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TWI797898B - 表膜、形成光罩表膜系統的方法，以及用於微影製程的方法 - Google Patents

表膜、形成光罩表膜系統的方法，以及用於微影製程的方法 Download PDF

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TWI797898B
TWI797898B TW110147797A TW110147797A TWI797898B TW I797898 B TWI797898 B TW I797898B TW 110147797 A TW110147797 A TW 110147797A TW 110147797 A TW110147797 A TW 110147797A TW I797898 B TWI797898 B TW I797898B
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台灣積體電路製造股份有限公司
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Abstract

提供了一種用於保護光罩免受污染顆粒影響的表膜。表膜包含含有至少一個多孔膜的表膜隔膜。至少一個多孔膜包含複數個奈米管的網。複數個奈米管中的至少一個奈米管包含奈米管核及包圍奈米管核的奈米管殼。奈米管核包含不同於奈米管殼的材料。表膜進一步包含沿著表膜隔膜的外圍區附接至表膜隔膜的表膜邊界及附接至表膜邊界的表膜框架。

Description

表膜、形成光罩表膜系統的方法，以及用於微影製程的方法
本揭露是關於一種表膜、形成光罩表膜系統的方法，以及用於微影製程的方法。
在半導體積體電路(integrated circuit，IC)行業中，IC材料及設計的技術進步催生了幾代IC，其中每一代皆具有比上一代更小且更複雜的電路。在IC演進過程中，功能密度(即每晶片面積的互連裝置數目)普遍增加，而幾何大小(即可以使用製造製程來產生的最小元件(或線路))已減小。該按比例縮小製程通常藉由提高生產效率及降低相關聯的成本來提供益處。此按比例縮小亦增加了IC處理及製造的複雜性。
在製造IC裝置的製程中，採用微影製程在晶圓上形成電路圖案。在微影製程中，使用光罩將期望的圖案轉印至晶圓上。當光罩被來自周圍環境的諸如顆粒的異物污染時，在光罩的圖案所轉印至的晶圓上可能出現缺陷。
本揭露的一個態樣係關於一種表膜。表膜包含表膜隔膜，表膜隔膜包含至少一個多孔膜。至少一個多孔膜包含複數個奈米管的網。複數個奈米管中的至少一個奈米管包含奈米管核及包圍奈米管核的奈米管殼，奈米管核包含與奈米管殼不同的材料。表膜進一步包含沿著表膜隔膜的外圍區附接至表膜隔膜的表膜邊界，以及附接至表膜邊界的表膜框架。
本揭露的另一態樣係關於一種用於形成光罩表膜系統的方法。方法包含在過濾隔膜上方形成包含多孔膜的表膜隔膜。多孔膜包含複數個奈米管的網。複數個奈米管中的至少一個奈米管包含奈米管核及包圍奈米管核的奈米管殼。方法進一步包含：將表膜隔膜自過濾隔膜轉移至表膜邊界；將表膜邊界附接至表膜框架；及將表膜框架安裝至包括圖案區的光罩上。
本揭露的仍另一態樣係關於一種用於微影製程的方法。方法包含提供包含表膜隔膜的表膜。表膜隔膜包含由複數個奈米管的網形成的至少一個多孔膜。複數個奈米管中的至少一個奈米管包含奈米管核及包圍奈米管核的奈米管殼。奈米管殼由含硼化合物構成。方法進一步包含將表膜安裝至光罩上。光罩包含圖案化表面。方法進一步包含將其上安裝有表膜的光罩裝載至微影系統中。方法進一步包含將半導體晶圓裝載至微影系統的基板台上。方法進一步包含執行微影曝光製程以將圖案化表面的圖案自光罩 轉印至半導體晶圓。
20:載體
100:方法
102、104、106、108、110:操作
200:光罩表膜系統
202:過濾隔膜
210:表膜隔膜
212:多孔薄膜
214:奈米管
214A:奈米管核
214B:奈米管殼
220:表膜邊界
230:表膜框架
230A:側構件
230B:短側構件
232:通風孔
234:框架黏著劑
240:表膜
250:光罩
250A:圖案區
250B:邊界區
252:前側表面
254:表膜黏著劑
502:基板
503:背側塗層
504:多層結構
506:覆蓋層
508:吸收器
510:抗反射塗佈(ARC)層
600:微影系統
602:輻射源
604:照明器
606:光罩台
608:反射光罩
610:投影光學器件
612:光瞳相位調變器
614:投影光瞳平面
616:半導體基板
618:基板台
620:顆粒
當結合隨附圖式閱讀時，根據以下詳細描述最佳地理解本揭露的態樣。應注意，根據行業中的標準實踐，未按比例繪製各種特徵。實務上，為了論述清楚起見，各種特徵的尺寸可以任意增加或減小。
第1圖為根據一些實施例的製造光罩表膜系統的方法的流程圖。
第2A圖至第2E圖為根據一些實施例的形成光罩表膜系統的各個階段的橫截面圖。
第3圖為根據一些實施例的奈米管的示意性透視圖。
第4圖為根據一些實施例的由橫截面圖及側視進行的表膜框架的圖示。
第5圖為根據一些實施例的光罩的橫截面圖。
第6圖為根據一些實施例的微影系統的示意圖。
