CN114859675A - 曝光成像结构、反射式光掩模版组及投影式光刻机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于EUV光刻的曝光成像结构、反射式光掩模版组及投影式光刻机，曝光成像结构包括：第一反射式光掩模版，包括第一透光基底和第一反射式掩模图形；第二反射式光掩模版，包括第二透光基底和第二反射式掩模图形；反射装置；曝光光线经第一反射式光掩模版后，将带有第一反射式光掩模版的图形信息的反射光经反射装置反射至第二反射式光掩模版，使得从第二反射式光掩模版反射的光线同时包含第一反射式掩模图形和第二反射式掩模图形的组合投影图案，以通过组合投影图案在晶圆上实现一次性曝光。本发明可有效提高光刻机的分辨率和对比度，并简化光刻工艺。

Description

曝光成像结构、反射式光掩模版组及投影式光刻机
技术领域
本发明属于半导体集成电路制造设备领域，特别是涉及一种用于EUV光刻的曝光成像结构、反射式光掩模版组及投影式光刻机。
背景技术
投影式光刻（lithography）设备是一种非接触式的曝光系统，由紫外光源、光学镜片、对准系统等部件组装而成。在半导体制作过程中，光刻设备会投射光束，穿过印着图案的光掩膜版及光学镜片，将线路图曝光在带有光感涂层的硅晶圆上。
光刻工艺在整个芯片制造过程中至关重要，其决定了半导体线路纳米级的加工度，对于光刻机的技术要求十分苛刻，对误差及稳定性的要求型极高，相关部件需要集成材料、光学、机电等领域最尖端的技术。光刻机是制造微机电、光电、二极体大规模集成电路的关键设备。光刻机通常分为两种，一种是模板与图样大小一致的接触式光刻机（contactaligner），其曝光时模板紧贴晶圆；另一种是利用短波长激光和类似投影机原理的步进式光刻机（stepper）或扫描式光刻机（scanner），获得比模板更小的曝光图样。光刻机的分辨率、精度也成为其性能的评价指数，直接影响到芯片的工艺精度以及芯片功耗、性能水平。
随着光掩模版上图案的缩小，现有的投影式光刻（lithography）设备难以将光掩模版上的精细图案准确地形成在晶圆上，通过曝光显影形成在晶圆上的图案容易存在一定的缺陷。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于EUV光刻的曝光成像结构、反射式光掩模版组及投影式光刻机，用于解决现有技术中的随着光掩模版上图案的缩小，光掩模版结构上的图案难以准确地形成在晶圆上的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于EUV光刻的光掩膜版组合曝光成像结构，包括：反射式光掩模版组，所述反射式光掩模版组包括：具有第一反射式掩模图形的第一反射式光掩模版和具有第二反射式掩模图形的第二反射式光掩模版；反射装置，设置于所述第一反射式光掩模与所述第二反射式光掩模的光路上；曝光光线经所述第一反射式光掩模版后，将带有所述第一反射式光掩模版的图形信息的反射至所述第二反射式光掩模版，使得从所述第二反射式光掩模版反射的光线同时包含所述第一反射式掩模图形和所述第二反射式掩模图形的组合投影图案，以通过所述组合投影图案在晶圆上实现一次性曝光。
可选地，所述第一反射式掩模图形与所述第二反射式掩模图形的投影图案无重叠部分。
可选地，所述第一反射式掩模图形的投影图案包括多个独立的第一图案单元，所述第二反射式掩模图形的投影图案包括多个独立的第二图案单元，所述组合投影图案中，任意相邻的所述第一图案单元与所述第二图案单元的间距小于任意相邻的两个所述第一图案单元的间距，且任意相邻的所述第一图案单元与所述第二图案单元的间距小于任意相邻的两个所述第二图案单元的间距。
可选地，所述反射式光掩模版结构进一步包括一个或多个具有不同掩模图形的反射式光掩模版以及一个或多个反射装置，所述反射装置设置于相邻的两个反射式光掩模版的光路上，使得经过所述反射式光掩模版结构的光线同时包含所有掩模图形的组合投影图案，以通过所述组合投影图案在晶圆上实现一次性曝光。
可选地，所述反射式光掩模版包括：透光基底，包括相对的第一面和第二面；反射层，位于所述透光基底的第一面上，包括多个交替层叠的硅层和钼层；覆盖层，位于所述反射层上； 吸收层，位于所述覆盖层上，所述吸收层中形成有显露所述反射层的图形窗口；背面导电层，形成于所述透光基底的第二面。
可选地，所述透光基底包括石英基板；所述反射层包含的硅层和钼层的周期数为40~50，每个周期的硅层和钼层的厚度为3纳米~4纳米；所述覆盖层的材料包括钌，其厚度为2纳米~4纳米，所述吸收层的材料包括钽基材料及铬基材料中的一种，所述吸收层的厚度为40纳米~75纳米，所述吸收层的反射率小于2%；所述背面导电层的材料为铬、铬氧化物、铬氮化物及硼化钽中的一种，其厚度为20纳米~70纳米。
