CN109154771B - 用于euv光刻术的隔膜 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于EUV光刻术的隔膜。在一种布置中，隔膜包括具有成以下顺序的层的叠层：第一覆盖层，包括第一金属的氧化物；包括化合物的基层，所述化合物包括第二金属和选自由Si、B、C和N组成的组的附加元素；和第二覆盖层，包括第三金属的氧化物，其中第一金属与第二金属不同，第三金属与第一金属相同或不同。

Description

用于EUV光刻术的隔膜
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年4月25日提交的EP申请16166775.3、于2016年10月21日提交的EP申请16195123.1以及2016年12月20日提交的EP申请16205298.9的优先权，这些申请的内容在此通过引用而全文并入本文。
技术领域
本发明涉及用于一种EUV光刻术的隔膜、图案形成装置组件和动态气锁组件。
背景技术
光刻设备是一种将所期望的图案施加到衬底(通常是在衬底的目标部分上)上的机器。例如，光刻设备可以用于集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可替代地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成要在集成电路的单层上形成的电路图案。可以将该图案转印到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的一部分、一个或几个管芯)上。通常，通过将图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行图案的转移。通常，单个衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。
光刻术被广泛地看作制造集成电路和其他器件和/或结构的关键步骤之一。然而，随着通过使用光刻术制造的特征的尺寸变得越来越小，光刻术正变成实现制造微型集成电路或其他器件和/或结构的更加关键因素。
图案印刷的极限的理论估计可以由用于分辨率的瑞利法则给出，如等式(1)所示：
Figure BDA0001839827020000021
其中λ是所用辐射的波长，NA是用以印刷图案的投影系统的数值孔径，k1是依赖于过程的调节因子，也称为瑞利常数，CD是所印刷的特征的特征尺寸(或临界尺寸)。由等式(1)知道，特征的最小可印刷尺寸的减小可以由三种途径实现：通过缩短曝光波长λ、通过增大数值孔径NA或通过减小k1的值。
为了缩短曝光波长并因此减小最小可印刷尺寸，已经提出使用极紫外(EUV)辐射源。EUV辐射是具有在10-20nm范围内的波长的电磁辐射，例如具有在13-14nm范围内的波长的电磁辐射。进一步地还提出可以使用具有小于10nm波长的EUV辐射，例如波长在5-10nm范围内，诸如6.7nm或6.8nm的波长。这样的辐射被称为术语“极紫外辐射”或“软X射线辐射”。可用的源包括例如激光产生的等离子体源、放电等离子体源或者基于由电子存储环提供的同步加速器辐射的源。
光刻设备包括图案形成装置(例如掩模或掩模板)。辐射被提供通过图案形成装置或从图案形成装置反射以在衬底上形成图像。可以提供隔膜组件以保护图案形成装置免受空气中悬浮颗粒和其它形式的污染物影响。用于保护图案形成装置的隔膜组件可以被称为表膜。图案形成装置的表面上的污染物可能导致在衬底上的制造缺陷。隔膜组件可以包括边界和横跨边界伸展的隔膜。
期望隔膜具有高发射率和低失效可能性的组合。也期望隔膜具有高EUV透射率。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于EUV光刻术的隔膜，该隔膜包括具有以下顺序的层的叠层：第一覆盖层，包括第一金属的氧化物；基层，包括化合物，所述化合物包括第二金属和选自由Si、B、C和N组成的组的附加元素；和第二覆盖层，包括第三金属的氧化物，其中第一金属与第二金属不同，第三金属与第一金属相同或不同。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于EUV光刻术的隔膜，其中：所述隔膜包括隔膜层，所述隔膜层包括化合物，所述化合物包括金属和附加元素；和隔膜的两个外表面的至少一部分由隔膜层中的化合物或附加元素的氧化物形成，其中：
所述金属是Mo，所述附加元素是Si；
所述金属是Ru，所述附加元素是Si；
所述金属是Zr，所述附加元素是Si；
所述金属是La，所述附加元素是Si；
所述金属是Sc，所述附加元素是Si；
所述金属是Y，所述附加元素是Si；
所述金属是Nb，所述附加元素是Si；
所述金属是Mo，所述附加元素是B；
所述金属是Ru，所述附加元素是B；
所述金属是Zr，所述附加元素是B；
所述金属是Nb，所述附加元素是B；
所述金属是Ti，所述附加元素是B；
所述金属是La，所述附加元素是B；或者
所述金属是Zr，所述附加元素是C。
根据本发明的一个方面，提供了一种制造用于EUV光刻术的隔膜的方法，包括：提供基层；和提供发射率层，发射率层在红外线中的发射率高于基层在红外线中的发射率，其中发射率层设置在不规则的支撑表面上；并且，发射率层的厚度使得不规则的支撑表面的不规则性在与不规则支撑表面相对的发射率层的表面中产生相应的不规则性。
根据本发明的一个方面，提供了一种制造用于EUV光刻术的隔膜的方法，包括：使用掩模来限定待蚀刻的支撑结构中的区域；蚀刻限定的所述区域，其中：所述掩模具有由包括多个直线段的掩模边界线限定的形状；并且每对直接相邻的直线段之间的内角大于90度。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于EUV光刻术的隔膜，包括自支撑部分，其中：自支撑部分的形状由包括多个基本上直线段的自支撑部分边界线限定；并且每对直接相邻的直线段之间的内角大于90度。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于EUV光刻术的隔膜，所述隔膜包括：基层；和覆盖层，其中所述覆盖层包括Mo与至少一种其他金属的合金。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于EUV光刻术的隔膜，所述隔膜包括：基层；和覆盖层，其中所述覆盖层包括硼硅酸盐玻璃。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于EUV光刻术的隔膜，所述隔膜包括：基层，所述基层包括以下物质中的一种或更多种：YSi2，ZrSi2，LaSi2和NbSi2。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于使用具有波长λ的EUV辐射的EUV光刻术的隔膜，所述隔膜包括以下列顺序的层的叠层：第一保护性覆盖层；第一发射率层，具有λ/2的厚度；第一阻挡层，具有λ/4的厚度；基层；其中第一保护性覆盖层的折射率与第一发射率层的折射率和第一阻挡层的折射率相匹配；并且其中选择层的厚度以实现自隔膜的相对侧上的界面的EUV反射之间的相消干涉。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于清洁用于EUV光刻术的隔膜的清洁工具，包括腔室，所述腔室包括入口开口和排出开口，用于提供穿过腔室的层流气流，使得所述层流的方向与隔膜的外表面平行；在所述腔室中，界面板设置成保持隔膜，和振动台，耦接到界面板并布置成振动隔膜，使得污染物颗粒被从隔膜的外表面释放。可替代地，代替振动台，在隔膜前面的声学扬声器，布置成用声波振动隔膜。
根据本发明的一个方面，提供了一种制造用于EUV光刻术的隔膜的方法，包括：提供基层或包括基层的叠层；在基层或叠层上形成非晶覆盖层。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于EUV光刻术的隔膜，所述隔膜包括：基层；和非晶覆盖层，所述非晶覆盖层提供隔膜的外表面。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于EUV光刻术的隔膜，所述隔膜包括：基层；覆盖层，所述覆盖层提供隔膜的外表面，其中覆盖层包括具有至少20％的sp3碳比例的碳。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于EUV光刻术的隔膜，所述隔膜包括：基层；覆盖层，所述覆盖层提供膜隔的外表面，其中覆盖层包括掺杂有碱金属或碱土金属的过渡金属。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于EUV光刻术的隔膜，所述隔膜包括：基层；覆盖层，所述覆盖层提供隔膜的外表面，其中覆盖层包含M1xM2yOz，其中M1是碱金属或碱土金属，M2是过渡金属，可选地是稀土金属。
根据本发明的一个方面，提供了一种制造用于EUV光刻术的隔膜的方法，包括：在支撑结构上形成至少一个基层；在所述基层下方的选定区域中蚀刻所述支撑结构，以形成包括所述基层的自支撑隔膜，其中：所述支撑结构与所述基层的热膨胀系数之间的差小于硅和所述基层的热膨胀系数之间的差。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于EUV光刻术的隔膜，包括自支撑部分，：自支撑部分包括基层并连接到由支撑结构支撑的非自支撑部分，其中支撑结构和基层的热膨胀系数之间的差小于硅和基层的热膨胀系数之间的差。
附图说明
现在将参考所附的示意性附图、仅以示例的方式来描述本发明的实施例，在附图中对应的附图标记指示对应部件，且在所述附图中：
图1示出了根据本发明的实施例的光刻设备；
图2是光刻设备的更详细的视图；
图3-8示意性地示出了根据本发明的不同实施例的隔膜的横截面图；
图9是比较各种材料的断裂韧性和屈服强度的图；
图10是显示出各种材料的屈服强度的温度依赖性的图；
图11-13分别是显示根据理论和实验的、作为不同厚度的MoSi2的波长的函数的透射率、反射率和吸光度的图；
图14显示通过1.5cm直径的MoSi2隔膜的EUV透射率分布；
图15显示对于在0.65W/cm2下曝光20小时的MoSi2隔膜的EUV透射率随着波长的变化(在隔膜的中心区域和其他区域之间没有看到显著差异)；
图16显示对于在1.8W/cm2下曝光20小时的MoSi2隔膜的EUV透射率随着波长的变化(虚线表示在中心区域中的透射率)；
图17-25示出了根据一个实施例的用于制造隔膜的示例性工艺流程；
图26以截面图示意性地示出了具有形成在通过多晶硅基层的各向异性蚀刻形成的不规则支撑表面上的发射率层的隔膜；