以下揭露內容提供了許多不同的實施例或實例，以用於實施所提供的主題的不同特徵。下文描述元件及配置的特定實例以簡化本揭露。當然，這些特定實例僅為實例，而不旨在進行限制。例如，在以下描述中第一特徵在第二特徵上方或上的形成可以包含第一特徵及第二特徵直接接觸地形成的實施例，且亦可以包含額外特徵可以形成於第 一特徵與第二特徵之間以使得第一特徵及第二特徵可以不直接接觸的實施例。另外，本揭露可以在各種實例中重複附圖標記及/或字母。此重複係出於簡單及清楚的目的，且其本身並不指示所論述的各種實施例及/或組態之間的關係。
另外，為了便於描述，本文中可以使用空間相對術語(諸如「在...之下」、「在...下方」、「底部」、「在...上方」、「上部」及其類似者)，以描述如圖式中所圖示的一個部件或特徵與另一部件或特徵的關係。除了在圖式中所描繪的定向之外，空間相對術語亦旨在涵蓋裝置在使用或操作中的不同定向。設備可以以其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向)，且因此可以相應地解釋本文中所使用的空間相對描述詞。
在半導體製造中，在定義裝置及電路圖案的過程中廣泛使用各種微影製程。取決於要定義的特徵的大小，可以使用不同的微影製程。在微影製程中，可以藉由照射光罩將存在於光罩或倍縮光罩上的圖案轉印至光敏光阻塗層。光由倍縮光罩圖案調變且成像至塗有光阻的晶圓上。一般而言，隨著圖案變得更小，利用更短的波長。在極紫外(extreme ultraviolet，EUV)微影中，頻繁使用約13.5nm的波長來產生小於32奈米的特徵大小。
包含表膜隔膜的表膜通常置放在光罩的圖案化側上方並與光罩隔開，以保護光罩在處置及曝光期間免受污染。因此，表膜保護光罩免受不想要的顆粒的影響，這些 顆粒可以以其他方式對圖案轉印至晶圓的保真度產生負面影響。由於表膜隔膜在曝光期間保持覆蓋在光罩上，因此對表膜隔膜在吸收性、耐久性及顆粒屏蔽能力等方面有嚴格的要求。
當進行EUV微影時，尋找在EUV波長下具有高透射率及穩定性的適合的防表膜隔膜材料具有挑戰性。在EUV微影中，歸因於EUV曝光及氫電漿產生的熱量，出現表膜隔膜損壞。這些表膜隔膜損壞可能縮短表膜的壽命。
本揭露的實施例提供了對EUV光具有改進的化學及熱穩定性的表膜隔膜。表膜隔膜由複數個異質結構奈米管的網形成。奈米管具有包含以碳奈米管為核、以氮化硼奈米管為殼的核殼結構。氮化硼具有比碳更高的化學及熱穩定性，且因此有助於防止EUV曝光及氫氣流對碳奈米管核的損壞。因此，提高了表膜隔膜的可靠性及壽命。
第1圖為根據本揭露的一些實施例的用於製造光罩表膜結構的方法100的流程圖。第2A圖至第2E圖為根據第1圖的方法100的一個或多個步驟所製造的光罩表膜系統200的橫截面圖。應理解，可以在方法100之前、期間及之後提供額外的步驟，且針對方法的額外實施例，可以替換或除去下文所描述的一些步驟。進一步理解，可以在表膜光罩結構中添加額外特徵，且針對半導體結構的額外實施例，可以置換或除去下文所描述的一些特徵。
參考第1圖及第2A圖，根據一些實施例，方法 100包含操作102，其中在過濾隔膜202上方表膜隔膜210。第2A圖為根據一些實施例的在過濾隔膜202上方形成表膜隔膜210之後的光罩表膜系統200的橫截面圖。
參考第2A圖，提供了過濾隔膜202。過濾隔膜202為多孔隔膜。在一些實施例中，過濾隔膜202具有直徑介於約0.1μm至約5μm之間的孔隙。在一個實例中，孔隙大小為約0.1μm至約2μm。在另一實例中，孔隙大小為約0.45μm。在一些實施例中，過濾隔膜202由聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)形成或塗佈。在一些實施例中，過濾隔膜202由其他適合的材料形成或塗佈有其他適合的材料，諸如尼龍、纖維素、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)或聚苯并噁唑(polybenzoxazole，PBO)。在一些實施例中，過濾隔膜202由基於纖維素的濾紙形成。在一些實施例中，過濾隔膜202為親水隔膜。在一些其他實施例中，過濾隔膜202為疏水隔膜。
表膜隔膜210適於防止污染物顆粒落在例如光罩250(第2E圖)的光罩上及使微影製程的結果劣化(例如藉由使污染物顆粒遠離光罩的焦平面)。
表膜隔膜210對於微影圖案化製程中所使用的輻射束為透明的。在一些實施例中，表膜隔膜210對UV光為透明的。在一些實施例中，表膜隔膜210對EUV光為 透明的。表膜隔膜210的厚度設定成為膜提供足夠的強度以承受污染物顆粒與表膜隔膜210的碰撞所產生的壓力而不會使隔膜劣化。在一些實施例中，表膜隔膜210可以具有範圍介於約5nm至50nm的厚度。取決於表膜隔膜210的孔隙率，表膜隔膜210的厚度可以較大。
表膜隔膜210為包含單個或多個多孔薄膜212的多孔隔膜。多孔薄膜212中的每一者包含彼此交叉配置的奈米管214的網。單獨的奈米管214隨機配置在多孔薄膜212內，以使得奈米管214不沿著主或主要方向配置在多孔薄膜212內。然而，可以以有序的方式提供多孔薄膜212的奈米管214。奈米管214可以例如沿著主方向或複數個主方向設置。
奈米管214亦可以在多孔薄膜212內成束，以使得複數個單獨的奈米管214形成束(即線狀或繩狀結構)。因此，多孔薄膜212包含複數個奈米管214束的網。奈米管束可以包含例如2至20個單獨的奈米管214。在奈米管束中，單獨的奈米管214可以沿其縱向方向對準及接合。束的奈米管214亦可以首尾相連，以使得奈米管束的長度大於單獨的奈米管的長度。奈米管214通常可以由凡得瓦力接合。