本发明还提供一种用于EUV光刻的光掩膜版组合曝光成像工艺，包括步骤：提供一反射式光掩模版组，所述反射式光掩模版组包括：具有第一反射式掩模图形的第一反射式光掩模版和具有第二反射式掩模图形的第二反射式光掩模版；以及反射装置，设置于所述第一反射式光掩模版与所述第二反射式光掩模版的光路上；曝光光线经所述第一反射式光掩模版后，将带有所述第一反射式光掩模版的图形信息的反射至所述第二反射式光掩模版，使得从所述第二反射式光掩模版反射的光线同时包含所述第一反射式掩模图形和所述第二反射式掩模图形的组合投影图案，以通过所述组合投影图案在晶圆上实现一次性曝光。
本发明还提供一种用于EUV光刻的反射式光掩模版组，所述反射式光掩模版组包括：第一反射式光掩模版，具有第一反射式掩模图形；第二反射式光掩模版，具有第二反射式掩模图形；所述第一反射式掩模图形和所述第二反射式掩模图形的组合形成总掩模图案，所述总掩模图案可通过一次性曝光在晶圆上实现预设图形。
可选地，所述第一反射式掩模图形的投影图案包括多个独立的第一图案单元，所述第二反射式掩模图形的投影图案包括多个独立的第二图案单元，所述总掩模图案中，任意相邻的所述第一图案单元与所述第二图案单元的间距小于任意相邻的两个所述第一图案单元的间距，且任意相邻的所述第一图案单元与所述第二图案单元的间距小于任意相邻的两个所述第二图案单元的间距。
可选地，所述反射式光掩模版结构进一步包括一个或多个具有不同掩模图形的反射式光掩模版以及一个或多个反射装置，所述反射装置设置于相邻的两个反射式光掩模版的光路上，使得经过所述反射式光掩模版结构的光线同时包含所有掩模图形的组合投影图案，以通过所述组合投影图案在晶圆上实现一次性曝光。
可选地，所述反射式光掩模版包括：透光基底，包括相对的第一面和第二面；反射层，位于所述透光基底的第一面上，包括多个交替层叠的硅层和钼层；覆盖层，位于所述反射层上； 吸收层，位于所述覆盖层上，所述吸收层中形成有显露所述反射层的图形窗口；背面导电层，形成于所述透光基底的第二面。
本发明还提供一种投影式光刻机，所述投影式光刻机包括：光源结构，用于产生所需波长的光线；照明光学模组，用于对所述光线进行处理，以形成适于曝光的光线；如上任意一项所述的用于EUV光刻的光掩膜版组合曝光成像结构；投影定位模组，用于将带有所述反射式光掩模版结构的组合投影图案投影的光线至晶圆上；晶圆平台模组，用于晶圆的定位和固定。
可选地，所述光源结构包括：等离子体光源，用于产生光线；气体屏障，用于阻挡所述等离子体并使所述光线通过；光线收集器，用于收集所述光线并对所述光线进行处理，形成具有一定波宽和角度的出射光；光栅滤波器，用于对所述出射光进行过滤。
可选地，所述照明光学模组至少一个反射镜装置和至少一个光瞳反射镜装置，所述反射镜装置和所述光瞳反射镜装置被布置成使所述光源结构发出的光线获得所需分布角以及所需均匀性的适于曝光的光线。
可选地，所述投影定位模组包括多个反射元件，用于将带有所述反射式光掩模版结构的组合投影图案投影的光线至晶圆上。
可选地，所述晶圆平台模组至少包括一晶圆台以及一晶圆定位装置。
如上所述，本发明的用于EUV光刻的曝光成像结构、反射式光掩模版组及投影式光刻机，具有以下有益效果：
本发明通过反射路径上的第一反射式光掩模版、反射装置和第二反射式光掩模版或更多的反射式光掩模版组成反射式光掩模版结构，使得反射式光掩模版结构反射的光线同时包含第一反射式掩模图形、第二反射式掩模图形或更多的反射式掩模图形的组合投影图案，通过所述组合投影图案可以在晶圆上实现一次性曝光。由于第一反射式掩模图形与第二反射式掩模图形被物理分离，可以使得相邻掩模图形边缘没有光相互作用（如散射、反射或表面等离子体激元效应SPP等），可以有效消除临近图形所造成的晶圆上的图案缺陷。因此，基于本发明的反射式光掩模版结构的光刻工艺的分辨率和对比度得到了较大的提升，晶圆上的图案缺陷（如圆角、关键尺寸（CD）减少和端部内缩等）得到了显著改善，同时采用一次性曝光便可在晶圆上获得完整的图案，光刻工艺的过程也得到了简化。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于说明本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1显示为通过光掩模版曝光显影形成在晶圆上的光刻图形存在的几种缺陷示意图。
图2显示为本发明实施例1的EUV光刻机的曝光成像结构的结构示意图。
图3显示为本发明实施例1的一种反射式光掩模版的结构示意图。
图4显示为本发明实施例2的投影式光刻机的结构示意图。
图5显示为通过本发明实施例的反射式光掩模版结构获得晶圆上的光刻图形的结构示意图。
