DE102017222103B4 - Maskenstruktur für die EUV-Lithografie und Verfahren zur Herstellung einer Maskenstruktur für die EUV-Lithografie - Google Patents

Maskenstruktur für die EUV-Lithografie und Verfahren zur Herstellung einer Maskenstruktur für die EUV-Lithografie Download PDF

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Abstract

Maskenstruktur (100) für die EUV-Lithografie, umfassend:eine reflektive Schicht (105);eine Deckschicht (110) auf der reflektiven Schicht (105);eine Pufferschicht (115) auf der Deckschicht (110); undalternierende Absorberschichten (120, 125, 130, 135) auf der Pufferschicht (115),wobei die alternierenden Absorberschichten (120, 125, 130, 135) gepaarte Schichten sind, undwobei eine oberste Absorberschicht (135) der alternierenden Absorberschichten (120, 125, 130, 135) auf Ta basiert und eine obere Deckschicht ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Halbleiterstrukturen und insbesondere eine Maskenstruktur für die extrem Ultraviolett (EUV) -Lithografie und Herstellungsverfahren einer Maskenstruktur für die EUV-Lithografie.
  • Die EUV-Lithografie ist eine Lithografietechnologie der nächsten Generation, die eine Wellenlänge im extremen Ultraviolett (EUV) verwendet, z.B. 13,5 nm. Genauer erfordert die lithografische Strukturierung zum Strukturieren kleinerer Technologieknoten die EUV-Lithografie für viele der kritischen Ebenen. Da alle optischen Elemente in dem EUV-Scanner reflektierend sein müssen, muss eine EUV-Fotomaske unter einem Winkel zu ihrer Normalen belichtet werden. Die nicht orthogonale Belichtung der EUV-Maske bewirkt: (i) eine Abschattung von Linien senkrecht zum einfallenden Strahl; (ii) das Auftreten von telezentrischen Fehlern, die zu einem Versatz in der Struktur durch Fokus führen; und (iii) einen Verlust an Bildkontrast aufgrund von Apodisierung durch die reflektierende Mehrlagenbeschichtung in der Maske.
  • Eine reflektive EUV-Maske besteht aus einem strukturierten Absorber (z.B. TaN, TaBN), der über einem bedeckten Mehrlagenreflektor (z.B. Mo/Si) abgeschieden ist. Der strukturierte Absorber soll sehr dick sein, um das Reflexionsvermögen im Bereich von EUV an oder unter ungefähr 2% zu halten, was für einen hohen Bildkontrast erforderlich ist. Die kleinste Dicke von Absorbern auf herkömmlicher Basis liegt bei 50 bis 70 nm. Diese Dicke trägt jedoch zum Abschattungseffekt bei, insbesondere wenn der Lichtstrahl unter einem Einfallswinkel von ungefähr 6° zur Normalen auf den Reflektor gerichtet ist.
  • Aus der Schrift DE 10 2014 222 028 A1 ist eine Struktur mit einer Lithografiemaske bekannt. Diese Lithografiemaske umfasst ein Substrat, wenigstens eine reflektierende Schicht über dem Substrat und einen Absorptionsfilmstapel über der wenigstens einen reflektierenden Schicht.
  • In einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine Maskenstruktur für die EUV-Lithografie gemäß dem unabhängigen Anspruch 1: eine reflektive Schicht, eine Deckschicht auf der reflektiven Schicht, eine Pufferschicht auf der reflektiven Schicht und alternierende Absorberschichten auf der Pufferschicht, wobei die alternierenden Absorberschichten gepaarte Schichten sind. Eine oberste Absorberschicht der alternierenden Absorberschichten basiert dabei auf Ta und sie ist eine obere Deckschicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 16 definiert.
  • In einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Maskenstruktur für die EUV-Lithografie gemäß dem unabhängigen Anspruch 17: ein Bilden einer Deckschicht direkt auf einer reflektiven Schicht; ein Bilden einer Pufferschicht direkt auf der Deckschicht; ein Bilden von alternierenden Absorberschichten aus einem Material basierend auf Ni und einem Material basierend auf Ta auf der Pufferschicht; ein Bilden eines Lacks auf einer obersten Schicht, die Ta umfasst; und ein selektives Ätzen der Pufferschicht und der alternierenden Absorberschichten, um eine Struktur zu bilden. Vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts sind in den abhängigen Ansprüchen 18 und 19 definiert.