歸因於在奈米管214的網中存在開放區域，多孔薄膜212具有相對低的密度。在一些實施例中，多孔薄膜212可具有範圍介於約0.01g/cm3至約2g/cm3的密度。若多孔薄膜212的密度太低，則在一些情況下，多孔薄膜 212中的大開放面積可能導致顆粒滲透至光罩，這種情況導致光阻圖案中的臨界尺寸(critical dimension，CD)誤差。若多孔薄膜212的密度太高，則在一些情況下，可能會阻礙EUV光的透射。為了防止顆粒滲透，在一些實施例中，表膜隔膜210可以包含複數個多孔薄膜212，這些多孔薄膜212以堆疊的方式配置在彼此的頂部以減小開口面積。由於低密度多孔膜中的奈米管在真空下受到束振動，這被認為是EUV微影中的顆粒源。堆疊低密度多孔膜亦有助於減少束振動，且因此防止污染物顆粒的形成。
奈米管214可以具有各種橫截面形狀，例如，包含但不限於圓形橫截面形狀、橢圓形橫截面形狀或多邊形橫截面形狀。在一些實施例中，奈米管214可以具有包含至少兩種不同種類的材料的異質結構。
第3圖為根據一些實施例的異質結構奈米管214的示意性透視圖。在一些實施例中且如第3圖中所示出，奈米管214具有核殼結構，該核殼結構包含第一材料的奈米管核214A及包圍奈米管核214A的第二材料的奈米管殼214B。核材料(即第一材料)對於EUV光為透明的。在一些實施例中，奈米管核214A由碳奈米管形成，該碳奈米管包含單壁碳奈米管(single wall carbon nanotube，SWCNT)及多壁碳奈米管(multiwall carbon nanotube，MWCNT)。在一些實施例中，SWCNT核可具有約0.5nm至約2nm的直徑。在一些實施例中，MWCNT核可具有約5nm至約30nm的直徑。在一些實 施例中，奈米管核214A具有約1μm至約10mm的長度。
奈米管殼214B包含具有高抗氧化性及抗化學性的材料。因此，奈米管殼214B有助於保護奈米管核214A免受UV或EUV光及與奈米管殼214B接觸的電離氣體(例如H+氣體)的攻擊。奈米管殼214B亦用作導熱層，該導熱層促進熱能自奈米管核214A轉移至表膜隔膜210周圍的環境。在一些實施例中，奈米管殼214B包含低消光係數材料以確保UV或EUV光的充分透射。在一些實施例中，殼材料(即第二材料)可具有小於或等於0.02的消光係數。在一些實施例中，殼材料允許80%或更多、85%或更多、90%或更多、95%或更多的輻射透射至光罩。在一些實施例中，奈米管殼214B可以包含氮化硼(BN)、硼(B)、碳化硼(B4C)、碳氮化硼(BCN)、氮化矽(SiN)、碳化矽(SiC)、氮化矽硼(SiBN)或碳化矽硼(BC)。在一些實施例中，奈米管殼214B由單壁氮化硼奈米管(boron nitride nanotube，BNNT)形成。在一些其他實施例中，奈米管殼214B由多壁BNNT形成。控制奈米管殼214B的厚度，以使得奈米管殼214B不會使表膜隔膜210對UV或EUV光的透明度劣化，同時為奈米管核214A提供可靠的保護。在一些實施例中，奈米管殼214B可以具有範圍介於約1nm至約10nm的厚度。若奈米管殼214B的厚度太小，則在一些情況下，對奈米管核214A免受UV或EUV輻射或化學物質的攻擊的足夠保護為不夠的。若奈米管殼214B的厚度太大，則在一些情況下，表膜隔膜210 的透明度會劣化。在一些實施例中，奈米管殼214B具有5nm的厚度，其中變化為10%或更小。
在一些實施例中，奈米管214可以藉由在第二材料的奈米管模板內部生長第一材料的一個或多個奈米管來形成。第二材料的奈米管模板充當封裝殼，其中可以將受限的第二材料重構為第一材料的至少一個奈米管。奈米管核214A的尺寸因此受奈米管殼214B的尺寸約束。在一些實施例中，奈米管殼214B由電漿弧放電、雷射蒸發、球磨、雷射剝蝕或熱電漿射流形成。第一材料的分子聚結至奈米管殼214B內部的奈米管核214A中可以由電子束照射或熱處理來實現。
在一些實施例中，奈米管214可替代地藉由用殼材料塗佈奈米管核214A來形成。在一些實施例中，奈米管核214A可以由電漿弧放電、雷射蒸發、球磨、雷射剝蝕或熱電漿射流形成。提供奈米管殼214B的殼材料的沈積可以使用諸如例如離子束沈積、化學氣相沈積(chemical vapor deposition，CVD)、電漿增強化學氣相沈積(plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)、物理氣相沈積(physical vapor deposition，PVD)或原子層沈積(atomic layer deposition，ALD)的沈積製程來執行。在沈積期間，該台可以旋轉或傾斜以確保殼材料共形且均勻地沈積至奈米管核214A上。在一些實施例中且當奈米管殼214B包含BN時，BN殼可以由CVD藉由使硼(例如氧化硼B2O3 或硼酸H3BO3)及氮(例如氮N2、氨氣NH3或尿素CO(NH2)2)前驅物流動至反應腔室中而形成。在一些其他實施例中，BN殼可以由CVD藉由使三鹵化硼(三氯化硼BCl3或三氟化硼BF3)與N2或NH3、乙硼烷B2H6與NH3以及諸如硼口井B3H6N3或氨硼烷H3NBH3的單源前驅物流動而形成。在一些實施例中，CVD可以在範圍介於約500℃至約1200℃的溫度下執行。
