用于极紫外光刻的反射掩模的制作方法

专利名称：用于极紫外光刻的反射掩模的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于EUV光刻的反射掩模，该反射掩模包括在基板上的反射多层系。此外，本发明涉及具有这种掩模的EUV光刻设备。
背景技术：
在例如半导体组件的光刻结构化方法中，掩模的结构通过EUV光刻设备投射到要被结构化的对象上。为了该目的，借助于照明系统照明掩模，且借助于投射系统将掩模的结构成像到要被结构化的对象上。使用波长越来越短的光源，使得可在采用光刻方法的半导体组件的制造中产生越来越精细的结构。如果使用在极紫外(EUV)波长范围内的光源，例如在大约5nm和20nm之间的波长，则不可能再使用透射模式的透镜类型元件，而是使用由各自具有适配于各自工 作波长的反射膜层的反射镜元件构造的照明和投射系统。掩模必须也是反射型的。与可见光和紫外波长范围内的反射镜不同，每个反射镜甚至理论上仅能实现小于80%的最大反射率。因为EUV光刻设备通常包括多个反射镜，每ー个反射镜必须具有可能的最高反射率以确保充分高的总反射率。例如从DE 101 55 711 Al已知用于13nm附近的EUV波长范围的具有高反射率值的反射镜。这里描述的反射镜由包括单独层的序列的施加在基板上的层布置构成，其中层布置包括多个局部(partial)层系，每ー个局部层系具有形成周期的周期序列，该周期序列由不同材料的至少两个単独层构成，其中从基板到表面，単独局部系的周期的数量和周期的厚度逐渐減少。这种反射镜在0°和20°之间的入射角区间具有大于30%的反射率，然而，其中在该入射角区间内反射率具有大的变化，该大的变化可在EUV光刻エ艺的情况下导致错误成像。入射角被定义为光束的入射方向与反射镜表面上光束入射到反射镜上的点处的法线之间的角度。可从针对每一反射镜考虑的最大和最小入射角之间的角度区间获得该入射角区间。也从US 7，474，733 BI得知用于13nm附近的EUV波长范围的具有高发射率值的反射镜。这里示出的反射镜对于多层系具有高的理论反射率值，为了最高的反射率值，该多层系由多于30个硅和钌层的相同周期构成。然而，在实践中，这些理论反射率值不能实现，因为通过硅和钌层之间的相互扩散形成中间层，该中间层导致层分界面处对比度的损失，并因此导致反射率的降低。这也适用于从US 7，382，527B2得知的用于EUV光刻的反射镜，其中以硅和钌层为基础的多层系以及以硅和钥层为基础的多层系布置在彼此顶上，以实现可能的最闻反射率。例如，从EP I 434 093 A2得知具有掩模的EUV光刻设备。

发明内容
本发明的目的提供适用于EUV光刻的掩模。
该目的通过用于EUV光刻的反射掩模来实现，该反射掩模包括基板上的反射多层系，该反射多层系被构造用于EUV范围内的工作波长，且具有由在工作波长处具有不同折射率实部的至少两种材料的层构成的层堆(stack)，其中多层系(V)被构造为使得当该多层系被固定波长的EUV辐射照射、且最小和最大入射角之间的角度区间高至21°时,切趾(apodization)小于 30%。切趾是指示入射角区间中的波长处的反射率的变化的量，并被定义为入射角区间中的最大反射率和最小反射率的差除以最大反射率，其可以表示为百分比。特别地，关于EUV光刻エ艺的情况下掩模结构在要被结构化的对象上的高成像质量，如果在入射角的最大可能区间上掩模上的反射尽可能均匀，则是非常有利的。 当掩模被用于EUV光刻设备中时，掩模上的入射角区间通过投射物镜的数值孔径和成像比例来限定，该投射物镜布置在掩模和将通过光刻エ艺结构化的对象之间的光路中，并将掩模的结构成像至要被结构化的对象上。入射角区间被计算为数值孔径和成像比例的乘积的反正弦的两倍。对于EUV光刻设备的特定投射物镜，这里提议的掩模优选在整个入射角区间上具有小于30%的切趾。 已经发现由于多层系通常用于EUV辐射的反射，所以可以优化多层系，使得多层系不在固定的入射角处以很高的反射率反射其适配的波长，而是在入射角区间上以稍微减少的反射率反射。当照明掩模并投射其结构时，如果掩模同时被多个入射角照射、且入射角区间上的反射率的平均值由于呈现在掩模上的多层系的特殊结构而高于传统多层系(该传统多层系被优化为在EUV范围内的波长和ー个入射角处具有最大反射率)，则上述构造可导致更高的总反射率。多层系主要由在期望的工作波长处折射略少(或吸收更多)的材料(也被称为吸收体(absorber))以及吸收略少的材料(也被称为_离体(spacer))的交替层构成。通过这些交替层，模拟了晶体，其中较少折射的材料对应于晶格面，在晶格面上可发生布拉格反射。具有较少折射的材料的层和较多折射的材料的层的层堆的厚度可为固定或在整个多层系上变化，层堆中的层厚度比例也可以这样。