CN117170178A - 用于euv光刻掩模的薄膜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及用于EUV光刻掩模的薄膜及其制造方法。在一种制造用于极紫外(EUV)光掩模的薄膜的方法中，形成包括多个碳纳米管的纳米管层；将纳米管层附接到薄膜框架；以及通过施加电流经过纳米管层来对纳米管层执行焦耳加热处理。
Description
技术领域
本公开涉及用于EUV光刻掩模的薄膜及其制造方法。
背景技术
薄膜(pellicle)是在粘合于光掩模的一侧之上的框架上拉伸的薄透明膜，以保护光掩模免受损坏、灰尘和/或湿气的影响。在极紫外(EUV)光刻中，通常需要具有EUV波长区域中的高透明度、高机械强度和低污染或无污染的薄膜。EUV透射隔膜(transmittingmembrane)也用于EUV光刻装置以代替薄膜。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供了一种制造用于极紫外EUV光掩模的薄膜的方法，包括：形成包括多个碳纳米管的纳米管层；将所述纳米管层附接到薄膜框架；以及通过施加电流经过所述纳米管层来对所述纳米管层执行焦耳加热处理。
根据本公开的另一方面，提供了一种制造用于极紫外EUV光掩模的薄膜的方法，包括：形成包括多个碳纳米管和非晶碳的纳米管层；将所述纳米管层附接到薄膜框架；以及通过施加电流来对所述纳米管层执行焦耳加热处理，其中，所述非晶碳中的至少一部分通过所述焦耳加热处理被转换为结晶的非晶碳。
根据本公开的又一方面，提供了一种制造用于极紫外EUV光掩模的薄膜的方法，包括：形成包括多个碳纳米管的纳米管层；将所述纳米管层附接到薄膜框架；以及通过施加电流来对所述纳米管层执行焦耳加热处理，其中，在所述焦耳加热处理之后，所述纳米管层包括多个碳纳米管束，在每个碳纳米管束中，所述碳纳米管被连接以形成无缝石墨结构。
附图说明
在结合附图阅读时，可以通过下面的具体实施方式最佳地理解本公开的各方面。应注意，根据行业的标准惯例，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1A和图1B示出了根据本公开的实施例的用于EUV光掩模的薄膜。
图2A、图2B、图2C和图2D示出了根据本公开的实施例的多壁纳米管的各种视图。
图3A、图3B和图3C示出了根据本公开的实施例的网络隔膜的制造过程。
图3D示出了根据本公开的实施例的网络隔膜的制造过程，图3E示出了其流程图。
图4A和图4B示出了根据本公开的实施例的用于制造用于EUV光掩模的薄膜的各个阶段之一的截面图和平面图(俯视图)。
图5A和图5B示出了根据本公开的实施例的用于制造用于EUV光掩模的薄膜的各个阶段之一的截面图和平面图(俯视图)。
图6A和图6B示出了根据本公开的实施例的用于制造用于EUV光掩模的薄膜的各个阶段之一的截面图和平面图(俯视图)。
图7A和图7B示出了根据本公开的实施例的用于制造用于EUV光掩模的薄膜的流程图。
图8A、图8B、图8C和图8D示出了根据本公开的实施例的用于薄膜或薄膜隔膜的焦耳(Joule)加热装置和过程的各种视图。
图9示出了根据本公开的实施例的用于薄膜或薄膜隔膜的焦耳加热装置和过程的示意图。
图10示出了根据本公开的实施例的用于薄膜或薄膜隔膜的使用感应加热和过程的焦耳加热装置的示意图。
图11示出了图示根据本公开的实施例的形成纳米管束的示意图。
图12示出了图示根据本公开的实施例的去除或转换非晶碳的示意图。
图13A、图13B、图13C、图13D和图13E示出了根据本公开的实施例的去除残留催化剂和形成纳米管束的各种视图。
图14是根据本公开的实施例的用于处理用于EUV光掩模的薄膜的流程图。
图15A、图15B、图15C、图15D、图15E和图15F示出了根据本公开的实施例的EUV光刻过程。
图16A、图16B、图16C、图16D和图16E示出了根据本公开的一些实施例的薄膜的示意图。
图17A示出了根据本公开的实施例的制作半导体器件的方法的流程图，图17B、图17C、图17D和图17E示出了根据本公开的实施例的制作半导体器件的方法的顺序制造操作。
具体实施方式
要理解的是，以下公开内容提供了许多不同的实施例或示例，以用于实现本发明的不同特征。下面描述了组件和布置的特定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/或期望性质。此外，在下面的描述中在第二特征之上或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，并且还可以包括可以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，可以以不同的比例任意绘制各种特征。在附图中，为了简化可以省略一些层/特征。
