CN108572511A - 用于euv光刻的防护膜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了极紫外(EUV)光刻用防护膜及其制造方法，该防护膜的EUV曝光光线的透过率优异，且具有优异的机械强度。该防护膜包括支撑层图案；形成在所述支撑层图案上的埋入式氧化物层图案；以及由所述埋入式氧化物层图案支撑的防护膜层。该防护膜还可以包括用于增强防护膜层的机械强度的增强层，用于额外补充增强层的机械强度的辅助层以及用于使防护膜层散热的散热层。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年3月10日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0030731和于2017年11月28日提交的No.10-2017-0159821的优先权，其内容通过引用形式并入本文。
技术领域
本发明涉及一种极紫外(EUV)光刻用防护膜及其制造方法，尤其涉及一种对EUV曝光光线具有高透过率且热特性和机械强度更高的EUV光刻用防护膜、以及其制造方法。
背景技术
曝光技术(也称为光刻)的发展使得半导体集成电路(IC)具有高集成度成为可能。
目前商业化的曝光工艺采用使用193nm的ArF波长范围的曝光设备来进行转印工艺，并在晶圆上形成精细图案，但是在形成32nm或更小的精细图案方面存在一些限制。因此，已经开发了诸如浸没式光刻、双重图案化、相移、光学相位校正等各种方法。然而，使用ArF波长的曝光技术难以获得窄于或等于32nm的更精细的电路线宽度。因此，极紫外(EUV)光刻技术作为下一代工艺而受到关注，在该技术中，使用了比193nm的波长短很多的13.5nm的波长作为主曝光波长。
顺便提及，光刻工艺采用光掩模作为用于图案化的原始板，并且将光掩模上的图案转移到晶圆上。在这种情况下，如果光掩模附着有诸如颗粒、异物之类的杂质，则杂质可能会在吸收或反射曝光光线之后损害转印的图案，从而导致半导体器件的性能或成品率降低。
为了防止光掩模的表面附着杂质，使用了将薄膜附着到光掩模的方法。由于防护膜附着在光掩模的上表面上，所以即使杂质附着到防护膜上，光掩模的图案也能够在光刻工序中聚焦，因此防护膜上的灰尘或异物不会聚焦、也不会转印到图案上。随着近年来电路线宽变细，可能对图案的损坏有影响的杂质尺寸减小，从而使用于保护光掩模的防护膜的重要性增加。
防护膜构造为包括基本上为100nm以下厚度的极薄膜形式的防护膜层，以便具有平滑且优异的EUV曝光光线的透过率。防护膜层必须满足机械可靠性(针对真空环境和移动台的加速)以及热可靠性(针对长期曝光工艺)。考虑到这些条件，确定防护膜层的材料和结构。
通过将绝缘体(SOI)衬底上的硅制成薄膜，从而制造常规防护膜，该防护膜的结构中包括单晶硅制成的防护膜层，单晶硅对于EUV曝光光线具有优异的透过率。然而，由具有结晶性的单晶硅制成的防护膜层在特定取向下具有低机械强度，因此在制造过程中或在使用过程中可能会破裂。
发明内容
因此，一个或多个示例性实施方案的一个方面可以提供一种EUV光掩模用防护膜，其对于EUV曝光光线具有高透过率并具有优异的热特性和机械强度，并且还提供了一种用于制造该EUV光掩模用防护膜的方法。
根据本公开的一个实施方案，一种极紫外(EUV)光刻用防护膜包括：支撑层图案；形成在支撑层图案上的埋入式氧化物层图案；以及设置为由埋入式氧化物层图案支撑的防护膜层。
根据本公开的另一实施方案，一种极紫外(EUV)光刻用防护膜包括：支撑层图案；形成在支撑层图案上的埋入式氧化物层图案；设置为由埋入式氧化物层图案支撑的防护膜层；和设置在防护膜层上并增强防护膜层的机械强度的增强层。
根据本公开的又一个实施方案，一种极紫外(EUV)光刻用防护膜包括：支撑层图案；形成在支撑层图案上的埋入式氧化物层图案；设置为由埋入式氧化物层图案支撑的埋入式增强层；以及设置在埋入式增强层上的防护膜层。
根据本公开的又一个实施方案，一种极紫外(EUV)光刻用防护膜包括：支撑层图案；形成在支撑层图案上的埋入式氧化物层图案；设置为由埋入式氧化物层图案支撑的埋入式增强层；设置在埋入式增强层上的防护膜层；以及设置在防护膜层上并增强防护膜层的机械长度的增强层。
根据本公开的极紫外光刻用防护膜还可以进一步包括设置在防护膜层的上侧、下侧或两侧的散热层。
散热层可以形成为单层膜、或者由两层或多层构成的多层膜。
散热层可以包含：铬(Cr)，氮化铬(CrN)，铝(Al)，氧化铝(Al2O3)，钴(Co)，钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钯(Pd)，钛(Ti)，铂(Pt)，锰(Mn)，铁(Fe)，镍(Ni)，镉(Cd)，锆(Zr)，镁(Mg)，锂(Li)，硒(Se)，铜(Cu)，钇(Y)，铟(In)，锡(Sn)，硼(B)，铍(Be)，钽(Ta)，铪(Hf)，铌(Nb)，硅(Si)，钌(Ru)，含有Ru以及B、Zr、Y、Nb、Ti、La等的钌化合物，B4C和SiC中的至少一种物质；或除了上述物质之外，还含有含硅(Si)的硅化物；或除了上述一种或多种物质以及硅化物之外，还包含氧(O)、氮(N)和碳(C)中的一种或多种物质。