在一些實施例中，可以藉由首先在液體介質中形成奈米管214的懸浮液來形成多孔薄膜212。在一些實施例中，藉由在混合條件下將奈米管214添加至液體介質中來形成懸浮液。隨後對混合物進行音波處理以確保奈米管214良好地分散在液體介質中。液體介質為不與奈米管214反應且奈米管214實際上不溶於其中的非溶劑液體介質。液體介質亦具有低沸點，以使得液體介質可以容易且快速地去除，從而促進隨後形成的連續奈米管網的乾燥。可用於製備奈米管懸浮液的適合的非溶劑液體介質的實例包含但不限於水、揮發性有機液體，諸如丙酮、乙醇、甲醇、正己烷、乙醚、乙腈、氯仿、DMF及其混合物。在一些實施例中，懸浮液藉由將奈米管214分散至水中而形成。
在一些實施例中，懸浮液亦可以包含表面活性劑以維持懸浮液及/或其他化學試劑以促進奈米管網形成或脫水。例如，可以使用Triton X-100及十二烷基苯磺酸鈉鹽。然而，有時，若奈米管214可以在沒有它的情況下在 液體介質中形成穩定的懸浮液，則可能不需要表面活性劑。
控制懸浮液中奈米管214的濃度以促進分散且使奈米管214的聚集最小化。在一些實施例中，懸浮液中奈米管214的濃度小於500mg/L。在一些實施例中，懸浮液中奈米管214的濃度為約25mg/L至約150mg/L。在一些實施例中，懸浮液中奈米管214的濃度為約40mg/L至約100mg/L。
接著，例如藉由旋塗或浸塗，將奈米管214的懸浮液塗佈至過濾隔膜202的表面。懸浮液被過濾隔膜202過濾以去除液體介質，從而在過濾隔膜202上留下連續奈米管214的層。連續奈米管214的層構成單層多孔薄膜212。在一些實施例中，過濾步驟在真空的幫助下進行以將液體介質拉過過濾隔膜202。所使用的真空量取決於諸如過濾隔膜202的孔隙率、液體介質的黏度、過濾隔膜202的移動速度及懸浮液中奈米管214的濃度的因素。可以操縱所有這些參數以實現奈米管網的所需特點，包含連續網的厚度及孔隙率。隨後可以使用清洗溶劑清洗如所沈積的多孔薄膜212以去除其上的任何污染物。適合的清洗溶劑包含但不限於水及酒精，諸如乙醇。在一些實施例中，懸浮液塗佈、過濾及清洗製程可重複數次以形成多孔薄膜212的堆疊以減小所得表膜隔膜210中的開放面積。
參考第1圖及第2B圖，根據一些實施例，方法100進行至操作104，其中將表膜邊界220附接至表膜隔 膜210。第2B圖為根據一些實施例的在將表膜邊界220附接至表膜隔膜210之後的第2A圖的光罩表膜系統200的橫截面圖。
參考第2B圖，表膜邊界220沿著表膜隔膜210的外圍部分附接。在一些實施例中，表膜邊界220由矽、碳化矽、氮化矽、二氧化矽、氮氧化矽、Al2O3、Ti或其組合製成。為了將表膜邊界220附接至表膜隔膜210，在一些實施例中，表膜邊界220首先與表膜隔膜210實體接觸。在使用足夠的力的情況下，隨後將表膜邊界220壓在表膜隔膜210上以將表膜邊界220固定至表膜邊界220。在一些實施例中，表膜邊界220及表膜隔膜210由凡得瓦力固持在一起。在一些實施例中，為了確保較好黏著，將黏著劑用於表膜邊界220與表膜隔膜210。黏著劑需要低釋氣以避免材料沈積在光罩表面上。在一些實施例中，當根據ASTM E595-93所指定的方法進行測試時，低釋氣黏著劑的釋氣量表現出TML為1.0或更低的結果。在本文中，TML為如ASTM E595-93中所定義的總質量損失(total mass loss)。
參考第1圖及第2C圖，根據一些實施例，方法100進行至操作106，其中將過濾隔膜202自表膜隔膜210去除。第2C圖為根據一些實施例的在將過濾隔膜202自表膜隔膜210去除之後的第2B圖的光罩表膜系統200的橫截面圖。
參考第2C圖，將第2B圖中所示出的表膜隔膜 210及過濾隔膜202的組合件倒置，以使得過濾隔膜202定位於表膜隔膜210的頂部。隨後，自表膜隔膜210去除過濾隔膜202。在一些實施例中，可以藉由將過濾隔膜202剝離或拉離表膜隔膜210來去除過濾隔膜202。如第2C圖中所示出，在去除載體20之後，表膜隔膜210沿著表膜隔膜210的外圍部分由表膜邊界220支撐。
參考第1圖及第2D圖，根據一些實施例，方法100進行至操作108，其中將表膜隔膜210及表膜邊界220的組合件附接至表膜框架230。第2D圖為根據一些實施例的在將表膜隔膜210及表膜邊界220的組合件附接至表膜框架230之後的第2C圖的光罩表膜系統200的橫截面圖。
參考第2D圖，表膜框架230用以將表膜隔膜210適當地固定至光罩250(第2E圖)。表膜框架230可以設計成各種尺寸、形狀及組態。在一些實施例中，表膜框架230可以具有圓形形狀、矩形形狀或任何其他適合的形狀。
表膜框架230可以包含具有足夠機械強度的剛性材料，且在形狀、尺寸及組態方面進行設計以便將表膜隔膜210適當地固定在表膜框架230上。在一些實施例中，表膜框架230可以包含多孔材料。可用於表膜框架230的例示性材料包含但不限於使用鋁(Al)、鋁合金、鈦(Ti)、鎳(Ni)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鉑(Pt)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鈀(Pd)、鉭(Ta)、 鎢(W)、矽、聚合物、其他適合的材料及/或其組合。在一些實施例中，表膜框架230可以包含具有根據設計規範確定的熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion，CTE)的框架材料。在一些實施例中，表膜框架230由Al-Ti合金形成。