  • Die vorliegende Erfindung wird in der detaillierten Beschreibung nachfolgend zusammen mit der genannten Mehrzahl von Zeichnungen durch nicht beschränkende Beispiele von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
    • 1 zeigt eine EUV-Maske und entsprechende Herstellungsprozesse gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
    • 2 zeigt die EUV-Maske mit einer Lackschicht und entsprechende Herstellungsprozesse gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
    • 3 zeigt eine strukturierte EUV-Maske und entsprechende Herstellungsprozesse gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
    • 4 zeigt eine EUV-Maske mit einem einfallenden Licht, das von der reflektiven Oberfläche gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung reflektiert wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Halbleiterstrukturen und insbesondere eine Maske für die extrem Ultraviolett (EUV) -Lithografie und Herstellungsverfahren, Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf eine EUV-Maske mit einer dünnen Absorberschicht und einer Pufferschicht gerichtet, die einen hoch absorbierenden strukturierten Absorber auf der Maske (im Vergleich zu herkömmlichen Systemen) bereitstellt. Vorteilhafterweise verringert die hierin offenbarte EUV-Maske den Einfluss von EUV-spezifischen Problemen bedeutend, z.B. einschließlich der Abschattungseffekte.
  • Die EUV-Maske der vorliegenden Erfindung kann auf vielfältige Weise unter Verwendung einer Vielzahl unterschiedlicher Geräte hergestellt werden. Im Allgemeinen werden die Verfahren und Werkzeuge zur Bildung von Strukturen mit Dimensionen im Mikrometer- und Nanometerbereich verwendet. Die Methoden, insbesondere Technologien, die zur Herstellung der EUV-Maske der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wurden aus der Technologie integrierter Schaltungen (IC) übernommen. Zum Beispiel werden die Strukturen auf Wafern aufgebaut und sind in Materialfilmen realisiert, die durch fotolithografische Prozesse auf der Oberseite eines Wafers strukturiert werden. Insbesondere verwendet die Herstellung der EUV-Maske drei grundsätzliche Baublöcke: (i) Abscheidung von dünnen Materialfilmen auf einem Substrat, (ii) Aufbringen einer strukturierten Maske auf eine Oberseite der Filme durch fotolithografische Abbildung und (iii) selektives Ätzen der Filme relativ zu der Maske.
  • 1 zeigt eine EUV-Maske und entsprechende Herstellungsprozesse gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung. In Ausführungsformen umfasst die EUV-Maske 100 eine Deckschicht 110, die über einer reflektiven Basisschicht 105 abgeschieden wird. In Ausführungsformen ist die Deckschicht 110 eine Ru-Deckschicht, die durch herkömmliche Abscheidungsprozesse abgeschieden wird, z.B. chemische Gasphasenabscheidungs (CVD) -Prozesse. Die reflektive Basisschicht 105 kann aus Mo/Si mit einer reflektiven Beschichtung darauf gebildet sein.
  • Mit weiterem Bezug auf 1 wird eine Pufferschicht 115 auf der Deckschicht 110 abgeschieden. In Ausführungsformen ist die Pufferschicht 115 gemäß einem Beispiel aus TaN gebildet, das mit einer Dicke von ungefähr 1 nm bis 20 nm durch einen herkömmlichen Abscheidungsprozess, z.B. CVD, abgeschieden werden kann. Die Pufferschicht 115 kann auch aus einem anderen Absorbermaterial gebildet sein, welches zwischen der Ru-Deckschicht 110 und einer nachfolgend gebildeten Absorberschicht liegt, beispielsweise eine Ni-Schicht 120. In Ausführungsformen kann die Pufferschicht 115 aus einem anderen Material auf Basis von Ta gebildet sein, z.B. TaBN, wobei jedes davon zum Schutz der darunterliegenden reflektiven Basisschicht 105 während eines nachfolgenden Ätzprozesses verwendet wird.
  • In Ausführungsformen werden alternierende Absorberschichten aus einem Material basierend auf Ni und einem Material basierend auf Ta auf der Pufferschicht 115 unter Verwendung herkömmlicher Abscheidungsverfahren abgeschieden, z.B. CVD. Beispielsweise wird die Ni-Schicht 120 auf der Pufferschicht 115 abgeschieden, gefolgt von einer TaN-Schicht 125, Ni-Schicht 130 und TaN-Schicht 135, z.B. Deckschicht. Es können mehrere oder weniger Schichten des alternierenden Absorbermaterials vorhanden sein, beispielsweise 1 bis 10 Paare. In Ausführungsformen kann auch jede der Schichten 120, 125, 130, 135 mit einer Dicke von ungefähr 1 nm bis 10 nm und vorzugsweise zwischen 2 nm bis 4 nm abgeschieden werden. In Ausführungsformen kann eine Gesamtdicke der Schichten 115, 120, 125, 130, 135 in einem Bereich von ungefähr 25 nm bis 45 nm oder weniger liegen, weiter bevorzugt beispielsweise 15 nm bis 40 nm, was eine effiziente Absorption für die EUV-Maske 100 bereitstellt. Die Dicke der Ni-Schichten 120, 130 verhindert gemäß Ausführungsformen ein Kristallisieren des Ni-Materials und erlaubt auch die Steuerung einer Verspannung des Films.