图27和28以截面图示意性地示出了在制造隔膜的方法中的步骤，所述隔膜具有形成在通过除了基层之外所设置的多晶硅层的各向异性蚀刻形成的不规则支撑表面上的发射率层的隔膜；
图29示出了掩模(左)和所得到的隔膜的自支撑部分(右)的示意性俯视图，所述掩模用于限定待蚀刻的区域以释放隔膜，其中所述掩模和自支撑部分具有90度角；
图30示出了掩模(左)和所得到的隔膜的自支撑部分(右)的示意性俯视图，所述掩模用于限定待蚀刻的区域以释放隔膜，其中所述掩模和自支撑部分具有内角大于90度的角，以减少角中的应力集中；
图31以截面图示意性地示出了具有基层和覆盖层的隔膜，其中覆盖层包含Mo与至少一种其他金属的合金，或者包含硼硅酸盐玻璃；
图32以截面图示意性地示出了具有基层、包含MoSi2或Si的覆盖层的第一子层、以及包含B的覆盖层的第二子层的隔膜；
图33示意性地示出了根据本发明的用于监测和清洁隔膜的清洁工具；
图34示意性地示出了制造隔膜的方法中的一个阶段；和
图35示意性地示出了图34的制造方法中的另一个阶段。
具体实施方式
图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的包括源收集器模块SO的光刻设备100。所述光刻设备100包括：
-照射系统(或照射器)IL，配置成调节辐射束B(例如EUV辐射)；
-支撑结构(例如掩模台)MT，构造成支撑图案形成装置(例如掩模或掩模版)MA，并与配置成精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；
-衬底台(例如，晶片台)WT，构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置成精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和
-投影系统(例如反射式投影系统)PS，配置成将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一个或更多个管芯)上。
照射系统IL可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，用以引导、成形、或控制辐射。
所述支撑结构MT以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如例如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置MA。所述支撑结构MT可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置MA。所述支撑结构MT可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构MT可以确保图案形成装置MA位于所期望的位置上(例如相对于投影系统PS)。
术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束B的横截面上赋予辐射束B、以便在衬底W的目标部分C上形成图案的任何装置。被赋予辐射束B的图案可以与在目标部分C上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。
图案形成装置MA可以是透射式或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同的方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
与照射系统IL类似，投影系统PS可以包括多种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型、或其它类型的光学部件，或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用真空之类的其他因素所适合的。可以期望将真空用于EUV辐射，因为其他气体可能会吸收太多的辐射。因此，借助真空壁和真空泵可以在整个束路径上提供真空环境。
如此处所示，所述光刻设备100是反射型的(例如采用反射式掩模)。
光刻设备100可以是具有两个(双平台)或更多个衬底台WT(和/或两个或更多个支撑结构MT)的类型。在这种“多平台”的光刻设备中，可以并行地使用附加的衬底台WT(和/或附加的支撑结构MT)，或可以在一个或更多个衬底台WT(和/或一个或更多个支撑结构MT)上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它的衬底台WT(和/或一个或更多个其它的支撑结构MT)用于曝光。
参照图1，照射系统IL接收来自源收集器模块SO的极紫外辐射束。用于产生EUV光的方法包括但不必限于将材料转换为等离子体状态，该材料具有在EUV范围内具有一个或更多个发射线的至少一种元素(例如氙、锂或锡)。在通常称为术语激光产生等离子体(“LPP”)的一种这样的方法中，所需的等离子体可以通过以激光束照射燃料来产生，该燃料例如是具有所需的发射线元素的材料的液滴、束流或簇团。源收集器模块SO可以是包括用于提供激发燃料的激光束的激光器(图1中未示出)的EUV辐射系统的一部分。所形成的等离子体发射输出辐射，例如EUV辐射，其通过使用设置在源收集器模块中的辐射收集器收集。激光器和源收集器模块SO可以是分立的实体，例如当使用CO2激光器提供用于燃料激发的激光束时。
在这种情况下，不会将激光器看作是形成光刻设备100的一部分，并且借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统，辐射束B被从激光器传递到源收集器模块SO。在其它情况下，所述源可以是源收集器模块SO的组成部分，例如，当所述源是放电产生等离子体的EUV发生器(通常被称为术语DPP源)时。
照射系统IL可以包括调整器，用于调整辐射束的角强度分布。通常，可以对照射系统IL的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，照射系统IL可以包括各种其它部件，例如琢面场反射镜装置和琢面光瞳反射镜装置。照射系统IL可以用于调节所述辐射束B，以在其横截面中具有所期望的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置MA来形成图案。在已经从图案形成装置(例如，掩模)MA反射后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统PS将辐射束B聚焦到所述衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置PW和位置传感器PS2(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器PS1用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如，掩模)MA。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如，掩模)MA和衬底W。
图2更详细地示出光刻设备100，包括源收集器模块SO、照射系统IL以及投影系统PS。发射EUV辐射的等离子体210可以由等离子体源形成。EUV辐射可以通过气体或蒸汽产生，例如氙气、锂蒸汽或锡蒸汽，其中产生发射辐射的等离子体210以发射在电磁波谱的EUV范围内的辐射。在一个实施例中，被激发的锡(Sn)的等离子体被提供以产生EUV辐射。
由发射辐射的等离子体210发射的辐射从源腔211被传递到收集器腔212中。
收集器腔212可以包括辐射收集器CO。横穿辐射收集器CO的辐射可以被聚焦在虚源点IF上。虚源点IF通常称为中间焦点，并且该源收集器模块SO布置成使得虚源点IF位于包围结构220的开口221处或其附近。虚源点IF是发射辐射的等离子体210的像。
随后辐射横穿照射系统IL，该照射系统IL可以包括布置成在图案形成装置MA处提供未图案化的束21的期望的角分布以及在图案形成装置MA处提供期望的辐射强度均匀性的琢面场反射镜装置22和琢面光瞳反射镜装置24。在未图案化的束21在由支撑结构MT保持的图案形成装置MA处反射时，图案化的束26被形成，并且图案化的束26通过投影系统PS经由反射元件28、30成像到由衬底台WT保持的衬底W上。
在照射系统IL和投影系统PS中通常可以存在比示出的元件更多的元件。此外，可以存在比图中示出的反射镜更多的反射镜，例如在投影系统PS中可以存在除图2中示出的元件以外的1-6个附加的反射元件。
可替代地，源收集器模块SO可以是LPP辐射系统的一部分。
如图1所示，在一个实施例中，光刻设备100包括照射系统IL和投影系统PS。照射系统IL被配置成发射辐射束B。投影系统PS通过中间空间(intervening space)与衬底台WT分离开。投影系统PS被配置成将赋予辐射束B的图案投影至衬底W上。所述图案用于辐射束B的EUV辐射。
可以至少部分地抽空在投影系统PS与衬底台WT之间的中间空间。可在投影系统PS的位置处由固体表面界定所述中间空间，所使用的辐射从所述固体表面被朝向衬底台WT引导。
在一个实施例中，光刻设备100包括动态气锁。动态气锁包括隔膜组件80。在一个实施例中，动态气锁包括由位于中间空间中的隔膜组件80覆盖的中空部。中空部位于辐射的路径周围。在一个实施例中，光刻设备100包括鼓风机，所述鼓风机被配置成用气流冲刷中空部的内部。辐射行进通过隔膜组件，之后撞击到衬底W上。
在一个实施例中，光刻设备100包括隔膜组件80。如上文所解释，在一个实施例中，隔膜组件80用于动态气锁。在这种情况下，隔膜组件80用作用于对DUV辐射进行滤光的滤光器。另外或可替代地，在一个实施例中，隔膜组件80为用于EUV光刻术的图案形成装置MA的表膜。本发明的隔膜组件80可用于动态气锁或用于表膜或用于另一目的，诸如光谱纯度滤光器。在一个实施例中，隔膜组件80包括隔膜40，所述隔膜40也被称为隔膜叠层。在一个实施例中，所述隔膜被配置成透射至少80％的入射EUV辐射。
在一个实施例中，隔膜组件80被配置成密封图案形成装置MA，以保护图案形成装置MA免受空气中悬浮颗粒和其它形式的污染物影响。图案形成装置MA的表面上的污染物可能导致在衬底W上的制造缺陷。例如，在一个实施例中，表膜被配置为减小颗粒可能迁移到光刻设备100中的图案形成装置MA的步进场中的可能性。
如果图案形成装置MA未受到保护，则污染物可能要求清洁或弃用图案形成装置MA。清洁图案形成装置MA会中断宝贵的制造时间，弃用图案形成装置MA成本高。更换图案形成装置MA也会中断宝贵的制造时间。
