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CN113267956B - Euv光掩模及其制造方法 - Google Patents

Euv光掩模及其制造方法 Download PDF

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CN113267956B CN202110137144.1A CN202110137144A CN113267956B CN 113267956 B CN113267956 B CN 113267956B CN 202110137144 A CN202110137144 A CN 202110137144A CN 113267956 B CN113267956 B CN 113267956B
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Abstract

本公开涉及EUV光掩模及其制造方法。一种反射掩模包括：衬底、设置在衬底上的反射多层、设置在反射多层上的帽盖层、以及设置在帽盖层上的吸收体层。该吸收体层包括由Cr基材料、Ir基材料、Pt基材料或Co基材料中的一者或多者制成的基础材料，并且还包含选自由Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和Bi组成的组的一种或多种附加元素。

Description

EUV光掩模及其制造方法
技术领域
本公开总体涉及EUV光掩模及其制造方法。
背景技术
光刻操作是半导体制造工艺中的关键操作之一。光刻技术包括紫外光刻、深紫外光刻和极紫外光刻(EUVL)。光掩模是光刻操作中的重要组件。制造包括高反射率部分和高吸收率部分的具有高对比度的EUV光掩模至关重要。
发明内容
根据本公开的一个实施例，提供了一种反射掩模，包括：衬底；反射多层，设置在所述衬底上；帽盖层，设置在所述反射多层上；以及吸收体层，设置在所述帽盖层上，其中，所述吸收体层包括由Cr基材料、Ir基材料、Pt基材料或Co基材料中的一者或多者制成的基础材料，并且还包含选自由Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和Bi组成的组的一种或多种附加元素。
根据本公开的另一实施例，提供了一种反射掩模，包括：衬底；反射多层，设置在所述衬底上；帽盖层，设置在所述反射多层上；中间层，设置在所述帽盖层上；以及吸收体层，设置在所述中间层上，其中，所述中间层是包括一种或多种准金属元素的层。
根据本公开的又一实施例，提供了一种制造反射掩模的方法，所述方法包括：在掩模坯之上形成光致抗蚀剂层，所述掩模坯包括衬底、所述衬底上的反射多层、所述反射多层上的帽盖层、所述帽盖层上的吸收体层、以及硬掩模层；图案化所述光致抗蚀剂层；通过使用经图案化的光致抗蚀剂层作为掩模来图案化所述硬掩模层；通过使用经图案化的硬掩模层作为掩模来图案化所述吸收体层；以及去除所述硬掩模层，其中，在图案化所述吸收体层期间，在所述吸收体层的经蚀刻的侧壁上形成保护层，其中，所述保护层抑制对所述吸收体层的横向蚀刻。
附图说明
在结合附图阅读下面的具体实施方式时，可以从下面的具体实施方式最佳地理解本公开。要强调的是，根据行业的标准做法，各种特征不是按比例绘制的并且仅用于说明目的。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1A、图1B和图1C示出了根据本公开实施例的EUV光掩模坯(photo mask blank)。
图2A、图2B、图2C、图2D、图2E和图2F示意性地示出了根据本公开实施例的制造EUV光掩模的方法。
图3A、图3B、图3C和图3D示意性地示出了根据本公开实施例的制造EUV光掩模的方法。
图4A、图4B和图4C示出了根据本公开实施例的制造EUV光掩模的各种状态的截面图。
图5A、图5B、图5C和图5D示出了根据本公开实施例的制造EUV光掩模的各种状态的截面图。
图6A和图6B示出了根据本公开实施例的制造EUV光掩模的各种状态的截面图。
图7A和图7B示出了根据本公开实施例的EUV光掩模的截面图。
图8A示出了制造半导体器件的方法的流程图，以及图8B、图8C、图8D和图8E示出了根据本公开实施例的制造半导体器件的方法的顺序制造操作。
具体实施方式
应理解，下面的公开内容提供了用于实现本发明的不同特征的许多不同的实施例或示例。下文描述了组件和布置的具体实施例或示例以简化本公开。当然，这些仅是示例而不意图是限制性的。例如，元件的尺寸不限于所公开的范围或值，而是可以取决于器件的工艺条件和/或期望特性。此外，在下面的描述中，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。为了简单和清楚起见，可以以不同比例任意绘制各种特征。
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元件或特征相对于另外(一个或多个)元件或(一个或多个)特征的关系。这些空间相关术语意在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。器件可能以其他方式定向(旋转90度或处于其他朝向)，并且本文中所用的空间相关描述符同样可被相应地解释。另外，术语“由...制成”可以表示“包括”或“由...组成”。在本公开中，短语“A、B和C之一”是指“A、B和/或C”(A，B，C，A和B，A和C，B和C，或A、B和C)，而不是表示一个元素来自A、一个元素来自B并且一个元素来自C，除非另有说明。
本公开的实施例提供了一种制造EUV光掩模的方法。更具体地，本公开提供了防止或抑制对EUV光掩模的背面导电层的损坏的技术。