  • Wie weiterhin in 2 dargestellt ist, wird ein Lackmaterial 140 auf der oberen Deckschicht 135 abgeschieden. In Ausführungsformen kann das Lackmaterial 140 aus bekannten Lackmaterialien gestapelt sein, beispielsweise umfassend Hartmaskenmaterialien und antireflektierende Beschichtungen. Die obere Deckschicht 135 verhindert eine Diffusion von Nickel in die Lackschicht 140 aus der Ni-Schicht 130 (z.B. oberste Ni-Schicht). Nickel kann in den Lack diffundieren und verhindern, dass der Lack weggewaschen wird.
  • 3 zeigt eine strukturierte Maske und entsprechende Herstellungsprozesse gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung. In Ausführungsformen wird die Lackschicht 140, die über der oberen Deckschicht 135 gebildet ist, einer Energie (Licht) ausgesetzt, um eine Struktur (Öffnung) zu bilden. Es wird ein Ätzprozess mit einer selektiven Chemie, z.B. ein reaktives lonenätzen (RIE), verwendet, um eine oder mehrere Strukturen 145 in den Absorberschichten 120, 125, 130, 135 und der Pufferschicht 115 zu bilden. In Ausführungsformen kann eine Chemie aus F oder Cl2 verwendet werden, um die Materialien basierend auf Ta, beispielsweise die Schichten 115, 125 und 135, zu strukturieren (Ätzen); wohingegen eine aggressivere Chemie aus CH4 verwendet wird, um die Materialien basierend auf Ni, beispielsweise die Schichten 120, 130, zu strukturieren (Ätzen). Die Pufferschicht 115 schützt die darunter liegenden Schichten 105, 110 während des aggressiveren Ni-Ätzens. In dieser Weise wird die reflektive Basisschicht 105 während der Strukturierung der Absorberschichten, z.B. der Ni-Schicht 120, nicht beschädigt. Der Strukturierung folgend kann der Lack 140 durch einen herkömmlichen Sauerstoffveraschungsprozess oder andere bekannte Entfernungsmittel entfernt werden.
  • 4 zeigt eine EUV-Maske mit einem einfallenden Licht, das von der reflektiven Oberfläche gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung reflektiert wird. Darstellungsgemäß wird ein einfallendes EUV-Licht unter 6° von der Oberfläche der Schicht 105 unter geringeren Abschattungseffekten, die durch Absorption von der reduzierten Höhe der Absorberschichten 120, 125, 130, 135 bewirkt werden, reflektiert. In dieser Weise verringert die EUV-Maske 100 die Auswirkung von EUV-spezifischen Problemen, einschließlich beispielsweise Abschattungseffekte und Kontrastverlust.
  • Die gemäß dem oben beschriebenen wenigstens einen Verfahren hergestellte Maske wird in der Herstellung von integrierten Schaltungschips verwendet. Die sich ergebenden integrierten Schaltungschips können durch den Hersteller in der Form von rohen Wafern (insbesondere ein einzelner Wafer mit mehreren nicht verpackten Chips), einer reinen Die oder in verpackter Form vertrieben werden. Im letzteren Fall ist der Chip in einem Einzelchipgehäuse, (z.B. einen Plastikträger mit Leitungen, die an einem Motherboard oder einem anderen Träger höherer Ebene befestigt sind) oder in einem Mehrchipgehäuse montiert (z.B. ein Keramikträger, der Zwischenverbindungen an wenigstens einer Seite oder vergrabene Zwischenverbindungen aufweist). In jedem Fall wird der Chip dann mit anderen Chips, diskreten Schaltungselementen und/oder Signalverarbeitungsvorrichtungen als Teil von entweder (a) einem Zwischenprodukt, wie z.B. einem Motherboard, oder (b) einem Endprodukt integriert. Das Endprodukt kann ein Produkt sein, das integrierte Schaltungschips umfasst, im Bereich von Spielzeug und anderen Low-End-Geräten zu fortschrittlichen Computerprodukten mit einem Display, einer Tastatur oder anderen Eingabevorrichtungen und einem Zentralprozessor.

