CN104749871B - 用于反射式光刻技术的掩模版、制作方法及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于反射式光刻技术的掩模版、制作方法及其使用方法。该制作用于反射式光刻技术的掩模版的方法包括：提供衬底；在所述衬底上形成多层反射层；在所述多层反射层上形成保护层；在所述保护层中形成暴露所述多层反射层的一部分的开口图案；对所述多层反射层执行界面粗糙工艺，以使所述多层反射层的暴露部分形成为光吸收区域，且所述多层反射层的非暴露部分形成为光反射区域，其中界面粗糙工艺用于使相邻的反射层之间的界面变得粗糙；以及去除所述保护层。根据本发明的方法制作形成的用于反射式光刻技术的掩模版的光反射区域和光吸收区域之间没有高度差，因此光反射区域反射的光不会被光吸收区域吸收，进而可以避免产生阴影效应。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体地，涉及一种用于反射式光刻技术的掩模版、制作方法及其使用方法。
背景技术
光刻技术是目前半导体技术领域中普遍使用的技术。在光刻技术中，曝光工序通常需要使用掩模版。传统的掩模版为透射式掩模版，可见光或紫外光光线透过掩模版对光刻胶进行曝光。然而，随着半导体技术的不断发展，半导体器件尺寸不断减小。传统的可见光或紫外光已经不能满足图案分辨率的要求。因此，需要使用波长更短的光（例如远紫外线EUV）进行曝光。由于EUV光很容易被所有物质吸收，因此无法采用传统的透射式掩模版进行曝光，而是可以采用反射式掩模版进行曝光。
现有的反射式掩模版一般包括衬底、位于衬底上的多层反射层以及位于多层反射层上的吸收层。曝光过程中，当入射光不是垂直入射至多层反射层时，光会具有一定的反射角。由于吸收层具有一定的厚度，经多层反射层反射出来的光中的一部分会入射到吸收层而被吸收层吸收。因此会产生阴影效应，影响最终形成的图案的准确性。
因此，有必要提出一种用于反射式光刻技术的掩模版、制作方法及其使用方法，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明提供一种制作用于反射式光刻技术的掩模版的方法。所述方法包括：提供衬底；在所述衬底上形成多层反射层；在所述多层反射层上形成保护层；在所述保护层中形成暴露所述多层反射层的一部分的开口图案；对所述多层反射层执行界面粗糙工艺，以使所述多层反射层的暴露部分形成为光吸收区域，且所述多层反射层的非暴露部分形成为光反射区域，其中界面粗糙工艺用于使相邻的反射层之间的界面变得粗糙；以及去除所述保护层。
优选地，所述界面粗糙工艺包括电子束注入、离子注入以及激光热处理中的一种或多种。
优选地，所述多层反射层包括交替层叠的高折射率层和低折射率层。
优选地，所述掩模版为用于反射式的EUV光刻技术的掩模版。
优选地，所述开口图案采用电子束曝光法形成。
根据本发明的另一个方面，还提供一种用于反射式光刻技术的掩模版。所述掩模版包括：衬底；以及光反射区域和光吸收区域，所述光反射区域和所述光吸收区域形成于所述衬底上，所述光反射区域为多层反射层，所述光吸收区域为粗糙化的多层反射层，其中在所述光吸收区域中相邻的反射层之间具有粗糙的界面。
优选地，所述光反射区域的所述多层反射层包括交替层叠的高折射率层和低折射率层。
优选地，所述光吸收区域的所述粗糙化的多层反射层的界面粗糙度大于或等于0.5nm。
优选地，所述掩模版为用于反射式的EUV光刻技术的掩模版。
根据本发明的又一个方面，还提供一种上述掩模版的使用方法。所述方法包括：照射所述掩模版的所述光反射区域和所述光吸收区域，并使所述光反射区域的反射光对准器件结构的待光刻表面。