也可在交替层之间设置附加层。基板上的第一层可为吸收体层或隔离体层。面对真空的最外层可为吸收体层或隔离体层。在基板和多层系之间以及在朝向真空的多层系的顶端，都可设置ー个或多个附加层，用于保护下面的多层系，例如，或用于基板和多层系之间或多层系中的应カ补偿。应注意的是工作波长在实际中总是对应于有限宽度的波长带，但是，该波长带可以非常窄，例如对于作为EUV辐射源使用的等离子体源的频谱的波长范围，等。反射掩模是ー种装置，借助该装置可以在光刻方法的情况下，通过将呈现在掩模上的结构成像至要被结构化的对象上而结构化对象。经常但不总是，在掩模的结构被成像时，掩模的结构被縮小。依赖于光刻方法的类型和光刻设备的构造，掩模的结构在一个曝光步骤中成像，或掩模的结构被以步进的方式采样并在多于ー个曝光步骤中成像。在后面的情况中，掩模也被称为掩模母版(reticle)。掩模上的结构可在要被结构化的对象上被形成为负或正的期望结构。掩模上的结构也可形成为强烈吸收工作波长的层。迄今为止，掩模通常具有平的表面。有利地，多层系被构造为使得当该多层系被以固定波长的EUV辐射照射且最小和最大入射角之间的角度区间高至21°时,切趾小于30%，优选在最小和最大入射角之间的角度区间高至14°时，切趾小于20%。在优选实施例中，多层系被构造为当该多层系被以固定波长的EUV辐射照射且最小和最大入射角之间的角度区间高至14°时，反射率至少为40%，以在该多层系用于EUV光刻设备时，实现要被结构化的对象的高生产能力。有利地，多层系被构造为使得当该多层系被在中心波长周围+/_2%宽度的波长区间中的EUV辐射照射且最小和最大入射角之间的角度区间高至12°时,切趾小于30%，以
进一步提闻成像质量。也有利的是，如果多层系被构造为使得当该多层系被在中心波长周围+/_2%宽度的波长区间中的EUV辐射照射且最小和最大入射角之间的角度区间高至12°时，反射率至少为30%，以确保在光刻エ艺中要被结构化的对象的足够生产能力。优选地，针对13. Onm和14. Onm之间的波长范围中的最大反射率构造在掩模上呈 现的多层系。多数现有的EUV光刻设备工作在该波长范围。具有明显的最大反射率范围的多层系通常表现出反射率对波长的強烈依赖。可通过设计层序列和确定层序列的尺寸，以及选择层材料来调节具有最大反射率的波长范围。在优选的实施例中，多层系包括多个局部系，每ー个局部系由单独层的至少两个层堆的周期序列构成，其中层堆的层在每ー个局部系中具有固定的厚度，其产生与相邻局部系的层堆的厚度不同的层堆厚度，并且其中离基板最远的局部系的具有较高折射率实部的第一层直接接在离基板第二远的局部系的具有较高折射率实部的最后层之后。这里，反射掩模的多层系的局部系直接ー个接着ー个，而不会通过另ー层或膜系分开。此外，在本发明的情况中，即使在工作波长处具有不同折射率实部的材料的层的厚度比例是相同的，如果存在大于0. Inm的偏离作为与相邻的局部系的层堆的厚度的偏离，则局部系与相邻的局部系也是不同的，因为从0. Inm的差别起，可预期具有相同的层厚度比例的局部系的不同光学效应。根据本发明已经发现，为了在更大的入射角区间上实现更高的和更均匀的反射率，离基板最远的局部系的具有较高折射率实部的材料的层应该直接接在离基板第二远的局部系的具有较高折射率实部的材料的最后层之后。优选地，关于本实施例，特别地，通过离基板最远和离基板第二远的局部系的EUV辐射的透过率小于10%，优选地小于20ん根据本发明已经发现，为了在大的入射角区间上实现高且均匀的反射率，必须减少多层系下方的层或膜的影响或基板的影响。特别地，这对于离基板第二远的局部系具有层堆的序列的多层系是必要的，从而离基板最远的局部系的具有较高折射率实部的材料的第一层直接接在离基板第二远的局部系的具有较高折射率实部的材料的最后层之后。減少多层系下方的层的影响、或基板的影响的简单可能方法是将多层系构造为使得多层系将尽可能少的EUV辐射透射至多层系下方的层。通过这些手段，阻止了这些层、或基板有效贡献掩模的反射率特性。有利地，多层系包括多个局部系，每ー个局部系由单独层的至少两个层堆的周期序列构成，其中姆ー个局部系中的层堆的层具有固定的厚度，其产生不同于相邻局部系的层堆厚度的层堆厚度，且其中离基板最远的局部系具有的层堆的数量大于离基板第二远的局部系的层堆的数量。
根据本发明，已经发现，为了在大的入射角区间实现高且均匀的反射率，离基板最远的局部系的层堆的数量必须大于离基板第二远的局部系的层堆的数量。优选地，多层系包括多个局部系，每ー个局部系由单独层的至少两个层堆的周期序列构成，其中姆ー个局部系中的层堆的层具有固定的厚度，其产生不同于相邻局部系的层堆厚度的层堆厚度，且其中离基板最远的局部系的具有较高折射率实部的层的厚度与离基板第二远的局部系的具有较高折射率实部的层的厚度的差别大于0. lnm。根据本发明，已经发现，为了在大的入射角区间实现高且均匀的反射率，离基板最远的局部系的具有较高折射率实部的层的厚度与离基板第二远的局部系的具有较高折射率实部的层的厚度的差别大于0. lnm。特别地，这适用于离基板最远的局部系的层堆的数量大于离基板第二远的局部系的层堆的数量的实施例。优选地，局部系由相同的材料制造，因为掩模的生产因此而简化。
