具体实施方式

为了实现提及主题的不同特征，以下公开内容提供了许多不同的实施例或示例。以下描述组件、配置等等的具体示例以简化本公开。当然，这些仅仅是示例，而不是限制性的。例如，在以下的描述中，在第二特征之上或上方形成第一特征可以包括第一特征和第二特征以直接接触形成的实施例，并且还可以包括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。另外，本公开可以在各种示例中重复参考数字和/或字母。此重复是为了简单和清楚的目的，并且本身并不表示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。

此外，本文可以使用空间相对术语，诸如“在…下面”、“在…下方”、“偏低”、“在…上面”、“偏上”等，以便于描述一个元件或特征与如图所示的另一个元件或特征的关系。除了图中所示的取向之外，空间相对术语旨在包括使用或操作中的装置的不同取向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方向上)，并且同样可以相应地解释在此使用的空间相对描述符号。

在集成电路(integrated circuit，IC)的制造中，图案表示使用一系列可重复使用的光罩(在本文中也称为光刻遮罩或遮罩)制造集成电路的不同层，以便在半导体装置制造制程期间，将集成电路每一层的设计转印到半导体基板上。因此，遮罩中的任何缺陷可能转印到集成电路，从而潜在地严重影响装置效能。足够严重的缺陷可使遮罩完全无用，这增加了成本及生产时间。

随着集成电路大小的收缩，在例如微影等制程中采用具有13.5nm波长的极紫外光(extreme ultraviolet，EUV)，以使非常小的图案(例如，纳米级图案)能够从遮罩转印到半导体晶圆。因为大多数材料在13.5nm的波长下是高度吸收的，所以极紫外光微影使用选择性反射及吸收极紫外光的反射型遮罩。形成在极紫外光遮罩上的图案透过从极紫外光遮罩部分的反射表面反射极紫外光，来转印到半导体晶圆。重要的是极紫外光遮罩必须尽可能无缺陷，因为对于先进技术节点中的小特征尺寸，微影图案化对遮罩缺陷更敏感。

在一些实施例中，反射型极紫外光遮罩包括遮罩基板、包括在遮罩基板上交替堆叠的钼(Mo)层及硅(Si)层的反射多层结构，以及在反射多层结构上的图案化吸收层。钌(Ru)封盖层设置在反射多层结构之上以防止反射多层结构中的顶部硅层氧化。然而，在钌沉积到反射多层结构上期间，钌金属倾向于在顶部硅层的表面上结晶及/或在钌封盖层及顶部硅层的界面处与硅混合，从而导致钌封盖层非连续地覆盖在顶部硅层上。当在集成电路制造中使用极紫外光遮罩时，非连续钌封盖层导致临界尺寸(critical dimension，CD)均匀性的下降，这转而降低集成电路的效能。另外，来自极紫外光曝光工具中金属有机前驱物残留的碳可扩散到钌封盖层中，且积聚在钌封盖层的表面部分中。随时间推移，碳污染物导致极紫外光遮罩的反射率显著下降，这不利地影响极紫外光遮罩的效能。

在本公开的实施例中，提供一种具有改进品质及稳定性的极紫外光遮罩。此极紫外光遮罩包括基板、在基板之上的反射多层(multilayer，ML)结构、在反射多层结构之上的接着层、在接着层之上的钌基封盖层、在封盖层之上的图案化吸收层，以及在图案化吸收层之上的图案化抗反射层。在反射多层结构与钌基封盖层之间引入的接着层在钌沉积到反射多层结构上时有助于防止钌结晶。因此，能够获得跨反射多层结构具有连续覆盖的封盖层。接着层亦有助于在使用极紫外光遮罩期间防止钌-硅混合，从而有助于改进极紫外光遮罩的稳定性。在一些实施例中，钌基封盖层进一步掺杂具有比钌更低的碳溶解度(carbonsolubility)的掺杂剂。因此，在使用极紫外光遮罩期间，碳在钌基封盖层的表面部分中的积聚减少，这导致极紫外光遮罩的稳定性进一步增加。