根据本发明的方法制作形成的用于反射式光刻技术的掩模版具有平坦的光反射区域和光吸收区域，其中光反射区域界面清晰，反射率高；光吸收区域界面粗糙，反射率低，反射的光强度不足以使光刻胶曝光。由于光反射区域和光吸收区域之间没有高度差，因此光反射区域反射的光不会被光吸收区域吸收，进而可以避免产生阴影效应。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，
图1是根据本发明一个实施例制作用于反射式光刻技术的掩模版的方法的流程图；以及
图2A-2F是采用图1中示出的方法制作用于反射式光刻技术的掩模版的过程中各步骤获得的器件的剖视图。
具体实施方式
接下来，将结合附图更加完整地描述本发明，附图中示出了本发明的实施例。但是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其他元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。
根据本发明的一个方面，提供一种制作用于反射式光刻技术的掩模版的方法。优选地，该掩模版可以用于反射式的EUV光刻技术。图1示出了根据本发明一个实施例制作用于反射式光刻技术的掩模版的方法的流程图。图2A-图2F示出了根据图1所示的方法制作形成用于反射式光刻技术的掩模版过程中各个步骤所获得的器件的剖视图。根据图1所示的方法可以最终形成图2F所示的用于反射式光刻技术的掩模版。下面将结合图1所示的流程图以及图2A-图2F所示的剖视图详细描述制作用于反射式光刻技术的掩模版的方法。
步骤S110：提供衬底。
如图2A所示，提供衬底210。衬底210作为掩模版上的反射层的支撑结构。衬底210可以具有低的热膨胀系数。优选地，衬底210的热膨胀系数可以为0±1.0×10-7/℃，更优选地，可以为0±0.3×10-7/℃，进一步优选地，可以为0±0.2×10-7/℃，进一步优选地，可以为0±0.1×10-7/℃，特别优选地，可以为0±0.05×10-7/℃。此外，衬底210优选为平滑的，并且对在随后对掩模材料或图案形成后的光掩模的洗涤过程中使用的洗涤液具有优良的耐性。具体地，衬底210可以为具有低热膨胀系数的玻璃，例如SiO2-TiO2系玻璃等。衬底210还可以为析出β石英固溶体而得到的结晶化玻璃、石英玻璃、硅、金属等衬底。
步骤S120：在衬底上形成多层反射层。
如图2B所示，在衬底210上形成多层反射层220。多层反射层220优选地可以包括交替层叠的高折射率层221和低折射率层222。高折射率层221的材料可以使用Si（波长13.5nm的折射率为0.999），低折射率层222的材料可以为Mo（波长13.5nm折射率为0.924)。值得注意的是，本发明不意欲对高折射率层221和低折射率层222的材料进行限定。多层反射层220还可以由其他的高折射率层221和低折射率层222组成。例如，多层反射层220可以是Ru/Si多层反射层、Mo/Be多层反射层、Rh/Si多层反射层、Pt/Si多层反射层、Mo化合物/Si化合物多层反射层、Si/Mo/Ru多层反射层、Si/Mo/Ru/Mo多层反射层、Si/Ru/Mo/Ru多层反射层等。基于稳定性或制造的容易性等，优选多层反射层为Mo/Si多层反射层。
多层反射层220可以通过磁控溅射、离子束溅射等方法形成。多层反射层220中高折射率层221和低折射率层222的单层厚度以及层数可以根据实际情况设计。例如，在根据本发明的一个实施例中，高折射率层221为Si层，单层厚度为4.5nm，低折射率层222为Mo层，单层厚度为2.3nm。一个Si层与一个Mo层一起作为一个周期。一共沉积40～50个周期，从而形成多层反射层220。
步骤S130：在多层反射层上形成保护层。
如图2C所示，在多层反射层220上形成保护层230。该保护层230可以仅包括光刻胶层。保护层230还可以包括光刻胶层和硬掩模层。其中，硬掩模层的材料可以包括SiN、SiON、SiC以及SiO2中的一种或多种。