此外，已经发现如果离基板最远的局部系的层堆的具有较低折射率实部的层的厚度小于离基板第二远的局部系的层堆的具有较低折射率实部的层的厚度的80%，则对于具有小数量局部系的多层系可实现特别高的反射率值。同样地，如果离基板最远的局部系的层堆的具有较高折射率实部的层的厚度大于离基板第二远的局部系的层堆的具有较高折射率实部的层的厚度的120%，则对于具有小数量的局部系可实现特别高的折射率值。有利地，多层系包括至少三个局部系，且离基板最近的局部系的层堆的数量大于离基板最远的局部系的层堆的数量，和/或大于离基板第二远的层局部系的层堆的数量。通过这些手段，促进了掩模的反射率特性与多层系下方的层或基板的分离，使得例如可使用具有其他功能特性的其他层或其他基板材料，以充分地保护多层系下方的层或基板免受EUV辐射影响。有利地，离基板第二远的局部系的层堆的数量为2和12之间的值。同样有利的是离基板最远的局部系的层堆的数量为9和16之间的值。具有反射多层系的用于EUV光刻的反射掩模特别容易加工，其中离基板最远的局部系的层堆的数量为9和16之间的值，或者其中离基板第二远的局部系的层堆的数量为2和12之间的值。掩模需要的层的数量的限制总体上导致掩模加工期间的复杂度和风险的减小。优选地，掩模具有多层系的厚度因子，其沿着掩模表面可具有在0. 95和I. 10之间的值。该厚度因子是在基板上的ー个位置处相乘的、实现特定多层系设计的所有层厚度的因子。因此，厚度因子I对应于标准(nominal)多层设计。作为另ー自由度，厚度因子使得掩模上的不同位置能够更加选择性地适配出现在那里的不同入射角区间，而不必同样地改变掩模的多层系设计，从而掩模最終横跨掩模上的不同位置为更高的入射角区间提供比关联的多层系设计在固定厚度因子为I时所允许的反射率值更高的反射率值。通过调节厚度因子，不仅能确保高入射角，而且还能进ー步減少切趾。特别优选地，掩模表面上的位置处的多层系的厚度因子与出现在那里的最大入射角相关，因为，例如为了适配更高的最大入射角，更高的厚度因子可以是有用的。优选地，在具有较高和较低折射率实部的交替材料的层之间，布置碳化硼、碳、氮化硅、碳化硅、硼化硅、氮化钥、碳化钥、硼化钥、氮化钌、碳化钌、硼化钌或它们的组合的阻挡层。阻挡层帮助減少具有较高和较低折射率实部的材料的単独层之间的互相扩散，并因此保持多层系中的对比度尽可能接近于理论理想值，并因此也保持实际反射率尽可能接近于理论理想值。在优选的变形中，阻挡层布置在所有具有不同折射率实部的材料的层之间。依赖于两个层之间的各种界面上的互相扩散系数，在每两个界面处设置阻挡层就可以足够，或在不同界面处设置不同厚度的阻挡层可以是有利的。优选地，至少对于具有在工作波长处具有较高折射率实部的材料的层和具有较低折射率实部的材料的层的多层系的ー个周期，具有较高折射率实部的材料为硅，且具有较低折射率实部的材料为钌，其中特别优选地，阻挡层布置在一些或甚至所有硅或钌层之间。特别优选地，所有周期包括作为具有较高折射率实部的材料的硅和作为具有较低折射率实部的材料的钌。特别优选地，在后面的情况中，设置了具有大于0. 35nm，特别是0. 4nm的厚度的碳化硼的至少ー个阻挡层，不仅用以抑制硅和钌之间的互相扩散，而且用以帮助在不同的入射角处实现可能的最高反射率。有利的是，掩模的多层系应该包含具有小于lnm、优选小于0. 8nm、特别优选小于0. 6nm的厚度的碳化硼的阻挡层，因为阻挡层的厚度更大时，通过阻挡层实现的更高反射率值由于层的吸收效应开始下降，例如在约13nm至14nm的波长范围 中。特别优选地，由于生产技术的原因，在娃和钌的单独层之间一直存在0. 4nm和0. 6nm之间的相同厚度的碳化硼的阻挡层，因为镀膜エ艺或镀膜设备的重新调整可因此避免。有利地，硅的层应该具有4nm和7nm之间的厚度，且钌的层应该具有2. 5nm和4. 5nm之间的厚度。此外，对于所有其他的实施例有利的是，如果掩模的多层系完结于覆盖层系，并且覆盖层系包括化学惰性材料的至少ー个层以保护掩模免受环境影响以及因此导致的任何反射率的损失。在优选的实施例中，至少对于具有在工作波长处具有较高折射率实部的材料的层和具有较低折射率实部的材料的层的多层系的一个层堆，具有较高折射率实部的材料为硅，且具有较低折射率实部的材料为钥。特别优选地，所有层堆包括作为具有较高折射率实部的材料的硅和作为具有较低折射率实部的材料的钥。