入射到隔膜40上的EUV将对隔膜40进行加热。加热将使隔膜40的温度升高。在目前的EUV源中，隔膜的温度通常达到约800-900℃。未来的EUV源可能具有更高的功率并且施加更高的热负荷。如果隔膜40的温度上升太多，则隔膜40的性能或寿命可能会降低。隔膜40甚至可能完全失效。
在隔膜40的各层中使用的材料可能需要满足各种功能要求，例如：a)具有发射率层以增加耐热负荷；b)具有外覆盖层(OLT)以保护隔膜免受恶劣的EUV扫描器环境的影响并延长其使用寿命；c)具有阻挡层以防止任何这些层的扩散/混合等。
因此，期望设计具有极低EUV反射率(例如EUVR<0.05％)的带鲁棒性的隔膜40，同时满足所有其他功能要求并允许大的工艺窗口以获得足够的制造良率。
在一些现有隔膜中使用的材料具有良好的机械性能和EUV透射率，但在红外线中具有相对低的发射率。低发射率限制了由这些材料制成的隔膜可以散失掉热量的速率。如果不再增设其他层，则隔膜在使用过程中会变得太热并且会失效。已经对这些隔膜增设了具有高发射率的覆盖层以增加发射率并改善性能。然而，这种覆盖层会不被期望地增加EUV反射率。例如，诸如Ru、Mo、Zr和Nb的金属具有良好的发射率但具有相对高的EUV反射率。另外，已发现覆盖层在使用期间会劣化。例如，如果Ru、Mo、Zr和Nb等金属不被保护的话，则它们在使用过程中会发生氧化。光子-离子蚀刻可能导致诸如SiN和SiO2的材料劣化，否则这些材料在高温下相对稳定。
图3示出了发现的提供改善后的属性平衡的隔膜40。在该实施例中，隔膜40包括具有以下列顺序的如下所述的多个层的叠层：第一覆盖层70、基层60和第二覆盖层80。第一覆盖层70包含第一金属的氧化物。基层60包括一化合物，该化合物包括第二金属和附加元素。附加元素选自由Si、B、C和N所组成的组。第二覆盖层80包括第三金属的氧化物。第一种金属与第二种金属不同。第三金属与第一金属相同，或第三金属与第一金属不同。在一个实施例中，第一覆盖层70和第二覆盖层80中的任一个或两个形成隔膜40的外表面。在图的取向中，隔膜40具有上外表面(面朝上)和下外表面(面朝下)。第一覆盖层70形成上外表面。第二覆盖层80形成下外表面。
在一个实施例中，基层60在红外线中具有高发射率。例如，在发射率在0(最小)和1(最大)之间变化的情况下，发射率可以大于0.2，可选地大于0.3，可选地大于0.4。因此，基层60有效地散发掉热量并防止隔膜40过热。第一覆盖层70和第二覆盖层80保护基层60免于劣化，例如由于入射的EUV辐射和/或氧化环境条件。在一个实施例中，基层60比第一覆盖层70和第二覆盖层80中的每一个都厚，可选地厚至少五倍，可选地至少厚10倍。在一个实施例中，基层60具有至少8nm的厚度，可选地至少10nm的厚度，可选地至少15nm的厚度，可选地至少20nm的厚度，可选地至少25nm的厚度。在一个实施例中，第一覆盖层70和第二覆盖层80中的每一个具有小于5nm的厚度，可选地小于4nm的厚度，可选地小于3nm的厚度，可选地小于2nm的厚度，可选地小于1nm的厚度。在一个实施例中，隔膜包括具有阻挡层(例如SiN层)的隔膜基层(例如，多晶硅层)，在阻挡层上增设有发射率层和保护性覆盖层OLT。通过使用最佳匹配的发射率和OLT覆盖层并利用相消干涉，可以最小化这种隔膜的EUV反射率(EUVR)。例如，如果EUV辐射的波长为13.5nm，则可以对于阻挡层使用“四分之一λ”的厚度：13.5nm/4≈3.3nm，对于发光层使用“二分之一λ”的厚度：13.5nm/2≈6.7nm，并且将发射率层和OLT覆盖层的折射率与阻挡层的折射率相匹配，例如对于阻挡层，n_SiN＝0.97；对于OLT覆盖层，n_OLT≈0.97，对于发射率层，n_em＝n_SiN 2≈0.94。
本文表1示出了最佳参数和材料以及它们在隔膜40中的功能的选择，隔膜40具有围绕隔膜芯层(其为基层)的对称夹层配置。下表中的SiO2是在多晶硅芯层的顶部以本质地形成的薄的自然氧化物层，其与SiN阻挡层接触。厚度值以nm给出。
表1：
Figure BDA0001839827020000131
这种隔膜设计可以使覆盖层和隔膜基层材料的工艺窗口最大化。该特定设计允许Si基层和SiN阻挡层的工艺窗口非常大。
尽管上面提到了特定的EUV波长(13.5nm)和隔膜材料以举例说明多晶硅隔膜基层与任何其他功能层的最佳匹配，但是这意味着满足上述针对给定的EUV波长的标准的材料和层的任何组合均包括在本文中。
在一个实施例中，选择基层60的厚度以实现来自第一覆盖层70和第二覆盖层80的EUV反射之间的相消干涉。相消干涉期望地降低了隔膜40的总反射率。在一个实施例中，基层60的厚度为9nm+/-2nm，优选地为+/-1nm，已经发现这会导致第一覆盖层70和第二覆盖层80之间的分离，从而引起相消干涉。在一个实施例中，基层60的厚度为16nm+/-2nm，优选地为+/-1nm，已经发现这会导致第一覆盖层70和第二覆盖层80之间的分离，从而引起相消干涉。已经发现，增强来自第一覆盖层70和第二覆盖层80的EUV反射之间的相消干涉的这些实施例在第一金属和第三金属中的任一个或两者包括Zr的情况下特别有效。
在一个实施例中，第一金属的氧化物和第三金属的氧化物中的任一个或两者是氧导电氧化物(oxygen conductive oxide)。氧导电氧化物是允许氧传输通过氧化物晶格的氧化物。氧导电氧化物非常适合于第一覆盖层和第二覆盖层，这是因为氧导电氧化物在氧化环境中特别稳定。已知氧导电氧化物具有优异的鲁棒性并且用于高温下的催化。氧导电氧化物在氧含量变化的环境中很好地保持其属性，因为它们可以作为氧的缓冲物。氧导电氧化物能够响应于环境中氧含量的变化而吸收和释放氧。EUV辐射通常会增加保护层中的空位和其他缺陷的数量。存在氧导电氧化物，例如ZrO2，其即使在高含量的氧晶格缺陷下也是稳定的。
在一个实施例中，第一金属和第三金属中的任一个或两者选自由Nb、Zr、Ce、Ti、La、Y和Al所组成的组，分别形成例如NbO2、ZrO2、CeO2、TiO2、La2O3、Y2O3。可选地，第一金属和第三金属中的任一个或两者选自由Zr和Y所组成的组。已发现Zr的氧化物特别有效。还发现Y的氧化物特别有效。任何氧化物可以被掺杂。例如，在使用Zr的氧化物的情况下，氧化物可以掺杂氧化钇(Y2O3)以形成氧化钇稳定的氧化锆。可以使用不同氧化物的任何混合物。
在一个实施例中，在基层中包含第二金属和附加元素的化合物由第二金属和附加元素组成(即，除了可选的掺杂剂之外，化合物中没有其他元素)。
在一个实施例中，在基层60的化合物中第二金属是Mo并且所述附加元素是Si，例如是MoSi2和/或Mo和Si以任何其他稳定的化学计量构成的物质。在一个实施例中，该化合物由Mo和Si组成。
在一个实施例中，在基层60的化合物中第二金属是Ru并且所述附加元素是Si，例如是RuSi2和/或RuSi和/或Ru和Si以任何其他稳定的化学计量构成的物质。在一个实施例中，该化合物由Ru和Si组成。
在一个实施例中，在基层60的化合物中第二金属是Zr并且所述附加元素是Si，例如是ZrSi2和/或Zr和Si以任何其他稳定的化学计量构成的物质。在一个实施例中，该化合物由Zr和Si组成。
在一个实施例中，在基层60的化合物中第二金属是La并且所述附加元素是Si，例如是LaSi2和/或La和Si以任何其他稳定的化学计量构成的物质。在一个实施例中，该化合物由La和Si组成。
在一个实施例中，在基层60的化合物中第二金属是Sc并且所述附加元素是Si，例如是ScSi2和/或Sc和Si以任何其他稳定的化学计量构成的物质。在一个实施例中，该化合物由Sc和Si组成。
在一个实施例中，在基层60的化合物中第二金属是Y并且所述附加元素是Si，例如是YSi2和/或Y和Si以任何其他稳定的化学计量构成的物质。在一个实施例中，该化合物由Y和Si组成。
在一个实施例中，在基层60的化合物中第二金属是Nb并且所述附加元素是Si，例如是NbSi2和/或Nb和Si以任何其他稳定的化学计量构成的物质。在一个实施例中，该化合物由Nb和Si组成。
在一个实施例中，在基层60的化合物中第二金属是Mo并且所述附加元素是B，例如是MoB2和/或Mo和B以任何其他稳定的化学计量构成的物质。在一个实施例中，该化合物由Mo和B组成。
在一个实施例中，在基层60的化合物中第二金属是Ru并且所述附加元素是B，例如是RuB2和/或Ru和B以任何其他稳定的化学计量构成的物质。在一个实施例中，该化合物由Ru和B组成。
在一个实施例中，在基层60的化合物中第二金属是Zr并且所述附加元素是B，例如是ZrB2和/或Zr和B以任何其他稳定的化学计量构成的物质。在一个实施例中，该化合物由Zr和B组成。
在一个实施例中，在基层60的化合物中第二金属是Nb并且所述附加元素是B，例如是NbB2和/或Nb和B以任何其他稳定的化学计量构成的物质。在一个实施例中，该化合物由Nb和B组成。
在一个实施例中，在基层60的化合物中第二金属是Ti并且所述附加元素是B，例如是TiB2和/或Ti和B以任何其他稳定的化学计量构成的物质。在一个实施例中，该化合物由Ti和B组成。
在一个实施例中，在基层60的化合物中第二金属是La并且所述附加元素是B，例如是LaB6和/或La和B以任何其他稳定的化学计量构成的物质。在一个实施例中，该化合物由La和B组成。
在一个实施例中，在基层60的化合物中第二金属是Zr并且所述附加元素是C，例如是ZrC和/或Zr和C以任何其他稳定的化学计量构成的物质。在一个实施例中，该化合物由Zr和C组成。
本发明人发现以下组合特别有效：第一金属是Zr，第二金属是Mo，附加元素是Si，第三金属是Zr。
第一金属的氧化物和第三金属的氧化物不限于单金属氧化物。在一个实施例中，第一金属的氧化物是包含第一金属和一种或更多种其他金属的混合金属氧化物。在一个实施例中，第三金属的氧化物是包含第三金属和一种或更多种其他金属的混合金属氧化物。在一个实施例中，第一金属的氧化物是包含第一金属和一种或更多种其他金属的混合金属氧化物，第三金属的氧化物是包含第三金属和一种或更多种其他金属的混合金属氧化物。
在图3所示类型的实施例中，在基层60中包含的第二金属和附加元素的化合物的至少一部分与第一覆盖层70中的第一金属的氧化物和第二覆盖层80中的第三金属的氧化物中的任一个或两者接触。这种布置相对容易制造。可以使用这样的布置，其中在使用所述隔膜40的条件下，第一覆盖层70中的第一金属的氧化物和第二覆盖层80中的第三金属的氧化物提供对基层60的充分保护。图4-6示出了提供更复杂结构的实施例。
图4示出了基层60包括多个基层子层61-63的实施例。基层子层61-63中的至少一个包括含有第二金属和附加元素的化合物。在所示的示例中，基层60包括基层第一子层61、基层第二子层62和基层第三子层63。基层第二子层62设置在基层第一子层61和基层第三子层63之间。基层第二子层62包括含有第二金属和附加元素的化合物。基层第一子层61包括附加元素的氧化物。基层第三子层63包括附加元素的氧化物。
