TW202217431A - 極紫外線遮罩以及形成極紫外線遮罩之方法 - Google Patents

極紫外線遮罩以及形成極紫外線遮罩之方法 Download PDF

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Abstract

提供一種極紫外線遮罩，其包括基板、在基板上之反射性多層堆疊，及在反射性多層堆疊上之經圖案化的吸收層。經圖案化的吸收層包括含有鉭及至少一種合金元素之合金。此至少一種合金元素包括至少一種過渡金屬元素或至少一種第14族元素。

Description

具有鉭基合金吸收層之極紫外線遮罩
無
半導體行業已經歷指數級增長。材料及設計之技術進步已產生了數代積體電路(integrated circuit, IC)，其中每一代具有比前一代更小且更複雜之電路。在IC演進過程中，功能密度（亦即，單位晶片面積之互連元件的數目）實質上增大，而幾何形狀大小（亦即，可使用製造製程形成之最小部件或接線）已減小。此縮小過程實質上藉由提高生產效率及降低相關聯成本而提供了益處。
無
以下揭示內容提供用於實施所提供標的之不同特徵的許多不同實施例或實例。以下描述部件及佈置之特定實例以簡化本揭示案。當然，此些僅為實例，且並不意欲為限制性的。舉例而言，在如下描述中第一特徵在第二特徵之上或在第二特徵上形成可包括其中第一特徵與第二特徵形成為直接接觸之實施例，且亦可包括其中額外特徵可在第一特徵與第二特徵之間形成而使得第一特徵與第二特徵可不直接接觸的實施例。另外，本揭示案可在各種實例中重複元件符號及/或字母。此重複係出於簡化及清楚目的，且其自身並不表示所論述之各種實施例及/或配置之間的關係。
另外，為了描述簡單，可在本文中使用諸如「在……下面」、「在……下方」、「下部」、「在……上方」、「上部」及其類似術語之空間相對術語，以描述如諸圖中所繪示之一個元件或特徵與另一（另外）元件或特徵的關係。除了諸圖中所描繪之定向以外，此些空間相對術語意欲涵蓋元件在使用中或操作中之不同定向。裝置可以其他方式定向（旋轉90度或以其他定向），且可同樣相應地解釋本文中所使用之空間相對描述詞。
在積體電路(IC)之製造中，使用一連串可再用之光遮罩（本文中亦稱作光微影遮罩或遮罩）來製造表示IC之不同層的圖案，以便在半導體元件製造製程期間將IC之每一層的設計轉印至半導體基板上。
隨著IC大小的縮減，在，例如，微影製程中採用具有13.5 nm的波長之極紫外線(EUV)光，以使得能夠將很小的圖案（例如，奈米級圖案）自遮罩轉印至半導體晶圓。因為大多數材料在13.5 nm的波長處具有高吸收性，所以EUV微影利用用以反射入射EUV光之具有反射性多層的反射型EUV遮罩及用以在光不應被遮罩反射的區域中吸收反射之在反射性多層頂部上的吸收層。遮罩圖案由吸收層限定且藉由自EUV遮罩之反射表面的部分反射EUV光而轉印至半導體晶圓。
在EUV微影中，為了將反射光與入射光分離，以自法線傾斜6度角之傾斜入射光來照射EUV遮罩。傾斜的入射EUV光被反射性多層反射或被吸收層吸收。在彼情況下，若吸收層厚，則在EUV微影時，可能形成陰影。遮罩陰影效應（亦稱作遮罩3D效應）可導致非所想要之取決於特徵大小的焦點及圖案位置偏移。隨著技術節點進步，遮罩3D效應變得更糟。
在本揭示案之實施例中，開發了在EUV波長範圍內具有高消光係數κ之鉭(Ta)基合金。在一些實施例中，Ta基合金包括Ta及諸如過渡金屬元素或第14族元素之合金元素。藉由使用此些鉭(Ta)基合金作為EUV遮罩或遮罩坯料中之吸收材料，可使用更薄的吸收層以減小遮罩3D效應及曝光能量。因此，提高了掃描儀處理量。在一些實施例中，鉭(Ta)基合金可摻雜有諸如氮(N)、氧(O)、碳(C)或硼(B)之間隙元素(interstitial element)以增大吸收材料之密度。
第1圖為根據本揭示案之第一實施例之EUV遮罩100的橫截面圖。參考第1圖，EUV遮罩100包括基板102、在基板102的前表面之上的反射性多層堆疊(reflective multilayer stack)110、在反射性多層堆疊110之上的封蓋層120、在封蓋層120之上的經圖案化的緩衝層130P，及在經圖案化的緩衝層130P之上的經圖案化的吸收層140P。EUV遮罩100進一步包括在基板102之在與前表面相對的背表面之上的導電層104。
經圖案化的吸收層140P及經圖案化的緩衝層130P含有開口152之圖案，此些開口152對應於將形成在半導體晶圓上之電路圖案。開口152之此圖案位於EUV遮罩100之圖案區域100A中，暴露封蓋層120之表面。圖案區域100A被EUV遮罩100之周邊區域100B所環繞。周邊區域100B對應於EUV遮罩100之未經圖案化區域，在IC製造期間之曝光製程中不使用此未經圖案化區域。在一些實施例中，EUV遮罩100之圖案區域100A位於基板102之中心區域處，且周邊區域100B位於基板102之邊緣部分處。圖案區域100A藉由溝槽154與周邊區域100B分離開。溝槽154延伸經過經圖案化的吸收層140P、經圖案化的緩衝層130P、封蓋層120及反射性多層堆疊110，暴露出基板102之前表面。
第2圖為根據一些實施例之用於製造EUV遮罩（例如，EUV遮罩100）之方法200的流程圖。第3A圖至第3L圖為根據一些實施例之處於製造製程之各種階段中的EUV遮罩100之橫截面圖。以下參考EUV遮罩100詳細論述方法200。在一些實施例中，在方法200之前、在其期間及/或在其之後執行額外操作，或替換及/或消除所述操作中之一些。在一些實施例中，替換或消除以下所述特徵中之一些。一般熟習此項技術者將理解，儘管藉由按特定次序執行之操作論述了一些實施例，但可以另一邏輯次序來執行此些操作。
