TWI289725B - Damascene extreme ultraviolet lithography (EUVL) photomask and method of making - Google Patents

Description

1289725 A7 __ __ B7 五、發明説明（彳） 發明領域 本發明與光罩相關，且更特定地，與形成用以一起與極 度紫外光微影（EUV)照射使用之鑲嵌結構化光罩相關。 發明背景 微影係為使用在積體電路製造中之一共同步驟且通常以 已知為“步進機，，之工具中實施。在微影中，具有一層膜之 將被圖案化之矽晶圓基材以一層光阻覆蓋。該晶圓之後放 在在一步進機内到一平台之上。一光罩放置在該晶圓之上 。違光罩（也已知為一圖罩（reticle))包含將被複製到晶圓上 的圖案。 在導電的光罩之情況下，由導電部分產生遮罩圖案且吸 收排列在該遮罩上圖案中之部份。一選擇之波長，例如， 248奈米（nm)，之照射輻射投射穿越該遮罩。該遮罩之導電 部分’其對於被選擇的波長係為透明的，允許光穿越該遮 罩。吸收部份’其對於被選擇的波長為不透明的且吸收該 波長’阻礙傳送。在遮罩上之圖案因此複製在裝置晶圓上 之光阻上。 在光罩之另一型式中，其已知為一反射性遮罩，該光罩 表面包括反射性部份和吸收部份。當一被選擇波長之光施 加到該光罩上，該光被反射部分反射。從該遮罩之反射影 像通常進一步被鏡或鏡頭系統反射，之後到晶圓上。一旦 暴露’在晶圓上之光阻藉由在溶液中清洗而顯影，其取決 於光阻之正或負色調溶解光阻之暴露或未暴露部分以產生 與光罩之圖案相符之在光阻中的圖案。 -4 - 4爹紙張尺度適财國目家標準(CNS) A4規格(21GX 297公董) -— 1289725 A7 B7

五、發明説明（2 隨著裝置整合增加，在積體電路裝置中之特徵尺寸也必 須縮小。所以，使用在微影之照射輻射必須具有愈來愈短 之波長以在縮小之尺寸中成功地圖案化。使用193奈米和 157奈米為波長之圖案化現在正在被發展。這些波長一般已 知為深UV範圍（193奈米）和真空UV範圍（157奈米）。然而， EUV照射一般由緊密的物質，例如石英，強烈地吸收。因 此’ 一反射性之光罩通常使用於EUVL。 一般地’該反射性遮罩包括多層堆疊之鉬和矽薄膜對。 該多層堆疊將反射EUV輻射。在多層堆疊上形成的係為圖 案化之吸收性金屬層。該圖案化之吸收性的金屬層從一沉 積在多層堆疊上之空白金屬層圖案化和蝕刻。這種型式之 反射性遮罩已知為減去性金屬反射性遮罩。 另一型式之反射性遮罩已知為鑲嵌反射性遮罩。在該型 式之遮罩中，溝渠形成在沉積在多層之上之矽基礎層中。 該溝渠之後以吸收性金屬層填充。一這樣之鑲嵌反射性遮 罩詳細地描述在美國專利申請案號5,935,733，Scott等且受 讓於本發明之受讓人。. 特定地，轉向圖1，顯示具有一多層堆疊1 〇 3、一石夕基礎 層105、一金屬吸收層107以及一覆蓋矽層1〇9之一先前技藝 之光罩10 1。該多層堆疊103包括鉬和矽之交替薄膜層。通 常，該多層堆疊103包括40對之鉬/矽薄膜，每對之薄膜厚 度接近7奈米。接下來，非晶矽矽基礎層1 05被沉積至該多 層堆疊1 03上。蝕刻溝渠至該矽基礎層1 〇5且沉積一吸收性 金屬107進入溝渠。最後，沉積一矽覆蓋層1〇9以保護該光 -5- w本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） i-4-o 1289725 A7 B7 五、發明説明（3 ) 阻不受損害。 