CN107452602A - 高耐久性极紫外光掩模 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种反射掩模的实施例，该反射掩模包括衬底；设置在衬底上的反射多层；设置在反射多层上的抗氧化阻挡层并且抗氧化阻挡层是具有小于氧直径的平均原子间距离的非晶结构；和设置在抗氧化阻挡层上并根据集成电路布局图案化的吸收层。本发明实施例涉及高耐久性极紫外光掩模。

Description

高耐久性极紫外光掩模
技术领域
本发明实施例涉及高耐久性极紫外光掩模。
背景技术
半导体集成电路(IC)产业已经历了指数式增长。IC材料和设计上的技术进步已经产生了一代又一代IC，其中，每一代都具有比前一代更小且更复杂的电路。在IC发展过程中，功能密度(即每芯片面积上互连器件的数量)通常增大，而几何尺寸(即，使用制造工艺可以创建的最小的元件(或线))有所减小。这种按比例缩小工艺通常因提高生产效率和降低相关成本而提供益处。这种按比例缩小工艺还增加了处理和制造IC的复杂性并且，为了实现这些进步，需要IC处理和制造中的类似发展。在与光刻图案化相关联的一个实例中，要在光刻工艺中使用的光掩模具有限定在其上的电路图案，并且将转移至晶圆。在极紫外(EUV)光刻工艺期间使用反射掩模以形成具有较小的部件尺寸的集成电路。然而，现有的反射掩模容易受诸如氧化的制造的影响，且容易损坏。
因此，需要反射掩模及其制造方法以解决上述问题。
发明内容
根据本发明的一个实施例，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；抗氧化阻挡层，设置在所述反射多层上并且所述抗氧化阻挡层是具有小于氧(O2)的动力学直径的平均原子间距离的非晶结构；以及吸收层，设置在所述抗氧化阻挡层上，并且根据集成电路布局图案化所述吸收层。
根据本发明的另一实施例，还提供了一种反射掩模，包括：低热膨胀材料的衬底；反射多层，形成在所述衬底上，其中，所述反射多层包括具有顶部Mo膜的多个交替的钼-硅(Mo/Si)膜；材料的覆盖层，形成在所述反射多层上，其中，所述覆盖层设置在所述反射多层的所述顶部Mo膜上并且直接接触所述顶部Mo膜；以及吸收层，设置在所述覆盖层上，并且根据集成电路布局图案化所述吸收层。
根据本发明的又一实施例，还提供了一种用于形成反射掩模的方法，包括：在低热膨胀材料的衬底上形成反射多层；形成选自由钛、硅和锆构成的组的材料的覆盖膜；在所述覆盖膜上形成吸收层；根据集成电路布局图案化所述吸收层，从而在所述吸收层中形成开口，其中，所述覆盖膜的位于所述开口内的第一部分不被所述吸收层覆盖；以及使用包含氧和氮的至少一种的气体通过所述开口对所述覆盖膜实施等离子体工艺，其中，氧和氮的至少一种因此掺杂所述覆盖膜的所述第一部分。
附图说明
当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳地理解本发明的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。
图1是根据一些实施例的在极紫外(EUV)光刻曝光工具中使用的反射光掩模的截面图。
图2是根据一些实施例示出图1的反射掩模中的部件的特性数据图。
图3是根据一些实施例的在EUV光刻曝光工具中使用的反射光掩模的截面图。
图4是根据一些实施例的在EUV光刻曝光工具中使用的反射光掩模的截面图。
图5是根据一些实施例的制造在EUV光刻曝光工具中使用的反射光掩模的流程图。
图6是根据一些实施例的制造在EUV光刻曝光工具中使用的反射光掩模的流程图。
图7和图8是根据一些实施例的通过图6的方法制造的反射光掩模的截面图。
图9是示出了根据一些实施例的图8的反射掩模中的部件的特性数据的图。
图10是根据一些实施例的在EUV光刻曝光工具中使用的反射光掩模的截面图。
图11是示出了根据一些实施例的图10的反射掩模中的部件的特性数据的图。
图12是制造根据一些实施例构建的集成电路的方法的流程图。
具体实施方式
以下公开内容提供了许多用于实现本发明的不同特征的不同实施例或实例。下文中描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，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。
图1是在根据本发明的一个或多个实施例构建的极紫外(EUV)光刻曝光工具中使用的反射光掩模(或反射标线或反射掩模)100的截面图。
反射掩模100包括衬底102。选择衬底102以最小化由于增强的照射辐射加热掩模而引起的图像失真。在本实施例中，衬底102包括低热膨胀材料(LTEM)。LTEM可以包括熔融石英、碳化硅、氧化硅-氧化钛合金和/或本领域已知的其他合适的LTEM。可选地，衬底102包括诸如石英或玻璃的其他材料，这取决于掩模的设计要求。衬底102包括具有低缺陷水平和平滑表面的材料。
反射掩模100包括沉积在衬底102上的反射多层(RML)104(还称为多层镜(MLM))。RML 104设计为反射投向衬底102的辐射光。在一个实施例中，RML 104包括沉积在衬底102的顶部上的两种材料的交替层，以用作使辐射光(诸如13.5nm波长的EUV)的反射最大化的布拉格反射器。