以硅和钥的交替层为基础的多层系特别适合于在大约13nm至14nm范围内的波长的EUV辐射的反射。此外，该目的通过包括用于EUV光刻的反射掩模的EUV光刻设备实现，该反射掩模包括基板上的反射多层系，该反射多层系被构造用于EUV范围中的工作波长，并且具有在工作波长处具有不同折射率实部的至少两种材料的层的层堆，其中多层系被构造为使得当以固定波长以及由掩模下游的投射物镜的数值孔径和成像比例获得的最小和最大入射角之间的角度区间的EUV辐射照射多层系被时，切趾小于30%。在优选的实施例中，EUV光刻设备包括如前所述的掩模。上面的和进ー步的特征可从说明书和附图以及权利要求书了解，其中单独特征可在本发明的实施例中単独地实现或以子组合的形式成组实现，并且也可在其他的领域中实现，并且可以表示有利的实施例，以及也表示能够同样保护的实施例。


參考优选的示例实施例，将更详细地说明本发明。其中图I不意地显不了具有反射多层系的用于EUV光刻的掩模的第一实施例；图2示意地显示了具有反射多层系的用于EUV光刻的掩模的第二实施例；
图3不意地显不了具有反射多层系的用于EUV光刻的掩模的第三实施例；图4示意地显示了具有反射多层系的用于EUV光刻的掩模的第四实施例；图5示意地显示了具有这里提出的掩模的EUV光刻设备的基本图；图6显示了对于多个波长，传统掩模的作为入射角的函数的反射率；图7显示了对于一入射角，传统掩模的作为波长的函数的反射率；图8显示了对于多个波长，图I中示出的掩模的作为入射角的函数的反射率；图9显示了对于一入射角，图I中示出的掩模的作为波长的函数的反射率；

图10示出了对于一波长，具有变化的厚度因子的图I中示出的掩模的作为入射角的函数的反射率；图11示出了对于一波长，图2中示出的掩模的作为入射角的函数的反射率；图12示出了对于一波长，图3中示出的掩模的作为入射角的函数的反射率；图13示出了对于一波长，图3中示出的掩模的变形的作为入射角的函数的反射率。
具体实施例方式參考图I至14将以示例的方式描述掩模的各种实施例，其中在所有附图中使用相同的參考数字表示等同的特征。此外，在图3和4的描述之后，将针对图I至4以总结的方式分别描述这些掩模的等同特征或特性。图I为包括基板S和多层系V的用于EUV光刻的掩模M的不意性视图。这里,多层系V包括多个局部系P’、P”和P’ ”，每ー个局部系由单独层的至少两个层堆P1J2和P3的周期序列构成，其中层堆PpP2和P3包括不同材料的两个单独层，用作在工作波长处具有较高折射率实部的材料的高折射率层H’、H”和H’ ”(在该工作波长处实现EUV光刻)、以及具有较低折射率实部的材料的低折射率层L’、L”和L’”，并且，层堆在每ー个局部系P’、P”和P’”内具有固定的层堆厚度Clpd2和d3，其与相邻的局部系的层堆厚度不同。这里，离基板S最远的局部系P’ ”的层堆P3的数量N3大于离基板第二远的局部系P”的层堆P2的数量N2。此外，离基板第二远的局部系P”具有层堆P2的序列，其中离基板S最远的局部系P’ ”的第一高折射率层H’ ”直接接在离基板第二远的局部系P”的最后的高折射率层H”之后。因此，在图I中，离基板S第二远的局部系P”中的层堆P2中的高折射率层H”和低折射率层L”的序列，相对于其他局部系P’、P’ ”的其他层堆P:、P3中的高折射率层H’、H’ ”和低折射率层L’、L’ ”的序列，是相反的，从而离基板S第二远的局部系P”的第一低折射率层L”也以光学上有效的方式接在离基板S最近的局部系P’的最后的低折射率层L’之后。图I中离基板S第二远的局部系P”因此也在层的序列上与图2和3的所有其他局部系(将在下面描述)不同。图2为包括基板S和多层系V的用于EUV光刻的另ー掩模M的不意性视图。该掩模M与图I中示出的掩模Ml的不同之处在于离基板S第二远的局部系P”，该局部系P”的层堆P2的层序列对应于其他局部系P’和P’ ”的层堆P1和P3的层序列，从而离基板S最远的局部系P’ ”的第一高折射率层H’ ”以光学上有效的方式接在离基板S第二远的局部系P”的最后的低折射率层じ’之后。图3为第三掩模M的示意性视图。这里，多层系V包括多个局部系P”和P’ ”，每ー个局部系P”和P’ ”由单独层的至少两个层堆P2和P3的周期序列构成，其中层堆P2和P3包括不同材料的两个单独层，用作高折射率层H”和H’ ”以及低折射率层L”和L’ ”，且层堆P2和P3在每ー个局部系P”和P’ ”中具有固定的层堆厚度d2和d3，其与相邻的局部系的层堆厚度不同。这里，离基板最远的局部系P’ ”的层堆P3的数量N3大于离基板S第二远的局部系P”的层堆P2的数量N2。在本实施例的变形中，如在图I中示出的掩模中，离基板S第ニ远的局部系P”的层的序列相对于离基板最远的局部系P’ ”可以是相反的，使得离基板S最远的局部系P’ ”的第一高折射率层H’ ”以光学上有效的方式接在离基板S第二远的局部系P”的最后的高折射率层H”之后。