在一个实施例中，如图4所示，基层第一子层61的至少一部分与第一覆盖层70中的第一金属的氧化物接触。在一个实施例中，如图4所示，基层第三子层63的至少一部分与第二覆盖层80中的第三金属的氧化物接触。
在一个实施例中，基层第一子层61和基层第三子层63保护基层第二子层62在使用期间免受损坏。例如，基层第一子层61和基层第三子层63可以用作抗氧化扩散阻挡层。在附加元素是Si的情况下，基层第一子层61和基层第三子层63中的任一个或两者可以包括二氧化硅(SiO2)。基层第一子层61和基层第三子层63可以称为氧化皮(scale)。这些氧化皮可以在基层第二子层62上自然地形成(即，通过在氧化环境中热力学上有利地或自发地形成)。在这种情况下，氧化皮可以称为自然氧化皮或自然氧化物。
第一覆盖层70和第二覆盖层80保护基层第一子层61和基层第三子层63，例如通过EUV光子防止这些子层的蚀刻或降低这些子层的蚀刻速率。
在第二金属是Mo或Ru并且附加元素是Si的情况下，特别在热力学上有利地形成二氧化硅的氧化皮。由此形成的氧化皮在高温下是致密且稳定的。
可以基于以下两个反应的热来判断硅化物在氧化时形成保护性二氧化硅氧化皮的能力：
反应1：MSi2+O2→MxSiy+SiO2
反应2：nMSi2+(4n+k)O2→MnOk+2nSiO2
反应1产生二氧化硅(silica)氧化皮和硅化物。反应2产生两种氧化物的混合物：金属氧化物和二氧化硅。后一种情况是不期望的，因为在这种情况下不会形成保护性氧化皮。两种反应的热力学概率可以通过使用类似于下面给出的公式的公式所计算的两个反应产生的热来评估：
Figure BDA0001839827020000171
计算反应1在298K下的焓，并按氧原子数归一化。通过比较反应1和反应2的焓，可以判断哪个反应在热力学上更有利。不考虑焓的温度依赖性。Nicolet等人在Solid StateElectronics，1978,21,667-675上已证明这种简化是合理的。
对于不同硅化物，反应1和反应2的焓的比较在下表2中给出：
表2：
Figure BDA0001839827020000181
当反应2的ΔH298 r小于反应1的ΔH298 r时，保护性二氧化硅氧化皮的形成在热力学上是有利的。该表示出了二氧化硅氧化皮最有利地形成的硅化物是RuSi2和MoSi2。此外，本发明人通过分析氧化动力学发现，MoSi2具有最高的活化能，因此最难氧化(有利于形成稳定的保护层而不是MoSi2本身的氧化)。
图5示出了第一覆盖层70包括第一覆盖层第一子层71和第一覆盖层第二子层72的实施例。第一覆盖层第一子层71包括第一金属的氧化物。第一覆盖层第二子层72包括第一覆盖层沉积的氧化物。第一覆盖层第二子层72位于第一覆盖层第一子层71和基层60之间。第一覆盖层沉积的氧化物可以沉积在基层60上以提供类似于由在基层60中包含第二金属和附加元素的化合物上形成的天然氧化物(如二氧化硅)提供(如在上述参照图4讨论的实施例中的基层第一子层61和基层第三子层63)的保护。在自然氧化物不容易或稳定地(例如在高温下)形成在包含第二金属和附加元素的化合物上的情况下，可以提供第一覆盖层沉积的氧化物。在一个实施例中，自然氧化物可具有低熔点，例如，其可导致使用中的不稳定性或失效。在这种情况下，可以在沉积第一覆盖层沉积的氧化物之前去除自然氧化物。在一个实施例中，第一覆盖层沉积的氧化物包括硅的氧化物(例如二氧化硅)。
在一个实施例中，第二覆盖层80被以相应的方式配置。在这样的实施例中，第二覆盖层80包括第二覆盖层第一子层81和第二覆盖层第二子层82。第二覆盖层第一子层81包括第三金属的氧化物。第二覆盖层第二子层82包括第二覆盖层沉积的氧化物。第二覆盖层第二子层82位于第二覆盖层第一子层81和基层60之间。在一个实施例中，第二覆盖层沉积的氧化物包括硅的氧化物(例如二氧化硅)。
图6示出了对应于图4和5的实施例的组合的隔膜40。在该隔膜40中，基层60包括基层第一子层61、基层第二子层62和基层第三子层63，如上参照图4所述。另外，隔膜40包括具有第一覆盖层第一子层71和第一覆盖层第二子层72的第一覆盖层70，如上参照图5所述。另外，隔膜40包括第二覆盖层80，其具有第二覆盖层第一子层81和第二覆盖层第二子层82，如上参照图5所述。相对于图4和5的实施例的附加层可以通过提供对包括包含第二金属和附加元素的化合物的基层60的部分(基层60的在基层第二子层62中的发光部分)的改进的保护来增加隔膜40的鲁棒性。
在图3-6中，示出了具有第一覆盖层70和第二覆盖层80的实施例。然而，这些层不是必需的。在其他实施例中，如例如图7和8中所示，可以省略第一覆盖层70和第二覆盖层80。可以更容易地制造这种类型的隔膜40。已经发现，这种隔膜40可以有效地工作，至少对于有限的EUV功率。
图7示出了包含隔膜层50的隔膜40。隔膜层50包括包含金属和附加元素的化合物。在图7的实施例中，隔膜40的两个外表面的至少一部分由隔膜层50中的化合物形成。隔膜层50中的化合物可具有上面针对图3-6的实施例中包含第二金属和附加元素的化合物所描述的任何成分。隔膜层50的厚度可以是上面针对图3-6的实施例中的基层60所描述的任何厚度。
图8示出了包含隔膜层50的隔膜40。隔膜层50包括含有金属和附加元素的化合物。在图8的实施例中，隔膜40的两个外表面的至少一部分由隔膜层50中的化合物中的附加元素的氧化物形成。隔膜层50中的化合物可具有上面针对图3-6的实施例中包含第二金属和附加元素的化合物所描述的任何成分。隔膜层50包括隔膜层第一子层51、隔膜层第二子层52和隔膜层第三子层53。隔膜层第一子层51可以具有上面针对图4和6的实施例中基层第一子层61所描述的任何成分。隔膜层第二子层52可以具有上面针对图4和6的实施例中基层第二子层62所描述的任何成分。隔膜层第三子层53可以具有上面针对图4和6的实施例中基层第二子层63所描述的任何成分。由此，隔膜层第一子层51和隔膜层第三子层53保护隔膜层第二子层52在使用期间免受损坏。隔膜层50(包括所有的隔膜层子层51-53)的厚度可以是上面针对图3-6的实施例中的基层60所描述的任何厚度。
可选地，可以提供一个或更多个另外的层以进一步保护隔膜40。例如，可以在基层60的上方和下方提供Al2O3薄层(例如1nm或更小)(在有或没有任何中间层的情况下)。
已经发现，图7和8中所示类型的隔膜40在金属是Mo或Ru并且附加元素是Si的情况下特别有效，这是由于热力学上有利于形成保护性二氧化硅氧化皮(在图8的布置中形成隔膜层第一子层51和隔膜层第三子层53)。
在所有上述实施例中，已发现当提供高发射率的层(基层60或隔膜层50)包括含有Mo和Si或Ru和Si的化合物(特别是由Mo和Si或Ru和Si组成的化合物)时，隔膜40的表现特别好。保护性二氧化硅氧化皮的形成确保了对由于氧化或光子蚀刻造成的损坏的高度的鲁棒性。此外还发现，这些化合物的热机械属性特别好地适用于EUV。MoSi2的热机械属性将在下面详细讨论。预期类似的考虑适用于RuSi2。
MoSi2(并且，预期RuSi2)在机械方面类似于SiN。但是，MoSi2可以被制成比SiN厚。由此可以使基于MoSi2的隔膜40比基于SiN的相应隔膜更强，同时仍然具有在13.5nm处的高EUV透明度。此外，MoSi2和RuSi2具有固有的高发射率并且不需要额外的金属覆盖层(如上所述，其倾向于增加EUV反射)。已发现来自MoSi2的EUV反射小于0.1％。
图9示出(显示为椭圆)各种材料的近似屈服强度和断裂韧性。表示MoSi2的椭圆位于图的中心附近。对于块状的MoSi2使用图形绘制椭圆。对于薄膜来说，图形会更有利。用于EUV的隔膜40，例如作为表膜，需要具有至少0.1GPa的屈服强度(即，标记为MIN的虚线的右侧)。pSi表膜和SiN表膜的屈服强度在图的下部用虚线标出。MoSi2的屈服强度可以轻松高于所需的最小值。此外，MoSi2具有相对高的断裂韧性(例如与pSi的断裂韧性相比)。高断裂韧性意味着MoSi2可以做得更薄，这会提高EUV透射率。
此外，对于MoSi2来说，延展性至脆性转变温度(DBTT)高于1000℃。这高于隔膜40在正常使用期间可能达到的最高温度TMAX(在下面的图10中标记)。因此，与具有低于TMAX的DBTT的材料(例如pSi，如图10中标记为pSi DBTT的虚线所示)相比，基于MoSi2的隔膜40不太可能经历显著的蠕变和相应的张力损失，使得材料可以在使用中通过DBTT进行热循环。
屈服强度的温度依赖性在图10中示出。与pSi和纯Mo相比，例如，MoSi2的屈服强度保持稳定，并且直到1500°K都高于0.1GPa的最小值。
图11-13示出了研究在使用期间与散掉热相关的波长范围内的不同厚度的MoSi的吸光度(对应于发射率)的实验和理论工作的结果。吸光度(发射率)可以从透射率和反射率导出，其可以通过实验测量或在理论上估计。图11示出了波长范围内的透射率变化。图12示出了波长范围内反射率的变化。图13示出了波长范围内的吸光度(发射率)变化。在每个图中，提供了四条理论上确定的曲线，标记为301、302、303和304并显示为虚线。另外，提供了三条实验确定的曲线，标记为311、312和313并显示为实线。每幅图中的曲线301示出了在25nm厚的SiN层的一侧上的3.5nm的MoSi2层的理论结果(其对发射率没有显著贡献)。每幅图中的曲线302示出了在25nm厚的SiN层的两侧上的3.5nm的MoSi2层的理论结果。每个图中的曲线303示出了在50nm厚的pSi层的两侧上的3.5nm的MoSi2层的理论结果(其对发射率没有显著贡献)。每幅图中的曲线304示出了31nm厚的MoSi2层本身的理论结果。每幅图中的曲线311示出了在SiN上的3.5nm厚的MoSi2层的实验结果。每幅图中的曲线312示出了在SiN层两侧上的3.5nm厚的层的实验结果。每幅图中的曲线313示出了在pSi层两侧上的3.5nm厚的MoSi2层的实验结果。
图11-13示出即使对于薄的MoSi2层，也可以实现约0.2和更高的吸光度(发射率)。对于较厚的MoSi2层，可以实现高于0.4的吸光度。预期在包含MoSi2层的隔膜40中应该实现高于0.4的吸光度(发射率)，所述MoSi2层在10-50nm的范围内。即使对于非常薄的MoSi2层也实现被观察到的高发射率表明即使MoSi2在使用期间劣化并且变薄，隔膜40的发射率也可保持相对高。因此，热负荷可以在相当长的一段时间内保持处于控制之下。因此可以延迟隔膜40的失效。
示例的MoSi2隔膜40已经被制造成具有1.5cm直径和20nm的厚度。图14示出了发现示例的隔膜40的透射如何在隔膜40的表面上变化。透射在84％和88％之间变化，最常见的透射(图中的峰值)在约86.5％。预计过程改进，例如增加密度、降低氧化或两者，可以进一步改善透射。隔膜40能够承受相当于吸收的2Watts/cm2以上的EUV功率。EUV反射率低于Ru、Mo和Zr的反射率。EUV反射率也低于0.05％的目标参考值。