元件标号说明：a圆角、b关键尺寸（CD）减少、c端部内缩、10光源结构、101等离子体光源、102气体屏障、103光线收集器、104光栅滤波器、20照明光学模组、201反射镜装置、202光瞳反射镜装置、30曝光成像结构、301第一反射式光掩模版、302第二反射式光掩模版、303反射装置、304第一掩模台、305第二掩模台、311透光基底、312反射层、313覆盖层、314吸收层、315图形窗口、316背面导电层、321第一反射式光掩模版、322第一反射式掩模图形、323第二反射式光掩模版、324第二反射式掩模图形、40投影定位模组、401、402反射元件、50晶圆平台模组、501晶圆、502晶圆台及晶圆定位装置、511晶圆、512组合光刻图形。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征 “之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
随着光掩模版上图案的缩小，现有的光掩模版上的精细图案难以被准确地形成在晶圆上，通过图形较为临近的光掩模版（如图1上部的图形）曝光显影形成在晶圆上的光刻图形（如图1下部的图形）容易存在一定的缺陷，例如圆角a、关键尺寸（CD）减少b和端部内缩c等，如图1所示。这些主要与光刻胶工艺和边缘相邻图案的光相互作用有关，例如掩模版上金属图案的光散射、反射和表面等离子体激元（SPP）效应等。这些邻近效应与激光源波长有关，当掩模上图案的间距在l/2波长范围内时，邻近效应会更强而使得上述缺陷更容易产生。
改善光掩模版临近效应的一种解决方案是通过两个光掩模版分别进行曝光实现，这种方法不仅需要涂覆两次光刻胶并进行两次曝光显影，还需要进行额外的刻蚀步骤，因此，其需要较为复杂的工艺过程以及较为高昂的工艺成本。
实施例1
如图2所示，本实施例提供一种用于EUV光刻的曝光成像结构30，所述曝光成像结构30包括：第一反射式光掩模版301，包括第一透光基底和第一反射式掩模图形，所述第一透光基底包括相对的第一面和第二面，所述第一反射式掩模图形设置于所述第一透光基底的第一面；第二反射式光掩模版302，包括第二透光基底和第二反射式掩模图形，所述第二透光基底包括相对的第一面和第二面；所述第二反射式掩模图形设置于所述第二透光基底的第一面；反射装置303，设置于所述第一反射式光掩模版301与所述第二反射式光掩模版302的光路上；曝光光线经所述第一反射式光掩模版301后，将带有所述第一反射式光掩模版301的图形信息的反射光经所述反射装置反射至所述第二反射式光掩模版302，使得从所述第二反射式光掩模版302反射的光线同时包含所述第一反射式掩模图形和所述第二反射式掩模图形的组合投影图案，以通过所述组合投影图案在晶圆上实现一次性曝光。
在一个实施例中，所述第一反射式光掩模版301和所述第二反射式光掩模版302分别定位和固定于第一掩模台304和第二掩模台305上，所述第一掩模台304和第二掩模台305上设置有与反射式光掩模版对准的标记，以实现所述反射式光掩模版与掩模台的对准，所述第一掩模台304和第二掩模台305还设置有定位装置，以使所述第一掩模台304和第二掩模台305在光刻机中移动至准确的位置。
在一个实施例中，所述第一反射式掩模图形与所述第二反射式掩模图形的投影图案无重叠部分。本实施例将一个连续的图案（遮光区域）单独设置在同一透光基底上，避免采用两个图案重叠的方式组成连续图案，可以避免因图形叠加而导致图案不清晰的问题。
在一个实施例中，所述第一反射式掩模图形的投影图案包括多个独立的第一图案单元，所述第二反射式掩模图形的投影图案包括多个独立的第二图案单元，所述图案单元的形状例如可以为圆形、椭圆形、矩形、三角形、梯形或其他任意所需的形状或上述形状的所需组合，所述组合投影图案中，任意相邻的所述第一图案单元与所述第二图案单元的间距小于任意相邻的两个所述第一图案单元的间距，且任意相邻的所述第一图案单元与所述第二图案单元的间距小于任意相邻的两个所述第二图案单元的间距。本发明可以有效缩小单元图案之间的间距，同时，由于第一反射式掩模图形与第二反射式掩模图形在空间上被物理分离，可以使得相邻掩模图形边缘没有光相互作用（如散射、反射或表面等离子体激元效应SPP等），可以有效消除临近图形所造成的晶圆上的图案缺陷。因此，基于本发明的曝光成像结构30的光刻工艺的分辨率得到了较大的提升，晶圆上的图案缺陷（如圆角、关键尺寸（CD）减少和端部内缩等）得到了显著改善，同时采用一次性曝光便可在晶圆上获得完整的图案，光刻工艺的过程也得到了简化。
