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HINTERGRUND
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Extreme ultraviolette Lithographie (EUVL) nutzt typischerweise Licht mit einer Belichtungswellenlänge von etwa 13,5 nm und ist eine aussichtsreiche lithographische Technologie der nächsten Generation für das Herstellen von Halbleiter-Mikroelektroniken mit einer Auflösung kleiner als 20 nm im Hochvolumen. EUVL beruht auf reflektierenden Optiken und einer reflektiven Fotomaske mit einem Mehrlagenspiegel. Während der Belichtung kann Licht, das von Teilen der Fotomaske außerhalb des Bildmusters reflektiert wird, in solche Bereiche auf einem Zielsubstrat streuen, die an das Belichtungsfeld, auf welches das Bildmuster projiziert wird, angrenzen und die einem weiteren Belichtungsschritt zugeordnet sind. Typischerweise unterdrückt ein schwarzer Rand oder ein Schattenrahmen das optische Übersprechen von Belichtungslicht, das von Teilen der Fotomaske außerhalb des abgebildeten Musters auf ein Belichtungsfeld auf dem Zielsubstrat reflektiert wird, das einem späteren oder vorangehenden Belichtungsschritt zugeordnet ist. Eine solche reflektive Fotomaske mit einem abbildenden Bereich, einen Außenbereich und einem Streulichtbereich, der den abbildenden Bereich umgibt und den abbildenden Bereich von dem Außenbereich trennt, ist aus der Druckschrift
US 2011 / 0 059 391 A1 bekannt.
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Die Druckschriften
US 2011 / 0 255 065 A1 ,
US 2007 / 0 224 522 A1 und
US 2008 / 0 032 206 A1 beziehen sich auf das Nacharbeiten von EUV Masken im Bereich des Mehrlagenspiegels. Dabei beschreibt die Druckschrift
US 2011 / 0 255 065 A1 das Ausbilden einer Vielzahl von Farbzentren in einem dem Mehrlagenspiegel unterliegenden Substrat mittels eines Femtosekundenlasers. Der nicht-lineare Photoionisierungsprozess lässt das Substrat im Nanometermaßstab expandieren. Durch lokale Beaufschlagung des Substrats unterhalb des Mehrlagenspiegels mit Femtosekundenlaserlichtpulsen können Unebenheiten des Mehrlagenspiegels im Nanometerbereich ausgeglichen werden. In der Druckschrift
US 2007 / 0 224 522 A1 wird durch Laserstrahlung lokal der atomare Bindungszustand der Atome des Substrats verändert und dadurch lokal das Volumen des Substratmaterials vergrößert. Die lokale Volumenvergrößerung induziert Spannungen, die letztlich Unebenheiten in der Substratoberfläche im Bereich unterhalb des Mehrlagenspiegels ausgleichen. In der Druckschrift
US 2008 / 0 032 206 A1 werden Registrierungsfehler der Belichtungsmaske dadurch ausgeglichen, dass unterhalb des Mehrlagenspiegels einer EUV Maske durch Laserbestrahlung Modifikationen erzeugt werden, die lokal mechanische Spannungen in das Substrat induzieren. Schließlich ist es aus der Druckschrift
US 2015 / 0 037 714 A1 für transparente Masken mit transparenten und opaken Abschnitten bekannt, dass unterhalb der transparenten Abschnitte und zu den transparenten Abschnitten justiert Streuzentren ausgebildet werden, die als OPC(optical proximity correction) Strukturen wirken.
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Es ist eine Aufgabe der Ausführungsbeispiele, die Belichtungseigenschaften für reflektierende Fotomasken weiter zu verbessern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Abhängige Patentansprüche beziehen sich auf weitere Ausführungsbeispiele.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine reflektierende Fotomaske ein Substrat, das eine Substratschicht eines niedrigen thermischen Ausdehnungsmaterials umfasst. Die Substratschicht umfasst einen Hauptteil einer ersten strukturellen Konfiguration und einen Hilfsteil einer zweiten strukturellen Konfiguration des niedrigen thermischen Ausdehnungsmaterials. Der Hilfsteil ist in einem Rahmenabschnitt gebildet, der einen Musterabschnitt des Substrates umgibt. Ein Mehrschichtspiegel ist auf einer ersten Oberfläche des Substrates gebildet. Bei einer Belichtungswellenlänge unterhalb 15 nm ist eine Reflektivität des Mehrschichtspiegels wenigstens 50 %. Ein Rahmentrench bzw. -graben erstreckt sich durch den Mehrschichtspiegel und legt das Substrat in dem Rahmenabschnitt frei.
