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CN1538238A - 用于euv光刻的掩模版及其制作方法 - Google Patents

用于euv光刻的掩模版及其制作方法 Download PDF

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CN1538238A
CN1538238A CNA2004100368772A CN200410036877A CN1538238A CN 1538238 A CN1538238 A CN 1538238A CN A2004100368772 A CNA2004100368772 A CN A2004100368772A CN 200410036877 A CN200410036877 A CN 200410036877A CN 1538238 A CN1538238 A CN 1538238A
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L
L·阿施克
M·伦诺
ն�
M·施夫勒尔
F·索贝尔
H·贝克尔
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Schott Glaswerke AG
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Abstract

本发明涉及一种用在EUV光刻中的掩模版及其制作方法。掩模版包括具有正面和背面的基板，由此将涂层施加到正面用于在EUV光刻中用作掩模，并且基板的背面包括导电涂层。按照DIN58196－5(德国工业标准)、DIN 58196－4和DIN 58196－6，导电涂层是特别耐磨损和牢固粘结的，并且其特征在于具有最小的电导率。借助于离子束辅助溅射施加导电涂层。由于在背面上的导电涂层非常耐磨损且牢固地粘结，所以可以借助于静电夹持设备(吸盘)来夹紧、夹持和操作掩模版而没有任何麻烦的磨损产生。

Description

说明书 用于EUV光刻的掩模版及其制作方法
本申请要求德国专利申请号No.103 17792.2-51的公约优先权，这里明确地引证并参考其全文。
技术领域
本发明涉及一种用在EUV光刻(极紫外光刻)中的掩模版(maskblank)及用于其制作的方法。
背景技术
在微电子学中为了不断获取更高的集成密度，必需使用越来越短的波长用于曝光。可以预见未来将使用仅仅13纳米或更短的波长来制作小于35纳米的结构。由于这个原因，用于光刻曝光的掩模的制造是非常重要。掩模必须实质上无缺陷，因为否则掩模中最轻微的误差将被复制在每一块芯片上。尽可能最大程度地排除可能导致掩模的污染的所有来源。
这需要非常精确的技术用于掩模版的制作以及非常仔细地夹持和操作掩模版，以便尽最大程度地避免磨损和颗粒形成。考虑到污染掩模版的风险，即使对这种方法最轻微的改进也会显著提高半导体制作中的质量。因此，为掩模版的制造和处理所考虑的方法相对复杂并昂贵并不意外，因为半导体制作的目标总是以尽可能最低的废品率获取尽可能最高的集成密度。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用在EUV光刻中的掩模版，以便进一步减少污染的风险和掩模误差。本发明的又一个目的是提供一种用于制作这种掩模版的方法。
根据本发明，提供一种用在EUV光刻中的掩模版，由此掩模版包括具有正面和背面的基板，并且涂层施加到正面用作EUV光刻中的掩模。根据本发明，基板的背面包括导电涂层。这样可以惊人简单的设计提供掩模版，对于污染的风险和颗粒形成显示出优势。根据本发明，基板优选包括具有极低的热膨胀系数的材料。
