CN103605260A - 一种纳米尺度euv掩模的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米尺度EUV掩模的制备方法，该方法首先制作出多层膜反射镜，再利用微纳米加工工艺技术得到图形化的电子束抗蚀剂，大面积沉积吸收体材料铬，用离子束刻蚀吸收体材料铬，在电子束抗蚀剂侧壁形成铬侧墙，最后去除电子束抗蚀剂，得到纳米尺度的EUV光刻掩模。利用本发明，可以获得极小尺寸的吸收体图形。
Description
技术领域
本发明属于微电子技术中的纳米微加工技术领域，特别涉及一种纳米尺度EUV掩模的制备方法。
背景技术
极紫外光刻技术(Extreme Ultraviolet Lithography,EUVL)是指采用11-14nm工作波长的光刻技术，最早被称作“软X射线投影光刻技术”。极紫外光刻采用微缩投影系统，由于在极紫外波段任何材料的折射率均接近于1，而且存在着强烈的吸收，必须采用反射光学系统，采用离轴照明的方式，并需要工作在真空环境。极紫外光刻原理实验早在20世纪80年代由日本H.Kinoshita提出并验证。由于极紫外光刻技术具有高分辨率和高生产效率，受到了广泛的关注。极紫外光刻技术已经被公认为领先于其它的下一代光刻技术，将会用于16nm到14nm节点的半导体器工艺。
作为传统光学光刻的延伸，极紫外光刻的掩模的制造是极紫外光刻系统中一项十分重要的关键技术。极紫外光刻掩模包含了需要复制在硅片上的图形的信息，是极紫外光刻系统中最关键的结构。由于极紫外光刻采用4：1或5：1的微缩投影光学系统，这在一定程度上降低了掩模图形生成的难度，但是极紫外光刻掩模仍是整个系统中最具挑战性的部分。当极紫外光照射到掩模上时，被吸收层覆盖的部分被吸收，而需要曝光的图形部分则被反射到晶片上，形成曝光图形。极紫外光刻掩模工作于13.5nm波段的光学系统。由于几乎所有的材料对极紫外波段的辐射都有着强烈的吸收，区别于传统光学光刻的透射式掩模，极紫外光刻采用的是反射式掩模，并采用非轴向入射的方式。由于极紫外光刻掩模采用的是反射式投影，而非透射式投影，因此需要采用离轴入射的光学系统。由此就引入了掩模的阴影效应。在斜入射情况下，图形的投影位置和特征尺寸都会发生相应的变化。要减小阴影效应的影响，一是要通过计算，在掩模设计时加入对图形设计的补偿，二是要尽量减小吸收层的厚度，采用吸收率较大的材料作吸收层。
极紫外光刻的掩模制造与传统的透射式光学掩模相比，有着特殊的技术和工艺要求，面临着更大的挑战。极紫外投影光刻的掩模的特征尺寸跟投影系统放大比和集成电路线宽有简单的关系式：
L=1×δ
其中，L-掩模特征尺寸；1-集成电路特征尺寸；δ-放大倍率
目前极紫外投影光刻掩模的特征尺寸一般在0.1μm～μm。放大倍率为4～5倍。为了得到获得更小的图形特征尺寸，探索获得更小尺寸掩模特征尺寸的方法，是本发明的动机所在。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种纳米尺度EUV掩模的制备方法，以获得更小的掩模特征尺寸，从而获得更小的图形特征尺寸。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种纳米尺度EUV掩模的制备方法，该方法首先制作出多层膜反射镜，再利用微纳米加工工艺技术得到图形化的电子束抗蚀剂，大面积沉积吸收体材料铬，用离子束刻蚀吸收体材料铬，在电子束抗蚀剂侧壁形成铬侧墙，最后去除电子束抗蚀剂，得到纳米尺度的EUV光刻掩模。
上述方案中，该方法具体包括以下步骤：步骤1、在熔石英衬底表面上依次沉积反射层和保护层；步骤2、在保护层表面旋涂电子束抗蚀剂，热处理后并进行电子束直写、显影；步骤3、在显影后的保护层表面沉积吸收体材料铬；步骤4、物理刻蚀吸收体材料铬，在电子束抗蚀剂侧壁形成铬侧墙；步骤5、去除电子束抗蚀剂并进行清洗；步骤6、特征尺寸及相对定位测量；步骤7、缺陷检测与修补，完成纳米尺度EUV掩模的制作。
上述方案中，步骤1中所述在熔石英衬底表面上依次沉积反射层和保护层，采用的沉积方法为磁控溅射；其中反射层是由40层厚度共为272nm的Mo／Si多层膜构成，单层Mo厚度为2.8nm，单层Si厚度为4.0nm；保护层是厚度为3nm厚的SiO2。