在一些實施例中，表膜框架230可以包含複數個通風孔232。形成通風孔232以容納氣壓當量。第4圖為根據一些實施例的由橫截面圖及側視進行的表膜框架230的圖示。通風孔232設置在表膜框架230的較長側構件230A上以及表膜框架230的較短側構件230B上。因為表膜隔膜210由多孔薄膜212形成，這可以有助於實現氣壓當量，因此在一些實施例中，表膜框架230中的通風孔232為不需要的。
表膜框架230具有被選擇以將表膜隔膜210定位在穿過表膜隔膜210到達光罩250的入射輻射的焦點之外的高度。在一些實施例中，表膜框架230的高度在約1mm至約10mm的範圍內。若高度太小，則在一些情況下，對駐留在表膜隔膜210上的顆粒及其他污染物進行成像的風險增加。若高度太大，則在一些情況下，表膜的重量會不必要地增加。
表膜隔膜210及表膜邊界220的組合件經由表膜邊界220附接至表膜框架230，以使得表膜隔膜210在表膜框架230上方被拉伸。在一些實施例中，表膜邊界220由框架黏著劑234附接至表膜框架230。在一些實施例中， 框架黏著劑234包含熱固性黏著劑材料，諸如例如環氧樹脂、丙烯酸樹脂、氟樹脂、苯并環丁烯(benzocyclobutene，BCB)、甲基矽倍半氧烷(methylsilsesquioxane，MSQ)、聚醯亞胺、其他熱固性材料及/或其組合。在一些實施例中，框架黏著劑234包含膠水或另一種材料，其用以將表膜邊界220固定至表膜框架230。
因此形成表膜240。表膜240包含表膜框架230及經由表膜邊界220附接至表膜框架230的表膜隔膜210。表膜240有助於防止顆粒到達光罩250且干擾圖案轉印。
參考第1圖及第2E圖，根據一些實施例，方法100進行至操作110，其中將表膜240附接至光罩250。第2E圖為根據一些實施例的在將表膜240附接至光罩250之後的第2D圖的光罩表膜系統200的橫截面圖。
參考第2E圖，表膜240安裝至光罩250的邊界區250B上。在一些實施例中，使用表膜黏著劑254將表膜框架230附接至光罩250的前側表面252處的邊界區250B。表膜黏著劑254可以包含與框架黏著劑234相同或不同的材料。例如，在一些實施例中，表膜黏著劑254可以包含熱固性黏著劑材料，諸如例如環氧樹脂、丙烯酸樹脂、氟樹脂、BCB、MSQ或聚醯亞胺。在一些其他實施例中，表膜框架230可以以諸如至少一個吸盤、真空或靜電貼紙的不同於表膜黏著劑254的方式固定至光罩250。在這些實施例中，省略表膜黏著劑254。
光罩250包含可用於由微影將圖案轉印至半導體晶圓上的圖案區250A。表膜隔膜210在光罩250的圖案區250A上方延伸以保護圖案區250A免受污染顆粒影響。無意地沈積在圖案區250A上的顆粒會引入缺陷且導致所轉印圖案的劣化。可以諸如在清洗製程期間及/或在處置光罩250期間藉由多種方式中的任一者引入顆粒。藉由將污染顆粒保持在光罩250的焦平面之外，可以實現自圖案區250A至半導體晶圓的高保真度圖案轉印。
第5圖圖示了根據一些實施例的可用於EUV微影的例示性光罩250。如第5圖中所示出，在一些實施例中，光罩250可以包含具有背側塗層503的基板502、多層結構504、覆蓋層506及具有抗反射塗佈(anti-reflective coating，ARC)層510的一個或多個吸收器508。
在一些實施例中，基板502包含低熱膨脹(low thermal expansion，LTE)玻璃、熔融石英、碳化矽、黑金剛石或另一種適當的材料。在一些實施例中，基板502具有範圍介於約6.3mm至約6.5mm的厚度。若厚度太小，則在一些情況下，破損或翹曲的風險增加。若厚度太大，則在一些情況下，光罩250的重量會不必要地增加。
在一些實施例中，背側塗層503包含氮化鉻(CrxNy)、氮化鉭(TaN)或硼化鉭(TaB)。背側塗層503的厚度有助於確保入射輻射的反射。若背側塗層503的厚度太小，則在一些情況下，輻射穿過背側塗層503的風險增加。若背側塗層503的厚度太大，則在一些情況下，材 料被浪費且生產成本增加而效能沒有顯著增加。在一些實例中，背側塗層503具有範圍介於約70nm至約100nm的厚度。
多層結構504可以包含例如使用離子沈積技術沈積在基板502的頂部的鉬-矽(Mo-Si)多層。在一些實施例中，多層結構504具有範圍介於約250nm至約350nm的厚度，且在一些實例中，每一Mo-Si層對具有範圍介於約3nm(針對Mo層)及約4nm(針對Si層)的厚度。
在一些實施例中，覆蓋層506包含釕(Ru)覆蓋層。在一些實施例中，Ru覆蓋層506具有範圍介於約2.5nm至約3nm的厚度。在一些實施例中，覆蓋層506包含Si覆蓋層。在一些實施例中，Si覆蓋層具有範圍介於約4nm至約4.5nm的厚度。覆蓋層506的厚度有助於保護多層結構504(例如在光罩250的製造期間)，且因此延長多層結構504的使用壽命。覆蓋層506亦可用作後續吸收層蝕刻製程的蝕刻停止層。在一些情況下，若覆蓋層506的厚度太小，則光罩250的使用壽命縮短。若覆蓋層506的厚度太大，則在一些情況下，材料被浪費而效能沒有顯著增加。