參考第2圖及第3A圖，根據一些實施例，方法200包括操作202，此處在基板102之上形成反射性多層堆疊110。第3A為根據一些實施例之在基板102之上形成反射性多層堆疊110之後的EUV遮罩100之初始結構的橫截面圖。
參考第3A圖，EUV遮罩100之初始結構包括基板102，此基板102由玻璃、矽或其他低熱膨脹材料製成。低熱膨脹材料有助於最小化由於在EUV遮罩100的使用期間之遮罩加熱所引起的影像失真。在一些實施例中，基板102包括熔融二氧化矽、熔融石英、氟化鈣、碳化矽、黑金剛石，或氧化鈦摻雜之氧化矽(SiO 2/TiO 2)。在一些實施例中，基板102具有範圍為自約1 mm至約7 mm之厚度。在一些情形下，若基板102之厚度太小，則EUV遮罩100破裂或翹曲之風險增大。另一方面，在一些情形下，若基板102之厚度太大，則EUV遮罩100之重量不必要地增大。
在一些實施例中，導電層104設置在基板102之背表面上。在一些實施例中，導電層104與基板102之背表面直接接觸。導電層104適用於在EUV遮罩100之製造及使用期間提供EUV遮罩100與靜電遮罩卡盤（未示出）之靜電耦合。在一些實施例中，導電層104包括氮化鉻(CrN)或硼化鉭(TaB)。在一些實施例中，藉由沉積製程形成導電層104，諸如，化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)、電漿增強化學氣相沉積(plasma-enhanced chemical vapor deposition，PECVD)或物理氣相沉積(physical vapor deposition，PVD)。控制導電層104之厚度以使得導電層104為光學透明的。
反射性多層堆疊110設置在基板102之與背表面相對的前表面之上。在一些實施例中，反射性多層堆疊110與基板102之前表面直接接觸。反射性多層堆疊110提供對EUV光的高反射率。在一些實施例中，反射性多層堆疊110用以實現在尖峰EUV照明波長處（例如，在13.5 nm處之EUV照明）之約60％至約75％的反射率。具體而言，當EUV光以6°之入射角施加至反射性多層堆疊110之表面時，13.5 nm附近之光的最大反射率為約60％、約62％、約65％、約68％、約70％、約72％或約75％。
在一些實施例中，反射性多層堆疊110包括高折射係數材料與低折射係數材料之交替堆疊層。一方面，具有高折射係數之材料具有散射EUV光的趨勢，且另一方面，具有低折射係數之材料具有透射EUV光的趨勢。將此兩種類型之材料配對在一起提供了共振反射率。在一些實施例中，反射性多層堆疊110包括鉬(Mo)及矽(Si)之交替堆疊層。在一些實施例中，反射性多層堆疊110包括交替堆疊之Mo及Si，其中Si在最頂層中。在一些實施例中，鉬層與基板102之前表面直接接觸。在其他一些實施例中，矽層與基板102之前表面直接接觸。或者，反射性多層堆疊110包括Mo及鈹(Be)之交替堆疊層。
反射性多層堆疊110中之每一層的厚度取決於EUV波長及EUV光之入射角。調諧反射性多層堆疊110中之交替層的厚度以最大化在每一介面處反射之EUV光的相長干涉並最小化EUV光之總體吸收。在一些實施例中，反射性多層堆疊110包括Mo及Si之30至60對的交替層。每一Mo/Si對具有範圍自約2 nm至約7 nm之厚度，其中總厚度範圍為自約100 nm至約300 nm。
在一些實施例中，使用離子束沉積(ion beam deposition, IBD)或直流電磁控濺射在基板102及下伏層之上沉積反射性多層堆疊110中之每一層。所使用之沉積方法有助於確保反射性多層堆疊110之厚度均勻性比基板102上之約0.85更佳。舉例而言，為了形成Mo/Si反射性多層堆疊110，使用Mo靶材作為濺射靶材及氬氣(Ar)（具有自1.3×10 -2Pa至2.7×10 -2Pa之氣體壓力）作為濺射氣體來沉積Mo層，其中在自0.03 nm/sec至0.30 nm/sec之沉積速率下離子加速電壓為300 V 至1,500 V，且接著使用Si靶材作為濺射靶材及Ar氣（具有自1.3×10 -2Pa至2.7×10 -2Pa之氣體壓力）作為濺射氣體來沉積Si層，其中在自0.03 nm/sec至0.30 nm/sec之沉積速率下離子加速電壓為300 V 至1,500 V。藉由以40至50個循環來堆疊Si層及Mo層（此些循環中之每一者包括以上步驟），得以沉積Mo/Si反射性多層堆疊110。
參考第2圖及第3B圖，根據一些實施例，方法200進行至操作204，此處在反射性多層堆疊110之上沉積封蓋層120。第3B圖為根據一些實施例之在反射性多層堆疊110之上沉積封蓋層120之後第3A圖的結構之橫截面圖。
參考第3B圖，封蓋層120設置在反射性多層堆疊110之最頂部表面之上。封蓋層120有助於保護反射性多層堆疊110免受氧化及反射性多層堆疊110在後續遮罩製造製程期間可能暴露於其中之任何化學蝕刻劑。
在一些實施例中，封蓋層120包括抗氧化及腐蝕之材料，且具有與常見大氣氣體物質（諸如，氧氣、氮氣及水蒸氣）之低化學反應性。在一些實施例中，封蓋層120包括過渡金屬，諸如，釕(Ru)、銥(Ir)、銠(Rh)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、鋨(Os)、錸(Re)、釩(V)、鉭(Ta)、鉿(Hf)、鎢(W)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、錳(Mn)、鎝(Tc)或其合金。
