薄膜框架230之上拉伸。在一些实施例中，薄膜边界220通过框架粘合剂234附接到薄膜框架230。在一些实施例中，框架粘合剂234包括热固性粘合剂材料，例如环氧树脂、丙烯酸树脂、氟树脂、苯并环丁烯(BCB)、甲基倍半硅氧烷(MSQ)、聚酰亚胺、其他热固性材料和/或它们的组合。在一些实施例中，框架粘合剂234包括被配置为将薄膜边界220固定到薄膜框架230的胶水或另一种材料。
由此形成薄膜240。薄膜240包括薄膜框架230和经由薄膜边界220附接到薄膜框架230的薄膜膜210。薄膜240有助于防止颗粒到达光掩模250并干扰图案转移。
参考图1和图2E，根据一些实施例，方法进行到操作110，在操作110中，将薄膜240附接到光掩模250。图2E是根据一些实施例的在将薄膜240附接到光掩模250之后图2D的掩模薄膜系统200的横截面视图。
参考图2E，将薄膜240安装到光掩模250的边界区域上。在一些实施例中，使用薄膜粘合剂254将薄膜框架230附接到光掩模250的前侧表面252处的边界区域250B。薄膜粘合剂254可以包括与框架粘合剂234相同或不同的材料。例如，在一些实施例中，薄膜粘合剂254可以包括热固性粘合剂材料，例如环氧树脂、丙烯酸树脂、氟树脂、BCB、MSQ或聚酰亚胺。在一些其他实施例中，薄膜框架230可以以不同于薄膜粘合剂254的方式(例如，至少一个吸盘、真空或静电贴纸)固定到光掩模250。在这样的实施例中，省略了薄膜粘合剂254。
光掩模250包括可用于通过光刻将图案转移到半导体晶片上的图案区域250A。薄膜膜210在光掩模250的图案区域250A上方延伸以保护图案区域250A免受污染物颗粒影响。无意沉积在图案区域250A上的颗粒会引入缺陷并导致转移图案的恶化。颗粒可能通过多种方式中的任一种被引入，例如在清洁工艺中和/或在光掩模250的处理期间。通过将污染物颗粒保持在光掩模250的焦平面之外，可以实现从图案区域250A到半导体晶片的高保真度图案转移。
图5示出了根据一些实施例的可用于EUV光刻的示例性光掩模250。如图5所示，在一些实施例中，光掩模250可以包括具有后侧涂层503的衬底502、多层结构504、覆盖层506和具有抗反射涂层(ARC)层510的一个或多个吸收体508。
在一些实施例中，衬底502包括低热膨胀(LTE)玻璃、熔凝石英、碳化硅、黑金刚石或其他合适的材料。在一些实施例中，衬底502具有在约6.3mm至约6.5mm之间的厚度。在某些情况下，如果厚度太小，则破损或翘曲的风险会增大。在某些情况下，如果厚度太大，则光掩模250的重量会不必要地增大。
在一些实施例中，后侧涂层503包括氮化铬(CrxNy)、氮化钽(TaN)或硼化钽(TaB)。后侧涂层503的厚度有助于确保入射辐射的反射。在某些情况下，如果后侧涂层503的厚度太小，则辐射穿过后侧涂层503的风险会增大。在某些情况下，如果后侧涂层530的厚度太大，则会浪费材料并增加生产成本而性能并未显著提高。在一些示例中，后侧涂层503具有在约70nm至约100nm之间的厚度。
多层结构504可以包括例如使用离子沉积技术沉积在衬底502的顶部上的钼-硅(Mo-Si)多层。在一些实施例中，多层结构504具有在约250nm至约350nm之间的厚度，并且在一些示例中，每个Mo-Si层对具有在约3nm(对于Mo层)至约4nm(对于Si层)之间的厚度。