图1是根据本公开一些实施例的极紫外光遮罩100的截面图。参考图1，极紫外光遮罩100包括基板102、在基板102前表面之上的反射多层结构110、在反射多层结构110之上的接着层112、在接着层112之上的封盖层114、在封盖层114之上的图案化吸收层116P，以及在图案化吸收层116P之上的图案化抗反射层118P。极紫外光遮罩100进一步包括在基板102中与前表面相对的后表面上的导电层104。

图案化吸收层116P及图案化抗反射层118P含有开口122的图案，此图案对应于待形成在半导体晶圆上的电路图案。开口122的图案位于极紫外光遮罩100的图案区域100A中，暴露封盖层114的表面。图案区域100A由极紫外光遮罩100的周边区域100B围绕。周边区域100B对应于极紫外光遮罩100的非图案化区域，非图案化区域在集成电路制造期间未在曝光制程中使用。在一些实施例中，极紫外光遮罩100的图案区域100A位于基板102的中心区域，且周边区域100B位于基板102的边缘区域。图案区域100A由沟槽124与周边区域100B分离。沟槽124延伸穿过图案化抗反射层118P、图案化吸收层116P、封盖层114、接着层112及反射多层结构110，从而暴露基板102的前表面。

在本公开中，通过在封盖层114与反射多层结构110之间引入接着层112，来增强封盖层114的均匀性且减少在使用极紫外光遮罩100期间的碳积聚，增强极紫外光遮罩100的品质及稳定性。

图2是根据一些实施例，用于制造极紫外光遮罩(例如，极紫外光遮罩100)的方法200的流程图。图3A至图3H是根据一些实施例，极紫外光遮罩100在制造制程各个阶段的截面图。方法200参考极紫外光遮罩100并在下文进行详细论述。在一些实施例中，在方法200之前、期间及/或之后执行另外的步骤，或者替换及/或除去一些所描述步骤。在一些实施例中，替换或除去下文所述的一些特征。本领域技术人员将理解，尽管一些实施例通过特定次序执行的步骤进行了论述，但是可以另一逻辑次序执行此等步骤。

参考图2及图3A，方法200包括步骤202，在步骤202中根据一些实施例，在极紫外光遮罩坯料(blank)120之上依序地形成硬遮罩层130及光阻层140。在一些实施例中，极紫外光遮罩坯料120从下到上包括基板102、反射多层结构110、接着层112、封盖层114、吸收层116及抗反射层118。

基板102包括具有低热膨胀系数的材料。低热膨胀材料有助于最小化在使用极紫外光遮罩100期间由于遮罩加热而造成的影像失真。在一些实施例中，基板102包括熔融硅石、熔融石英、氟化钙、碳化硅、黑金刚石、氧化钛掺杂的氧化硅(SiO₂/TiO₂)或其他合适的低热膨胀材料。在一些实施例中，基板102具有在约1mm至约7mm范围内的厚度。在一些情况下，如果基板102的厚度太小，则极紫外光遮罩100破裂或弯曲的风险增加。另一方面，在一些情况下，如果基板102的厚度太大，则极紫外光遮罩100的重量不必要地增加。

在一些实施例中，导电层104设置在基板102的后表面上。在一些实施例中，导电层104与基板102的后表面直接接触。导电层104可以在制造及使用极紫外光遮罩100期间，提供极紫外光遮罩100到静电遮罩卡盘(chuck)(未绘示)的静电耦合。在一些实施例中，导电层104包括氮化铬(CrN)。在一些实施例中，导电层104通过沉积制程形成，例如化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)、电浆增强化学气相沉积(plasma-enhancedchemical vapor deposition，PECVD)或物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)。控制导电层104的厚度，使得导电层104是光学透明的。

反射多层结构110设置在基板102中与后表面相对的前表面之上。在一些实施例中，反射多层结构110与基板102的前表面直接接触。反射多层结构110对极紫外光提供高反射率。在一些实施例中，设置反射多层结构110在峰值为极紫外光波长下实现约60％至约75％的反射率。在一些实施例中，反射多层结构110包括高折射率材料及低折射率材料的交替堆叠层。高折射率的材料具有散射极紫外光的趋势，且另一方面，低折射率的材料具有透射极紫外光的趋势。将这两种类型的材料配对在一起提供共振反射率。在一些实施例中，反射多层结构110包括钼(Mo)及硅(Si)的交替堆叠层。在一些实施例中，反射多层结构110包括交替堆叠的钼层及硅层，其中硅位于顶层中。在一些实施例中，钼层与基板102的前表面直接接触。在其他一些实施例中，硅层与基板102的前表面直接接触。替代地，反射多层结构110包括钼及铍(Be)的交替堆叠层。