散热层的厚度可以为1nm至20nm。
增强层可以包含：铬(Cr)，氮化铬(CrN)，铝(Al)，氧化铝(Al2O3)，钴(Co)，钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钯(Pd)，钛(Ti)，铂(Pt)，锰(Mn)，铁(Fe)，镍(Ni)，镉(Cd)，锆(Zr)，镁(Mg)，锂(Li)，硒(Se)，铜(Cu)，钇(Y)，铟(In)，锡(Sn)，硼(B)，铍(Be)，钽(Ta)，铪(Hf)，铌(Nb)，硅(Si)，钌(Ru)，含有Ru以及B、Zr、Y、Nb、Ti、La等的钌化合物，B4C，SiC，SiO2，SixNy(其中，x和y是整数)，石墨烯和碳纳米管(CNT)中的至少一种物质；或除了上述物质之外，还含有含硅(Si)的硅化物；或除了上述一种或多种物质以及硅化物之外，还包含氧(O)、氮(N)和碳(C)中的一种或多种物质。
增强层比防护膜层薄。
增强层可以具有1nm至50nm的厚度。
防护膜层可以包含单晶硅、多晶硅或非晶硅。
防护膜层可以掺杂有硼(B)、磷(P)、砷(As)、钇(Y)、锆(Zr)、铌(Nb)和钼(Mo)中的一种或多种物质。
防护膜层的掺杂浓度可以等于或高于1010离子/cm3。
防护膜层的厚度可以为10nm至100nm。
根据本公开的极紫外光刻用防护膜还可以进一步包括辅助层以额外补充增强层的机械强度。
辅助层可以包含：铬(Cr)，氮化铬(CrN)，铝(Al)，氧化铝(Al2O3)，钴(Co)，钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钯(Pd)，钛(Ti)，铂(Pt)，锰(Mn)，铁(Fe)，镍(Ni)，镉(Cd)，锆(Zr)，镁(Mg)，锂(Li)，硒(Se)，铜(Cu)，钇(Y)，铟(In)，锡(Sn)，硼(B)，铍(Be)，钽(Ta)，铪(Hf)，铌(Nb)，硅(Si)，钌(Ru)，含有Ru以及B、Zr、Y、Nb、Ti、La等的钌化合物，B4C，SiC，SiO2，SixNy(其中，x和y是整数)、石墨烯和碳纳米管(CNT)中的至少一种物质；或除了上述物质之外，还含有含硅(Si)的硅化物；或除了上述一种或多种物质以及硅化物之外，还包含氧(O)、氮(N)和碳(C)中的一种或多种物质。
根据本公开的又一个实施方案，制造极紫外光刻用防护膜的方法包括：a)准备衬底，该衬底包括含有硅(Si)的支撑层，设置在支撑层上的埋入式氧化物层，以及设置在埋入式氧化物层上且包含硅(Si)的防护膜层；b)在衬底的两侧形成增强层；c)通过使形成在支撑层中的增强层图案化，从而形成增强层图案，支撑层通过该增强层图案而部分暴露；d)通过利用c)中蚀刻的增强层作为蚀刻掩模从而蚀刻支撑层，以形成支撑层图案，埋入式氧化物层通过该支撑层图案而暴露；以及e)通过利用增强层图案和支撑层图案作为蚀刻掩模来蚀刻埋入式氧化物层，从而暴露防护膜层。
根据本公开的又一个实施方案，制造极紫外光刻用防护膜的方法包括：a)准备衬底，该衬底包括含有硅(Si)的支撑层，设置在支撑层上的埋入式氧化物层，设置在埋入式氧化物层上的埋入式增强层，以及设置在埋入式增强层上且包含硅(Si)的防护膜层；b)在衬底的两侧形成增强层；c)通过使形成在支撑层中的增强层图案化，从而形成增强层图案，支撑层通过该增强层图案而部分暴露；d)通过利用c)中蚀刻的增强层作为蚀刻掩模来蚀刻支撑层，以形成支撑层图案，埋入式氧化物层通过该支撑层图案而暴露；以及e)利用增强层图案和支撑层图案作为蚀刻掩模来蚀刻埋入式氧化物层，从而暴露埋入式增强层。
该方法可以进一步包括：在e)之后，蚀刻并去除增强层和增强层图案。
该方法可以进一步包括：在b)之后，在增强层上形成氧化物膜。
增强层可以包含：铬(Cr)，氮化铬(CrN)，铝(Al)，氧化铝(Al2O3)，钴(Co)，钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钯(Pd)，钛(Ti)，铂(Pt)，锰(Mn)，铁(Fe)，镍(Ni)，镉(Cd)，锆(Zr)，镁(Mg)，锂(Li)，硒(Se)，铜(Cu)，钇(Y)，铟(In)，锡(Sn)，硼(B)，铍(Be)，钽(Ta)，铪(Hf)，铌(Nb)，硅(Si)，钌(Ru)，含有Ru以及B、Zr、Y、Nb、Ti、La等的钌化合物，B4C，SiC，SiO2，SixNy(其中，x和y是整数)，石墨烯和碳纳米管(CNT)中的至少一种物质；或除了上述物质之外，还含有含硅(Si)的硅化物；或除了上述一种或多种物质以及硅化物之外，还包含氧(O)、氮(N)和碳(C)中的一种或多种物质。
