DE102009054986A1

DE102009054986A1 - Reflektive Maske für die EUV-Lithographie

Info

Publication number: DE102009054986A1
Application number: DE102009054986A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Dr. 73457 Kamenov; Sascha Dr. 73434 Migura
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2029-12-19
Also published as: WO2011073441A2; EP2513721B1; JP2013514651A; KR101714818B1; US20120320348A1; KR20120098886A; DE102009054986B4; EP2513721A2; CN102770806B; WO2011073441A3; CN102770806A; US8486590B2; JP5926190B2

Abstract

Um die Maske einer EUV-Lithographievorrichtung in Hinblick auf hohe Reflektivität zu verbessern wird eine reflektive Maske für die EUV-Lithographie vorgeschlagen, die ein reflektives Viellagensystem auf einem Substrat aufweist, das für eine Arbeitswellenlänge im EUV-Bereich ausgelegt ist und Stapel mit Lagen aus mindestens zwei Materialien mit unterschiedlichem Realteil des Brechungsindex bei der Arbeitswellenlänge aufweist, wobei das Viellagensystem (V) derart ausgelegt ist, dass bei Bestrahlung mit EUV-Strahlung bei einer festen Wellenlänge und einem Winkelintervall zwischen kleinstem und größtem Einfallswinkel, das sich aus numerischer Apertur und Abbildungsmaßstab eines auf die Maske folgenden Projektionsobjektivs ergibt, die Apodisierung bei weniger als 30% liegt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine reflektive Maske für die EUV-Lithographie, die ein reflektives Viellagensystem auf einem Substrat aufweist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine EUV-Lithographievorrichtung mit einer solchen Maske.
Bei lithographischen Strukturierungsmethoden beispielsweise von Halbleiterbauelementen wird mittels einer EUV-Lithographievorrichtung die Struktur einer Maske auf ein zu strukturierendes Objekt projiziert. Dazu wird die Maske mit Hilfe eines Beleuchtungssystems die Maske ausgeleuchtet und deren Struktur mit Hilfe eines Projektionssystems auf dem zu strukturierenden Objekt abgebildet.
Um bei der Produktion von Halbleiterbauelementen mit lithographischen Methoden immer feinere Strukturen erzeugen zu können, wird mit immer kurzwelligerem Licht gearbeitet. Arbeitet man im extremen ultravioletten (EUV) Wellenlängenbereich, etwa bei Wellenlängen zwischen ca. 5 nm und 20 nm, lässt sich nicht mehr mit linsenartigen Elementen in Transmission arbeiten, sondern werden Beleuchtungs- und Projektionssysteme aus Spiegelelementen mit an die jeweilige Arbeitswellenlänge angepasste Reflexbeschichtungen aufgebaut. Auch die Masken müssen in Reflexion arbeiten. Im Gegensatz zu Spiegeln im sichtbaren und ultravioletten Wellenlängenbereich lassen sich auch theoretisch pro Spiegel nur maximale Reflektivitäten von weniger als 80% erreichen. Da EUV-Lithographivorrichtungen in der Regel mehrere Spiegel aufweisen, müssen diese jeweils eine möglichst hohe Reflektivität aufweisen, um eine hinreichend hohe Gesamtreflektivität sicherzustellen.
Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich um 13 nm mit hohen Reflektivitätswerten sind zum Beispiel aus DE 101 55 711 A1 bekannt. Die dort beschriebenen Spiegel bestehen aus einer auf einem Substrat aufgebrachten Schichtanordnung, die eine Abfolge von Einzelschichten aufweist, wobei die Schichtanordnung eine Mehrzahl von Schichtteilsystemen umfasst, die jeweils eine periodische Abfolge von mindestens zwei eine Periode bildenden Einzelschichten unterschiedlicher Materialien aufweisen, wobei die Anzahl der Perioden und die Dicke der Perioden der einzelnen Teilsysteme von dem Substrat zur Oberfläche hin abnehmen. Solche Spiegel weisen eine Reflektivität von größer als 30% bei einem Einfallswinkelintervall zwischen 0° und 20° auf, wobei die Reflektivität in diesem Einfallswinkelintervall aber starke Schwankungen aufweist, was zu fehlerhaften Abbildungen im Rahmen eines EUV-Lithographieprozesses führen kann.
Der Einfallswinkel ist hierbei definiert als der Winkel zwischen der Einfallsrichtung eines Lichtstrahls und der Flächennormalen des Spiegels im Auftreffpunkt des Lichtstrahls auf den Spiegel. Das Einfallswinkelintervall ergibt sich dabei aus dem Winkelintervall zwischen dem größten und dem kleinsten jeweils betrachteten Einfallswinkel eines Spiegels.
Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich um 13 nm mit hohen Reflektivitätswerten sind auch aus der US 7,474,733 B1 bekannt. Die dort gezeigten Spiegel weisen hohe theoretische Reflektivitätswerte für Viellagensysteme auf, die für die höchsten Refiektivitätswerte aus mehr als 30 gleichen Perioden aus Silizium- und Rutheniumlagen bestehen. In der Praxis lassen sich diese theoretischen Refiektivitätswerte allerdings nicht erreichen, da sich zwischen Silizium- und Rutheniumlagen durch Interdiffusion Zwischenlagen ausbilden, was einen Kontrastverlust am Lagenübergang und damit eine Reflektivitätsreduzierung zur Folge hat. Dies gilt auch für die aus der US 7,382,527 B2 bekannten Spiegel für die EUV-Lithographie, bei denen Viellagensysteme auf der Basis von Silizium- und Rutheniumlagen und Viellagensysteme auf der Basis von Silizium- und Molybdänlagen übereinander angeordnet werden, um möglichst hohe Reflektivitäten zu erhalten.
Eine EUV-Lithographievorrichtung mit einer Maske ist beispielsweise aus der EP 1 434 093 A2 bekannt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine für die EUV-Lithographie geeignete Maske zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine reflektive Maske für die EUV-Lithographie, die ein reflektives Viellagensystem auf einem Substrat aufweist, das für eine Arbeitswellenlänge im EUV-Bereich ausgelegt ist und Stapel mit Lagen aus mindestens zwei Materialien mit unterschiedlichem Realteil des Brechungsindex bei der Arbeitswellenlänge aufweist, wobei das Viellagensystem derart ausgelegt ist, dass bei Bestrahlung mit EUV-Strahlung bei einer festen Wellenlänge und einem Winkelintervall zwischen kleinstem und größtem Einfallswinkel, das sich aus numerischer Apertur und Abbildungsmaßstab eines auf die Maske folgenden Projektionsobjektivs ergibt, die Apodisierung bei weniger als 30% liegt.
Die Apodisierung ist dabei ein Maß für die Schwankung der Reflektivität bei einer Wellenlänge innerhalb des Einfallswinkelintervalls und ist definiert als Differenz der maximalen Reflektivität mit der minimalen Reflektivität im Einfallswinkelintervall dividiert durch die maximale Reflektivität, was in Prozent angegeben werden kann. insbesondere in Hinblick auf eine hohe Abbildungsqualität der Maskenstruktur auf ein zu strukturierendes Objekt im Rahmen eines EUV-Lithographieprozesses ist es von großem Vorteil, wenn Reflektion an der Maske möglichst gleichmäßig über ein möglichst großes Einfallswinkelintervall ist.
Das Einfallswinkelintervall auf einer Maske bei ihrer Verwendung in einer EUV-Lithographievorrichtung ist festgelegt durch die numerische Apertur und den Abbildungsmaßstab des Projektionsobjektivs, das im Strahlengang zwischen Maske und durch den lithographischen Prozess zu strukturierenden Objekt angeordnet ist und die Struktur der Maske auf das zu strukturierende Objekt abbildet. Das Einfallswinkelintervall berechnet sich aus zweimal den Arcussinus des Produkts aus numerischer Apertur und Abbildungsmaßstab. Die hier vorgeschlagene Maske weist auf dem gesamten Einfallswinkelintervall für ein bestimmtes Projektionsobjektiv einer EUV-Lithographievorrichtung eine Apodisierung von weniger als 30% auf.