EUV光刻(EUVL)使用的扫描器使用波长在极紫外(EUV)区域中的光(约1nm至约100nm，例如，13.5nm)。掩模是EUVL系统的关键组件。由于光学材料对EUV辐射不透明，因此EUV光掩模是反射掩模。电路图案被形成在设置在反射结构之上的吸收体层中。吸收体具有低EUV反射率，例如，小于3-5％。
本公开提供了具有低反射(高吸收)吸收体结构的EUV反射光掩模。
图1A和图1B示出了根据本公开实施例的EUV反射光掩模坯。图1A是平面图(从顶部看)，而图1B是沿着X方向的截面图。
在一些实施例中，具有电路图案的EUV光掩模由EUV光掩模坯5形成。EUV光掩模坯5包括衬底10、多个硅和钼交替层的多层Mo/Si堆叠15、帽盖层20、吸收体层25和硬掩模层30。此外，如图1B所示，在衬底10的背面上形成背面导电层45。
在一些实施例中，衬底10由低热膨胀材料形成。在一些实施例中，衬底是低热膨胀玻璃或石英，例如，石英玻璃或熔融石英。在一些实施例中，低热膨胀玻璃衬底透射可见光波长、可见光谱附近的一部分红外波长(近红外)和一部分紫外波长的光线。在一些实施例中，低热膨胀玻璃衬底吸收极紫外波长和接近极紫外的深紫外波长。在一些实施例中，衬底10的尺寸是152mm×152mm，厚度为约20mm。在其他实施例中，衬底10的尺寸小于152mm×152mm，并且等于或大于148mm×148mm。衬底10的形状是正方形或矩形。
在一些实施例中，衬底之上的功能层(多层Mo/Si堆叠15、帽盖层20、吸收体层25和硬掩模层30)的宽度小于衬底10的宽度。在一些实施例中，功能层的尺寸在从约138mm×138mm至142mm×142mm的范围内。功能层的形状是正方形或矩形。
在其他实施例中，吸收体层25和硬掩模层30具有比衬底10、多层Mo/Si堆叠15、以及帽盖层20更小的尺寸，该尺寸在从约138mm×138mm至142mm×142mm的范围内，如图1C所示。在通过例如溅射来形成各功能层时，可以通过使用具有在从约138mm×138mm至142mm×142mm范围内的开口的框形盖来形成一个或多个功能层的较小尺寸。在其他实施例中，衬底10之上的所有层具有与衬底10相同的尺寸。
在一些实施例中，Mo/Si多层堆叠15包括约30层硅和钼交替层至约60层硅和钼交替层。在某些实施例中，形成约40至约50层硅和钼交替层。在一些实施例中，对于感兴趣的波长，例如13.5nm，反射率高于约70％。在一些实施例中，硅层和钼层是通过化学气相沉积(CVD)、等离子体增强CVD(PECVD)、原子层沉积(ALD)、物理气相沉积(PVD)(溅射)、或任何其他合适的形成膜的方法来形成的。硅和钼的每一层厚约2nm至约10nm。在一些实施例中，硅层和钼层具有大约相同的厚度。在其他实施例中，硅层和钼层具有不同的厚度。在一些实施例中，每个硅层的厚度为约4nm，而每个钼层的厚度为约3nm。
在其他实施例中，多层堆叠15包括交替的钼层和铍层。在一些实施例中，多层堆叠15中的层数在从约20至约100的范围内，但是只要保持足够的反射率用于使目标衬底成像，就可以允许任何数目的层。在一些实施例中，对于感兴趣的波长，例如13.5nm，反射率高于约70％。在一些实施例中，多层堆叠15包括约30至约60层Mo和Be的交替层。在本公开的其他实施例中，多层堆叠15包括约40层至约50层Mo和Be的交替层。
在一些实施例中，帽盖层20被设置在Mo/Si多层堆叠15之上，以防止多层堆叠15的氧化。在一些实施例中，帽盖层20由钌、钌合金(例如，RuNb、RuZr、RuZrN、RuRh、RuNbN、RuRhN、RuV或RuVN)、或钌基氧化物(例如，RuO2、RuNbO、RiVO或RuON)形成，厚度在从约2nm至约10nm的范围内。在一些实施例中，帽盖层20的厚度在从约2nm至约5nm的范围内。在一些实施例中，帽盖层20的厚度为3.5nm±10％。在一些实施例中，帽盖层20通过化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、原子层沉积、物理气相沉积(例如，溅射)、或任何其他合适的形成膜的方法形成。在其他实施例中，Si层用作帽盖层20。
吸收体层25被设置在帽盖层20之上。在一些实施例中，吸收体层25是Ta基材料。在一些实施例中，吸收体层25由TaN、TaO、TaB、TaBO或TaBN制成，厚度为约25nm至约100nm。在某些实施例中，吸收体层25的厚度在从约50nm至约75nm的范围内。在其他实施例中，吸收体层25包括Cr基材料，例如，CrN、CrO、CrON、CrB和/或CrBN。在一些实施例中，吸收体层25具有Cr、CrO、CrON、CrB和/或CrBN的多层结构。在其他实施例中，吸收体层25包括Ir基材料，包括元素铱(非化合物)或铱合金，例如，IrPt、IrAl、IrRu、IrB、IrN、IrSi和/或IrTi。在其他实施例中，吸收体层25包括Pt基材料，包括元素铂(非化合物)或Pt合金，例如，PtAl、PtRu、PtB、PtSi、PtN和/或PtTi。在其他实施例中，吸收体层25包括Co基材料，包括元素钴(非化合物)或Co合金，例如，CoO、CoB、CoBN、CoN和/或CoSi。
在一些实施例中，吸收体层25通过化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、原子层沉积、物理气相沉积、或任何其他合适的形成膜的方法形成。在一些实施例中，如下所述，在帽盖层20和吸收体层25之间设置一个或多个层。
在一些实施例中，吸收体层25还包括一种或多种元素，例如，Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和/或Bi，如下所述。
