用于遠紫外掩模的泄漏吸收體的制作方法

專利名稱：用于遠紫外掩模的泄漏吸收體的制作方法
用于遠紫外掩模的泄漏吸收體
背景技術：
1. 發明領域
本發明涉及半導體集成電路制造領域，尤其涉及遠紫外平版印刷(EUVL)中使 用的掩模和該掩模的制造方法。
2. 相關技術的討論
光刻法的不斷進步允許半導體集成電路(IC)縮小以實現更高的密度和性能。具 有193納米(nm)的波長的深紫外(DUL)光可用于65nm節點處的光刻。進一步的提 高是以45nm節點處的DUV來使用浸入式平版印刷。然而，其它平板印刷技術可 能在32nm節點處變得必要。下一代平版印刷(NGL)的可能的競爭者可包括納米印 刷和遠紫外平板印刷(EUVL)。
EUVL是用于NGL的首要候選，尤其用于大容量IC的制造。用具有約10-15 納米的波長的遠紫外(EUV)光進行曝光。EUV光落入稱為軟x射線(2-50納米)的電 磁波譜的一部分中。盡管DUV平板印刷中使用的常規掩模由熔凝石英制成并且是 透射型的，但實際上所有的凝結材料在EUV波長處都是髙度吸收的，所以對EUVL 需要反射型掩模。
EUV步進掃描(step-and-scan)工具可使用4X縮小投影光學系統。涂在晶片 上的光刻膠可通過在晶片上步進各場并掃描用于每一個場的EUV掩模的弧形區域 來曝光。EUV步進掃描工具可具有0.35數值孔徑(NA)和6個成像鏡和2個收集鏡。 可實現約32nm的臨界尺寸(CD)和約150nm的景深(DOF)。
隨著CD進一步減小，EUV掩模上的吸收體疊層可在曝光期間造成陰影效應。 因此，需要的是一種減小陰影的EUV掩模和用于制造這一 EUV掩模的工藝。
附圖簡述


圖1是根據本發明的一個實施例的具有用于在曝光期間減小陰影的吸收體層 的EUV掩模的橫截面圖的圖示。
圖2A-E是根據本發明的一個實施例的具有用于在曝光期間減小陰影的吸收
體層的EUV掩模的形成方法的圖示。 本發明的詳細描述
在以下描述中，陳述了諸如具體材料、尺寸和過程等眾多細節，以便提供對 本發明的透徹理解。然而，本領域的技術人員將意識到，可在沒有這些具體細節的 情況下實施本發明。在其它情況下，沒有特別詳細地描述公知的半導體設備和工藝 以免使本發明晦澀。
本發明描述了用于在曝光期間減小陰影的遠紫外(EUV)光刻的掩模以及形成 這一掩模的方法的各實施例。
圖1示出了根據本發明的EUV掩模500的一個實施例。EUV掩模500根據分 布式布拉格(Bragg)反射器的原理來工作。襯底110支撐兩種材料221、 222的交替 層的約20-80對223的多層(ML)鏡220。兩種材料221、 222具有不同的折射率。 為了使電子密度之差最大化， 一種材料221具有髙原子序數(Z)，而另一種材料222 具有低Z。高Z材料221用作散射層，并且應在照明波長處具有最小厚度。低Z 材料222用作間隔層，并且應在照明波長處具有最小吸收。
用于ML鏡220的適當材料和厚度250的選擇使得反射光415相長地增加相 位。例如，鉬(Mo)的Z是42，而硅(Si)的Z是14。為了實現共振反射，ML鏡220 中的每--對223的周期應接近入射光410、 420的照射波長的一半。對于13.4納米 (nm)的EUV波長，每一對223可由約2.7nm厚的Mo和約4.0nm厚的Si形成。相 長干涉導致在約13.4nm處的約60-75%的峰值正入射反射率。離開ML鏡220反射 的光415的帶寬是約l.Ornn，并且隨著ML鏡220中的對223的數量增加變得更窄。 然而，超過約30-40對223后反射率和相移兩者都飽和。對于與法線角411、 421 成0-8度的入射角412、 422，反射率的變化相對較小。