此外，为了便于描述，本文可以使用诸如“之下”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等之类空间相关术语来描述如图所示的一个元素或特征与另外(一个或多个)元素或(一个或多个)特征的关系。这些空间相对术语旨在涵盖器件在使用或操作中除了图中描绘的方向之外的不同方向。器件可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方向)，并且本文使用的空间相对描述符同样可以相应地解释。此外，术语“由……制成”可以意指“包括”或“由……组成”。此外，在随后的制造过程中，在所述的操作之间可以存在一个或多个附加操作，并且可以改变操作的顺序。在本公开中，除非另有说明，否则短语“A、B和C中的至少一者”意指A、B、C、A+B、A+C、B+C或A+B+C中的任一者，而并不意指一者来自A、一者来自B、一者来自C。利用一个实施例解释的材料、配置、结构、操作和/或尺寸可以应用于其他实施例，并且可以省略对其的详细描述。
EUV光刻是扩展摩尔定律的关键技术之一。然而，由于波长从193nm(ArF)缩小到13.5nm，EUV光源会因环境吸收而遭受强烈的功率衰减。尽管步进式光刻机/扫描室在真空下运行以防止气体的强EUV吸收，但保持从EUV光源到晶圆的高EUV透射率仍然是EUV光刻中的一个重要因素。
薄膜通常需要高透明度和低反射率。在UV或DUV光刻中，薄膜由透明树脂膜制成。然而，在EUV光刻中，基于树脂的膜是不可接受的，并且使用非有机材料，例如多晶硅、硅化物或金属膜。
碳纳米管(CNT)是适用于EUV反射光掩模的薄膜的材料之一，因为CNT具有超过96.5％的高EUV透射率。通常，用于EUV反射掩模的薄膜需要以下性质：(1)在EUV步进式光刻机/扫描仪中的富含氢自由基的操作环境中具有长寿命；(2)机械强度强，以最大限度地减少抽真空和排气操作期间的流挂效应(sagging effect)；(3)对大于约20nm的颗粒(杀手颗粒)具有高的或完美的阻挡性质；(4)良好的散热性，以防止薄膜被EUV辐射烧坏。由非碳基材料制成的其他纳米管也可用于EUV光掩模的薄膜。在本公开的一些实施例中，纳米管是直径在约0.5nm至约100nm范围内的一维细长管。
在本公开中，用于EUV光掩模的薄膜包括具有多个纳米管的网络隔膜，这些纳米管形成网状结构。此外，还公开了一种处理网络隔膜以去除污染物和增加机械强度的方法。
图1A和图1B示出了根据本公开的实施例的EUV薄膜10。在一些实施例中，用于EUV反射掩模的薄膜10包括主网络隔膜100，主网络隔膜100设置在薄膜框架15上并附接到薄膜框架15。在一些实施例中，如图1A所示，主网络隔膜100包括多个单壁纳米管100S，而在其他实施例中，如图1B所示，主网络隔膜100包括多个多壁纳米管100M。在一些实施例中，单壁纳米管是碳纳米管。在一些实施例中，一些单壁纳米管通过彼此紧密附接而形成纳米管束。
在一些实施例中，多壁纳米管是具有同轴地围绕(一个或多个)内部管的两个或更多个管的同轴纳米管。在一些实施例中，主网络隔膜100仅包括一种类型的纳米管(单壁/多壁或材料)，而在其他实施例中，不同类型的纳米管形成主网络隔膜100。在一些实施例中，多壁纳米管是多壁碳纳米管。在一些实施例中，一些多壁纳米管通过彼此紧密附接而形成纳米管束。
在一些实施例中，薄膜(支撑)框架15附接到主网络隔膜100以在安装在EUV掩模上时维持薄膜的主网络隔膜与EUV掩模(图案区域)之间的空间。薄膜的薄膜框架15利用适当的接合材料附接到EUV光掩模的表面。在一些实施例中，接合材料是粘合剂，例如丙烯酸、或硅基胶、或AB交联型胶。框架结构的尺寸大于EUV光掩模的黑色边界区域，使得薄膜不仅覆盖光掩模的电路图案区域，还覆盖黑色边界。
图2A、图2B、图2C和图2D示出了根据本公开的实施例的多壁纳米管的各种视图。
在一些实施例中，主网络隔膜100中的纳米管包括多壁纳米管，其也被称为同轴纳米管。图2A示出了具有三个管210、220和230的多壁同轴纳米管的透视图，图2B示出了其截面图。在一些实施例中，内部管210和外部管220和230是碳纳米管。在其他实施例中，内部管或两个外部管中的一个或多个是非碳基纳米管，例如氮化硼纳米管。
多壁纳米管的管数不限于三个。在一些实施例中，多壁纳米管具有两个同轴纳米管，如图2C所示，而在其他实施例中，多壁纳米管包括最内部管210和第一至第N纳米管(包括最外部管200N)，其中N是从1到约20的自然数，如图2D所示。在一些实施例中，N高达10或高达5。在一些实施例中，第一至第N外层中的至少一个是同轴地围绕最内部纳米管210的纳米管。在一些实施例中，所有最内部管210和第一至第N外层均为碳纳米管。在其他实施例中，管中的一个或多个是非碳基纳米管。