根据本发明的掩模版可以借助于静电夹持装置(静电吸盘)在背面夹持住并覆盖大的面积。因为静电夹持装置接触基板背面的大的面积，所以仅仅需要低的夹持力。这些进而产生较少的磨损并因此产生低的污染风险。此外，根据本发明的掩模版可以非常平稳地被夹持和操作。可以方便地控制并平稳地接通和切断施加到静电夹持装置和/或到掩模版背面的电势。这样使得可以很大程度上避免突然施加到掩模版的力，结果产生甚至更小的磨损及甚至更低的颗粒形成。在掩模版和静电夹持装置之间的大面积接触还可以用来拉直掩模版，例如，如果掩模版被弯曲或处在张力下，由此可以减少应力。
优选地，按照DIN 58196-5(德国工业标准)，导电涂层对布织物的耐磨损性至少落入类别2。在半导体制作期间，例如，在更换或维护工作期间，即使用手或借助于操作工具夹持掩模版或由其制备的掩模，或如果版或掩模用于进一步的处理阶段，由于在背面的涂层非常耐磨损，所以实际上不存在磨损。
优选地，按照DIN 58196-4(德国工业标准)，导电涂层对擦除器的耐磨损性至少落入类别2。在半导体制作期间，例如，用手或使用工具擦或夹持掩模版或由其制备的掩模，或如果版或掩模用于进一步的处理阶段，由于在背面的涂层非常耐磨损，所以根据本发明实际上不存在磨损。
优选地，按照DIN 58196-6(德国工业标准)，在粘结带测试中导电涂层的粘结强度对应于基本上0％的分离或分层。例如在更换或维护工作期间，如果粘结目标体始终接触掩模版或由其制备的掩模，实际上在背面上的导电涂层部分没有被分离或分层；否则，这将产生污染或麻烦的磨损。因此，总的来说有利的是，建立了根据本发明的掩模版或由其制备出的掩模可以可靠地处理而没有维护问题。
优选地，基板包括极低的热膨胀系数的材料，例如，可以为改性的石英玻璃或改性的陶瓷玻璃。为了本专利申请目的，术语“具有极低的热膨胀系数”应解释为意味着在特定的温度范围内，不经受任何显著膨胀或至少不经受大面积热膨胀的材料。优选地，在从大约0至50摄氏度的温度范围内，具有极低的热膨胀系数的材料具有小于大约±100ppb/K的热膨胀，更优选小于大约±30ppb/K以及甚至更优选小于±5ppb/K，因为在所述范围内，尤其针对用在光刻曝光方法中和各层的耐磨损性，可以制作具有特定有利特性的掩模版。
根据本发明考虑优选使用零膨胀材料的特性，以下面的申请为例作出参考，在本申请中明确地参考并引入：DE-OS-19 02432、US4,851,372、US5,591,682和DE 101 63 597.4。
包括硅酸钛玻璃(92.5％的SiO2和7.5％的TiO2)的ULE(超低膨胀)材料的Corning7971还能用作具有极低的热膨胀系数的材料。它是通过将纯液态四氯化硅和四氯化钛混合在一起并将蒸汽传送到反应炉，在其中它们进行化学反应来制造的。玻璃液滴沉积在旋转转盘上。需要一周的时间来制作直径大约170cm和厚度15cm的版。以这种方式获得的玻璃合成物特征为具有超低的热膨胀系数。
为了取得适当的光学特性，涂层至少施加到掩模版的正面，所述涂层包括双介电层系统、尤其是钼硅双层和一铬层或吸收EUV光的一其它层。以这种方式，可以制作具有惊人的高耐磨损性的掩模版，其适合于用在EUV光刻中，尤其具有降低到大约13纳米的波长。
优选地，通过离子束辅助淀积，尤其是通过离子束辅助溅射施加双介电层，其结果产生极其均匀并无缺陷的层，并因此确保涂层具有高程度的反射率。总的来说，这样能够提供极其精确的成像光学装置和掩模。对于涂覆方法，参考申请人的共同待审US专利申请序列号no.10/367,539，其申请日为2003年2月13日，标题为“光掩模版、光掩模、用于掩模版和光掩模的方法和装置、光掩模版的制造方法和装置”，作为参考将其内容引人本申请。
能以惊人的简单方式制作掩模版，其中在正面和背面上的涂层基本上相同或部分相同。这意味着对于掩模版的正面和背面都可以使用相同的涂覆技术和工艺阶段。因为在工艺室或涂覆掩模版的类似室不必开启并且掩模版不必传送到另一间工艺室，因此节省了其制作时间并降低了污染的风险。相反，掩模版可以在相同的涂覆工艺中在正面或背面涂覆或在一部分上涂覆。