操作中，入射之EUV光111被多層堆疊1〇3反射。至吸收 性金屬層107之入射光被吸收。該先前技藝之光罩具有許多 缺點。第一，該矽層105傾向於使被多層堆疊1〇3反射之 EUV光111的量減少。對於70奈米厚之矽’該減少係在22% 等級。該減少最後將降低步進機機器之輸出率。換句話說 ，正常花5秒暴露之一光阻層，因為在矽層1〇5中之減少， 可能需要6到7秒暴露。 第二個缺點可在圖丨看到且被稱為陰影效應。因為在 EUVL中，入射輻射從反射性遮罩之本質的原因之正常角度 而來，斜射和非零高度金屬層1〇7之結合，所以存在一陰影 效應其而要由调整光罩特徵之大小而被糾正。通常，光 罩被偏向一小尺寸以補償該陰影效應。隨著印儿技術延伸 至較小設計規則時，該偏向需求可能對euvl遮罩製造造成 限制。 /最後對於減去性金屬反射性遮罩，雖然吸收性金屬層 係為導電層，但其純化石夕氧化物層係為非導電的。該非導 電性光罩在遮罩傳送或處理方法期間因為充電的原因可能 產生針孔缺陷。在處理或暴露期間建立之任何電荷可以吸 引非常難以移除之帶電微粒。 圖式簡诚 ^發明最好參考圖示而了解，其中相同參考號碼之參考 通常指示才目等、X力能上相似和/或結構上相似的元件。 圖H系為一先前技藝鑲嵌EUVL·光罩。 -6 - 1289725 五、發明説明（ 圖2-7係為顯示根據本發明形成一膽 面檢視圖。 尤罩之方法的剖 圖8係為在製造期間 缺陷和侵入缺陷。4罩之拍顯-圖’其顯示-突出 之剖面檢 係為根據本發明另_具體實施例形成之 視圖。 个 例之詳細說明 根據本發明，揭示—插 種形成極度紫外光微影（EUVl〇光| ’在較佳具體實施例之下^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 細節以提供本發明之星體，"这中乂供❹待定 相關技蔽之人例之全面了解。然而，熟悉 或以1二 本發明可以不卜或更多特定細節 =2他方法、組件、材料#等而可以實踐。在其他例子 二為人所熟知之結構、材料、操作並沒有詳細地顯示或 描述以避免模糊本發明之觀點。 在本申租書中所參照之“一具體實施例，，、“ 一個具體實施 例/或較佳具體實施例”意指與具體實施例一起描述之特 別υ、、、σ構或特被將包括在本發明之至少—具體實施例 中。因=，該名詞“在-具體實施例中，，、“在一個具體實施 例中或在一較佳具體實施例中，，之出現在本申請書之不同 地方將不需要地指稱相同具體實施例。並且，特別特點、 結構或特徵將以任和適當方法在一或更多具體實施例中結 合。 轉到圖2，提供一£UVL遮罩空白2〇1。該euvl遮罩空白 包括複數個鉬/矽薄膜對。在較佳具體實施例中，40對之鉬/ 25患紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 1289725 五、發明説明（ 石夕薄膜包括形成EUVL遮罩^之—多層堆疊2〇3。然而， 可以使用其他材料以形成薄膜對而本發明不應該限制於銷/ 矽薄膜。例如，鉬/鈹、銀/鈹、釕/鍵、姥/鈹或猶薄膜對 也可使用。進-步地，薄膜對可以包括一内層在第一和第 二膜之間以增加熱穩定性且防止内擴散。該内層可以是例 如碳。 通常，每對之鉬/矽薄膜接近7奈米（或7〇埃）厚。使用已知 ㈣理關係’其已經理論上發現4G對（或奈米厚）之铜/石夕 薄膜將提供接近75%反射性於在Εϋν頻帶中之波長（例如， 13.4奈米）。 