[发明专利]一种纳米尺度EUV掩模的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子技术中的纳米微加工技术领域，特别涉及一种纳米尺度EUV掩模的制备方法。

背景技术

极紫外光刻技术(Extreme Ultraviolet Lithography,EUVL)是指采用11-14nm工作波长的光刻技术，最早被称作“软X射线投影光刻技术”。极紫外光刻采用微缩投影系统，由于在极紫外波段任何材料的折射率均接近于1，而且存在着强烈的吸收，必须采用反射光学系统，采用离轴照明的方式，并需要工作在真空环境。极紫外光刻原理实验早在20世纪80年代由日本H.Kinoshita提出并验证。由于极紫外光刻技术具有高分辨率和高生产效率，受到了广泛的关注。极紫外光刻技术已经被公认为领先于其它的下一代光刻技术，将会用于16nm到14nm节点的半导体器工艺。

作为传统光学光刻的延伸，极紫外光刻的掩模的制造是极紫外光刻系统中一项十分重要的关键技术。极紫外光刻掩模包含了需要复制在硅片上的图形的信息，是极紫外光刻系统中最关键的结构。由于极紫外光刻采用4：1或5：1的微缩投影光学系统，这在一定程度上降低了掩模图形生成的难度，但是极紫外光刻掩模仍是整个系统中最具挑战性的部分。当极紫外光照射到掩模上时，被吸收层覆盖的部分被吸收，而需要曝光的图形部分则被反射到晶片上，形成曝光图形。极紫外光刻掩模工作于13.5nm波段的光学系统。由于几乎所有的材料对极紫外波段的辐射都有着强烈的吸收，区别于传统光学光刻的透射式掩模，极紫外光刻采用的是反射式掩模，并采用非轴向入射的方式。由于极紫外光刻掩模采用的是反射式投影，而非透射式投影，因此需要采用离轴入射的光学系统。由此就引入了掩模的阴影效应。在斜入射情况下，图形的投影位置和特征尺寸都会发生相应的变化。要减小阴影效应的影响，一是要通过计算，在掩模设计时加入对图形设计的补偿，二是要尽量减小吸收层的厚度，采用吸收率较大的材料作吸收层。

极紫外光刻的掩模制造与传统的透射式光学掩模相比，有着特殊的技术和工艺要求，面临着更大的挑战。极紫外投影光刻的掩模的特征尺寸跟投影系统放大比和集成电路线宽有简单的关系式：

L=1×δ

其中，L-掩模特征尺寸；1-集成电路特征尺寸；δ-放大倍率

目前极紫外投影光刻掩模的特征尺寸一般在0.1μm～μm。放大倍率为4～5倍。为了得到获得更小的图形特征尺寸，探索获得更小尺寸掩模特征尺寸的方法，是本发明的动机所在。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种纳米尺度EUV掩模的制备方法，以获得更小的掩模特征尺寸，从而获得更小的图形特征尺寸。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种纳米尺度EUV掩模的制备方法，该方法首先制作出多层膜反射镜，再利用微纳米加工工艺技术得到图形化的电子束抗蚀剂，大面积沉积吸收体材料铬，用离子束刻蚀吸收体材料铬，在电子束抗蚀剂侧壁形成铬侧墙，最后去除电子束抗蚀剂，得到纳米尺度的EUV光刻掩模。

上述方案中，该方法具体包括以下步骤：步骤1、在熔石英衬底表面上依次沉积反射层和保护层；步骤2、在保护层表面旋涂电子束抗蚀剂，热处理后并进行电子束直写、显影；步骤3、在显影后的保护层表面沉积吸收体材料铬；步骤4、物理刻蚀吸收体材料铬，在电子束抗蚀剂侧壁形成铬侧墙；步骤5、去除电子束抗蚀剂并进行清洗；步骤6、特征尺寸及相对定位测量；步骤7、缺陷检测与修补，完成纳米尺度EUV掩模的制作。

上述方案中，步骤1中所述在熔石英衬底表面上依次沉积反射层和保护层，采用的沉积方法为磁控溅射；其中反射层是由40层厚度共为272nm的Mo／Si多层膜构成，单层Mo厚度为2.8nm，单层Si厚度为4.0nm；保护层是厚度为3nm厚的SiO₂。

上述方案中，步骤2中所述在保护层表面旋涂的电子束抗蚀剂为ZEP520A，厚度为300～400nm，所述热处理是在120℃～180℃的烘箱中前烘40分钟；所述电子束直写后的显影是利用对二甲苯在室温环境下显影45秒，在异丙醇中定影35秒。

上述方案中，步骤3中所述在显影后的保护层表面沉积吸收体材料铬，采用的沉积方法为磁控溅射，吸收体材料铬的厚度为30～90nm。

上述方案中，步骤4中所述物理刻蚀是采用离子束刻蚀。