Claims (19)

  1. Maskenstruktur (100) für die EUV-Lithografie, umfassend: eine reflektive Schicht (105); eine Deckschicht (110) auf der reflektiven Schicht (105); eine Pufferschicht (115) auf der Deckschicht (110); und alternierende Absorberschichten (120, 125, 130, 135) auf der Pufferschicht (115), wobei die alternierenden Absorberschichten (120, 125, 130, 135) gepaarte Schichten sind, und wobei eine oberste Absorberschicht (135) der alternierenden Absorberschichten (120, 125, 130, 135) auf Ta basiert und eine obere Deckschicht ist.
  2. Maskenstruktur (100) nach Anspruch 1, wobei die reflektive Schicht (105) aus Mo/Si gebildet ist und die Deckschicht (110) aus Ru gebildet ist.
  3. Maskenstruktur (100) nach Anspruch 1, wobei die Pufferschicht (115) eine Absorberschicht ist, die aus einem Ta-Material gebildet ist.
  4. Maskenstruktur (100) nach Anspruch 3, wobei die Pufferschicht (115) aus einem TaN- oder TaBN-Material gebildet ist.
  5. Maskenstruktur (100) nach Anspruch 1, wobei die alternierenden Absorberschichten (120, 125, 130, 135) ein Material basierend auf Ni und ein Material basierend auf Ta umfassen.
  6. Maskenstruktur (100) nach Anspruch 1, wobei Ni direkt auf der Pufferschicht (115) abgeschieden ist und die Pufferschicht (115) direkt auf der Deckschicht (110) abgeschieden ist.
  7. Maskenstruktur (100) nach Anspruch 1, wobei jede der alternierenden Absorberschichten (120, 125, 130, 135) eine Dicke von 1 nm bis 10 nm aufweist.
  8. Maskenstruktur (100) nach Anspruch 7, wobei jede der alternierenden Absorberschichten (120, 125, 130, 135) jeweils eine Dicke von 2 nm bis 4 nm aufweist.
  9. Maskenstruktur (100) nach Anspruch 1, wobei die reflektive Schicht (105) eine reflektierende Mehrlagenschicht ist, die aus Mo/Si gebildet ist, und alternierende Absorberschichten (120, 125, 130, 135) aus einem Material basierend auf Ni und einem Material basierend auf Ta gebildet sind.
  10. Maskenstruktur (100) nach Anspruch 9, wobei die Deckschicht (110) aus Ru gebildet ist.
  11. Maskenstruktur (100) nach Anspruch 9, wobei die Pufferschicht (115) aus einem Material basierend auf Ta gebildet ist.
  12. Maskenstruktur (100) nach Anspruch 9, wobei die alternierenden Absorberschichten (120, 125, 130, 135) abwechselnd Schichten (125, 135) basierend auf Ta und Schichten (120, 130) basierend auf Ni umfassen.
  13. Maskenstruktur (100) nach Anspruch 12, wobei Ni direkt auf der Pufferschicht (115) abgeschieden ist.
  14. Maskenstruktur (100) nach Anspruch 9, wobei jede der alternierenden Absorberschichten (120, 125, 130, 135) eine Dicke von 1 nm bis 10 nm aufweist.
  15. Maskenstruktur (100) nach Anspruch 14, wobei jede der alternierenden Absorberschichten (120, 125, 130, 135) jeweils eine Dicke von 2 nm bis 4 nm aufweist.
  16. Maskenstruktur (100) nach Anspruch 9, wobei eine gesamte Dicke aus den alternierenden Absorberschichten (120, 125, 130, 135) und der Pufferschicht (115) 25 nm bis 45 nm beträgt.
  17. Verfahren zur Herstellung einer Maskenstruktur (100) für die EUV-Lithografie, umfassend: ein Bilden einer Deckschicht (110) direkt auf einer reflektiven Schicht (105); ein Bilden einer Pufferschicht (115) direkt auf der Deckschicht (110); ein Bilden von alternierenden Absorberschichten (120, 125, 130, 135) aus einem Material basierend auf Ni und einem Material basierend auf Ta auf der Pufferschicht (115); ein Bilden eines Lacks (140) auf einer obersten Absorberschicht (135), die Ta umfasst; und ein selektives Ätzen der Pufferschicht (115) und der alternierenden Absorberschichten (120, 125, 130, 135), um eine Struktur (145) zu bilden.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die oberste Absorberschicht (135) eine Diffusion von Ni in den Lack (140) verhindert.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Pufferschicht (115) die reflektive Schicht (105) während eines selektiven Ätzens der alternierenden Absorberschichten (120, 130) aus Ni schützt.
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