在一个实施例中，所述曝光成像结构30进一步包括一个或多个具有不同掩模图形的反射式光掩模版以及一个或多个反射装置，所述反射装置设置于相邻的两个反射式光掩模版的光路上，使得经过所述曝光成像结构30的光线同时包含所有掩模图形的组合投影图案，以通过所述组合投影图案在晶圆上实现一次性曝光。例如，可以进一步包括一个第三反射式光掩模版和一个第二反射装置，所述第三反射式光掩模版包括第三透光基底和第三反射式掩模图形，光线依次经过第一反射式光掩模版301、反射装置303、第二反射式光掩模版302、第二反射装置和第三反射式光掩模版后，形成包含所述第一反射式掩模图形、所述第二反射式掩模图形和所述第三反射式掩模图形的组合投影图案，以通过所述组合投影图案在晶圆上实现一次性曝光。当然，依据上述的配置，可以增加更多的反射式光掩模版和反射装置，并不限于此处所列举的示例。
如图3所示，所述反射式光掩模版包括透光基底311、反射层312、覆盖层313、吸收层314和背面导电层316。
在一个实施例中，所述透光基底311包括相对的第一面和第二面，例如，所述透光基底311可以为石英基板。
在一个实施例中，所述反射层312位于所述透光基底311的第一面上，包括多个交替层叠的硅层和钼层。例如，所述反射层312包包含的硅层和钼层的周期数为40~50，每个周期的硅层和钼层的厚度为3纳米~4纳米；所述反射层312可以通过化学气相沉积工艺CVD、等离子体增强化学气相沉积工艺PECVD、物理沉积工艺PVD（如溅射工艺等）、原子层沉积工艺ALD等形成。
在一个实施例中，所述覆盖层313位于所述反射层312上；例如，所述覆盖层313的材料包括钌，其厚度为2纳米~4纳米，所述覆盖层313可以通过化学气相沉积工艺CVD、等离子体增强化学气相沉积工艺PECVD、物理沉积工艺PVD（如溅射工艺等）、原子层沉积工艺ALD等形成。
在一个实施例中，所述吸收层314位于所述覆盖层313上，所述吸收层314中形成有显露所述反射层312的图形窗口315。例如，所述吸收层314的材料包括钽基材料（例如可以为TaBO、TaN、TaBN）及铬基材料（例如可以为CrN、CrON等）中的一种，所述吸收层314的厚度为40纳米~75纳米，所述吸收层314的反射率小于2%；所述吸收层314可以通过化学气相沉积工艺CVD、等离子体增强化学气相沉积工艺PECVD、物理沉积工艺PVD（如溅射工艺等）、原子层沉积工艺ALD等形成。所述吸收层314中形成有显露所述反射层312的图形窗口315，这些图形窗口315可以定义出相应的掩模图形。当光线入射到所述反射式光掩模版时，入射到吸收层314的光线会被吸收层314吸收，而通过所述图形窗口315入射到所述反射层312的光线会被反射，从而使得最终反射的光线包含图形信息。
在一个实施例中，所述背面导电层316形成于所述透光基底311的第二面。例如，所述背面导电层316的材料为铬、铬氧化物、铬氮化物及硼化钽中的一种，其厚度为20纳米~70纳米。所述背面导电层316可以通过化学气相沉积工艺CVD、等离子体增强化学气相沉积工艺PECVD、物理沉积工艺PVD（如溅射工艺等）、原子层沉积工艺ALD等形成。
本实施例还提供一种用于EUV光刻的光掩膜版组合曝光成像工艺，所述成像工艺包括步骤：提供一反射式光掩模版组，所述反射式光掩模版组包括：具有第一反射式掩模图形的第一反射式光掩模版和具有第二反射式掩模图形的第二反射式光掩模版；以及反射装置，设置于所述第一反射式光掩模版与所述第二反射式光掩模版的光路上；曝光光线经所述第一反射式光掩模版后，将带有所述第一反射式光掩模版的图形信息的反射至所述第二反射式光掩模版，使得从所述第二反射式光掩模版反射的光线同时包含所述第一反射式掩模图形和所述第二反射式掩模图形的组合投影图案，以通过所述组合投影图案在晶圆上实现一次性曝光。
如图2所示，本实施例还提供一种用于EUV光刻的反射式光掩模版组，所述反射式光掩模版组包括：第一反射式光掩模版301，包括第一透光基底和第一反射式掩模图形，所述第一透光基底包括相对的第一面和第二面，所述第一反射式掩模图形设置于所述第一透光基底的第一面；第二反射式光掩模版302，包括第二透光基底和第二反射式掩模图形，所述第二透光基底包括相对的第一面和第二面；所述第二反射式掩模图形设置于所述第二透光基底的第一面；所述第一反射式掩模图形和所述第二反射式掩模图形的组合形成总掩模图案，所述总掩模图案可通过一次性曝光在晶圆上实现预设图形。
在一个实施例中，所述第一反射式掩模图形与所述第二反射式掩模图形的投影图案无重叠部分。本实施例将一个连续的图案（遮光区域）单独设置在同一透光基底上，避免采用两个图案重叠的方式组成连续图案，可以避免因图形叠加而导致图案不清晰的问题。