在一些實施例中，使用沉積製程形成封蓋層120，諸如，離子束沉積(Ion Beam Deposition，IBD)、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)或原子層沉積(atomic layer deposition，ALD)。在其中將使用IBD形成Ru層作為封蓋層120之情形下，可藉由使用Ru靶材作為濺射靶材在Ar氣氛中執行沉積。
參考第2圖及第3C圖，根據一些實施例，方法200進行至操作206，此處在封蓋層120之上沉積緩衝層130。第3C圖為根據一些實施例之在封蓋層120之上沉積緩衝層130之後第3B圖的結構之橫截面圖。
參考第3C圖，緩衝層130設置在封蓋層120上。緩衝層130擁有與隨後形成於其上之吸收層不同的蝕刻特性，且藉此充當蝕刻終止層以防止在隨後形成於其上之吸收層的圖案化期間對封蓋層120的損壞。另外，緩衝層130亦可稍後充當犧牲層，此犧牲層用於吸收層中之缺陷的聚焦離子束修復。在一些實施例中，緩衝層130包括硼化釕(RuB)、矽化釕(RuSi)、氧化鉻(CrO)或氮化鉻(CrN)。在一些其他實施例中，緩衝層130包括介電材料，例如，氧化矽或氧氮化矽。在一些實施例中，藉由CVD、PECVD或PVD來沉積緩衝層130。
參考第2圖及第3D圖，根據各種實施例，方法200進行至操作208，此處在緩衝層130之上沉積吸收層140。第3D圖為根據一些實施例之在緩衝層130之上沉積吸收層140之後第3C圖的結構之橫截面圖。
參考第3D圖，吸收層140被設置成與緩衝層130直接接觸。吸收層140可用以吸收投射至EUV遮罩100上之EUV波長中的輻射。
吸收層140包括在EUV波長處具有高消光係數κ及低折射係數n之吸收材料。在一些實施例中，吸收層140包括在13.5 nm波長處具有高消光係數及低折射係數之吸收材料。在一些實施例中，吸收層140之吸收材料的消光係數κ在自約0.01至0.08之範圍中。在一些實施例中，吸收層140之吸收材料的折射係數n在自0.87至1之範圍中。
在一些實施例中，吸收層140包括Ta基合金或由其製成，此Ta基合金包括Ta及至少一種合金元素。在一些實施例中，Ta基合金為具有範圍自大於50原子％ (at.%)且高達90原子％的Ta濃度之富Ta合金。在其他實施例中，Ta基合金為具有範圍自大於50原子％且高達90原子％的合金元素濃度之富合金元素的合金。
在一些實施例中，Ta基合金包括Ta及至少一種過渡金屬元素。過渡金屬元素之實例包括但不限於鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鎢(W)、鐵(Fe)、釕(Ru)、鈷(Co)、銠(Rh)、銥(Ir)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉑(Pt)及金(Au)。在一些實施例中，Ta基合金包括鉭鉻(TaCr)、鉭鉿(TaHf)、鉭銥(TaIr)、鉭鎳(TaNi)、鉭釕(TaRu)、鉭鈷(TaCo)、鉭金(TaAu)、鉭鉬(TaMo)、鉭鎢(TaW)、鉭鐵(TaFe)、鉭銠(TaRh)、鉭釩(TaV)、鉭鈮(TaNb)、鉭鈀(TaPd)、鉭鋯(TaZr)、鉭鈦(TaTi)或鉭鉑(TaPt)。在一些實施例中，Ta基合金包括Ta及第14族元素（諸如，矽或鍺）。舉例而言，在一些實施例中，Ta基合金為鉭矽(TaSi)或鉭鍺(TaGe)。
在一些實施例中，Ta基合金進一步摻雜有一或更多種間隙元素，諸如，硼(B)、碳(C)、氮(N)及氧(O)。間隙元素摻雜劑增大了材料密度，此導致所得合金之強度的增大。在一些實施例中，吸收層140包括Ta、合金元素及氮。舉例而言，在一些實施例中，吸收層140包括TaCrN、TaHfN、TaIrN、TaNiN、TaRuN、TaCoN、TaAuN、TaMoN、TaWN、TaFeN、TaRhN、TaVN、TaNbN、TaPdN、TaZrN、TaTiN、TaPtN或TaSiN。在一些實施例中，吸收層140包括Ta、合金元素、氮及氧。舉例而言，在一些實施例中，吸收層140包括TaCrON、TaHfON、TaIrON、TaNiON、TaRuON、TaCoON、TaAuON、TaMoON、TaWON、TaFeON、TaRhON、TaVON、TaNbON、TaPdON、TaZrON、TaTiON、TaPtON或TaSiON。
在一些實施例中，吸收層140具有單層結構。在一些其他實施例中，吸收層140具有多層結構。在一些實施例中，藉由沉積製程形成吸收層140，諸如，PVD、CVD、ALD、RF磁控濺射、DC磁控濺射或IBD。在其中吸收層140包括TaCr之情形下，可由TaCr靶材形成TaCr層，其中氬氣(Ar)作為惰性濺射氣體。在其中吸收層140包括TaCr之情形下，可由TaCr靶材形成TaCr層，其中氮氣(N2)作為反應性氣體且Ar作為惰性濺射氣體。在其中吸收層140包括TaCrON之情形下，可由TaCrO靶材形成TaCrON層，其中N 2作為反應性氣體且Ar作為惰性濺射氣體。在一些實施例中，N 2氣體濃度可為自3體積%至80體積%、自5體積%至30體積%或自8體積%至15體積%。氣體壓力可為自0.5×10 -1Pa至10×10 -1Pa、自0.5×10 -1Pa至5×10 -1Pa或自0.5×10 -1Pa至3×10 -1Pa。
