一种用于大数值孔径的极紫外光刻掩模结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于大数值孔径的极紫外光刻掩模结构，由下至上依次包括：掩模基底；极紫外多层高反射薄膜；帽层；所述极紫外多层高反射薄膜的顶部设有用来填充吸收层的缺陷，在该缺陷内填充有所述吸收层；所述吸收层的顶部与所述极紫外多层高反射薄膜的顶部高度相同；所述吸收层的图形结构用来携带光刻掩模结构的图案信息。不同于传统反射式掩模结构，该掩模结构的反射区和吸收区位于同一平面内,属于二维结构。曝光图形由吸收区构成，吸收区包括吸收层和抗反射层两部分，均沉积于刻蚀后的多层膜中。该结构能够完全消除掩模阴影效应，同时又能够较好地保护反射区多层膜结构，提高掩模对比度及结构稳定性。
【专利说明】一种用于大数值孔径的极紫外光刻掩模结构
【技术领域】
[0001]本发明属于微纳加工领域，具体属于极紫外光刻领域，更具体的涉及一种用于大数值孔径的极紫外光刻掩模结构。
【背景技术】
[0002]受大规模超大规模集成电路制造成本以及摩尔定律的驱动，极紫外投影曝光光刻被认为是实现14nm乃至1nm以下技术节点的最具潜力的下一代光刻技术。由于极紫外光几乎对所有物质均不透明，因此包括掩模在内的所有光学元件均须采用反射式结构。不同于深紫外光刻系统，为避免入射和出射光相互干涉，照明系统出射的光必须倾斜地照射到掩模上，并反射入投影曝光系统中，且随着曝光特征尺寸(Critical Dimens1n,⑶)的减小，投影系统数值孔径NA的增大，该倾斜角愈大。常规的极紫外掩模结构为在镀制有极紫外多层高反射薄膜的基底上添加带有曝光图案信息的吸收层，材料一般为Cr或者TaN，其厚度一般为40?70nm。针对于14nm及其以下技术节点需求，该厚度与掩模图形特征尺寸相当，因此，光束的倾斜入射将会导致掩模的3D效应，亦为阴影效应，即掩模上靠近吸收层的反射区由于吸收层的遮挡无法接收到光能、以及反射区反射的靠近吸收层的光由于吸收层遮挡无法进入投影系统，最终导致掩模上的有效反射区减小，吸收区增大，使得曝光图案尺寸与设计值产生偏差。相对于投影系统，掩模仅在1Z面倾斜，因此会造成X方向和y方向曝光特征尺寸的不同偏差，即横向-纵向特征尺寸偏差(H-V⑶bias)。
[0003]为了克服上述掩模阴影效应，研究人员寻找新的材料替代吸收层，使得在不损失光能吸收能力的前提下吸收层厚度变小，即通过使用更薄的吸收层削弱掩模阴影效应，但不能完全消除；而另一方面，日本的研究人员提出了刻蚀薄膜型掩模，即掩模图案不再使用吸收层，取而代之的是完全被刻蚀去除多层膜，裸露的掩模的基底，此时反射区的光能不再被遮挡，而入射到刻蚀区的光能也将完全被吸收，从而完全消除了掩模阴影效应。但这种结构完全刻蚀掉多层膜，多达280nm深度，远大于数十纳米的掩模特征尺寸(⑶)，在刻蚀过程中易发生扩散从而造成反射区薄膜底层结构损伤，从而降低反射率甚至导致反射区坍塌，最终影响曝光质量。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种用于克服大NA极紫外投影曝光光刻系统中掩模阴影效应，又兼顾掩模结构稳定性的，用于大数值孔径的极紫外光刻掩模结构。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下:
[0006]—种用于大数值孔径的极紫外光刻掩模结构，由下至上依次包括:掩模基底；极紫外多层高反射薄膜；帽层；
[0007]所述极紫外多层高反射薄膜的顶部设有用来填充吸收层的缺陷，在该缺陷内填充有所述吸收层；所述吸收层的顶部与所述极紫外多层高反射薄膜的顶部高度相同；
[0008]所述吸收层的图形结构用来携带光刻掩模结构的图案信息。
[0009]上述技术方案中，所述缺陷的深度为40?70nm。
[0010]上述技术方案中，所述吸收层的材料为Cr或TaN。
[0011]上述技术方案中，所述吸收层的上方还设有抗反射层，其厚度与所述帽层相同；该抗反射层用来减小极紫外光源中的其他光谱能量经掩模反射后进入系统。
[0012]上述技术方案中，所述极紫外多层高反射薄膜设有40?60个周期。
[0013]本发明的有益效果是:
[0014]本发明的掩模结构与传统的极紫外光刻掩模在结构上具有相似性，在纵向上主要包括具有超低热膨胀系数的掩模基底、极紫外多层高反射薄膜、帽层、反射层、抗反射层以及掩模背层等结构，而在横向上则掩模曝光图案，由掩模的反射区和吸收区构成。不同的是，在横向上，传统掩模具有三维结构，即吸收区具有一定厚度，高出反射区平面；而本发明中所述掩模在横向上只具有二维结构，即吸收区和反射区在同一平面内，吸收层被填充到刻蚀后的多层膜中。