特别地，对于小数量局部系，例如仅两个局部系，可以看出如果离基板最远的局部系P’ ”的层堆P3的高折射率层H’ ”的厚度大于离基板S第二远的局部系P”的层堆P2的高折射率层H”的厚度的120%，尤其是两倍，则实现高反射率值。图I至3中示出的掩模的多层系的局部系直接ー个接着ー个，且不被其他层系分 开。然而，为了局部系彼此适配或为了优化多层系的光学特性，可以通过单个中间层分开局部系。但是，当高折射率层直接ー个接着ー个时(例如图I中所示)，不应该在两个局部系之间设置中间层，因为期望的光学效应会被层序列的颠倒而阻止。硅为优选地用于高折射率层的材料。钥和钌为特别优选地作为与硅组合的低折射率层的材料。表I中示出了材料的复数折射率。在图I至3中，在每ー层堆的层之间(优选地为硅和钥的层，或硅和钌的层)存在阻挡层B，该阻挡层由有利地从以下材料组中选出的材料构成或被构成为其化合物，该材料组包含碳化硼、碳、氮化硅、碳化硅、硼化硅、氮化钥、碳化钥、硼化钥、氮化钌、碳化钌和硼化钌。这样的阻挡层抑制层堆的两个单独层之间的扩散，从而提高两个单独层之间的分界面处的光学对比度。如果钥和硅被用作层堆的两个单独层的材料，则从基板观察，硅层上的阻挡层可能足够实现充分的对比度。阻挡层也可由与上面提及的材料不同的材料构成，特别地，阻挡层本身可包含两个或更多个层。包含碳化硼作为材料且具有在0. 35nm和0. 8nm之间、优选地在0. 4nm和0. 6nm之间的厚度的阻挡层实际上导致多层系的高反射率值。特别地，在如图4中示出的用作掩模的另ー示例实施例的钌和硅的局部系中，厚度为0. 4nm和0. 6nm之间的值的碳化硼的阻挡
层呈现出最大反射率。如图I至4中所示，局部系P’、P”和P’”的层堆P1J2和P3的数量N1. N2和N3可以各自总计达到100个单独层堆PpP2和P3。此外，如图I至4中所示，中间层或中间层系可设置在多层系V和基板S之间，用作多层系V和基板S之间的应力补偿。作为用于中间层或中间层系的材料，相同序列的相同材料可被用作多层系V本身。然而，对于中间层系可省略阻挡层，因为中间层对掩模反射率的影响通常是可忽略的，因此通过阻挡层增加对比度的问题是不重要的。交替的铬和钪层、或非晶的钥或钌层的中间层系也可作为中间层或中间层系。后者的厚度可被选择为例如大于20nm，使得下面的基板被充分保护免受EUV辐射的影响。在该情况中，层可担当所谓的“表面保护层(SPL)”，且作为保护层将保护免受EUV辐射的影响。在图I至3中，多层系V通过封顶(capping)层系C終止，该封顶层系C包含化学惰性材料的至少ー个层作为最外层I，该化学惰性材料例如为铑、钼、钌、钯、金、ニ氧化硅等。该最外层I因此防止由于环境影响而导致的掩模表面的化学变化。在图I至3中示出的示例中，除了最外层I，封顶层系C还包括高折射率层H、低折射率层L和阻挡层B。如从图I至3中可看出的，层堆P:、P2和P3中的一个的厚度来自于对应周期的单独层的厚度总和，即，来自于由高折射率层的厚度，低折射率层的厚度，以及视情况而定的两个阻挡层的厚度。图I至3中的局部系P’、P”和P’ ”因此可以通过它们的层堆PpP2和P3具有不同厚度も、d2和d3而彼此互相区分。在本发明的情况中，不同的局部系P’、P”和P’ ”因此被理解为具有厚度も、(12和d3相差超过0. Inm的层堆PpP2和P3的局部系，因为差别小于0. lnm，则不能期望局部系的不同光学效应，这些局部系在一个层堆中的高和低折射层之间的层厚度比例相同。此外，当在不同的生产系统上制造时，相同的局部系的厚度可能变化该数量。
图5示意地示出了 EUV光刻设备200，其中使用了如上所述的掩模MS。EUV辐射(照明系统210通过多个反射镜(未示出)处理该EUV辐射的光学特性)被用于所谓的步进扫描方法中以步进的方式例如在y方向上扫描掩模MS上的结构，并且借助于具有一系列反射镜(在本示例中，有8个反射镜110、120、130、140、150、160、170、180)的投射系统100在相应的后续曝光步骤中将掩模MS上的结构成像至晶片上。为了以对应的方式协调掩模支撑体220和晶片支撑体230的移动，设置控制单元240。借助于照明系统210处理执行光刻エ艺的工作波长范围内的EUV辐射，以使得当掩模MS被扫描吋，以尽可能均匀的方式照明各个部分。若尝试增加EUV光刻设备200、特别是投射系统100的数值孔径，以增加成像的分辨率，则入射至掩模上的辐射的入射角的变化在每ー个照明点处也增加。若考虑具有普通膜层的传统掩模，该普通膜层以钥和硅作为在13. 5nm的理想エ作波长(在该示例中)处或在13. 2nm至13. 8nm的实际工作波长带(在本情况中)中具有不同折射率实部的交替材料为基础，则可发现部分切趾很高。为了计算以下图中示出的反射率值，复数折射率g = 免被用于在波长13. 5nm处使用的材料。必须注意的是实际掩模的反射率值可能低于这里示出的理论反射率值，因为特别地，实际薄层的折射率可与表I中显示的文献值偏离。