上述方案中，步骤2中所述在保护层表面旋涂的电子束抗蚀剂为ZEP520A，厚度为300～400nm，所述热处理是在120℃～180℃的烘箱中前烘40分钟；所述电子束直写后的显影是利用对二甲苯在室温环境下显影45秒，在异丙醇中定影35秒。
上述方案中，步骤3中所述在显影后的保护层表面沉积吸收体材料铬，采用的沉积方法为磁控溅射，吸收体材料铬的厚度为30～90nm。
上述方案中，步骤4中所述物理刻蚀是采用离子束刻蚀。
上述方案中，步骤5中所述去除电子束抗蚀剂是采用甲基丙烯酸甲酯(MMA)湿法剥离的方法实现的，所述清洗采用的清洗液为臭氧去离子水，将极紫外光刻的纳米尺度EUV掩模在臭氧去离子水中浸泡10～15分钟，在循环去离子水中清洗5～10次。
上述方案中，步骤6中所述特征尺寸及相对定位测量，是随机测量9点或者测量21点。
上述方案中，步骤7中所述缺陷检测与修补，关键尺寸的最小缺陷尺寸小于50nm，缺陷数应小于0.003个／cm2，输出缺陷的坐标位置，根据该坐标位置采用电子束或者聚焦离子束进行相应的修补。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明在EUV掩模吸收体的图形化过程中，利用物理刻蚀的各项异性和二次效应，使原本难以完成的工艺简单化，只需要生成较粗的电子束抗蚀剂线条就可以得到较细的吸收体线条。
2、利用本发明，由于吸收体侧墙的厚度只同吸收体材料的沉积厚度有关，所以可以制作小于电子束曝光最小分辨率的吸收体图形。
3、利用本发明，由于能够得到更小尺寸的EUV掩模特征尺寸，所以能够得到更小的集成电路特征尺寸。
附图说明
图1是本发明提供的制备纳米尺度EUV掩模的方法流程图。
图2至图6是依照本发明实施例的制备纳米尺度EUV掩模的工艺流程图，其中：
图2是在熔石英衬底表面上依次沉积反射层和保护层的示意图；
图3是在保护层薄膜表面旋涂电子束抗蚀剂，热处理后并进行电子束直写、显影的示意图；
图4是沉积吸收体材料铬的示意图；
图5是物理刻蚀吸收体材料铬，在电子束抗蚀剂侧壁形成铬侧墙的示意图；
图6是去除电子束抗蚀剂并进行清洗的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供的纳米尺度EUV掩模的制备方法，首先制作出多层膜反射镜，再利用微纳米加工工艺技术得到图形化的电子束抗蚀剂，大面积沉积吸收体材料铬，用离子束刻蚀吸收体材料铬，在电子束抗蚀剂侧壁形成铬侧墙，最后去除电子束抗蚀剂，得到纳米尺度的EUV光刻掩模。
具体而言，本发明提供的纳米尺度EUV掩模的制备方法，首先按照常规极紫外光刻掩模的制作方法制作出多层膜反射镜，再利用微纳米加工工艺技术制作出电子束抗蚀剂图形，并大面积沉积吸收体材料铬。最后各向异性刻蚀吸收体材料铬，在刻蚀中，离子束轰击金属表面产生的金属颗粒发生了溅射，在靠近抗蚀剂的一侧，溅射出的铬颗粒便沉积在了抗蚀剂的侧壁上，在去除抗蚀剂后，就形成了多余的两道侧墙结构，这种现象称为离子束刻蚀的二次效应。利用离子束刻蚀二次效应在电子束抗蚀剂侧壁制作铬的侧墙结构，做为掩模的吸收体。它的特点是可以获得极小尺寸的吸收体图形。
如图1所示，图1是本发明提供的制备纳米尺度EUV掩模的方法流程图，该方法具体包括以下步骤：
步骤1、在熔石英衬底表面上依次沉积反射层和保护层；
步骤2、在保护层表面旋涂电子束抗蚀剂，热处理后并进行电子束直写、显影；
步骤3、在显影后的保护层表面沉积吸收体材料铬；
步骤4、物理刻蚀吸收体材料铬，在电子束抗蚀剂侧壁形成铬侧墙；
步骤5、去除电子束抗蚀剂并进行清洗；
步骤6、特征尺寸及相对定位测量；
步骤7、缺陷检测与修补，完成纳米尺度EUV掩模的制作。
基于图1所示的制备纳米尺度EUV掩模的方法流程图，图2至图6示出了依照本发明实施例的制备纳米尺度EUV掩模的工艺流程图，具体包括：
如图2所示，在熔石英衬底表面上依次沉积反射层和保护层，采用的沉积方法为磁控溅射；其中反射层是由40层厚度共为272nm的Mo／Si多层膜构成，单层Mo厚度为2.8nm，单层Si厚度为4.0nm；保护层是厚度为3nm厚的SiO2。