Es hat sich herausgestellt, dass einerseits Viellagensysteme, wie sie allgemein für die Reflektion von EUV-Strahlung eingesetzt werden, darauf hin optimiert werden können, dass sie die Wellenlänge, für die sie ausgelegt sind, nicht bei einem festen Einfallswinkel mit sehr hoher Reflektivität reflektieren, sondern über ein Einfallswinkelintervall mit etwas geringerer Reflektivität reflektieren. Für das Ausleuchten der Maske und das Projizieren ihrer Struktur kann dies zu einer insgesamt höheren Reflektivität führen, wenn die Maske gleichzeitig mit mehreren Einfallswinkel bestrahlt wird und durch die besondere Ausgestaltung des auf der Maske befindlichen Viellagensystems der mittlere Wert der Reflektivität über das Einfallswinkelintervall gegenüber den herkömmlichen Viellagensystemen, die für maximale Reflektivität bei einer Wellenlänge im EUV-Bereich und einem Einfallswinkel optimiert sind.
Bei dem Viellagensystem handelt es sich im Wesentlichen um alternierend angeordnete Lagen eines bei der gewünschtem Arbeitswellenlänge etwas schwächer brechenden bzw. stärker absorbierenden Materials, auch Absorber genannt, und eines etwas weniger absorbierenden Materials, auch Spacer genannt. Über diese alternierenden Lagen wird ein Kristall simuliert, wobei die Lagen aus schwächer brechendem Material den Netzebenen entsprechen, an denen Bragg-Reflexion stattfinden kann. Die Dicke eines Stapels aus Lage aus schwächer brechendem Material und aus Lage aus stärker brechendem Material kann über das gesamte Viellagensystem konstant oder auch variabel sein wie auch das Lagendickenverhältnis innerhalb eines Stapels. Es können auch zusätzliche Lagen zwischen den alternierenden Lagen vorgesehen sein. Die erste Lage auf dem Substrat kann eine Absorberlage oder eine Spacerlage sein. Auch die zum Vakuum hin abschließende Lage kann sowohl eine Absorberlage als auch eine Spacerlage sein. Sowohl zwischen Substrat und Viellagensystem als auch auf dem Viellagensystem zum Vakuum hin können eine oder mehrere zusätzlichen Lagen vorgesehen sein, beispielsweise zum Schutz des darunterliegenden Viellagensystems oder zur Spannungskompensation zwischen Substrat und Viellagensystem oder innerhalb des Viellagensystems.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Arbeitswellenlänge in der Praxis immer einem Wellenlängenband endlicher Breite entspricht, die aber sehr schmal gegenüber dem Wellenlängenbereich des Spektrum beispielsweise von Plasmaquellen ist, die u. a. als EUV-Strahlungsquelle verwendet werden.
Die reflektive Maske ist eine Vorrichtung, mit deren Hilfe man im Rahmen von Lithographieverfahren Objekte strukturieren kann, indem die auf der Maske vorhandene Struktur auf dem zu strukturierenden Objekt abgebildet wird. Oft, aber nicht immer wird die Struktur der Maske bei der Abbildung verkleinert. Je nach Art des Lithographieverfahrens und Auslegung der Lithographievorrichtung wird die Struktur der Maske in einem Belichtungsschritt abgebildet oder wird die Struktur der Maske schrittweise abgerastert und in mehr als einem Belichtungsschritt abgebildet. In letzterem Fall wird die Maske auch als Retikel bezeichnet. Die Struktur auf der Maske kann als Negativ oder als Positiv der gewünschten Struktur auf dem zu strukturierenden Objekt ausgebildet sein. Die Struktur auf der Maske kann durch eine bei der Arbeitswellenlänge stark absorbierende Schicht ausgebildet werden. in der Regel haben Masken bisher eine ebene Oberfläche.
Vorteilhafterweise ist das Viellagensystem derart ausgefegt, dass bei Bestrahlung mit EUV-Strahlung bei einer festen Wellenlänge und einem Winkelintervall zwischen kleinstem und größtem Einfallswinkel von bis zu 21° die Apodisierung bei weniger als 30% liegt, bevorzugt bei einem Winkelintervall zwischen kleinstem und größtem Einfallswinkel von bis zu 14° die Apodisierung bei weniger als 20% liegt.
In bevorzugten Ausführungsformen das Viellagensystem derart ausgelegt ist, dass bei Bestrahlung mit EUV-Strahlung bei einer festen Wellenlänge und einem Winkelintervall zwischen kleinstem und größtem Einfallswinkel von bis zu 14° die Reflektivität bei mindestens 40% liegt, um bei Einsatz in einer EUV-Lithographievorrichtung einen hohen Durchsatz an zu strukturierenden Objekten ermöglichen zu können.
Vorteilhafterweise ist das Viellagensystem derart ausgelegt, dass bei Bestrahlung mit EUV-Strahlung in einem Wellenlängenintervall einer Breite von ±20% einer mittleren Wellenlänge und einem Winkelintervall zwischen kleinstem und größtem Einfallswinkel, das sich aus numerischer Apertur und Abbildungsmaßstab eines auf die Maske folgenden Projektionsobjektivs ergibt, die Apodisierung bei weniger als 30% liegt, um die Abbildungsqualität weiter erhöhen zu können.
Es ist auch von Vorteil, wenn das Viellagensystem derart ausgelegt ist, dass bei Bestrahlung mit EUV-Strahlung in einem Wellenlängenintervall einer Breite von ±20% einer mittleren Wellenlänge und einem Winkelintervall zwischen kleinstem und größtem Einfallswinkel, das sich aus numerischer Apertur und Abbildungsmaßstab eines auf die Maske folgenden Projektionsobjektivs ergibt, die Reflektivität bei mindestens 30% liegt, um einen hinreichenden Durchsatz an zu strukturierenden Objekten während des Lithographieprozesses gewährleisten zu können.
Vorzugsweise ist das auf der Maske befindliche Viellagensystem für eine maximale Reflektivität in einem Wellenlängenbereich zwischen 13,0 nm und 14,0 nm ausgelegt. In diesem Wellenlängenbereich arbeiten die meisten bisher existierenden EUV-Lithographievorrichtungen. Viellagensysteme zeigen in der Regel eine starke Wellenlängenabhängigkeit der Reflektivität mit einem deutlichen maximalen Reflektivitätsbereich auf. Über Ausgestaltung und Dimensionierung der Lagenabfolgen sowie die Wahl der Lagenmaterialien lässt sich der Wellenlängenbereich maximaler Reflektivität einstellen.
In bevorzugten Ausführungsformen weist das Viellagensystem eine Mehrzahl von Teilsystemen auf, die jeweils aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Stapeln an Einzellagen bestehen, wobei die Lagen eines Stapels innerhalb eines jeden Teilsystems eine konstante Dicke aufweisen, die zu einer Stapeldicke führen, welche von der Stapeldicke eines benachbarten Teilsystems abweicht, und wobei die erste Lage mit größerem Realteil des Brechungsindex des vom Substrat am weitesten entfernten Teilsystems unmittelbar auf die letzte Lage mit größerem Realteil des Brechungsindex des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Teilsystem folgt.
Hierbei folgen die Teilsysteme des Viellagensystems der reflektiven Maske unmittelbar aufeinander und werden durch kein weiteres Lagen- oder Schichtsystem getrennt. Ferner wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Teilsystem von einem benachbarten Teilsystem, selbst bei ansonsten gleichem Dickenverhältnis der Lagen aus Material mit unterschiedlichem Realteil des Brechungsindex bei der Arbeitswellenlänge unterschieden, wenn als Abweichung in der Dicke der Stapel der benachbarten Teilsysteme eine Abweichung um mehr als 0,1 nm vorliegt, da ab einer Differenz von 0,1 nm von einer anderen optischen Wirkung der Teilsysteme mit ansonsten Lagendickenverhältnis ausgegangen werden kann.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass zur Erzielung einer hohen und gleichmäßigen Reflektivität über ein großes Einfallswinkelintervall hinweg die Lage aus Material mit höherem Realteil des Brechungsindex des vom Substrat am weitesten entfernten Teilsystems unmittelbar auf die letzte Lage aus Material mit höherem Realteil des Brechungsindex des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Teilsystems folgen sollte.