在一些实施例中，最内部纳米管的直径在约0.5nm至约20nm的范围内，而在其他实施例中，最内部纳米管的直径在约1nm至约10nm的范围内。在一些实施例中，多壁纳米管的直径(即，最外部管的直径)在约3nm至约40nm的范围内，而在其他实施例中，在约5nm至约20nm的范围内。在一些实施例中，多壁纳米管的长度在约0.5μm至约50μm的范围内，而在其他实施例中，在约1.0μm至约20μm的范围内。
图3A、图3B和图3C示出了根据本公开的实施例的制造用于薄膜的纳米管网络隔膜。
在一些实施例中，碳纳米管通过化学气相沉积(CVD)工艺形成。在一些实施例中，CVD工艺通过使用如图3A所示的立式炉执行，并且合成的纳米管沉积在如图3B所示的支撑隔膜80上。在一些实施例中，碳纳米管使用合适的催化剂(例如Fe或Ni)由碳源气体(前体)形成。然后，形成在支撑隔膜80之上的网络隔膜100与支撑隔膜80分离，并且转移到薄膜框架15上，如图3C所示。在一些实施例中，平台或基座(其上设置有支撑隔膜80)连续或间歇地(步进方式)旋转，使得合成的纳米管以不同或随机的方向沉积在支撑隔膜80上。
图3D示出了根据本公开的实施例的网络隔膜的制作过程，图3E示出了其流程图。
在一些实施例中，碳纳米管分散在溶液中，如图3D所示。该溶液包括溶剂(例如，水或有机溶剂)以及表面活性剂(例如，十二烷基硫酸钠(SDS))。纳米管是一种类型、或两种或更多种类型的纳米管(材料和/或壁数)。在一些实施例中，碳纳米管通过各种方法形成，例如电弧放电、激光烧蚀或化学气相沉积(CVD)方法。
如图3D所示，支撑隔膜80被放置在室或圆筒(其中设置有纳米管被分散的溶液)与真空室之间。在一些实施例中，支撑隔膜是有机或无机多孔或网状材料。在一些实施例中，支撑隔膜是织造织物或非织造织物。在一些实施例中，支撑隔膜具有圆形形状，其中可以放置尺寸为150mm×150mm方形(EUV掩模的尺寸)的薄膜。
如图3D所示，真空室中的压力被降低，使得压力被施加到室或圆筒中的溶剂。由于支撑隔膜的网格或孔尺寸比纳米管的尺寸小得足够多，所以当溶剂通过支撑隔膜时，纳米管被支撑隔膜捕获。支撑隔膜(其上沉积有纳米管)从图3D的过滤装置分离，然后被干燥。在一些实施例中，重复过滤沉积以获得期望厚度的纳米管网络层，如图3E所示。在一些实施例中，在溶液中的纳米管的沉积之后，将其他纳米管分散在相同或新的溶液中，并且重复过滤沉积。在其他实施例中，在纳米管被干燥之后，执行另一过滤沉积。在重复中，在一些实施例中使用相同类型的纳米管，而在其他实施例中使用不同类型的纳米管。在一些实施例中，分散在溶液中的纳米管包括多壁纳米管。
图4A和图4B至图6A和图6B示出了根据本公开的实施例的用于制造用于EUV光掩模的薄膜的各个阶段的截面图(“A”图)和平面图(俯视图)(“B”图)。可以理解，可以在图4A-图6B所示的过程之前、期间和之后提供附加操作，并且对于该方法的附加实施例，可以替换或消除下面所述的一些操作。操作/过程的顺序可以互换。关于前述实施例说明的材料、配置、方法、工艺和/或尺寸适用于以下实施例，并且可以省略其详细描述。
如图4A和图4B所示，纳米管层90通过如上所述的一种或多种方法形成在支撑隔膜80上。在一些实施例中，纳米管层90包括单壁纳米管、多壁纳米管、或其混合。在一些实施例中，纳米管层90仅包括单壁纳米管。在一些实施例中，纳米管是碳纳米管。
然后，如图5A和图5B所示，薄膜框架15附接到纳米管层90。在一些实施例中，薄膜框架15由一层或多层晶体硅、多晶硅、氧化硅、氮化硅、陶瓷、金属或有机材料形成。在一些实施例中，如图5B所示，薄膜框架15具有矩形(包括正方形)框架形状，其大于EUV掩模的黑色边界区域并且小于EUV掩模的衬底。
接下来，如图6A和图6B所示，在一些实施例中，纳米管层90和支撑隔膜80被切割成与薄膜框架15尺寸相同或稍大的矩形形状，然后分离或去除支撑隔膜80。当支撑隔膜80由有机材料制成时，通过使用有机溶剂的湿法蚀刻去除支撑隔膜80。
在本公开的一些实施例中，包括多个碳纳米管的薄膜隔膜进行热(退火)处理以去除污染物，例如用于形成纳米管和形成多个纳米管束(每个纳米管束中，纳米管彼此紧密附接)的残留催化剂(例如，铁催化剂)。
图7A和图7B是示出根据本公开的实施例的处理过程的流程图。可以理解，可以在图7A和图7B中所示的过程之前、期间和之后提供附加操作，并且对于该方法的附加实施例，可以替换或消除下面所述的一些操作。操作/过程的顺序可以互换。
在图7A的流程中，如上所述的过程，形成纳米管，并且由纳米管形成隔膜。然后，如前所述，薄膜框架附接到隔膜。随后，对隔膜执行加热处理。在图7B所示的流程中，在将薄膜框架附接到隔膜之前，隔膜进行加热处理。