槔下來，轉向圖3，根據本發明，沉積一額外數目之鉬/ 石夕薄膜對。在-具體實施例中’沉積1〇對之薄膜，產生額 外70奈米之厚度。這些1()對之_夕薄膜在此被稱為補充性 多層堆疊30 1。然而，應該說明，不論使用何等術語，本發 明揭示一堆疊之鉬/矽薄膜之使用。 然而，如上所提及，可以使用其他型式之反射性薄膜結 合於該補充性多層堆疊3〇1。的確，使用於補充性多層堆疊 301之薄膜結合可以不同於使用於多層堆疊2〇3之薄膜結合 如在下將看到，溝渠將形成在薄膜之堆疊中。因此，不 像先前技藝，該溝渠形成在薄膜之堆疊内而不是在_石夕基 礎層内。 此外’沉積一矽覆蓋層303至該補充性堆疊3〇丨上。較佳 地’該石夕覆蓋層303係在40至120埃厚之等級上。該砂覆罢 層303有用在光罩之清洗和其他處理期間保護補充性多層堆 -8- 1289725 A7 ------- 五、發明説明（6 ) 疊301之表面。 接下來’參考圖4，形成一溝渠4〇 1在矽覆蓋層3〇3和補充 性多層堆疊30 1中。雖然在該具體實施例中，該溝渠4〇丨並 不需要地延伸至多層堆疊203，但是該溝渠401可以有可變 的深度。溝渠40 1使用傳統光阻圖案化及蝕刻而形成。雖然 不需要’在該具體實施例中，溝渠4〇 1延伸下至補充性多層 堆疊301，但是沒有至多層堆疊2〇3。可以了解，顯示在圖* 之溝渠40 1僅為說明用的而在實際實施中，溝渠4〇丨通常係 為定義光罩圖案之複雜網路。因此，溝渠40 1以所需之光罩 圖案形成在光罩四處。 接下來，轉向圖5，溝渠401以一金屬層501填充，通常使 用一覆盍錢擊方法。或者，也可使用物理氣相沉積或化學 氣相 >儿積。该金屬層5 0 1可以是例如組、组氮化物、鶴、銅 、鉻、鋁、鍺、鍺化石夕。已經初步地發現鍺和鋁提供如同 金屬層501之較佳等級之效能。 的確，可以使用一般吸收EUVL輻射之任何材料。然而， 應該注意，當使用材料更具吸收性時，補充性多層堆疊3〇又 之厚度就需要更低。 接下來，轉向圖6，移除在溝渠40 1外之金屬層50 1之部份 。通常，此使用化學機械研磨法（CMP)、使用覆蓋矽層3〇3 為一研磨停止而完成。該結果顯示在圖6。 最後，轉向圖7，其為一選擇性的步驟，沉積一薄非晶石夕 層701在覆蓋矽層303上和一金屬層501在溝渠内。非晶碎層 701之厚度較佳為一些奈米，在4至12奈米範圍中。產生之 -9 - 紙張尺度適财S时料(CNS) A4規格(21Gx 297公$~ -------- 1289725 五、發明説明（ 光罩顯示在圖7。 圖7之光罩之許多優點可以看到。首先，不像先前技藝， 沒有大塊矽層作為一輻射減少器。而是，入射EUV輻射在 被補充性多層堆疊30丨反射之前至多穿越薄非晶矽層7〇ι和 薄後孤石夕層3 03。矽覆盍層3 03和該薄非晶石夕層7〇 1的厚度在 10-15奈米之等級，其比先前技藝之大塊矽層產生實質上較 少的減少，其通常在7〇至1〇〇奈米之等級。 第一，因為該入射EUV輻射被補充性多層堆疊3〇1所反射 ，其κ貝上與金屬層50丨相同平面層級，所以陰影效應幾近 不存在。由覆蓋矽層303所導致之任何陰影效應因為覆蓋矽 層303之厚度而可忽略。 第三，因為多層堆疊2〇3和補充性多層堆疊3〇丨係為導電 的，該光罩之全部導電性增加，其有助於保護光罩免於微 粒污染。 、Λ 第四，本發明之光罩設計能夠經得起光檢查和聚焦離子 光束（FIB)修護技術於不透明之蝕刻缺陷。也可使用其他修 護清楚缺陷之已知方法。