如上面参考图3-8所讨论的，MoSi2形成保护性二氧化硅氧化皮。实验表明，该二氧化硅氧化皮在相当于吸收的0.65W/cm2的EUV功率下是稳定的，但是对应于1.8W/cm2的EUV功率下开始由EUV光子蚀刻该二氧化硅氧化皮。下面参考图15和16描述这些实验的结果。
图15和16示出了对于吸收的0.65W/cm2(图15)和吸收的1.8W/cm2(图16)，根据EUV波长变化的透射百分数的所测量的变化。在图15的实验中，发现透射在整个隔膜上大致均匀。然而，在图16的实验中，在隔膜40的中心区域发现了相当更高的透射率(由虚线表示)。中心区域也被发现是发红的。这表明MoSi2由于中心区域的保护性氧化皮的移除或损坏而正被蚀刻掉。
图15和16的实验表明，图8的实施例可以用于较低的EUV功率，而对于较高的EUV功率，包括附加保护层的实施例(例如以上参考图3-6所描述的)可以是期望的。
图17-25示出了根据一个实施例的用于制造隔膜40的示例性工艺流程。所述工艺流程不受特别限制。可以根据期望使用各种其他工艺流程。
图17示出了包括硅晶片320的起始状态。
硅晶片320的热氧化形成氧化物层322，如图18所示。
在随后的步骤中，将MoSi2层324沉积在氧化物层322上，如图19所示。可以使用任何合适的技术执行沉积，例如化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)或物理气相沉积(PVD)。
在后续步骤中，在MoSi2层324上形成硅酸四乙酯(TEOS)氧化物层326，如图20所示。
在后续步骤中，在叠层的背侧上去除氧化物层322，如图21所示。
在后续步骤中，在堆叠周围提供封装层328，如图22所示。封装层328可以包括等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或低压化学气相沉积(LPCVD)沉积的SixNy掩模(例如Si3N4)。
后续步骤包括在封装层328中对窗口进行图案化和干法蚀刻，如图23所示。
在后续步骤中，应用KOH蚀刻以选择性地去除背侧上的硅晶片320的一部分。
最后，应用湿法蚀刻或干法蚀刻以去除TEOS层326和氧化物层324的至少一部分以形成隔膜40。
在上述实施例中，在红外线中具有高发射率的金属氧化物材料(包含第二金属和附加元素的化合物，例如MoSi2)用于隔膜40的基层60。各种不同的覆盖层可以被提供以在使用期间改善鲁棒性和可靠性。图26-28示出了用于生产在红外线中具有高发射率的替代隔膜40的制造过程中的示例性步骤。替代隔膜不一定必须在基层60内使用第二金属和附加元素。诸如多晶硅的标准材料可用于基层60。在红外线中的高发射率除由了基层60提供之外，还由发射率层(在红外线中具有高发射率的层)提供。通过调整发射率层表面的拓扑结构来增加可用于提供高发射率的材料范围，以减少来自发射率层的破坏性EUV反射。
所述方法包括提供基层60。所述方法还包括提供发射率层400。发射率层400在红外线中具有高发射率。例如，在发射率在0(最小)和1(最大)之间变化的情况下，发射率可以大于0.2，可选地大于0.3，可选地大于0.4。因此，发射率层400有效地散发掉热量并防止隔膜40在使用中过热。在一个实施例中，发射率层400的发射率高于基层60的发射率。
在一个实施例中，基层60包括多晶硅。
在一个实施例中，发射率层400包括以下元素中的一个或更多个：Ru、Mo、Zr和Nb。已经发现Ru提供特别好的发射率(当提供在约1nm-10nm的厚度范围内时)。当在具有光滑表面的层中提供时，Ru和其他材料对于近正入射EUV具有相对高的反射率(对于Ru约为1％)。这种高反射率不被期望地降低了对比度。
为了制造低的EUV反射表膜，存在几种主要策略，例如使用本质上低的EUV反射材料。另一种策略是使用粗糙的界面和/或夹层，如下所述。
通过在不规则的支撑表面上提供发射率层400来降低近正入射的反射率。不规则的支撑表面可以由平坦的支撑层402或基层60的表面(或两者，其中基层60的表面中的不规则性转移到平坦的支撑层)形成。发射率层402的厚度使得不规则的支撑表面的不规则性在发射率层400的与支撑表面相对的表面中产生相应的不规则性。在不规则性的尺度相对小的情况下，可以将发射率层400的表面中的不规则性描述为的表面粗糙度。对于在30nm的多晶硅上的4nm的Ru的平滑膜，发明人已经发现正入射EUV反射率R＝约1.2％。相反，在由特征长度尺度1nm的粗糙度限定的不规则的支撑表面上形成的Ru的发射率层400具有R＝约0.5％。在一个实施例中，特征长度尺度被定义为表面拓扑的平均峰-谷高度差。然而，峰之间的面内间距不应太高。通常，峰之间的平均面内的间距小于约100nm。在由特征长度尺度3nm的粗糙度限定的不规则的支撑表面上形成的Ru的发射率层400具有小于0.001％的R。在多个实施例中，发射率层400的表面中的不规则性具有至少2nm的特征长度尺度，可选地至少3nm的特征长度尺度。发射率层400的表面中的不规则性可具有比3nm长得多的长度尺度，甚至高达和超过EUV波长。这种不规则表面可以描述为具有随机方向和尺寸的琢面的表面。琢面在随机方向和图像外重新改变零阶(正入射)反射的方向，从而减少或消除对对比度的负面影响。即使琢面明显大于通常与表面粗糙度相关联的不规则性，该效果也类似于粗糙度。
可以以各种方式形成不规则的支撑表面。在一个实施例中，处理基层60和形成在基层60上的平坦的支撑层402中的任一个或两者以产生不规则的支撑表面。图26示出了这种类型的方法的结果。在该实施例中，底部蚀刻的硅晶片320从下向上支撑：下覆盖层401(例如Si3N4)、多晶硅基层60、平坦的支撑层402和发射率层400。在沉积平坦的支撑层402之前，将各向异性蚀刻应用于多晶硅基层60的上表面。选择多晶硅的微晶尺寸，使得各向异性蚀刻在基层60中产生具有所期望的不规则性的上表面。然后将平坦的支撑层402设置在足够薄的层中，使得基层60的上表面的不规则性在平坦的支撑层的上表面中产生相应的不规则性，从而为发射层400形成所期望的不规则支撑表面。发射率层400类似地设置在足够薄的层中，使得平坦的支撑层402的上表面中的不规则性在发射率层400的表面中产生相应的不规则性。平坦的支撑层402和发射率层400可以例如具有在约1nm至约10nm范围内的厚度。
图27和28示出了用于形成发射率层400的替代方法中的阶段，其中在硅晶片320和基层60之间提供附加层406。在一个实施例中，附加层406包括多晶材料，诸如多晶硅。在沉积在平坦的支撑层402(例如Si3N4)的上表面上之前，处理附加层406以产生不规则的上表面。该处理可以包括例如各向异性蚀刻。在平坦的支撑层402上形成基层60，其可以例如还包括诸如多晶硅的多晶层。在所示的实施例中，在基层60上形成上覆盖层407(例如Si3N4)，从而提供图27中所示的布置。随后施加背侧蚀刻以去除硅晶片320的一部分和附加层406的一部分，直到平坦的支撑层402的底表面(其可以用作蚀刻停止件)。由于平坦的支撑层402最初已经形成在附加层406的不规则的上表面上，所以平坦的支撑层402的下表面是不规则的支撑表面。然后，在不规则的支撑表面上沉积发射率层400以产生图28的布置。发射率层400设置在足够薄的层中，使得不规则的支撑表面中的不规则性在发射率层400的两个表面中产生相应的不规则性。
在图28所示类型的布置中，提供给基层60和硅晶片320之间的附加层406的不规则性(例如粗糙度)也可以改善基层60和硅晶片320之间的粘附性。
在通过多晶材料的各向异性蚀刻形成不规则的支撑表面的实施例中，相对于隔膜的法线，在不规则的支撑表面中的微晶面的平均角度优选小于85％，可选地小于80％，可选地小于70％，可选地小于60％，可选地小于50％。这种属性可以通过适当选择多晶材料中的微晶尺寸和各向异性蚀刻中的蚀刻条件来实现。90度的偏离将导致来自微晶面的正入射辐射的镜面反射被引导远离法线方向。对于上述小于90度的角度，已经发现大部分镜面反射将被引导得远离法线，使得它们不会被成像设备捕获，因此不会对对比度产生负面影响。
如图29示意性所示，隔膜通常使用矩形掩模410(左)形成，以限定支撑结构(例如硅晶片)的区域，以通过蚀刻去除，从而释放隔膜40。所得到的隔膜40(右)的自支撑部分将具有与掩模410相同的整体形状。隔膜40的自支撑部分的形状由自支撑部分的边界线412限定。在矩形掩模410的情况下，自支撑部分的边界线412将包括具有90度角414的四个直边(在小角度范围内)。发明人已经发现，90度角414在隔膜40的自支撑部分中引起显著的应力集中。应力集中增加了隔膜40失效的机会和/或缩短了隔膜40的寿命。由于在制造期间隔膜40的尺寸的轻微变化而形成应力集中，这意味着隔膜40不再精确地配合支撑框架(例如导致凸出)。
发明人已经发现，产生具有大于90度的内角的角减少或避免了应力集中。由此可以改善隔膜40的可靠性和/或寿命。也减少了角附近的光学干扰。
因此，在一个实施例中，如例如图30中所示的，提供了用于EUV光刻的隔膜40。隔膜40可以例如通过如下方式制造，使用掩模410(左)来限定待蚀刻的支撑结构的区域，然后蚀刻所限定的区域。支撑结构可包括支撑隔膜40的层的硅晶片。限定区域的蚀刻包括移除硅晶片的一部分以释放隔膜40。隔膜40的一部分变为自支撑的。隔膜40的自支撑部分的形状由自支撑部分的边界线412(右)限定。自支撑部分的边界线412包括多个基本上直线段。在图30所示的示例中，自支撑部分的边界线412包括八个基本上直线段。每对直接相邻的直线段之间的内角416布置成大于90度，可选地至少95度，可选地至少100度，可选地至少110度，可选地至少120度。这仅针对图30中的一个内角示出，但是可以清楚地看到所有内角416都大于90度。外角418(180度减去内角416)将小于90度。由此减少了应力集中并改善了隔膜的可靠性和/或寿命。也减小了隔膜40的角附近的光学干扰(由应力集中引起)。
在使用各向异性蚀刻来释放隔膜40的情况下，蚀刻将沿着结晶面。这可能意味着内角416没有完全规定微观尺度的角的形态。然而，在减小应力集中方面，与设置90度角的情况相比，本实施例提供的从一个直线段到另一个直线段的过渡仍然得到改善。角中丢失的表膜区域(相对于矩形情形)不必非常大(例如，它可以是约10-100平方微米的量级)。因此，角的几何形状的变化可以容易地设计成不干扰隔膜40的区域，EUV辐射在使用时将通过该区域。