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Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst ein Reflexionstyp-Maskenrohling bzw. -blank ein Substrat, das eine Substratschicht eines niedrigen thermischen Ausdehnungsmaterials umfasst. Die Substratschicht umfasst einen Hauptteil einer ersten strukturellen Konfiguration und einen Hilfsteil einer zweiten strukturellen Konfiguration des niedrigen thermischen Ausdehnungsmaterials. Der Hilfsteil ist in einem Rahmenabschnitt gebildet, der einen Musterabschnitt des Substrates umgibt. Ein Mehrschichtspiegel ist auf einer ersten Oberfläche des Substrats gebildet. Bei einer Belichtungswellenlänge unterhalb 15 nm ist eine Reflektivität des Mehrschichtspiegels wenigstens 50 %.
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Der Fachmann wird zusätzliche Merkmale und Vorteile nach Lesen der folgenden Detailbeschreibung und Betrachten der begleitenden Zeichnungen erkennen.
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Figurenliste
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Die begleitenden Zeichnungen sind beigeschlossen, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu liefern, und sie sind in die Offenbarung einbezogen und bilden einen Teil von dieser. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern von Prinzipien der Erfindung. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung und beabsichtigte Vorteile werden sofort gewürdigt, da sie unter Hinweis auf die folgende Detailbeschreibung besser verstanden werden.
- 1A ist eine schematische Draufsicht einer reflektierenden Fotomaske mit einer lokal modifizierten Substratschicht eines niedrigen thermischen Ausdehnungsmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 1B ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung durch einen Teil der reflektierenden Fotomaske von 1A längs einer Linie B-B.
- 2A ist ein schematisches Diagramm, das einen Teil eines Lichtpfades in einem fotolithographischen Gerät zeigt, das eine reflektierende Fotolithographie verwendet, um einen Hintergrund der Ausführungsbeispiele zu diskutieren.
- 2B ist eine schematische Draufsicht von vier Beleuchtungsfeldern auf einem Zielsubstrat, das durch das fotolithographische Gerät von 2A beleuchtet ist, um einen Hintergrund zu diskutieren, der für ein Verständnis von Effekten der Ausführungsbeispiele nützlich ist.
- 2C ist ein schematisches Diagramm, das den Einfluss von Streulicht auf die kritische Dimension in Beleuchtungsfeldern veranschaulicht, die durch das fotolithographische Gerät von 2A beleuchtet sind, um einen Hintergrund zu diskutieren, der für ein Verständnis von Effekten der Ausführungsbeispiele nützlich ist.
- 3A ist eine schematische Schnittdarstellung eines Rahmentrenches in einer Fotomaske aufgrund einer homogenen Substratschicht, um Effekte der Ausführungsbeispiele zu diskutieren.
- 3B ist eine schematische Schnittdarstellung eines Rahmentrenches in einer Fotomaske, beruhend auf einer Substratschicht einschließlich Streuzentren gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 4 ist ein schematisches Diagramm, das eine Out-of-Band-(Außerhalb des Bandes-)Reflektivität eines Materials mit niedriger thermischer Ausdehnung zeigt, um einen Hintergrund zu diskutieren, der für ein Verständnis von Effekten der Ausführungsbeispiele nützlich ist.
- 5A ist eine schematische Draufsicht einer reflektierenden Fotomaske mit einer lokal modifizierten Substratschicht eines niedrigen thermischen Ausdehnungsmaterials und zusätzlichen Hilfsschichten gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
- 5B ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung durch einen Teil der reflektierenden Fotomaske von 5A längs einer Linie B-B.
- 6A ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung durch einen Teil der reflektierenden Fotomaske gemäß einem Ausführungsbeispiel, das sich auf eine Phasenschiebemaske ohne Absorberschicht bezieht.
- 6B ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung durch einen Teil einer reflektierenden Fotomaske gemäß einem Ausführungsbeispiel, das sich auf eine Phasenschiebemaske mit Absorberschicht bezieht.
- 7A ist eine schematische Draufsicht eines Reflexionstyp-Maskenrohlings gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
- 7B ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung eines Teiles eines Reflexionstyp-Maskenrohlings von 7A längs einer Linie B-B.
- 8 ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung eines Teiles eines Reflexionstyp-Maskenrohlings und zusätzlicher Hilfsschichten gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
- 9 ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung eines Teiles eines Reflexionstyp-Maskenrohlings und zusätzlicher Hilfsschichten gemäß einem Ausführungsbeispiel, das sich auf Maskenrohlinge für phasenschiebende reflektierende Fotomasken bezieht.