例如，—财法描述在美國專； 申請案號5,935,737，Yan，且受讓給本發明相同之受讓人。 第五，當比較於使用於光罩製造之傳統減去性金屬方法 時，因為光罩之表面係為實質上平坦的，所以其可被容易 地清洗。並且，因為矽覆蓋層303和選擇性之非晶矽層^㈨ ，清洗方法將不會傷害底下補充性多層堆疊3〇丨或是金屬。 收器501。 ％ 可以稍微修改本發明以幫助在其製造期間之檢查和修復 ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱） -10- 1289725 A7 _____ B7 五、發明説明（8 ) 。特別地，轉向圖8，除了多層堆疊2〇3之外，也沉積補充 性多層堆疊301和覆蓋矽層303、一對比層8〇1。該對比層 801係為可使用光學檢查技術提供已蝕刻和未蝕刻區域之間 之良好對比之材料。在一具體實施例中，該對比層8〇1可以 從碳形成。也可使用鈦氮化物、钽氮化物或鉻為一對比層 801° 在光罩之圖案化和蝕刻之後，可以進行光學檢查，因為 可以獲得在由對比層8 0 1所覆蓋已蝕刻區域和未蝕刻區域之 間之而光學對比。在圖8，顯示兩種型式之缺陷：突出缺陷 803和侵入缺陷805。一突出缺陷係為應該被蝕刻，但還未 被钱刻之光罩區域。一侵入缺陷係為應該不要姓刻，但已 經蝕刻之光罩區域。一突出缺陷可使用傳統聚焦離子光束 (FIB)技術修護以移除突出缺陷803。一侵入缺陷805應該使 用其他已知技術在圖案化方法中避免。例如，一方法描述 在美國專利申請案號5,935,737，Yan且受讓給本發明之相同 受讓人。然而，對比層80 1之使用係有用於使用光學技術識 別缺陷。 顯示在圖2-7之剩下步驟之後可以在缺陷被移除之後實施 。因此，沉積金屬層501在光罩上且實施一金屬CMP方法。 該對比層80 1，在-·具體實施例中，碳，也可作為一 CMP停 止層。在CMP方法停止在該對比層801上之後，金屬層501 之表面實質上更平坦。此之後確保在下一段對比層80 1研磨 步驟以移除該對比層801中增加一致性控制。在該範例中， 該覆蓋矽層303使用為停止層。經由氧電漿蝕刻可以移除任 -11 - 2 ς务紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

裝 訂

1289725 A7 B7 五、發明説明（9 ) 何碳殘留。 或者，可以藉由一傳統離地（lift_0ff)方法移除對比層 。在該情況下，該對比層之厚度較佳少於2〇奈米。雖然該 方法產生之表面不如使用CMP方法所獲得的平坦，但是該 技術仍然比使用減去性金屬技術所製造之光罩平坦。藉由 離地方法移除對比層801之優點係維持矽覆蓋層3〇3之良好 膜一致性。當比較於CMP方法，一濕或乾蝕刻方法通常可 以對矽覆蓋層達成較高選擇性。 又或者，在藉由離地方法移除對比層之前，可以實施金 屬層501之覆蓋蝕刻以凹進在矽覆蓋層3〇3或補充性多層堆 疊301之下金屬層501。該凹進深度可以在〇·3〇奈米範圍内 。之後使用離地方法，由乾或濕蝕刻移除該對比層。對於 形成該金屬層501之某些金屬來說，該凹進金屬層具有效能 優點。 最後，就像在上描述之具體實施例，可以放置一薄非晶 矽鍍覆在光罩上作為一選擇性步驟。使用對比層8〇ι之另一 優點係為該對比層801可使用為一“蝕刻測試層”。因此，將 被印於在光罩上之在蝕刻圖案中任何錯誤可以由首先蝕刻 該對比層801而決定。假如發現錯誤時，該對比層8〇ι可以 被修護。