该方法可以进一步包括：在b)之前，用硼(B)、磷(P)、砷(As)、钇(Y)、锆(Zr)、铌(Nb)和钼(Mo)中的一种或多种物质掺杂防护膜层。
该方法还可以包括：在e)之后，形成设置在防护膜层的上侧、下侧或两侧的散热层。
d)可包括：使用四甲基氢氧化铵(TMAH)和KOH中的一种或多种，通过湿法蚀刻来蚀刻支撑层。
湿法蚀刻可以在30℃至90℃的温度下进行。
湿法蚀刻可以通过逐步或连续改变蚀刻溶液的温度来进行。
湿法蚀刻可以通过两个或更多个步骤来进行，并且通过逐步改变蚀刻溶液的温度来进行。
湿法蚀刻的步骤可以通过将蚀刻溶液的温度从较高温度降低到较低温度或者从较低温度升高到较高温度来进行，或者通过升温步骤和降温步骤的组合来进行。
湿法蚀刻可以通过将蚀刻溶液的浓度在1％至45％之间逐步或连续地改变来进行。
湿法蚀刻可以通过逐步或连续地改变蚀刻溶液的温度和浓度来进行。
可通过使用HF或BOE溶液，并同时逐步或连续地改变蚀刻溶液的温度和浓度，从而除去增强层，其中蚀刻溶液的浓度在0.1％至10％之间。
附图说明
结合附图并通过以下对示例性实施方案的描述，上述方面和/或其他方面将变得显而易见且更易于理解，在附图中：
图1A是根据本公开第一实施方案的极紫外光刻用防护膜的截面图；
图1B是图1A的可替代的实施方案；
图2A是根据本公开第二实施方案的极紫外光刻用防护膜的截面图；
图2B是图2A的可替代实施方案；
图3A是根据本公开第三实施方案的极紫外光刻用防护膜的截面图；
图3B是图3A的可替代的实施方案；
图4A是根据本公开第四实施方案的极紫外光刻用防护膜的截面图；
图4B是图4A的可替代实施方案；
图5A至5E为依次示出了制造图2A所示的第二实施方案的极紫外光刻用防护膜的方法的视图；
图6A至6E为依次示出了制造根据图2A所示的第二实施方案的极紫外光刻用防护膜的另一种方法的视图；以及
图7A至7E为依次示出了制造根据图4A所示的第四实施方案的极紫外光刻用防护膜的方法的视图。
具体实施方案
通过将绝缘体上硅(SOI)衬底制成薄膜来制造根据本公开的极紫外(EUV)光刻用防护膜。这里，SOI衬底具有这样的基础结构，其中单晶硅层、埋入式氧化物层和硅衬底(即支撑层)堆叠在一起。除了基础结构之外，SOI衬底可以具有根据目的和功能而变化的替代结构，并且可以例如被制造为氮化硅和氧化物绝缘体上的硅(SONOI)衬底，其包括单晶硅层、具有氮化物的膜、埋入式氧化物层和硅衬底；或被制造为氮化物绝缘体上的硅(SONI)衬底，其包括单晶硅层、具有氮化物的膜和不具有SONOI衬底的埋入式氧化物层的硅衬底。此外，用作衬底中的防护膜层的硅层可以通过单晶硅层、多晶硅层、非晶硅层或者单晶硅层、多晶硅层和非晶硅层中的至少两种或全部的组合硅层来实现。
图1A是根据本公开第一实施方案的极紫外光刻用防护膜的截面图。
参见图1，根据本公开第一实施方案的极紫外光刻用防护膜100包括框架层130和防护膜层106。框架层130包括支撑层图案102a和埋入式氧化物层图案104a。
支撑层图案102a用于支撑防护膜层106，支撑层图案102a是通过对硅(Si)晶圆进行蚀刻工艺等而形成的，并具有400μm至700μm的厚度。
埋入式氧化物(BOX)层图案104a埋入在支撑层图案102a和防护膜层106之间，埋入式氧化物(BOX)层图案104a由SiO2制成，并具有100nm至1000nm、优选100nm至300nm的厚度。在完成具有图1所示结构的防护膜100后，埋入式氧化物层图案104a与支撑层图案102a一起形成框架层130并起到支撑防护膜层106的作用。此外，在防护膜100的制造过程中，在用于形成支撑层图案102a的蚀刻期间，埋入式氧化物层图案104a起到了蚀刻停止层的作用。在这方面，将参照5A至5E描述对制造过程进行详细描述。
防护膜层106由具有单晶、非晶和多晶特性的硅层实现。为了改善机械特性和热特性，防护膜层106可以包含硼(B)、磷(P)、砷(As)、钇(Y)、锆(Zr)、铌(Nb)和钼(Mo)中的一种或多种物质。通过掺杂使防护膜层106被这些物质浸渍，掺杂过程中的掺杂浓度可以为1010离子/cm3。
防护膜层106的厚度为10nm至100nm，优选20nm至70nm。如上面在相关技术的描述中所述，优选的是，防护膜层106基本上具有100nm以下的厚度，以便对于EUV曝光光线具有良好的透过率。防护膜层106越薄，曝光光线的透过率越高。然而，防护膜层106的厚度优选为至少10nm，从而具有保持其形状所需的最小机械强度。此外，通常使用EUV光掩模，以反射而非透射曝光光线，因此曝光光线由于透射和反射而两次穿过防护膜层106。为了使防护膜层106吸收20％或更少的曝光光线，防护膜层106可以具有90％或更高的光透过率。顺便提及，当防护膜层106具有100nm或更大的厚度时，难以保持90％或更高的光透过率。因此，防护膜层106的厚度可以小于或等于100nm。