在一些实施例中，覆盖层506包括钌(Ru)覆盖层。在一些实施例中，Ru覆盖层506具有在约2.5nm至约3nm之间的厚度。在一些实施例中，覆盖层506包括Si覆盖层。在一些实施例中，Si覆盖层具有在约4nm至约4.5nm之间的厚度。覆盖层506的厚度有助于保护多层结构504(例如，在光掩模250的制造期间)，从而延长多层结构504的使用寿命。覆盖层506也可用作用于后续吸收体层蚀刻工艺的蚀刻停止层。在某些情况下，如果覆盖层506的厚度太小，则光掩模250的使用寿命会减少。在某些情况下，如果覆盖层506的厚度太大，则会浪费材料而性能并未显著提高。
在一些实施例中，吸收体508被配置为吸收EUV光(例如，具有约13.5nm的波长)。在一些实施例中，吸收体508可以包括例如TaxNy层或TaxByOzNu层。在一些示例中，其他材料可用于吸收体508，例如Al、Cr、Ta和W等。在一些实施例中，吸收体508可以具有在约50nm至约75nm之间的厚度。在某些情况下，如果吸收体508的厚度太小，则吸收体508无法吸收足够量的EUV光。在某些情况下，如果吸收体508的厚度太大，则掩模3D效应变得严重，这导致不希望的依赖于特征尺寸的焦点和图案放置偏移。
在一些示例中，ARC层510包括TaxByOzNu层、HfxOy层或SixOyNz层中的至少一种或者用于入射辐射的波长的其他合适的抗反射材料。
虽然已经给出了可用于衬底502、后侧涂层503、多层结构504、覆盖层506、吸收体508和ARC层510中的每一个的材料的一些示例，但应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以同等地使用本领域已知的其他合适的材料。
出于说明的目的，本文描述了用于图5中的光掩模250的示例性制造方法。在一些实施例中，制造工艺包括两个工艺阶段：(1)掩模坯制造工艺，以及(2)掩模图案化工艺。在掩模坯制造工艺期间，掩模坯通过在合适的衬底(例如，具有平坦、无缺陷表面的LTEM衬底)上沉积合适的层(例如，反射多层，例如Mo-Si多层)而形成。在各种实施例中，掩模坯的表面粗糙度小于约50nm。举例来说，覆盖层(例如，钌)形成在多层涂覆的衬底之上，然后沉积吸收体层。然后可以对掩模坯进行图案化(例如，对吸收体层进行图案化)以在光掩模250上形成期望的图案。在一些实施例中，可以在对掩模坯进行图案化之前在吸收体层之上沉积ARC层。然后可以使用光掩模250将电路和/或器件图案转移到半导体晶片上。在各种实施例中，由光掩模250限定的图案可以通过各种光刻工艺一遍又一遍地转移到多个晶片上。此外，可以使用一组光掩模(例如光掩模250)来构建完整的集成电路(IC)器件和/或电路。
在各种实施例中，光掩模250(如上所述)可以被制造为包括不同的结构类型，例如二进制强度掩模(BIM)或相移掩模(PSM)。示例性BIM包括不透明吸收区和反射区，其中BIM包括要转移到半导体衬底的图案(例如，IC图案)。不透明吸收区包括如上所述的吸收体，其被配置为吸收入射光(例如，入射EUV光)。在反射区中，吸收体已被去除(例如，在上述掩模图案化工艺期间)并且入射光被多层反射。此外，在一些实施例中，光掩模250可以是利用由从其反射的光的相位差产生的干涉的PSM。PSM的示例包括交替PSM(AltPSM)、衰减PSM(AttPSM)和无铬PSM(cPSM)。举例来说，AltPSM可以包括设置在每个图案化掩模特征的任一侧的移相器(具有相反相位)。在一些示例中，AttPSM可以包括具有大于零的透射率的吸收体层(例如，具有约6％的强度透射率的Mo-Si)。在某些情况下，cPSM可以被描述为100％透射AltPSM，例如，因为cPSM不包括移相器材料或掩模上的铬。在PSM的一些说明性实施例中，吸收体508是具有与多层结构204的材料堆叠类似的材料堆叠的反射层。