將吸收層140沉積為非晶層。藉由維持非晶相，改良吸收層140之總粗糙度。控制吸收層140之厚度以提供在13.5 nm處對EUV光之95％與99.5％之間的吸收。在一些實施例中，吸收層140可具有範圍自約5 nm至約50 nm之厚度。若吸收層140之厚度太小，則吸收層140無法吸收足量的EUV光以在反射性區域與非反射性區域之間產生對比。另一方面，若吸收層140之厚度太大，則將形成在吸收層140中之圖案的精度趨於低。
在本揭示案之實施例中，藉由使用具有高消光係數κ之Ta基合金作為吸收材料，可減小由EUV相位失真引起之遮罩3D效應。因此，可減少最佳焦點偏移及圖案放置誤差，同時可增大歸一化影像對數斜率(normalized image log-slope, NILS)。
參考第2圖及第3E圖，根據一些實施例，方法200進行至操作210，此處在吸收層140之上沉積包括硬遮罩層160及光阻層170之抗蝕劑堆疊。第3E圖為根據一些實施例之在依序在吸收層140之上沉積硬遮罩層160及光阻層170之後第3D圖的結構之橫截面圖。
參考第3E圖，硬遮罩層160設置在吸收層140之上。在一些實施例中，硬遮罩層160與吸收層140直接接觸。在一些實施例中，硬遮罩層160包括介電氧化物（諸如，二氧化矽）或介電氮化物（諸如，氮化矽）。在一些實施例中，使用諸如CVD、PECVD或PVD之沉積製程來形成硬遮罩層160。
光阻層170設置在硬遮罩層160之上。光阻層170包括可用以藉由輻射圖案化之光阻性材料。在一些實施例中，光阻層170包括正性光阻劑材料，及負性光阻劑材料或混合性光阻劑材料。在一些實施例中，例如，藉由旋塗將光阻層170塗覆至硬遮罩層160之表面。
參考第2圖及第3F圖，根據一些實施例，方法200進行至操作212，此處以微影方式圖案化光阻層170以形成經圖案化的光阻層170P。第3F圖為根據一些實施例之在以微影方式圖案化光阻層170以形成經圖案化的光阻層170P之後第3E圖的結構之橫截面圖。
參考第3F圖，藉由首先使光阻層170經受輻照圖案而圖案化光阻層170。接下來，取決於在具有抗蝕劑顯影劑之光阻層170中使用正性還是負性抗蝕劑而移除光阻層170之已暴露或未經暴露部分，藉此形成具有形成於其中之開口172的圖案之經圖案化的光阻層170P。開口172暴露出硬遮罩層160的部分。開口172位於圖案區域100A中且對應於開口152之圖案在EUV遮罩100（第1圖）中所存在的位置。
參考第2圖及第3G圖，根據一些實施例，方法200進行至操作214，此處使用經圖案化的光阻層170P作為蝕刻遮罩來蝕刻硬遮罩層160以形成經圖案化的硬遮罩層160P。第3G圖為根據一些實施例之在蝕刻硬遮罩層160以形成經圖案化的硬遮罩層160P之後第3F圖的結構之橫截面圖。
參考第3G圖，蝕刻硬遮罩層160之被開口172暴露的部分以形成延伸穿過硬遮罩層160之開口162。開口162暴露出下伏吸收層140的多個部分。在一些實施例中，使用各向異性蝕刻來蝕刻硬遮罩層160。在一些實施例中，各向異性蝕刻為乾式蝕刻（諸如，反應性離子蝕刻(reactive ion etch，RIE)）、濕式蝕刻，或其組合。此蝕刻移除了對提供吸收層140之材料有選擇性的提供硬遮罩層160之材料。硬遮罩層160之其餘部分構成經圖案化的硬遮罩層160P。若在硬遮罩層160之蝕刻期間未能完全消耗，則在蝕刻硬遮罩層160之後，例如，使用濕式剝離或電漿灰化自經圖案化的硬遮罩層160P之表面移除經圖案化的光阻層170P。
參考第2圖及第3H圖，根據一些實施例，方法200進行至操作216，此處使用經圖案化的硬遮罩層160P作為蝕刻遮罩來蝕刻吸收層140以形成經圖案化的吸收層140P。第3H圖為根據一些實施例之在蝕刻吸收層140以形成經圖案化的吸收層140P之後第3G圖的結構之橫截面圖。
參考第3H圖，蝕刻吸收層140之被開口162暴露的部分以形成延伸穿過吸收層140之開口162。開口162暴露出下伏緩衝層130的多個部分。在一些實施例中，使用各向異性蝕刻製程來蝕刻吸收層140。在一些實施例中，此各向異性蝕刻為乾式蝕刻（諸如，RIE）、濕式蝕刻或其組合，其移除對提供下伏緩衝層130之材料有選擇性的提供吸收層140之材料。舉例而言，在一些實施例中，藉由含有氯之氣體（諸如，Cl 2或BCl 3）或藉由含有氟之氣體（諸如，NF 3）乾式蝕刻吸收層140。可將Ar用作載體氣體。在一些實施例中，亦可包括氧氣(O 2)，作為載體氣體。蝕刻速率及蝕刻選擇性取決於蝕刻劑氣體、蝕刻劑流動速率、功率、壓力及基板溫度。在蝕刻之後，吸收層140之其餘部分構成經圖案化的吸收層140P。
參考第2圖及第3I圖，根據一些實施例，方法200進行至操作218，此處使用經圖案化的硬遮罩層160P作為蝕刻遮罩來蝕刻緩衝層130以形成經圖案化的緩衝層130P。第3I圖為根據一些實施例之在蝕刻緩衝層130以形成經圖案化的緩衝層130P之後第3H圖的結構之橫截面圖。
參考第3I圖，蝕刻緩衝層130之被開口162及142暴露的多個部分以形成延伸穿過緩衝層130之開口132。開口132暴露出下伏封蓋層120的多個部分。在一些實施例中，使用各向異性蝕刻製程來蝕刻緩衝層130。在一些實施例中，此各向異性蝕刻為乾式蝕刻（諸如，RIE）、濕式蝕刻或其組合，其移除對提供封蓋層120之材料有選擇性的提供緩衝層130之材料。緩衝層130之其餘部分構成經圖案化的緩衝層130P。在蝕刻緩衝層130之後，例如，使用氧電漿或濕式蝕刻自經圖案化的吸收層140P之表面移除經圖案化的硬遮罩層160P。