步骤S140：在保护层中形成暴露多层反射层的一部分的开口图案。
如图2D所示，在保护层230中形成开口图案240。开口图案240暴露多层反射层220的一部分。开口图案240与待形成的掩模版上的反射图案（即形成在器件上的图案）互补。具体地，由开口图案240所包括的多层反射层的部分用于经后续后续形成为光吸收区域。开口图案240可以采用已知的各种光刻方法形成。优选地，开口图案240可以采用电子束曝光法形成。利用低功率密度的电子束照射保护层230并进行显影，在保护层230中产生开口图案240。与其他光刻方法相比，电子束曝光的分辨率高、掩模版容易制作、工艺容限大，而且生产效率高。
步骤S150：对多层反射层执行界面粗糙工艺，以使多层反射层的暴露部分形成为光吸收区域，且多层反射层的非暴露部分形成为光反射区域，其中界面粗糙工艺用于使相邻的反射层之间的界面变得粗糙。
如图2E所示，对多层反射层220执行界面粗糙工艺。在用于反射式光刻技术的掩模版中，我们希望掩模版的光反射区域能够具有较高的反射率，而光吸收区域则不需要反射光。在实践中，由于光刻胶存在一个曝光阈值，当照射至光刻胶的光的强度低于一个特定值时，光刻胶不发生变化。该特定值随光刻胶材料的不同而不同。因此，只需要光吸收区域的反射率较低能够使得反射光的强度低于待曝光的光刻胶的曝光阈值即可。
申请人发现，多层反射层220的反射率与多层反射层220中各层之间界面的粗糙度有关。界面粗糙度越高，反射率越低，界面粗糙度越低，反射率则越高。因此，可以对多层反射层220执行界面粗糙工艺，以使多层反射层的暴露部分形成为光吸收区域，且多层反射层的非暴露部分形成为光反射区域。其中，界面粗糙工艺用于使相邻的反射层之间的界面变得粗糙。
界面粗糙工艺可以通过多种方法实现。作为示例，界面粗糙工艺可以包括离子注入。在真空环境中，将具有一定能量（例如100KeV量级）的离子束（例如He离子）注入到多层反射层220的暴露部分中，离子束与多层反射层220中的原子或分子将发生一系列物理的和化学的相互作用，入射离子逐渐损失能量，最后停留在多层反射层220中。多层反射层220中原有的清晰界面被破坏，形成具有粗糙界面的光吸收区域（图2F中260所示）。离子注入可以精确控制注入离子的总剂量、深度分布。
作为示例，界面粗糙工艺还可以包括激光热处理。激光加热具有极高的功率密度，即激光的照射区域的单位面积上集中极高的功率。激光照射的区域温度高，多层反射层220的这部分区域内的界面处发生扩散，增加了界面粗糙度。
需要说明的是，本发明不意欲对界面粗糙工艺的具体工艺类型进行限定，只要能够使相邻的反射层之间的界面变得粗糙即可。例如，界面粗糙工艺还可以包括电子束注入。此外，界面粗糙工艺还可以使上述工艺的组合。
步骤S160：去除保护层。
如图2F所示，去除保护层230，从而形成掩膜版200。保护层230可以通过将带有保护层230的掩模版200置于刻蚀溶剂中，刻蚀溶剂与保护层230发生化学反应去除。在这个过程中，仅仅保护层230与刻蚀溶剂发生化学反应。多层反射层220以及衬底210均不与刻蚀溶剂发生化学反应。
根据本发明的方法制作形成的用于反射式光刻技术的掩模版200具有平坦的光反射区域250和光吸收区域260，其中光反射区域250界面清晰，反射率高；光吸收区域260界面粗糙，反射率低，反射的光强度不足以使光刻胶曝光。由于光反射区域250和光吸收区域260之间没有高度差，因此光反射区域250反射的光不会被光吸收区域260吸收，进而可以避免产生阴影效应。
根据本发明的另一个方面，还提供一种用于反射式光刻技术的掩模版200。该掩模版可以用于反射式的EUV光刻技术。如图2F所示，掩模版200包括衬底210、光反射区域250以及光吸收区域260。对于衬底210可以参见上文所描述的方法中的相应描述，此处不再详述。