为了用静电夹持装置使掩模版能被更可靠地夹紧和夹持，具有大约100nm层厚度的导电涂层的电阻率至少是大约10-3Ωcm，更优选至少大约10-4Ωcm、因为这样能更好地夹持和夹紧掩模版，甚至更优选10-5Ωcm、因为这样能更好地夹持和夹紧掩模版，甚至更优选10-6Ωcm、因为这样能更好地夹持和夹紧掩模版，甚至更优选10-7Ωcm、因为这样能更好地夹持和夹紧掩模版，甚至更优选10-8Ωcm、因为这样能更好地夹持和夹紧掩模版。用大约100nm厚的层，发现至少大约10-5Ωcm的电阻率是相当特别优选的。
本发明还提供一种用在EUV光刻中的掩模版的制作方法，其中掩模版包括由极其低的热膨胀系数的材料构成并具有正面和背面的基板，其中涂层施加到正面用作在EUV光刻中的掩模，并且导电涂层施加到背面。
优选实施例的详细说明
下面将借助于示例介绍根据本发明的实施例的优选示例。当研究实施例的下述示例时，根据本发明的其他特征、优势和变型对于本领域的技术人员来说是显而易见的。
根据本发明的掩模版包括基板，基板包括高度均质的光学玻璃、石英玻璃、陶瓷玻璃或类似材料。考虑到热膨胀，基板优选实质上为零膨胀材料。掩模版优选具有矩形形状，例如具有大约15cm的边长。显然，掩模版还可以具有其它的几何形状，例如圆形。以仅仅十分之几纳米的精度抛光基板。如现有技术所公知，在正面形成双介电层系统，该系统满足用相长干涉放大反射辐射的布拉格反射条件。根据本发明的13.4纳米的曝光波长的一个示例包括大约50钼硅双层，该钼硅双层具有大约2.8纳米厚的钼层和大约4纳米厚的硅层。匹配用于曝光波长的适合的多介电层系统对于本领域的技术人员是公知的。
金属掩模、尤其是铬掩模或其它EUV吸收体被施加在多介电层系统的表面来吸收曝光辐射。优选构造或构图金属层，特别是铬层。基板的正面优选全部导电。
根据本发明，对基板的背面施加导电涂层。这优选施加于整个背面的表面，然而，但还能以合适的方式施加于部分背面，例如以环形形状，或例如为与静电夹持装置(静电吸盘)的外部轮廓匹配的方形。
优选地，借助于工艺阶段将导电涂层施加到基板的背面，该工艺阶段与制造基板正面上对应的导电涂层使用的工艺阶段相同。这样，在单个操作步骤中可以至少在部分区域中制造了掩模版。这能意味着不需要破坏在淀积反应室内的保护气氛或真空。显然，多层介电涂层还可以施加到基板的背面——优选地，这将与施加到基板的正面的多层涂层相同。
将该基板和涂层设计得用于在EUV光刻(极紫外光刻)中，对光谱的紫外部分中的波长进行曝光。对于EUV光刻的未来的一种可能性是使用小到大约13纳米的波长。
在掩模版正面上的涂层最初是无结构的或未构图的。在随后的工艺阶段中，其可以在制造者现场或在掩模版的接受方现场进行，适当地构造或构图涂层，以便可以提供用于EUV光刻的掩模。可以用例如光致抗蚀剂或保护漆的抗蚀剂膜覆盖掩模版或掩模。
因为基板的背面具有导电涂层，因此可以使用静电夹持装置来夹持和操作掩模版。例如在运输或处理期间，在掩模版背面的导电涂层能够以更有效的方式来避免来自掩模版的静电电荷。
原则上，提供适合于基板背面的涂层的适当金属化质量的所有金属化技术都是可能的。现已发现离子束辅助淀积、特别是离子束辅助溅射是特别适合的。采用这种涂覆技术，离子束指向靶，靶上的材料剥离到真空中。将靶设置在要涂覆的基板的附近，并用溅射通过分离的靶物质涂覆基板。虽然这种涂覆方法相对复杂并昂贵，但现已发现其尤其适合涂覆掩模或掩模版，因为施加的层特别均匀并无缺陷。离子束辅助淀积可以用来施加金属或两种或多种金属或介电材料的混合物。关于金属和介电材料的离子束辅助淀积的详细内容，参考申请人的共同待审US专利申请序列号no.10/367,539，其申请日为2003年2月13日，标题为“光掩模版、光掩模、用于掩模版和光掩模的方法和装置、光掩模版的制造方法和装置”，作为参考专门将其内容引入本申请。
以此方式施加到基板背面的导电涂层特征在于几个有利性质，特别是关于磨损和电阻，下面参考以较复杂的实验顺序制备和表征的优选实施例介绍这些性质。
第一示例实施例