之後’該對比層801可使用為一硬遮罩以餘刻底下 之補充性多層堆疊301。 轉向圖9,顯示本發明之另-具體實施例。在該具體實施 例中，形成-個停止層州在補充性多層堆疊3qi和多層 堆疊203之間。取決於照射輕射之波長、麵刻停止層之折射 紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21GX297公董） -12- 1289725 A7 「 —____ B7 五、發明説明（11 ) 被發現，補充性多層堆疊30丨可被除掉且一新的補充性多層 堆疊301可被形成在該多層堆疊203上。因此，圖案化中的 錯誤不需破壞昂貴的遮罩空白而被糾正。可想的到的，遮 罩空白可以甚至被重複使用。 雖然本發明之具體實施例和範例已經在此因說明的目的 而描述，但是如同熟悉此技藝的人士所承認的，在本發明 範圍内之許多相等修改係可能的。對本發明在詳細說明之 輻射中產生這些修改。使用在下列申請專利範圍之名詞不 應該被視為限制本發明至在此申請書和申請專利範圍内揭 不之特定具體實施例。而是，本發明之範圍完全由下列申 請專利範圍而決定，其根據申請專利範圍解譯之建立之條 文推斷。 -14-

Claims (1)

1289^^8116239號專利申請案 中文申請專利範圍替換本申請專利範圍 種 括 起與極度紫外光微影（EUVL)使用之光罩，其包 一多層堆疊，其係實質上反射該EUVL照射； 補充性多層堆疊，其形成在該多層堆疊上，其中該 補充性多層堆疊包括複數反射性薄膜結合；以及 一吸收體材料，其形成在圖案化入至該補充性多層堆. 疊之溝渠中，該吸收體材料係實質上吸收該EUVL照射。 如申凊專利範圍第1項之光罩，尚包括一覆蓋矽層，其形 成在該補充多層堆疊上。 3·如申請專利範圍第2項之光罩，尚包括一薄非晶矽層，其 形成在該覆蓋碎層和該吸收性材料上。 4·如申請專利範圍第1項之光罩，其中該多層堆疊和該補充 性多層堆疊從包括一鉬薄膜和一矽薄膜對形成。 如申請專利範圍第1項之光罩，其中該吸收性層從鉻、鎢 、叙、叙氮化物、鋁、鍺、鍺化石夕或銅而形成。 如申請專利範圍第1項之光罩，其中該吸收性層之頂端係 與該補充性多層堆疊之頂端實質上平坦。 〃 如申請專利範圍第1項之光罩，尚包括一蝕刻停止層， 形成在該多層堆疊和該補充性多層堆疊之間。 如申請專利範圍第7項之光罩，其中該蝕刻停止層之厚户 取決於EUVL照射之波長、蝕刻停止層之折射率之實數= 分（η)、以及照射之入射角度(θ)，其為下列關係·· # 厚度=na/(2ncos0) 其中m為一整數。 2. 5. 6. 其 8. 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 1289725 A8 B8 C8 ----------—_______ D8 *、申請專利範圍 ' " ~-- 9· ?請專利範圍第7項之光罩，其中該姓刻停止層具有一 厚度，其提供為2π整數倍之光學路徑。 1〇.如申請專利範圍第7項之光罩，其中該㈣停止層從礙、 鉻、氧化物或釕形成。 u· —種光罩，其包括： 一多層堆疊，其包括複數對之薄膜； 一補充性堆疊，其形成在該多層堆疊之上，其中該補 充性多層堆疊包括複數反射性薄膜結合，以及 一吸收性層，其沉積在形成在該多層堆疊内之溝渠 中。 "" 12.如申請專利範圍第山員之光罩，其中多層堆疊及補充性 夕層堆疊係由成對形成，該成對包括一鉬薄膜和一矽 膜〇 ' 13·如申請專利範圍第_之光罩，其中該吸收性層從絡、 叙氮化物、鶬、鋁、鍺、鍺化梦或銅而形成。 