反射多层结构110中每一层的厚度取决于极紫外光波长及入射角。调谐反射多层结构110中交替层的厚度，以最大化在每一界面处反射的极紫外光相长干涉，且最小化极紫外光的总体吸收。在一些实施例中，反射多层结构110具有在约250nm至约350nm范围内的厚度。在一些实施例中，反射多层结构110包括四十对钼及硅的交替层。每一对钼/硅具有约5nm至约7nm的厚度，并且总厚度为约300nm。

在一些实施例中，使用离子束沉积(ion beamdeposition，IBD)或直流磁控溅射，将反射多层结构110中的每一层沉积在基板102及下方层之上。所使用的沉积方法有助于确保反射多层结构110跨基板102的厚度均匀性优于约0.85。

接着层112设置在反射多层结构110之上。在一些实施例中，接着层112与反射多层结构110的最顶表面直接接触。接着层112为随后形成在其上的封盖层114提供良好的粘附。因此，接着层112有助于在封盖层114的材料沉积期间防止或减少封盖层114自结晶(self-crystallization)，从而使形成在其上的封盖层114呈非晶质或半结晶。接着层112亦充当阻障层，防止在使用极紫外光遮罩100期间封盖层114中的金属与反射多层结构110的顶部硅层中的硅混合。因此，改进了极紫外光遮罩100的稳定性。

在一些实施例中，接着层112包括介电材料或由介电材料制成，例如氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或上述组合。在一些实施例中，使用沉积制程(例如CVD、PECVD、PVD或原子层沉积(atomic layer deposition，ALD))形成接着层112。在一些实施例中，形成接着层112是使用氧化及/或氮化，转化反射多层结构110中硅顶层的表面部分而成。在一些实施例中，接着层112包括氧化硅，且使用热氧化制程或电浆氧化制程，转化硅顶层的表面部分而形成。

控制接着层112的厚度，以确保接着层112连续覆盖在下方的反射多层结构110上。在一些实施例中，接着层112具有在约1nm至约3nm范围内的厚度。在一些情况下，如果接着层112的厚度太小，则无法获得接着层112的连续覆盖。在此种情况下，封盖层材料仍可以直接沉积在反射多层结构110的表面上，且封盖层材料的结晶及/或封盖层材料与硅的混合可能发生在反射多层结构110未由接着层112覆盖的区域中。封盖层材料的结晶及/或封盖层材料与硅的混合减少了封盖层114的均匀性，这不利地影响极紫外光遮罩100的品质。另一方面，在一些情况下，如果接着层112的厚度太大，则反射多层结构110的反射率大幅降低，这导致在微影制程中出现临界尺寸误差。

封盖层114设置在接着层112之上。在一些实施例中，封盖层114与接着层112的顶表面直接接触。封盖层114有助于在制造及使用极紫外光遮罩100期间，防止反射多层结构110中的顶部硅层氧化。在本公开中，因为封盖层114沉积在接着层112上，这与封盖层114直接沉积到反射多层结构110上的情况相比，提供了封盖层114更强的结合，所以接着层112的存在有助于防止封盖层材料自结晶，其中自结晶导致产生大量结晶粒晶界及缺陷区。本公开所得封盖层114具有非晶质或半结晶结构。因此，封盖层114具有相比于结晶结构更平滑的表面，这有助于改进封盖层114的均匀性。

在一些实施例中，封盖层114包括抗氧化及抗腐蚀的材料，且与常见的大气气体种类(诸如氧气、氮气及水蒸气)具有较低的化学反应性。在一些实施例中，封盖层114包括过渡金属，例如钌(Ru)、铱(Ir)、铑(Rh)、铂(Pt)、钯(Pd)、锇(Os)、铼(Re)、钒(V)、钽(Ta)、铪(Hf)、钨(W)、钼(Mo)、锆(Zr)、锰(Mn)或鎝(Tc)。