Bevorzugt beträgt insbesondere bei diesen Ausführungsformen die Transmission an EUV-Strahlung durch das vom Substrat am weitesten und das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Teilsystem weniger als 10%, bevorzugt weniger als 2%.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass zur Erzielung einer hohen und gleichmäßigen Reflektivität über ein großes Einfallswinkelintervall hinweg der Einfluss von unter dem Viellagensystem sich befindlichen Schichten bzw. Lagen oder des Substrates reduziert werden muss. Dies ist insbesondere für ein Viellagensystem notwendig, bei dem das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Teilsystem eine derartige Abfolge der Stapel aufweist, dass die erste Lage aus Material mit höherem Realteil des Brechungsindex des vom Substrat am weitesten entfernten Teilsystems unmittelbar auf die letzte Lage aus Material mit höherem Realteil des Brechungsindex des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Teilsystems folgt. Eine einfache Möglichkeit, den Einfluss unter dem Viellagensystem liegender Schichten oder des Substrates zu reduzieren, besteht darin, das Viellagensystem so auszulegen, dass diese möglichst wenig EUV-Strahlung zu den unter dem Viellagensystem liegenden Schichten hindurch lässt. Hierdurch wird diesen Schichten oder dem Substrat die Möglichkeit genommen, zu den Reflektivitätseigenschaften der Maske einen signifikanten Beitrag zu leisten.
Vorteilhafterweise weist das Viellagensystem eine Mehrzahl von Teilsystemen auf, die jeweils aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Stapeln an Einzellagen bestehen, wobei die Lagen eines Stapels innerhalb eines jeden Teilsystems eine konstante Dicke aufweisen, die zu einer Stapeldicke führen, welche von der Stapeldicke eines benachbarten Teilsystems abweicht, und wobei das vom Substrat am weitesten entfernt Teilsystem eine Anzahl der Stapel aufweist, die größer ist als die Anzahl der Stapel des vom Substrat am zweitweitesten entfernte Teilsystem ist.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass zur Erzielung einer hohen und gleichmäßigen Reflektivität über ein großes Einfallswinkelintervall hinweg, die Anzahl der Stapel für das vom Substrat am weitesten entfernte Teilsystem größer sein muss, als für das vom Substrat am zweitweitesten entfernten Teilsystems.
Bevorzugt weist das Viellagensystem eine Mehrzahl von Teilsystemen auf, die jeweils aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Stapeln an Einzellagen bestehen, wobei die Lagen eines Stapels innerhalb eines jeden Teilsystems eine konstante Dicke aufweisen, die zu einer Stapeldicke führen, welche von der Stapeldicke eines benachbarten Teilsystems abweicht, und wobei das vom Substrat am weitesten entfernte Teilsystem eine Dicke der Lage mit dem höheren Realteil des Brechungsindex von der Dicke der Lage mit dem höheren Realteil des Brechungsindex des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Teilsystems um mehr als 0,1 nm abweicht.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass zur Erzielung einer hohen und gleichmäßigen Reflektivität über ein großes Einfallswinkelintervall hinweg, die Dicke der Lage mit dem höheren Realteil des Brechungsindex für das vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem von der Dicke der Lage mit dem höheren Realteil des Brechungsindex des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystems um mehr als 0,1 nm abweicht. Dies gilt insbesondere bei Ausführungsformen, bei denen die Anzahl der Stapel für das vom Substrat am weitesten entfernte Teilsystem größer ist, als für das vom Substrat am zweitweitesten entfernten Teilsystems.
Bevorzugt sind die Teilsystemen aus den gleichen Materialien aufgebaut. da sich die Herstellung von Masken dadurch vereinfacht.
Ferner wurde erkannt, dass sich besonders hohe Reflektivitätswerte für ein Viellagensystem mit einer geringen Anzahl von Teilsystemen erreichen lassen, wenn der Stapel für das vom Substrat am weitesten entfernte Teilsystem eine Dicke der Lage mit niedrigerem Realteil des Brechungsindex aufweist, welche kleiner ist als 80% der Dicke der Lage mit niedrigerem Realteil des Brechungsindex des Stapels für das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Teilsystem.
Ebenso lassen sich besonders hohe Reflektivitätswerte für ein Viellagensystem mit einer geringen Anzahl von Teilsystemen erreichen, wenn der Stapel für das vom Substrat am weitesten entfernte Teilsystem eine Dicke der Lage mit höherem Realteil des Brechungsindex aufweist, welche mehr als 120% der Dicke der Lage mit höherem Realteil des Brechungsindex des Stapels für das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Teilsystem.
Vorteilhafterweise umfasst das Viellagensystem mindestens drei Teilsysteme und ist die Anzahl der Stapel des dem Substrat am nächsten gelegenen Teilsystems größer als für das vom Substrat am weitesten entfernte Teilsystem und/oder größer als für das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem. Durch diese Maßnahmen wird eine Entkopplung der Reflektionseigenschaften der Maske von unter dem Viellagensystem liegenden Schichten oder des Substrates begünstigt, so dass weitere Schichten mit anderen funktionalen Eigenschaften oder andere Substratmaterialien verwendet werden können, um beispielsweise hierdurch unter dem Viellagensystem liegende Schichten oder das Substrat vor der EUV-Strahlung ausreichend zu schützen.
Vorteilhafterweise entspricht die Anzahl der Stapel des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Teilsystems einem Wert zwischen 2 und 12. Ebenso ist es von Vorteil, wenn die Anzahl der Stapel des vom Substrat am weitesten entfernten Teilsystems einem Wert zwischen 9 und 16 entspricht. Eine reflektive Maske für die EUV-Lithographie mit einem reflektiven Viellagensystem, dessen Anzahl der Stapel des vom Substrat am weitesten entfernten Teilsystems einem Wert zwischen 9 und 16 entspricht bzw. dessen Anzahl der Stapel des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Teilsystems einem Wert zwischen 2 und 12 entspricht, ist besonders einfach herzustellen. Die Begrenzung der insgesamt für die Maske benötigten Schichten führen zu einer Reduktion der Komplexität und des Risikos bei der Herstellung der Maske.
Vorzugsweise weist die Maske einen Dickenfaktor des Viellagensystems auf, der entlang der Maskenoberfläche Werte zwischen 0,95 und 1,10 annimmt. Der Dickenfaktor ist dabei der Faktor, mit dem alle Lagendicken eines gegebenen Viellagensystemdesigns multipliziert an einem Ort auf dem Substrat realisiert werden. Ein Dickenfaktor von 1 entspricht somit dem nominellen Viellagendesign. Durch den Dickenfaktor als weiteren Freiheitsgrad ist es möglich, unterschiedliche Orte der Maske an unterschiedliche dort vorkommende Einfallswinkelintervalle gezielter anzupassen, ohne das Viellagensystemdesign der Maske an sich ändern zu müssen, so dass die Maske letztendlich für höhere Einfallswinkelintervalle über verschiedene Orte auf der Maske hinweg höhere Reflektivitätswerte liefert, als das zugehörige Viellagensystemdesign bei einem festen Dickenfaktor von 1 an sich dies zulässt. Durch die Anpassung des Dickenfaktors lässt sich über die Gewährleistung hoher Einfallswinkel hinaus somit auch eine weitere Reduktion der Apodisierung erreichen. Besonders bevorzugt korreliert der Dickenfaktor des Viellagensystems an Orten der Maskenoberfläche mit dem dort auftretenden maximalen Einfallswinkel, da beispielsweise für einen höheren maximalen Einfallswinkel ein höherer Dickenfaktor zur Anpassung hilfreich sein kann.