反射率因ML鏡220的層混和、界面粗糙度和表面氧化而下降。層混和通過 將處理溫度保持在約15(TC以下來最小化。另外，過熱可導致ML鏡220內的界面 處的化學反應。可影響每一對223的周期性。
界面粗糙度可受EUV掩模500的襯底110的影響。襯底110的表面粗糙度應 維持在小于0.05nm均方根(RMS)。
鉬可以氧化，所以可將諸如4.0mn厚的Si之類的低原子序數材料的覆蓋層230 包含在ML鏡220的上表面上以使ML鏡220的反射率穩定。
如果需要的話，Z是4的鈹可用作低Z材料222。包括鉬和鈹(Mo/Be)的交替
層的對223的ML鏡220可在約11.3納米處實現較髙的反射率。然而，Mo和Be 兩者都可氧化，所以可由在步進掃描成像工具的環境內維持化學穩定的材料形成覆 蓋層230。
如果需要的話，Z是14的釕可用作高Z材料221。包括鉬-釕和鈹(MoRu/Be) 的交替層的對223的ML鏡220可具有比Mo/Be小的內應力。
吸收體300的厚度約是30-卯nm。吸收體300吸收對其使用EUV掩模500的 光410、 420的照明波長處的光。
在曝光期間EUV光410、 420可傾斜地入射到EUV掩模500上。在本發明的 —個實施例中，EUV掩模500上的照明光410、 420的入射角412、 422可與法線 角(90度)411、 421成約5(+/-1.5)度。因此，沿吸收體300的邊緣的陰影效應可影響 印刷偏差并覆蓋晶片上圖案中特征的布置。過厚的吸收體300可能會不合需要地增 加特征尺寸的變化。由于傾斜照射，采用不必要的厚度的吸收體300也可能會增加 EUV掩模500中內在的任何不對襯性。
振蕩關系起因于EUV掩模500的區域371中的反射光415和EUV掩模500 的區域372中的反射光之間的干涉。主光線之間的相位差以入射光的半波長振蕩。 對于僅相差四分之一波長或約3nm的吸收體高度350，可發生相長干涉和相消干 涉。吸收體高度350的3mn的變化可導致晶片上的線寬變化約4nm。
根據本發明的一個實施例，可優化吸收體300以減小EUV掩模500的曝光期 間的陰影。如圖1中的本發明的實施例所示，吸收體300可以不在EUV掩模500 的第一區371上而存在于EUV掩模500的第二區372上。
在本發明的一個實施例中，可首先對吸收體300選擇對EUV光具有大的吸收 系數的材料以減小吸收體層300的厚度350。對于一種元素，吸收系數與密度和原 子序數Z成正比。接著，可選擇吸收體300的厚度350，使得從第二區372反射的 光與從第一區371反射的光的相位相差180度。
一方面，EUV掩模的第一區371從下面的ML鏡220強反射，因為在第一區 371上沒有上覆的吸收體300。另一方面，盡管被上覆的吸收體300覆蓋，但EUV 掩模500的第二區372仍從下面的ML鏡220弱反射，因為吸收體是有泄漏的。
在本發明的一個實施例中，第二區372中的光泄漏可選自約0.1-0.3%的范圍。 在本發明的一個實施例中，第二區372中的光泄漏可選自約0.3-1.0%的范圍。在本 發明的--個實施例中，第二區372中的光泄漏可選自約1.0-3.0%的范圍。在本發明 的一個實施例中，第二區372中的光泄漏可選自約3.0-10.0%的范圍。