~im化学符号~层设计符号pri
基板0.973713 0.0129764
硅SiH、H，、H”、H，”0.999362 0.00171609
碳化硼 B4CB0.963773 0.0051462
钼MoL、じ、じ’、じ”0.921252 0.0064143
钌RuL、じ、じ’、じ”0.889034 0.0171107
真空I0表I :对于13. 5nm的折射率H = ra-/*众
传统掩模的多层系具有以下结构基板/....../ (0. 4 B4C 2. 799 Mo 0. 4 B4C 3. 409 Si) *50/5. 275 Si 0. 4 B4C2. 0
Mo I. 5 Ru。层堆的结构在圆括号中示出，其具有以纳米为单位的厚度指示，并被周期性地重复50次。多层系终止于包含ー个硅(Si)层、一个钥(Mo)层和ー个朝向真空的作为相对惰性材料的钌(Ru)层的保护层系。图6示出了本示例中作为13. 5nm+/-0. 3nm的整个工作波长带的代表的13. 2nm、13. 5nm和13. 8nm的反射率对入射角的依从关系。图7以示例的方式示出了针对6°的入射角的、工作波长带的反射率对波长的依从关系。本示例中，对于在6°的中心入射角周围 的10°的入射角区间(即从1°至11° )产生13.2nm处的32%的切趾、13.5nm处的4%的切趾以及13. 8nm处的85%的切趾，该入射角区间例如对应于EUV光刻设备的投射物镜的成像比例为1:4时的0. 35的数值孔径NA，可从图6中示出的反射率曲线看出。理想波长 (针对该波长构建了多层系)处的切趾可以很小。但是一旦存在与理想情况的偏离，则切趾就会迅猛增加。如果考虑在6°周围的12°的入射角区间(即从0°至12°，其对应于成像比例为1:4时的0. 4的数值孔径NA)，则切趾甚至更大。在该情况中，在13. 2nm处，切趾为34% ;在13. 5nm处，切趾为21% ;以及在13. 8nm处，切趾为93%。在这么强的切趾的情况下，使用迄今已知的EUV光刻设备，可能难以确保例如晶片的充分均匀且无错的结构化。然而，若EUV光刻设备具有如这里提议的掩摸，则可更容易地确保例如晶片的均匀且无错的结构化。图8和9示出了与图6和7相当的反射率曲线，该反射率曲线针对以下结构计算基板/....../ (0.373 B4C 2.725 Si 0.373 B4C 4. 60IMo) *8/ (0.373 B4C3. 867
Mo 0.373 B4C 2.716 Si) *5/ (3.274 Si 0.373 B4C 3.216 Mo 0.373 B4C) *16/2. 975 Si0. 373 B4C 2 Mo I. 5 Ru。该结构对应于图I中不出的掩模。在该多层系中，三个局部系ー个布置在另ー个的顶上，其中离基板第二远的局部系的层序列与相邻的局部系相比是相反的，使得离基板最远的局部系的第一硅层接在离基板第二远的局部系的最后的硅层之后。局部系的层堆数量和层厚度被构造为使得通过离基板最远的局部系和离基板第二远的局部系的EUV辐射的透射率小于10%。而且，选择局部系中的层堆数量，以使得离基板最远的局部系的层堆数量大于离基板第二远的局部系的层堆数量。这里，离基板第二远的局部系的层堆中的硅层的厚度与离基板最远的局部系的硅层的厚度的差别大于0. lnm。具有该多层系的掩模具有实质上低于图8中示出的传统掩模的切趾。在10°的入射角区间，例如NA=O. 35且成像比例为1:4时，13. 2nm处的切趾为3%，13. 5nm处的切趾为3%，以及13.8nm处的切趾为6%。在12°的入射角区间，例如NA=O. 40且成像比例为1:4时，13. 2nm处的切趾为4%，13. 5nm处的切趾为7%，以及13. 8nm处的切趾为23%。这里，在整个入射角区间上的反射率为0. 4或更多，如图9中针对6°的入射角所示的。图10示出了对于13. 5nm的、作为入射角的函数的反射率,也针对较大的入射角(实线)。针对较大入射角区间并因此数值孔径在0.4之上，切趾也非常低。另外，图10以虚线示出了针对上述结构的反射率，但是厚度因子为1.07。这产生朝向较高入射角偏移的反射率高台(plateau)。在存在反射率高台的入射角区间内，具有厚度因子的多层系的掩模的切趾(虚线)几乎不比厚度因子为I的切趾高。若EUV光刻设备的几何特征导致掩模上的高入射角，则依然可以对应的方式通过厚度因子调整多层系而保证低切趾。若在掩模上同时照明特别大的表面，则多层系可在不同的表面部分上具有适配于那里预期的入射角范围的不同厚度因子。图11示出了针对具有根据图2的多层系的以下结构的掩模的、对于13. 5nm的、作为入射角的函数的反射率基板/....../ (4.420 Si 0.373 B4C 2.185 Mo 0.373 B4C) *28/ (3.212 SiO. 373
