[发明专利]用于极紫外光刻的空白掩模和光掩模

说明书

本发明涉及一种用于极紫外光刻的空白掩模以及光掩模，包含依序形成于透明基板上的反射膜、覆盖膜以及吸收膜，其中反射膜具有0.5纳米Ra或小于0.5纳米Ra的表面粗糙度。有可能防止极紫外光掩模图案的基脚发生，改善极紫外空白掩模的平坦度，且防止覆盖膜的氧化和缺陷。

技术领域

本公开涉及一种用于极紫外光刻的空白掩模和光掩模，且更特定来说，涉及能够使用13.5纳米的极紫外(extreme ultraviolet；EUV)光作为曝光光来实施14纳米或小于14纳米(特定来说10纳米或7纳米或小于7纳米)的精细图案的用于极紫外光刻的空白掩模和光掩模。

背景技术

最近，用于制造半导体的光刻技术从ArF、ArFi以及多重(multiple；MP)光刻技术演进为EUV光刻技术。EUV光刻技术是因制造10纳米或小于10纳米的半导体装置而引起注目的技术，这是由于EUV光刻能够通过使用13.5纳米的曝光波长来实现解决方案和工艺简化。

另一方面，EUV光刻技术可不使用现有折射式光学系统，例如使用KrF或ArF光的光刻，这是由于EUV光由所有材料很好地吸收，且材料在所述波长下的折射率接近1。出于这个原因，在EUV光刻中，使用利用反射光学系统的光掩模。

空白掩模是光掩模的原材料，且构造成包含基板上的两个薄膜以形成反射结构：反射EUV光的反射膜和吸收EUV光的吸收膜。此外，空白掩模可包含保护反射膜的覆盖膜、用于电子卡夹(e-chucking)的背面导电膜以及类似物。更具体来说，用于EUV的空白掩模构造成包含由具有低热膨胀系数的SiO₂-TiO₂类低热膨胀材料(low thermal expansionmaterial；LTEM)基板上的Mo/Si制成的反射膜、反射膜上的钌(Ru)类覆盖膜以及覆盖膜上的钽(Ta)类吸收膜。以这一方式形成的光掩模具有其中使吸收膜图案化的形式，且使用通过使用反射膜的反射率与吸收膜的反射率之间的对比度差在晶片上形成图案的原理。

当使用如上文所描述的EUV空白掩模形成图案时，发生以下问题。

首先，由于要实施的图案的大小小型化，所以例如所实施的图案轮廓的失真(尤其是图案的基脚)的问题直接影响分辨率。特定来说，在用于校正光学邻近效应的亚分辨率特征大小(sub-resolution feature size；SFRS)CD图案以及要实施的主图案中发生的基脚问题对分辨率具有致命影响。

具体来说，形成EUV空白掩模的吸收膜图案的钽(Ta)类材料通常以两层结构形成，其中下部层不含有氧且上部层形成为含有氧。此外，为了控制遮蔽效应，含有氧的上部层具有15纳米或小于15纳米的厚度，且最近形成为具有10纳米或小于10纳米的厚度。由于含有氧的上部层具有用氟基蚀刻气体蚀刻的性质，所以总之，吸收膜的图案轮廓和例如基脚的现象由吸收膜的下部层决定。此外，吸收膜的下部层比吸收膜的上部层相对更厚，且蚀刻自由基成分在蚀刻期间在深度方向上相对低于表面，且因此存在发生基脚现象的概率增加的问题。

第二，在EUV空白掩模的平坦度中也发生以下问题。

一般来说，EUV空白掩模的平坦度可分类成两种类型，也就是吸收膜的平坦度和包含反射膜的覆盖膜的平坦度。

关于吸收膜的平坦度，吸收膜是在成膜之后最终形成图案的部分，且在形成图案的同时释放在成膜期间产生的残余应力，因此在释放期间发生配准问题。最近，归因于精细图案的大小，每一位置的配准问题已作为更重要的问题出现。

然而，在当前钽(Ta)类吸收膜上形成图案的情况下，在形成10纳米或小于10纳米的图案时不存在配准问题，但在形成7纳米或小于7纳米的图案时发生由残余应力引起的配准问题。此外，配准问题对其中曝光光以6°的入射角倾斜地入射的EUV光刻具有更致命影响。这是因为在通过反射光的EUV曝光工艺中，不仅在每一掩模表面的整个上的残余应力是不同的，在微区域中的残余应力也是不同的，且因此图案位置在任何部分中变化且由以6°的角度入射的曝光光引起的遮蔽效应增加。