图6中示出的是根据一些实施例的光刻系统600的示意图。光刻系统600也可以统称为扫描仪，其可操作来执行光刻工艺，包括用相应的辐射源和在特定曝光模式下的曝光。在本发明的至少一些实施例中，光刻系统600包括紫外(UV)光刻系统，其被设计成用UV辐射(即，UV光)曝光抗蚀剂层。因此，在各种实施例中，抗蚀剂层包括对UV光敏感的材料(例如，UV抗蚀剂)。图6的光刻系统600包括多个子系统，例如辐射源602、照明器604、被配置为接收本公开的掩模薄膜系统200的掩模台606、投影光学器件610、以及被配置为接收半导体衬底616的衬底台618。根据本公开的实施例的UV光刻系统的以下描述将EUV辐射称为紫外线辐射的示例。根据本公开的实施例不限于EUV光刻系统。换言之，参考EUV系统描述的实施例包括利用紫外线辐射的实施例。光刻系统600的操作的一般描述如下：来自辐射源602的EUV光被导向照明器604(其包括一组反射镜)并被投影到反射掩模608上。反射掩模图像被导向投影光学器件610，其聚焦EUV光并将EUV光投影到半导体衬底616上以曝光沉积在其上的EUV抗蚀剂层。此外，在各种示例中，光刻系统600的每个子系统可以容纳在高真空环境中并因此在高真空环境中操作，例如，以减少EUV光的大气吸收。
在本文所述的实施例中，辐射源602可用于产生EUV光。在一些实施例中，辐射源602包括等离子体源，例如放电产生等离子体(DPP)或激光产生等离子体(LPP)。在一些示例中，EUV光可以包括波长在约1nm至约100nm之间的光。在一个特定实例中，辐射源602产生波长以约13.5nm为中心的EUV光。因此，辐射源602也可称为EUV辐射源602。在一些实施例中，辐射源602还包括收集器，其可用于收集从等离子体源产生的EUV光并引导收集的EUV光导向成像光学器件，例如照明器604。
如上所述，来自辐射源602的EUV光被导向照明器604。在一些实施例中，照明器604可以包括反射光学器件(例如，用于EUV光刻系统600)，例如单个反射镜或具有多个反射镜的反射镜系统，以便将来自辐射源602的光引导至掩模台606上，特别是引导至固定在掩模台606上的掩模薄膜系统200。在一些示例中，照明器604可以包括波带板(未示出)，例如，以改善EUV光的聚焦。在一些实施例中，照明器604可以被配置为根据特定的光瞳形状对穿过其中的EUV光进行整形，并且包括例如偶极形状、四极形状、环形形状、单光束形状、多光束形状和/或它们的组合。在一些实施例中，照明器604可操作来配置反射镜(即照明器604的)以向掩模薄膜系统200中的光掩模250提供期望照明。在一个示例中，照明器604的反射镜可配置为将EUV光反射到不同的照明位置。在一些实施例中，照明器604之前的级(未示出)可以另外包括其他可配置的反射镜，其可以用于将EUV光引导至照明器604的反射镜内的不同照明位置。在一些实施例中，照明器604被配置为向掩模薄膜系统200提供同轴照明(ONI)。在一些实施例中，照明器604被配置为向掩模薄膜系统200提供离轴照明(OAI)。应当注意，EUV光刻系统600中采用的光学器件，特别是用于照明器604和投影光学器件610的光学器件，可以包括具有称为布拉格反射器的多层薄膜涂层的反射镜。例如，这种多层薄膜涂层可以包括交替的Mo和Si层，这提供了在EUV波长(例如，约13nm)下的高反射率。