在一些实施例中，加热处理包括焦耳加热处理，其中使用如下所述的焦耳加热装置施加电流穿过隔膜以产生热量。
图8A、图8B、图8C和图8D示出了根据本公开的实施例的用于薄膜或薄膜隔膜的焦耳加热装置和过程的各种视图，图9示出了根据本公开的实施例的用于薄膜或薄膜隔膜的焦耳加热装置和过程的示意图。图8A、图8C和图8D是截面图，图8B是平面图(俯视图)。
在一些实施例中，如图8A和图8B所示，包括隔膜100和框架15的薄膜10被放置在绝缘平台或支撑件50上，并且在薄膜的边缘部分处通过平台的部分和电极55被夹住。在一些实施例中，绝缘平台50由陶瓷制成，并且电极55由金属制成，例如钨、铜或钢。电极55被附接以接触隔膜100。在一些实施例中，电极55附接到隔膜100的两个侧部(例如，左侧和右侧)。在一些实施例中，电极的长度大于薄膜100(框架15)的侧面的长度。在一些实施例中，薄膜100被水平支撑。在一些实施例中，电极55通过线缆连接到电流源(电源)58。
在其他实施例中，如图8C所示，在加热没有框架15的隔膜100时，焦耳加热装置在边缘部分处夹住隔膜，并且电极55与隔膜100接触。在一些实施例中，如图8D所示，隔膜100被两个电极55和56夹住。
如图9所示，其上安装有薄膜10或隔膜100的焦耳加热装置被放置在真空室60中。在一些实施例中，真空室60包括其中放置焦耳加热装置的底部部分、和上部(盖)部分，并且垫圈(例如，O形环)设置在底部部分和上部部分之间。焦耳加热装置的线缆连接到外部线缆，外部线缆连接到电源58。
在一些实施例中，在焦耳加热操作中，真空室被抽空至等于或低于10Pa的压力。在一些实施例中，压力大于0.1Pa。电源58向隔膜100施加电流，使得电流穿过隔膜从而产生热量。在一些实施例中，电流为DC，而在其他实施例中，电流为AC或脉冲电流。
在一些实施例中，调整来自电源58的电流，使得隔膜在约800℃至2000℃范围内的温度下被加热。在一些实施例中，温度的下限为约1000℃、1200℃或1500℃，而上限为约1500℃、1600℃或1800℃。调整温度使得金属颗粒(例如，作为残留催化剂的铁)在真空下蒸发并抽空。当温度低于这些范围时，污染物可能无法被完全去除，而当温度高于这些范围时，隔膜和/或框架可能会损坏。在一些实施例中，薄膜框架15由陶瓷、或具有比碳纳米管隔膜100更高的电阻的金属或金属材料制成。
在一些实施例中，焦耳加热处理在惰性气体环境中执行，例如N2和/或Ar。在一些实施例中，执行焦耳加热处理约五秒至约60分钟，而在其他实施例中，执行约30秒至约15分钟。当加热时间短于这些范围时，污染物可能无法被完全去除，而当加热时间长于这些范围时，循环时间或工艺效率可能降低。
在一些实施例中，如图8B所示，电极55接触薄膜10的两侧(左侧和右侧)并且电流流过隔膜100。在其他实施例中，在电极55接触两侧(左侧和右侧)的热处理之后，将薄膜10或隔膜100旋转90度，使得电极55接触薄膜的另外两侧(顶部和底部)以使电流沿不同方向流过薄膜100。在一些实施例中，提供附加的电极对以使得薄膜10或隔膜100的顶部和底部边缘也被夹住，并且电流被切换以在第一对电极或第二(附加)对电极之间流动。
在一些实施例中，使用如图10所示的感应加热执行焦耳加热过程。在一些实施例中，一个或多个线圈70设置在薄膜10或隔膜100周围(例如，下方)，并且向线圈提供交流电。在一些实施例中，线圈设置在真空室外部以围绕真空室。在一些实施例中，真空室由玻璃或陶瓷制成。
在一些实施例中，如图11所示，焦耳加热操作导致单个分离的纳米管(单壁或多壁纳米管)相连并形成具有无缝石墨结构的纳米管束100B，其中纳米管牢固地接合或相连而不仅是彼此接触。在一些实施例中，三个或更多个纳米管被连接(接合或相连)以形成纳米管束。在一些实施例中，一个纳米管束中的纳米管数量多达10个。
在一些实施例中，在焦耳加热处理之前形成的碳纳米管隔膜100不包括或包括少量的纳米管束，并且在焦耳加热处理之后，碳纳米管束的数量增加。
在一些实施例中，在焦耳加热处理之前形成的碳纳米管隔膜100包括Sp3碳结构，例如非晶碳。如图12所示，焦耳加热处理从隔膜中去除非晶碳，和/或将非晶碳(Sp3碳结构)转换为Sp2碳结构。在一些实施例中，非晶碳被石墨化以形成结晶结构。在一些实施例中，结晶的非晶碳形成围绕内部碳纳米管的一个或多个外部管(具有单壁或多壁结构)，以形成多壁纳米管。在一些实施例中，在焦耳加热之前形成的隔膜中的非晶碳的量在约1wt％至约50wt％的范围内，并且在焦耳加热之后的隔膜中的非晶碳的量少于约3wt％。在一些实施例中，在焦耳加热之后的隔膜中的非晶碳的量在约0.5wt％至约2.5wt％的范围内。在一些实施例中，所有的Sp3碳结构被去除或转换，因此在焦耳加热处理之后的隔膜在拉曼光谱(Raman spectroscopy)中在D波段(1360cm-1)下没有波峰。在其他实施例中，部分的Sp3碳结构保留，并且观察到D波段下的波峰。