图1B是图1A的可替代的实施方案，其中极紫外光刻用防护膜100包括框架层130、防护膜层106和散热层112。在此，框架层130和防护膜层106与图1A中的相同，散热层112形成在防护膜层106的上侧、下侧或两侧。此外，散热层112形成为一层或多层。
散热层112可以构造为包含：铬(Cr)，氮化铬(CrN)，铝(Al)，氧化铝(Al2O3)，钴(Co)，钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钯(Pd)，钛(Ti)，铂(Pt)，锰(Mn)，铁(Fe)，镍(Ni)，镉(Cd)，锆(Zr)，镁(Mg)，锂(Li)，硒(Se)，铜(Cu)，钇(Y)，铟(In)，锡(Sn)，硼(B)，铍(Be)，钽(Ta)，铪(Hf)，铌(Nb)，硅(Si)，钌(Ru)，含有Ru以及B、Zr、Y、Nb、Ti、La等的钌化合物，B4C和SiC中的至少一种物质；或除了上述物质之外，还含有含硅(Si)的硅化物；或除了上述一种或多种物质之外，还包含氧(O)、氮(N)和碳(C)中的一种或多种物质。
散热层112可形成单层膜，或者由两层或多层构成的多层膜，以改善防护膜的热特性、机械特性和耐化学品特性，并防止发生因防护膜薄膜表面的抗氧化性而造成的表面连结，其中多层膜可由一种物质或多种物质制成。例如，散热层可形成为由Ru化合物和B4C构成的双层结构，从而增强前述特性，并且可通过各种方式应用前述材料以形成散热层。
散热层112的厚度可以为1nm至20nm，优选1nm至10nm。在EUV曝光工艺中，散热层112抑制了极紫外光刻用防护膜表面的温度升高，从而降低了温度，由此提高了防护膜100的热性能。
图2A是根据本公开第二实施方案的极紫外光刻用防护膜的截面图。在该实施方案中，以及下面的实施方案中，相似的附图标记将被赋予与图1A和图1B中所示的实施方案相同的元件，并且将仅描述物质、厚度等细节上的差异，以避免重复描述。相应地，关于图2的第二实施方案以及图3和图4的第三和第四实施方案中未描述的元件的更多信息，请参见上述实施方案中的描述。
参见图2A，与图1A所示的根据第一实施方案的防护膜100相比，根据本公开第二实施方案的极紫外光刻用防护膜200还包括位于防护膜层106上的增强层110。此外，框架层130另外包括位于支撑层图案102a下面的增强层图案110a，并且增强层110a是在5A至5E的制造过程中通过用于形成增强层110的沉积形成的。
增强层110指的是用于增强防护膜层106的机械强度并防止防护膜层106损坏的层。增强层110和增强层图案110a通过化学气相沉积、溅射、原子层沉积、离子束沉积等而形成。
增强层110可以构造为包含：铬(Cr)，氮化铬(CrN)，铝(Al)，氧化铝(Al2O3)，钴(Co)，钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钯(Pd)，钛(Ti)，铂(Pt)，锰(Mn)，铁(Fe)，镍(Ni)，镉(Cd)，锆(Zr)，镁(Mg)，锂(Li)，硒(Se)，铜(Cu)，钇(Y)，铟(In)，锡(Sn)，硼(B)，铍(Be)，钽(Ta)，铪(Hf)，铌(Nb)，硅(Si)，钌(Ru)，含有Ru以及B、Zr、Y、Nb、Ti、La等的钌化合物，B4C，SiC，SiO2，SixNy(其中，x和y是整数)中的至少一种物质；或除了上述物质之外，还含有含硅(Si)的硅化物；或除了上述一种或多种物质之外，还包含氧(O)、氮(N)和碳(C)中的一种或多种物质。
此外，增强层110可以包括石墨烯和碳纳米管(CNT)。在此，石墨烯和CNT对于EUV光具有非常优异的透过率，因此，将由于增强层110而使防护膜200的透过率下降最小化。此外，石墨烯和CNT也具有优异的机械特性，从而增加了防护膜层106的机械强度。
增强层110可以比防护膜层106更薄，以将由EUV曝光光线引起的对防护膜层106的透过率的影响降至最低。因此，增强层110和增强层图案110a的厚度为1nm至50nm，优选为1nm至10nm。
虽然图中没有示出，但是可以在防护膜层106上、更具体地在增强层110上进一步设置辅助层。辅助层由用于增强层110的前述材料中的一种制成，并且可以由与增强层110相同的物质制成。优选地，辅助层由与增强层110不同的物质制成，并且具有1nm至50nm的厚度。辅助层起到额外补充机械强度的作用，其中仅由增强层110增强的强度是不足的。
图2B是图2A的可替代的实施方案，其中极紫外光刻用防护膜200包括框架层130，防护膜层106，增强层110，以及形成在防护膜层106的下侧或增强层110的上侧的散热层112、或者形成在防护膜层106的下侧以及增强层110的上侧的散热层112。此外，散热层112形成为一层或多层。在此，散热层112与图1B相同。
