护膜结构及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及护膜结构及其制造方法。
【背景技术】
[0002]半导体器件应用于各种电子应用，诸如个人计算机、移动电话、数码相机、和其他电子设备。通常通过以下工艺来制造半导体器件:在半导体衬底上方顺序沉积绝缘层或者介电层、导电层和半导体材料层并采用光刻技术图案化各种材料层，以在其上形成电路部件和元件。
[0003]提升半导体器件性能的一种重要驱动力是更高等级的电路集成度。这通过在给定芯片上小型化或缩小器件尺寸来实现。为了将更精细的图案转印到晶圆上，开发了远紫外线(EUV)光刻技术。EUV光刻技术被认为是用于制造更薄更快的微芯片的下一代技术。
[0004]然而，尽管现有的EUV光刻技术通常能够满足预期目标，但是随着器件尺寸持续减小，现有的EUV光刻技术并不能在所有方面都完全满足要求。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种护膜结构，包括:护膜薄膜，由碳基材料制成，其中，所述护膜薄膜被配置为在光刻工艺中保护掩模结构。
[0006]在该护膜结构中，所述碳基材料是石墨稀。
[0007]在该护膜结构中，所述护膜薄膜是单层石墨烯、双层石墨烯、或者多层石墨烯。
[0008]在该护膜结构中，所述护膜薄膜的厚度在约Inm至约100 μ m的范围内。
[0009]该护膜结构进一步包括:护膜框架，附接至所述护膜薄膜。
[0010]在该护膜结构中，所述护膜薄膜具有外围区域和中心区域，并且所述护膜框架与所述护膜薄膜的所述外围区域直接接触。
[0011]在该护膜结构中，所述护膜薄膜具有外围区域和中心区域，并且没有支撑结构设置在所述护膜薄膜的所述中心区域。
[0012]根据本发明的另一方面，提供了一种护膜掩模结构，包括:掩模衬底，具有形成在所述掩模衬底上方的掩模图案；护膜框架，设置在所述掩模衬底上；以及护膜薄膜，设置在所述护膜框架上，其中，所述护膜薄膜由碳基材料制成。
[0013]在该护膜掩模结构中，所述护膜薄膜是单层石墨烯、双层石墨烯、或者多层石墨稀。
[0014]在该护膜掩模结构中，所述护膜框架配置为将所述护膜薄膜固定至所述掩模衬底。
[0015]在该护膜掩模结构中，所述护膜薄膜的厚度在约Inm至约100 μ m的范围内。
[0016]在该护膜掩模结构中，所述护膜薄膜的长度在约6英寸至约10英寸的范围内。
[0017]根据本发明的又一方面，提供了一种护膜结构的形成方法，包括:在衬底上方形成金属层；在所述金属层上方形成由碳基材料制成的护膜薄膜；在所述护膜薄膜上方形成聚合物层；从所述护膜薄膜去除所述金属层和所述衬底；将护膜框架附接到所述护膜薄膜；以及去除所述聚合物层。
[0018]在该护膜结构的形成方法中，所述碳基材料是石墨稀。
[0019]在该护膜结构的形成方法中，所述护膜薄膜是单层石墨烯、双层石墨烯、或者多层石墨烯。
[0020]在该护膜结构的形成方法中，所述金属层由铜(Cu)、镍(Ni)、铁(Fe)、锌(Zn)、钽(Ta)、铟(In)、锰(Mn)、铬(Cr)、钛(Ti)、铂(Pt)、镁(Mg)、铝(Al)、锆(Zr)、铱(Ir)、钨(W)、镧(La)、铌(Nb)、钴(Co)、钼(Mo)、银(Ag)、金(Au)或者相关合金制成。
[0021]在该护膜结构的形成方法中，所述聚合物层由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚酰亚胺、环氧树脂、苯并环丁烯(BCB)或聚苯并恶唑(PBO)制成。
[0022]在该护膜结构的形成方法中，所述护膜框架通过静电力附接至所述护膜薄膜。
[0023]在该护膜结构的形成方法中，将所述护膜框架附接到所述护膜薄膜的步骤，包括:将所述护膜框架暴露于X射线中，使得在所述护膜框架的顶面处感应电荷；以及将所述护膜框架的顶面附接到所述护膜薄膜。
[0024]在该护膜结构的形成方法中，所述护膜框架被配置为将所述护膜薄膜固定至掩模结构。
【附图说明】
[0025]当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有按比例绘制，并且只是用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，可以任意增加或减小各种部件的尺寸。
[0026]图1A到图1F是根据一些实施例形成护膜结构的各个步骤的截面图；
[0027]图2是根据一些实施例的护膜掩模结构的截面图；
[0028]图3示出了根据一些实施例的远紫外线(EUV)光刻工艺。
【具体实施方式】
[0029]为了实现本发明的不同特征，以下公开的内容提供了多个不同的实施例或实例。以下将描述组件和布置的特定实施例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例并不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括以直接接触的方式形成第一部件和第二部件的实施例，还可以包括在第一部件和第二部件之间形成附加部件，使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。另外，本发明可以在各个实例中重复参考标号和/或字符。这种重复是为了简化和清晰的目的，并且其本身不表示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0030]而且，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在…下方”、“在...下面”、“下面的”、“在…上方”、“上面的”等的空间关系术语以描述如图所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除附图中所示的方位之外，空间关系术语旨在包括使用或操作过程中的器件的不同的方位。装置可以以其他方式定位(旋转90度或者在其他方向)，并且在本文中所使用的空间相对描述符可同样地作相应地解释。
[0031]根据本发明的一些实施例，提供了形成护膜结构(pellicle structure)的实施例。护膜结构由碳基材料制成，并用于在光刻工艺中保护掩模结构(mask structure)。图1A到图1F是根据一些实施例的形成护膜结构100的各个阶段的截面图。
[0032]参见图1A，根据一些实施例，提供了衬底102。衬底102可以是石英衬底或者超光滑衬底。衬底102需足够平坦，使得在后续工艺中形成在衬底102上方的护膜薄膜可以是平坦的。
[0033]根据一些实施例，金属层104形成在衬底102上方。金属层104可被视为牺牲层，以在后续工艺中改进护膜薄膜的形成。在一些实施例中，金属层104由铜(Cu)、镍(Ni)、铁(Fe)、锌(Zn)、钽(Ta)、铟(In)、锰(Mn)、铬(Cr)、钛(Ti)、铂(Pt)、镁(Mg)、铝(Al)、锆(Zr)、铱(Ir)、钨(W)、镧(La)、铌(Nb)、钴(Co)、钼(Mo)、银(Ag)、金(Au)、或者相关合金制成。可通过溅射、印刷、电镀、化学镀、电化学沉积(E⑶)、分子束外延(MBE)、原子层沉积(ALD)、物理汽相沉积(PVD)、和/或通常使用的CVD方法来形成金属层104。
[0034]接下来，根据一些实施例，如图1A所示，护膜薄膜(pellicle film)106形成在金属层104上方。在一些实施例中，护膜薄膜106由诸如石墨烯的碳基材料。石墨烯是包含以SP2杂化键的形式(sp 2_bonded)密集地堆叠的碳原子的二维碳结构。石墨稀具有高透明性、良好的机械强度、和优良的导热率。因此，由石墨烯制成的护膜薄膜106足够薄，同时仍具有足够高的机械强度。
[0035]在一些实施例中，护膜薄膜106是单层石墨烯、双层石墨烯、或者多层