Vorteilhafterweise ist zwischen Lagen aus alternierenden Materialien mit höherem und niedrigerem Realteil des Brechungsindex eine Barrierelagen aus Borkarbid, Kohlenstoff, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, Siliziumborid, Molybdännitrid, Molybdänkarbid, Molybdänborid, Rutheniumnitrid, Rutheniumkarbid, Rutheniumborid oder einer Kombination davon angeordnet. Die Barrierelagen tragen dazu bei, dass weniger Interdiffusion zwischen den einzelnen Lagen aus Material mit höherem oder niedrigerem Realteil des Brechungsindex stattfindet und so der Kontrast innerhalb des Viellagensystems möglichst nahe am theoretischen Idealwert ist und damit auch die tatsächliche Reflektivität möglichst nahe am theoretischen Idealwert ist. In bevorzugten Varianten ist zwischen allen Lagen aus den Materialien mit unterschiedlichem Realteil des Brechungsindex Barrierelagen angeordnet. Je nach Interdiffusionskoeffizienten an den unterschiedlichen Grenzflächen zwischen zwei Lagen kann es auch ausreichen, an jeder zweiten Grenzfläche eine Barrierelage vorzusehen, oder kann es von Vorteil sein, an verschiedenen Grenzflächen unterschiedlich dicke Barrierelagen vorzusehen.
Bevorzugt ist zumindest für eine Periode des Viellagensystems mit einer Lage aus Material mit größerem Realteil und einer Lage aus Material mit niedrigerem Realteil des Brechungsindex bei der Arbeitswellenlänge das Material mit größerem Realteil des Brechungsindex Silizium und das Material mit niedrigerem Realteil des Brechungsindex Ruthenium, wobei besonders bevorzugt zwischen einigen oder sogar allen Silizium- und Rutheniumlagen eine Barrierelage angeordnet ist. Besonders bevorzugt weisen alle Perioden Silizium als Material mit größerem Realteil und Ruthenium als Material mit niedrigerem Realteil des Brechungsindex auf.
Ganz besonders bevorzugt ist in letzterem Fall mindestens eine Barrierelage aus Borkarbid mit einer Dicke von größer 0,35 nm, insbesondere 0,4 nm vorgesehen, um nicht nur die Interdiffusion zwischen Silizium und Ruthenium zu unterdrücken, sondern auch dazu beizutragen, dass bei verschiedenen Einfallswinkeln eine möglichst hohe Reflektivität erreicht wird. Vorteilhaft sollte das Viellagensystem der Maske dabei eine Barrierelage aus Borkarbid mit einer Dicke von kleiner 1 nm, bevorzugt kleiner 0,8 nm, insbesondere bevorzugt kleiner 0,6 nm aufweisen, da bei größeren Lagendicken der Barrierelage die durch die Barrierelage erzielten höheren Reflektivitätswerte aufgrund der absorbierenden Wirkung der Lagen beispielsweise im Wellenlängenband um 13 nm bis 14 nm wieder abnehmen. Besonders vorteilhaft ist es aus produktionstechnischen Gründen, wenn sich zwischen den Einzellagen aus Silizium und Ruthenium jeweils immer eine gleich dicke Barrierelage aus Borkarbid mit einer Dicke zwischen 0,4 nm und 0,6 nm befindet, da sich dann Umstellungen von Beschichtungsprozessen bzw. Beschichtungsanlagen vermeiden lassen. Ebenso vorteilhaft sollten die Lagen aus Silizium eine Dicke zwischen 4 nm und 7 nm und die Lagen aus Ruthenium eine Dicke zwischen 2,5 nm und 4,5 nm aufweisen. Ferner ist auch für alle anderen Ausführungsformen von Vorteil, wenn ein Deckschichtsystem das Viellagensystem der Maske abschließt und dabei mindestens eine Schicht aus einem chemisch inerten Material umfasst, um die Maske gegen Umwelteinflüsse und die dadurch bedingten Reflektivitätsverluste zu schützen.
In bevorzugten Ausführungsformen ist zumindest für ein Stapel des Viellagensystems mit einer Lage aus Material mit größerem Realteil und einer Lage aus Material mit niedrigerem Realteil des Brechungsindex bei der Arbeitswellenlänge das Material mit größerem Realteil des Brechungsindex Silizium und das Material mit niedrigerem Realteil des Brechungsindex Molybdän ist. Besonders bevorzugt weisen alle Stapel Silizium als Material mit größerem Realteil und Molybdän als Material mit niedrigerem Realteil des Brechungsindex auf. Viellagensysteme auf der Basis von alternierenden Lagen aus Silizium und Molybdän eignen sich besonders gut für die Reflektion von EUV-Strahlung einer Wellenlänge im Bereich von ca. 13 nm bis 14 nm.
Ferner wird die Aufgabe durch eine EUV-Lithographievorrichtung mit einer wie zuvor beschriebenen Maske gelöst.
Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können.
Die vorliegende Erfindung soll unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dazu zeigen
1 schematisch eine erste Ausführungsform einer Maske für die EUV-Lithographie mit einem reflektiven Viellagensystem
2 schematisch eine zweite Ausführungsform einer Maske für die EUV-Lithographie mit einem reflektiven Viellagensystem
3 schematisch eine dritte Ausführungsform einer Maske für die EUV-Lithographie mit einem reflektiven Viellagensystem
4 schematisch eine vierte Ausführungsform einer Maske für die EUV-Lithographie mit einem reflektiven Viellagensystem
5 schematisch eine Prinzipskizze einer EUV-Lithographievorrichtung mit einer hier vorgeschlagenen Maske;
6 die Reflektivität in Abhängigkeit vom Einfallswinkels für mehrere Wellenlängen einer herkömmlichen Maske;
7 die Reflektivität in Abhängigkeit von der Wellenlänge für einen Einfallswinkel einer herkömmlichen Maske;
8 die Reflektivität in Abhängigkeit vom Einfallswinkels für mehrere Wellenlängen einer Maske wie in 1 dargestellt;
9 die Reflektivität in Abhängigkeit von der Wellenlänge für einen Einfallswinkel einer Maske wie in 1 dargestellt;
10 die Reflektivität in Abhängigkeit vom Einfallswinkel für eine Wellenlänge für eine Maske wie in 1 dargestellt mit unterschiedlichen Dickenfaktoren;
11 die Reflektivität in Abhängigkeit vom Einfallswinkel für eine Wellenlänge für eine Maske wie in 2 dargestellt;
12 die Reflektivität in Abhängigkeit vom Einfallswinkel für eine Wellenlänge für eine Maske wie in 3 dargestellt; und
13 die Reflektivität in Abhängigkeit vom Einfallswinkel für eine Wellenlänge für eine Variante der Maske wie in 3 dargestellt.
Nachfolgend werden anhand der 1 bis 4 verschiedene Ausführungsformen einer Maske beispielhaft beschrieben, wobei übereinstimmende Merkmale gleiche Bezugszeichen in den Figuren besitzen. Ferner werden übereinstimmende Merkmale bzw. Eigenschaften dieser Masken zusammenfassend für die 1 bis 4 nachfolgend im Anschluss an die Beschreibung zu 3 bzw. 4 erläutert.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Maske M für die EUV-Lithographie umfassend ein Substrat S und ein Viellagensystem V. Dabei umfasst das Viellagensystem V eine Mehrzahl von Teilsystemen P', P'' und P''', die jeweils aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Stapeln P₁, P₂ und P₃ an Einzellagen bestehen, wobei die Stapel P₁, P₂ und P₃ zwei Einzellagen aus unterschiedlichen Materialien für eine hochbrechende Lage H', H'' und H''' aus einem Material mit höherem Realteil des Brechungsindex bei der Arbeitswellenlänge, bei der die EUV-Lithographie durchgeführt wird, und eine niedrigbrechende Lage L', L'' und L''' aus einem Material mit einem niedrigerem Realteil des Brechungsindex umfassen und innerhalb eines jeden Teilsystems P', P'' und P''' eine konstante Stapeldicke d₁, d₂ und d₃ aufweisen, welche von der Stapeldicke eines benachbarten Teilsystems abweicht. Dabei weist das vom Substrat S am weitesten entfernte Teilsystem P''' eine Anzahl N₃ der Stapel P₃ auf, die größer ist als die Anzahl N₂ der Stapel P₂ für das vom Substrat S am zweitweitesten entfernte Teilsystem P''. Zusätzlich weist das vom Substrat S am zweitweitesten entfernte Teilsystem P'' eine derartige Abfolge der Stapel P₂ auf, dass die erste hochbrechende Lage H''' des vom Substrat S am weitesten entfernten Teilsystems P''' unmittelbar auf die letzte hochbrechende Lage H'' des vom Substrat S am zweitweitesten entfernten Teilsystems P'' folgt.