從第一區371反射的光415和從第二區372反射的光425之間的相消干涉是 周期現象，所以可選擇用于吸收體300的各種厚度。然而，應選擇在印刷EUV掩 模500的兩個區時與足夠的對比度相一致的吸收體300的最小厚度。另一個考慮因 素是EUV掩模500的兩個區之間的對比度應足以允許線寬測量和缺陷檢查。
在本發明的一個實施例中，第二區372中的吸收體300的厚度可減小到入射 光420的99.8%的吸收(可忽略泄漏)所需厚度的65%。在本發明的一個實施例中， 第二區372中的吸收體300的厚度可減小到入射光420的99.8%的吸收(可忽略泄 漏)所需厚度的50%。在本發明的一個實施例中，第二區372中的吸收體300的厚 度可減小到入射光420的99.8%的吸收(可忽略泄漏)所需厚度的35%。
在本發明的一個實施例中，利用UV光和由厚度約是46mn的氮化鉭形成的吸 收體300可得到約180度的相位變化并可印刷具有約93.0%的空間像對比度的 30nm的線及空白。
接著將在圖2A-F中描述形成用于在曝光期間減小陰影的EUV掩模500的方法。
圖2A示出具有平坦且光滑的上表面的堅固襯底110。可使用具有與自上表面 的法線(卯度)角成約5(+/-1.5)度的入射角的EUV掩模500。如果EUV掩模500的 上表面不夠平坦，則EUV掩模500的這種非遠心照明可導致晶片上的特征的視在 線寬和位置的變化。照明的部分相干性也可導致線寬變化，但不會導致圖案移位。
具有低熱膨脹系數(CTE)的玻璃、陶瓷或復合材料可用于襯底110以使在用 EUV掩模500的印刷期間任何圖像偏移誤差最小化。低CTE玻璃的一個例子是 ULE ,它由摻雜有約7。/。的二氧化鈦(Ti02)的非晶二氧化硅(Si02)組成。ULE是美 國Coming有限公司的注冊商標。低CTE玻璃陶瓷的一個例子是Zerodur 。Zerodur 是德國SchottGlaswerk股份有限公司的注冊商標。
圖2B示出具有兩種材料221、222的交替層的20-80對223的多層(ML)鏡220 的掩模坯(maskblank) 200，以實現在約13.4nm的照明波長處的高反射率。反射 材料221可由髙Z材料形成，如厚度約是2.7nm的鉬(Mo)。透射材料222可由低Z 材料形成，如厚度約是4.0nm的硅(Si)。
可利用離子束沉積(IBD)或DC磁控濺射在襯底110上形成ML鏡220。厚度 均勻性在由300mm硅晶片形成的襯底110上應好于0.8%。
另一方面，離子束沉積可導致在ML鏡220的上表面處較少的缺陷，因為下 面的襯底110上的任何缺陷往往在由元素耙的交替沉積期間變平滑。結果，可較小
地干擾ML鏡220的上層。
另一方面，DC磁控濺射可更加保形(conforaial)，因此產生較好的厚度均勻 性，但襯底110上的任何缺陷可通過ML鏡220向上傳播到其上表面。
如圖2E所示，ML鏡220的反射區371可能難以修補，所以掩模坯200應具 有極低水平的缺陷。具體地，掩模坯200中可影響EUV光的幅度或相位的任何缺 陷可導致制品的不希望的印刷。
ML鏡220中的反射型高Z材料221和透射型低Z材料222兩者一般大多數 是非晶或部分多晶。髙Z材料221和低Z材料222之間的界面應在掩模制造和掩 模曝光期間維持化學穩定。應在界面處發生最小的相互擴散。ML鏡220的光學性 質的優化要求各個層221、 222光滑，不同材料之間的轉變是突變的，且穿過每一 層的厚度變化小于0.01nm。
如圖2C所示，可在掩模坯200中的ML鏡220上形成覆蓋層230，以防止 ML鏡被環境氧化。覆蓋層230可具有約20-80nm的厚度。