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DETAILBESCHREIBUNG
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Die Ausdrücke „haben“, „enthalten“, „umfassen“, „aufweisen“ und ähnliche Ausdrücke sind offene Begriffe, und diese Ausdrücke zeigen das Vorhandensein der festgestellten Strukturen, Elemente oder Merkmale an, schließen jedoch zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht aus. Die unbestimmten Artikel und die bestimmten Artikel sollen sowohl den Plural als auch den Singular umfassen, falls sich aus dem Zusammenhang nicht klar etwas anderes ergibt.
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Die 1A und 1B zeigen reflektierende Fotomasken 200 für eine Belichtungswellenlänge unterhalb 15 nm, beispielsweise in einem Bereich von 1 nm bis 15 nm. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Fotomaske eine EUVL-(extreme Ultraviolett-Lithographie-)Maske für eine Belichtungswellenlänge in einem Bereich von 10 nm bis 15 nm, beispielsweise etwa 13,5 nm. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Fotomaske eine BEUVL-(jenseits extremem Ultraviolett-Lithographie-)Maske für eine Belichtungswellenlänge in einem Bereich von 1 nm bis 10 nm, beispielsweise etwa 6,7 nm.
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Zwei parallele Hauptoberflächen 201, 202 der Fotomaske 200 umfassen eine Belichtungsoberfläche 201, auf die die Belichtungsstrahlung einfällt, an einer Vorderseite und eine Befestigungsoberfläche 202 auf der Rückseite. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Fotomaske 200 eine rechteckförmige Gestalt mit einer Randlänge von einigen Zentimetern haben. Eine Richtung orthogonal zu dem Hauptoberflächen 201, 202 ist eine vertikale Richtung, und Richtungen parallel zu den Hauptoberflächen 201, 202 sind horizontale Richtungen. Eine laterale Oberfläche 203 verbindet die Hauptoberflächen 201, 202.
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In einer Ansicht auf die Belichtungsoberfläche 201 umgibt ein Rahmenabschnitt 220 einen Musterabschnitt 211 der reflektierenden Fotomaske 200, wobei der Musterabschnitt 211 ein Bild, das einem einzelnen Chip zugeordnet ist, oder ein Bild, das einer Vielzahl von Chips zugeordnet ist, umfassen kann, und ein Randabschnitt 219 trennt den Rahmenabschnitt 220 von der äußeren lateralen Oberfläche 203 der Fotomaske 200. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Fotomaske 200 eine Vielzahl von Musterabschnitten 211 umfassen, wobei jeder der Musterabschnitte 211 einem einzelnen Chip zugeordnet ist und jeder der Musterabschnitte 211 durch einen Rahmenabschnitt 220 umgeben ist.
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Die Fotomaske 200 umfasst ein Substrat 110 einschließlich wenigstens einer Substratschicht 115 eines Materials mit niedriger thermischer Ausdehnung (LTEM). Durch Definition hat das Material mit niedriger thermischer Ausdehnung einen Koeffizienten der thermischen Ausdehnung kleiner als 1 ppm/K und kann zusammengesetzt sein aus ausgewähltem Glas, Keramiken oder Glas-Keramiken. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das LTEM ein Titansilikatglas, das aus Siliziumoxid und Titanoxid gebildet ist oder diese enthält, wobei der thermische Ausdehnungskoeffizient definiert ist durch +0/-10 ppb/°C. Die interne strukturelle Konfiguration des Titansilikatglases kann eine einzelphasige supergekühlte Flüssigkeit sein. Das Substrat 110 kann weitere Schichten auf einer oder beiden Seiten der Substratschicht 115 umfassen.
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Eine reflektierende Mehrschichtstruktur 120 bedeckt eine erste Oberfläche des Substrates 110, während die zweite Oberfläche des Substrates 110 entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche die Befestigungsoberfläche 202 der reflektierenden Fotomaske 200 bildet. Die reflektierende Mehrschichtstruktur 120 kann wenigstens einen Mehrschichtspiegel 125 umfassen. Der Mehrschichtspiegel 125 kann wenigstens 20, beispielsweise zwischen 40 und 50 Bischichten 122 umfassen, wobei jede Bischicht 122 zwei Schichten 122a, 122b eines Materials mit verschiedenen Brechungsindizes bei der Belichtungswellenlänge umfasst. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine Schicht 122a der Bischichten 122 eine Siliziumschicht, und die andere Schicht 122b ist eine Molybdänschicht. Die verschiedenen Reflexionsindizes von Silizium und Molybdän resultieren darin, dass der Mehrschichtspiegel 125 als ein Bragg-Reflektor mit einem Maximum der Reflexion typischerweise bei oder nahe bei 13,5 nm wirksam ist. Ein Mindestreflexionswert der reflektierenden Mehrschichtstruktur 120 bei einer Belichtungswellenlänge in einem Belichtungswellenbereich von 11 nm bis 15 nm ist wenigstens 50 %, beispielsweise mehr als 60 %. Die reflektierende Mehrschichtstruktur 120 kann weitere Schichten auf beiden Seiten des Mehrschichtspiegels 125 umfassen.