Somit ist in 1 die Reihenfolge der hochbrechenden Lagen H'' und niedrigbrechenden Lagen L'' innerhalb der Stapel P₂ im vom Substrat S am zweitweitesten entfernten Teilsystem P'' gegenüber der Reihenfolge der hochbrechenden Lagen H', H''' und niedrigbrechenden Lagen L', L''' Lagen innerhalb der anderen Stapel P₁, P₃ der anderen Teilsysteme P', P''' umgekehrt, so dass auch de erste niedrigbrechende Lage L'' des vom Substrat S am zweitweitesten entfernten Teilsystem P'' optisch wirksam auf die letzte niedrigbrechende Lage L' des dem Substrat S am nächsten gelegenen Teilsystems P' folgt. Damit unterscheidet sich das vom Substrat S am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem P'' der 1 in der Reihenfolge der Schichten auch von allen anderen Teilsystemen der 2 und 3, welche nachfolgend beschrieben werden.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Maske M für die EUV-Lithographie umfassend ein Substrat S und ein Viellagensystem V, die sich von der in 1 dargestellten Maske M1 dahingehend unterscheidet, dass das vom Substrat S am zweitweitesten entfernte Teilsystem P'' eine Lagenabfolge der Stapel P₂ aufweist, die der Lagenabfolge der Stapel P₁ und P₃ der anderen Teilsysteme P' und P''' entspricht, so dass die erste hochbrechende Lage H''' des vom Substrat S am weitesten entfernte Teilsystem P''' optisch wirksam auf die letzte niedrigbrechende Lage L'' des vom Substrat S am zweitweitesten entfernten Teilsystems P'' folgt.
Die 3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Maske M. Dabei umfasst das Viellagensystem V eine Mehrzahl von Teilsystemen P'' und P''', die jeweils aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Stapeln P₂ und P₃ an Einzellagen bestehen, wobei die Stapel P₂ und P₃ zwei Einzellagen aus unterschiedlichen Materialien für eine hochbrechende Lage H'' und H''' und eine niedrigbrechende Lage L'' und L''' umfassen und innerhalb eines jeden Teilsystems P'' und P''' eine konstante Stapeldicke d₂ und d₃ aufweisen, welche von einer Stapeldicke eines benachbarten Teilsystems abweicht. Dabei weist das vom Substrat am weitesten entfernte Teilsystem P''' eine Anzahl N₃ der Stapel P₃ auf, die größer ist als die Anzahl N₂ der Stapel P₂ für das vom Substrat S am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem P''. In einer Variante dieser Ausführungsform kann wie bei der in 1 dargestellten Maske die Reihenfolge der Lagen im vom Substrat S am zweitweitesten entfernten Teilsystem P'' verglichen zum am weitesten entfernten Teilsystem P''' umgekehrt sein, so dass die erste hochbrechende Lage H''' des vom Substrat S am weitesten entfernten Teilsystems P''' optisch wirksam auf die letzte niedrigbrechende Lage L'' des vom Substrat S am zweitweitesten entfernte Teilsystem P'' folgt.
Insbesondere bei einer geringen Anzahl von Teilsystemen von zum Beispiel nur zwei Teilsystemen zeigt sich, dass hohe Reflektivitätswerte erzielt werden, wenn der Stapel P₃ für das vom Substrat S am weitesten entfernte Teilsystem P''' eine Dicke der hochbrechenden Lage H''' aufweist, die mehr als 120%, insbesondere mehr als das Doppelte der Dicke der hochbrechenden Lage H'' des Stapels P₂ des vom Substrat S am zweitweitesten entfernten Teilsystems P'' beträgt.
Die Teilsysteme der Viellagensysteme der in den 1 bis 3 dargestellten Masken folgen unmittelbar aufeinander und werden durch kein weiteres Lagensystem getrennt. Eine Trennung der Teilsysteme durch eine einzelne Zwischenlage ist jedoch zur Anpassung der Teilsysteme aneinander bzw. zur Optimierung der optischen Eigenschaften des Viellagensystems denkbar. Allerdings sollte keine Zwischenlage zwischen zwei Teilsystemen vorgesehen werden, deren hochbrechende Lagen unmittelbar aufeinander treffen, wie beispielsweise in 1 dargestellt, da hierdurch der gewünschte optische Effekt durch die Umkehrung der Abfolge der Lagen unterbunden würde.
Bevorzugt wird für hochbrechende Lagen das Material Silizium verwendet. In Kombination mit Silizium sind die Materialien Molybdän und Ruthenium als niedrigbrechende Lagen besonderes bevorzugt. Die komplexen Brechzahlen der Materialien sind in Tabelle 1 angegeben.
Zwischen den Lagen eines Stapels, bevorzugt entweder aus Silizium und Molybdän oder aus Silizium und Ruthenium, befindet sich in den 1 bis 3 jeweils eine Barrierelage B, das aus einem Material besteht, welches vorteilhafterweise ausgewählt oder als Verbindung zusammengesetzt ist aus der Gruppe der Materialien: Borkarbid, Kohlenstoff, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, Siliziumborid, Molybdännitrid, Molybdänkarbid, Malybdänborid, Rutheniumnitrid, Rutheniumkarbid und Rutheniumborid. Durch eine solche Barrierelage wird die Interdiffusion zwischen den beiden Einzellagen eines Stapels unterdrückt, wodurch der optische Kontrast beim Übergang zwischen beiden Einzellagen erhöht wird. Bei der Verwendung von den Materialien Molybdän und Silizium für die beiden Einzellagen eines Stapels kann eine Barrierelage oberhalb der Siliziumlage vom Substrat aus gesehen genügen, um für einen hinreichenden Kontrast zu sorgen. Die Barrierelage kann auch aus anderen als den oben angegebenen Materialien bestehen, insbesondere kann sie selbst zwei oder mehr Lagen aufweisen.
Barrierelagen, die das Material Borkarbid und eine Dicke zwischen 0,35 nm und 0,8 nm, bevorzugt zwischen 0,4 nm und 0,6 nm aufweisen, führen in der Praxis zu hohen Reflektivitätswerten des Viellagensystems. Insbesondere bei Teilsystemen aus Ruthenium und Silizium, wie in 4 für ein weiteres Ausführungsbeispiels einer Maske dargestellt, zeigen Barrierelagen aus Borkarbid bei Werten zwischen 0,4 nm und 0,6 nm für die Dicke der Barrierelage ein Maximum an Reflektivität.
Die Anzahl N₁, N₂ und N₃ der Stapel P₁, P₂ und P₃ der Teilsysteme P', P'' und P''' kann jeweils bis zu 100 Stapel der in den 1 bis 4 dargestellten Einzelstapel P, P₁, P₂ und P₃ umfassen. Ferner kann zwischen den in den 1 bis 4 dargestellten Viellagensystemen V und dem Substrat S eine Zwischenlage oder ein Zwischenlagensystem vorgesehen werden, das zur Spannungskompensation zwischen dem Viellagensystem V und dem Substrat S dient.