在一些实施例中，封盖层114进一步包括一或多种掺杂剂，这些一或多种掺杂剂所具有的碳溶解度小于封盖层114的材料的碳溶解度。在一些实施例中，掺杂剂所具有的碳溶解度小于封盖层114中过渡金属的碳溶解度。示范性掺杂剂包括但不限于铌(Nb)、钛(Ti)、锆(Zr)、钇(Y)、硼(B)及磷(P)。将掺杂剂引入到封盖层114中有助于在使用极紫外光遮罩100期间防止碳积聚在封盖层114中，这改进了极紫外光遮罩100的长期稳定性。控制封盖层114中掺杂剂的量，以防止形成两种金属的金属间化合物，此金属间化合物会减少封盖层114的均匀性。在一些实施例中，钌与掺杂剂元素的比例控制在约1:0至约2:1的范围内。在一些实施例中，封盖层114中掺杂剂的浓度小于约50原子百分率(at.％)。因为掺杂剂元素所具有的密度通常小于钌的密度，所以如果掺杂剂引入到封盖层114中，则所得封盖层114的密度小于钌的块材密度(例如，约12.45g/cm³)。

在一些实施例中，使用沉积制程(例如IBD、CVD、PVD或ALD)形成封盖层114。在一些实施例中，在封盖层114形成之后，将掺杂剂通过离子布植引入到封盖层114中。在一些实施例中，掺杂剂与封盖层114的材料共沉积。

吸收层116设置在封盖层114之上。在一些实施例中，吸收层116与封盖层114的顶表面直接接触。吸收层116包括在极紫外光波长中具有高吸收系数的材料。在一些实施例中，吸收层116包括在13.5nm波长下具有高吸收系数的材料。在一些实施例中，吸收层116包括铬(Cr)、氧化铬(CrO)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、钽(Ta)、钛(Ti)、钼、铝铜(Al-Cu)、钯(Pd)、氮硼化钽(TaBN)、氧硼化钽(TaBO)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化银(Ag₂O)或上述组合，或由上述材料制成。在一些实施例中，吸收层116具有单层结构。在一些其他实施例中，吸收层116具有多层结构。在一些实施例中，吸收层116通过沉积制程(例如CVD、PECVD、PVD或ALD)形成。

抗反射层118设置在吸收层116之上。在一些实施例中，抗反射层118与吸收层116的顶表面直接接触。抗反射层118减少了在微影图案化光阻层140的期间光从下层的反射，且因此有助于增加形成在光阻层140中的图案精确度。在一些实施例中，抗反射层118包括金属氧化物(诸如氧化钽(TaO)或氧硼化钽(TaBO))、金属(诸如钌、钛、铌(Nb)、锆(Zr)、铪(Hf)、铂(Pt)或铱(Ir))。在一些实施例中，使用沉积制程(例如CVD、PECVD或PVD)形成抗反射层118。

硬遮罩层130设置在抗反射层118之上。在一些实施例中，硬遮罩层130与抗反射层118直接接触。在一些实施例中，硬遮罩层130包括介电氧化物(诸如二氧化硅)或介电氮化物(诸如氮化硅)。在一些实施例中，使用沉积制程(例如CVD、PECVD或PVD)形成硬遮罩层130。

光阻层140设置在硬遮罩层130之上。光阻层140包括可通过照光进行图案化的感光材料。在一些实施例中，光阻层140包括正型光阻材料、负型光阻材料或混合型光阻材料。在一些实施例中，光阻层140通过沉积制程(诸如旋涂)施加于硬遮罩层130的表面。

参考图2及图3B，根据一些实施例，方法200进行到步骤204，在步骤204中将光阻层140图案化以形成图案化光阻层140P。首先投射光照的图案到光阻层140来将光阻层140图案化。接下来，依据在光阻层140中使用的是正型光阻还是负型光阻，利用光阻显影剂来去除光阻层140的曝光部分或未曝光部分，从而形成具有开口142图案形成于其中的图案化光阻层140P。开口142暴露硬遮罩层130的一部分。开口142位于图案区域100A中，且对应于在于极紫外光遮罩100中开口122图案的位置(如图1所示)。