包含由多晶硅形成的基层60或包含第二金属和附加元素(例如MoSi2)的化合物的隔膜40可以形成保护基层免受过度氧化的自然氧化物(保护性尺度)，例如，SiO2。然而，自然氧化物可能通过EUV辐射被蚀刻掉，并最终在使用期间完全停止保护基层60。发明人已经发现，包含硼硅酸盐玻璃的覆盖层可以提供对基层60的改进的保护。图31示出了一种示例性布置，其中隔膜40包括基层60，该基层60在每一侧上由包含硼硅酸盐玻璃的覆盖层420保护。包含硼硅酸盐玻璃的覆盖层420可以有效地与多种多样的基层60的成分结合使用，基层60的成分包括多晶硅、包含第二金属和附加元素的化合物、以及各种其他成分，例如MoC和其他碳化物。
可以形成硼硅酸盐玻璃，代替基层60的自然氧化物。可替代地，硼硅酸盐玻璃可以通过将基层的自然氧化物转变成硼硅酸盐玻璃来形成。可替代地，可以形成硼硅酸盐玻璃以覆盖基层60的自然氧化物。
可用的各种硼硅酸盐玻璃成分允许期望地调节覆盖层420的属性。发明人已经发现，例如通过适当选择硼硅酸盐玻璃的成分，可以实现相对于自然氧化物的优异稳定性。
与CMOS兼容的沉积硼硅酸盐玻璃薄层的方法是本领域已知的(参见，例如，J.LeibO.Gyenge，U.Hansen，S.Maus，K.Hauck，I.Ndip，M.Toepper的用于功率应用的低温度玻璃薄膜，2011电子元件和技术会议(2011Electronic Components and TechnologyConference)，978-1-61284-498-5/11)。据报道，这些方法产生的涂层的热膨胀系数(CTE)与Si的CTE非常接近地匹配。在基层60包括多晶硅的情况下，与自然氧化物层(其中所述的CTE通常匹配地不太好)相比，这种匹配应当在高功率EUV应用中产生优异的机械属性。此外，硼硅酸盐玻璃的制剂是可以获得的，其在相对较低的温度下软化，这会降低裂缝形成的风险和相关联的保护属性的损失。
各种技术可用于沉积硼硅酸盐玻璃覆盖层420。针对于基层60最初在基层60的外表面上设置有自然氧化物(例如1.5-2nm的SiO2层)的情形来说，下面给出三个示例。
在第一示例方法中，剥离自然氧化物。这可以例如通过将隔膜40浸入HF中来实现。然后在基层60上沉积一层硼硅酸盐玻璃(例如几纳米厚，例如2nm厚)以形成覆盖层420。等离子体增强的电子束沉积可用于例如沉积硼硅酸盐玻璃。
在第二示例方法中，硼硅酸盐玻璃层沉积在自然氧化物的顶部。这种布置提供增强的抗氧化保护，但自然氧化物的存在将降低EUV的透射率。
在第三示例方法中，将作为自然氧化物的SiO2转化为硼硅酸盐玻璃。这可以例如通过使SiO2与B2O3和本领域已知的用于这种转化的其它添加剂反应来实现。例如，B2O3层可以与Na2O、Li2O、P2O5或对于所期望属性的玻璃所需要的任何物质一起共同沉积在SiO2上。可以应用高温退火步骤来完成转变。
在替代实施例中，覆盖层420包括Mo与至少一种其他金属的合金，所述金属例如是以下中的一种或更多种：Ta、Ti、Cr、Ni和Nb。这种覆盖层420可以例如与包括多晶硅的基层60结合使用。Mo在红外线中具有期望的高发射率，但即使在室温下也在空气中发生氧化，并且在较高温度下会迅速氧化。可以提供额外的覆盖层以保护Mo免受氧化，但这会增加隔膜40的复杂性。Mo与另一种金属的合金化大大降低了Mo的氧化，而不需要额外的覆盖层。预期Mo与小于约5wt.％的其他金属的合金化会显著增加Mo抗氧化的稳定性(参见例如A.List，C.Mitterer，G.Mori，J.Winkler，N.Reinfried，W.Knabl，钼合金的溅射薄膜由于环境条件的氧化，第17届Plansee研讨会，2009，第1卷)。Mo与Ti的合金化以及Mo与Ta的合金化提供了特别好的抗氧化保护。因此，由这种合金形成的覆盖层420实际上是双功能层，其提供红外线中的高发射率的功能和防止氧化的功能。
在替代实施例中，隔膜40设置有包括以下中的一种或更多种的基层60：YSi2、ZrSi2、LaSi2和NbSi2。这四种材料中的每种材料比MoSi2对EUV的透明度甚至更高。YSi2和ZrSi2特别有效，提供的EUV透明度高达MoSi2的EUV透明度的两倍。四种材料的发射率和热机械性能与MoSi2相似。高发射率意味着不需要额外的发射型金属层。热机械属性意味着基层60可以制造得比多晶硅替代物薄得多，这也有助于促进高EUV透射率。由YSi2、ZrSi2、LaSi2或NbSi2形成的基层60将对于抗氧化来说是不稳定的，因此可以提供覆盖层430以提供抗氧化保护。
这种类型的示例隔膜40在图32中示出。隔膜40包括YSi2、ZrSi2、LaSi2和NbSi2中的一种或更多种。设置覆盖层430。在所示的特定示例中，覆盖层430设置在基层60的上表面和下表面两者上。
在所示的示例中，覆盖层430包括覆盖层第一子层431和覆盖层第二子层432。覆盖层第一子层431与基层60接触，覆盖层第二子层432位于覆盖层第一子层431的与基层60相对的一侧上。在一个实施例中，覆盖层第一子层431包括MoSi2或Si。可以使用各种材料来形成覆盖层第二子层432。在一个实施例中，覆盖层第二子层432包括B。
在一个详细示例中，通过设置包含厚度为20-30nm的YSi2或ZrSi2的基层60来制造隔膜60。在后续步骤中，将Si或MoSi2(2-4nm)的覆盖层第一子层431施加到基层60(以提供抗氧化阻挡层并允许叠层对于典型的制造工艺流程条件是鲁棒性的)。在后续步骤中，去除SiO2自然氧化物以增加EUV透射率(例如，使用He/H等离子体蚀刻)。去除SiO2自然氧化物还提供悬空键，其改善了随后施加的覆盖层第一子层431和覆盖层第二子层432之间的键合。在后续步骤中，将覆盖层第二子层432施加在覆盖层第一子层431(例如B)上。覆盖层第二子层432原位施加并确保SiO2自然氧化物不在覆盖层第一子层431上重新形成。
在没有应对措施的情况下，在EUV曝光条件期间，覆盖层会裂化。例如，已经观察到诸如Ru、Mo、B和Zr的金属(以及包括其各自的合金、硼化物、碳化物或硅化物的组合)被氧化。氧化降低了EUV透射率。由于金属含量和相应的导电性的降低，氧化也降低了隔膜的发射率。由于含有活性O空位的氧化物表面，化学稳定性可能受到损害。覆盖层厚度、组成和粗糙度的任何变化也将影响EUV反射率。发明人已经认识到，覆盖层的抗氧化性和化学稳定性的重要因素是结晶微结构。许多典型的覆盖层，特别是金属覆盖层，是多晶的。晶界作为氧化阻挡物导致性能差，因为晶界提供了原子扩散的路径。晶界由于其不完美的结构，也比晶粒内部更容易受到化学侵蚀。本公开的实施例通过提供非晶覆盖层来提供改善的性能。
在一个实施例中，制造隔膜40的方法包括提供基层60(或包括基层60和一个或更多个其他层的叠层)和覆盖层70。覆盖层70是非晶覆盖层。覆盖层70提供隔膜40的外表面。基层60和覆盖层70可以采用例如图3的一般配置。在该配置中，提供两个覆盖层(第一覆盖层70和第二覆盖层80)。在其他实施例中，覆盖层70可以仅设置在隔膜40的一侧上(例如，在用于保护图案形成装置的隔膜的情况下，覆盖层70可以设置在隔膜40的面向图案形成装置的一侧上)。基层60和任何其他层的组成和厚度可以如上述任何实施例中所述，或者可以使用其他组成和厚度。提供非晶覆盖层70的优点并不特别依赖于隔膜40的其他层的性质。因此，该方法可以应用于现有的隔膜设计和未来的隔膜设计，包括例如包括多晶硅、SiN、MoSi2和石墨烯的基层。
在一个实施例中，覆盖层70是金属的。在一个实施例中，覆盖层70包括合金。如下面将进一步详细描述的，使用合金能够抑制覆盖层70中的结晶，从而促进非晶态。在一个实施例中，合金包含以下元素中的一种或更多种：Ru、Mo、B、C、Cr，Ir、Nb、Pd、Pt、Re、Rh、Ti、V、Y，优选以下元素中的一种或更多种：B、C、Y。例如：1)Ru与Rh、Pd、Pt、Y、B、Ti、C和P中的一种或更多种；2)Mo与B、Ta、Nb、Cr和Ru中的一种或更多种。
在一个实施例中，合金包括掺杂有B(例如10-20％的B)的Ru，掺杂有P的Ru或Mo(1-x-y)RuxBy。与纯Ru相比，这些材料对H、O和H2O的渗透提供更高的抵抗力。因为在暴露于EUV、H2等离子体和热负荷的这些条件下保留了有益的非晶结构，所以当暴露于EUV、H2等离子体和热负荷时也实现了增加的稳定性。因为对于例如源自衬底W上的含金属的抗蚀剂的金属污染物具有较小的电抗，所以相对于纯Ru，表面反应属性得到改善。因此改善了覆盖层70的清洁性。在一个实施例中，提供覆盖层内的渐变浓度分布轮廓，其中掺杂剂(例如B或P)的浓度在覆盖层70的至少一个表面附近比在覆盖层70内更深的位置处更高，从而提供高清洁性而没有过量的总掺杂剂浓度。
由不存在晶界提供的增加的抗氧化性将减少EUV透射和EUV反射随时间的变化。保留覆盖层70的金属性质将使发射率的变化最小化，允许隔膜在高温下使用(survive)更长时间。
覆盖层70的非晶特征还导致许多选择的材料的反射率降低：与当覆盖层70为多晶时相比，当覆盖层70为非晶时，隔膜40的覆盖层70和基层60之间的光学对比度通常较低。
下面描述用于制造具有非晶覆盖层70的隔膜40的示例方法。
在一个实施例中，非晶覆盖层70的形成包括同时沉积(例如通过共溅射)至少两种不同的金属以形成合金。不同类型的金属原子的不同尺寸破坏了结晶过程，从而促进了非晶层的形成。在共沉积过程期间，可以施加偏压以增加撞击正在形成的层的表面的粒子的能量，这改变了相形成。所施加的偏压因此有助于覆盖层70的非晶化。所施加的偏压也可方便地用于调整覆盖层70的其他属性，所述其他属性依赖于膜的微结构(例如，应力、电阻率、粘附力)。
在替代实施例中，非晶覆盖层70的形成包括在第一气体和第二气体存在时沉积非晶覆盖层70，其中与仅在第一气体存在时进行的相同沉积过程相比，第二气体的存在抑制非晶覆盖层70的结晶。在形成(例如沉积)期间包含这样的第二气体，例如添加到氩气(Ar)中的少量氮气(N)，可以破坏沉积的非晶覆盖层70的结构，从而促进非晶结构的形成，而不是形成晶体结构。第二气体(例如氮气)可以降低原子迁移率和沉积的原子的活化能。第二气体(例如氮气)可以减慢结晶动力学，从而稳定非晶相。
在替代实施例中，进行非晶覆盖层70的形成，同时将基层60(或包括基层60和其他层的堆叠)保持在低于室温的温度以抑制结晶。因此，隔膜40可以在沉积之前预冷却并且在沉积过程期间主动保持在低温(例如使用水或气体作为冷却剂)。低温抑制晶粒生长并抑制相互扩散/夹层形成。一旦沉积过程完成，原子移动和相互扩散所需的能量就会增加。因此，升温至室温不再足以引发相互扩散过程，并且覆盖层70将保持在稳定的非晶相中。
可以使用各种技术测量和监测非晶覆盖层70的非晶化程度，包括例如原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)测量，因此有助于通过过程控制提高产品品质。