經圖案化的吸收層140P中之開口142及經圖案化的緩衝層130P中之相應下伏開口132一起限定了EUV遮罩100中之開口152的圖案。
參考第2圖及第3J圖，根據一些實施例，方法200進行至操作220，此處在經圖案化的吸收層140P及經圖案化的緩衝層130P之上形成包括開口182的圖案之經圖案化的光阻層180P。第3J圖為根據一些實施例之在經圖案化的吸收層140P及經圖案化的緩衝層130P之上形成包括開口182之經圖案化的光阻層180P之後第3I圖的結構之橫截面圖。
參考第3J圖，開口182在經圖案化的吸收層140P之周邊處暴露出經圖案化的吸收層140P之多個部分。將形成在EUV遮罩100之周邊區域100B中的對應於溝槽154(見第3K圖)之開口182。為了形成經圖案化的光阻層180P，在經圖案化的緩衝層130P及經圖案化的吸收層140P之上塗覆光阻層（未示出）。光阻層填充分別在經圖案化的緩衝層130P及經圖案化的吸收層140P中之開口132及142。在一些實施例中，光阻層包括正性光阻劑材料、負性光阻劑材料或混合性光阻劑材料。在一些實施例中，光阻層包括與以上在第3E圖中所描述之光阻層170相同的材料。在一些實施例中，光阻層包括與光阻層170不同的材料。在一些實施例中，例如，藉由旋塗形成光阻層。藉由將光阻層暴露於輻射圖案並取決於使用正還是負抗蝕劑而使用抗蝕劑顯影劑移除光阻層之已暴露或未經暴露部分而隨後圖案化光阻層170。光阻層之其餘部分構成經圖案化的光阻層170P。
參考第2圖及第3K圖，根據一些實施例，方法200進行至操作222，此處使用經圖案化的光阻層180P作為蝕刻遮罩來蝕刻經圖案化的吸收層140P、經圖案化的緩衝層130P（若存在）、封蓋層120及反射性多層堆疊110，以在基板102之周邊區域100B中形成溝槽154。第3K圖為根據一些實施例之在蝕刻經圖案化的吸收層140P、經圖案化的緩衝層130P（若存在）、封蓋層120及反射性多層堆疊110以在基板102之周邊區域100B中形成溝槽154之後第3J圖的結構之橫截面圖。
參考第3K圖，溝槽154延伸穿過經圖案化的吸收層140P、經圖案化的緩衝層130P（若存在）、封蓋層120及反射性多層堆疊110以暴露基板102之表面。溝槽154環繞EUV遮罩100之圖案區域100A，從而將圖案區域100A與周邊區域100B分離開。
在一些實施例中，使用單個各向異性蝕刻製程來蝕刻經圖案化的吸收層140P、經圖案化的緩衝層130P、封蓋層120及反射性多層堆疊110。此各向異性蝕刻可為乾式蝕刻（諸如，RIE）、濕式蝕刻或其組合，其移除對提供基板102之材料有選擇性的相應經圖案化的吸收層140P、經圖案化的緩衝層130P、封蓋層120及反射性多層堆疊110之材料。在一些實施例中，使用多個相異的各向異性蝕刻製程來蝕刻經圖案化的吸收層140P、經圖案化的緩衝層130P、封蓋層120及反射性多層堆疊110。每一各向異性蝕刻可為乾式蝕刻（諸如，RIE）、濕式蝕刻或其組合。
參考第2圖及第3L圖，根據一些實施例，方法200進行至操作224，此處移除經圖案化的光阻層180P。第3L圖為根據一些實施例之在移除經圖案化的光阻層180P之後第3K圖的結構之橫截面圖。
參考第3L圖，例如，藉由濕式剝離或電漿灰化自基板102之圖案區域100A及周邊區域100B移除經圖案化的光阻層180P。自經圖案化的吸收層140P中之開口142及經圖案化的緩衝層130P中之開口132移除經圖案化的光阻層180P重新暴露出封蓋層120之在圖案區域100A中的表面。
因此形成EUV遮罩100。EUV遮罩100包括基板102、在基板102的前表面之上的反射性多層堆疊110、在反射性多層堆疊110之上的封蓋層120、在封蓋層120之上的經圖案化的緩衝層130P，及在經圖案化的緩衝層130P之上的經圖案化的吸收層140P。EUV遮罩100進一步包括在基板102之在與前表面相對的背表面之上的導電層104。經圖案化的吸收層140P包括具有高消光係數之Ta基合金，此允許形成較薄的層。可因此減小由較厚吸收層所引起之遮罩3D效應，且可消除不必要的EUV光。因此，EUV遮罩100上之圖案可精確地投射至矽晶圓上。
在移除經圖案化的光阻層180P之後，清潔EUV遮罩100以自其移除任何污染物。在一些實施例中，藉由將EUV遮罩100浸沒至氫氧化銨(NH 4OH)溶液中來清潔EUV遮罩100。在一些實施例中，藉由將EUV遮罩100浸沒至稀釋的氫氟酸(HF)溶液中來清潔EUV遮罩100。
隨後藉由，例如，具有193 nm的波長之UV光來輻射EUV遮罩100，用於檢查經圖案區域100A中之任何缺陷。可自漫反射光中偵測異物。若偵測到缺陷，則使用適當清潔製程進一步清潔EUV遮罩100。
第4圖為根據本揭示案之第二實施例之EUV遮罩400的橫截面圖。參考第4圖，EUV遮罩400包括基板102、在基板102的前表面之上的反射性多層堆疊110、在反射性多層堆疊110之上的封蓋層120，及在封蓋層120之上的經圖案化的吸收層140P。EUV遮罩400進一步包括在基板102之在與前表面相對的背表面之上的導電層104。與第1圖之EUV遮罩100相比較而言，在EUV遮罩400中省去了經圖案化的緩衝層130P。因此，在EUV遮罩400中，經圖案化的吸收層140P與封蓋層120直接接觸。