在一些实施例中，抗反射层(未示出)可选地设置在吸收体层25之上。在一些实施例中，抗反射层由氧化硅形成，并且具有从约2nm至约10nm的厚度。在其他实施例中，厚度在从约2nm至约20nm范围内的TaBO层或Ta2O5层被用作抗反射层。在一些实施例中，抗反射层的厚度为约3nm至约10nm。在一些实施例中，抗反射层通过化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、原子层沉积、物理气相沉积、或任何其他合适的形成膜的方法形成。
在一些实施例中，硬掩模层30被设置在吸收体层25之上。在一些实施例中，硬掩模层30被形成在抗反射层之上。在一些实施例中，硬掩模层30由Cr基材料制成，例如，CrN、CrO、CrON或CrCON。在其他实施例中，硬掩模层30由Ta基材料制成，例如，TaB、TaO、TaBO或TaBN。在其他实施例中，硬掩模层30由硅、硅基化合物(例如，SiN或SiON)、钌或钌基化合物(Ru或RuB)制成。在一些实施例中，硬掩模层30的厚度为约4nm至约20nm。硬掩模层30的材料被选择为具有对吸收体层25足够高的蚀刻选择性，以及与帽盖层20相同或相似的蚀刻速率。在一些实施例中，硬掩模层30通过化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、原子层沉积、物理气相沉积、或任何其他合适的形成膜的方法形成。
在一些实施例中，背面导电层45被设置在衬底10的第二主表面上，该第二主表面与衬底10的在其上形成有Mo/Si多层堆叠15的第一主表面相对。在一些实施例中，背面导电层45由TaB(硼化钽)或其他Ta基导电材料制成。在一些实施例中，硼化钽是晶体。结晶硼化钽包括TaB、Ta5B6、Ta3B4和TaB2。在其他实施例中，硼化钽是多晶体或非晶态的。在其他实施例中，背面导电层45由Cr基导电材料(CrN或CrON)制成。在一些实施例中，背面导电层45的薄层电阻(sheet resistance)等于或小于20Ω/□。在某些实施例中，背面导电层45的薄层电阻等于或大于0.1Ω/□。在一些实施例中，背面导电层45的表面粗糙度Ra等于或小于0.25nm。在某些实施例中，背面导电层45的表面粗糙度Ra等于或大于0.05nm。此外，在一些实施例中，(在EUV光掩模内)背面导电层45的平坦度等于或小于50nm。在一些实施例中，背面导电层45的平坦度大于1nm。在一些实施例中，背面导电层45的厚度在从约50nm至约400nm的范围内。在其他实施例中，背面导电层45具有约50nm至约100nm的厚度。在某些实施例中，该厚度在从约65nm至约75nm的范围内。在一些实施例中，背面导电层45通过大气化学气相沉积(CVD)、低压CVD、等离子体增强CVD、激光增强CVD、原子层沉积(ALD)、分子束外延(MBE)、物理气相沉积(包括热沉积、脉冲激光沉积、电子束蒸发、离子束辅助蒸发和溅射)、或任何其他合适的形成膜的方法形成。在一些实施例中，在CVD的情况下，源气体包括TaCl5和BCl3。
在一些实施例中，在帽盖层20上设置光催化层(未示出)，该光催化层可以利用EUV辐射将在光掩模上形成的碳氢化合物残留物催化成CO2和/或H2O。因此，执行了掩模表面的原位自清洁。在一些实施例中，在EUV扫描器系统中，氧气和氢气被注入到EUV腔室中以维持腔室压力(例如，约2Pa)。腔室背景气体可以是氧的来源。除了光催化功能之外，光催化层对各种化学物质和各种化学工艺(例如，清洁和蚀刻)具有足够的耐久性和抵抗力。在一些示例中，在后续工艺中用于制造EUV反射掩模的臭氧化水会损坏由Ru制成的帽盖层20，并导致EUV反射率显著下降。在一些实施例中，在Ru氧化之后，Ru氧化物容易被诸如C12或CF4气体之类的蚀刻剂蚀刻掉。在一些实施例中，光催化层包括氧化钛(TiO2)、氧化锡(SnO)、氧化锌(ZnO)和硫化镉(CdS)中的一种或多种。在一些实施例中，光催化层的厚度在从约2nm至约10nm的范围内，而在其他实施例中，在从约3nm至约7nm的范围内。当厚度过薄时，光催化层可能不足以用作蚀刻停止层。当厚度过大时，光催化层可能吸收EUV辐射。
图2A-图2F和图3A-图3D示意性地示出了用于极紫外光刻(EUVL)的EUV光掩模的制造方法。应当理解，可以在图2A-图3D所示工艺之前、之中和之后提供附加操作，并且对于该方法的另外的实施例，下面描述的操作中的一些可以被替换或消除。这些操作/工艺的顺序可以是可互换的。
在EUV光掩模的制造中，在EUV光掩模坯的硬掩模层30之上形成第一光致抗蚀剂层35，如图2A所示，并且光致抗蚀剂层35被选择性地暴露于光化辐射EB，如图2B所示。在一些实施例中，在形成第一光致抗蚀剂层35之前，对EUV光掩模坯进行检查。选择性地暴露的第一光致抗蚀剂层35被显影，以在第一光致抗蚀剂层35中形成图案40，如图2C所示。在一些实施例中，光化辐射EB是电子束或离子束。在一些实施例中，图案40对应于将在后续操作中使用EUV光掩模形成的半导体器件特征的图案。
接下来，第一光致抗蚀剂层35中的图案40被延伸到硬掩模层30中，从而在硬掩模层30中形成图案41，该图案41暴露出吸收体层25的多个部分，如图2D所示。在一些实施例中，通过使用对吸收体层25有选择性的合适的湿法或干法蚀刻剂进行蚀刻，来形成延伸到硬掩模层30中的图案41。当在硬掩模层30中形成图案41之后，利用光致抗蚀剂剥离剂来去除第一光致抗蚀剂层35，以暴露出硬掩模层30的上表面，如图2E所示。