图13A-图13E示出了图示根据本公开的实施例的通过焦耳加热处理的催化剂去除和束形成的示意图。
如上所述，如图13A所示，碳纳米管膜100(具有或不具有薄膜框架15)可以在其中包括残留催化剂或催化剂颗粒89。焦耳加热处理可以从隔膜去除部分(见图13B)或全部(见图13C)的残留催化剂。此外，如图13A所示的单独的纳米管可以通过焦耳加热处理转换为如图13D和图13E所示的纳米管束。在一些实施例中，在焦耳加热之前形成的隔膜中的残留催化剂的量在约7wt％至约15wt％的范围内，并且在焦耳加热之后的隔膜中的残留催化剂的量少于约2wt％。在一些实施例中，在焦耳加热之后的隔膜中的残留催化剂的量在约0.1wt％至约1.5wt％的范围内。
如上所述，焦耳加热处理可以改善由碳纳米管形成的网络隔膜的化学和机械性质。
图14示出了根据本公开的实施例的用于处理用于EUV光掩模的薄膜的流程图，并且图15A-图15E示出了根据本公开的实施例的处理薄膜的示意图。可以理解，可以在图14和图15A-图15E所示的过程之前、期间和之后提供附加操作，并且对于该方法的附加实施例，可以替换或消除下面所述的一些操作。操作/过程的顺序可以互换。
在一些实施例中，在薄膜用于EUV光刻操作之后执行焦耳加热处理。
如图14和图15A所示，如图7A和图7B所示的已经过焦耳加热处理的具有框架的薄膜附接到EUV光掩模。然后，光掩模用于经受EUV辐射的EUV光刻操作。在EUV光刻操作期间，污染物或颗粒90可能落在薄膜上，如图15B所示。在一些实施例中，污染物或颗粒包括Mo、SiC、TiN、Ta、Fe、Ni等的颗粒。在执行预定次数的EUV曝光操作之后，如图15C所示，薄膜被从光掩模分离，并且如图15D所示，薄膜经受如上所述的焦耳加热处理以去除污染物和颗粒。在一些实施例中，在焦耳加热处理期间通过石墨化去除或减少碳纳米管隔膜中由EUV辐射引起的一个或多个缺陷。在一些实施例中，在焦耳加热处理之前或之后执行附加的湿法或干法清洁。然后，薄膜被再次安装到EUV光掩模，如图15E所示，并且光掩模用于EUV光刻操作，如图15F所示。
在一些实施例中，网络隔膜包括Sp2碳结构，例如作为碳纳米管的替代物或除碳纳米管之外的石墨或石墨烯。
在一些实施例中，本实施例的薄膜还包括一个或多个覆盖层。在执行初始焦耳加热处理之后，(一个或多个)覆盖层附接到隔膜。
在一些实施例中，第一覆盖片(或层)520在框架15和网络隔膜100之间形成在网络隔膜100的底表面处，如图16A所示。在一些实施例中，第二覆盖片530形成在网络隔膜100之上以将网络隔膜与第一覆盖片520密封在一起，如图16B所示。在一些实施例中，未使用第一覆盖片而仅使用第二覆盖片530，如图16C所示。在一些实施例中，第三覆盖片540覆盖图16B(或图16A或图16C)的整个结构，如图16D所示。在一些实施例中，未使用第一覆盖片和/或第二覆盖片，如图16E所示。在一些实施例中，图16E的第三覆盖片540的材料与第一覆盖片和/或第二覆盖片的材料相同。
在一些实施例中，第一覆盖层520和第二覆盖层530中的一者或两者包括在其中堆叠一个或多个二维层的二维材料。这里，在一些实施例中，“二维”层是指具有在约0.1-5nm范围内的厚度的原子矩阵或网络的一个或若干结晶层。在一些实施例中，第一覆盖层520和第二覆盖层530的二维材料彼此相同或不同。在一些实施例中，第一覆盖层520包括第一二维材料，而第二覆盖层530包括第二二维材料。
在一些实施例中，用于第一覆盖层520和/或第二覆盖层530的二维材料包括氮化硼(BN)、石墨烯和/或过渡金属二硫化物(TMD)中的至少一种，其由MX2表示，其中M＝Mo、W、Pd、Pt和/或Hf，并且X＝S、Se和/或Te。在一些实施例中，TMD是MoS2、MoSe2、WS2或WSe2中的一种。
在一些实施例中，第一覆盖层520和第二覆盖层530中的每一个的总厚度在约0.3nm至约3nm的范围内，而在其他实施例中在约0.5nm至约1.5nm的范围内。在一些实施例中，第一覆盖层和/或第二覆盖层的每一种二维材料的二维层的数量为1至约20，而在其他实施例中为2至约10。当厚度和/或层数大于这些范围时，薄膜的EUV透射率可能降低，并且当厚度和/或层数小于这些范围时，薄膜的机械强度可能不足。