Als Materialien für die Zwischenlage bzw. das Zwischenlagensystem können die gleichen Materialien in der gleichen Abfolge wie für das Viellagensystem V selbst verwendet werden. Bei dem Zwischenlagensystem kann allerdings auf Barrierelagen verzichtet werden, da es in der Regel vernachlässigbar zur Reflektivität der Maske beiträgt und somit die Frage einer Kontrasterhöhung durch Barrierelagen hierbei unerheblich ist. Ebenso wären Zwischenlagensysteme aus alternierenden Chrom- und Scandium-Lagen oder amorphe Molybdän- oder Ruthenium-Lagen als Zwischenlage bzw. Zwischenlagensystem denkbar. Letztere können in ihrer Dicke so gewählt werden, z. B. größer als 20 nm, dass ein darunter liegendes Substrat ausreichend vor EUV-Strahlung geschützt wird. In diesem Falle würden die Lagen als eine sogenannten „Surface Protective Layer” (SPL) wirken und als Schutzschicht vor EUV-Strahlung schützen.
Die Viellagensysteme V werden in den 1 bis 3 von einem Deckschichtsystem C abgeschlossen, das zumindest eine Schicht aus einem chemisch inerten Material, wie z. B. Rhodium, Platin, Ruthenium, Palladium, Gold, Siliziumdioxid usw. als Abschlusslage I umfasst. Diese Abschlussschicht I verhindert somit die chemische Veränderung der Maskenoberfläche aufgrund von Umwelteinflüssen. Das Deckschichtsystem C in den in den 1 bis 3 dargestellten Beispielen besteht neben der Abschlusslage I aus einer hochbrechenden Lage H, einer niedrigbrechenden Lage L und einer Barrierelage B.
Die Dicke einer der Stapel P₁, P₂ und P₃ ergibt sich aus den 1 bis 3 als Summe der Dicken der einzelnen Lagen der entsprechenden Periode, d. h. aus der Dicke der hochbrechenden Lage, der Dicke der niedrigbrechenden Lage und ggf. der Dicke von zwei Barrierelagen. Somit können die Teilsysteme P', P'' und P''' in den 1 bis 3 dadurch voneinander unterschieden werden, dass ihre Stapel P₁, P₂ und P₃ eine unterschiedliche Dicke d₁, d₂ und d₃ aufweisen. Als unterschiedliche Teilsysteme P', P'' und P''' werden somit im Rahmen der vorliegenden Erfindung Teilsysteme verstanden, deren Stapel P₁, P₂ und P₃ sich in ihren Dicken d₁, d₂ und d₃ um mehr als 0,1 nm unterscheiden, da unterhalb einer Differenz von 0,1 nm nicht mehr von einer anderen optischen Wirkung der Teilsysteme bei ansonsten gleicher Lagendickenverhältnisse zwischen hoch- und niedrigbrechender Lage innerhalb eines Stapels ausgegangen werden kann. Ferner können an sich gleiche Teilsysteme auf unterschiedlichen Produktionsanlagen bei ihrer Herstellung um diesen Betrag in ihren Stapeldicken schwanken.
In 5 ist schematisch eine EUV-Lithographievorrichtung 200 dargestellt, in der eine wie zuvor beschriebene Maske MS verwendet wird. Unter Verwendung von EUV-Strahlung, die von dem Beleuchtungssystem 210 mittels verschiedener nicht dargestellter Spiegel in Hinblick auf ihre optischen Eigenschaften aufbereitet wird, wird in einem sogenannten „Stepp-and-Scan”-Verfahren, die Struktur auf der Maske MS beispielsweise in y-Richtung schrittweise abgerastert und in entsprechenden aufeinanderfolgenden Belichtungsschritten mit Hilfe des Projektionssystems 100 mit einer Abfolge von im vorliegenden Beispiel ach Spiegeln 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180 auf einen Wafer abzubilden. Um die Bewegungen der Maskenhalterung 220 und der Waferhalterung 230 entsprechend zu koordinieren, ist eine Steuereinheit 240 vorgesehen.
Mit Hilfe des Beleuchtungssystems 210 wird die EUV-Strahlung im Bereich der Arbeitswellenlänge, bei der der lithographische Prozess durchgeführt wird, so aufbereitet, dass beim Abrastern der Maske MS der jeweilige Abschnitt möglichst homogen ausgeleuchtet wird.
Wenn man versucht, die numerische Apertur der EUV-Lithographievorrichtung 200, insbesondere des Projektionssystems 100 zu vergrößern, um die Auflösung der Abbildung zu erhöhen, nimmt auch die Variation der Einfallswinkel der auf die Maske auftreffende Strahlung in jedem ausgeleuchteten Punkt zu.
Betrachtet man nun eine herkömmliche Maske mit einer üblichen Beschichtung auf der Basis von Molybdän und Silizium als alternierenden Materialien unterschiedlichen Realteils bei einer idealen Arbeitswellenlänge von in diesem Bespiel 13,5 nm bzw. einem realen Arbeitswellenlängenband von hier 13,2 nm bis 13,8 nm, so stellt man fest, dass eine teilweise sehr starke Apodisierung vorliegt.

Für die Berechnungen der in den folgenden Figuren dargestellten Reflektivitätswerte wurden die in Tabelle 1 angegebenen komplexen Brechungsindizes n ~ = n – i·k für die genutzten Materialien bei der Wellenlänge von 13,5 nm verwendet. Hierbei ist zu beachten, dass Reflektivitätswerte von realen Masken gegenüber den dargestellten theoretischen Reflektivitätswerten niedriger ausfallen können, da insbesondere die Brechungsindizes von realen dünnen Schichten von den in der Tabelle 2 genannten Literaturwerten abweichen können.

Material	Symbol chemisch	Symbol Schichtdesign	n	k
Substrat			0.973713	0.0129764
Silizium	Si	H, H', H'', H'''	0.999362	0.00171609
Borkarbid	B₄C	B	0.963773	0.0051462
Molybdän	Mo	L, L', L'', L'''	0.921252	0.0064143
Ruthenium	Ru	M, L, L', L'', L'''	0.889034	0.0171107
Vakuum			1	0

Tabelle 2: verwendete Brechzahlen n ~ = n – i·k für 13.5 nm

Das Viellagensystem der herkömmlichen Maske hat folgende Struktur:
Substrat/.../(0.4 B₄C 2.799 Mo 0.4 B₄C 3.409 Si)·50/5.275 Si 0.4 B₄C 2.0 Mo 1.5 Ru.
In Klammern ist die Struktur des Stapels mit Dickenangaben in nm angegeben, der sich fünfzigmal periodisch wiederholt. Das Viellagensystem schließt mit einem Schutzschichtsystem aus einer Lage Si, einer Lage Mo und zum Vakuum hin einer Lage Ru als relativ inertem Material ab.
In 6 ist die Abhängigkeit der Reflektivität vom Einfallswinkel für 13,2 nm, 13,5 nm und 13,8 nm dargestellt stellvertretende für das gesamte Arbeitswellenlängenband von im vorliegenden Beispiel 13,5 nm ± 0,3 nm. In 7 ist exemplarische für den Einfallswinkel von 6° die Wellenlängenabhängigkeit der Reflektivität für das Arbeitswellenlängenband dargestellt. Aus den in 6 dargestellten Reflektivitätsverläufen ergeben sich für ein Einfallswinkelintervall von 10° um einen mittleren Einfallswinkel von im vorliegenden Beispiels 6°, d. h. von 1° bis 11°, was beispielsweise einer numerischen Apertur NA von 0,35 bei einem Abbildungsmaßstab von 1:4 des Projektionsobjektivs der EUV-Lithographievorrichtung entspricht, eine Apodisierung von 32% bei 13,2 nm, von 4% bei 13,5 nm und 85% bei 13,8 nm. Zwar ist die Apodisierung bei der idealen Arbeitswellenlänge, für die das Viellagensystem ausgelegt ist, sehr gering. Aber sobald von dem Idealfall abgewichen wird, steigt die Apodisierung stark an. Noch größer ist die Apodisierung, wenn man ein Einfallswinkelintervall von 12° um 6°, d. h. von 0° bis 12° betrachtet, was einer numerischen Apertur NA von 0,4 bei einem Abbildungsmaßstab von 1:4 entspräche. In diesem Fall beträgt die Apodisierung 34% bei 13,2 nm, 21% bei 13,5 nm und 93% bei 13,8 nm. Mit diesen starken Apodisierung kann mit den bisher bekannten EUV-Lithographievorrichtungen eine hinreichend gleichmäßige und fehlerfreie Strukturierung von beispielsweise Wafern nur sehr schwer gewährleistet werden.