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Ein Absorberstapel 130 ist auf einer Oberfläche der reflektierenden Mehrschichtstruktur 120 entgegengesetzt zu dem Substrat 110 so angeordnet, dass die reflektierende Mehrschichtstruktur 120 sandwichartig zwischen dem Absorberstapel 130 und dem Substrat 110 vorgesehen ist. Der Absorberstapel 130 umfasst wenigstens eine Absorberschicht 135 mit einem Absorptionsvermögen von wenigstens 50 % bei der Belichtungswellenlänge. Die Absorberschicht 135 kann auf einem Metallnitrid beruhen, beispielsweise einem Übergangsmetallnitrid, wie Tantal- oder Titannitrid, und kann eine Dicke von etwa 10 nm bis etwa 90 nm haben. Die Absorberschicht 135 kann auf Tantalnitrid beruhen, das weitere Hauptbestandteile enthalten kann, wie beispielsweise Bor (B), um Tantalbornitrid (TaBN) zu bilden, oder ein Material, das Chrom (Cr) enthält, wie beispielsweise Chromnitrid (CrN). Der Absorberstapel 130 kann weitere Schichten auf einer oder beiden Seiten der Absorberschicht 135 umfassen.
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In dem Musterabschnitt 211 erstrecken sich Mustertrenches 320 von der Vorderseite durch den Absorberstapel 130 und legen Teile der reflektierenden Mehrschichtstruktur 120 frei. In dem Rahmenabschnitt 220 kann sich ein Rahmentrench 310 von der Vorderseite durch den Absorberstapel 130 und die reflektierende Mehrschichtstruktur 120 herab zu oder in das Substrat 110 erstrecken. Der Rahmentrench 310 kann sich oder kann sich nicht in das Substrat 110 erstrecken. Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Rahmentrench 310 bis zu einer Tiefe ds von wenigstens 50 nm, beispielsweise etwa 70 nm, in die Substratschicht 110. In dem Rahmenabschnitt 220 umfasst die Substratschicht 115 einen Hilfsteil 111, wobei der Hilfsteil 111 die gleichen Bestandteile wie der verbleibende Hauptteil 112 der Substratschicht 115 außerhalb des Hilfsteils 111 enthält, jedoch eine verschiedene strukturelle Konfiguration hat.
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In dem Hilfsteil 111 ist der Reflexionswert des Substrates 110 in einem Out-of-Band-Wellenlängenbereich außerhalb der Belichtungswellenlänge merklich bezüglich des Reflexionswertes des Hauptteils 112 in dem gleichen Wellenlängenbereich reduziert, wobei der Out-of-Band-Wellenlängenbereich von 20 nm bis 500 nm, beispielsweise von 100 nm bis 300 nm, sein kann.
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Die verschiedenen strukturellen Konfigurationen der Hilfs- und Hauptteile 111, 112 resultieren darin, dass der Hilfsteil 111 Streuzentren 111z umfasst, die Licht in dem Out-of-Band-Wellenlängenbereich streuen. Die Streuzentren 111z streuen das durch den Rahmentrench 310 auf das Substrat 110 einfallende Licht beliebig bzw. willkürlich in allen Richtungen derart, dass weniger Licht zurück zu der Vorderseite der Fotomaske 200 und auf ein Zielsubstrat reflektiert wird.
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Die Streuzentren 111z in dem Hilfsteil 111 resultieren aus einer strukturellen Konfiguration des Materials mit niedriger thermischer Ausdehnung des Substrates 110, das lokal verschieden ist von der strukturellen Konfiguration des Materials mit niedriger thermischer Ausdehnung in dem Hauptteil 112. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weicht wenigstens eine Größe aus einer Kristallphase, einer Kristallmorphologie und einer Kristallorientierung des Materials mit niedriger thermischer Ausdehnung in dem Hilfsteil von der Kristallphase, der Kristallmorphologie oder Kristallorientierung in dem Hauptteil 112 ab. Beispielsweise kann der Hilfsteil 111 höhergradig Kristallite oder Kristallkörner verglichen mit dem Hauptteil 112 umfassen, der vollständig amorph oder mehr amorph als der Hilfsteil 111 oder die Streuzentren 111z sein kann.
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Die Streuzentren 111z können Nanoskala- oder Mikroskala-Kristallite von Siliziumoxid, von Titanoxid oder Kristallite, die Silizium- und Titanatome beide umfassen, sein. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können die Streuzentren 111z Defekte in der Struktur des den Hauptteil 112 bildenden LTEM sein.