光反射区域250和光吸收区域260形成于衬底210上，其中，光反射区域250为多层反射层，光吸收区域260为粗糙化的多层反射层。如图2F中所示，在光吸收区域260中相邻的反射层之间具有粗糙的界面，而在光反射区域250中相邻的反射层之间具有清晰的界面。需要说明的是，这里所说的粗糙化是指多层反射层界面处不均匀或由于多层反射层之间相互扩散而形成具有一定扩散宽度的粗糙界面。
多层发射层的反射率随着界面粗糙度的增加而降低。因此，与光反射区域250相比，光吸收区域260具有较低的反射率。当粗糙度增加到一定程度，光吸收区域260反射的光强度可以低于待曝光的光刻胶的曝光阈值。优选地，光吸收区域260的粗糙化的多层反射层的界面粗糙度大于或等于0.5nm。
优选地，光反射区域250的多层反射层包括交替层叠的高折射率层和低折射率层。高折射率层和低折射率层的材料可以参见上文中方法部分的描述，这里不再赘述。
此外，本发明还提供一种使用上述任一种的掩模版进行反射式光刻的方法。该方法包括：照射掩模版的光反射区域和光吸收区域，并使光反射区域的反射光对准器件结构的待光刻表面。作为示例，照射该掩模版的光束可以为EUV光束。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
Claims (9)
1.一种制作用于反射式光刻技术的掩模版的方法，其特征在于，所述方法包括：
提供衬底；
在所述衬底上形成多层反射层；
在所述多层反射层上形成保护层；
在所述保护层中形成暴露所述多层反射层的一部分的开口图案，所述开口图案与待形成的掩膜版上的反射图案互补；
对所述多层反射层执行界面粗糙工艺，以使所述多层反射层的暴露部分形成为光吸收区域，且所述多层反射层的非暴露部分形成为光反射区域，其中界面粗糙工艺用于使相邻的反射层之间的界面变得粗糙，所述光吸收区域的反射率低至使得通过所述光吸收区域反射后的反射光的强度低于待曝光的光刻胶的曝光阈值，所述界面粗糙工艺包括电子束注入、离子注入以及激光热处理中的一种或多种；以及
去除所述保护层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多层反射层包括交替层叠的高折射率层和低折射率层。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掩模版为用于反射式的EUV光刻技术的掩模版。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述开口图案采用电子束曝光法形成。
5.一种用于反射式光刻技术的掩模版，其特征在于，所述掩模版包括：
衬底；以及
光反射区域和光吸收区域，所述光反射区域和所述光吸收区域形成于所述衬底上，所述光反射区域为多层反射层，所述光吸收区域为粗糙化的多层反射层，其中在所述光吸收区域中相邻的反射层之间具有粗糙的界面，所述粗糙的界面是指反射层界面处不均匀或由于多层反射层之间相互扩散而形成具有一定扩散宽度的粗糙界面，所述光吸收区域的反射率低至使得通过所述光吸收区域反射后的反射光的强度低于待曝光的光刻胶的曝光阈值。
6.如权利要求5所述的掩模版，其特征在于，所述光反射区域的所述多层反射层包括交替层叠的高折射率层和低折射率层。
7.如权利要求5所述的掩模版，其特征在于，所述光吸收区域的所述粗糙化的多层反射层的界面粗糙度大于或等于0.5nm。
8.如权利要求5所述的掩模版，其特征在于，所述掩模版为用于反射式的EUV光刻技术的掩模版。
9.一种如权利要求5-8中任一项所述的掩模版的使用方法，其特征在于，所述方法包括：
照射所述掩模版的所述光反射区域和所述光吸收区域，并使所述光反射区域的反射光对准器件结构的待光刻表面。
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