然后，硬掩模层30中的图案41被延伸到吸收体层25中，从而在吸收体层25中形成图案42，露出帽盖层20的多个部分，如图2F所示，并且然后硬掩模层30被去除，如图3A所示。在一些实施例中，通过使用对吸收体层25有选择性的合适的湿法或干法蚀刻剂进行蚀刻，来形成延伸到吸收体层25中的图案42。在一些实施例中，使用等离子体干法蚀刻。
如图3B所示，在吸收体层25之上形成第二光致抗蚀剂层50，该第二光致抗蚀剂层50填充了吸收体层25中的图案42。第二光致抗蚀剂层50被选择性地暴露于光化辐射，例如，电子束、离子束或UV辐射。选择性地暴露的第二光致抗蚀剂层50被显影以在第二光致抗蚀剂层50中形成图案55，如图3B所示。图案55对应于围绕电路图案的黑色边缘。黑色边缘是通过去除电路图案区域周围的区域中的EUV光掩模上的所有多层而创建的框形区域。框形区域的创建是为了防止在印制EUV光掩模到晶圆上时曝光相邻区域(fields)。在一些实施例中，黑色边缘的宽度在从约1mm至约5mm的范围内。
接下来，第二光致抗蚀剂层50中的图案55被延伸到吸收体层25、帽盖层20和Mo/Si多层堆叠15中，形成吸收体层25、帽盖层20和Mo/Si多层堆叠15中的图案57(参见图3D)，该图案57暴露出衬底10的多个部分，如图3C所示。在一些实施例中，图案57是通过使用对被蚀刻的每一层具有选择性的一种或多种合适的湿法或干法蚀刻剂进行蚀刻而形成的。在一些实施例中，使用等离子体干法蚀刻。
然后，利用合适的光致抗蚀剂剥离剂来去除第二光致抗蚀剂层50，以暴露吸收体层25的上表面，如图3D所示。在本公开的一些实施例中，吸收体层25、帽盖层20和Mo/Si多层堆叠15中的黑色边缘图案57限定了光掩模的黑色边缘。
通常，Cr基材料、Ir基材料、Pt基材料、或Co基材料(除了Ta基材料之外的材料)具有高EUV吸收(消光)系数k。例如，CrN的k值为0.0387，其高于TaBN的k值(0.031)和TaBO的k值(0.027)。因此，可以减小吸收体层的厚度(例如，从TaBN的70nm减小到CrN的46nm)，这可以抑制经图案化的吸收体层的三维效应。然而，Cr基材料、Ir基材料、Pt基材料、或Co基材料由于其低蚀刻速率而难以蚀刻，并且难以控制经图案化的吸收体层的形状。例如，经图案化的吸收体层的侧面可以具有凹面形状或渐缩形状，这引起三维效应。
在本公开的实施例中，一个或多个元素被添加到吸收体层以控制经图案化的吸收体层25的轮廓。具体地，该元素被选择为使得由于元素和蚀刻气体之间的反应，而在经图案化或蚀刻的吸收体层的侧面上形成保护(或钝化)层。在一些实施例中，保护层是氧化物。
在一些实施例中，吸收体层25还包括一种或多种附加准金属(metalloid)元素，例如，Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和/或Bi。在一些实施例中，附加元素不同于构成吸收体层25作为基础材料的元素。
在一些实施例中，附加元素25A被掺杂在吸收体层25中，如图4A所示。在一些实施例中，掺杂的附加元素的浓度在从约1×1020原子/cm3至1×1022原子/cm3的范围内，而在其他实施例中，在从约5×1020原子/cm3至5×1021原子/cm3的范围内。在一些实施例中，附加元素25A均匀地分布在吸收体层25中。在其他实施例中，附加元素的分布在吸收体层中是不均匀的。在一些实施例中，附加元素的浓度从底部(帽盖层20和吸收体层之间的界面)到顶部(吸收体层25和硬掩模层30之间的界面)增加。在其他实施例中，附加元素的浓度从底部到顶部减小。在其他实施例中，附加元素的浓度从底部到顶部增加并然后减小，并且在其他实施例中，附加元素的浓度从底部到顶部减小并然后增加。在一些实施例中，附加元素的浓度在横向方向上基本均匀(在±5％以内)。在一些实施例中，附加元素25A的浓度在从0.5原子％至30原子％的范围内，而在其他实施例中，在EUV掩模中在从约1原子％至10原子％的范围内。当附加元素的量小于这些范围时，可能无法获得如下所述的保护效果，并且当附加元素的量大于这些范围时，会减少吸收体层25对EUV光的吸收或可能难以蚀刻吸收体层25。
在一些实施例中，掺杂有附加元素25A的吸收体层25通过包括溅射的CVD、ALD或PVD来形成。在一些实施例中，溅射工艺使用由用于吸收体层的材料(例如，TaBN)和附加元素(例如，Si)制成的溅射靶。用于吸收体层的溅射靶可以被设置在用于附加元素的溅射靶的旁边，并且通过用离子束或电子束来溅射两个靶，形成掺杂有附加元素的吸收体层。通过调节离子束或电子束，可以调节附加元素的浓度。在一些实施例中，这些靶通过相应的离子束或电子束来溅射。在一些实施例中，在CVD或ALD的情况下，采用原位掺杂技术。
如图4B和图4C所示，在吸收体层25的蚀刻期间，在吸收体层的蚀刻侧面上形成保护层29，以抑制吸收体层的横向蚀刻。在一些实施例中，蚀刻气体包括含氯气体(例如，Cl2、HCl、CCl4等)和含氧气体(例如，O2)。在一些实施例中，使用含氟气体(例如，F2、SF6、碳氟化合物(CF4、CHF3等)等)。在一些实施例中，蚀刻气体中的氧气与附加元素25A反应，形成保护层29作为蚀刻的副产物。在一些实施例中，保护层是附加元素25A的氧化物，例如，氧化硅、氧化锗、氧化硼等。在一些实施例中，保护层29的平均厚度在从约0.2nm至约2nm的范围内。在其他实施例中，包含碳、氟和/或氢的聚合物被形成为保护层29。
如图4B和图4C所示，由于在吸收体层25的图案化期间，在吸收体层的蚀刻侧面上形成了保护层29，因此可以改善经图案化的吸收体层的轮廓。在一些实施例中，获得基本垂直的侧壁。具体地，可以避免硬掩模层30下方的吸收体层25的底切(undercut)，否则该底切将在蚀刻工艺的过蚀刻步骤期间形成。