在一个实施例中，所述第一反射式掩模图形的投影图案包括多个独立的第一图案单元，所述第二反射式掩模图形的投影图案包括多个独立的第二图案单元，所述图案单元的形状例如可以为圆形、椭圆形、矩形、三角形、梯形或其他任意所需的形状或上述形状的所需组合，所述组合投影图案中，任意相邻的所述第一图案单元与所述第二图案单元的间距小于任意相邻的两个所述第一图案单元的间距，且任意相邻的所述第一图案单元与所述第二图案单元的间距小于任意相邻的两个所述第二图案单元的间距。本发明可以有效缩小单元图案之间的间距，同时，由于第一反射式掩模图形与第二反射式掩模图形在空间上被物理分离，可以使得相邻掩模图形边缘没有光相互作用（如散射、反射或表面等离子体激元效应SPP等），可以有效消除临近图形所造成的晶圆上的图案缺陷。因此，基于本发明的反射式光掩模版结构30的光刻工艺的分辨率得到了较大的提升，晶圆上的图案缺陷（如圆角、关键尺寸（CD）减少和端部内缩等）得到了显著改善，同时采用一次性曝光便可在晶圆上获得完整的图案，光刻工艺的过程也得到了简化。
在一个实施例中，所述反射式光掩模版组进一步包括一个或多个具有不同掩模图形的反射式光掩模版，多个反射式掩模图形的组合形成总掩模图案，所述总掩模图案可通过一次性曝光在晶圆上实现预设图形。
如图3所示，所述反射式光掩模版包括透光基底311、反射层312、覆盖层313、吸收层314和背面导电层316。
在一个实施例中，所述透光基底311包括相对的第一面和第二面，例如，所述透光基底311可以为石英基板。
在一个实施例中，所述反射层312位于所述透光基底311的第一面上，包括多个交替层叠的硅层和钼层。例如，所述反射层312包包含的硅层和钼层的周期数为40~50，每个周期的硅层和钼层的厚度为3纳米~4纳米；所述反射层312可以通过化学气相沉积工艺CVD、等离子体增强化学气相沉积工艺PECVD、物理沉积工艺PVD（如溅射工艺等）、原子层沉积工艺ALD等形成。
在一个实施例中，所述覆盖层313位于所述反射层312上；例如，所述覆盖层313的材料包括钌，其厚度为2纳米~4纳米，所述覆盖层313可以通过化学气相沉积工艺CVD、等离子体增强化学气相沉积工艺PECVD、物理沉积工艺PVD（如溅射工艺等）、原子层沉积工艺ALD等形成。
在一个实施例中，所述吸收层314位于所述覆盖层313上，所述吸收层314中形成有显露所述反射层312的图形窗口315。例如，所述吸收层314的材料包括钽基材料（例如可以为TaBO、TaN、TaBN）及铬基材料（例如可以为CrN、CrON等）中的一种，所述吸收层314的厚度为40纳米~75纳米，所述吸收层314的反射率小于2%；所述吸收层314可以通过化学气相沉积工艺CVD、等离子体增强化学气相沉积工艺PECVD、物理沉积工艺PVD（如溅射工艺等）、原子层沉积工艺ALD等形成。所述吸收层314中形成有显露所述反射层312的图形窗口315，这些图形窗口315可以定义出相应的掩模图形。当光线入射到所述反射式光掩模版时，入射到吸收层314的光线会被吸收层314吸收，而通过所述图形窗口315入射到所述反射层312的光线会被反射，从而使得最终反射的光线包含图形信息。
在一个实施例中，所述背面导电层316形成于所述透光基底311的第二面。例如，所述背面导电层316的材料为铬、铬氧化物、铬氮化物及硼化钽中的一种，其厚度为20纳米~70纳米。所述背面导电层316可以通过化学气相沉积工艺CVD、等离子体增强化学气相沉积工艺PECVD、物理沉积工艺PVD（如溅射工艺等）、原子层沉积工艺ALD等形成。
实施例2
如图4所示，本实施例提供一种投影式光刻机，所述投影式光刻机包括光源结构、照明光学模组20、曝光成像结构30、投影定位模组40及晶圆平台模组50。
如图4所示，所述光源结构用于产生所需波长的光线，所述光源结构可以包括等离子体光源101、气体屏障102、光线收集器103和光栅滤波器104。
在一个实施例中，所述光源结构包括等离子体光源101，用于产生光线；例如，所述等离子体光源101由气体或蒸气产生，例如氙气、锂蒸气或锡蒸气，可以依据所需的光线波长范围进行选择。在一个具体实施过程中，所述等离子体光源101可以为激光等离子体光源101，其一种实施方式是通过30千瓦功率的二氧化碳激光器每秒2次轰击雾化的锡（Sn）金属液滴（其中，锡金属液滴以每秒50000滴的速度从喷嘴内喷出），将锡（Sn）蒸发成等离子体，通过高价锡离子能级间的跃迁获得13.5nm波长的EUV光线。
在一个实施例中，所述气体屏障102用于阻挡所述等离子体并使所述光线通过；例如，所述气体屏障102中还包括光通道结构。
在一个实施例中，所述光线收集器103用于收集所述光线并对所述光线进行处理，形成具有一定波宽和角度的出射光；例如，所述光线收集器103可以为掠入射辐射收集器。
在一个实施例中，所述光栅滤波器104用于对所述出射光进行过滤，例如，所述光栅滤波器104可以用于过滤光线中的波长较大的部分光线，如红外线等。