在一些實施例中，吸收器508用以吸收EUV光(例如具有約13.5nm的波長)。在一些實施例中，吸收器508可以包含例如TaxNy層或TaxByOzNu層。在一些實例中，其他材料可用於吸收器508，除了別的之外，諸如Al、Cr、Ta及W。在一些實施例中，吸收器508可具有 範圍介於約50nm至約75nm的厚度。若吸收器508的厚度太小，則在一些情況下，吸收器508不能吸收足夠量的EUV光。若吸收器508的厚度太大，則光罩3D效應變得嚴重，這在一些情況下導致不想要的依賴於特徵大小的焦點及圖案置放偏移。
在一些實例中，ARC層510包含TaxByOzNu層、HfxOy層或SixOyNz層中的至少一者或用於入射輻射的波長的其他適合的抗反射材料。
雖然已經給出了可用於基板502、背側塗層503、多層結構504、覆蓋層506、吸收器508及ARC層510中的每一者的材料的一些實例，應當理解，在不脫離本揭露的範疇的情況下，可以同等地使用如此項技術中已知的其他適合的材料。
出於說明的目的，在本文中描述了第5圖中的光罩250的例示性製造方法。在一些實施例中，製造製程包含兩個製程階段：(1)光罩坯料製造製程及(2)光罩圖案化製程。在光罩坯料製造製程期間，光罩坯料藉由在適合的基板(例如具有平坦的無缺陷表面的LTEM基板)上沈積適合的層(例如反射多層，諸如Mo-Si多層)而形成。在各種實施例中，光罩坯料的表面粗糙度小於約50nm。藉助於實例，在多層塗佈的基板上方形成覆蓋層(例如釕)，然後沈積吸收層。隨後可以圖案化光罩坯料(例如圖案化吸收層)以在光罩250上形成期望的圖案。在一些實施例中，可以在圖案化光罩坯料之前在吸收層上方沈積ARC層。隨後可 以使用光罩250將電路及/或裝置圖案轉印至半導體晶圓上。在各種實施例中，由光罩250限定的圖案可以通過各種微影製程一遍又一遍地轉印至多個晶圓上。另外，光找(諸如光罩250)的集合可用於構造完整的積體電路(integrated circuit，IC)裝置及/或電路。
在各種實施例中，光罩250(上文所描述)可以被製造成包含不同的結構類型，諸如例如二進制強度光罩(binary intensity mask，BIM)或相移光罩(phase-shifting mask，PSM)。說明性的BIM包含不透明的吸收區及反射區，其中BIM包含待轉印至半導體基板的圖案(例如IC圖案)。不透明的吸收區包含吸收器，如上文所描述，該吸收器用以吸收入射光(例如入射EUV光)。在反射區中，已去除吸收器(例如在上文所描述的光罩圖案化製程期間)且入射光由多層反射。另外，在一些實施例中，光罩250可為利用由自其反射的光的相位差產生的干涉的PSM。PSM的實例包含交替PSM(alternating PSM，AltPSM)、衰減PSM(attenuated PSM，AttPSM)及無鉻PSM(chromeless PSM，cPSM)。藉助於實例，AltPSM可以包含安置在每一圖案化光罩特徵的任一側上的移相器(具有相反相位)。在一些實例中，AttPSM可以包含具有大於零的透射率的吸收層(例如具有約6%強度透射率的Mo-Si)。在一些情況下，cPSM可以描述為100%透射AltPSM，例如，此係因為cPSM不包含光罩上的移相器材料或鉻。在PSM的一些說明性實施例中，吸收器 508為具有類似於多層結構504的材料堆疊的材料堆疊的反射層。
第6圖中所圖示的為根據一些實施例的微影系統600的示意圖。微影系統600亦可統稱為掃描儀，其可操作以執行微影製程，包含用相應的輻射源及在特定曝光模式下的曝光。在本實施例中的至少一些實施例中，微影系統600包含紫外光(ultraviolet，UV)微影系統，其設計成用UV輻射(即UV光)曝光光阻層。因此，在各種實施例中，光阻層包含對UV光敏感的材料(例如UV光阻)。第6圖的微影系統600包含複數個子系統，諸如輻射源602、照明器604、用以接收本揭露的光罩表膜系統200的光罩台606、投影光學器件610及用以接收半導體基板616的基板台618。根據本揭露的實施例的UV微影系統的以下描述將EUV輻射稱為紫外線輻射的實例。根據本揭露的實施例不限於EUV微影系統。換言之，參考EUV系統所描述的實施例包含利用紫外線輻射的實施例。微影系統600的操作的一般描述如下：來自輻射源602的EUV光被導向照明器604(其包含反射鏡集合)且被投射至反射光罩608上。反射的光罩影像被導向投影光學器件610，投影光學器件610聚焦EUV光且將EUV光投影至半導體基板616上以曝光沈積在其上的EUV光阻層。另外，在各種實例中，微影系統600的每一子系統可以容納在高真空環境中且因此在高真空環境中操作，例如，以減少EUV光的大氣吸收。
在本文中所描述的實施例中，輻射源602可用於產生EUV光。在一些實施例中，輻射源602包含電漿源，諸如例如放電產生的電漿(discharge produced plasma，DPP)或雷射產生的電漿(laser produced plasma，LPP)。在一些實例中，EUV光可以包含具有範圍介於約1nm至約100nm的波長的光。在一個特定實例中，輻射源602產生具有以約13.5nm為中心的波長的EUV光。因此，輻射源602亦可以稱為EUV輻射源602。在一些實施例中，輻射源602亦包含收集器，該收集器可用於收集自電漿源產生的EUV光且將收集到的EUV光導向諸如照明器604的成像光學器件。