在其他实施例中，附加元素作为设置在帽盖层20与吸收体层25之间的层22而设置在掩模坯中，如图5A-5D所示。如图5A所示，在帽盖层20和吸收体层25之间形成中间层22来作为附加元素的来源。在一些实施例中，中间层22由Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和/或Bi(非化合物)之一、或其合金或化合物制成。在一些实施例中，中间层22的厚度在从约1nm至约10nm的范围内，而在其他实施例中，在从约2nm至约5nm的范围内。如果厚度过小，则用于形成保护层的附加元素的供应不足，而如果厚度过大，则将影响EUV掩模的反射率和/或吸收率。在一些实施例中，中间层通过CVD、PECVD、ALD、PVD(溅射)、或任何其他合适的形成膜的方法来形成。在一些实施例中，吸收体层25不包含中间层22的元素。
如图5B所示，对吸收体层25的蚀刻到达中间层22。然后，在过蚀刻步骤期间，中间层被蚀刻，形成如图5C所示的保护层29。因此，抑制了否则将在过蚀刻步骤期间形成的底切或凸侧壁形状。在一些实施例中，保护层29沿垂直方向的厚度不均匀。在一些实施例中，厚度从底部到顶部增加，如图5D所示。在一些实施例中，中间层22形成在吸收体层25内，使得中间层22设置在下部吸收体层和上部吸收体层之间。在这种情况下，下部吸收体层的厚度与上部吸收体层的厚度相同或不同(更小/更大)。
在一些实施例中，在吸收体层25中形成多个中间层23，如图6A所示。在一些实施例中，每个中间层23由Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和/或Bi之一(非化合物)、或其合金制成。在一些实施例中，由如上所述的附加元素制成的2至10个层在吸收体层内。在一些实施例中，所有中间层23由相同的材料制成，而在其他实施例中，至少一个中间层23由与其余层不同的材料制成。在一些实施例中，一个层形成在吸收体层的底部(类似于图5A)或者一个层形成在吸收体层的顶部。在一些实施例中，每个中间层23的厚度在从约0.1nm至约1nm的范围内，而在其他实施例中，在从约0.2nm至约0.5nm的范围内。如果厚度过小，则用于形成保护层的附加元素的供应不足，并且如果厚度过大，则将影响吸收体层25的吸收能力。在一些实施例中，至少一个中间层23是附加元素的单层或双层。在一些实施例中，中间层23的厚度彼此相同，而在其他实施例中，至少一个中间层23具有与其余层不同的厚度。在一些实施例中，中间层23沿着垂直方向以相等的间隔布置。在其他实施例中，中间层23的间距变化。
在一些实施例中，通过使用由附加元素(例如，Si)制成的溅射靶进行溅射来形成中间层22或中间层23。溅射靶可以设置在另一溅射靶(例如，用于吸收体层的靶)旁边。通过切换靶，可以形成中间层和吸收体层的双层或多层结构。该切换可以包括将溅射工艺的离子束或电子束切换到靶上。
在一些实施例中，保护层29保留在完成的光掩模上。在其他实施例中，在对吸收体层25进行图案化之后，通过例如湿法和/或干法蚀刻来去除保护层29，并且因此无保护层保留在完成的光掩模上。
图7A示出了根据本公开实施例的完成的EUV光掩模的截面图。在一些实施例中，如图7A所示的具有电路图案42的EUV光掩模包括衬底10、多个硅和钼交替层的多层Mo/Si堆叠15、帽盖层20和经图案化的吸收体层25。此外，在吸收体层25、帽盖层20和多层堆叠15中形成黑色边缘图案57，并在衬底10的背面上形成背面导电层45。在一些实施例中，经图案化的吸收体层25包括Cr基材料、Pt基材料、Ir基材料或Co基材料。在一些实施例中，吸收体层25还包含Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和/或Bi中的一者或多者。在一些实施例中，在经图案化的吸收体层25的侧壁上形成保护层29(例如，Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和/或Bi中的一者或多者的氧化物)。在一些实施例中，保护层以黑色边缘图案57形成在帽盖层和/或多层堆叠15的侧壁上。在一些实施例中，无保护层保留在完成的光掩模上。
图7B示出了根据本公开实施例的完成的EUV光掩模的截面图。在一些实施例中，如图7B所示的具有电路图案42的EUV光掩模包括衬底10、多个硅和钼交替层的多层Mo/Si堆叠15、帽盖层20、经图案化的中间层22和经图案化的吸收体层25。此外，黑色边缘图案57形成在吸收体层25、中间层22、帽盖层20和多层堆叠15中，并且在衬底10的背面上形成背面导电层45。
在一些实施例中，经图案化的吸收体层25包括Cr基材料、Pt基材料、Ir基材料或Co基材料。在一些实施例中，中间层22包括Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和/或Bi中的一者或多者、或其合金。在一些实施例中，在经图案化的吸收体层25的侧壁上形成保护层29(例如，Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和/或Bi中的一者或多者的氧化物)。在一些实施例中，保护层以黑色边缘图案57形成在帽盖层和/或多层堆叠15的侧壁上。在一些实施例中，无保护层保留在完成的光掩模上。