在一些实施例中，第三覆盖层540包括至少一层氧化物，例如HfO2、Al2O3、ZrO2、Y2O3或La2O3。在一些实施例中，第三覆盖层540包括至少一层非氧化物化合物，例如B4C、YN、Si3N4、BN、NbN、RuNb、YF3、TiN或ZrN。在一些实施例中，保护层40包括至少一层金属层，例如由Ru、Nb、Y、Sc、Ni、Mo、W、Pt或Bi制成。在一些实施例中，第三覆盖层540为单层，而在其他实施例中，两层或更多层的这些材料用作第三覆盖层540。在一些实施例中，第三覆盖层的厚度在约0.1nm至约5nm的范围内，而在其他实施例中在约0.2nm至约2.0nm的范围内。当第三覆盖层540的厚度大于这些范围时，薄膜的EUV透射率可能降低，并且当第三覆盖层540的厚度小于这些范围时，薄膜的机械强度可能不足。
在一些实施例中，网络隔膜100的厚度在约5nm至约100nm的范围内，而在其他实施例中在约10nm至约50nm的范围内。当网络隔膜100的厚度大于这些范围时，EUV透射率可能降低，并且当网络隔膜100的厚度小于这些范围时，机械强度可能不足。
图17A示出了根据本公开的实施例的制作半导体器件的方法的流程图，并且图17B、图17C、图17D和图17E示出了根据本公开的实施例的制作半导体器件的顺序制造方法。提供将被图案化以在其上形成集成电路的半导体衬底或其他合适的衬底。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17A的S801，在半导体衬底之上形成要图案化的靶层。在某些实施例中，靶层是半导体衬底。在一些实施例中，靶层包括：导电层，例如金属层或多晶硅层；电介质层，例如氧化硅、氮化硅、SiON、SiOC、SiOCN、SiCN、氧化铪或氧化铝；或半导体层，例如外延形成的半导体层。在一些实施例中，靶层形成在诸如隔离结构、晶体管或布线之类的下层结构之上。在图17A的S802，在靶层之上形成光致抗蚀剂层，如图17B所示。在随后的光刻曝光工艺期间，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靶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17A的S803，使用具有如上所述薄膜的EUV反射掩模将光致抗蚀剂层图案化，如图17C所示。光致抗蚀剂层的图案化包括使用EUV掩模通过EUV曝光系统执行光刻曝光工艺。在曝光工艺期间，在EUV掩模上限定的集成电路(IC)设计图案被成像到光致抗蚀剂层上以在其上形成潜在图案。图案化光致抗蚀剂层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图案化光致抗蚀剂层。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期间被去除。光致抗蚀剂层的图案化还可以包括其他工艺步骤，例如不同阶段的各种烘烤步骤。例如，可以在光刻曝光工艺之后和显影工艺之前实施曝光后烘烤(PEB)工艺。
在图17A的S804，使用图案化光致抗蚀剂层作为蚀刻掩模来图案化靶层，如图17D所示。在一些实施例中，图案化靶层包括使用图案化光致抗蚀剂层作为蚀刻掩模对靶层应用蚀刻工艺。在图案化光致抗蚀剂层的开口内暴露的靶层的部分被蚀刻，而其余部分被保护免于蚀刻。此外，如图17E所示，可以通过湿法剥离或等离子灰化来去除图案化光致抗蚀剂层。
在一些实施例中，包括碳纳米管或其他Sp2碳(经受焦耳加热处理)的网络隔膜用于EUV透射窗、设置在EUV光刻装置和EUV辐射源之间的碎片捕集器、或EUV光刻装置和EUV辐射中的任何其他部件，其中需要高EUV透射率。
在前述实施例中，薄膜隔膜经受焦耳加热操作以去除污染物并形成碳纳米管束。根据本公开的实施例的薄膜提供比常规薄膜更高的强度和更低的污染、以及更高的EUV透射率。
可以理解，并非所有优点都必须在本文中进行讨论，没有特定的优点对于所有实施例或示例是必需的，并且其他实施例或示例可以提供不同的优点。
根据本公开的一方面，在一种制造用于极紫外(EUV)光掩模的薄膜的方法中，形成包括多个碳纳米管的纳米管层，将所述纳米管层附接到薄膜框架，以及通过施加电流经过所述纳米管层来对所述纳米管层执行焦耳加热处理。在以上和以下的一个或多个实施例中，所述焦耳加热处理在等于或小于10Pa的压力下执行。在以上和以下的一个或多个实施例中，所述焦耳加热处理在惰性气体环境中执行。在以上和以下的一个或多个实施例中，所述焦耳加热处理被执行5秒至60分钟。在以上和以下的一个或多个实施例中，施加所述电流使得所述纳米管层在800℃至2000℃范围内的温度下被加热。在以上和以下的一个或多个实施例中，所述电流是DC。在以上和以下的一个或多个实施例中，所述电流是AC。在以上和以下的一个或多个实施例中，所述焦耳加热处理通过以下方式执行：将具有所述薄膜框架的所述纳米管层置于支撑件上；用导电板夹住所述薄膜框架的边缘，使得所述导电板接触所述纳米管层；并且通过所述导电板施加所述电流。在以上和以下的一个或多个实施例中，在夹住之前或之后，将所述纳米管层置于真空室中。在以上和以下的一个或多个实施例中，所述多个碳纳米管包括金属污染物，并且在所述焦耳加热处理之后的所述纳米管层中的金属污染物的量小于在所述焦耳加热处理之前的所述纳米管层中的金属污染物的量。在以上和以下的一个或多个实施例中，所述金属污染物包括用于形成所述多个碳纳米管的铁催化剂。在以上和以下的一个或多个实施例中，所述金属污染物包括Mo、Ti、TiN、Ta或Ni中的一种或多种。