B4C 2. 009 Mo 0.373 B4C) *5/ (3.287 Si 0.373 B4C 2.979 Mo 0.373 B4C) *15/2. 722 Si0. 373 B4C I. 866 Mo I. 340 Ru。对于10°和12°的入射角区间，切趾都大约为10%。而且，在整个入射角区间上，分别实现了实质上大于40%的反射率。
对于对应于图3的具有以下结构的掩模基板/....../(1.566 Si 0.373 B4C 5.285 Mo 0.373 B4C)*27/(3. 544 Si 0. 373B4C
2.663 Mo 0.373 B4C) *14/1. 399 Si 0.373 B4C I. 866 Mo I. 340 Ru，对于 10° 和 12° 的入射角区间，切趾都低于20%，如图12中所示。參考图3讨论的图3中所示的掩模的变形具有以下结构基板/....../ (0. 4 B4C 4. 132 Mo 0. 4 B4C 2. 78 Si>6/ (3. 608 Si 0. 4 B4C3. 142
Mo 0. 4 B4C) *16/2. 027 Si 0. 4 B4C 2 Mo 1.5 Ru,其中离基板第二远的局部系的最后的硅层被离基板最远的局部系的第一硅层跟随，对于10°和12°的入射角区间，切趾都低于20%，且反射率始终大于40%，如图13中所示。在图11至13中示出的实施例中，如图10中示出的实施例，入射角区间可朝着具有充分好的切趾和反射率的较高入射角偏移，例如，通过在多层结构中考虑厚度因子。在10°或12°的入射角区间上，与能够利用基于硅和钥的多层系实现的相比，也可利用具有基于硅和钌的多层系的掩模实现切趾和最小反射率的好值，该多层系例如具有以下结构基板/....../ (5.4348 Si 0.4 B4C 3.0701 Ru 0.4 B4C) *23/5. 7348 Si 0. 4B4C
3. 0701 Ru。此外，具有多层系的掩模也可具有这里表示的切趾和反射率值，其中不同的局部系具有不同的材料。例如，对于大约13. 5nm的波长，可以这里提议的方法将以硅和钥为基础的局部系与以硅和钌为基础的局部系组合。应注意到，虽然已经针对具有1:4的成像比例和0. 35的数值孔径的EUV光刻设备说明了示例实施例，但以上所说明的内容可容易转用到具有不同数值孔径和/或成像比例的EUV光刻设备的掩模。
权利要求
1.一种用于EUV光刻的反射掩模，所述反射掩模包括基板上的反射多层系，所述反射多层系被构造用于EUV范围内的工作波长且具有在所述工作波长处具有不同折射率实部的至少两种材料的层的层堆，其中所述多层系(V)被构造为使得当所述多层系被固定波长的EUV辐射照射且最小和最大入射角之间的角度区间高至21°时,切趾小于30%。
2.根据权利要求I所述的掩模，其中所述多层系(V)被构造为使得当所述多层系被固定波长的EUV辐射照射且最小和最大入射角之间的角度区间高至14°时,所述切趾小于20%。
3.根据权利要求I或2所述的掩模，其中所述多层系(V)被构造为使得当所述多层系被固定波长的EUV辐射照射且最小和最大入射角之间的角度区间高至14°时，反射率至少为 40%。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的掩模，其中所述多层系(V)被构造为使得当所述多层系被在中心波长周围+/-2%宽度的波长区间中的EUV辐射照射且最小和最大入射角之间的角度区间高至12°时，所述切趾小于30%。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的掩模，其特征在于所述多层系(V)被构造为使得当所述多层系被在中心波长周围+/-2%宽度的波长区间中的EUV辐射照射且最小和最大入射角之间的角度区间高至12°时，反射率至少为30%。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的掩模，其中针对在13.Onm和14. Onm之间的波长沮围中的最大反射率而构造所述多层系(V)。