图3A是根据本公开第三实施方案的极紫外光刻用防护膜的截面图。
参见图3A，与根据图1所示的第一实施方案的防护膜100相比，根据本公开第三实施方案的极紫外光刻用防护膜300进一步包括位于防护膜层106与埋入式氧化物层104a之间的埋入式增强层105。
埋入式增强层105可以例如改善由单晶硅制成的防护膜层106的机械强度。此外，埋入式增强层105可以被配置为仅包含硅(Si)，或者除了硅(Si)之外，还包含氧(O)、氮(N)和碳(C)中的一种或多种物质。埋入式增强层105可以由具有低表面粗糙度和EUV曝光光线吸收系数的材料制成。
埋入式增强层105可以具有1nm至30nm的厚度，优选具有1nm至10nm的厚度，从而改善EUV曝光光线的透过率。
图3B是图3A的可替代的实施方案，其中极紫外光刻用防护膜300包括框架层130、埋入式增强层105、防护膜层106，以及形成在防护膜层106的上侧或形成在埋入式增强层105的下侧的散热层112、或者形成在防护膜层106的上侧以及形成在埋入式增强层105的下侧的散热层112。此外，散热层112形成为一层或多层。在此，散热层112与图1B相同。
图4A是根据本公开第四实施方案的极紫外光刻用防护膜的截面图。
图4A所示的根据本公开第四实施方案的极紫外光刻用防护膜400包括根据图2所示的第二实施例的增强层110以及根据图3A所示的第三实施方案的埋入式增强层105。
图4B是图4A的可替代的实施方案，其中极紫外光刻用防护膜400包括框架层130、埋入式增强层105、防护膜层106，增强层110，以及形成在增强层110的上侧或形成在埋入式增强层105的下侧的散热层112、或者形成在增强层110的上侧以及形成在埋入式增强层105的下侧的散热层112。此外，散热层112形成为一层或多层。在此，散热层112与图1B相同。
图5A至5E依次示出了制造根据图2A所示的第二实施方案的极紫外光刻用防护膜200的方法。
参见图5A，准备包括支撑层102、埋入式氧化物层104和防护膜层106的SOI衬底作为用于制造根据本公开的极紫外光刻用防护膜200的基底。在此，防护膜层106可以通过掺杂或者离子注入工艺而包含硼(B)、磷(P)、砷(As)、钇(Y)、锆(Zr)、铌(Nb)和钼(Mo)中的一种或多种物质，以在EUV曝光过程中保持适当的温度或更低的温度。在掺杂过程中，掺杂浓度等于或高于1010离子/cm3。在防护膜层106经过掺杂和离子注入工艺以包含杂质之后，单晶硅层被改变为具有非晶或多晶特性，因此改善了特定取向的机械特性。
参见图5B，增强层110形成在SOI衬底的上侧和下侧上。增强层110可以包含：铬(Cr)，氮化铬(CrN)，铝(Al)，氧化铝(Al2O3)，钴(Co)，钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钯(Pd)，钛(Ti)，铂(Pt)，锰(Mn)，铁(Fe)，镍(Ni)，镉(Cd)，锆(Zr)，镁(Mg)，锂(Li)，硒(Se)，铜(Cu)，钇(Y)，铟(In)，锡(Sn)，硼(B)，铍(Be)，钽(Ta)，铪(Hf)，铌(Nb)，硅(Si)，钌(Ru)，含有Ru以及B、Zr、Y、Nb、Ti、La等的钌化合物，B4C，SiC，SiO2，SixNy(其中，x和y是整数)中的至少一种物质；或除了上述物质之外，还含有含硅(Si)的硅化物；或除了上述一种或多种物质之外，还含有氧(O)、氮(N)和碳(C)中的一种或多种物质。
此外，增强层110可以包含石墨烯和碳纳米管(CNT)。在此，当使用CNT制造增强层110时，可以通过电弧放电、***化、化学汽相沉积(例如，热化学汽相沉积、等离子体增强化学汽相沉积等)、蒸汽合成等形成CNT。在本实施方案中，利用化学气相沉积中的等离子体增强化学气相沉积来形成碳纳米管。等离子体增强化学气相沉积有利于在低于热化学气相沉积的温度下形成碳纳米管。
为了形成碳纳米管，首先在SOI衬底上将铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)等催化剂金属形成为具有合适厚度的层。根据本公开，使用射频(RF)磁控溅射方法来形成具有合适厚度的铁(Fe)层。然后，将具有催化剂金属的衬底放入热CVD***的反应炉中并进行热处理。然后，在将催化剂金属形成为精细尺寸的纳米颗粒之后，将碳气注入到反应炉中，同时使碳纳米管在高温下生长。即使在使用石墨烯的情况下，也通过与使用碳纳米管相同的方法来制造增强层110。
参见5C，在形成于衬底下方的增强层110上形成抗蚀膜，并将其图案化以形成抗蚀图案113a。在使用该抗蚀图案113a作为蚀刻掩模的同时，蚀刻并图案化底部增强层110，从而形成增强层图案110a，支撑层102通过该增强层图案110a而部分暴露。