如图4所示，所述照明光学模组20用于对所述光线进行处理，以形成适于曝光的光线。
在一个实施例中，所述照明光学模组20至少一个反射镜装置201和至少一个光瞳反射镜装置202，所述反射镜装置201和所述光瞳反射镜装置202被布置成使所述光源结构发出的光线获得所需分布角以及所需均匀性的适于曝光的光线。
如图4所示，所述曝光成像结构30用于通过所述适于曝光的光线，形成带有所述曝光成像结构30组合投影图案的光线。
如图2所示，所述曝光成像结构30包括：第一反射式光掩模版301，包括第一透光基底和第一反射式掩模图形，所述第一透光基底包括相对的第一面和第二面，所述第一反射式掩模图形设置于所述第一透光基底的第一面；第二反射式光掩模版302，包括第二透光基底和第二反射式掩模图形，所述第二透光基底包括相对的第一面和第二面；所述第二反射式掩模图形设置于所述第二透光基底的第一面；反射装置303，设置于所述第一反射式光掩模版301与所述第二反射式光掩模版302的光路上；曝光光线经所述第一反射式光掩模版301后，将带有所述第一反射式光掩模版301的图形信息的反射光经所述反射装置反射至所述第二反射式光掩模版302，使得从所述第二反射式光掩模版302反射的光线同时包含所述第一反射式掩模图形和所述第二反射式掩模图形的组合投影图案，以通过所述组合投影图案在晶圆上实现一次性曝光。
在一个实施例中，所述第一反射式掩模图形与所述第二反射式掩模图形的投影图案无重叠部分。本实施例将一个连续的图案（遮光区域）单独设置在同一透光基底上，避免采用两个图案重叠的方式组成连续图案，可以避免因图形叠加而导致图案不清晰的问题。
在一个实施例中，所述第一反射式掩模图形的投影图案包括多个独立的第一图案单元，所述第二反射式掩模图形的投影图案包括多个独立的第二图案单元，所述图案单元的形状例如可以为圆形、椭圆形、矩形、三角形、梯形或其他任意所需的形状或上述形状的所需组合，所述组合投影图案中，任意相邻的所述第一图案单元与所述第二图案单元的间距小于任意相邻的两个所述第一图案单元的间距，且任意相邻的所述第一图案单元与所述第二图案单元的间距小于任意相邻的两个所述第二图案单元的间距。本发明可以有效缩小单元图案之间的间距，同时，由于第一反射式掩模图形与第二反射式掩模图形在空间上被物理分离，可以使得相邻掩模图形边缘没有光相互作用（如散射、反射或表面等离子体激元效应SPP等），可以有效消除临近图形所造成的晶圆上的图案缺陷。因此，基于本发明的曝光成像结构30的光刻工艺的分辨率得到了较大的提升，晶圆上的图案缺陷（如圆角、关键尺寸（CD）减少和端部内缩等）得到了显著改善，同时采用一次性曝光便可在晶圆上获得完整的图案，光刻工艺的过程也得到了简化。
在一个实施例中，所述曝光成像结构30进一步包括一个或多个具有不同掩模图形的反射式光掩模版以及一个或多个反射装置，所述反射装置设置于相邻的两个反射式光掩模版的光路上，使得经过所述曝光成像结构30的光线同时包含所有掩模图形的组合投影图案，以通过所述组合投影图案在晶圆上实现一次性曝光。例如，可以进一步包括一个第三反射式光掩模版和一个第二反射装置，所述第三反射式光掩模版包括第三透光基底和第三反射式掩模图形，光线依次经过第一反射式光掩模版301、反射装置303、第二反射式光掩模版302、第二反射装置和第三反射式光掩模版后，形成包含所述第一反射式掩模图形、所述第二反射式掩模图形和所述第三反射式掩模图形的组合投影图案，以通过所述组合投影图案在晶圆上实现一次性曝光。当然，依据上述的配置，可以增加更多的反射式光掩模版和反射装置，并不限于此处所列举的示例。
如图3所示，所述反射式光掩模版包括透光基底311、覆盖层313、吸收层314和背面导电层316。
在一个实施例中，所述透光基底311包括相对的第一面和第二面，例如，所述透光基底311可以为石英基板。
在一个实施例中，所述反射层312位于所述透光基底311的第一面上，包括多个交替层叠的硅层和钼层。例如，所述反射层312包包含的硅层和钼层的周期数为40~50，每个周期的硅层和钼层的厚度为3纳米~4纳米；所述反射层312可以通过化学气相沉积工艺CVD、等离子体增强化学气相沉积工艺PECVD、物理沉积工艺PVD（如溅射工艺等）、原子层沉积工艺ALD等形成。
在一个实施例中，所述覆盖层313位于所述反射层312上；例如，所述覆盖层313的材料包括钌，其厚度为2纳米~4纳米，所述覆盖层313可以通过化学气相沉积工艺CVD、等离子体增强化学气相沉积工艺PECVD、物理沉积工艺PVD（如溅射工艺等）、原子层沉积工艺ALD等形成。