选择交替层中的两种材料的组合以在两层之间提供大的折射率差异(例如，根据菲涅尔方程实现两层的界面处的大的反射率)，还为层提供小的消光系数(例如，以最小化吸收)。在一个实例中，RML 104包括钼-硅(Mo/Si)层对。在另一实例中，RML 104包括钼-铍(Mo/Be)层对。根据入射到掩模上的光(诸如极紫外(EUV)辐射)的波长和入射角来调整RML104的每个层对的每层的厚度，从而使得掩模实现从RML 104的不同界面反射的光的最大相长干涉。通常，RML 104的反射率随着RML的层对的数量增加而增加。因此，原则上，如果层对的数量足够大并且层的材料的消光系数接近于零，则RML 104的反射率可以接近100％，而不管层对中的层的材料的折射率差异。然而，在EUV波长范围中，可以实现的最高反射率受到RML 104的层采用的材料的消光系数的限制。在本实例中，RML 104的层对的数量是从二十至八十。例如，在所描绘的实施例中，为了实现RML 104的最大可实现反射率(使用所选材料)的90％以上并使空白掩模的制造时间和成本最小化，RML 104包括诸如四十个Mo/Si对的约四十个层对。在又一实例中，Mo/Si对包括具有厚度为3nm至5nm(例如，约4nm)的硅层和厚度为2nm至4nm(例如，约3nm)的钼层。可选地，取决于掩模的反射率规范，RML 104包括层对的任何其他数量。在其他可选实施例中，RML 104可以包括层组，换言之，具有不同折射率和其他特性以最大化反射率的三层或更多层的组。
在本实例中，RML 104包括钼-硅(Mo/Si)膜对。RML 104包括约40个(Mo/Si)膜对，并且每个Mo/Si膜对具有约7nm的共同厚度。
在RML 104上沉积覆盖层106。因为覆盖层106具有与吸收层不同的蚀刻特性，所以覆盖层106为RML 104提供保护，诸如在吸收层的后续图案化或修复工艺中的蚀刻停止层。此外，相同的覆盖层106还设计为用作抗氧化阻挡层以保护RML 104免受氧化。同时，覆盖层不会降低来自RML104的EUV反射率。
对掩模的氧化可来自诸如干等离子体-氧辅助蚀刻、环境水分、掩模修复和掩模清洁的各种来源。例如，观察到用于EUV掩模清洁的氧化介质将引起RML 104的强氧化反应并且将RML 104的局部硅改变成二氧化硅，这导致EUV掩模100的RML 104的变形。此外，在电子束基的掩模修复中使用的化学品还在局部表面中诱发强氧化反应，这可导致RML 104的变形。现有的覆盖层对干等离子体-氧辅助蚀刻、环境氧化污染、掩模修复和清洁氧化工艺没有足够的抵抗力。
在本发明中，覆盖层106设计和形成为具有强的抗氧化能力，从而使得有效地防止反射多层104被氧化，因此还称为抗氧化阻挡层。除了抗氧化性之外，覆盖层106设计为在诸如清洁和蚀刻的各种化学工艺期间对各种化学品具有足够的抵抗力并且具有耐久性。在一些实例中，用于在后续工艺中制造反射掩模100的臭氧水对由Ru制成的覆盖层造成损坏，并且导致EUV的反射率显著下降。进一步观察到，在Ru氧化之后，Ru氧化物容易被诸如Cl2或F2气体的蚀刻剂蚀刻掉。此外，适当地设计覆盖层106而不降低在光刻工艺期间使用的EUV光的反射率。在各个实施例中，结合这些考虑设计并形成覆盖层106以解决上文中确定的问题。
在一些实施例中，覆盖层106设计成具有能有效地防止氧通过覆盖层106扩散到RML 104的组成和形态。特别地，覆盖层106具有平均原子间距离小于氧分子(O2)的直径的非晶结构。在这种考虑中，氧分子的动力学直径与扩散更相关。氧分子的动力学直径为约3埃。因此，覆盖层的平均原子间距离小于3埃，从而有效地防止氧分子通过覆盖层106扩散。覆盖层106形成为非晶。这是因为覆盖层中的多晶结构包括在多晶晶粒之间具有大的边界界面的晶粒形态，并且边界界面提供用于氧扩散通过的路径并最终使RML 104退化且在使用反射掩模100的光刻工艺期间降低反射掩模100的性能。
在一些实施例中，覆盖层106包括钌和合适的金属“M”(RuM合金)的合金，其中金属“M”是与氧高度不反应。如上所述，RuM合金形成为具有组合物、结构和厚度，以有效地防止氧通过覆盖层106扩散。特别地，覆盖层106的RuM合金是非晶结构。在一些实例中，覆盖层106包括Ru和铂(Pt)的合金或RuPt合金。在一些实施例中，RuM合金的金属“M”是Po、Hg、Os、Rh、Pd、Ir和Pt中的一种或它们的组合。以RuPt合金为例进一步讨论了RuM合金。
在覆盖层106的以下讨论中，覆盖层106包括RuPt合金。选择铂是因为它几乎不与氧反应。RuPt合金具有适当地调节以实现抗氧化的有效性的Ru和Pt比率。在本实施例中，RuPt合金的质量比介于1：1和3.5：1之间。在一些实例中，通过使用具有适当的RuPt质量比(诸如RuPt合金的覆盖层106具有介于1：1和3.5：1之间的质量比)的RuPt靶的物理汽相沉积(PVD)形成作为RML 104上的覆盖层106的RuPt合金。例如，PVD靶中的RuPt合金具有介于1:1和3.5:1之间的类似的RuPt质量比。可以通过其他合适的技术可选地或额外地沉积RuPt合金。