参见图5D，去除抗蚀图案113a，然后利用增强层图案110a作为蚀刻掩模，并通过干法蚀刻工艺，或通过使用KOH、氢氧化四甲基铵(TMAH)等蚀刻溶液的湿法蚀刻工艺来蚀刻支撑层102，由此形成支撑层图案102a，埋入式氧化物层104通过埋入式氧化物层104而暴露。在这种情况下，湿法蚀刻工艺是优选的，湿法蚀刻工艺利用温度为30℃至90℃、优选地温度为40℃至80℃的蚀刻溶液进行。此外，可以通过逐步或连续地改变蚀刻溶液的温度来进行湿法蚀刻工艺。例如，湿法蚀刻可以通过两个或更多个步骤来进行，蚀刻溶液的温度可以根据步骤而变化。可以通过将蚀刻溶液的温度从高温相对地降低到低温或者从低温相对地升高到高温，或者通过升温步骤和降温步骤的组合来进行湿法蚀刻的步骤。另外，可以使用浓度为1％至45％、尤其为20％至30％的湿法蚀刻溶液，逐步或连续地改变用于湿法蚀刻的蚀刻溶液的浓度和温度。
如果不存在埋入式氧化物层104，则由于支撑层102和防护膜层106都包含硅(Si)，所以在对支撑层102进行蚀刻的同时，防护膜层106可能被损坏。埋入式氧化物层104用作蚀刻停止层，因此在对支撑层102进行蚀刻的同时，防护膜层106免受蚀刻材料的影响。顺便提及，通过增强层110保护防护膜层106的上侧免受用于支撑层102的蚀刻材料的影响。
参见图5E，将增强层图案110a和支撑层图案102a用作用于通过干法或湿法蚀刻工艺来蚀刻埋入式氧化物层104时的蚀刻掩模，以形成埋入式氧化物层图案104a，防护膜层106通过埋入式氧化物层图案104a而暴露，从而完整制作出根据本发明第二实施方案的极紫外光刻用防护膜200。
另外，根据需要可以去除增强层110和增强层图案110a，以最终完成根据本公开第一实施方案的极紫外光刻用防护膜100的制造。在根据第一实施方案的防护膜100的情况下，防护膜层106上不存在增强层110，因此与图5B所示的工艺不同，不需要在衬底的上侧和下侧上额外形成增强层110。然而，当如图5B所示执行工序以形成增强层110时，增强层110形成在防护膜层106上，并且在支撑层102被蚀刻的同时增强层110用作蚀刻停止层，由此防止防护膜层106的上侧被用于支撑层102的蚀刻物质所破坏。
因此，即使当将防护膜100制造成具有图1A所示的结构时，也可以通过在5A至5E的工序之后最终去除上部增强层110和下部增强层图案110a来制造防护膜100。
图6A至6E依次示出了制造根据图2A所示的第二实施方案的极紫外光刻用防护膜的另一种方法。
与图5A至5E相比，可以使用进一步形成氧化膜114的工艺来制造根据本公开的极紫外光刻用防护膜200。
具体而言，参见图6A，与图5A类似，准备包括支撑层102、埋入式氧化物层104和防护膜层106的SOI衬底。
参见图6B，通过LPCVD等沉积方法在SOI衬底的上侧和下侧形成氮化硅(SiN)增强层110，然后在增强层110上形成氧化膜114。形成氧化膜114，以防止由氮化硅制成的增强层110被诸如KOH、TMAH、EDP之类的湿法蚀刻溶液所损坏，并且在制造氧化物膜114时使用炉、CVD等。
参见图6C，通过类似于图5C所示工艺，利用抗蚀图案113a对氧化膜114和增强层110进行干法蚀刻，由此暴露支撑层102。
参见图6D，通过类似于图5D所示工艺，对支撑层进行湿法蚀刻以暴露埋入式氧化物层104。在这种情况下，湿法蚀刻工艺与图5D中描述的工艺相同。
参见图6E，通过与图5E中所示工艺类似的湿法蚀刻，从衬底的顶部和底部去除氧化物膜114a和埋入式氧化物层104。此外，当增强层形成为氮化硅膜并随后去除，可使用HF、BOE和氮化物溶液中的一种或多种湿法蚀刻溶液，该湿法蚀刻溶液的浓度为0.1％至10％、优选为0.2％至1％，并且可在逐步或连续地改变蚀刻溶液的温度和浓度的同时进行湿法蚀刻。
在此，根据需要去除增强层110和增强层图案110a，从而最终完成了根据本公开第一实施方案的极紫外光刻用防护膜100的制造。
另外，在图5E或图6E的工序之后，可以使用多种膜生长方法中的一种在防护膜层106的顶部、底部或两侧额外地形成散热层112，如图1B和图2B所示。
图7A至图7E依次示出了制造根据图4A所示的第四实施方案的极紫外光刻用防护膜的方法。
参见图7A，准备包括支撑层102、埋入式氧化物层104、埋入式增强层105和防护膜层106的SONOI衬底作为用于制造根据本公开的极紫外光刻用防护膜400的基底。在此，用作制造防护膜400的基底的SONOI衬底可以由包括支撑层102、埋入式增强层105和防护膜层106而没有埋入式氧化物层104的SONI衬底代替。即，根据该实施方案，即使使用不包括埋入式氧化物层104的衬底，在蚀刻支撑层102的同时，埋入式增强层105也起到蚀刻停止层的作用，由此防止了防护膜层106被损坏。
图7B至图7D所示的工序与图5B至5D所示的工序相同，并且可以包括如图6B所示的形成氧化物膜114的工序。