如图3所示，在保护层表面旋涂的电子束抗蚀剂为ZEP520A，厚度为300～400nm，所述热处理是在120℃～180℃的烘箱中前烘40分钟；所述电子束直写后的显影是利用对二甲苯在室温环境下显影45秒，在异丙醇中定影35秒。
如图4所示，在显影后的保护层表面沉积吸收体材料铬，采用的沉积方法为磁控溅射，吸收体材料铬的厚度为30～90nm。
如图5所示，物理刻蚀是采用离子束刻蚀。即各向异性刻蚀吸收体材料铬，采用离子束刻蚀吸收体材料铬直到完全露出保护层。束流直径14cm，束流电压300V，束流90mA。
如图6所示，去除电子束抗蚀剂是采用甲基丙烯酸甲酯(MMA)湿法剥离的方法实现的，所述清洗采用的清洗液为臭氧去离子水，将极紫外光刻的纳米尺度EUV掩模在臭氧去离子水中浸泡10～15分钟，在循环去离子水中清洗5～10次。
特征尺寸及相对定位测量，随机测量9点或者测量21点。
缺陷检测与修补，关键尺寸的最小缺陷尺寸小于50nm，缺陷数应小于0.003个／cm2，输出缺陷的坐标位置，根据该坐标位置采用电子束或者聚焦离子束进行相应的修补。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种纳米尺度EUV掩模的制备方法，其特征在于，该方法首先制作出多层膜反射镜，再利用微纳米加工工艺技术得到图形化的电子束抗蚀剂，大面积沉积吸收体材料铬，用离子束刻蚀吸收体材料铬，在电子束抗蚀剂侧壁形成铬侧墙，最后去除电子束抗蚀剂，得到纳米尺度的EUV光刻掩模。
2.根据权利要求1所述的纳米尺度EUV掩模的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
步骤1、在熔石英衬底表面上依次沉积反射层和保护层；
步骤2、在保护层表面旋涂电子束抗蚀剂，热处理后并进行电子束直写、显影；
步骤3、在显影后的保护层表面沉积吸收体材料铬；
步骤4、物理刻蚀吸收体材料铬，在电子束抗蚀剂侧壁形成铬侧墙；
步骤5、去除电子束抗蚀剂并进行清洗；
步骤6、特征尺寸及相对定位测量；
步骤7、缺陷检测与修补，完成纳米尺度EUV掩模的制作。
3.根据权利要求2所述的纳米尺度EUV掩模的制备方法，其特征在于，步骤1中所述在熔石英衬底表面上依次沉积反射层和保护层，采用的沉积方法为磁控溅射；其中反射层是由40层厚度共为272nm的Mo／Si多层膜构成，单层Mo厚度为2.8nm，单层Si厚度为4.0nm；保护层是厚度为3nm厚的SiO2。
4.根据权利要求2所述的纳米尺度EUV掩模的制备方法，其特征在于，步骤2中所述在保护层表面旋涂的电子束抗蚀剂为ZEP520A，厚度为300～400nm，所述热处理是在120℃～180℃的烘箱中前烘40分钟；所述电子束直写后的显影是利用对二甲苯在室温环境下显影45秒，在异丙醇中定影35秒。
5.根据权利要求2所述的纳米尺度EUV掩模的制备方法，其特征在于，步骤3中所述在显影后的保护层表面沉积吸收体材料铬，采用的沉积方法为磁控溅射，吸收体材料铬的厚度为30～90nm。
6.根据权利要求2所述的纳米尺度EUV掩模的制备方法，其特征在于，步骤4中所述物理刻蚀是采用离子束刻蚀。
7.根据权利要求2所述的纳米尺度EUV掩模的制备方法，其特征在于，步骤5中所述去除电子束抗蚀剂是采用甲基丙烯酸甲酯(MMA)湿法剥离的方法实现的，所述清洗采用的清洗液为臭氧去离子水，将极紫外光刻的纳米尺度EUV掩模在臭氧去离子水中浸泡10～15分钟，在循环去离子水中清洗5～10次。
8.根据权利要求2所述的纳米尺度EUV掩模的制备方法，其特征在于，步骤6中所述特征尺寸及相对定位测量，是随机测量9点或者测量21点。
9.根据权利要求2所述的纳米尺度EUV掩模的制备方法，其特征在于，步骤7中所述缺陷检测与修补，关键尺寸的最小缺陷尺寸小于50nm，缺陷数应小于0.003个／cm2，输出缺陷的坐标位置，根据该坐标位置采用电子束或者聚焦离子束进行相应的修补。
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