此外，RuPt合金的覆盖层106具有足够厚的厚度以提供抗氧化性和耐蚀刻性，并且在不降低反射掩模100的EUV反射率的情况下足够薄。如图2所示，与Ru相比，进一步研究RuPt合金的反射率和厚度“t”。注意，在当前描述中，反射率测量为覆盖层和RML 104的共同反射率。横轴表示以单位纳米(nm)表示的覆盖层的厚度“t”。垂直轴表示以百分比表示的反射率。例如，0.9表示90％的反射率。当覆盖层的厚度变化时，对应的反射率相应地变化。参考线112表示当在光刻工艺中使用时反射掩模100的实际功能的最小反射率。在本实例中，最小反射率112是约0.67。曲线114表示Ru膜的反射率，以及曲线116表示RuPt合金膜的反射率。如图2所示，当在相同厚度处评估时，RuPt合金提供比Ru膜更小的EUV反射率。如虚线118所示，如果要求RuPt合金膜的反射率至少为最小反射率112或更大，则RuPt合金膜的厚度需要是3.03nm或更小。考虑到两个相反的因素(一个是抗氧化性和耐蚀刻性，以及另一个是反射率)，根据一些实施例，RuPt合金的覆盖层106的厚度介于2nm和3nm之间。在进一步的实施例中，RuPt合金的覆盖层106具有约2.5nm，加或减10％的厚度。
再参考图1，覆盖层106设计为具有其他组成，并且通过其他方法形成。在一些实施例中，覆盖层106包括通过氧和氮的至少一种掺杂的钛、硅和锆中的至少一种。在本实例中，通过使用氧和氮中的至少一种对沉积层进行沉积和等离子体处理来形成覆盖层106。控制等离子体处理，从而使得仅将掺杂剂引入到覆盖层而不进一步引入到RML 104。该覆盖层是氧化或氮化的Ti、Zr或Si膜。该覆盖层的结构和制备方法将在稍后阶段处进一步详细描述。
仍参考图1，反射掩模100包括形成在覆盖层106上的吸收层108。在覆盖层106上沉积吸收层108，并且进一步图案化吸收层108以将诸如根据IC设计布局的IC图案限定在吸收层108上。吸收层108设计为在光刻曝光工艺期间吸收辐射光(诸如EUV光)。辐射光穿过吸收层108的开口并被RML 104反射，因此将IC图案成像到诸如硅晶圆的IC衬底。在本实施例中，吸收层108包括氮化钽硼(TaBN)。在另一实施例中，吸收层108包括铬(Cr)、氧化铬(CrO)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、钽(Ta)、钛(Ti)或铝铜(Al-Cu)、钯、氮化钽硼(TaBN)、氧化铝(AlO)、钼(Mo)和其他合适的材料。还在另一个实施例中，吸收层108包括多层。在一个实例中，通过诸如化学汽相沉积(CVD)的沉积技术沉积吸收层108，并且通过诸如电子束光刻工艺和蚀刻的合适的工序图案化吸收层108。
图3是根据另一实施例构建的反射掩模150的截面图。反射掩模150包括衬底102、RML 104、覆盖层106和吸收层108。这些材料层在组成、配置和形成方面类似于反射掩模100中对应的那些。此外，反射掩模150还包括设置在吸收层108上的保护层110。在一些实施例中，当掩模在清洁工艺中时，保护层110可保护吸收层108免受高吸收材料的氧化。此外，一些吸收层108具有差的清洁抵抗力，并且保护层110可以增强清洁耐久性。
选择保护层110以为吸收层108提供有效保护，诸如在包括蚀刻和清洁的后续工艺期间保护吸收层免受氧化、蚀刻或损坏。在一些实施例中，保护层110在组成方面类似于覆盖层106。在各个实施例中，保护层110包括Ru，Ru合金，氧化或氮化的Ti、Zr或Si或其他合适的材料。在其他实施例中，可以使用一些其他材料来形成保护层110。在一个实施例中，形成SiC膜作为保护层110。
图案化保护层110，从而使得其仅设置在图案化的吸收层108上。在形成反射掩模150的一个实施例中，沉积吸收层108并且在吸收层108上沉积保护层110，然后施加包括光刻工艺和蚀刻的图案化工序以图案化吸收层108和保护层110两者。蚀刻可以包括诸如干蚀刻的一个蚀刻步骤，或诸如两个湿蚀刻步骤的两个蚀刻步骤，以顺序地图案化吸收层108和保护层110。
图4是根据另一实施例构建的反射掩模160的截面图。反射掩模160包括衬底102、RML 104和吸收层108。这些材料层在组成和形成方面类似于反射掩模100中的那些。反射掩模160还包括在不同深度处设置在吸收层108和RML 104上的覆盖层162，从而为RML 104和吸收层108两者提供保护，防止诸如氧化或蚀刻损失的各种处理损坏。在形成反射掩模160的工序中，在RML 104上沉积吸收层108，并且进一步图案化吸收层以限定IC图案。在吸收层108上沉积覆盖层162，以及在吸收层104的开口内沉积RML 104。
可以在吸收层108的侧壁上额外地沉积覆盖层162。在这种情况下，覆盖层162设计成具有与图1中的反射掩模100的覆盖层类似的组成、形态和厚度。特别地，覆盖层162包括非晶结构的材料，该非晶结构具有小于氧(O2)的动力学直径的平均原子间距离。在一些实施例中，覆盖层162包括Ru和与氧高度不反应的金属(诸如Pt的)的合金。在一些实施例中，覆盖层162包括通过氧和氮中的至少一种掺杂的钛、硅和锆中的至少一种。
然而，在图案化吸收层108之后形成覆盖层162。此外，沉积但不图案化覆盖层162本身。覆盖层162包括直接位于RML 104上的第一部分和直接位于吸收层108上的第二部分。覆盖层162的第一部分和第二部分处于不同的水平处。