如上所述，光刻系统600还包括掩模台606，其被配置为将掩模薄膜系统200固定在光刻系统600内。由于光刻系统600可以容纳在高真空环境中并因此在高真空环境中操作，掩模台606可以包括静电卡盘(e-chuck)以固定掩模薄膜系统200。对于EUV光刻系统600的光学器件，光掩模250也是反射性的。如图6所示，光从光掩模250反射并导向投影光学器件610，其收集从光掩模250反射的EUV光。举例来说，由投影光学器件610收集的EUV光(从光掩模250反射)携带由光掩模250限定的图案的图像。在各种实施例中，投影光学器件610提供将光掩模250的图案成像到固定在光刻系统600的衬底台618上的半导体衬底616上。特别地，在各种实施例中，投影光学器件610聚焦收集的EUV光并将EUV光投影到半导体衬底616上以曝光沉积在半导体衬底616上的EUV抗蚀剂层。如上所述，投影光学器件610可以包括反射光学器件，如在EUV光刻系统(例如，光刻系统600)中使用的。在一些实施例中，照明器604和投影光学器件610统称为光刻系统600的光学模块。
如上所述，光刻系统600还包括衬底台618以固定待图案化的半导体衬底616。在各种实施例中，半导体衬底616包括半导体晶片，例如硅晶片、锗晶片、硅-锗晶片、III-V晶片或其他类型的晶片。半导体衬底616可以涂覆有对EUV光敏感的抗蚀剂层(例如，EUV抗蚀剂层)。EUV抗蚀剂可能具有严格的性能标准。出于说明的目的，EUV抗蚀剂可被设计成提供至少约22nm的分辨率、至少约2nm的线宽粗糙度(LWR)以及至少约15mJ/cm2的灵敏度。在本文描述的实施例中，光刻系统600的各种子系统，包括上述子系统，被集成并且可操作来执行包括EUV光刻工艺在内的光刻曝光工艺。当然，光刻系统600还可以包括其他模块或子系统，这些模块或子系统可以与本文描述的子系统或组件中的一个或多个集成(或耦合到本文描述的子系统或组件中的一个或多个)。
光刻系统可以包括其他组件并且可以具有其他替代方案。在一些实施例中，光刻系统600可以包括光瞳相位调制器612以调制从光掩模250引导的EUV光的光学相位，使得光具有沿着投影光瞳平面614的相位分布。在一些实施例中，光瞳相位调制器612包括调谐投影光学器件610的反射镜以进行相位调制的机构。例如，在一些实施例中，投影光学器件610的反射镜可配置为反射通过光瞳相位调制器612的EUV光，从而调制通过投影光学器件610的光的相位。在一些实施例中，光瞳相位调制器612利用放置在投影光瞳平面614上的光瞳滤光器。举例来说，光瞳滤光器可用于滤除从光掩模250反射的EUV光的特定空间频率分量。在一些实施例中，光瞳滤光器可用作相位光瞳滤光器，其调制引导通过投影光学器件610的光的相位分布。
在光刻工艺期间，颗粒620被薄膜膜210保持在光掩模250的焦平面之外，可以实现从光掩模250到半导体衬底616的高保真度图案转移。
本说明书的一个方面涉及薄膜。薄膜包括薄膜膜，该薄膜膜包括至少一个多孔膜。该至少一个多孔膜包括多个纳米管的网络。多个纳米管中的至少一个纳米管包括核纳米管和围绕核纳米管的壳纳米管，核纳米管包括不同于壳纳米管的材料。薄膜还包括沿着薄膜膜的外围区域附接到薄膜膜的薄膜边界以及附接到薄膜边界的薄膜框架。
本说明书的另一方面涉及一种用于形成掩模薄膜系统的方法。该方法包括在过滤膜上方形成包括多孔膜的薄膜膜。多孔膜包括多个纳米管的网络。多个纳米管中的至少一个纳米管包括核纳米管和围绕核纳米管的壳纳米管。该方法还包括将薄膜膜从过滤膜转移到薄膜边界，将薄膜边界附接到薄膜框架，以及将薄膜框架安装到包括图案区域的光掩模上。