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Der Hilfsteil einschließlich der Streuzentren 111z kann in der vertikalen Projektion des Rahmentrenches 310 gebildet sein. Innerhalb des Hilfsteiles 111 können die Streuzentren 111z längs einer Streuebene oder mehr als einer parallelen Streuebene, die voneinander in der vertikalen Richtung beabstandet sind, angeordnet sein, wobei die Streuebenen planare Ebenen parallel zu der ersten Oberfläche des Substrates 110 oder gekrümmte Ebenen sein können. Die vertikale Ausdehnung des Hilfsteiles 111 einschließlich der Streuebenen kann in einem typischen Bereich von 1 mm bis 4 mm, beispielsweise in einem Bereich von 2,5 mm bis 3 mm sein. Eine laterale Ausdehnung des Hilfsteiles 111 kann von einer Breite des Rahmentrenches 310 um höchstens 50 %, beispielsweise um höchstens 10 %, abweichen. Der Hilfsteil 111 kann eine kontinuierliche Struktur bilden oder kann verschiedene Punkte umfassen, die längs des Rahmentrenches 310 aufgereiht sind. Der Hilfsteil 111 kann verschiedene Flecken einschließlich Streuzentren 111z umfassen, wobei ein horizontaler und/oder vertikaler Abstand zwischen benachbarten Flecken beispielsweise wenigstens 40 µm sein kann.
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Der Hilfsteil 111 kann direkt angrenzend oder nächst zu der ersten Oberfläche des Substrates 110 oder der LTEM-Substratschicht 115 oder längs einer zweiten Oberfläche des Substrates 110 oder der Substratschicht 115 entgegengesetzt zu der reflektierenden Mehrschichtstruktur 120 gebildet sein. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Streuebenen in einem zentralen Teil der LTEM-Substratschicht 115 beabstandet von der ersten und der zweiten Oberfläche gebildet.
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Aufgrund der geringen Ausdehnung und der ähnlichen Zusammensetzung beeinträchtigen die Hilfsteile 111 kaum nachteilhaft die thermischen Ausdehnungseigenschaften der LTEM-Substratschicht 115.
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Die 2A bis 2C zeigen Quelle und Effekte von Streulicht während einer Belichtung eines Halbleiterwafers 600 in einem fotolithographischen Gerät 400, beispielsweise einem EUVL- oder BEUVL-Gerät. Ein reflektierendes Optiksystem 410 leitet einen Belichtungsstrahl 405 zu einer reflektierenden Fotomaske 200 mit einem Musterabschnitt 211 und einem dem Musterabschnitt 211 umgebenden Randabschnitt 212. Der Belichtungsstrahl 405 wird an der Fotomaske 200 reflektiert und fällt auf den Halbleiterwafer 600 ein. Der Belichtungsstrahl 405 tastet den Musterabschnitt 211 ab und überträgt das in dem Musterabschnitt 211 eingedruckte Muster auf eine Fotoresistschicht 601 auf dem Halbleiterwafer 600, wobei der komplette Musterabschnitt 211 in ein einziges Belichtungsfeld F1 abgebildet wird. Während einer Belichtung des ersten Belichtungsfeldes F1 kann ein Scanner bzw. Abtaster den Halbleiterwafer 600 längs einer horizontalen Richtung 407 um eine Abtastdistanz bewegen bzw. verfahren, die ausreichend groß ist, so dass das nächste Belichtungsfeld F2 nicht mit dem ersten Belichtungsfeld F1 überlappt.
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Das fotolithographische Gerät 400 kann weiterhin eine Öffnung 420 umfassen, die den Randbereich 212 abschirmt, der auch natürlich gegen unbenutzte Teile des Belichtungsstrahles 405 reflektierend ist. Eine Sicherheitsspanne in der Ausrichtung bzw. Justierung zwischen der Öffnung 420 und dem Rand des Musterabschnittes 211 und andere Effekte können darin resultieren, dass Streulicht, das von einem Teil des Randabschnittes 212 reflektiert ist, der direkt an den Musterabschnitt 211 angrenzt, auf den Halbleiterwafer 600 in einem Streulichtfeld f1 überlappend mit dem benachbarten Belichtungsfeld F2 einfällt.
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2B zeigt ein Streulichtfeld f1, das aus einer Belichtung des ersten Belichtungsfeldes F1 resultiert und mit benachbarten Belichtungsfeldern F2, F3 überlappt. Die Breite der Streulichtfelder f1, f2, f3, f4, die aus einer Belichtung der ersten, zweiten, dritten und vierten Belichtungsfelder F1, F2, F3, F4 resultieren, ist in einem Bereich von 200 µm bis 850 µm. Längs kreuzenden Knoten können die Streulichtfelder f2, f3, f4 von drei benachbarten Belichtungsfeldern mit dem Streulichtfeld f1 überlappen, und die Effekte einer zusätzlichen Streubeleuchtung von der Belichtungsstrahlung und einer Out-of-Band-Belichtung summieren sich auf.