图5是根据一些实施例的形成诸如掩模100、掩模150或掩模160的反射掩模的方法200的流程图。参考图3和图5描述方法200。方法200开始于202，提供衬底102。选择衬底102以最小化由于增强的照射辐射加热掩模而引起的图像失真。在本实施例中，衬底102包括LTEM。LTEM可以包括熔融石英、碳化硅、氧化硅-氧化钛合金和/或本领域已知的其他合适的LTEM。可选地，衬底102包括诸如石英或玻璃的其他材料，这取决于掩模的设计要求。
方法200进行至操作204，在衬底102上形成RML层104。在一个实施例中，RML 104包括沉积在衬底102的顶部上的两种材料的交替层，以用作使辐射光(诸如13.5nm波长的EUV)的反射最大化的布拉格反射器。选择交替层中的两种材料的组合以在两层之间提供大的折射率差异，并进一步提供小的消光系数或最小化的吸收。在一个实例中，RML 104包括钼-硅(Mo/Si)层对。在另一实例中，RML 104包括钼-铍(Mo/Be)层对。通过PVD或其他合适的技术形成RML 104。例如，使用PVD或其他合适的沉积技术交替地沉积Mo和Be以形成RML 104。在进一步的实例中，通过溅射使用Mo靶沉积具有Mo层的衬底102，并且通过溅射使用Si靶沉积具有Si层的衬底102。重复该处理循环，直到形成多个Mo/Si层对。在一个实例中，RML 104的层对的数量在从20到80的范围内。在另一实例中，Mo/Si对包括具有厚度为约3nm至5nm的硅层和具有厚度为约2nm至4nm的钼层。
方法200进行至操作206，在RML 104上形成覆盖层106。通过PVD或其他合适的技术形成覆盖层106。覆盖层106包括具有非晶结构的抗氧化阻挡层，该非晶结构具有小于氧(O2)的动力学直径(3埃)的平均原子间距离。在各个实施例中，覆盖层106包括RuM合金，其中M是诸如Pt的与氧高度不反应的金属，或者由氧和氮中的至少一中掺杂的钛、硅和锆中的至少一种。
方法200进行至操作208，在覆盖层106上形成吸收层108。在本实施例中，吸收层108包括氮化钽硼(TaBN)。在另一实施例中，吸收层108包括铬(Cr)、氧化铬(CrO)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、钽(Ta)、钛(Ti)或铝铜(Al-Cu)、钯、氮化钽硼(TaBN)、氧化铝(AlO)、钼(Mo)和其他合适的材料。还在另一实施例中，吸收层108包括多层。在一个实例中，通过诸如CVD、PVD或其他合适的技术的沉积技术来沉积吸收层108。
方法200进行至操作210，在吸收层108上形成保护层110。保护层110可以包括在组成和形成方面类似于覆盖层106的材料。
方法200进行至操作212，图案化保护层110和吸收层108。在一个实施例中，操作212包括光刻工艺和蚀刻工艺。光刻工艺包括通过抗蚀剂层涂覆掩模150，施加辐射束(诸如电子束)以曝光抗蚀剂层并显影抗蚀剂层以形成图案化的抗蚀剂层。光刻工艺还可以包括诸如软烘焙、曝光后烘焙或硬烘焙的其他步骤。蚀刻工艺可包括一个或多个蚀刻步骤。在一个实例中，蚀刻工艺包括一个干蚀刻以蚀刻保护层110和吸收层108两者。在另一实例中，蚀刻工艺包括两个蚀刻步骤，每个蚀刻步骤具有选择性地蚀刻相应材料层(诸如保护层110或吸收层108)的蚀刻剂。
在另一实施例中，当方法200用于形成反射掩模100(图1所示)，其中，省略保护层110时，方法200跳过操作210。此外，操作212设计为仅图案化吸收层108。
还在另一实施例中，当方法200用于形成反射掩模160(图4所示)，其中覆盖层162形成在RML 104和吸收层108两者上时，方法200跳过操作206并且操作212设计为仅图案化吸收层108。此外，在操作212之后实施操作210，从而在吸收层108和RML 104两者上且在对应的区域上直接形成覆盖层162。
图6是根据一些实施例的形成反射掩模230的方法220的流程图。在图7和图8中以截面图示出反射掩模230。特别地，反射掩模230的覆盖层106是氧化或氮化的材料。参考图6至图8描述方法220。方法220的一些操作类似于方法200的那些。为了简化，省略类似的语言。通过提供衬底102，方法220开始于202处。在本实施例中衬底102包括LTEM。
方法220进行至操作204，在衬底102上形成RML层104。在一个实施例中，RML 104包括沉积在衬底102的顶部上的两种材料的交替层，以用作使辐射光的反射最大化的布拉格反射器。在一个实例中，RML 104包括钼-硅(Mo/Si)层对。在另一实例中，RML 104包括钼-铍(Mo/Be)层对。
方法220进行至操作222，在RML 104上形成覆盖层106。覆盖层106包括钛、硅、锆或它们的组合。在一些实施例中，覆盖层106包括SiO2、TiO2、ZrO2、ZnO、SnO2、W、SrTiO3、Nb2O5或KTaO3。通过诸如PVD或化学汽相沉积(CVD)的合适的技术来沉积覆盖层106。将覆盖层106的厚度控制在一定范围内，从而使得不降低EUV反射率。这将在操作224处进一步讨论。