可在覆蓋層230上形成緩沖層(未示出)。緩沖層稍后可用作用于圖案化上覆的 吸收體300的蝕刻停止層。此外，緩沖層稍后也可用作用于吸收體300中的缺陷的 聚焦離子束修復的犧牲層。
緩沖層可具有約20-60nm的厚度。緩沖層可由二氧化硅(Si02)形成。 一般使用 低溫氧化物(LTO)來使處理溫度最小化，因此減小ML鏡220中的交替層之間的材 料的相互擴散。可對緩沖層選擇具有類似性質的其它材料，如氧氮化硅(SiOxNy)。 緩沖層可通過RF磁控濺射來沉積。如果需要的話，可在沉積緩沖層前沉積一層非 晶硅或碳(未示出)。
圖2D示出沉積在緩沖層(未示出)和覆蓋層230上的吸收體300。吸收體300 應使EUV光衰減，在EUV光的曝光期間維持化學穩定，并與掩模制造工藝兼容。
吸收體300的厚度約是20-90nm。吸收體300可用DC磁控濺射來沉積。吸收 體300可由各種材料來形成。
各種材料和合金可適用于形成吸收體300。示例包括鋁(A1)、鋁銅(AlCu)、鉻 (Cr)、鉭(Ta)、鈦(Ti)和鎢(W)。
吸收體300也可全部或部分地由某些金屬的硼化物、碳化物、氮化物或硅化 物來形成。示例包括硅化鎳(NiSi)、硼化鉭(TaB)、碳化鉭(TaN)、硅化鉅(TaSi)、氮 化硅鉭(TaSiN)和氮化鈦(TiN)。
圖2D還示出輻射敏感層，如光刻膠400，可將其涂敷在吸收體300上、曝光并顯影以形成開口471。光刻膠400可具有約卯-270nm的厚度。可采用化學增強 抗蝕劑(CAR)。深紫外(DUV)光或電子束(e束)可用于圖案化光刻膠400中的特征。 在測量光刻膠400中的開口 471后，可將圖案從光刻膠400轉移到吸收體300 中的區域371,如圖2E所示。可采用反應離子蝕刻(RIE)。例如，可用諸如Cl2和 BCl3之類的含有氯的氣體來對鉭(Ta)吸收體300進行干法蝕刻。在某些情況下，可 包括氧(02)。
蝕刻速率和蝕刻選擇性可取決于反應器中的功率、壓力和襯底溫度。根據需 要，可使用硬掩模工藝來將圖案從光刻膠400轉移到硬掩模(未示出)然后轉移到吸 收體300。
覆蓋層230上的緩沖層(未示出)用作蝕刻停止層，以在上覆的吸收體300中形 成良好的蝕刻剖面。緩沖層也保護下面的覆蓋層230和ML鏡220免受蝕刻損傷。
在去除光刻膠400后，可測量圖案化特征的線寬和放置精度。然后，可完成 缺陷檢査，并可根據需要進行吸收體300的缺陷修復。緩沖層還用作用于對與吸收 體300相關聯的透明和不透明缺陷進行聚焦離子束(FIB)修復的犧牲層。
在曝光期間緩沖層可增加EUV掩模500的ML鏡220中的衍射。所導致的對 比度減小可降低印刷在晶片上的特征的CD控制。因此，緩沖層可通過干法蝕刻、 濕法蝕刻或兩種工藝的組合來去除。例如，可用諸如CF4或C2F6之類的含有氟的 氣體來對緩沖層進行干法蝕刻。可包括氧氣(02)和諸如氬(Ar)之類的載氣。
如果緩沖層十分薄，則可對緩沖層進行濕法蝕刻，因為吸收體400的任何底 切將很小。例如，由二氧化硅形成的緩沖層可用約3-5。/。的氫氟酸(HF)水溶液來蝕 刻。被選來去除緩沖層的干法蝕刻或濕法蝕刻必須不能損傷吸收體300、覆蓋層230 或ML鏡220。
以上陳述了眾多實施例和眾多細節，以便提供對本發明的全面理解。本領域 的技術人員將意識到一個實施例中的許多特征可同樣地適用于其它實施例。本領域 的技術人員還將意識到能夠對本文所述的這些具體材料、過程、尺寸、濃度等進行 各種等價的替換。應該理解本發明的詳細描述應被視為是說明性而不是限制性的， 其中本發明的范圍應由所附權利要求書來確定。