在一个实施例中，所述吸收层314位于所述覆盖层313上，所述吸收层314中形成有显露所述反射层312的图形窗口315。例如，所述吸收层314的材料包括钽基材料（例如可以为TaBO、TaN、TaBN）及铬基材料（例如可以为CrN、CrON等）中的一种，所述吸收层314的厚度为40纳米~75纳米，所述吸收层314的反射率小于2%；所述吸收层314可以通过化学气相沉积工艺CVD、等离子体增强化学气相沉积工艺PECVD、物理沉积工艺PVD（如溅射工艺等）、原子层沉积工艺ALD等形成。所述吸收层314中形成有显露所述反射层312的图形窗口315，这些图形窗口315可以定义出相应的掩模图形。当光线入射到所述反射式光掩模版时，入射到吸收层314的光线会被吸收层314吸收，而通过所述图形窗口315入射到所述反射层312的光线会被反射，从而使得最终反射的光线包含图形信息。
在一个实施例中，所述背面导电层316形成于所述透光基底311的第二面。例如，所述背面导电层316的材料为铬、铬氧化物、铬氮化物及硼化钽中的一种，其厚度为20纳米~70纳米。所述背面导电层316可以通过化学气相沉积工艺CVD、等离子体增强化学气相沉积工艺PECVD、物理沉积工艺PVD（如溅射工艺等）、原子层沉积工艺ALD等形成。
如图4所示，所述投影定位模组40用于将带有所述曝光成像结构30的组合投影图案投影的光线至晶圆上。
在一个实施例中，所述投影定位模组40包括多个反射元件401、402，用于将带有所述曝光成像结构30的组合投影图案投影的光线至晶圆上。
如图4所示，所述晶圆平台模组50用于晶圆的定位和固定。
在一个实施例中，所述晶圆平台模组50至少包括一晶圆台以及一晶圆定位装置502。例如，所述晶圆台用于支撑晶圆501，所述晶圆定位装置可以通过定位传感器可以准确地移动所述晶圆台至所需位置，使其与所述光掩模版的图形对准，所述定位传感器例如可以为干涉装置、线性编码器或电容传感器等。
如图5所示，通过本实施例的第一反射式光掩模版321（其具有第一反射式掩模图形322）和第二反射式光掩模版323（其具有第二反射式掩模图形324）进行曝光显影后，可以在晶圆511上获得叠加的组合光刻图形512。
如上所述，本发明的用于EUV光刻的曝光成像结构、反射式光掩模版组及投影式光刻机，具有以下有益效果：
本发明通过反射路径上的第一反射式光掩模版、反射装置和第二反射式光掩模版302或更多的反射式光掩模版组成曝光成像结构30，使得曝光成像结构30反射的光线同时包含第一反射式掩模图形、第二反射式掩模图形或更多的反射式掩模图形的组合投影图案，通过所述组合投影图案可以在晶圆上实现一次性曝光。由于第一反射式掩模图形与第二反射式掩模图形被物理分离，可以使得相邻掩模图形边缘没有光相互作用（如散射、反射或表面等离子体激元效应SPP等），可以有效消除临近图形所造成的晶圆上的图案缺陷。因此，基于本发明的曝光成像结构30的光刻工艺的分辨率和对比度得到了较大的提升，晶圆上的图案缺陷（如圆角、关键尺寸（CD）减少和端部内缩等）得到了显著改善，同时采用一次性曝光便可在晶圆上获得完整的图案，光刻工艺的过程也得到了简化。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (16)

1.一种用于EUV光刻的光掩膜版组合曝光成像结构，其特征在于，包括：
反射式光掩模版组，所述反射式光掩模版组包括：具有第一反射式掩模图形的第一反射式光掩模版和具有第二反射式掩模图形的第二反射式光掩模版；
反射装置，设置于所述第一反射式光掩模与所述第二反射式光掩模的光路上；
曝光光线经所述第一反射式光掩模版后，将带有所述第一反射式光掩模版的图形信息的反射至所述第二反射式光掩模版，使得从所述第二反射式光掩模版反射的光线同时包含所述第一反射式掩模图形和所述第二反射式掩模图形的组合投影图案，以通过所述组合投影图案在晶圆上实现一次性曝光。
2.根据权利要求1所述的用于EUV光刻的光掩膜版组合曝光成像结构，其特征在于：所述第一反射式掩模图形与所述第二反射式掩模图形的投影图案无重叠部分。
3.根据权利要求1所述的用于EUV光刻的光掩膜版组合曝光成像结构，其特征在于：所述第一反射式掩模图形的投影图案包括多个独立的第一图案单元，所述第二反射式掩模图形的投影图案包括多个独立的第二图案单元，所述组合投影图案中，任意相邻的所述第一图案单元与所述第二图案单元的间距小于任意相邻的两个所述第一图案单元的间距，且任意相邻的所述第一图案单元与所述第二图案单元的间距小于任意相邻的两个所述第二图案单元的间距。
4.根据权利要求1所述的用于EUV光刻的光掩膜版组合曝光成像结构，其特征在于：所述反射式光掩模版结构进一步包括一个或多个具有不同掩模图形的反射式光掩模版以及一个或多个反射装置，所述反射装置设置于相邻的两个反射式光掩模版的光路上，使得经过所述反射式光掩模版结构的光线同时包含所有掩模图形的组合投影图案，以通过所述组合投影图案在晶圆上实现一次性曝光。