参考图2及图3C，根据一些实施例，方法200进行到步骤206，在步骤206中使用图案化光阻层140P做为蚀刻遮罩，蚀刻硬遮罩层130以形成图案化硬遮罩层130P。蚀刻由开口142暴露的硬遮罩层130的部分，以形成延伸穿过硬遮罩层130的开口144。开口144暴露抗反射层118的一部分。在一些实施例中，使用非等向性蚀刻来蚀刻硬遮罩层130。在一些实施例中，非等向性蚀刻是干式蚀刻(例如反应性离子蚀刻(reactive ion etch，RIE)、湿式蚀刻或上述组合。蚀刻选择性移除硬遮罩层130的材料而非抗反射层118的材料。硬遮罩层130的剩余部分构成图案化硬遮罩层130P。如果在蚀刻硬遮罩层130期间未完全消耗图案化光阻层140P，则在蚀刻硬遮罩层130之后，将图案化光阻层140P从图案化硬遮罩层130P的表面去除，例如使用湿式剥离(stripping)或电浆灰化。

参考图2及图3D，根据一些实施例，方法200进行到步骤208，在步骤208中使用图案化硬遮罩层130P做为蚀刻遮罩，蚀刻抗反射层118及吸收层116，以分别形成图案化抗反射层118P及图案化吸收层116P。蚀刻由开口144暴露的部分的抗反射层118以及位于抗反射层118暴露部分下的部分的吸收层116，以形成延伸穿过抗反射层118及吸收层116的开口122。开口122位于极紫外光遮罩100的图案区域100A中，且对应于形成在半导体晶圆上的电路图案。开口122暴露部分的封盖层114。在一些实施例中，使用单次非等向性蚀刻制程蚀刻抗反射层118及吸收层116。在一些实施例中，非等向性蚀刻是干式蚀刻(例如RIE)、湿式蚀刻或上述组合，此非等向性蚀刻选择性地移除抗反射层118及吸收层116的材料而非封盖层114的材料。在一些实施例中，使用两种不同的非等向性蚀刻制程来蚀刻抗反射层118及吸收层116。每一种非等向性蚀刻可以是干式蚀刻(例如RIE)、湿式蚀刻或上述组合。第一蚀刻选择性地移除抗反射层118的材料而非吸收层116的材料，且第二蚀刻选择性地移除吸收层116的材料而非封盖层114的材料。抗反射层118的剩余部分构成图案化抗反射层118P。吸收层116的剩余部分构成图案化吸收层116P。

参考图2及图3E，根据一些实施例，方法200进行到步骤210，在步骤210中去除图案化硬遮罩层130P。在一些实施例中，从图案化抗反射层118P的表面去除图案化硬遮罩层130P，例如使用氧气电浆或湿式蚀刻。

参考图2及图3F，根据一些实施例，方法200进行到步骤212，在步骤212中在封盖层114及图案化抗反射层118P上形成光阻层150。光阻层150填充基板102的图案区域100A中的开口122。在一些实施例中，光阻层150包括正型光阻材料、负型光阻材料或混合型光阻材料。在一些实施例中，光阻层150包括与前述图3A中的光阻层140相同的材料。在一些实施例中，光阻层150包括与光阻层140不同的材料。在一些实施例中，光阻层150是通过例如旋涂而形成。

参考图2及图3G，根据一些实施例，方法200进行到步骤214，在步骤214中将光阻层150图案化，以形成含有开口152图案的图案化光阻层150P。开口152暴露一部分的图案化抗反射层118P，暴露位置将在极紫外光遮罩100的周边区域100B中形成沟槽124(如图1所示)。在一些实施例中，将光阻层150曝光于光照图案，且依据使用的是正型光阻还是负型光阻，使用光阻显影剂来去除光阻层150的曝光部分或未曝光部分，以将光阻层150图案化。光阻层150的剩余部分构成图案化光阻层150P。

参考图2及图3H，根据一些实施例，方法200进行到步骤216，在步骤216中使用图案化光阻层150P做为蚀刻遮罩，蚀刻图案化抗反射层118P、图案化吸收层116P、封盖层114、接着层112及反射多层结构110，以在基板102的周边区域100B中形成沟槽124。在一些实施例中，沟槽124延伸到反射多层结构110中。在一些实施例中，沟槽124暴露基板102的表面。

