用于高NA极紫外光刻物镜的掩模结构制造技术

本发明专利技术涉及一种用于高NA极紫外光刻物镜的掩模结构，包括：掩模基底、多层膜、帽层和吸收层；其中所述多层膜由高折射率材料和低折射率材料在所述基底上交替沉积而成；所述吸收层的上表面处于所述帽层表面以下一定深度处。本发明专利技术的用于高NA极紫外光刻物镜的掩模结构，能够针对特定光刻系统和曝光线宽完全消除掩模阴影效应，进而完全消除曝光图案的横向-纵向特征尺寸偏差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及极紫外光刻
，特别涉及一种可以完全消除掩模阴影效应的，用于高ΝΑ极紫外光刻物镜的掩模结构。
技术介绍
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10nm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，并反射入物镜系统中，且随着曝光特征尺寸(Critical Dimens1n，CD)的减小，物镜系统数值孔径NA的增大，该倾斜角愈大。常规二元极紫外光刻掩模结构由镀制有极紫外多层高反膜的基底和携带曝光图案信息的吸收层构成，吸收层材料一般为Cr或者TaN，厚度一般为40?7Onmο针对于1 Onm及其以下技术节点需求，该厚度与掩模图案特征尺寸相当，因此，光束的倾斜入射将会导致掩模的3D效应，亦称为阴影效应，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yoz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-V CD bias)。随着极紫外光刻设备朝着更小线宽、更高NA方向发展，为了克服高NA极紫外光刻系统中的掩模阴影效应，优化掩模结构成为最为直接的一种方法。2009年，日本的Tadashi Matsuo等采用SnO/CrN作为吸收层材料，成功将吸收层厚度降到24nm，约为传统二无掩模中Ta的化合物或Cr等构成的吸收层厚度的一半，即掩模阴影效应降低了一倍，有效地抵制了掩模阴影效应。此外，由于SnO在深紫外波段有极高的透过率，也为掩模缺陷的直接检测提供了方便。但是，该结构并不能彻底消除掩模阴影效应，尤其是在高NA物镜系统中，其厚度仍将严重影响掩模的有效反射区。2013年，Kosuke Takai等人制作了第一块刻蚀薄膜型二元掩模，此种掩模结构不再使用吸收层，而是将掩模吸收区的多层膜完全刻蚀，避免从传统二元掩模中凸出的吸收层对掩模反射区的影响，从而完全克服了高NA情况下的掩模阴影效应。然而该种结构完全刻蚀了吸收区的多层膜，使得剩余反射区的高宽比达到7以上(针对10nm特征尺寸掩模)，在薄膜刻蚀过程中，溶剂易发生扩散从而造成反射区多层膜基底产生缺陷，影响掩模对比度，最终降低曝光质量。2014年，专利201410508408X出于对掩模结构稳定性以及对比度等掩模性能提升的考虑，提出一种吸收层注入式掩模结构。通过减少掩模中吸收区域多层膜的刻蚀深度，并向其中注入吸收层物质，进一步加固掩模结构，同时保证掩模吸收区吸收层上表面与反射区多层膜上表面处于同一平面内，而不会引起吸收层区对反射区光线的遮挡，从而消除掩模阴影效应。尽管这种结构在理论上能够完全消除掩模阴影，但通过严格的电磁场仿真发现，由于极紫外光在多层膜中存在一定的有效入射深度(专利CN103226241A)，掩模反射区的等效反射平面仍然处于吸收层上表面以下，仍然具有一定的掩模阴影效应存在。
技术实现思路