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In einem Streifenmuster einschließlich paralleler Linien resultiert die zusätzliche Belichtung in Änderungen von Merkmalsabmessungen bzw. -größen. Beispielsweise resultieren in einem typischen EUV-Resistmaterial für kritische Merkmale die zusätzliche Belichtung mit Streulicht von einer Belichtungsstrahlung und eine Out-of-Band-Belichtung in einem Abfall der kritischen Dimension (CD). Wie in 2C veranschaulicht ist, kann für 27 nm dichte Linien und F4 als einem Nicht-Belichtungsfeld der CD-Abfall in dem sich ergebenden Belichtungsfeld F2 5 nm und mehr sein.
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Typischerweise reduziert ein Rahmentrench in der reflektierenden Mehrschichtstruktur zwischen dem Musterabschnitt 211 und dem Randabschnitt 212 lokal den Reflexionsgrad für die Belichtungswellenlänge, das heißt die aktinische Strahlung in einem engen Sinn, wodurch der Zielwellenlängenbereich spezifiziert wird, für den die abbildende Eigenschaft eines EUVL-Gerätes festgelegt ist, und dämpft den Effekt von aktinischem Streulicht in den Belichtungswellenlängenbereich längs der Feldränder.
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Wie in den 1A und 1B veranschaulicht ist, führen die vorliegenden Ausführungsbeispiele Streuzentren 111z ein, die für einen Out-of-Band-Wellenlängenbereich von 100 nm bis 300 nm wirksam sind und die merklich den Reflexionsgrad in dem Rahmenabschnitt 220 auch für OOB-(Out-of-Band- bzw. außerhalb von Band-)Strahlung in dem Out-of-Band-Wellenlängenbereich außerhalb der Belichtungswellenlänge vermindern, wobei OOB-Strahlung in einem weiteren Sinn einschließlich Strahlung definiert ist, die bis zu einem gewissen Grad ein Fotoresist beeinträchtigt, jedoch einen Zielwellenlängenbereich ausschließt, für den die abbildende Eigenschaft eines EUVL-Gerätes spezifiziert ist. Weniger OOB-Strahlung wird von der reflektierenden Fotomaske 200 in einem kritischen Bereich um den Musterabschnitt 220 reflektiert, und die Gesamtstrahlung in den Streulichtzonen f1, f2, f3, f4 ist signifikant reduziert. Die Quelle der OOB-Strahlung kann Licht sein, das als Nebenprodukt durch die Plasmaquelle des Scanners bzw. Abtasters erzeugt ist.
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Die 3A und 3B vergleichen reflektierende Fotomasken 200, 299 mit und ohne Streuzentren 111z in einer vertikalen Projektion eines Rahmentrenches 310 in einem Rahmenabschnitt 220. Zusätzlich zu der Absorberschicht 135 kann der Absorberstapel 130 eine antireflektierende Schicht 139 und eine Pufferschicht 131, wie weiter unten beschrieben, umfassen.
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In 3A verläuft ankommende OOB-Strahlung 610 durch einen Rahmentrench 310 einer Fotomaske 299 ohne Streuzentren 111z in der Substratschicht 115. Eine Luft/Substrat-Zwischenfläche an dem Boden des Rahmentrenches 310 reflektiert einen ersten Teil 621 und eine weitere Zwischenfläche auf der Rückseite der Substratschicht 115 reflektiert einen zweiten Teil 622 der ankommenden OOB-Strahlung 610. Die ersten und zweiten Teile 621, 622 können beide durch den Rahmentrench 310 reflektiert werden und können auf ein Zielsubstrat außerhalb des Belichtungsfeldes einfallen.
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In 3B absorbieren und/oder dispergieren Streuzentren 111z in einem Hilfsteil 111 einer reflektierenden Fotomaske 200 gemäß den Ausführungsbeispielen die OOB-Strahlung 610, die in die LTEM-Substratschicht 115 willkürlich in verschiedenen Richtungen so eintritt, dass weniger OOB-Strahlung 610 die Zwischenfläche auf der Rückseite der Substratschicht 115 in der vertikalen Projektion des Rahmentrenches 310 erreicht. Der zweite Teil 621 an reflektierter OOB-Strahlung 610, die an der Zwischenfläche auf der Rückseite der Substratschicht 115 und durch den Rahmentrench 310 reflektiert ist, wird signifikant verglichen mit 3A reduziert.