因此，描述了用于在曝光期間減小陰影的EUV掩模以及制造這一 EUV掩模 的工藝。
權利要求
1.一種形成掩模的方法，包括提供一襯底；在所述襯底上形成用于EUV光的多層鏡；在所述多層鏡上形成用于所述EUV光的泄漏吸收體；以及將所述泄漏吸收體圖案化成強反射的第一區和弱反射的第二區。
2. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，還在所述第一區和所述第二區中在所述多層鏡上形成覆蓋層。
3. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，還在所述第二區中在所述覆蓋層 上形成緩沖層。
4. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述多層鏡包括散射層和間隔層。
5. —種形成EUV掩模的方法，包括 提供一襯底； 在所述襯底上形成鏡，所述鏡包括反射材料和透射材料的交替層； 在所述鏡上形成泄漏吸收體，所述泄漏吸收體將入射光移相180度；以及去除第一區中的所述泄漏吸收體以露出所述鏡。
6. 如權利要求5所述的方法，其特征在于，還在所述鏡上形成覆蓋層。
7. 如權利要求5所述的方法，其特征在于，還在所述泄漏吸收體之下形成緩 沖層。
8. 如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述泄漏吸收體反射約1.0-3.0% 的入射光。
9. 一種EUV掩模，包括 一襯底；設置在所述襯底上的多層鏡，所述多層鏡具有第一區和第二區；以及 設置在所述多層鏡的所述第二區上的泄漏吸收體，所述泄漏吸收體將入射光 移相180度。
10. 如權利要求9所述的掩模，其特征在于，還在所述第一區和所述第二區 中在所述多層鏡上設置覆蓋層。
11. 如權利要求9所述的掩模，其特征在于，還在所述泄漏吸收體之下設置 緩沖層。
12. 如權利要求9所述的掩模，其特征在于，所述第二區反射約1.0-3.0%的 入射光。
13. —種用于傾斜入射光的反射掩模，包括 一襯底；設置在所述襯底上的多層鏡，所述多層鏡具有第一區和第二區；以及 設置在所述多層鏡的所述第二區上的吸收體，其中所述吸收體允許所述多層 鏡以180度的相移反射約1.0-3.0%的所述傾斜入射光。
14. 如權利要求13所述的掩模，其特征在于，還在所述第一區和所述第二區 中在所述多層鏡上設置覆蓋層。
15. 如權利要求13所述的掩模，其特征在于，還在所述泄漏吸收體之下設置 緩沖層。
16. 如權利要求13所述的掩模，其特征在于，所述用于傾斜入射光的掩模減 小陰影。
17. 如權利要求13所述的掩模，其特征在于，所述吸收體包括厚度約是46nm 的氮化鉭。
18. 如權利要求13所述的掩模，其特征在于，可印刷30nm的線和空白。
全文摘要
本發明公開了一種形成掩模的方法，包括提供一襯底；在襯底上形成用于EUV光的多層鏡；在多層鏡上形成用于EUV光的泄漏吸收體；以及將泄漏吸收體圖案化成強反射的第一區和弱反射的第二區。本發明還公開了一種EUV掩模，包括襯底；位于襯底上的多層鏡，該多層鏡具有第一區和第二區；以及位于多層鏡的第二區上的泄漏吸收體，該泄漏吸收體將入射光移相180度。
文檔編號G03F1/14GK101180576SQ200680009413
公開日2008年5月14日 申請日期2006年3月31日 優先權日2005年3月31日
發明者P-Y·嚴 申請人:英特爾公司