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的掩模，其中所述多层系包括多个局部系(P’，P”，P’”)，每一个局部系由单独层的至少两个层堆(P1, P2, P3)的周期序列构成，其中每一个局部系(P”，P’”)中的层堆的层具有固定的厚度，该固定的厚度产生与相邻局部系的层堆厚度不同的层堆厚度(d2，d3)，并且其中离所述基板最远的局部系(P’”)的具有较高折射率实部的第一层(H’”)直接接在离所述基板第二远的局部系(P”)的具有较高折射率实部的最后层(H”)之后。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的掩模，其中所述多层系包括多个局部系(P”，P’”)，每一个局部系由单独层的至少两个层堆(P2，P3)的周期序列构成，其中每一个局部系(P”，P’”)中的层堆的层具有固定的厚度，该固定的厚度产生与相邻局部系的层堆厚度不同的层堆厚度(d2，d3)，并且其中离所述基板最远的局部系的层堆(P3)的数量(N3)大于离所述基板第二远的局部系的层堆(P2)的数量(N2)。
9.根据权利要求I至8中任一项所述的掩模，其中所述多层系包括多个局部系(P”，P’”)，每一个局部系由单独层的至少两个层堆(P2，P3)的周期序列构成，其中每一个局部系(P”，P’”)中的层堆的层具有固定的厚度，该固定的厚度产生与相邻局部系的层堆厚度不同的层堆厚度(d2，d3)，并且其中离所述基板最远的局部系的具有较高折射率实部的层(H’”)的厚度与离所述基板第二远的局部系的具有较高折射率实部的层(H”)的厚度的差别大于0.Inm0
10.根据权利要求7至9中任一项所述的掩模，其中所述局部系(P”，P’，，)由同样的多种材料制造。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的掩模，其中离所述基板(S)最远的局部系(P’”)的层堆(P3)的具有较低折射率实部的层(L’”)的厚度小于离所述基板(S)第二远的局部系(P”)的层堆(P2)的具有较低折射率实部的层(L”)的厚度的80%。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的掩模，其中离所述基板(S)最远的局部系(P’”)的层堆(P3)的具有较高折射率实部的层(H’”)的厚度大于离所述基板(S)第二远的局部系(P”)的层堆(P2)的具有较高折射率实部的层(H”)的厚度的120%。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的掩模，其中所述多层系包括至少三个局部系(P’，P”，P’ ”)，并且离所述基板(S)最近的局部系(P’ )的层堆(P1)的数量(N1)大于离所述基板(S)最远的局部系(P’”)的层堆的数量，和/或大于离所述基板(S)第二远的局部系(P”)的层堆的数量。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的掩模，其中离所述基板第二远的局部系(P”)的层堆(P2)的数量(N2)具有2和12之间的值。
15.根据权利要求7至14中任一项所述的掩模，其中离所述基板最远的局部系(P’”)的层堆(P3)的数量(N3)具有9和16之间的值。
16.根据权利要求I至15中任一项所述的掩模，其中，在所述工作波长处具有不同折射率实部的材料的至少两个层之间布置碳化硼、碳、氮化硅、碳化硅、硼化硅、氮化钥、碳化钥、硼化钥、氮化钌、碳化钌、硼化钌或它们的组合的阻挡层。
17.根据权利要求I至16中任一项所述的掩模，其中，至少对于一个层堆，具有较高折射率实部的材料为硅，且具有较低折射率实部的材料为钌。
18.根据权利要求I至17中任一项所述的掩模，其中，至少对于一个层堆，具有较高折射率实部的材料为硅，且具有较低折射率实部的材料为钥。
19.一种包括照明系统、掩模以及具有数值孔径和成像比例的投射系统的EUV光刻设备，其中所述掩模被构造为反射掩模且包括多层系(V)，所述多层系(V)被构造为当利用固定波长以及由所述掩模下游的投射物镜的数值孔径和成像比例获得的最小和最大入射角之间的角度区间的EUV辐射照射所述多层系时，切趾小于30%。
20.—种包括根据权利要求I至19中任一项所述的掩模的EUV光刻设备。
全文摘要
为针对EUV光刻设备的掩模的高反射率而改进EUV光刻设备的掩模，提出了用于EUV光刻的反射掩模，所述反射多层系被构造用于EUV范围内的工作波长且具有在所述工作波长处具有不同折射率实部的至少两种材料的层的层堆，其中所述多层系(V)被构造为使得当所述多层系被固定波长的EUV辐射照射且最小和最大入射角之间的角度区间高至21°时，切趾小于30％。
文档编号G03F1/52GK102770806SQ201080064274
公开日2012年11月7日 申请日期2010年12月17日 优先权日2009年12月18日
发明者S.米古拉, V.卡梅诺夫 申请人:卡尔蔡司Smt有限责任公司