5.根据权利要求1所述的用于EUV光刻的光掩膜版组合曝光成像结构，其特征在于：所述反射式光掩模版包括：
透光基底，包括相对的第一面和第二面；
反射层，位于所述透光基底的第一面上，包括多个交替层叠的硅层和钼层；
覆盖层，位于所述反射层上；
吸收层，位于所述覆盖层上，所述吸收层中形成有显露所述反射层的图形窗口；
背面导电层，形成于所述透光基底的第二面。
6.根据权利要求5所述的用于EUV光刻的光掩膜版组合曝光成像结构，其特征在于：所述透光基底包括石英基板；所述反射层包含的硅层和钼层的周期数为40~50，每个周期的硅层和钼层的厚度为3纳米~4纳米；所述覆盖层的材料包括钌，其厚度为2纳米~4纳米，所述吸收层的材料包括钽基材料及铬基材料中的一种，所述吸收层的厚度为40纳米~75纳米，所述吸收层的反射率小于2%；所述背面导电层的材料为铬、铬氧化物、铬氮化物及硼化钽中的一种，其厚度为20纳米~70纳米。
7.一种用于EUV光刻的光掩膜版组合曝光成像工艺，其特征在于，包括步骤：
提供一反射式光掩模版组，所述反射式光掩模版组包括：具有第一反射式掩模图形的第一反射式光掩模版和具有第二反射式掩模图形的第二反射式光掩模版；以及反射装置，设置于所述第一反射式光掩模版与所述第二反射式光掩模版的光路上；
曝光光线经所述第一反射式光掩模版后，将带有所述第一反射式光掩模版的图形信息的反射至所述第二反射式光掩模版，使得从所述第二反射式光掩模版反射的光线同时包含所述第一反射式掩模图形和所述第二反射式掩模图形的组合投影图案，以通过所述组合投影图案在晶圆上实现一次性曝光。
8.一种用于EUV光刻的反射式光掩模版组，其特征在于，所述反射式光掩模版组包括：
第一反射式光掩模版，具有第一反射式掩模图形；
第二反射式光掩模版，具有第二反射式掩模图形；
所述第一反射式掩模图形和所述第二反射式掩模图形的组合形成总掩模图案，所述总掩模图案可通过一次性曝光在晶圆上实现预设图形。
9.根据权利要求8所述的用于EUV光刻的反射式光掩模版组，其特征在于：所述第一反射式掩模图形的投影图案包括多个独立的第一图案单元，所述第二反射式掩模图形的投影图案包括多个独立的第二图案单元，所述总掩模图案中，任意相邻的所述第一图案单元与所述第二图案单元的间距小于任意相邻的两个所述第一图案单元的间距，且任意相邻的所述第一图案单元与所述第二图案单元的间距小于任意相邻的两个所述第二图案单元的间距。
10.根据权利要求8所述的用于EUV光刻的反射式光掩模版组，其特征在于：所述反射式光掩模版结构进一步包括一个或多个具有不同掩模图形的反射式光掩模版以及一个或多个反射装置，所述反射装置设置于相邻的两个反射式光掩模版的光路上，使得经过所述反射式光掩模版结构的光线同时包含所有掩模图形的组合投影图案，以通过所述组合投影图案在晶圆上实现一次性曝光。
11.根据权利要求8所述的用于EUV光刻的反射式光掩模版组，其特征在于：所述反射式光掩模版包括：
透光基底，包括相对的第一面和第二面；
反射层，位于所述透光基底的第一面上，包括多个交替层叠的硅层和钼层；
覆盖层，位于所述反射层上；
吸收层，位于所述覆盖层上，所述吸收层中形成有显露所述反射层的图形窗口；
背面导电层，形成于所述透光基底的第二面。
12.一种投影式光刻机，其特征在于，所述投影式光刻机包括：
光源结构，用于产生所需波长的光线；
照明光学模组，用于对所述光线进行处理，以形成适于曝光的光线；
如权利要求1~6任意一项所述的用于EUV光刻的光掩膜版组合曝光成像结构；
投影定位模组，用于将带有所述反射式光掩模版结构的组合投影图案投影的光线至晶圆上；
晶圆平台模组，用于晶圆的定位和固定。
13.根据权利要求12所述的投影式光刻机，其特征在于：所述光源结构包括：
等离子体光源，用于产生光线；
气体屏障，用于阻挡所述等离子体并使所述光线通过；
光线收集器，用于收集所述光线并对所述光线进行处理，形成具有一定波宽和角度的出射光；
光栅滤波器，用于对所述出射光进行过滤。
14.根据权利要求12所述的投影式光刻机，其特征在于：所述照明光学模组至少一个反射镜装置和至少一个光瞳反射镜装置，所述反射镜装置和所述光瞳反射镜装置被布置成使所述光源结构发出的光线获得所需分布角以及所需均匀性的适于曝光的光线。
15.根据权利要求12所述的投影式光刻机，其特征在于：所述投影定位模组包括多个反射元件，用于将带有所述反射式光掩模版结构的组合投影图案投影的光线至晶圆上。
16.根据权利要求12所述的投影式光刻机，其特征在于：所述晶圆平台模组至少包括一晶圆台以及一晶圆定位装置。
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