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Die Streuzentren 111z modifizieren lokal den effektiven Brechungsindex des Materials mit niedriger thermischer Ausdehnung, beispielsweise um wenigstens 10 %, ohne nachteilhaft den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu beeinträchtigen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Streuzentren 111z durch kurzgepulste Laserstrahlung, beispielsweise bei einer Wellenlänge von 532 nm, erzeugt, wobei die Laserbestrahlung von der Vorderseite oder von der Rückseite vorgenommen werden kann.
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4 zeigt den relativen Reflexionsgrad gegenüber der Wellenlänge von einfallendem Licht für OOB-Strahlung. In typischen LTEM-Materialien zeigt der Reflexionsgrad eine Spitze bei 120 nm und zusätzlich eine starke Steigerung des Reflexionsgrades in einem Wellenlängenbereich von 170 nm bis 300 nm. Andererseits sind typische Fotoresiste für fotoempfindliche Schichten auf Halbleiterwafern empfindlich nicht nur für Strahlung bei der Belichtungswellenlänge, sondern auch empfindlich bis zu einem gewissen Grad für Strahlung bis zu einer Wellenlänge von 200 oder 300 nm. Ein Unterdrücken von Out-of-Band-Streulicht verbessert daher eine Abbildungsqualität der Fotomaske 200.
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Die 5A und 5B zeigen Einzelheiten der Fotomaske 200 der 1A und 1B gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Zusätzlich zu der LTEM-Substratschicht 115 kann das Substrat 110 eine leitende Zwischenflächenschicht 119 umfassen, die sandwichartig zwischen der reflektierenden Mehrschichtstruktur 120 und der Substratschicht 115 vorgesehen ist. Die leitende Zwischenflächenschicht 119 kann ein Metallfilm sein, der beispielsweise Tantal (Ta) oder Chrom (Cr) enthält oder aus diesen besteht. Die leitende Zwischenflächenschicht 119 kann wenigstens lokal einen Teil des Mehrschichtspiegels 125 in dem Musterabschnitt 211 mit dem Randabschnitt 212 verbinden und kann ein Aufladen des Musterabschnittes 211 während einer Belichtung derart verhindern, dass das Bildmuster nicht durch elektrostatische Ladung verzerrt ist. Der Rahmentrench 310 kann sich herab bis zu einem oberen Rand der leitenden Zwischenflächenschicht 119 erstrecken und kann sich in die leitende Zwischenflächenschicht 119 ausdehnen und/oder kann teilweise die leitende Zwischenflächenschicht 119 perforieren, wobei Reste der leitenden Zwischenflächenschicht 119 Brücken zwischen dem Musterabschnitt 211 und dem Randabschnitt 212 bilden.
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Das Substrat 110 kann weiterhin einen leitenden Oberflächenfilm 114 auf der Rückseite der Fotomaske 200 umfassen. Der leitende Oberflächenfilm 114 kann ein dünner Film eines leitenden Materials sein, das ein elektrostatisches Einspannen der Fotomaske 200 zu der Zeit einer Belichtung ermöglicht.
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Beispielsweise ist der leitende Oberflächenfilm 114 ein Film eines Chromnitrids (CrN). Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann der leitende Oberflächenfilm 114 ein transparentes leitendes Material sein, das gegenüber Laserstrahlung bei einer Wellenlänge von etwa 532 nm oder einer anderen Wellenlänge in einem Bereich von 190 nm bis 640 nm hochtransparent ist.
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Zusätzlich zu dem Mehrschichtspiegel 125 kann die reflektierende Mehrschichtstruktur 120 eine Deckschicht 129 auf einer Seite der Sequenz von Bischichten 122 entgegengesetzt zu dem Substrat 110 umfassen. Die Deckschicht 129 kann eine Schicht sein, die aus Ruthenium (Ru) besteht oder dieses enthält und eine Dicke in einem Bereich von etwa 2 nm bis 4 nm hat. Die Deckschicht 129 kann den Mehrschichtstapel während einer Herstellung des Absorberstapels 130 schützen. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Deckschicht 129 eine Titanoxid-(TiO-)Schicht sein.
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Zusätzlich zu der Absorberschicht 135 kann der Absorberstapel 130 eine Pufferschicht 131 umfassen, die zwischen der Absorberschicht 135 und der reflektierenden Mehrschichtstruktur 120 gebildet ist. Die Pufferschicht 131 kann wirksam sein als eine Ätzstoppschicht während einer Bildung eines Absorbermusters in der Absorberschicht 135.