本说明书的另一方面涉及一种用于光刻工艺的方法。该方法包括提供包括薄膜膜的薄膜。薄膜膜包括由多个纳米管的网络形成的至少一个多孔膜。多个纳米管中的至少一个纳米管包括核纳米管和围绕核纳米管的壳纳米管。壳纳米管由含硼化合物组成。该方法还包括将薄膜安装到光掩模上。光掩模包括图案化表面。该方法还包括将其上安装有薄膜的光掩模装载到光刻系统中。该方法还包括将半导体晶片装载到光刻系统的衬底台上。该方法还包括执行光刻曝光工艺以将图案化表面的图案从光掩模转移到半导体晶片。
以上概述了若干实施例的特征，使得本领域技术人员可以更好地理解本公开的各方面。本领域技术人员应当理解，他们可以容易地使用本公开作为设计或修改其他工艺和结构以实现本文介绍的实施例的相同目的和/或实现本文介绍的实施例的相同优点的基础。本领域技术人员还应该认识到，这样的等同构造不脱离本公开的精神和范围，并且他们可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下在本文中进行各种改变、替换和变更。
示例1.一种薄膜，包括：
薄膜膜，包括至少一个多孔膜，所述至少一个多孔膜包括多个纳米管的网络，所述多个纳米管中的至少一个纳米管包括核纳米管和围绕所述核纳米管的壳纳米管，所述核纳米管包括不同于所述壳纳米管的材料；
薄膜边界，沿着所述薄膜膜的外围区域附接到所述薄膜膜；以及
薄膜框架，附接到所述薄膜边界。
示例2.如示例1所述的薄膜，其中，所述核纳米管包括碳纳米管或多个碳纳米管的束。
示例3.如示例2所述的薄膜，其中，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。
示例4.如示例1所述的薄膜，其中，所述壳纳米管包括氮化硅或碳化硅。
示例5.如示例1所述的薄膜，其中，所述壳纳米管包括氮化硼、硼、碳化硼、碳氮化硼、或硼碳化硅。
示例6.如示例1所述的薄膜，还包括在所述薄膜边界和所述薄膜框架之间的框架粘合剂。
示例7.如示例1所述的薄膜，其中，所述薄膜膜包括多个相互堆叠的多孔膜。
示例8.一种用于形成掩模薄膜系统的方法，包括：
在过滤膜之上形成包括多孔膜的薄膜膜，所述多孔膜包括多个纳米管的网络，所述多个纳米管中的至少一个纳米管包括核纳米管和围绕所述核纳米管的壳纳米管；
将所述薄膜膜从所述过滤膜转移到薄膜边界；
将所述薄膜边界附接到薄膜框架；以及
将所述薄膜框架安装到包括图案区域的光掩模上。
示例9.如示例8所述的方法，其中，所述核纳米管包括碳纳米管或多个碳纳米管的束，并且所述壳纳米管包括氮化硼纳米管。
示例10.如示例8所述的方法，其中，形成所述薄膜膜包括：
形成在液体介质中包括多个纳米管的悬浮液；
将所述悬浮液施加到所述过滤膜；以及
施加真空以将所述液体介质拉过所述过滤膜，在所述过滤膜上留下所述多孔膜。
示例11.如示例10所述的方法，还包括使用清洁溶剂来清洁所述多孔膜。
示例12.如示例10所述的方法，其中，形成所述薄膜膜还包括在所述多孔膜上形成另一多孔膜以形成多孔膜的堆叠。
示例13.如示例8所述的方法，其中，将所述薄膜膜从所述过滤膜转移到所述薄膜边界包括：
沿着所述薄膜膜的外围区域附接所述薄膜边界；以及
去除所述过滤膜。
示例14.如示例13所述的方法，其中，沿着所述薄膜膜的外围区域附接所述薄膜边界包括向所述薄膜边界和所述薄膜膜施加力。
示例15.一种用于光刻工艺的方法，包括：