图8A示出了制造半导体器件的方法的流程，并且图8B、图8C、图8D和图8E示出了根据本公开实施例的制造半导体器件的方法的顺序制造操作。提供一种半导体衬底或其他合适的衬底，该衬底要被图案化以在其上形成集成电路。在一些实施例中，半导体衬底包括硅。替代地或附加地，半导体衬底包括锗、硅锗、或其他合适的半导体材料，例如，III-V族半导体材料。在图8A的S801，在半导体衬底之上形成要图案化的目标层。在某些实施例中，目标层是半导体衬底。在一些实施例中，目标层包括诸如金属化层或多晶硅层之类的导电层，诸如氧化硅、氮化硅、SiON、SiOC、SiOCN、SiCN、氧化铪或氧化铝之类的电介质层，或者诸如外延形成的半导体层之类的半导体层。在一些实施例中，目标层形成在诸如隔离结构、晶体管、或布线之类的底层结构之上。在图8A的S802，在目标层之上形成光致抗蚀剂层，如图8B所示。在后续光刻曝光工艺中，光致抗蚀剂层对来自曝光源的辐射敏感。在本实施例中，光致抗蚀剂层对在光刻曝光工艺中使用的EUV光敏感。可以通过旋涂或其他合适的技术在目标层之上形成光致抗蚀剂层。可以进一步烘烤涂覆的光致抗蚀剂层以驱除光致抗蚀剂层中的溶剂。在图8A的S803，使用如上所述的EUV反射掩模来对光致抗蚀剂层进行图案化，如图8B所示。对光致抗蚀剂层进行图案化包括利用使用EUV掩模的EUV曝光系统来执行光刻曝光工艺。在曝光工艺中，在EUV掩模上定义的集成电路(IC)设计图案被成像到光致抗蚀剂层，以在其上形成潜在图案(latent pattern)。对光致抗蚀剂层进行图案化还包括显影经曝光的光致抗蚀剂层，以形成具有一个或多个开口的经图案化的光致抗蚀剂层。在光致抗蚀剂层是正性光致抗蚀剂层的一个实施例中，光致抗蚀剂层的曝光部分在显影工艺中被去除。对光致抗蚀剂层进行图案化还可以包括其他工艺步骤，例如，在不同阶段的各种烘烤步骤。例如，可以在光刻曝光工艺之后并且在显影工艺之前，实施曝光后烘烤(PEB)工艺。
在图8A的S804，利用经图案化的光致抗蚀剂层作为蚀刻掩模来图案化目标层，如图8D所示。在一些实施例中，对目标层进行图案化包括使用经图案化的光致抗蚀剂层作为蚀刻掩模，对目标层应用蚀刻工艺。在经图案化的光致抗蚀剂层的开口内暴露的目标层的部分被蚀刻，而其余部分被保护而不被蚀刻。此外，经图案化的光致抗蚀剂层可以通过湿法剥离或等离子灰化来去除，如图8E所示。
在本公开中，一种或多种附加元素被包括在吸收体层中或吸收体层附近，其可以在吸收体层的蚀刻期间形成保护层，以控制经图案化的吸收体层的轮廓。还可以抑制或防止硬掩模层下方的底切(侧凹)。附加元素对于通常具有低蚀刻速率的吸收体层是有效的。可以获得经图案化的吸收体层的垂直侧壁，这进而抑制了EUV光刻中的三维效应。
应当理解，本文不一定讨论了所有优点，没有特定优点是所有实施例或示例都需要的，并且其他实施例或示例可以提供不同的优点。
根据本申请的一个方面，一种反射掩模，包括：衬底、设置在衬底上的反射多层、设置在反射多层上的帽盖层、以及设置在帽盖层上的吸收体层。吸收体层包括由Cr基材料、Ir基材料、Pt基材料或Co基材料中的一者或多者制成的基础材料，并且还包含选自由Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和Bi组成的组的一种或多种附加元素。在一个或多个前述和以下实施例中，该一种或多种附加元素未包括在基础材料中。在一个或多个前述和以下实施例中，该一种或多种附加元素的浓度在从0.5原子％至30原子％的范围内。在一个或多个前述和以下实施例中，该一种或多种附加元素在吸收体层中沿垂直方向的浓度是不均匀的。在一个或多个前述和以下实施例中，吸收体层的基础材料由Ir基材料、Pt基材料或Co基材料制成。在一个或多个前述和以下实施例中，吸收体层被图案化，并且反射掩模还包括设置在经图案化的吸收体层的侧壁上的保护层。在一个或多个前述和以下实施例中，保护层包括该一种或多种附加元素的氧化物。
根据本公开的另一方面，一种反射掩模，包括：衬底、设置在衬底上的反射多层、设置在反射多层上的帽盖层、设置在帽盖层上的中间层、以及设置在中间层上的吸收体层。中间层是一种或多种准金属元素的层。在一个或多个前述和以下实施例中，吸收体层包括Cr基材料、Ir基材料、Pt基材料或Co基材料中的一者或多者。在一个或多个前述和以下实施例中，中间层的厚度在从1nm至10nm的范围内。在一个或多个前述和以下实施例中，吸收体层被图案化，并且反射掩模还包括设置在经图案化的吸收体层的侧壁上的保护层。在一个或多个前述和以下实施例中，保护层包括该一种或多种准金属元素的化合物。在一个或多个前述和以下实施例中，保护层包括氧化硅或氧化硼。在一个或多个前述和以下实施例中，吸收体层不包含中间层的元素。
根据本公开的另一方面，一种反射掩模，包括：衬底、设置在衬底上的反射多层、设置在反射多层上的帽盖层、以及设置在帽盖层上的吸收体层。吸收体层包括由从由Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和Bi组成的组中选择的至少一者制成的一个或多个附加层。在一个或多个前述和以下实施例中，吸收体层包括Cr基材料、Ir基材料、Pt基材料或Co基材料中的一者或多者。在一个或多个前述和以下实施例中，提供两个或更多个附加层，其中的至少一者被设置在吸收体层的底部或吸收体层的顶部处。在一个或多个前述和以下实施例中，一个或多个附加层中的每一者的厚度在从0.1nm至1nm的范围内。在一个或多个前述和以下实施例中，吸收体层被图案化，并且反射掩模还包括设置在经图案化的吸收体层的侧壁上的保护层。在一个或多个前述和以下实施例中，保护层包括选自由Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和Bi组成的组的至少一者的化合物。