第5圖為根據一些實施例之用於製造EUV遮罩（例如，EUV遮罩400）之方法500的流程圖。第6A圖至第6J圖為根據一些實施例之處於製造製程之各種階段中的EUV遮罩400之橫截面圖。以下參考EUV遮罩400詳細論述方法500。在一些實施例中，在方法500之前、在其期間及/或在其之後執行額外操作，或替換及/或消除所述操作中之一些。在一些實施例中，替換或消除以下所述特徵中之一些。一般熟習此項技術者將理解，儘管藉由按特定次序執行之操作論述了一些實施例，但可以另一邏輯次序來執行此些操作。
參考第5圖及第6A圖，根據一些實施例，方法500包括操作502，此處在基板102之上形成反射性多層堆疊110。第6A為根據一些實施例之在基板102之上形成反射性多層堆疊110之後的EUV遮罩400之初始結構的橫截面圖。用於反射性多層堆疊110之材料及形成製程類似於以上在第3A圖中所描述之彼些，且因而不在本文中詳細描述。
參考第5圖及第6B圖，根據一些實施例，方法500進行至操作504，此處在反射性多層堆疊110之上沉積封蓋層120。第6B圖為根據一些實施例之在反射性多層堆疊110之上沉積封蓋層120之後第6A圖的結構之橫截面圖。用於封蓋層120之材料及形成製程類似於以上在第3B圖中所描述之彼些，且因而不在本文中詳細描述。
參考第5圖及第6C圖，根據各種實施例，方法500進行至操作506，此處在封蓋層120之上沉積吸收層140。第6C圖為根據一些實施例之在封蓋層120之上沉積吸收層140之後第6B圖的結構之橫截面圖。用於吸收層140之材料及形成製程類似於以上在第3D圖中所描述之彼些，且因而不在本文中詳細描述。
參考第5圖及第6D圖，根據一些實施例，方法500進行至操作508，此處在吸收層140之上沉積包括硬遮罩層160及光阻層170之抗蝕劑堆疊。第6D圖為根據一些實施例之在依序在吸收層140之上沉積硬遮罩層160及光阻層170之後第6C圖的結構之橫截面圖。用於相應的硬遮罩層160及光阻層170之材料及形成製程類似於第3E圖中所描述之彼些，且因而不在本文中詳細描述。
參考第5圖及第6E圖，根據一些實施例，方法500進行至操作510，此處以微影方式圖案化光阻層170以形成經圖案化的光阻層170P。第6E圖為根據一些實施例之在以微影方式圖案化光阻層170以形成經圖案化的光阻層170P之後第6D圖的結構之橫截面圖。用於光阻層170之蝕刻製程類似於第3F圖中所描述之彼些，且因而不在本文中詳細描述。
參考第5圖及第6F圖，根據一些實施例，方法500進行至操作512，此處使用經圖案化的光阻層170P作為蝕刻遮罩來蝕刻硬遮罩層160以形成經圖案化的硬遮罩層160P。第6F圖為根據一些實施例之在蝕刻硬遮罩層160以形成經圖案化的硬遮罩層160P之後第6E圖的結構之橫截面圖。用於硬遮罩層160之蝕刻製程類似於第3G圖中所描述之彼些，且因而不在本文中詳細描述。
參考第5圖及第6G圖，根據一些實施例，方法500進行至操作514，此處使用經圖案化的硬遮罩層160P作為蝕刻遮罩來蝕刻吸收層140以形成經圖案化的吸收層140P。第6G圖為根據一些實施例之蝕刻吸收層140以形成經圖案化的吸收層140P之後第6F圖的結構之橫截面圖。用於吸收層140之蝕刻製程類似於第3H圖中所描述之彼些，且因而不在本文中詳細描述。經圖案化的吸收層140P包括暴露下伏封蓋層120之複數個開口142。
在蝕刻吸收層140之後，例如，使用氧電漿或濕式蝕刻自經圖案化的吸收層140P之表面移除經圖案化的硬遮罩層160P。
參考第5圖及第6H圖，根據一些實施例，方法500進行至操作516，此處在經圖案化的吸收層140P之上形成包括開口182的圖案之經圖案化的光阻層180P。第6H圖為根據一些實施例之在經圖案化的吸收層140P之上形成包括開口182之經圖案化的光阻層180P之後第6G圖的結構之橫截面圖。用於經圖案化的光阻層180P之材料及製造製程類似於第3J圖中所描述之彼些，且因而不在本文中詳細描述。
參考第5圖及第6I圖，根據一些實施例，方法500進行至操作518，此處使用經圖案化的光阻層180P作為蝕刻遮罩來蝕刻經圖案化的吸收層140P、封蓋層120及反射性多層堆疊110，以在基板102之周邊區域100B中形成溝槽154。第6I圖為根據一些實施例之在蝕刻經圖案化的吸收層140P、封蓋層120及反射性多層堆疊110以在基板102之周邊區域100B中形成溝槽154之後第6H圖的結構之橫截面圖。
參考第6I圖，溝槽154延伸穿過經圖案化的吸收層140P、封蓋層120及反射性多層堆疊110以暴露基板102之表面。溝槽154環繞EUV遮罩400之圖案區域100A，從而將圖案區域100A與周邊區域100B分離開。
在一些實施例中，使用單個各向異性蝕刻製程來蝕刻經圖案化的吸收層140P、封蓋層120及反射性多層堆疊110。此各向異性蝕刻可為乾式蝕刻（諸如，RIE）、濕式蝕刻或其組合，其移除相應經圖案化的吸收層140P、封蓋層120及反射性多層堆疊110之對提供基板102之材料有選擇性的材料。在一些實施例中，使用多個相異的各向異性蝕刻製程來蝕刻經圖案化的吸收層140P、封蓋層120及反射性多層堆疊110。每一各向異性蝕刻可為乾式蝕刻（諸如，RIE）、濕式蝕刻或其組合。
參考第5圖及第6J圖，根據一些實施例，方法500進行至操作520，此處移除經圖案化的光阻層180P。第6J圖為根據一些實施例之在移除經圖案化的光阻層180P之後第6I圖的結構之橫截面圖。
