一种反射型光刻掩膜及其制备方法与流程

本发明涉及极紫外光刻掩膜制造，尤其涉及一种反射型光刻掩膜及其制备方法。

背景技术：

1、极紫外（euv）光刻采用波长约13.5nm的曝光光源，该波段下几乎所有材料都表现出强烈的吸收特性，透射式掩膜难以直接应用，因此反射式光刻掩膜成为euv光刻系统的核心元件之一。

2、反射式光刻掩膜通成像对比度直接影响光刻成像质量，对比度越高，成像效果越好，反射式光刻掩膜中吸收层对曝光光的吸收能力是决定对比度的关键因素。

3、为提升成像对比度，现有技术已提出多种吸收层设计方式，例如采用多种吸光材料复合形成叠层吸收结构，通过选取合适的材料组合与结构参数，改善掩膜对曝光光的吸收能力，并抑制膜层界面的反射对成像的不利影响。

4、然而，上述复合吸收层方案中，吸光性能的改善通常伴随膜层数量或厚度的增加，由此带来膜层应力增大、制备难度上升等问题；应力过大会引起膜层形变、翘曲甚至缺陷，影响掩膜的质量与使用稳定性。现有方案难以在获得较高成像对比度的同时兼顾较低的膜层应力。因此，亟需对反射式光刻掩膜的结构进行改进。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种反射型光刻掩膜及其制备方法，以钽吸收层作为顶层吸收材料，利用钽吸收层上下界面反射光的相消干涉降低吸收区域的残余反射，并由同一连续钌材料层形成钌吸收层和钌覆盖层，从而在保证较高成像对比度的同时兼顾较低的膜层应力。

2、为实现上述目的，请参考附图1-3，本发明提供一种反射型光刻掩膜，包括基板、设置于所述基板上的反射叠层、连续设置于所述反射叠层上的钌覆盖层、设置于所述钌覆盖层上的钌吸收层以及设置于所述钌吸收层上的钽吸收层；

3、其中，所述钌吸收层与所述钽吸收层具有相同的平面图案，所述钌吸收层与所述钌覆盖层由同一连续钌材料层形成，所述钌覆盖层连续覆盖所述反射叠层，所述钽吸收层的厚度配置为使曝光光源的光束在所述钽吸收层中往返的光程为所述曝光光源半波长的奇数倍。