与上面提到的提供非晶覆盖层70相关联的优点不仅仅适用于诸如表膜的隔膜。例如对H、O、H2O、EUV、H2等离子体、热负荷等的耐受性增加方面上的优点也适用于EUV反射镜或反射掩模版。另外预期B-掺杂或P-掺杂的Ru和/或Mo(1-x-y)RuxBy例如将具有优于纯Ru或Mo的光学性质(例如，更低的EUV吸收和更高的反射率)。对于EUV反射镜，预期B-掺杂或P-掺杂的Ru和/或Mo(1-x-y)RuxBy可减少起泡，并为任何ZrO2外涂层提供改进的下表面。相对于金属污染物(例如Sn)的低的反应性甚至可能不需要诸如ZrO2的外涂层。多层反射结构中的Mo层可以由B-掺杂或P-掺杂的Ru和/或Mo(1-x-y)RuxBy代替，从而提供每层较低的粗糙度和较低的EUV散射。
在替代实施例中，提供用于EUV光刻术的隔膜40，其具有基层60和覆盖层70。覆盖层包括具有至少20％的sp3碳的比例(小于80％的sp2碳)的碳，所述sp3碳的比例是可选地至少50％、可选地至少75％、可选地基本上100％。覆盖层70提供隔膜40的外表面。含有sp3和sp2碳两者的碳被称为类金刚石碳。sp3碳具有高EUVT，耐H等离子体蚀刻并且可以承受高温。此外，sp3碳不存在与光学器件寿命相关联的问题的任何风险，因为可以用H等离子体清洁自气相沉积在表面上的sp2碳。例如，基层60和覆盖层70可以采用图3的一般配置。在该配置中，提供两个覆盖层(第一覆盖层70和第二覆盖层80)。在其他实施例中，覆盖层70可以仅设置在隔膜40的一侧上(例如，在用于保护图案形成装置的隔膜的情况下，覆盖层70可以设置在隔膜40的面向图案形成装置的一侧上)。基层60和任何其他层的组成和厚度可以如上述任何实施例中所述，或者可以使用其他组成和厚度。覆盖层70可以例如设置在基层60上，基层60包括以下物质中的任何一个或更多个：MoSi2、B/B4C、pSi、ZrSi2、石墨烯等。
在一个实施例中，例如，对于含Si的基层60，覆盖层70可以用作硼和ZrO2的替代物。在另一个实施例中，覆盖层70与包含碳(例如多层石墨烯或碳纳米管)的基层60结合使用，从而提供对H等离子体的有用的抵抗力。在一个实施例中，提供全碳基层60和全碳覆盖层70允许隔膜60作为整体由单一化学元素形成，从而降低隔膜60污染隔膜60与有问题的元素一起使用的环境的风险。因为由于覆盖层70而承受更高温度和H等离子体的能力，膜60优于仅石墨烯的薄膜。在一个实施例中，基层60和覆盖层70均由碳形成，但是基层60与覆盖层70相比是较少的类金刚石的(即，含有较低比例的sp3碳)。因此，基层60可包括碳，其中sp3碳的比例低于覆盖层70的碳中sp3碳的比例。与纯sp2碳相比，金刚石具有非常低的IR发射率，因此对于纯碳隔膜，需要纯sp2碳组分(或具有高比例sp2碳的组分)以提供足够高的IR发射率。
sp3碳的比例对层的属性具有强烈影响。纯金刚石是纯sp3，具有优异的耐蚀刻性(通过低能H原子，金刚石被以比石墨慢75至7000倍地蚀刻)。使用纯金刚石制造具有挑战性，但与纯sp2碳相比，含有sp3碳和sp2碳的类金刚石碳的层显示出显著改善的耐蚀刻性。
已知各种用于沉积类金刚石碳的方法，包括例如等离子体增强CVD、沉积、离子辅助沉积、溅射、阴极真空电弧(CVA)、等离子体沉积和脉冲激光沉积(PLD)。沉积方法的变化将决定实现的sp3/sp2比率。因此，可以根据所需的sp3/sp2比率选择沉积方法。超薄膜通常可以达到约1(50％sp3)的sp3/sp2比率。
在替代实施例中，提供用于EUV光刻术的隔膜40，其具有基层60和包含掺杂有第二金属的第一金属的覆盖层70。覆盖层70提供隔膜40的外表面。在一个实施例中，第一金属包括过渡金属。在一个实施例中，第二金属包括碱金属或碱土金属例如，基层60和覆盖层70可以采用图3的一般配置。在该配置中，提供两个覆盖层(第一覆盖层70和第二覆盖层80)。在其他实施例中，覆盖层70可以仅设置在隔膜40的一侧上(例如，在用于保护图案形成装置的隔膜的情况下，覆盖层70可以设置在隔膜40的面向图案形成装置的一侧上)。基层60和任何其他层的组成和厚度可以如上述任何实施例中所述，或者可以使用其他组成和厚度。
由其他金属(特别是碱金属或碱土金属，特别是Sr或Ca)对金属(特别是过渡金属，特别是Ru)的掺杂，提供在各个方面改进的性能。
掺杂可以增加覆盖层70的热稳定性。碱土金属具有相对高的蒸气压，因此可以降低被掺杂材料的挥发性。例如，在Ru被掺杂有Sr的情况下，与Sr相关联的较高蒸气压意味着Ru的挥发性降低。
通过松弛覆盖层70中的外延应变，掺杂可以增加覆盖层70的均匀性。
掺杂可以增加EUV透射。例如，在Ru被掺杂有Sr的情况下，实现了更高的透明度，因为与Ru相比，Sr对EUV的透明度明显更高。
掺杂可以增加EUV反射。例如，在Ru被掺杂有Sr的情况下，Sr减小了覆盖层70和基层60之间的折射率的差异。
碱土金属是稳定的元素，并且可以在发生相分离之前掺杂到更高的浓度(典型的掺杂范围具有1-10％的量级)。此外，金属Sr可以有助于Ru的费米能级，以促进增强的导电性/发射率。
掺杂可以以各种方式实现，包括例如不同的PVD技术，并且因此可以有效地集成到现有的制造流程中。在Ru被掺杂有Sr的情况下，将Sr与Ru(来自分立的靶)一起共溅射是合适的。可替代地，Ru靶可以掺杂有Sr。CVD也可以与例如作为Sr的化学前趋体Sr3(CO)12一起使用。
掺杂程度可以例如通过X射线光电子能谱(XPS)、二次离子质谱(SIMS)和卢瑟福背散射光谱(RBS)来测量。在较低浓度的掺杂剂中，在测量变得更加困难的情况下，已知在沉积期间良好控制金属通量以在膜中产生所期望的化学计量。
在替代实施例中，提供用于EUV光刻术的隔膜40，其具有基层60和包含M1xM2yOz的覆盖层70，其中，M1包含碱金属中的一种或更多种和/或碱土金属中的一种或更多种，M2是过渡金属，可选地稀土金属。覆盖层70提供隔膜40的外表面。在一个实施例中，覆盖层70包括以下物质中的一种或更多种：SrRuO3、SrVO3、CaVO3、La0.67Sr0.33MnO3。例如，基层60和覆盖层70可以采用图3的一般配置。在该配置中，提供两个覆盖层(第一覆盖层70和第二覆盖层80)。在其他实施例中，覆盖层70可以仅设置在隔膜40的一侧上(例如，在用于保护图案形成装置的隔膜的情况下，覆盖层70可以设置在隔膜40的面向图案形成装置的一侧上)。基层60和任何其他层的组成和厚度可以如上述任何实施例中所述，或者可以使用其他组成和厚度。
M1xM2yOz材料作为覆盖层提供各种优点。这些材料非常稳定且不易挥发。各种各样的大范围的晶格常数是可以获得的，从而有助于形成低应变或无应变的覆盖层。柔性带结构允许材料易于调节。通过掺杂和施加不同的应变，可以改变它们的费米能级电子密度，从而允许控制它们的导电率和发射率。
与其他金属和合金相比，M1xM2yOz材料具有相对高的EUV透射。此外，它们的组成和晶体结构的灵活性使得可以调节光学属性以与隔膜中的其他层匹配，从而降低反射率。
可以使用诸如RF溅射、分子束外延(MBE)、电子束蒸发和脉冲激光烧蚀(PLD)等的许多物理气相沉积(PDV)技术来沉积高品质的M1xM2yOz材料层。这些技术中的一些非常先进，以至于它们可以将膜厚度控制到原子层，这对于用于EUV光刻术的隔膜40特别有利。
可以使用4-探针PPMS技术测量M1xM2yOz材料层的物理属性(例如，导电性)。这些层是通常非常稳定w.r.t.测量条件，因此任何面内测量技术和面外测量技术都可用于测量其属性。
已经观察到各种有希望的基层材料，包括例如MoSi2、ZrSi2和其他硅化物，以及多层石墨烯，当形成独立的隔膜时具有过高的(在MoSi2、ZrSi2和其他硅化物的情况下)或过低的(在多层石墨烯的情况下)应力。过高的应力会导致隔膜过早失效。过低的应力会导致隔膜不被期望的起皱。发明人认为，当沉积基层时支撑基层的支撑结构与基层本身之间的热膨胀系数不匹配或失配会引起不被期望的应力水平。典型的隔膜在制造过程中经历一个或更多个高温步骤。例如，退火可以在高于700℃的温度下进行，以优化密度并防止使用中隔膜的退火和收缩。沉积技术可以使用高温。多层石墨烯的CVD可能需要在例如高于700℃的温度下进行。在这些高温下，基层松弛到其最低应力状态，受到厚得多的支撑结构的约束。当随后冷却组件时，基层和支撑结构依赖于热膨胀系数的不匹配收缩不同的量。如果支撑结构具有较高的热膨胀系数，则它将比基层收缩得更多，从而导致起皱的基层。如果支撑结构具有较低的热膨胀系数，则它将比基层收缩得更少，从而导致基层中的高应力。
图34和35示出了根据一个实施例的方法中的步骤，其中以减少与上述热膨胀系数的不匹配相关联的问题的方式制造隔膜40。该方法包括在支撑结构802上形成基层60以提供图34中所示的布置。然后，在基层60下面的选定区域804中蚀刻支撑结构802(选定区域804的边界线由虚线描绘)，以形成包括基层60的自支撑隔膜40，如图35所示。隔膜40包括连接到由支撑结构802的其余部分支撑的非自支撑部分的自支撑部分(其可以是被称为边界)。这里没有描述或在图34和35中没有示出工艺流程的细节，因为许多变化是可能的。例如，可以使用上面参考图17-25描述的工艺流程的适当改进的版本。
通过提供支撑结构802来实现隔膜40中更有利的应力，支撑结构802与基层60的热膨胀系数之间的差小于硅和基层60的热膨胀系数之间的差。因此，热膨胀系数的不匹配小于使用标准硅晶片作为支撑结构802的情况。在一个实施例中，支撑结构802包括蓝宝石。在一个实施例中，支撑结构802包括硅酸盐玻璃，例如钠钙玻璃。在一个实施例中，支撑结构802包括石英。这些材料提供的热膨胀系数与其他有问题的基层材料良好地匹配。在一个实施例中，基层60包括MoSi2、ZrSi2、B和B4C中的一种或更多种，并且支撑结构802包括蓝宝石。在一个实施例中，基层60包括sp2碳(例如多层石墨烯)，并且支撑结构802包括石英。
在上述任何实施例中，特别是在使用EUV中具有相对高反射率的层(例如B)的情况下，可以选择基层60的厚度以实现从基层60的相反侧的界面反射的EUV之间的相消干涉。因此减小了总反射率。在一个实施例中，基层60的厚度被选择为以下之一：9nm+/-2nm，优选地+/-1nm，16nm+/-2nm，优选地+/-1nm，22+/-2nm，优选地+/-1nm，和29+/-2nm，优选地+/-1nm。已发现这些厚度中的每一个都实现相消干涉。已经发现，在基层60包括硅化物，特别是YSi2或ZrSi2的情况下，特别是在使用包含B的另一层(例如，覆盖层第二子层432)的情况下，厚度是特别有效的。导致相消干涉的更高厚度也是可能的，但增加厚度将不被期望地降低EUV透射率。
在一个实施例中，隔膜40应用为表膜或动态气锁的一部分。可替代地，隔膜40可以应用于诸如识别的其他滤光领域，或应用于分束器。在一个实施例中，动态气体锁被配置为阻挡光刻设备100内的碎片。在一个实施例中，动态气体锁位于投影系统PS和衬底W之间。动态气锁减少了来自衬底W的颗粒或者来自衬底W附近的颗粒到达投影系统PS中或周围的光学部件的可能性。类似地，动态气锁可以保护照射系统IL。在替代实施例中，动态气锁位于虚源点IF处。例如，动态气锁可以位于源收集器模块SO和照射系统IL之间。