Weist die EUV-Lithographievorrichtung aber eine Maske wie hier vorgeschlagen auf, kann eine gleichmäßigere und fehlerfreiere Strukturierung von beispielsweise Wafern einfacher gewährleistet werden. In den 8 und 9 sind die zu den 6 und 7 äquivalenten Reflektivitätsverläufe dargestellt, die für die folgende Struktur berechnet wurden:
Substrat/.../(0,373 B₄C 2,725 Si 0,373 B₄C 4,601 Mo)·8/(0,373 B₄C 3,867 Mo 0,373 B₄C 2,716 Si)·5/(3,274 Si 0,373 B₄C 3,216 Mo 0,373 B₄C)·16/2,975 Si 0,373 B₄C 2 Mo 1,5 Ru
Diese Struktur entspricht der in 1 dargestellten Maske. Bei diesem Viellagensystem sind drei Teilsysteme übereinander angeordnet, wobei die Lagenreihenfolge des am zweitweitesten Teilsystems verglichen mit den benachbarten Teilsystemen invertiert ist, so dass die erste Siliziumlage des vom Substrat am weitesten entfernten Teilsystems auf die letzte Siliziumlage des am zweitweitesten Teilsystems folgt. Die Stapelanzahl und die Lagendicken der Teilsysteme sind dabei darauf abgestimmt, dass die Transmission an EUV-Strahlung durch das vom Substrat am weitesten und das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Teilsystem weniger als 10% beträgt. Außerdem ist die Anzahl der Stapel innerhalb der Teilsysteme so gewählt, dass das vom Substrat am weitesten entfernte Teilsystem eine größere Stapelanzahl aufweist als das am zweitweitesten entfernte Teilsystem. Dabei weicht die Dicke der Siliziumlagen in den Stapel des am zweitweitesten entfernten Teilsystems von den Dicken der Siliziumlagen des am weitesten entfernten Teilsystems um mehr als 0,1 nm ab.
Die Maske mit diesem Viellagensystem weist eine deutlich geringere Apodisierung als die herkömmliche Maske auf, wie in 8 dargestellt. Bei einem Einfallswinkelintervall von 10°, also NA = 0,35 und Abbildungsmaßstab von 1:4 beträgt die Apodisierung bei 13,2 nm 3%, bei 13,5 nm 3% und bei 13,8 nm 6%. Bei einem Einfallswinkelintervall von 12°, also NA = 0,40 und Abbildungsmaßstab von 1:4 beträgt die Apodisierung bei 13,2 nm 4%, bei 13,5 nm 7% und bei 13,8 nm 23%. Dabei liegt die Reflektivität über das gesamte Einfallswinkelintervall bei 0,4 oder mehr, wie auch aus 9 für den Einfallswinkel von 6° dargestellt ist.
In 10 ist die Reflektivität in Abhängigkeit vom Einfallswinkel für 13,5 nm auch für größere Einfallswinkel dargestellt (durchgezogene Linie). Auch für größere Einfallswinkelintervalle und damit numerische Aperturen über 0,40 ist die Apodisierung sehr gering. Zusätzlich ist in 10 mit der gestrichelten Linie die Reflektivität für die oben angegebenen Struktur, aber einem Dickenfaktor von 1,07. Dadurch verschiebt sich das Reflektivitätsplateau zu höheren Einfallswinkeln hin. Im Einfallswinkelintervall, in dem sich das Reflektivitätsplateau befindet, ist die Apodisierung kaum höher als beim Dickenfaktor 1,00 (gestrichelte Linie). Falls die Geometrie der EUV-Lithographievorrichtung zu hohen Einfallswinkeln an der Maske führt, kann dennoch durch entsprechende Anpassung des Viellagensystems über einen Dickenfaktor eine geringe Apodisierung gewährleistet werden. Falls besonders große Flächen auf der Maske gleichzeitig ausgeleuchtet werden, kann das Viellagensystem an verschiedenen Flächenabschnitten unterschiedliche Dickenfaktoren aufweisen, angepasste an die dort zu erwartenden Einfallswinkelbereiche.
In 11 ist die Reflektivität in Abhängigkeit vom Einfallswinkel für 13,5 nm für eine Maske mit folgender Struktur des Viellagensystems entsprechend 2 dargestellt:
Substrat/.../(4,420 Si 0,373 B₄C 2,185 Mo 0,373 B₄C)·28/(3,212 Si 0,373 B₄C 2,009 Mo 0,373 B₄C)·5/(3,287 Si 0,373 B₄C 2,979 Mo 0,373 B₄C)·15/2,722 Si 0,373 B₄C 1,866 Mo 1,340 Ru
Sowohl für ein Einfallswinkelintervall von 10° als auch von 12° liegt die Apodisierung bei ca. 10%. Außerdem wird über jeweils das gesamte Einfallswinkelintervall eine Reflektivität von deutlich über 40% erreicht.
Bei einer Maske mit der Struktur
Substrat/.../(1,566 Si 0,373 B₄C 5,285 Mo 0,373 B₄C)·27/(3,544 Si 0,373 B₄C 2,663 Mo 0,373 B₄C)·14/1,399 Si 0,373 B₄C 1,866 Mo 1,340 Ru
entsprechend 3 liegt die Apodisierung sowohl für ein Einfallswinkelintervall von 10° als auch von 12° bei unter 20% wie in 12 dargestellt ist.
Bei der in Bezug auf 3 erläuterten Variante der in 3 dargestellten Maske mit der Struktur
Substrat/.../(0,4 B₄C 4,132 Mo 0,4 B₄C 2,78 Si)·6/(3,608 Si 0,4 B₄C 3,142 Mo 0,4 B₄C)·16/2,027 Si 0,4 B₄C 2 Mo 1,5 Ru
bei der auf die letzte Siliziumlage des am zweitweitesten vom Substrat entfernten Teilsystems die erste Siliziumlage des am weitesten vom Substrat entfernten Teilsystem folgt, liegt die Apodisierung sowohl für ein Einfallswinkelintervall von 10° als auch von 12° bei unter 20% und die Reflektivität durchgehend über 40%, wie in 13 dargestellt ist.
Bei den in den 11 bis 13 dargestellten Ausführungsformen lässt sich wie auch bei der in 10 dargestellten Ausführungsform das Einfallswinkelintervall beispielsweise durch Berücksichtigung eines Dickenfaktors bei der Viellagenstruktur zu höheren Einfallswinkeln bei hinreichend guter Apodisierung und Reflektivität verschieben.
Diesen Masken mit Viellagensystemen auf der Basis von Silizium und Molybdän vergleichbar gute Werte für Apodisierung und Mindestreflektivität über Einfallswinkelintervalle von 10° oder 12° lassen sich auch mit Masken mit Viellagensystem auf der Basis von Silizium und Molybdän wie beispielsweise mit folgender Struktur erreichen:
Substrat/.../(5,4348 Si 0,4 B₄C 3,0701 Ru 0,4 B₄C)·23/5,7348 Si 0,4 B₄C 3,0701 Ru.