借助于离子束辅助溅射将大约50纳米至大约100纳米厚的铬层施加到掩模版的背面。按照DIN 58196-5(德国工业标准)评估由布织物引起的背面上涂层的耐磨损性。按照DIN 58196-5(德国工业标准)，相对于特定的刚度(degree of severity)(H25∶25周，H50 50周)测试样品。用4.5N的力在样品的表面上往复拉伸至少20mm(一周)具有10mm直径的平坦接触表面的印戳，印戳上展开有按照DIN61631-MB-12 CV/CO的包括4层纱布绷带的布织物。
施加负载之后，按照DIN 58752(德国工业标准)用棉花和溶剂清洗样品。通过在100W白炽灯的光下以不同的角度旋转和倾斜样品，来对表面进行反射和透射的视觉评估，而不用在相对于matt-black背景的盒中放大。灯-样品距离应大约在30至40cm；样品-眼睛距离应大约在25cm。
按照DIN 58196-6的(德国工业标准)的评估采取视觉上可辨认的层破损的评估形式。结果指定为标准中限定的五个耐磨损性级别其中之一。抗磨损性级别可以用于评估层粘结。按照DIN 58196-5(德国工业标准)，类别1相当于没有可见的层损坏，类别2相当于由磨损痕迹产生的少量散射光，类别3相当于具有轻微指示初始局部损坏的可辨认的更多散射光，类别4相当于对层的清楚可辨认的局部损坏以及类别5相当于涂层磨损至基板。
按照DIN 58196-5(德国工业标准)评估上述基板。行程的数目是25(刚度H25)。评估二十个样品。按照DIN 58196-5，被评估的所有样品属于类别2或更好。
第二示例实施例
参考DIN 58196-4(德国工业标准)测试诸如结合第一示例实施例介绍的掩模版，来确定由擦除器引起的背面上的涂层的耐磨损性。DIN 58196-4详细介绍了所使用的擦除器的表面的制备(使磨光的玻璃盘粗糙化，用异丙醇清洗)以及测试的实施(磨损表面的直径6.5-7mm、磨损力4.5N、磨损长度20mm)。擦除器在背面上的涂层上摩擦。评估采取明显可辨认层破损的主观评估的形式。结果指定为在DIN 58196-5中所限定的五个耐磨损性级别其中之一。抗磨损性级别可以用于评估层粘结。
类别1相当于没有可辨认层损坏，类别2相当于少量的散射光可辨认，以便由此磨损痕迹可辨认，类别3相当于更多散射光可辨认并具有轻微表示的初始局部损坏，类别4相当于清楚可辨认的对层的局部损坏以及类别5相当于涂层磨损至基板。
评估二十个基板从而使擦除器在背部涂层上摩擦20次。被评估所有样品属于类别2或更好。
第三示例实施例
使用按照DIN 58196-6(使用粘结带测试粘附强度)的测试方法测试诸如结合第一示例实施例详细介绍的掩模版，来确定在背面上的涂层的粘结强度。按照DIN 58196-6(德国工业标准)，样品平坦放置在固定基座(桌台)上。然后，用一卷粘结带的至少25mm长的长的未用条粘贴到待测表面上，通过用手指按压来确保没有气泡并使得伸出边缘外。粘结带由聚酯制成并且是至少12mm宽。对25mm的带宽度而言，它的粘结度应为(9.8±0.5)N。在1分钟以后，将带的伸出边缘拿在一只手中并垂直于测试表面剥离，而另一只手牢固地将样品固定在基座上。取决于刚度的程度，在2至3秒内(刚度K1)缓慢地或在小于1秒内(刚度K2)突然地剥离粘结带。评估采取明显可辨认层破损的主观评估的形式，用由带的粘结引起的与表面的脱离的百分比表示。
评估了二十块基板。在小于一秒内突然剥离粘结带(刚度K2)。所有样品表现出了大约0％的分离。
第四示例实施例
使用用于测量表面电阻的两种方法测量了诸如结合第一示例实施例详细介绍的掩模版。下面的表面电阻值出现在圆盘的中心。在每种情况下，对每个电流进行两次测量。
线性van der Pauw法 线性四点法
电流[mA] Rf[欧姆] +- Rf[欧姆] +-
1 26.2056 0.0108 26.1019 0.0028
  2   26.2186   0.0051   26.0941   0.0002