方法220进行至操作208，在覆盖层106上形成吸收层108。在本实施例中，吸收层108包括TaBN。在其他实施例中，吸收层108包括铬(Cr)、氧化铬(CrO)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、钽(Ta)、钛(Ti)或铝铜(Al-Cu)、钯、氮化钽硼(TaBN)、氧化铝(AlO)、钼(Mo)和其他合适的材料。可以通过诸如CVD、PVD或其他合适的技术的沉积技术来沉积吸收层108。
方法220可以包括操作210，在吸收层108上形成保护层(诸如图3中的保护层110)。可选地，在一些实施例中可以省略保护层。
方法220进行至操作212，根据集成电路图案通过图案化吸收层108(和保护层110，如果存在的话)。在一个实施例中，操作212包括光刻工艺和蚀刻工艺。图案化的吸收层108包括一个或多个开口，从而使得下面的覆盖层106在开口内的部分不被吸收层覆盖。
如图8所示，方法220进行至操作224，使用氧和氮中的至少一种对覆盖层106实施等离子体工艺(或等离子体处理)226，从而氧化或氮化覆盖层106。关于覆盖层106，特别是对于其在掩模中的各种功能，识别和研究各种相关因素。通过采取与这些因素相关的各种考虑来设计等离子体工艺，这些因素在前面描述并且在下文中进一步描述。
设计等离子体工艺以将氧和氮中的至少一种引入覆盖层，从而使得覆盖层被致密化以增强有效的抗氧化性。特别地，等离子体处理的覆盖层106被氧化或氮化以具有紧密堆积的结构，从而使得平均原子间距离小于3埃的氧(O2)的动力学直径。特别地，等离子体处理的覆盖层106是用于抗氧化的非晶结构。为了避免在覆盖层中形成多晶结构，出于该考虑，可适当地设计等离子体工艺。在其他方面，控制和调节等离子体工艺226，从而使得氧(和/或氮)不被引入到RML 104，以便保持RML 104的反射率。在一些实施例中，对覆盖层106施加等离子体工艺，该等离子体工艺具有：介于300w和1000w之间的等离子体源功率；介于0和50w之间的等离子体偏置功率；介于100sccm和500sccm之间的气体的气体流量；介于1mTorr和10mTorr之间的腔室压力；和介于30秒和300秒之间的等离子体处理持续时间。
在通过氧和氮等离子体处理覆盖层之后，材料的晶粒收缩并且覆盖层转变成非晶态。这用于提供抗氧化阻挡件，其中非晶相意味着比多晶结构更少的扩散路径。覆盖层的氮化还增加了覆盖层的硬度和耐蚀刻性。等离子体处理的覆盖层还具有自清洁功能。例如，等离子体处理的覆盖层包括可以与污染物(诸如碳)反应的羟基自由基(·OH)和/或超氧化物阴离子(·O2-)，以形成要从污染的表面挥发的化学品(诸如CO2)。
此外，覆盖层106的厚度与反射率有关。将覆盖层106的厚度控制为足够厚以具有抗氧化性和耐蚀刻性，并且在大致不降低反射率的情况下足够薄。图9示出各种材料的对应的EUV反射率。图9类似于2，但具有来自氧化或氮化的材料的数据。横轴表示以单位纳米(nm)表示的覆盖层的厚度“t”。垂直轴表示以百分比表示的反射率。参考线112表示当在光刻工艺中使用时反射掩模100的实际功能的最小反射率。在本实例中，最小反射率112是约0.67。曲线114表示Ru膜的反射率；曲线232表示SiO2的反射率；曲线234表示TiO2的反射率；曲线236表示ZrO2的反射率；曲线238表示CrN的反射率。类似地，为了满足最小反射率，每种材料具有厚度上限，其是参考线112和对应曲线之间的交叉点。还在图9中标出厚度上限。例如，CrN的厚度小于2.61nm；TiO2的厚度小于3.21nm；ZrO2的厚度小于3.89nm；以及SiO2的厚度小于4.16nm。考虑到两个相反的因素(一个是抗氧化性和耐蚀刻性，以及另一个是反射率)，根据一些实施例，覆盖层106的厚度介于2.5nm和4nm之间。在一些其他实施例中，覆盖层106的厚度略小于对应的厚度上限“T0”，诸如介于70％T0和95％T0之间。
再参考图8，使用吸收层108作为等离子体处理掩模通过吸收层108的开口对覆盖层106施加等离子体处理，等离子体处理掩模有效地阻挡覆盖层的覆盖部分受到等离子体处理。如图8所示，覆盖层106包括未被吸收层108覆盖的第一部分106A和被吸收层108覆盖的第二部分106B。第一部分106A位于吸收层的开口内。在等离子体处理226之后，改变(氧化或氮化)第一部分106A，而第二部分106B保持没有等离子体掺杂，并且因此在组成上不同于第一部分106A。
在一些其他实施例中，图8中的反射掩模具有与图4中的反射掩模160类似的配置并且对覆盖层106进行等离子体处理。在这种情况下，该方法类似于形成掩模160的工序。特别地，在形成吸收层108之后，在RML 104和吸收层108两者上沉积覆盖层，并且通过操作224进行等离子体处理覆盖层。
图10示出根据一些实施例的反射掩模250的截面图。反射掩模250在一些方面上类似于反射掩模100，并且在其他方面不同于反射掩模100。不重复类似的语言。反射掩模250包括衬底102。在本实施例中，衬底102包括诸如熔融石英、碳化硅、氧化硅-氧化钛合金和/或其他合适的LTEM的LTEM。
反射掩模250包括设置在衬底102上的反射多层(RML)252。稍后将进一步讨论RML252。