4、进一步地，所述钽吸收层的厚度为35至40nm，所述钌吸收层相对于所述钌覆盖层的高度为10至15nm，所述钌覆盖层的厚度为4至7nm。

5、进一步地，所述钽吸收层的厚度满足下式：

6、，

7、其中，d为所述钽吸收层的厚度，n为所述钽吸收层在所述曝光光源的波长下的折射率，为所述曝光光源的光束在所述钽吸收层中的折射角，为正整数。

8、进一步地，所述反射叠层由多次周期性堆叠的低折射率层与高折射率层构成。

9、进一步地，所述低折射率层的材料为硅，所述高折射率层的材料为钼。

10、进一步地，所述基板的材料为陶瓷或玻璃。

11、一种反射型光刻掩膜的制备方法，包括：

12、s1，提供基板；

13、s2，于所述基板上形成反射叠层；

14、s3，于所述反射叠层上形成钌层；

15、s4，于所述钌层上形成钽层；

16、s5，于所述钽层上沉积光刻胶层；

17、s6，图案化所述光刻胶层；

18、s7，以所述光刻胶层为掩膜图案化所述钽层，以形成图案化的钽吸收层；

19、s8，以所述钽吸收层为掩膜图案化所述钌层的上层部分，以形成与所述钽吸收层具有相同平面图案的钌吸收层，并使所述钌层的下层部分保留为连续钌覆盖层；

20、其中，所述钽吸收层的厚度配置为使曝光光源的光束在所述钽吸收层中往返的光程为所述曝光光源半波长的奇数倍。

21、进一步地，所述方法还包括：

22、在刻蚀过程中监测刻蚀速率，当所述刻蚀速率第一次发生明显改变时，判定所述钽吸收层完成图案化；

23、自所述刻蚀速率第一次发生明显改变的时刻起，按照预先确定的目标时间间隔继续刻蚀所述钌层，所述目标时间间隔依据所需钌吸收层的高度及刻蚀工艺参数预先确定。

24、进一步地，所述目标时间间隔通过以下方式预先确定：

25、在表面材料与钌不同的参考基板上形成与所述钌吸收层同材料且与所需钌吸收层高度相同的钌参考层，并使用与所述钌层相同的刻蚀工艺参数刻蚀所述钌参考层；

26、记录自所述钌参考层开始刻蚀至所述刻蚀速率发生明显改变时刻之间的时间间隔，将所述时间间隔作为参考目标时间间隔；

27、使用相同刻蚀工艺参数重复刻蚀所述钌参考层多次，获得多个参考目标时间间隔，去除异常值后取平均值作为所述目标时间间隔。

28、进一步地，图案化的所述钽吸收层的厚度满足下式：

29、，

30、其中，为所述钽吸收层的厚度，n为所述钽吸收层在所述曝光光源的波长下的折射率，为所述曝光光源的光束在所述钽吸收层中的折射角，为正整数。

31、本发明的有益效果在于：

32、1、本发明将钽吸收层设置为顶层吸收材料，能够充分利用钽材料对极紫外光的吸收能力，并通过限定钽吸收层厚度，使其上下界面的反射光满足相消干涉条件，从而降低吸收区域的残余反射并提高成像对比度。

33、2、本发明使钽吸收层与钌吸收层具有相同的平面图案，且由同一连续钌材料层的上层部分形成钌吸收层、下层部分形成钌覆盖层，减少了独立沉积附加钌吸收层所产生的膜层界面，有利于降低膜层应力和制备复杂度。

34、3、本发明保留连续钌覆盖层覆盖反射叠层，使钌覆盖层兼具反射叠层保护和刻蚀停止作用；钌吸收层则补足复合吸收结构的有效厚度，在保护反射叠层的同时保持目标吸收性能。

35、4、本发明以刻蚀速率第一次明显改变确定钽吸收层刻蚀终点，并根据预先标定的目标时间间隔控制钌层继续刻蚀深度，能够在不同批次工艺中形成目标高度的钌吸收层并保留目标厚度的钌覆盖层。

1.一种反射型光刻掩膜，其特征在于，包括基板、设置于所述基板上的反射叠层、连续设置于所述反射叠层上的钌覆盖层、设置于所述钌覆盖层上的钌吸收层以及设置于所述钌吸收层上的钽吸收层；

2.根据权利要求1所述的反射型光刻掩膜，其特征在于，所述钽吸收层的厚度为35至40nm，所述钌吸收层相对于所述钌覆盖层的高度为10至15nm，所述钌覆盖层的厚度为4至7nm。

3.根据权利要求2所述的反射型光刻掩膜，其特征在于，所述钽吸收层的厚度满足下式：

4.根据权利要求1所述的反射型光刻掩膜，其特征在于，所述反射叠层由多次周期性堆叠的低折射率层与高折射率层构成。

5.根据权利要求4所述的反射型光刻掩膜，其特征在于，所述低折射率层的材料为硅，所述高折射率层的材料为钼。

6.根据权利要求1所述的反射型光刻掩膜，其特征在于，所述基板的材料为陶瓷或玻璃。

7.一种反射型光刻掩膜的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的反射型光刻掩膜的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.根据权利要求8所述的反射型光刻掩膜的制备方法，其特征在于，所述目标时间间隔通过以下方式预先确定：

10.根据权利要求7所述的反射型光刻掩膜的制备方法，其特征在于，图案化的所述钽吸收层的厚度满足下式：