  3   26.2218   0.0061   26.0705   0.0003
  4   26.2140   0.0030   26.0765   0.0001
  5   26.2142   0.0023   26.0788   0.0005
  平均值   26.2148   0.0060   26.0844   0.0130
用0.5mA的甚至更小的电流，起始于中心点，离中心点1cm测量出用于表面电阻欧姆的下列值：
26.2866         26.2703
        26.2728
26.3068         26.2520
为了计算层的电阻率，应当用层厚度乘以表面电阻，由此例如40nm的层厚得到
26.27280hm×40nm＝105μOhmcm。
以类似的方式计算背面上的涂层的电导率。
在实施例的上述示例中，溅射形成的铬层或EUV吸收层显然可以具有不同的厚度，例如在从大约30nm至大约100nm的范围内、更优选从大约40nm至大约90nm的范围内，并甚至更优选在大约50nm至大约70nm的范围内。
作为参考在本专利申请中专门引入了DIN 58196(德国工业标准)中的技术规格，尤其对这里介绍的测试程序和评估。

Claims (19)

1、一种用在EUV光刻中的掩模版，包括具有正面和背面的基板，从而在EUV光刻中用作掩模的涂层被施加到正面，其中背面包括导电涂层。
2、根据权利要求1的掩模版，其中基板包括具有极低的热膨胀系数的材料。
3、根据权利要求1的掩模版，其中，层厚度大约100nm，导电涂层的电阻率至少是大约10-7Ωcm，更优选至少大约10-6Ωcm，并甚至更优选至少大约10-5Ωcm。
4、根据权利要求1的掩模版，其中按照DIN 58196-5(德国工业标准)，导电涂层对布织物的耐磨损性至少落入类别二。
5、根据权利要求1的掩模版，其中按照DIN 58196-4(德国工业标准)，导电涂层对摩擦器的耐磨损性至少落入类别二。
6、根据权利要求1的掩模版，其中按照DIN 58196-6(德国工业标准)，在粘结带测试中确定的导电涂层的粘结强度对应于基本上0％的分离。
7、根据权利要求1的掩模版，其中基板包括石英玻璃或陶瓷玻璃。
8、根据权利要求1的掩模版，其中至少在正面施加涂层，其包括双介电层的系统，尤其是Mo/Si双层，以及一铬层或一EUV吸收层。
9、根据权利要求8的掩模版，其中用离子束辅助淀积，尤其是离子束辅助溅射施加双介电层。
10、根据权利要求1的掩模版，其中正面和背面具有基本相同的涂层。
11、一种用于涂覆用在EUV光刻中的掩模版的方法，掩模版包括具有正面和背面的基板，其中在该方法中在EUV光刻中用作掩模的涂层施加到正面，并且导电涂层施加到背面。
12、根据权利要求11的方法，其中提供基板作为包括具有极低的热膨胀系数的材料的基板。
13、根据权利要求11的方法，其中施加导电涂层，使得具有层厚度大约100nm，导电涂层的电阻率至少是大约10-7Ωcm，更优选至少大约10-6Ωcm并甚至更优选至少大约10-5Ωcm。
14、根据权利要求11的方法，由此施加传导涂层，使得按照DIN58196-5(德国工业标准)，导电涂层对布织物的耐磨损性至少落入类别二。
15、根据权利要求11的方法，由此施加传导涂层，使得按照DIN58196-4(德国工业标准)，导电涂层对摩擦器的耐磨损性至少落入类别二。
16、根据权利要求11的方法，由此施加传导涂层，使得按照DIN58196-6(德国工业标准)，在粘结带测试中确定的导电涂层的粘结强度对应于基本上0％的分离。
17、根据权利要求11的方法，其中至少在正面施加涂层，其包括双介电层系统，尤其是Mo/Si双层，以及一铬层或一EUV吸收层。
18、根据权利要求17的方法，由此用离子束辅助淀积，尤其是离子束辅助溅射施加双介电层。
19、根据权利要求11的方法，其中正面和背面具有基本相同的涂层。
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