在RML 252沉积覆盖层106。因为覆盖层106具有与吸收层不同的蚀刻特性，所以覆盖层106为RML 252提供保护，诸如在吸收层的后续图案化或修复工艺中的蚀刻停止层。此外，相同的覆盖层106还设计为用作抗氧化阻挡层以保护RML 252免受氧化。同时，覆盖层不会降低来自RML 252的EUV反射率。在各个实施例中，覆盖层106是上文中在各个实施例中所描述的Ru膜、RuM合金或氧化/氮化膜。
反射掩模250包括形成在覆盖层106上的吸收层108。在覆盖层106上沉积吸收层108，并且进一步图案化吸收层以将诸如根据IC设计布局的IC图案限定在吸收层上。吸收层108设计为在光刻曝光工艺期间吸收辐射光(诸如EUV光)。
现在回到RML 252。RML 252设计为反射投向衬底102的辐射光。RML252包括沉积在衬底102的顶部上的两种材料的交替层，以用作使辐射光(诸如13.5nm波长的EUV)的反射最大化的布拉格反射器。在本实施例中，RML 252包括成对的钼(Mo)层252A和硅(Si)层252B。例如，在所述的实施例中，为了实现RML 252的最大可实现反射率的90％以上，RML 252包括约40个Mo/Si层对。在又一实例中，Mo/Si对包括具有厚度为3nm至5nm(例如，约4nm)的硅层；和具有厚度为2nm至4nm(例如，约3nm)的钼层。然而，RML 252的最顶部膜是Mo层252A的一个。覆盖层106与最顶部Mo层252A直接接触。这是因为与硅相比，Mo更少与氧反应。利用该配置，RML 252对氧化损坏更耐用。我们的实验数据在图11中示出这种配置维持了RML 252的反射率。图11中的数据是反射率和波长，而EUV在当前的EUV光刻曝光中以6°倾斜角投向掩模。各种曲线分别表示具有20、30、40和60个(交替的Mo/Si)层的RML的反射率数据。
图12是根据一些实施例的制造集成电路的方法300的流程图。方法300始于将被图案化的半导体衬底或其他合适的衬底以在其上形成集成电路。在本实施例中，半导体衬底包括硅。可选地或额外地，半导体衬底包括锗、硅锗或诸如金刚石、碳化硅或砷化镓的其他合适的半导体材料。半导体衬底可进一步包括形成在衬底中的诸如各种隔离部件的额外的部件和/或材料层。半导体衬底可包括配置为且连接以形成各种器件和功能部件的各种p型掺杂区和/或n型掺杂区。可以在各种步骤和技术中使用诸如离子注入的合适的工艺来实现所有掺杂部件。半导体衬底可包括诸如浅沟槽隔离(STI)部件的其他部件。半导体衬底还可包括互连结构的一部分，该互连件结构包括各种金属层中的金属线、提供相邻金属层中的金属线之间的垂直连接的通孔部件、以及在第一金属层中的金属线和衬底上的各种器件部件(诸如栅极、源极和漏极)之间提供垂直连接的接触部件。
方法300包括在半导体衬底(或其他合适的衬底)上方形成材料层的操作302。作为说明性的一个实施例，材料层包括诸如层间电介质(ILD)的介电材料，以在其中形成导电部件(例如，金属线、通孔或接触件)。ILD层可以包括氧化硅、低介电材料(具有的介电常数小于热氧化硅的介电常数)。ILD层可以包括一个或多个介电膜。可以通过化学汽相沉积(CVD)、旋涂或其他合适的技术在半导体衬底上沉积ILD层。材料层可以可选地包括要被图案化的其他材料。例如，材料层可以包括要被图案化的诸如掺杂的多晶硅、金属或金属合金的导电材料以形成栅电极，从而用于集成电路中的场效应晶体管。
方法300进行至操作304，在材料层上方形成光刻胶层。在后续光刻曝光工艺期间，光刻胶层对来自曝光源的辐射敏感。在本实施例中，光刻胶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材料层上方形成光刻胶层。可以进一步烘焙涂覆的光刻胶层以驱除光刻胶层中的溶剂。
方法300进行至操作306，使用EUV掩模图案化光刻胶层。EUV掩模是设计用于EUV光刻曝光的反射掩模并且具有强抗氧化性的覆盖层。在各个实施例中，EUV掩模是图1中描述的掩模100、图3中的掩模150、图4中描述的掩模160、图8中的掩模230或图10中的掩模250。
光刻胶层的图案化包括通过使用EUV掩模的EUV曝光系统实施的光刻曝光工艺。在曝光工艺期间，将限定在EUV掩模上的IC设计图案成像到光刻胶层以在其上形成潜在图案。光刻胶层的图案化还包括显影曝光的光刻胶层以形成具有一个或多个开口的图案化的光刻胶层。在光刻胶层是正性光刻胶层的一个实施例中，在显影工艺期间去除光刻胶层的曝光部分。光刻胶层的图案化可以进一步包括诸如在不同阶段处的各种烘焙步骤的其他工艺步骤。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焙(PEB)工艺。
方法300进行至操作308，利用图案化的光刻胶层图案化材料层。在一个实施例中，图案化材料层包括使用图案化的光刻胶层作为蚀刻掩模对材料层施加蚀刻工艺。蚀刻材料层的暴露在图案化的光刻胶层的开口内的部分，而保护其余部分免受蚀刻。在本实施例中，操作308在ILD层中形成各种沟槽。
方法300可以包括其他处理步骤。例如，在操作308之后，可以通过湿剥离或等离子体灰化去除图案化的光刻胶层。在另一实例中，在ILD层的沟槽中(诸如通过沉积和抛光)填充一种或多种导电材料，以形成用于电布线的相应的导电部件(诸如金属线)。