根据本公开的另一方面，在一种制造反射掩模的方法中，在掩模坯之上形成光致抗蚀剂层。掩模坯包括衬底、衬底上的反射多层、反射多层上的帽盖层、帽盖层上的吸收体层、以及硬掩模层。图案化光致抗蚀剂层，通过使用经图案化的光致抗蚀剂层来图案化硬掩模层，通过使用经图案化的硬掩模层来图案化吸收体层，并且去除硬掩模层。吸收体层包括基础材料，并且还包含选自由Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和Bi组成的组的一种或多种附加元素，该一种或多种附加元素未包括在基础材料中。在一个或多个前述和以下实施例中，基础材料由Cr基材料、Ir基材料、Pt基材料或Co基材料中的一者或多者制成。在一个或多个前述和以下实施例中，在对吸收体层进行图案化期间，在吸收体层的经蚀刻的侧壁上形成保护层，以抑制对吸收体层的横向蚀刻。在一个或多个前述和以下实施例中，保护层包括该一种或多种附加元素的化合物。在一个或多个前述和以下实施例中，保护层包括该一种或多种附加元素的氧化物。在一个或多个前述和以下实施例中，通过使用含氧气体的等离子体干法蚀刻来对吸收体层进行图案化。在一个或多个前述和以下实施例中，等离子体干法蚀刻还使用含氯气体。
根据本公开的另一方面，在一种制造反射掩模的方法中，在掩模坯之上形成光致抗蚀剂层。掩模坯包括：衬底、衬底上的反射多层、反射多层上的帽盖层、帽盖层上的中间层、中间层上的吸收体层、以及硬掩模层。图案化光致抗蚀剂层，通过使用经图案化的光致抗蚀剂层来图案化硬掩模层，通过使用经图案化的硬掩模层来图案化吸收体层，并且去除硬掩模层。中间层包括选自由Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和Bi组成的组的一种或多种附加元素的层。在一个或多个前述和以下实施例中，基础材料由Cr基材料、Ir基材料、Pt基材料或Co基材料中的一者或多者制成。在一个或多个前述和以下实施例中，该一种或多种附加元素不是吸收体层的组成元素。在一个或多个前述和以下实施例中，在对吸收体层进行图案化的过蚀刻步骤期间，在吸收体层的经蚀刻的侧壁上形成保护层，以抑制对吸收体层的横向蚀刻。在一个或多个前述和以下实施例中，保护层包括该一种或多种附加元素的氧化物。在一个或多个前述和以下实施例中，通过使用含氧气体的等离子体干法蚀刻来对吸收体层进行图案化。在一个或多个前述和以下实施例中，等离子体干法蚀刻还使用含氯气体。
根据本公开的另一方面，在一种制造反射掩模的方法中，在掩模坯之上形成光致抗蚀剂层。该掩模坯包括：衬底、衬底上的反射多层、反射多层上的帽盖层、帽盖层上的吸收体层、以及硬掩模层。图案化光致抗蚀剂层，通过使用经图案化的光致抗蚀剂层来图案化硬掩模层，通过使用经图案化的硬掩模层来图案化吸收体层，并且去除硬掩模层。在对吸收体层进行图案化期间，在吸收体层的经蚀刻的侧壁上形成保护层，以抑制对吸收体层的横向蚀刻。在一个或多个前述和以下实施例中，吸收体层包括Cr基材料、Ir基材料、Pt基材料或Co基材料中的一者或多者。在一个或多个前述和以下实施例中，保护层包括选自由Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和Bi组成的组的一种或多种附加元素的化合物。在一个或多个前述和以下实施例中，该一种或多种附加元素是从吸收体层供应的。在一个或多个前述和以下实施例中，该一种或多种附加元素是从设置在帽盖层和吸收体层之间的中间层供应的。在一个或多个前述和以下实施例中，通过使用含氧气体的等离子体干法蚀刻来对吸收体层进行图案化。
前述内容概述了若干实施例或示例的特征，使得本领域技术人员可以更好地理解本公开的各个方面。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的基础，以实现与本文引入的实施例或示例相同的目的和/或达到相同的优点。本领域技术人员还应当认识到，这些等同构造并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进行各种改变、替代和变更。
示例1是一种反射掩模，包括：衬底；反射多层，设置在所述衬底上；帽盖层，设置在所述反射多层上；以及吸收体层，设置在所述帽盖层上，其中，所述吸收体层包括由Cr基材料、Ir基材料、Pt基材料或Co基材料中的一者或多者制成的基础材料，并且还包含选自由Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和Bi组成的组的一种或多种附加元素。
示例2是示例1所述的反射掩模，其中，所述一种或多种附加元素未包括在所述基础材料中。
示例3是示例1所述的反射掩模，其中，所述一种或多种附加元素的浓度在从5原子％至30原子％的范围内。
示例4是示例1所述的反射掩模，其中，所述一种或多种附加元素在所述吸收体层中沿垂直方向的浓度是不均匀的。
示例5是示例1所述的反射掩模，其中，所述吸收体层的所述基础材料由Ir基材料、Pt基材料或Co基材料制成。
示例6是示例1所述的反射掩模，其中：所述吸收体层被图案化，并且所述反射掩模还包括设置在经图案化的吸收体层的侧壁上的保护层。
示例7是示例6所述的反射掩模，其中，所述保护层包括所述一种或多种附加元素的氧化物。
示例8是一种反射掩模，包括：衬底；反射多层，设置在所述衬底上；帽盖层，设置在所述反射多层上；中间层，设置在所述帽盖层上；以及吸收体层，设置在所述中间层上，其中，所述中间层是包括一种或多种准金属元素的层。
示例9是示例8所述的反射掩模，其中，所述吸收体层包括Cr基材料、Ir基材料、Pt基材料或Co基材料中的一者或多者。
示例10是示例8所述的反射掩模，其中，所述中间层的厚度在从1nm至10nm的范围内。
示例11是示例8所述的反射掩模，其中：所述吸收体层被图案化，并且所述反射掩模还包括设置在经图案化的吸收体层的侧壁上的保护层。
示例12是示例11所述的反射掩模，其中，所述保护层包括所述一种或多种准金属元素的化合物。
示例13是示例11所述的反射掩模，其中，所述保护层包括氧化硅或氧化硼。
示例14是示例8所述的反射掩模，其中，所述吸收体层不包含所述中间层的元素。