14. 如中誚·專利範圍第u項之光罩’尚包括一覆蓋石夕層其 形成在該多層堆疊上。 15. 如申晴專利範圍第丨丨項之光罩，其中該吸收性層之頂端 係與該多層堆疊之頂端實質上平坦。 16. 如申請專利範圍第14項之光罩，其中該吸收性層之頂端 係與該覆蓋矽層之頂端實質上平坦。 17. 如申請專利範圍第〖丨項之光罩，尚包括一蝕刻停止層， 其形成在該多層堆疊和該補充性多層堆疊之間。 18. 如申請專利範圍第17項之光罩，其中該蝕刻停止層之厚 -2 - 六、申請專利範菌 度取決於EUVL照射之波長、㈣停止層之折射率之實數 部分⑻、以及照射之入射角度⑼，其為下列關係： 厚度 其中m為一整數。 19. 如中請專利範圍第17項之光罩，其中該㈣停止層具有 一厚度，其提供為2π整數倍之光學路徑。 20. 如申請專利範圍第17項 兀皁具中该蝕刻停止層從碳 、鉻、氧化物或釕形成。 —種形成光罩之方法，其包括·· 提供包括複數對薄膜之一多層堆疊； 形成一補充性多層堆疊在該多層堆疊上，其中該補充 性多層堆疊包括複數反射性薄膜結合； 圖案化和姓刻冑渠在該補充性多層堆4中，該溝渠形 成一光罩圖案；以及 形成一吸收性層至該溝渠。 22·如申睛專利範圍第21項之方法，尚包括在該溝渠形成之 前形成一覆蓋矽層在該多層堆疊上。 23. 如申請專利範圍第22項之方法，尚包括形成一薄非晶石夕 層在該覆蓋麥層和該吸收性層之上。 24. 如申請專利範圍第22項之方法，尚包括在溝渠形成之前 沉積一對比層在該覆蓋矽層之上。 25_如申請專利範圍第21項之方法，其中該吸收性層包括鋁 、鈦、鎢、鉻、銅、鍺、鍺化矽、鈕或鈕氮化物。 26·如申请專利範圍第21項之方法，其中該吸收性層之形成 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐)

申請專利範

包括： =積該吸收性層在該多層堆4上且進人該溝渠；以及 ^ 一化學機械研磨步驟以移除該溝渠外之該吸收性 層之一部分。 包括在溝渠形成之前 包括在該溝渠形成之 27·如申請專利範圍第21項之方法，尚 沉積一對比層在該多層堆疊之上。 28.如申請專利範圍第”項之方法，尚 後修護在該光罩中之缺陷。 其中使用聚焦離子光束 該韻刻停止層從碳、鉻 其中該對比層由離地方 29·如申請專利範圍第27項之方法 修護突出缺陷。 30.如申請專利範圍第29項之方法， 、氧化物或釕形成。 3 1 ·如申請專利範圍第27項之方法， 法移除。 32·如申請專利範圍第27項之方法，尚包括·· 蝕刻该吸收性層使得該吸收性層凹進該溝渠内；以 移除該對比層。 33. 如申請專利範圍第21項之方法，尚包括在該多層堆 该補充性多層堆疊之間形成一蝕刻停止層。 且 34. 如申請專利範圍第33項之方法，其甲該姓刻停止 度取決於£跳照射之波長、㈣停止層之折射率:: 部分（η)、以及照射之入射角度（θ)，其為下列關係：歎 厚度=mX/(2ncos0^) 其中m為一整數。 -4- 本紙張尺度適财@目家標準(CNS) A4規格(21GX 297公釐) 8 8 8 8 A B c D 1289725 ~、申請專利範園 35.如申請專利範圍第3 1項之方法，其中該蝕刻停止層具有 一厚度，其提供為2π整數倍之光學路徑。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)