在一些实施例中，使用单次非等向性蚀刻制程蚀刻图案化抗反射层118P、图案化吸收层116P、封盖层114、接着层112及反射多层结构110。非等向性蚀刻可以是干式蚀刻(例如RIE)、湿式蚀刻或上述组合，此非等向性蚀刻选择性地移除图案化抗反射层118P、图案化吸收层116P、封盖层114、接着层112及反射多层结构110的材料，而非基板102的材料。在一些实施例中，使用多种不同的非等向性蚀刻制程蚀刻图案化抗反射层118P、图案化吸收层116P、封盖层114、接着层112及反射多层结构110。每一种非等向性蚀刻可以是干式蚀刻(例如RIE)、湿式蚀刻或上述组合。

在沟槽124形成之后，移除图案化光阻层150P，例如通过湿式剥离或电浆灰化。图案化光阻层150P的去除重新暴露基板102在开口122中的表面。

可以对本公开的实施例做出许多变化及/或修改。在一些其他实施例中，用具有单层结构的另一反射结构替换反射多层结构110。

本公开的一个态样涉及一种极紫外光遮罩。此极紫外光遮罩包括基板、在基板之上的反射多层结构、在反射多层结构之上的接着层、在接着层之上的封盖层以及在封盖层之上的图案化吸收层。封盖层包括非晶形导电材料。

在一些实施例中，接着层包括二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。在一些实施例中，封盖层包括非晶形钌。在一些实施例中，封盖层包括半结晶钌。在一些实施例中，封盖层进一步包括一或多种掺杂剂，掺杂剂具有碳溶解度低于封盖层的非晶形导电材料的碳溶解度。在一些实施例中，掺杂剂选自群组，此群组包括铌、钛、锆、钇、硼及磷。在一些实施例中，封盖层中的一或多种掺杂剂的浓度小于50原子百分比。在一些实施例中，接着层具有约1nm至约3nm的厚度。在一些实施例中，极紫外光遮罩进一步包括在图案化吸收层之上的图案化抗反射层。

本公开的另一个态样涉及一种极紫外光遮罩。此极紫外光遮罩包括基板、在基板之上的反射多层结构、在反射多层结构之上的接着层、在接着层之上的封盖层以及在封盖层之上的图案化吸收层。接着层包括介电材料，且封盖层包括非晶质导电材料。

在一些实施例中，接着层包括二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。在一些实施例中，封盖层包括非晶质钌。在一些实施例中，封盖层进一步包括一或多种掺杂剂，掺杂剂选自群组，此群组包括铌、钛、锆、钇、硼及磷。在一些实施例中，反射多层结构包括钼及硅的交替层，反射多层结构中的最顶层是硅。在一些实施例中，图案化吸收层包括铬、氧化铬、氮化钛、氮化钽、钽、钛、钼、铝铜、钯、氮硼化钽、氧化铝或氧化银。在一些实施例中，极紫外光遮罩进一步包括在图案化吸收层之上的图案化抗反射层。在一些实施例中，图案化抗反射层包括氧化钽或氧硼化钽。

本公开的又一个态样涉及一种形成极紫外光遮罩的方法。方法包括将反射多层结构沉积在基板之上。方法进一步包括在反射多层结构之上形成接着层。方法进一步包括将封盖层沉积在接着层之上。封盖层包括非晶质导电材料。方法进一步包括将吸收层沉积在封盖层之上。方法进一步包括蚀刻吸收层以形成暴露封盖层表面的多个开口。

在一些实施例中，方法进一步包括蚀刻吸收层、封盖层及反射多层结构以形成多个沟槽，沟槽在基板的周边区域中围绕多个开口。在一些实施例中，方法进一步包括用一或多种掺杂剂掺杂封盖层。

前面概述一些实施例的特征，使得本领域技术人员可更好地理解本公开的观点。本领域技术人员应该理解，他们可以容易地使用本公开作为设计或修改其他制程和结构的基础，以实现相同的目的和/或实现与本文介绍的实施例相同的优点。本领域技术人员还应该理解，这样的等同构造不脱离本公开的精神和范围，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种改变、替换和变更。