參考第6J圖，例如，藉由濕式剝離或電漿灰化自基板102之圖案區域100A及周邊區域100B移除經圖案化的光阻層180P。自經圖案化的吸收層140P中之開口142移除經圖案化的光阻層180P重新暴露出封蓋層120之在圖案區域100A中的表面。經圖案化的吸收層140P中之開口142限定EUV遮罩400中之開口152的圖案。
因此形成EUV遮罩400。EUV遮罩400包括基板102、在基板102的前表面之上的反射性多層堆疊110、在反射性多層堆疊110之上的封蓋層120，及在封蓋層120之上的經圖案化的吸收層140P。EUV遮罩400進一步包括在基板102之在與前表面相對的背表面之上的導電層104。經圖案化的吸收層140P包括具有高消光係數之Ta基合金，此允許形成較薄的層。可因此減小由較厚吸收層所引起之遮罩3D效應，且可消除不必要的EUV光。因此，EUV遮罩400上之圖案可精確地投射至矽晶圓上。
在移除經圖案化的光阻層180P之後，清潔EUV遮罩400以自其移除任何污染物。在一些實施例中，藉由將EUV遮罩400浸沒至氫氧化銨(NH 4OH)溶液中來清潔EUV遮罩400。在一些實施例中，藉由將EUV遮罩400浸沒至稀釋的氫氟酸(HF)溶液中來清潔EUV遮罩400。
隨後藉由，例如，具有193 nm的波長之UV光來輻射EUV遮罩400，用於檢查經圖案區域100A中之任何缺陷。可自漫反射光中偵測異物。若偵測到缺陷，則使用適當清潔製程進一步清潔EUV遮罩400。
本揭示案之一個態樣係關於一種EUV遮罩。此EUV遮罩包括基板、在基板上之反射性多層堆疊，及在反射性多層堆疊上之經圖案化的吸收層。此經圖案化的吸收層包括包含有鉭(Ta)及至少一種合金元素之合金。此至少一種合金元素包括至少一種過渡金屬元素或至少一種第14族元素。
本揭示案之另一態樣係關於一種形成EUV遮罩之方法。此方法包括在基板上形成反射性多層堆疊，在反射性多層堆疊上沉積封蓋層，在封蓋層上沉積吸收層，在吸收層上形成經圖案化的硬遮罩層，及使用經圖案化的硬遮罩層作為蝕刻遮罩來蝕刻吸收層以形成複數個開口，此些開口暴露出封蓋層之表面。吸收層包括包括鉭(Ta)及至少一種合金元素之合金。此至少一種合金元素包括至少一種過渡金屬元素或至少一種第14族元素。
本揭示案之又一態樣係關於一種形成極紫外線EUV遮罩之方法。此方法包括在基板上形成反射性多層堆疊。接著在反射性多層堆疊上沉積封蓋層。接下來，在封蓋層上形成緩衝層。在緩衝層上沉積吸收層。吸收層包括包括鉭(Ta)及至少一種過渡金屬元素之合金，此至少一種過渡金屬元素係選自由鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鎢(W)、鐵(Fe)、釕(Ru)、鈷(Co)、銠(Rh)、銥(Ir)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉑(Pt)及金(Au)所組成之群組。接下來，在吸收層上形成硬遮罩層。接著蝕刻硬遮罩層以形成經圖案化的硬遮罩層。接下來，使用經圖案化的硬遮罩層作為蝕刻遮罩來蝕刻吸收層以在其中形成複數個開口，此些開口暴露出封蓋層之表面。
前文概述了若干實施例之特徵，使得熟習此項技術者可較佳地理解本揭示案之態樣。熟習此項技術者應瞭解，他們可容易地使用本揭示案作為設計或修改用於實現相同目的及/或達成本文中所介紹之實施例之相同優勢的其他製程及結構的基礎。熟習此項技術者亦應認識到，此些等效構造不脫離本揭示案之精神及範疇，且他們可在不脫離本揭示案之精神及範疇的情況下在本文作出各種改變、代替及替換。
100:EUV遮罩 100A:圖案區域 100B:周邊區域 102:基板 104:導電層 110:反射性多層堆疊 120:封蓋層 130:緩衝層 130P:經圖案化的緩衝層 132:開口 140:吸收層 140P:經圖案化的吸收層 142:開口 152:開口 154:溝槽 160:硬遮罩層 160P:經圖案化的硬遮罩層 162:開口 170:光阻層 170P:經圖案化的光阻層 172:開口 180P:經圖案化的光阻層 182:開口 200:方法 202:操作 204:操作 206:操作 208:操作 210:操作 212:操作 214:操作 216:操作 218:操作 220:操作 222:操作 224:操作 400:EUV遮罩 500:方法 502:操作 504:操作 506:操作 508:操作 510:操作 512:操作 514:操作 516:操作 518:操作 520:操作
當結合隨附諸圖閱讀時，得以自以下詳細描述最佳地理解本揭示案之態樣。應注意，根據行業上之標準實務，各種特徵未按比例繪製。事實上，為了論述清楚，可任意地增大或減小各種特徵之尺寸。 第1圖為根據第一實施例之極紫外線(extreme ultraviolet, EUV)遮罩的橫截面圖。 第2圖為根據一些實施例之用於製造第1圖的EUV遮罩之方法的流程圖。 第3A圖至第3L圖為根據一些實施例之處於第2圖的製造製程之各種階段中的EUV遮罩之橫截面圖。 第4圖為根據第二實施例之極紫外線(EUV)遮罩的橫截面圖。 第5圖為根據一些實施例之用於製造第4圖的EUV遮罩之方法的流程圖。 第6A圖至第6J圖為根據一些實施例之處於第5圖的製造製程之各種階段中的EUV遮罩之橫截面圖。
200:方法
202:操作
204:操作
206:操作
208:操作
210:操作
212:操作
214:操作
216:操作
218:操作
220:操作
222:操作
224:操作