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An der Oberfläche des Absorberstapels 130, ausgerichtet zu der Vorderseite der Fotomaske 200, kann der Absorberstapel 130 eine antireflektierende Schicht 139 umfassen. Bei einer Inspektionswellenlänge, die typischerweise länger ist als die EUV-Belichtungswellenlänge, ist die antireflektierende Schicht 139 weniger reflektierend als die Absorberschicht 135. Typischerweise ist der Reflexionsgrad geringer als 12 % bei der jeweiligen Inspektionswellenlänge. Die antireflektierende Schicht 139 kann ein Metallnitrid, beispielsweise ein Übergangsmetallnitrid, wie ein Titan- oder Tantalnitrid enthalten oder aus diesem bestehen und kann weiterhin eine oder mehrere weitere Komponenten umfassen, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Chlor, Fluor, Argon, Wasserstoff oder Sauerstoff umfasst. Die antireflektierende Schicht 139 kann durch eine Behandlung eines Teiles der Absorberschicht 130 in einer Umgebung gebildet sein, die die weitere Komponente oder Vorläufer hiervon enthält. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die antireflektierende Schicht 139 eine Siliziumnitridschicht sein oder kann aus Tantaloxid gebildet sein, das weitere Hauptbestandteile enthalten kann, beispielsweise TaBO, oder sie kann ein Material sein, das Chrom, beispielsweise Chromoxid (CrOx) enthält.
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Die 6A und 6B beziehen sich auf reflektierende Fotomasken 200 des Phasenschiebetyps mit dem Substrat 110 einschließlich eines weiteren Mehrschichtspiegels 117 mit Bischichten 132, wie dies für den Mehrschichtspiegel 125 der reflektierenden Mehrschichtstruktur 120 beschrieben ist. Die Mustertrenches 320, die sich durch den Mehrschichtspiegel 125 der reflektierenden Mehrschichtstruktur 120 erstrecken, erstrecken sich nicht in den weiteren Mehrschichtspiegel 117. Das Substrat 110 kann weiterhin eine Ätzstoppschicht 118 enthalten, um sicherzustellen, dass alle Mustertrenches 320 die gleiche Tiefe haben, und um den weiteren Mehrschichtspiegel 117 zu schützen, wenn die Mustertrenches 320 geätzt werden.
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Die Fotomaske 200 von 6A ist frei von irgendeiner Absorptionsschicht, und Musterinformation wird lediglich durch die Phasendifferenz zwischen Teilen der Belichtungsstrahlung übertragen, die innerhalb des Mehrschichtspiegels 125 und innerhalb des weiteren Mehrschichtspiegels 117 reflektiert ist.
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In 6B umfasst die Fotomaske 200 einen Absorberstapel 130, der wenigstens eine Absorberschicht 135 zusätzlich zu dem weiteren Mehrschichtspiegel 117 innerhalb des Substrates 110 umfasst. Für weitere Einzelheiten wird auf die Beschreibung der vorangehenden 5A und 5B Bezug genommen.
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Der Hilfsteil 111 kann nach oder vor Bilden des Rahmentrenches 310 und/oder des Absorbermusters mit den Mustertrenches 320 gebildet werden. Die 7A und 7B beziehen sich auf Maskenrohlinge 500, in welchen die Streuzentren 111z vor den Mustertrenches 320 und dem Rahmentrench 310 gebildet sind.
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Das Substrat 110 des Maskenrohlings 500 umfasst wenigstens eine Substratschicht 115 eines Materials mit geringer thermischer Ausdehnung. Die reflektierende Mehrschichtstruktur 120 bedeckt eine erste Oberfläche des Substrates 110. Ein Absorberstapel 130 ist auf einer Oberfläche der reflektierenden Mehrschichtstruktur 120 entgegengesetzt zu dem Substrat 110 vorgesehen, so dass die reflektierende Mehrschichtstruktur 120 sandwichartig zwischen dem Absorberstapel 130 und dem Substrat 110 gelegen ist. Der Absorberstapel 130 ist eine kontinuierliche nicht-gemusterte Struktur einer einheitlichen Dicke. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten wird Bezug genommen auf die Beschreibung der Fotomaske 200 der 1A und 1B.
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8 zeigt einen Reflexionstyp-Maskenrohling 500 für die Herstellung der Fotomaske 200 der 5A und 5B.
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In dem Reflexionstyp-Maskenrohling 500 der 9 umfasst das Substrat 110 weiterhin eine Ätzstoppschicht 118, die sandwichartig zwischen einem Mehrschichtspiegel 125 in der reflektierenden Mehrschichtstruktur 120 und einem weiteren Mehrschichtspiegel 117 in einem Substrat 110 für die Herstellung der Fotomaske 200 von 6B vorgesehen ist. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Reflexionstyp-Maskenrohling 500 von 9 frei von dem Absorberstapel 130 für die Herstellung der Fotomasken 200 des in 6A veranschaulichten Typs sein.