示例15是一种制造反射掩模的方法，所述方法包括：在掩模坯之上形成光致抗蚀剂层，所述掩模坯包括衬底、所述衬底上的反射多层、所述反射多层上的帽盖层、所述帽盖层上的吸收体层、以及硬掩模层；图案化所述光致抗蚀剂层；通过使用经图案化的光致抗蚀剂层作为掩模来图案化所述硬掩模层；通过使用经图案化的硬掩模层作为掩模来图案化所述吸收体层；以及去除所述硬掩模层，其中，在图案化所述吸收体层期间，在所述吸收体层的经蚀刻的侧壁上形成保护层，其中，所述保护层抑制对所述吸收体层的横向蚀刻。
示例16是示例15所述的方法，其中，所述吸收体层包括Cr基材料、Ir基材料、Pt基材料或Co基材料中的一者或多者。
示例17是示例16所述的方法，其中，所述保护层包括选自由Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和Bi组成的组的一种或多种附加元素的化合物。
示例18是示例17所述的方法，其中，所述一种或多种附加元素是从所述吸收体层供应的。
示例19是示例17所述的方法，其中，所述一种或多种附加元素是从设置在所述帽盖层和所述吸收体层之间的中间层供应的。
示例20是示例17所述的方法，其中，所述吸收体层是通过使用含氧气体的等离子体干法蚀刻来图案化的。

Claims (19)

1.一种反射掩模，包括：
衬底；
反射多层，设置在所述衬底上；
帽盖层，设置在所述反射多层上；以及
吸收体层，设置在所述帽盖层上，
其中，所述吸收体层包括由Ir基材料、Pt基材料或Co基材料中的一者或多者制成的基础材料层，并且所述基础材料层还包含选自由Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和Bi组成的组的一种或多种附加元素。
2.根据权利要求1所述的反射掩模，其中，所述一种或多种附加元素的浓度在从5原子％至30原子％的范围内。
3.根据权利要求1所述的反射掩模，其中，所述一种或多种附加元素在所述吸收体层中沿垂直方向的浓度是不均匀的。
4.根据权利要求1所述的反射掩模，其中，所述吸收体层的所述基础材料层由选自由以下项组成的组的一项制成：IrPt、IrAl、IrRu、IrB、IrN、IrSi、IrTi、PtAl、PtRu、PtB、PtSi、PtN、PtTi、CoO、CoB、CoBN、CoN和CoSi。
5.根据权利要求1所述的反射掩模，其中：
所述吸收体层被图案化，并且
所述反射掩模还包括设置在经图案化的吸收体层的侧壁上的保护层。
6.根据权利要求5所述的反射掩模，其中，所述保护层包括所述一种或多种附加元素的氧化物。
7.一种反射掩模，包括：
衬底；
反射多层，设置在所述衬底上；
帽盖层，设置在所述反射多层上；
中间层，设置在所述帽盖层上；以及
吸收体层，设置在所述中间层上，
其中，所述中间层是包括一种或多种准金属元素的层，
其中，所述吸收体层包括由Ir基材料、Pt基材料或Co基材料中的一者或多者制成的基础材料层，并且所述基础材料层还包含选自由Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和Bi组成的组的一种或多种附加元素。
8.根据权利要求7所述的反射掩模，其中，所述一种或多种准金属元素包括Si、Ge、Al、As、Se、Bi中的一种或多种。
9.根据权利要求7所述的反射掩模，其中，所述中间层的厚度在从1nm至10nm的范围内。
10.根据权利要求7所述的反射掩模，其中：
所述吸收体层被图案化，并且
所述反射掩模还包括设置在经图案化的吸收体层的侧壁上的保护层。
11.根据权利要求10所述的反射掩模，其中，所述保护层包括所述一种或多种准金属元素的化合物。
12.根据权利要求10所述的反射掩模，其中，所述保护层包括氧化硅或氧化硼。
13.根据权利要求7所述的反射掩模，其中，所述吸收体层不包含所述中间层的元素。
14.一种制造反射掩模的方法，所述方法包括：
在掩模坯之上形成光致抗蚀剂层，所述掩模坯包括衬底、所述衬底上的反射多层、所述反射多层上的帽盖层、所述帽盖层上的吸收体层、以及硬掩模层；
图案化所述光致抗蚀剂层；
通过使用经图案化的光致抗蚀剂层作为掩模来图案化所述硬掩模层；
通过使用经图案化的硬掩模层作为掩模来图案化所述吸收体层；以及
去除所述硬掩模层，
其中，在图案化所述吸收体层期间，在所述吸收体层的经蚀刻的侧壁上形成保护层，其中，所述保护层抑制对所述吸收体层的横向蚀刻，
其中，所述吸收体层包括由Ir基材料、Pt基材料或Co基材料中的一者或多者制成的基础材料层，并且所述基础材料层还包含选自由Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和Bi组成的组的一种或多种附加元素。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述保护层包括选自由Si、B、Ge、Al、As、Sb、Te、Se和Bi组成的组的一种或多种附加元素的化合物。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述一种或多种附加元素是从所述吸收体层供应的。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述一种或多种附加元素是从设置在所述帽盖层和所述吸收体层之间的中间层供应的。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述吸收体层是通过使用含氧气体的等离子体干法蚀刻来图案化的。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述保护层包括选自由Si、Ge、Al、As、Se和Bi组成的组的一种或多种附加元素的氧化物。
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