在可选实施例中，方法300可以包括操作304、306和308以在半导体衬底中形成掺杂部件。在这种情况下，通过操作304和306形成的图案化的光刻胶层用作离子注入掩模，并且操作308包括对半导体衬底实施离子注入工艺。离子注入工艺通过图案化的光刻胶层的开口将掺杂物质引入半导体衬底。
根据各个实施例，本发明提供了一种反射掩模及其制造方法。在一些实施例中，该反射掩模包括覆盖层，覆盖层是具有小于氧(O2)的动力学直径的平均原子间距离的非晶结构。例如，覆盖层包括RuPt合金。在其他实例中，覆盖层包括氧化或氮化的钛、硅或锆材料。本发明的一些实施例提供了优于现有技术的优势，但是应当理解，其他实施例可以提供不同的优势，不是所有的优势都必须在本文中讨论，并且没有特定的优势是所有的实施例都需要的。反射掩模在不降低EUV反射率的情况下具有强的抗氧化性和耐蚀刻性。在通过氧和氮等离子体处理的覆盖层中，材料的晶粒收缩并且覆盖层转变成非晶结构。非晶结构意味着比多晶结构更少的扩散路径并且用作抗氧化阻挡件。此外，覆盖层的氮化还增加了其硬度和耐蚀刻性。在其他方面，氧化钛和氧化锌已示出为具有长期稳定性、低成本制备和足够强的氧化效率的优异的光催化剂，其对于有机污染物的分解是有用的。这些性能可应用于玻璃、瓷砖、过滤器和许多其他材料，以实现自清洁、除臭、自消毒、防雾、防污和空气净化功能。这些特性基于光生的活性氧物质，包括羟基自由基(·OH)、超氧化物阴离子(·O2-)。
因此，根据一些实施例，本发明提供了一种反射掩模。该反射掩模包括衬底；设置在衬底上的反射多层；设置在反射多层上的抗氧化阻挡层并且抗氧化阻挡层是具有小于氧直径的平均原子间距离的非晶结构，和设置在抗氧化阻挡层上并根据集成电路布局图案化的吸收层。
本发明根据一些其他实施例还提供了反射掩模。该反射掩模包括：低热膨胀材料的衬底；形成在衬底上的反射多层，其中反射多层包括具有顶部Mo膜的多个交替的钼-硅(Mo/Si)膜；形成在反射多层上的材料的覆盖层，其中覆盖层设置在所述反射多层的顶部Mo膜上并直接接触顶部Mo膜；和设置在覆盖层上并且根据集成电路布局图案化的吸收层。
本发明根据一些实施例提供了用于形成反射掩模的方法。该方法包括在低热膨胀材料的衬底上形成反射多层；形成选自由钛、硅和锆构成的组的材料的覆盖膜；在覆盖膜上形成吸收层；根据集成电路布局图案化吸收层，从而在吸收层中形成开口，其中开口内的覆盖膜的第一部分不被吸收层覆盖；以及使用包含氧和氮中的至少一种的气体通过开口对覆盖膜进行等离子体工艺，其中覆盖膜的第一部分因此掺杂氧和氮中的一种。
本发明根据一些实施例还提供了一种形成集成电路的方法。该方法包括在半导体衬底上方形成光刻胶层；以及使用光掩模对光刻胶层实施光刻工艺。光掩模包括低热膨胀材料的衬底；设置在衬底上的反射多层；设置在反射多层上的抗氧化阻挡层；以及设置在抗氧化阻挡层上并根据集成电路布局图案化的吸收层。抗氧化阻挡层是具有小于氧动力学直径的平均原子间距离的非晶结构。在一些实施例中，抗氧化阻挡层包括钌和铂的合金。在一些其他实施例中，抗氧化阻挡层包括掺杂有氧和氮中的至少一种的钛、硅和锆的至少一种。
根据本发明的一个实施例，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；抗氧化阻挡层，设置在所述反射多层上并且所述抗氧化阻挡层是具有小于氧(O2)的动力学直径的平均原子间距离的非晶结构；以及吸收层，设置在所述抗氧化阻挡层上，并且根据集成电路布局图案化所述吸收层。
在上述反射掩模中，所述抗氧化阻挡层的所述平均原子间距离小于3埃。
在上述反射掩模中，所述抗氧化阻挡层对极紫外(EUV)光具有大于0.67的反射率。
在上述反射掩模中，所述抗氧化阻挡层包括钌和铂的合金(RuPt合金)。
在上述反射掩模中，所述抗氧化阻挡层的所述钌和铂的合金具有在从1：1至3.5：1的范围内的Ru：Pt质量比。
在上述反射掩模中，其中：所述抗氧化阻挡层包括钛、硅和锆的至少一种；所述抗氧化阻挡层包括被所述吸收层覆盖的第一部分和未被所述吸收层覆盖的第二部分；通过氧和氮的至少一种掺杂所述抗氧化阻挡层的所述第一部分；以及不通过任何的氧和氮掺杂所述抗氧化阻挡层的所述第二部分。
在上述反射掩模中，所述衬底包括低热膨胀材料(LTEM)；并且所述低热膨胀材料选自由熔融二氧化硅、熔融石英(SiO2)掺杂的二氧化钛(TiO2)、熔融石英、氟化钙(CaF2)和它们的组合构成的组。
在上述反射掩模中，所述反射多层包括多个交替的钼-硅(Mo/Si)膜。
在上述反射掩模中，所述反射多层包括多个交替的钼-铍(Mo/Be)膜。
在上述反射掩模中，所述吸收层包括选自由氮化钽硼(TaBN)、铬(Cr)、氧化铬(CrO)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、钽(Ta)、钛(Ti)或铝铜(Al-Cu)、钯、氧化铝(AlO)、钼(Mo)构成的组的材料。
在上述反射掩模中，还包括形成在所述吸收层上的保护层，其中，根据所述集成电路布局图案化所述保护层和所述吸收层两者。
在上述反射掩模中，所述抗氧化阻挡层包括钌和金属的合金，所述金属选自由Po、Hg、Os、Rh、Pd、Ir和Pt构成的组。