Claims (20)

  1. 一種極紫外線(EUV)遮罩，包括： 一基板； 一反射性多層堆疊，在該基板上；以及 一經圖案化的吸收層，在該反射性多層堆疊上，其中該經圖案化的吸收層包括含有鉭(Ta)及至少一種合金元素之一合金，該至少一種合金元素包括至少一種過渡金屬元素或至少一種第14族元素。
  2. 如請求項1所述之EUV遮罩，其中該合金為具有高達90原子％之一鉭濃度的一富鉭合金。
  3. 如請求項1所述之EUV遮罩，其中該至少一種過渡金屬元素係選自由鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鎢(W)、鐵(Fe)、釕(Ru)、鈷(Co)、銠(Rh)、銥(Ir)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、金(Au)及其合金所組成之群組。
  4. 如請求項1所述之EUV遮罩，其中該經圖案化的吸收層包括TaCr、TaHf、TaIr、TaNi、TaRu、TaCo、TaAu、TaMo、TaW、TaFe、TaRh、TaV、TaNb、TaPd、TaZr、TaTi或TaPt。
  5. 如請求項1所述之EUV遮罩，其中該至少一種第14族元素為矽或鍺。
  6. 如請求項1所述之EUV遮罩，其中該經圖案化的吸收層包括TaSi或TaGe。
  7. 如請求項1所述之EUV遮罩，其中該合金進一步包括至少一種間隙元素。
  8. 如請求項7所述之EUV遮罩，其中該至少一種間隙元素包括氮(N)、氧(O)、硼(B)、碳(C)或其組合。
  9. 如請求項7所述之EUV遮罩，其中該經圖案化的吸收層包括TaCrN、TaHfN、TaIrN、TaNiN、TaRuN、TaCoN、TaAuN、TaMoN、TaWN、TaFeN、TaRhN、TaSiN、TaVN、TaNbN、TaPdN、TaZrN、TaTiN或TaPtN。
  10. 如請求項7所述之EUV遮罩，其中該經圖案化的吸收層包括TaCrON、TaHfON、TaIrON、TaNiON、TaNi 2ON、TaRuON、TaCoON、TaAuON、TaMoON、TaWON、TaFeON、TaRhON、TaSiON、TaVON、TaNbON、TaPdON、TaZrON、TaTiON或TaPtON。
  11. 如請求項1所述之EUV遮罩，進一步包括： 一封蓋層，在該反射性多層堆疊上，其中該經圖案化的吸收層與該封蓋層接觸。
  12. 如請求項1所述之EUV遮罩，進一步包括： 一封蓋層，在該反射性多層堆疊上；以及 一經圖案化的緩衝層，在該封蓋層上，其中該經圖案化的吸收層與該經圖案化的緩衝層接觸。
  13. 一種形成一極紫外線(EUV)遮罩之方法，包括： 在一基板上形成一反射性多層堆疊； 在該反射性多層堆疊上沉積一封蓋層； 在該封蓋層上沉積一吸收層，其中該吸收層包括含有鉭(Ta)及至少一種合金元素之一合金，該至少一種合金元素包括至少一種過渡金屬元素或至少一種第14族元素； 在該吸收層上形成一經圖案化的硬遮罩層；以及 使用該經圖案化的硬遮罩層作為一蝕刻遮罩來蝕刻該吸收層以在其中形成複數個開口，該些開口暴露出該封蓋層之一表面。
  14. 如請求項13所述之方法，進一步包括蝕刻該吸收層、該封蓋層及該反射性多層堆疊以在該基板之環繞該些開口的一周邊區域中形成複數個溝槽。
  15. 如請求項13所述之方法，其中沉積該吸收層包括在一氬氣氣氛中濺射包括該合金之一靶材。
  16. 如請求項13所述之方法，其中該吸收層包括TaCr、TaHf、TaIr、TaNi、TaRu、TaCo、TaAu、TaMo、TaW、TaFe、TaRh、TaV、TaNb、TaPd、TaZr、TaTi、TaPt、其氮化物，或其氧氮化物。
  17. 一種形成一極紫外線(EUV)遮罩之方法，包括： 在一基板上形成一反射性多層堆疊； 在該反射性多層堆疊上沉積一封蓋層； 在該封蓋層上形成一緩衝層； 在該緩衝層上沉積一吸收層，其中該吸收層包括含有鉭(Ta)及至少一種過渡金屬元素之一合金，該至少一種過渡金屬元素係選自由鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鎢(W)、鐵(Fe)、釕(Ru)、鈷(Co)、銠(Rh)、銥(Ir)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉑(Pt)及金(Au)所組成之群組； 在該吸收層上形成一硬遮罩層； 蝕刻該硬遮罩層以形成一經圖案化的硬遮罩層；以及 使用該經圖案化的硬遮罩層作為一蝕刻遮罩來蝕刻該吸收層以在其中形成複數個開口，該些開口暴露出該封蓋層之一表面。
  18. 如請求項17所述之方法，其中該緩衝層包括硼化釕、矽化釕、氧化鉻、氮化鉻、氧化矽或氧氮化矽。
  19. 如請求項17所述之方法，其中該封蓋層包括釕(Ru)、銥(Ir)、銠(Rh)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、鋨(Os)、錸(Re)、釩(V)、鉭(Ta)、鉿(Hf)、鎢(W)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、錳(Mn)、鎝(Tc)或其合金。
  20. 如請求項17所述之方法，其中沉積該緩衝層形成了一非晶層。
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