本专利技术要解决现有技术中的技术问题，提供一种用于高NA极紫外光刻物镜的掩模结构。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案具体如下:—种用于高ΝΑ极紫外光刻物镜的掩模结构，包括:掩模基底、多层膜、帽层和吸收层;其中所述多层膜由高折射率材料和低折射率材料在所述基底上交替沉积而成；所述吸收层的上表面处于所述帽层表面以下一定深度处。在上述技术方案中，所述多层膜的厚度为260?420nm。在上述技术方案中，所述高折射率材料为Mo，低折射率材料为Si。在上述技术方案中，所述帽层的材料为Ru、RuO或Li。在上述技术方案中，所述吸收层的材料为TaN、Cr或SnO。在上述技术方案中，所述吸收层的上表面处于所述帽层表面以下的深度为9?13nm。在上述技术方案中，所述吸收层厚度为15?60nm。本专利技术具有以下的有益效果:本专利技术的用于高NA极紫外光刻物镜的掩模结构，能够针对特定光刻系统和曝光线宽完全消除掩模阴影效应，进而完全消除曝光图案的横向-纵向特征尺寸偏差。【附图说明】下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细说明。图1为本专利技术的用于高NA极紫外光刻物镜的掩模结构的结构示意图。图中的附图标记表示为:0-掩模基底;1-多层膜;2-帽层;3-吸收层;11-高折射率材料;12-低折射率材料。【具体实施方式】本专利技术的专利技术思想为:综合考虑包括照明条件、光刻物镜数值孔径、微缩倍率、系统波像差等在内的光刻系统因素，采用严格的电磁场仿真发现，与常规的二元掩模不同的是，其吸收层位于掩模表面下方一定深度处。本专利技术提供的用于高NA极紫外光刻物镜的掩模结构，能够针对特定光刻系统和曝光线宽完全消除掩模阴影效应，进而完全消除曝光图案的横向-纵向特征尺寸偏差。本专利技术提供的用于高ΝΑ极紫外光刻物镜的掩模结构主要包括:镀制有多层高反膜的掩模基底、起保护作用的帽层以及记录掩模图案的吸收层。下面结合附图对本专利技术做以详细说明。如图1所示，本专利技术的用于高ΝΑ极紫外光刻物镜的掩模结构主要包括:掩模基底0、多层膜1、帽层2和吸收层3;其中多层膜1通常由高折射率材料11和低折射率材料12在基底Ο上交替沉积而成，其总厚度为260?420nm，其主要作用是提高极紫外波段的反射率，目前，通常高折射率材料11和低折射率材料12两种材料分别为Mo和Si。将Ru、RuO、Li等物质中的一种沉积于多层膜1表面，构成帽层2，主要起到抑制氧化、粒子溅射等因素对多层膜的损伤作用，进而延长掩模寿命。吸收层3通过吸收极紫外光刻系统中照明子系统的入射光而起到记录掩模图案的作用，其通常由TaN、Cr或SnO等极紫外波段具有高吸收率的物质构成。不同于一般的二元掩模，本专利技术的掩模结构中吸收层3并未附着于帽层2之上，而是采取薄膜刻蚀和吸收层注入的方式，使得吸收层3上表面处于帽层2表面以下一定深度处，该深度通常为9?13nm;而吸收层3的总厚度因为吸收物质选取的不同而不同，约为15?60nm。其中，由SnO构成的吸收层3厚度在15nm时就已经能够很好地吸收入射光能，满足使用要求，使得多层膜1的刻蚀深度(多层膜1的上表面至吸收层3下表面的距离)可以控制在30nm以内，从而极大地降低了薄膜刻蚀过程中对薄膜的操作，也提高了掩模结构的稳定性。通过光刻仿真，针对特定NA的极紫外光刻系统优化得到的这种掩模结构可以完全克服掩模阴影效应，消除曝光图案中的横向-纵向特征尺寸偏差。本专利技术的用于高NA极紫外光刻物镜的掩模结构中，吸收层位于掩模基底表面下方一定深度，该深度是综合考虑包括照明条件、光刻物镜数值孔径、微缩倍率、系统波像差等在内的光刻系统因素，采用严格的电磁场仿真获得的，能够完全克服掩模阴影效应，消除刻蚀图案的横向-纵向特征尺寸偏差。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。而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高NA极紫外光刻物镜的掩模结构，其特征在于，包括：掩模基底(0)、多层膜(1)、帽层(2)和吸收层(3)；其中所述多层膜(1)由高折射率材料(11)和低折射率材料(12)在所述基底(0)上交替沉积而成；所述吸收层(3)的上表面处于所述帽层(2)表面以下一定深度处。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王君，王丽萍，金春水，谢耀，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22