如上文所描述，來自輻射源602的EUV光被導向照明器604。在一些實施例中，照明器604可以包含反射光學器件(例如用於EUV微影系統600)，諸如單個鏡子或具有多個鏡子的鏡子系統，以便將來自輻射源602的光引導至光罩台606上，特別地引導至固定在光罩台606上的光罩表膜系統200。在一些實例中，照明器604可以包含區域板(未示出)，例如，以改善EUV光的聚焦。在一些實施例中，照明器604可以用以根據特定的光瞳形狀對穿過其中且包含例如偶極形狀、四極形狀、環形形狀、單光束形狀、多波束形狀及/或其組合的EUV光進行整形。在一些實施例中，照明器604可操作以組態鏡子(即照明器604的)以向光罩表膜系統200中的光罩250提供期望的照明。在一個實例中，照明器604的鏡子可用以將EUV 光反射至不同的照明位置。在一些實施例中，照明器604之前的台(未示出)可以另外包含其他可組態的鏡子，這些可組態的鏡子可以用於將EUV光引導至照明器604的鏡子內的不同照明位置。在一些實施例中，照明器604用以向光罩表膜系統200提供同軸照明(on-axis illumination，ONI)。在一些實施例中，照明器604用以向光罩表膜系統200提供離軸照明(off-axis illumination，OAI)。應當注意，在EUV微影系統600中採用的光學器件及特別用於照明器604及投影光學器件610的光學器件可以包含具有稱為布勒格反射器的多層薄膜塗層的鏡子。藉助於實例，此多層薄膜塗層可以包含交替的Mo與Si層，其提供在EUV波長(例如約13nm)下的高反射率。
如上文所論述，微影系統600亦包含光罩台606，該光罩台606用以將光罩表膜系統200固定在微影系統600內。由於微影系統600可以容納在高真空環境中且因此在高真空環境內操作，所以光罩台606可以包含靜電卡盤(electrostatic chuck，e-chuck)以固定光罩表膜系統200。如與EUV微影系統600的光學器件一樣，光罩250亦為反射性的。如第6圖中所圖示，光自光罩250反射且被導向投影光學器件610，投影光學器件610收集自光罩250反射的EUV光。藉助於實例，由投影光學器件610收集的EUV光(自光罩250反射)攜帶由光罩250限定的圖案的影像。在各種實施例中，投影光學器件610提 供將光罩250的圖案成像至固定在微影系統600的基板台618上的半導體基板616上。特定而言，在各種實施例中，投影光學器件610聚焦收集到的EUV光且將EUV光投影至半導體基板616上以曝光沈積在半導體基板616上的EUV光阻層。如上文所描述，投影光學器件610可以包含反射光學器件，如在諸如微影系統600的EUV微影系統中所使用。在一些實施例中，照明器604及投影光學器件610統稱為微影系統600的光學模組。
如上文所論述，微影系統600亦包含基板台618以固定要待圖案化的半導體基板616。在各種實施例中，半導體基板616包含半導體晶圓，諸如矽晶圓、鍺晶圓、矽-鍺晶圓、III-V晶圓或其他類型的晶圓。半導體基板616可以塗佈有對EUV光敏感的光阻層(例如EUV光阻層)。EUV光阻可具有嚴格的效能標準。出於說明的目的，EUV光阻可設計成提供至少約22nm的解析度、至少約2nm的線寬粗糙度(line-width roughness，LWR)及至少約15mJ/cm2的靈敏度。在本文中所描述的實施例中，微影系統600的包含上文所描述的子系統的各種子系統被整合且可操作以執行包含EUV微影製程的微影曝光製程。當然，微影系統600可以進一步包含其他模組或子系統，這些模組或子系統可以與本文中所描述的子系統或元件中的一者或多者整合(或耦接至其)。
微影系統600可以包含其他元件且可以具有其他替代方案。在一些實施例中，微影系統600可以包含光瞳 相位調變器612以調變自光罩250引導的EUV光的光學相位，以使得光具有沿著投影光瞳平面614的相位分佈。在一些實施例中，光瞳相位調變器612包含用於調諧投影光學器件610的反射鏡以進行相位調變的機構。例如，在一些實施例中，投影光學器件610的鏡子可用以通過光瞳相位調變器612反射EUV光，從而調變通過投影光學器件610的光的相位。在一些實施例中，光瞳相位調變器612利用置放在投影光瞳平面614上的光瞳濾波器。藉助於實例，光瞳濾波器可用於濾除自光罩250反射的EUV光的特定空間頻率分量。在一些實施例中，光瞳濾波器可以用作相位光瞳濾波器，其調變通過投影光學器件610引導的光的相位分佈。
在微影製程期間，顆粒620被表膜隔膜210保持在光罩250的焦平面之外，可以實現自光罩250至半導體基板616的高保真度圖案轉印。
本揭露的一個態樣係關於一種表膜。表膜包含表膜隔膜，表膜隔膜包含至少一個多孔膜。至少一個多孔膜包含複數個奈米管的網。複數個奈米管中的至少一個奈米管包含奈米管核及包圍奈米管核的奈米管殼，奈米管核包含與奈米管殼不同的材料。表膜進一步包含沿著表膜隔膜的外圍區附接至表膜隔膜的表膜邊界，以及附接至表膜邊界的表膜框架。於一些實施例中，奈米管核包括碳奈米管或一束碳奈米管。於一些實施例中，碳奈米管包括一單壁碳奈米管或一多壁碳奈米管。於一些實施例中，奈米管核 包括氮化矽或碳化矽。於一些實施例中，奈米管殼包括氮化硼、硼、碳化硼、氮化碳硼、硼或碳化矽硼。於一些實施例中，表膜進一步包括處於表面邊界與表面框架之間的一框架黏著劑。於一些實施例中，表膜隔膜包括彼此堆疊的複數個多孔膜。