Ferner können auch Masken mit Viellagensystemen die hier angegebenen Apodisierungs- und Reflektivitätswerte aufweisen, bei denen verschiedene Teilsysteme unterschiedliche Materialien aufweisen. So können beispielsweise für Wellenlängen um 13.5 nm Teilsysteme auf der Basis von Silizium und Molybdän mit Teilsystemen auf der Basis von Silizium und Ruthenium in den hier vorgeschlagenen Weisen kombiniert werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass hier zwar Ausführungsbeispiele für EUV-Lithographievorrichtungen mit Abbildungsmaßstab von 1:4 und numerischer Apertur von 0,35 oder 0,4 erläutert wurden, aber das Ausgeführte ohne weiteres auf Masken EUV-Lithographievorrichtungen mit anderer numerischer Apertur und/oder Abbildungsmaßstab übertragbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10155711 A1 [0004]
US 7474733 B1 [0006]
US 7382527 B2 [0006]
EP 1434093 A2 [0007]

Claims

Reflektive Maske für die EUV-Lithographie, die ein reflektives Viellagensystem auf einem Substrat aufweist, das für eine Arbeitswellenlänge im EUV-Bereich ausgelegt ist und Stapel mit Lagen aus mindestens zwei Materialien mit unterschiedlichem Realteil des Brechungsindex bei der Arbeitswellenlänge aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Viellagensystem (V) derart ausgelegt ist, dass bei Bestrahlung mit EUV-Strahlung bei einer festen Wellenlänge und einem Winkelintervall zwischen kleinstem und größtem Einfallswinkel, das sich aus numerischer Apertur und Abbildungsmaßstab eines auf die Maske folgenden Projektionsobjektivs ergibt, die Apodisierung bei weniger als 30% liegt.
Maske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Viellagensystem (V) derart ausgelegt ist, dass bei Bestrahlung mit EUV-Strahlung bei einer festen Wellenlänge und einem Winkelintervall zwischen kleinstem und größtem Einfallswinkel von bis zu 21° die Apodisierung bei weniger als 30% liegt.
Maske nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Viellagensystem (V) derart ausgelegt ist, dass bei Bestrahlung mit EUV-Strahlung bei einer festen Wellenlänge und einem Winkelintervall zwischen kleinstem und größtem Einfallswinkel von bis zu 14° die Apodisierung bei weniger als 20% liegt.
Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Viellagensystem (V) derart ausgelegt ist, dass bei Bestrahlung mit EUV-Strahlung bei einer festen Wellenlänge und einem Winkelintervall zwischen kleinstem und größtem Einfallswinkel von bis zu 14° die Reflektivität bei mindestens 40% liegt.
Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Viellagensystem (V) derart ausgelegt ist, dass bei Bestrahlung mit EUV-Strahlung in einem Wellenlängenintervall einer Breite von ±20% einer mittleren Wellenlänge und einem Winkelintervall zwischen kleinstem und größtem Einfallswinkel, das sich aus numerischer Apertur und Abbildungsmaßstab eines auf die Maske folgenden Projektionsobjektivs ergibt, die Apodisierung bei weniger als 30% liegt.
Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Viellagensystem (V) derart ausgelegt ist, dass bei Bestrahlung mit EUV-Strahlung in einem Wellenlängenintervall einer Breite von ±20% einer mittleren Wellenlänge und einem Winkelintervall zwischen kleinstem und größtem Einfallswinkel, das sich aus numerischer Apertur und Abbildungsmaßstab eines auf die Maske folgenden Projektionsobjektivs ergibt, die Reflektivität bei mindestens 30% liegt.
Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Viellagensystem (V) für eine maximale Reflektivität in einem Wellenlängenbereich zwischen 13,0 nm und 14,0 nm ausgelegt ist.
Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Viellagensystem eine Mehrzahl von Teilsystemen (P', P'', P''') aufweist, die jeweils aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Stapeln (P₁, P₂, P₃) an Einzellagen bestehen, wobei die Lagen eines Stapels innerhalb eines jeden Teilsystems (P'', P''') eine konstante Dicke aufweisen, die zu einer Stapeldicke (d₂, d₃) führen, welche von der Stapeldicke eines benachbarten Teilsystems abweicht, und wobei die erste Lage (H''') mit größerem Realteil des Brechungsindex des vom Substrat am weitesten entfernten Teilsystems (P''') unmittelbar auf die letzte Lage (H'') mit größerem Realteil des Brechungsindex des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Teilsystem (P'') folgt.
Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Viellagensystem eine Mehrzahl von Teilsystemen (P'', P''') aufweist, die jeweils aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Stapeln (P₂, P₃) an Einzellagen bestehen, wobei die Lagen eines Stapels innerhalb eines jeden Teilsystems (P'', P''') eine konstante Dicke aufweisen, die zu einer Stapeldicke (d₂, d₃) führen, welche von der Stapeldicke eines benachbarten Teilsystems abweicht, und wobei das vom Substrat am weitesten entfernte Teilsystem eine Anzahl (N₃) der Stapel (P₃) aufweist, die größer ist als die Anzahl (N₂) der Stapel (P₂) des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Teilsystems ist.
Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Viellagensystem eine Mehrzahl von Teilsystemen (P'', P''') aufweist, die jeweils aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Stapeln (P₂, P₃) an Einzellagen bestehen, wobei die Lagen eines Stapels innerhalb eines jeden Teilsystems (P'', P''') eine konstante Dicke aufweisen, die zu einer Stapeldicke (d₂, d₃) führen, welche von der Stapeldicke eines benachbarten Teilsystems abweicht, und wobei das vom Substrat am weitesten entfernte Teilsystem eine Dicke der Lage (H''') mit dem höheren Realteil des Brechungsindex, die von der Dicke der Lage (H'') mit dem höheren Realteil des Brechungsindex des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Teilsystems um mehr als 0,1 nm abweicht.
Maske nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilsystemen (P'', P''') aus den gleichen Materialien aufgebaut sind.
Maske nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapel (P₃) für das vom Substrat (S) am weitesten entfernte Teilsystem (P''') eine Dicke der Lage mit niedrigerem Realteil des Brechungsindex (L''') aufweist, welche kleiner ist als 80% der Dicke der Lage mit niedrigerem Realteil des Brechungsindex (L'') des Stapels (P₂) für das vom Substrat (S) am zweitweitesten entfernte Teilsystem (P'').
Maske nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapel (P₃) für das vom Substrat (S) am weitesten entfernte Teilsystem (P''') eine Dicke der Lage mit höherem Realteil des Brechungsindex (L''') aufweist, welche mehr als 120% der Dicke der Lage mit höherem Realteil des Brechungsindex (L'') des Stapels (P₂) für das vom Substrat (S) am zweitweitesten entfernte Teilsystem (P'').
Maske nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Viellagensystem mindestens drei Teilsysteme (P', P'', P''') umfasst und die Anzahl (N₁) der Stapel (P₁) des dem Substrat (S) am nächsten gelegenen Teilsystems (P') größer ist als für das vom Substrat (S) am weitesten entfernte Teilsystem (P''') und/oder größer ist als für das vom Substrat (S) am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem (P'').
Maske nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl (N₂) der Stapel (P₂) des vom Substrat am zweitweitesten entfernte Teilsystem (P'') einem Wert zwischen 2 und 12 entspricht.
Maske nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl (N₃) der Stapel (P₃) des vom Substrat am weitesten entfernte Teilsystem (P''') einem Wert zwischen 9 und 16 entspricht.
Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens zwei der Lagen aus Materialien mit unterschiedlichem Realteil des Brechungsindex bei der Arbeitswellenlänge eine Barrierelage aus Borkarbid, Kohlenstoff, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, Siliziumborid, Molybdännitrid, Molybdänkarbid, Molybdänborid, Rutheniumnitrid, Rutheniumkarbid, Rutheniumborid oder einer Kombination davon angeordnet ist.
Maske nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest für einen Stapel das Material mit größerem Realteil des Brechungsindex Silizium und das Material mit niedrigerem Realteil des Brechungsindex Ruthenium ist.
Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest für einen Stapel das Material mit größerem Realteil des Brechungsindex Silizium und das Material mit niedrigerem Realteil des Brechungsindex Molybdän ist.
EUV-Lithographievorrichtung mit einer Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 19.