参见图7E，通过干法或湿法蚀刻工艺蚀刻埋入式氧化物层104，从而形成埋入式氧化物层图案104a，埋入式增强层105通过埋入式氧化物层图案104a而暴露。因此，完整地制造了根据本发明第四实施方案的极紫外光刻用防护膜400。在此，根据需要可以选择性地去除增强层110和增强层图案110a，从而最终完成了根据本公开第三实施方案的极紫外光刻用防护膜300的制造。
另外，在图7E的工序之后，可以使用多种膜生长方法中的一种在防护膜层106的顶部、底部或两侧额外形成散热层112，如图3B和4B所示。
<各实施方案中的透过率的评价>
制造了根据本公开的第一至第四实施方案的防护膜100、200、300和400，并使用相干散射显微镜(CSM)评价各结构对于EUV曝光光线的透过率。作为评价结果，根据第一至第四实施方案的防护膜100、200、300和400在13.5nm的波长范围内具有80％以上的透过率。
如上所述，根据本公开的示例性实施方案，可以提供这样一种EUV光刻用防护膜，其具有优异的机械强度和热导率，并且在具有最小厚度的同时保持了高的EUV曝光光线透过率。
尽管已经参照附图详细示出并描述了本公开的一些示例性实施方案，但是仅出于说明的目的给出了这些实施方案，而不构成对所附权利要求中限定的本公开的含义和范围的限制。因此，本领域普通技术人员可以理解，在这些示例性实施方案中可以做出各种改变和等同变化。因此，本公开的范围必须由所附权利要求的技术主题来限定。
Claims (30)
1.一种极紫外(EUV)光刻用防护膜，该防护膜包括：
支撑层图案；
形成在所述支撑层图案上的埋入式氧化物层图案；和
设置为由所述埋入式氧化物层图案支撑的防护膜层。
2.一种极紫外(EUV)光刻用防护膜，该防护膜包括：
支撑层图案；
形成在所述支撑层图案上的埋入式氧化物层图案；
设置为由所述埋入式氧化物层图案支撑的防护膜层；和
设置在所述防护膜层上并增强所述防护膜层的机械强度的增强层。
3.一种极紫外(EUV)光刻用防护膜，该防护膜包括：
支撑层图案；
形成在所述支撑层图案上的埋入式氧化物层图案；
设置为由所述埋入式氧化物层图案支撑的埋入式增强层；和
设置在所述埋入式增强层上的防护膜层。
4.一种极紫外(EUV)光刻用防护膜，该防护膜包括：
支撑层图案；
形成在所述支撑层图案上的埋入式氧化物层图案；
设置为由所述埋入式氧化物层图案支撑的埋入式增强层；
设置在所述埋入式增强层上的防护膜层；和
设置在所述防护膜层上并增强所述防护膜层的机械强度的增强层。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的防护膜，还包括设置在所述防护膜层的上侧、下侧或两侧的散热层。
6.根据权利要求5所述的防护膜，其中所述散热层形成为单层膜，或者由两层或多层构成的多层膜。
7.根据权利要求5所述的防护膜，其中所述散热层包含：铬(Cr)，氮化铬(CrN)，铝(Al)，氧化铝(Al2O3)，钴(Co)，钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钯(Pd)，钛(Ti)，铂(Pt)，锰(Mn)，铁(Fe)，镍(Ni)，镉(Cd)，锆(Zr)，镁(Mg)，锂(Li)，硒(Se)，铜(Cu)，钇(Y)，铟(In)，锡(Sn)，硼(B)，铍(Be)，钽(Ta)，铪(Hf)，铌(Nb)，硅(Si)，钌(Ru)，含有Ru以及B、Zr、Y、Nb、Ti、La等的钌化合物，B4C和SiC中的至少一种物质；或除了上述物质之外，还含有含硅(Si)的硅化物；或除了上述一种或多种物质以及所述硅化物之外，还包含氧(O)、氮(N)和碳(C)中的一种或多种物质。
8.根据权利要求5所述的防护膜，其中所述散热层的厚度为1nm至20nm。
9.根据权利要求2或4所述的防护膜，其中所述增强层包含：铬(Cr)，氮化铬(CrN)，铝(Al)，氧化铝(Al2O3)，钴(Co)，钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钯(Pd)，钛(Ti)，铂(Pt)，锰(Mn)，铁(Fe)，镍(Ni)，镉(Cd)，锆(Zr)，镁(Mg)，锂(Li)，硒(Se)，铜(Cu)，钇(Y)，铟(In)，锡(Sn)，硼(B)，铍(Be)，钽(Ta)，铪(Hf)，铌(Nb)，硅(Si)，钌(Ru)，含有Ru以及B、Zr、Y、Nb、Ti、La等的钌化合物，B4C，SiC，SiO2，SixNy(其中，x和y是整数)、石墨烯和碳纳米管(CNT)中的至少一种物质；或除了上述物质之外，还含有含硅(Si)的硅化物；或除了上述一种或多种物质以及所述硅化物之外，还包含氧(O)、氮(N)和碳(C)中的一种或多种物质。
10.根据权利要求2或4所述的防护膜，其中所述增强层的厚度为1nm至50nm。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的防护膜，其中所述防护膜层包含单晶硅、多晶硅或非晶硅。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的防护膜，其中所述防护膜层掺杂有硼(B)、磷(P)、砷(As)、钇(Y)、锆(Zr)、铌(Nb)和钼(Mo)中的一种或多种物质。