本揭露的另一態樣係關於一種用於形成光罩表膜系統的方法。方法包含在過濾隔膜上方形成包含多孔膜的表膜隔膜。多孔膜包含複數個奈米管的網。複數個奈米管中的至少一個奈米管包含奈米管核及包圍奈米管核的奈米管殼。方法進一步包含：將表膜隔膜自過濾隔膜轉移至表膜邊界；將表膜邊界附接至表膜框架；及將表膜框架安裝至包括圖案區的光罩上。於一些實施例中，奈米管核包括一碳奈米管或一束碳奈米管，且奈米管殼包括一氮化硼奈米管。於一些實施例中，形成該表膜隔膜之步驟包括在液體介質中形成包括複數個奈米管的懸浮液；將懸浮液塗佈至過濾濾隔膜；以及施加真空將液體介質拉過過濾隔膜，在過濾隔膜上留下多孔膜。於一些實施例中，方法進一步包括使用清洗溶劑清洗多孔膜。於一些實施例中，形成表膜隔膜之步驟進一步包括在多孔膜上形成另一多孔膜以形成多個多孔膜的堆疊。於一些實施例中，將表膜隔膜自過濾隔膜轉移至表膜邊界之步驟包括沿著表膜隔膜的一外圍區附接表膜邊界，以及去除過濾隔膜。於一些實施例中，沿著表膜隔膜的外圍區附接表膜邊界之步驟包括向表膜邊界及表膜隔膜施加力。
本揭露的仍另一態樣係關於一種用於微影製程的方法。方法包含提供包含表膜隔膜的表膜。表膜隔膜包含由複數個奈米管的網形成的至少一個多孔膜。複數個奈米管中的至少一個奈米管包含奈米管核及包圍奈米管核的奈米管殼。奈米管殼由含硼化合物構成。方法進一步包含將表膜安裝至光罩上。光罩包含圖案化表面。方法進一步包含將其上安裝有表膜的光罩裝載至微影系統中。方法進一步包含將半導體晶圓裝載至微影系統的基板台上。方法進一步包含執行微影曝光製程以將圖案化表面的圖案自光罩轉印至半導體晶圓。於一些實施例中，奈米管核包括一碳奈米管或一束碳奈米管。於一些實施例中，含硼化合物係選自由氮化硼、硼、碳化硼、碳氮化硼、硼及碳化矽硼組成的群組。於一些實施例中，表膜包括表膜隔膜以及將表膜隔膜固定在表膜框架上的表膜框架。於一些實施例中，光罩包括基板、塗佈層、多層結構、覆蓋層以及一個或多個吸收器。塗佈層處於基板的第一側上方，多層結構處於基板的與第一側相對的第二側上方，多層結構包含鉬與矽的多個交替層。覆蓋層處於多層結構上方，吸收器處於覆蓋層上方。於一些實施例中，方法進一步包括形成用於多個奈米管在液體介質中的懸浮液的表膜。
前述概述了若干實施例的特徵，以使得熟習此項技術者可以較佳地理解本揭露的態樣。熟習此項技術者應當瞭解，其可以容易地將本揭露用作設計或修改其他製程及結構的基礎，以供實現本文中所引入的實施例的相同目的 及/或達成相同優點。熟習此項技術者亦應認識到，這些等效構造並不脫離本揭露的精神及範疇，且在不脫離本揭露的精神及範疇的情況下，熟習此項技術者可以進行各種改變、取代及更改。
200:光罩表膜系統
210:表膜隔膜
220:表膜邊界
230:表膜框架
232:通風孔
234:框架黏著劑
240:表膜
250:光罩
250A:圖案區
250B:邊界區
252:前側表面
254:表膜黏著劑

Claims (10)

  1. 一種表膜，包括：一表膜隔膜，包含至少一個多孔膜，該至少一個多孔膜包含複數個奈米管的一網，該些奈米管中的至少一個奈米管包含一奈米管核及包圍該奈米管核的一奈米管殼，該奈米管核包括不同於該奈米管殼的一材料；一表膜邊界，沿著該表膜隔膜的一外圍區附接至該表膜隔膜；及一表膜框架，附接至該表膜邊界。
  2. 如請求項1所述之表膜，其中該奈米管核包括一碳奈米管或一束複數個碳奈米管。
  3. 如請求項2所述之表膜，其中該碳奈米管包括一單壁碳奈米管或一多壁碳奈米管。
  4. 如請求項1所述之表膜，其中該奈米管殼包括氮化矽或碳化矽。
  5. 如請求項1所述之表膜，其中該奈米管殼包括氮化硼、硼、碳化硼、氮化碳硼或碳化矽硼。
  6. 如請求項1所述之表膜，其中該表膜隔膜包括彼此堆疊的複數個多孔膜。
  7. 一種用於形成一光罩表膜系統的方法，包括以下步驟：在一過濾隔膜上方形成包含一多孔膜的一表膜隔膜，該多孔膜包含複數個奈米管的一網，該些奈米管中的至少一個奈米管包含一奈米管核及包圍該奈米管核的一奈米管殼；將該表膜隔膜自該過濾隔膜轉移至一表膜邊界；將該表膜邊界附接至一表膜框架；及將該表膜框架安裝至包括一圖案區的一光罩中。
  8. 如請求項7所述之方法，其中形成該表膜隔膜之步驟包括以下步驟：在一液體介質中形成包括複數個奈米管的一懸浮液；將該懸浮液塗佈至該過濾隔膜；及施加一真空將該液體介質拉過該過濾隔膜，在該過濾隔膜上留下該多孔膜。
  9. 如請求項8所述之方法，其中形成該表膜隔膜之步驟進一步包括以下步驟：在該多孔膜上形成另一多孔膜以形成多個多孔膜的一堆疊。
  10. 一種用於微影製程的方法，包括以下步驟：提供包含一表膜隔膜的一表膜，其中該表膜包含由複數 個奈米管的一網形成的至少一個多孔膜，該些奈米管中的至少一個奈米管包含一奈米管核及包圍該奈米管核的一奈米管殼，該奈米管殼由一含硼化合物構成；將該表膜安裝至一光罩上，其中該光罩包含一圖案化表面；將其上安裝有該表膜的該光罩裝載至一微影系統中；將一半導體晶圓裝載至該微影系統的一基板台上；及執行一微影曝光製程以將該圖案化表面的一圖案自該光罩轉印至該半導體晶圓。
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