根据本公开的另一方面，在一种制造用于极紫外(EUV)光掩模的薄膜的方法中，形成包括多个碳纳米管和非晶碳的纳米管层；将所述纳米管层附接到薄膜框架；以及通过施加电流来对所述纳米管层执行焦耳加热处理。所述非晶碳中的至少一部分通过所述焦耳加热处理被转换为结晶的非晶碳。在以上和以下的一个或多个实施例中，所述结晶的非晶碳具有石墨结构。在以上和以下的一个或多个实施例中，所述结晶的非晶碳形成在所述多个碳纳米管中的碳纳米管的表面上。在以上和以下的一个或多个实施例中，形成在所述碳纳米管的表面上的所述结晶的非晶碳具有多层结构。在以上和以下的一个或多个实施例中，所述非晶碳中的至少一部分通过所述焦耳加热处理被去除。
根据本公开的另一方面，在一种制造用于极紫外(EUV)光掩模的薄膜的方法中，形成包括多个碳纳米管的纳米管层；将所述纳米管层附接到薄膜框架；以及通过施加电流来对所述纳米管层执行焦耳加热处理。在所述焦耳加热处理之后，所述纳米管层包括多个碳纳米管束，在每个碳纳米管束中，碳纳米管被连接以形成无缝石墨结构。在以上和以下的一个或多个实施例中，所述多个碳纳米管束的数量通过焦耳加热处理增加。在以上和以下的一个或多个实施例中，所述多个碳纳米管束的碳纳米管包括多壁纳米管。在以上和以下的一个或多个实施例中，一个碳纳米管束中的碳纳米管的数量为三个或更多。
根据本公开的另一方面，在一种极紫外(EUV)光刻的方法中，将EUV薄膜附接到EUV光掩模，执行使用具有EUV薄膜的EUV光掩模的EUV曝光工艺，使EUV薄膜从EUV光掩模分离，以及通过经由EUV薄膜施加电流对EUV薄膜执行焦耳加热处理。在以上和以下的一个或多个实施例中，EUV薄膜包括含有多个纳米管的纳米管层。在以上和以下的一个或多个实施例中，多个纳米管包括碳纳米管。在以上和以下的一个或多个实施例中，碳纳米管包括多壁纳米管。在以上和以下的一个或多个实施例中，EUV薄膜中含有污染物，并且在焦耳加热处理之后的EUV薄膜中的污染物的量小于在焦耳加热处理之前的EUV薄膜中的污染物的量。在以上和以下的一个或多个实施例中，污染物包括Mo、SiC、Si、Ti、TiN、Ta、Fe或Ni中的一种或多种。
根据本公开的另一方面，在一种处理透射极紫外(EUV)光的隔膜的方法中，隔膜包括Sp2碳，并且通过经由隔膜施加电流来对隔膜执行焦耳加热处理。在以上和以下的一个或多个实施例中，在焦耳加热处理之前，将隔膜附接到具有开口的框架。在以上和以下的一个或多个实施例中，框架为薄膜框架。在以上和以下的一个或多个实施例中，在焦耳加热处理之后，将薄膜框架附接到EUV光掩模。在以上和以下的一个或多个实施例中，隔膜包括碳纳米管、石墨烯或石墨中的至少一种。在以上和以下的一个或多个实施例中，在焦耳加热处理之前的隔膜还包括Sp3碳，并且通过焦耳加热处理，至少一部分Sp3碳被转换为Sp2碳。在以上和以下的一个或多个实施例中，隔膜包括碳纳米管，在焦耳加热处理之后，隔膜包括多个碳纳米管束，在每个碳纳米管束中，碳纳米管被连接以形成无缝石墨结构。在以上和以下的一个或多个实施例中，在焦耳加热处理之前，隔膜包括多个碳纳米管束，并且在焦耳加热处理之后的多个碳纳米管束的数量大于在焦耳加热处理之前的多个碳纳米管束的数量。在以上和以下的一个或多个实施例中，隔膜的EUV透过率为95％至98％。
根据本公开的另一方面，EUV薄膜包括含有多个碳纳米管的网络隔膜，以及相对于网络隔膜的总重量，残留催化剂颗粒的量小于2wt％。根据本公开的另一方面，一种EUV薄膜包括网络隔膜，该网络隔膜包括多个碳纳米管和非晶碳，并且相对于网络隔膜的总重量，网络隔膜中的非晶碳的量小于3wt％。
以上公开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施本文介绍的实施例或示例的相同目的和/或实现本文介绍的实施例或示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1.一种制造用于极紫外EUV光掩模的薄膜的方法，包括：形成包括多个碳纳米管的纳米管层；将所述纳米管层附接到薄膜框架；以及通过施加电流经过所述纳米管层来对所述纳米管层执行焦耳加热处理。
示例2.根据示例1所述的方法，其中，所述焦耳加热处理在等于或小于10Pa的压力下执行。
示例3.根据示例2所述的方法，其中，所述焦耳加热处理在惰性气体环境中执行5秒至60分钟。