13.根据权利要求12所述的防护膜，其中所述防护膜层的掺杂浓度等于或高于1010离子/cm3。
14.根据权利要求1至4中任一项所述的防护膜，其中所述防护膜层的厚度为10nm至100nm。
15.根据权利要求2或4所述的防护膜，还包括辅助层，以用于额外补充所述增强层的机械强度。
16.根据权利要求16所述的防护膜，其中所述辅助层包含：铬(Cr)，氮化铬(CrN)，铝(Al)，氧化铝(Al2O3)，钴(Co)，钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钯(Pd)，钛(Ti)，铂(Pt)，锰(Mn)，铁(Fe)，镍(Ni)，镉(Cd)，锆(Zr)，镁(Mg)，锂(Li)，硒(Se)，铜(Cu)，钇(Y)，铟(In)，锡(Sn)，硼(B)，铍(Be)，钽(Ta)，铪(Hf)，铌(Nb)，硅(Si)，钌(Ru)，含有Ru以及B、Zr、Y、Nb、Ti、La等的钌化合物，B4C，SiC，SiO2，SixNy(其中，x和y是整数)，石墨烯和碳纳米管(CNT)中的至少一种物质；或除了上述物质之外，还含有含硅(Si)的硅化物；或除了上述一种或多种物质以及所述硅化物之外，还包含氧(O)、氮(N)和碳(C)中的一种或多种物质。
17.一种制造极紫外光刻用防护膜的方法，该方法包括：
a)准备衬底，该衬底包括含有硅(Si)的支撑层、设置在所述支撑层上的埋入式氧化物层、以及设置在所述埋入式氧化物层上且包含硅(Si)的防护膜层；
b)在所述衬底的两侧形成增强层；
c)通过使形成在所述支撑层中的所述增强层图案化，从而形成增强层图案，所述支撑层通过所述增强层图案而部分暴露；
d)通过利用c)中经过蚀刻的所述增强层作为蚀刻掩模来蚀刻所述支撑层，从而形成支撑层图案，所述埋入式氧化物层通过该支撑层图案而暴露；以及
e)利用所述增强层图案和所述支撑层图案作为蚀刻掩模，通过蚀刻所述埋入式氧化物层从而暴露所述防护膜层。
18.一种制造极紫外光刻用防护膜的方法，该方法包括：
a)准备衬底，该衬底包括含有硅(Si)的支撑层、设置在所述支撑层上的埋入式氧化物层、设置在所述埋入式氧化物层上的埋入式增强层、以及设置在所述埋入式增强层上且包含硅(Si)的防护膜层；
b)在所述衬底的两侧形成增强层；
c)通过使形成在所述支撑层中的增强层图案化，以形成增强层图案，所述支撑层通过所述增强层图案而部分暴露；
d)通过利用c)中经过蚀刻的所述增强层作为蚀刻掩模来蚀刻所述支撑层，从而形成支撑层图案，所述埋入式氧化物层通过该支撑层图案而暴露；以及
e)使用所述增强层图案和所述支撑层图案作为蚀刻掩模，通过蚀刻所述埋入式氧化物层，从而暴露所述埋入式增强层。
19.根据权利要求17或18所述的方法，还包括在所述e)之后，蚀刻并去除所述增强层和所述增强层图案。
20.根据权利要求17或18所述的方法，其中通过使用HF或BOE溶液，在逐步或连续地改变所述蚀刻溶液的温度和浓度的同时去除所述增强层，其中所述蚀刻溶液的浓度为0.1％至10％。
21.根据权利要求17或18所述的方法，还包括在所述b)之后，在所述增强层上形成氧化物膜。
22.根据权利要求17或18所述的方法，还包括在所述b)之前，使所述防护膜层掺杂硼(B)、磷(P)、砷(As)、钇(Y)、锆(Zr)、铌(Nb)和钼(Mo)中的一种或多种物质。
23.根据权利要求17或18所述的方法，还包括在所述e)之后，形成设置在所述防护膜层的上侧、下侧或两侧的散热层。
24.根据权利要求17或18所述的方法，其中所述d)包括使用四甲基氢氧化铵(TMAH)和KOH中的一种或多种，通过湿法蚀刻来蚀刻所述支撑层。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述湿法蚀刻在30℃至90℃的温度下进行。
26.根据权利要求24所述的方法，其中通过逐步或连续改变蚀刻溶液的温度来进行所述湿法蚀刻。
27.根据权利要求24所述的方法，其中所述湿法蚀刻通过两个或更多个步骤来进行，并且通过逐步改变所述蚀刻溶液的温度来进行。
28.根据权利要求26或27所述的方法，其中所述湿法蚀刻的步骤通过将所述蚀刻溶液的温度从较高温度降低到较低温度或者从较低温度升高到较高温度来进行，或者通过组合升温步骤和降温步骤来进行。
29.根据权利要求24所述的方法，其中通过逐步或连续改变所述蚀刻溶液的浓度来进行所述湿法蚀刻，其中所述蚀刻溶液的浓度为1％至45％。
30.根据权利要求24所述的方法，其中所述湿法蚀刻通过逐步或连续改变蚀刻溶液的温度以及浓度来进行。
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