[0015]本发明的掩模结构能够完全克服大NA极紫外投影曝光光刻系统中掩模阴影效应，同时薄膜刻蚀深度仅有数十纳米，并填充有吸收层，因此在结构上更稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0017]图1是本发明的用于大数值孔径的极紫外光刻掩模结构的纵剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]本发明的发明思想为:
[0019]本发明的用于大数值孔径的极紫外光刻掩模结构，利用对极紫外多层高反射薄膜的顶部进行刻蚀，并填充进吸收层物质形成吸收层，以形成掩模图案；而不是如现有技术中的将极紫外多层高反射薄膜全部刻蚀穿，直至裸露的掩模基底，以形成掩模图案。避免了在刻蚀极紫外多层高反射薄膜的过程中易发生扩散从而造成反射区薄膜底层结构损伤，进而降低反射率甚至导致反射区坍塌，最终影响曝光质量的弊端。
[0020]同时，由于吸收层的顶部与极紫外多层高反射薄膜的顶部高度相同，很好的避免了掩模的3D效应。
[0021 ] 下面结合附图对本发明做以详细说明。
[0022]如图1所示为本发明所述的为克服极紫外大NA投影曝光光刻系统掩模阴影效应、又兼顾掩模结构稳定性的新型掩模结构。与传统的极紫外光刻掩模在结构上具有相似性，主要包括:具有超低热膨胀系数的掩模基底10，经抛光后在其表面镀制交替排列的Mo层11和Si层12，由Mo层11和Si层12组成一个极紫外多层高反射薄膜01，该极紫外多层高反射薄膜01 —般多达40?60个周期(图1中为显示清楚，未完整画出所有周期，且掩模基底10和各膜层未按比例画出)，最后在极紫外多层高反射薄膜01上镀制一起保护作用的帽层13，其材料一般为Ru或者S12，厚度约在几纳米。掩模基底10背面镀制有起防静电作用的导电层17。这样便获得了一块未携带任何图案信息的掩模白板。
[0023]在此基础上，通过一系列工艺向掩模白板内刻蚀极紫外多层高反射薄膜01和帽层13，向其中注入吸收层16，形成光刻掩模结构的图案信息。然后添加抗反射层15以减小极紫外光源中其他光谱能量经掩模反射后进入系统。吸收层16的厚度与所选择的材料有关，在极紫外光刻掩模中通常使用Cr或TaN作为吸收层材料，其厚度一般约为40?70nm，与掩模明暗区对比度要求有关。如43nm的Cr吸收层仅通使掩模对比度达到0.948，而57.3nm的Cr吸收层可使得掩模对比度优于0.988，64.6nm的Cr吸收层则可使掩模对比度优于0.995。同样，TaN的采用则使得在与Cr相同厚度下，掩模具有更高的对比度，如43.2nm的TaN可使对比度优于0.972，而57.8nm的TaN则可使掩模对比度优于0.996，65nm的TaN则可使对比度高于0.999，可以认为是理想的掩模。若在相同的掩模对比度要求条件下，吸收层厚度越薄，则意味着多层膜被刻蚀的厚度越小，对于反射区域的多层膜结构影响越小，掩模的性能也就越高。
[0024]如图1所示的掩模结构，可以发现，当照明系统出射的光倾斜照射到此种掩模结构上时，反射区将完全反射极紫外光，而吸收区则完全吸收，两区间不存在相互遮挡或干涉，从而完全避免了大NA投影曝光光刻系统中所面临的掩模阴影效应。同时，掩模中多层膜的刻蚀深度仅为40?70nm，在刻蚀过程中掩模反射区的纵向结构得到最大程度的保护，从而保证了反射区反射率的幅值与均匀性；此外，向刻蚀区注入吸收层可以进一步稳定掩模图案结构。
[0025]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种用于大数值孔径的极紫外光刻掩模结构，由下至上依次包括:掩模基底；极紫外多层高反射薄膜；帽层； 其特征在于， 所述极紫外多层高反射薄膜的顶部设有用来填充吸收层的缺陷，在该缺陷内填充有所述吸收层；所述吸收层的顶部与所述极紫外多层高反射薄膜的顶部高度相同； 所述吸收层的图形结构用来携带光刻掩模结构的图案信息。
2.根据权利要求1所述的用于大数值孔径的极紫外光刻掩模结构，其特征在于，所述缺陷的深度为40?70nm。
3.根据权利要求1所述的用于大数值孔径的极紫外光刻掩模结构，其特征在于，所述吸收层的材料为Cr或TaN。
4.根据权利要求1所述的用于大数值孔径的极紫外光刻掩模结构，其特征在于，所述吸收层的上方还设有抗反射层，其厚度与所述帽层相同；该抗反射层用来减小极紫外光源中的其他光谱能量经掩模反射后进入系统。
5.根据权利要求1-4中的任意一项所述的用于大数值孔径的极紫外光刻掩模结构，其特征在于，所述极紫外多层高反射薄膜设有40?60个周期。
【文档编号】G03F1/24GK104298068SQ201410508408
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】王君, 王丽萍, 金春水, 谢耀 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所