根据本发明的另一实施例，还提供了一种反射掩模，包括：低热膨胀材料的衬底；反射多层，形成在所述衬底上，其中，所述反射多层包括具有顶部Mo膜的多个交替的钼-硅(Mo/Si)膜；材料的覆盖层，形成在所述反射多层上，其中，所述覆盖层设置在所述反射多层的所述顶部Mo膜上并且直接接触所述顶部Mo膜；以及吸收层，设置在所述覆盖层上，并且根据集成电路布局图案化所述吸收层。
在上述反射掩模中，所述材料包括钌(Ru)。
在上述反射掩模中，所述材料包括钌和铂的合金(RuPt合金)，并且所述钌和铂的合金具有在从1：1至3.5：1的范围内的Ru：Pt质量比。
在上述反射掩模中，所述材料包括钌和金属的合金，所述金属选自由Po、Hg、Os、Rh、Pd、Ir和Pt构成的组。
在上述反射掩模中，所述材料包括钛、硅和锆的至少一种。
在上述反射掩模中，其中：所述吸收层包括开口；所述覆盖层包括位于所述开口内的第一部分和被所述吸收层覆盖的第二部分；以及所述覆盖层的所述第一部分掺杂有氧和氮的至少一种，并且所述覆盖层的所述第二部分不掺杂有氧和氮的任何一种。
根据本发明的又一实施例，还提供了一种用于形成反射掩模的方法，包括：在低热膨胀材料的衬底上形成反射多层；形成选自由钛、硅和锆构成的组的材料的覆盖膜；在所述覆盖膜上形成吸收层；根据集成电路布局图案化所述吸收层，从而在所述吸收层中形成开口，其中，所述覆盖膜的位于所述开口内的第一部分不被所述吸收层覆盖；以及使用包含氧和氮的至少一种的气体通过所述开口对所述覆盖膜实施等离子体工艺，其中，氧和氮的至少一种因此掺杂所述覆盖膜的所述第一部分。
在上述方法中，对所述覆盖膜实施所述等离子体工艺包括实施具有在300w和1000w之间的范围内的等离子体源功率、在0w和50w之间的范围内的等离子体偏置功率、在100sccm和500sccm之间的范围内的气体的气体流量、在1mTorr和10mTorr之间的范围内的腔室压力和在30秒和300秒之间的范围内的等离子体处理持续时间的所述等离子体工艺。
上面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发明的各方面。本领域技术人员应该理解，他们可以容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于实施与在此所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优势的其他工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这种等同构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，在此他们可以做出多种变化、替换以及改变。

Claims (10)

1.一种反射掩模，包括：
衬底；
反射多层，设置在所述衬底上；
抗氧化阻挡层，设置在所述反射多层上并且所述抗氧化阻挡层是具有小于氧(O2)的动力学直径的平均原子间距离的非晶结构；以及
吸收层，设置在所述抗氧化阻挡层上，并且根据集成电路布局图案化所述吸收层。
2.根据权利要求1所述的反射掩模，其中，所述抗氧化阻挡层的所述平均原子间距离小于3埃。
3.根据权利要求1所述的反射掩模，其中，所述抗氧化阻挡层对极紫外(EUV)光具有大于0.67的反射率。
4.根据权利要求1所述的反射掩模，其中，所述抗氧化阻挡层包括钌和铂的合金(RuPt合金)。
5.根据权利要求4所述的反射掩模，其中，所述抗氧化阻挡层的所述钌和铂的合金具有在从1：1至3.5：1的范围内的Ru：Pt质量比。
6.根据权利要求1所述的反射掩模，其中：
所述抗氧化阻挡层包括钛、硅和锆的至少一种；
所述抗氧化阻挡层包括被所述吸收层覆盖的第一部分和未被所述吸收层覆盖的第二部分；
通过氧和氮的至少一种掺杂所述抗氧化阻挡层的所述第一部分；以及
不通过任何的氧和氮掺杂所述抗氧化阻挡层的所述第二部分。
7.根据权利要求1所述的反射掩模，其中，所述衬底包括低热膨胀材料(LTEM)；并且所述低热膨胀材料选自由熔融二氧化硅、熔融石英(SiO2)掺杂的二氧化钛(TiO2)、熔融石英、氟化钙(CaF2)和它们的组合构成的组。
8.根据权利要求1所述的反射掩模，其中，所述反射多层包括多个交替的钼-硅(Mo/Si)膜。
9.一种反射掩模，包括：
低热膨胀材料的衬底；
反射多层，形成在所述衬底上，其中，所述反射多层包括具有顶部Mo膜的多个交替的钼-硅(Mo/Si)膜；
材料的覆盖层，形成在所述反射多层上，其中，所述覆盖层设置在所述反射多层的所述顶部Mo膜上并且直接接触所述顶部Mo膜；以及
吸收层，设置在所述覆盖层上，并且根据集成电路布局图案化所述吸收层。
10.一种用于形成反射掩模的方法，包括：
在低热膨胀材料的衬底上形成反射多层；
形成选自由钛、硅和锆构成的组的材料的覆盖膜；
在所述覆盖膜上形成吸收层；
根据集成电路布局图案化所述吸收层，从而在所述吸收层中形成开口，其中，所述覆盖膜的位于所述开口内的第一部分不被所述吸收层覆盖；以及
使用包含氧和氮的至少一种的气体通过所述开口对所述覆盖膜实施等离子体工艺，其中，氧和氮的至少一种因此掺杂所述覆盖膜的所述第一部分。
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