至少在动态气体锁定位于投影系统PS和衬底W之间的情况下，已经发现，由于从暴露的衬底W排出的物种/分子的污染，隔膜40的寿命可能减少。在抗蚀剂含有金属组分(如金属基无机抗蚀剂)的情况下，该问题尤为严重，目前正在提出用于EUV应用。来自这种抗蚀剂的排出或脱气的物种可能相对较小且较重(例如锡烷)，因此难以仅使用气流来抑制。在一个实施例中，通过至少在隔膜40面向衬底W的一侧设置对金属污染物具有相对低的亲和力和/或高自清洁效率的覆盖层，隔膜40的寿命得到延长。覆盖层可以包括例如ZrO2，或者以下中的一种或更多种的氧化物：Ti、Hf、Y、Nb、Sc、Ta、V和La。在一个实施例中，还提供吹扫气流，例如包括H2。预期覆盖层和吹扫气流的组合将允许投影系统PS和衬底W之间的动态气体锁定具有大于六个月的寿命，甚至对于EUV应用中包含金属的抗蚀剂也是如此。
在一个实施例中，可以控制吹扫气流以增强覆盖层的自清洁。这可以通过例如增加隔膜40的衬底侧上的总流速和/或压力来完成。可以提供向上倾斜的狭缝以改善朝向隔膜40的表面的流动模式。可以控制流动以最小化或避免在隔膜40的表面处的流动模式中的死区。多个气体入口可提供灵活性以避免动态气锁体积内的不期望的压力梯度和/或提供考虑到隔膜40中的不对称性的流动模式。
在一个实施例中，可以通过在流中产生额外的氢自由基和/或离子来改善吹扫气流。这可以例如使用热金属丝(例如钨)或微波等离子体来实现。氢自由基和/或离子将提高有机和金属污染物的清洁速率。
在一个实施例中，可以处理动态气锁的位于隔膜40附近的表面(例如漏斗结构的内表面)以增加吸气，所述表面将被来自衬底W的污染物颗粒遇到。这样的表面可以涂覆有例如Ru纳米层，其将吸收脱气的金属物种(例如Sn)。以这种方式处理表面减少了到达隔膜40本身的材料量，从而改善了隔膜寿命。
在一个实施例中，隔膜40在制造、运输或使用过程中可能被颗粒污染。特别是在包括隔膜40和框架的表膜组件的生产过程中，可能的是隔膜被污染。然而，对于EUV光刻术，特别期望这种隔膜不含颗粒；否则该膜被认为是损坏的，导致良率降低和高成本。
因此，可能需要清洁工具以从隔膜40的表面去除颗粒污染物。这里建议使用清洁工具，其利用振动隔膜40和/或额外的气体压力差来去除这种颗粒污染物，而没有使隔膜破裂的风险。去除添加到隔膜40上的颗粒将改善EUV光刻设备的成像性能，该EUV光刻设备使用具有通过可拆卸或永久附接的框架附接到其上的隔膜40的图案形成装置。已经发现，当隔膜40在特殊设计的运输载体中受到保护时，隔膜40可以处理大的冲击力而不会破裂。通过选择负压和吹扫流的组合，可以使颗粒移动远离隔膜40的临界表面。
图33示出了用于隔膜40的清洁装置的示例。真空室500设置有用于振动隔膜40的线性振动台501，以便将来自其表面的直径为十分之几纳米至数百个微米，或甚至毫米尺寸的颗粒松散。线性振动台501可包括一个或更多个耦接装置，以将用于支撑和耦接隔膜40的界面板502附接到其上。接口位置可以设置有附接装置，例如螺柱，使得隔膜框架可以容易地附接到接口板和从接口板拆卸。在真空室500的一侧设置有入口开口503，通过入口开口503提供层流气流。排出开口504可以设置在真空室500的另一侧，优选地与用于层流气流的入口开口503相对。通过排出开口503，层流气体优选地平行于隔膜表面，使得由层流驱动的释放颗粒可以从真空室500排出。可以提供耦接到排出开口的真空源或真空清洁器，以进一步帮助排出颗粒并形成穿过真空室的层流(图中未示出)。真空室500可以是运输载体800的一部分。优选地，线性振动台501、界面板502和隔膜40沿着重力在垂直方向上定向。
清洁装置还可以包括在线测量方法，以通过使用检查相机600和线光源700(例如漫射LED条或线激光器)来检测颗粒。检查相机600可以设置在可以捕获来自线光源700的任何光的位置，该光被来自隔膜40的表面的颗粒散射。例如，检查相机600可以设置在隔膜表面在光学位置和方向上的对面，以捕获散射光，以便检测来自隔膜表面40的颗粒。线光源700可以设置在例如入口开口503的一侧，以便照亮通过用线性振动台501振动界面板502，在隔膜表面上或被驱动到层流中的颗粒。
可替代地，可以将声学扬声器放置在垂直安装的隔膜40的前面，同时将其保持在下流式机壳中，使得可以通过加速度(未示出)去除颗粒。通过用声波激发膜，可以达到高加速度以分离污染物颗粒。以这种方式，隔膜40将不会经历可能以线性加速度发生的高气流速度并且可能潜在地损坏隔膜。测试表明，真空条件是实现最有效的颗粒释放所期望的。据信这至少部分是由于缺水。在一个实施例中，上述声学清洁过程在真空条件下使用以下顺序实施：1)提供封闭容积并将封闭容积泵送到真空水平；2)用气体(例如干燥空气)使封闭容积排气；3)实施声学清洁过程(在用气体排气后立即进行)。
虽然在本文中详述了光刻设备用在制造IC中，但是应该理解到这里所述的光刻设备可以有其他的应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检查工具中。在可应用的情况下，可以将此处的公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。例如，可以通过执行相同功能的非光致抗蚀剂层来替换各种光致抗蚀剂层。
上文描述旨在是说明性的而不是限制性的。因此，本领域技术人员将明白，可以在不背离下文所阐述的权利要求的范围的情况下对所描述的本发明进行修改。

Claims (26)

1.一种用于EUV光刻术的隔膜，所述隔膜包括具有以下顺序的层的叠层：
第一覆盖层，包括第一金属的氧化物；
包括化合物的基层，所述化合物包括第二金属和选自由Si、B、C和N组成的组的附加元素；和
第二覆盖层，包括第三金属的氧化物，其中所述第一金属与所述第二金属不同，并且所述第三金属与所述第一金属相同或不同，并且其中在所述基层的所述化合物中：
所述第二金属是Mo，所述附加元素是Si；
所述第二金属是Ru，所述附加元素是Si；
所述第二金属是Zr，所述附加元素是Si；
所述第二金属是La，所述附加元素是Si；
所述第二金属是Sc，所述附加元素是Si；
所述第二金属是Y，所述附加元素是Si；
所述第二金属是Nb，所述附加元素是Si；或
所述第二金属是Nb，所述附加元素是B。
2.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述基层的厚度比所述第一覆盖层和第二覆盖层中的任一个或两者中的每个厚达至少五倍。
3.根据前述权利要求中任一项所述的隔膜，其中，所述第一金属和第三金属中的任一个或两者选自由Nb、Zr、Ce、Ti、La、Y和Al所组成的组。
4.根据权利要求3所述的隔膜，其中，所述第一金属和第三金属中的任一个或两者选自由Zr和Y所组成的组。
5.根据权利要求1所述的隔膜，其中，在所述基层的化合物中：
所述第二金属是Mo，所述附加元素是Si；或者
所述第二金属是Ru，所述附加元素是Si。
6.根据权利要求3所述的隔膜，其中，在所述基层的化合物中：
所述第二金属是Mo，所述附加元素是B；或者
所述第二金属是Ru，所述附加元素是B。
7.根据权利要求1或2所述的隔膜，其中，在所述基层中包括所述第二金属和所述附加元素的所述化合物由所述第二金属和所述附加元素构成。
8.根据权利要求1或2所述的隔膜，其中：
所述第一金属是Zr；
所述第二金属是Mo，所述附加元素是Si；并且
所述第三金属是Zr。
9.根据权利要求1或2所述的隔膜，其中：
第一金属的氧化物是包括第一金属和一种或更多种其他金属的混合金属氧化物；
第三金属的氧化物是包括第二金属和一种或更多种其他金属的混合金属氧化物；或
第一金属的氧化物是包括第一金属和一种或更多种其他金属的混合金属氧化物，第三金属的氧化物是包括第三金属和一种或更多种其他金属的混合金属氧化物。
10.根据权利要求1或2所述的隔膜，其中，所述基层包括多个基层子层，所述基层子层中的至少一个包含包括第二金属和附加元素的化合物。
11.根据权利要求10所述的隔膜，其中：
所述基层包括基层第一子层、基层第二子层和基层第三子层；
所述基层第二子层设置在基层第一子层和基层第三子层之间，并包括所述包括第二金属和附加元素的化合物；
所述基层第一子层包括所述附加元素的氧化物；和
所述基层第三子层包括所述附加元素的氧化物。
12.根据权利要求11所述的隔膜，其中，所述基层第一子层的至少一部分与所述第一覆盖层中的第一金属的氧化物接触。
13.根据权利要求11或12所述的隔膜，其中，所述基层第三子层的至少一部分与第二覆盖层中的第三金属的氧化物接触。
14.根据权利要求1或2所述的隔膜，其中，在所述基层中包括所述第二金属和附加元素的化合物的至少一部分与第一覆盖层中的第一金属的氧化物和第二覆盖层中的第三金属的氧化物中的任一个或两者接触。
15.根据权利要求1或2所述的隔膜，其中，所述第一覆盖层包括第一覆盖层第一子层和第一覆盖层第二子层，所述第一覆盖层第一子层包括所述第一金属的氧化物，并且所述第一覆盖层第二子层包括第一覆盖层沉积的氧化物，所述第一覆盖层第二子层位于所述第一覆盖第一子层和所述基层之间。
16.根据权利要求15所述的隔膜，其中，所述第一覆盖层沉积的氧化物包括硅的氧化物。
17.根据权利要求1或2所述的隔膜，其中，所述第二覆盖层包括第二覆盖层第一子层和第二覆盖层第二子层，所述第二覆盖层第一子层包括所述第三金属的氧化物，并且所述第二覆盖层第二子层包括第二覆盖层沉积的氧化物，所述第二覆盖层第二子层位于所述第二覆盖第一子层和所述基层之间。
18.根据权利要求17所述的隔膜，其中，所述第二覆盖层沉积的氧化物包括硅的氧化物。
19.根据权利要求1或2所述的隔膜，其中：
所述第一覆盖层和第二覆盖层每个都具有小于5nm的厚度。
20.根据权利要求1或2所述的隔膜，其中：
所述基层具有等于或大于8nm的厚度。
21.根据权利要求20所述的隔膜，其中，选择所述基层的厚度以实现来自所述第一覆盖层和第二覆盖层的EUV反射之间的相消干涉。
22.根据权利要求20或21所述的隔膜，其中，所述基层具有9+/-2nm或16nm+/-2nm的厚度。
23.根据权利要求1或2所述的隔膜，其中，所述第一覆盖层和第二覆盖层中的任一个或两者形成所述隔膜的外表面的至少一部分。
24.根据权利要求1或2所述的隔膜，其中，所述第一金属的氧化物和第三金属的氧化物是氧导电氧化物。
25.一种用于EUV光刻术的图案形成装置组件，包括根据权利要求1-24中任一项所述的隔膜。
26.一种用于EUV光刻术的动态气锁组件，包括根据权利要求1-24中任一项所述的隔膜。
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