示例4.根据示例1所述的方法，其中，所述电流被施加为使得所述纳米管层在800℃至2000℃范围内的温度下被加热。
示例5.根据示例4所述的方法，其中，所述电流是DC。
示例6.根据示例4所述的方法，其中，所述电流是AC。
示例7.根据示例1所述的方法，其中，所述焦耳加热处理通过以下方式执行：将具有所述薄膜框架的所述纳米管层置于支撑件上；用导电板夹住所述薄膜框架的边缘，使得所述导电板接触所述纳米管层；并且通过所述导电板施加所述电流。
示例8.根据示例7所述的方法，其中，在所述夹住之前或之后，所述纳米管层被置于真空室中。
示例9.根据示例1所述的方法，其中：所述多个碳纳米管包括金属污染物，并且在所述焦耳加热处理之后的所述纳米管层中的金属污染物的量小于在所述焦耳加热处理之前的所述纳米管层中的金属污染物的量。
示例10.根据示例9所述的方法，其中，所述金属污染物包括用于形成所述多个碳纳米管的铁催化剂。
示例11.根据示例9所述的方法，其中，所述金属污染物包括Mo、Ti、TiN、Ta或Ni中的一种或多种。
示例12.一种制造用于极紫外EUV光掩模的薄膜的方法，包括：形成包括多个碳纳米管和非晶碳的纳米管层；将所述纳米管层附接到薄膜框架；以及通过施加电流来对所述纳米管层执行焦耳加热处理，其中，所述非晶碳中的至少一部分通过所述焦耳加热处理被转换为结晶的非晶碳。
示例13.根据示例12所述的方法，其中，所述结晶的非晶碳具有石墨结构。
示例14.根据示例12所述的方法，其中，所述结晶的非晶碳形成在所述多个碳纳米管中的碳纳米管的表面上。
示例15.根据示例14所述的方法，其中，形成在所述碳纳米管的表面上的所述结晶的非晶碳具有多层结构。
示例16.根据示例12所述的方法，其中，所述非晶碳中的至少一部分通过所述焦耳加热处理被去除。
示例17.一种制造用于极紫外EUV光掩模的薄膜的方法，包括：形成包括多个碳纳米管的纳米管层；将所述纳米管层附接到薄膜框架；以及通过施加电流来对所述纳米管层执行焦耳加热处理，其中，在所述焦耳加热处理之后，所述纳米管层包括多个碳纳米管束，在每个碳纳米管束中，所述碳纳米管被连接以形成无缝石墨结构。
示例18.根据示例17所述的方法，其中，所述多个碳纳米管束的数量通过焦耳加热处理增加。
示例19.根据示例17所述的方法，其中，所述多个碳纳米管束的碳纳米管包括多壁纳米管。
示例20.根据示例17所述的方法，其中，一个碳纳米管束中的碳纳米管的数量为三个或更多。
Claims (10)
1.一种制造用于极紫外EUV光掩模的薄膜的方法，包括：
形成包括多个碳纳米管的纳米管层；
将所述纳米管层附接到薄膜框架；以及
通过施加电流经过所述纳米管层来对所述纳米管层执行焦耳加热处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述焦耳加热处理在等于或小于10Pa的压力下执行。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述焦耳加热处理在惰性气体环境中执行5秒至60分钟。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电流被施加为使得所述纳米管层在800℃至2000℃范围内的温度下被加热。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述电流是DC。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述电流是AC。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述焦耳加热处理通过以下方式执行：
将具有所述薄膜框架的所述纳米管层置于支撑件上；
用导电板夹住所述薄膜框架的边缘，使得所述导电板接触所述纳米管层；并且
通过所述导电板施加所述电流。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述夹住之前或之后，所述纳米管层被置于真空室中。
9.一种制造用于极紫外EUV光掩模的薄膜的方法，包括：
形成包括多个碳纳米管和非晶碳的纳米管层；
将所述纳米管层附接到薄膜框架；以及
通过施加电流来对所述纳米管层执行焦耳加热处理，
其中，所述非晶碳中的至少一部分通过所述焦耳加热处理被转换为结晶的非晶碳。
10.一种制造用于极紫外EUV光掩模的薄膜的方法，包括：
形成包括多个碳纳米管的纳米管层；
将所述纳米管层附接到薄膜框架；以及
通过施加电流来对所述纳米管层执行焦耳加热处理，
其中，在所述焦耳加热处理之后，所述纳米管层包括多个碳纳米管束，在每个碳纳米管束中，所述碳纳米管被连接以形成无缝石墨结构。
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