提供包括薄膜膜的薄膜，其中，所述薄膜膜包括由多个纳米管的网络形成的至少一个多孔膜，所述多个纳米管中的至少一个纳米管包括核纳米管和围绕所述核纳米管的壳纳米管，所述壳纳米管由含硼化合物组成；
将所述薄膜安装到光掩模上，其中，所述光掩模包括图案化表面；
将其上安装有所述薄膜的所述光掩模装载到光刻系统中；
将半导体晶片装载到所述光刻系统的衬底台上；以及
执行光刻曝光工艺，以将所述图案化表面的图案从所述光掩模转移到所述半导体晶片。
示例16.如示例15所述的方法，其中，所述核纳米管包括碳纳米管或多个碳纳米管的束。
示例17.如示例15的方法，其中，所述含硼化合物是从由以下项组成的组中选择的：氮化硼、硼、碳化硼、碳氮化硼、以及硼碳化硅。
示例18.如示例15所述的方法，其中，所述薄膜包括：
所述薄膜膜；以及
薄膜框架，所述薄膜框架将所述薄膜膜固定在所述薄膜框架上。
示例19.如示例15所述的方法，其中，所述光掩模包括：
衬底；
在所述衬底的第一侧之上的涂层；
在所述衬底的与所述第一侧相反的第二侧之上的多层结构，所述多层结构包括交替的钼层和硅层；
在所述多层结构之上的覆盖层；以及
在所述覆盖层之上的一个或多个吸收体。
示例20.如示例15所述的方法，还包括使用在液体介质中包括纳米管的悬浮液来形成所述薄膜膜。

Claims (10)

1.一种薄膜，包括：
薄膜膜，包括至少一个多孔膜，所述至少一个多孔膜包括多个纳米管的网络，所述多个纳米管中的至少一个纳米管包括核纳米管和围绕所述核纳米管的壳纳米管，所述核纳米管包括不同于所述壳纳米管的材料；
薄膜边界，沿着所述薄膜膜的外围区域附接到所述薄膜膜；以及
薄膜框架，附接到所述薄膜边界。
2.如权利要求1所述的薄膜，其中，所述核纳米管包括碳纳米管或多个碳纳米管的束。
3.如权利要求2所述的薄膜，其中，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。
4.如权利要求1所述的薄膜，其中，所述壳纳米管包括氮化硅或碳化硅。
5.如权利要求1所述的薄膜，其中，所述壳纳米管包括氮化硼、硼、碳化硼、碳氮化硼、或硼碳化硅。
6.如权利要求1所述的薄膜，还包括在所述薄膜边界和所述薄膜框架之间的框架粘合剂。
7.如权利要求1所述的薄膜，其中，所述薄膜膜包括多个相互堆叠的多孔膜。
8.一种用于形成掩模薄膜系统的方法，包括：
在过滤膜之上形成包括多孔膜的薄膜膜，所述多孔膜包括多个纳米管的网络，所述多个纳米管中的至少一个纳米管包括核纳米管和围绕所述核纳米管的壳纳米管；
将所述薄膜膜从所述过滤膜转移到薄膜边界；
将所述薄膜边界附接到薄膜框架；以及
将所述薄膜框架安装到包括图案区域的光掩模上。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述核纳米管包括碳纳米管或多个碳纳米管的束，并且所述壳纳米管包括氮化硼纳米管。
10.一种用于光刻工艺的方法，包括：
提供包括薄膜膜的薄膜，其中，所述薄膜膜包括由多个纳米管的网络形成的至少一个多孔膜，所述多个纳米管中的至少一个纳米管包括核纳米管和围绕所述核纳米管的壳纳米管，所述壳纳米管由含硼化合物组成；
将所述薄膜安装到光掩模上，其中，所述光掩模包括图案化表面；
将其上安装有所述薄膜的所述光掩模装载到光刻系统中；
将半导体晶片装载到所述光刻系统的衬底台上；以及
执行光刻曝光工艺，以将所述图案化表面的图案从所述光掩模转移到所述半导体晶片。
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