EUV光罩-替代 EUV 吸收器和掩模结构

文摘   2024-10-02 07:24   陕西  


由于薄吸收器的优势,以及需要更大的吸收率以保持薄吸收器覆盖的掩模区域的低反射率,因此人们正在寻求将 TaN 和 TaBN 以外的吸收器材料用于二元掩模。从光学角度来看,图 4.32 中 k 值较大的材料是二元掩模上吸收器的良好候选材料。但是,除了必须满足光学特性之外,吸收器还有许多其他要求(列于表 4.1 中)。例如,镍被认为是一种吸收材料, 但由于缺乏已鉴定的挥发性镍化合物,因此很难使用反应离子蚀刻法对这种材料进行图案化。
由于掩模 3D 效应引起的问题(例如图 4.3 中所示的阴影),以及对启用 EUV 相移掩模的需求,已经考虑了不同的掩模架构。 最早被研究的相移掩模类型之一是衰减相移掩模。在光学光刻中,衰减相移掩模的吸收体的吸收率不到 100%,并且透射通过吸收体的光与透射通过掩模中通光孔径的光相移约 180o。用于 EUV 光刻的衰减相移掩模在概念上是相似的,其中相当一部分 EUV 光从多层反射器反射并通过吸收器透射回来(图 4.33)。
如果吸收器的复折射率为 n + ik,则从吸收器反射的光 R 相对于从清晰区域反射的光的比例由下式给出

其中 l0 是真空中 EUV 光的波长。如果我们假设一个无限薄的反射器,该光的相位(相对于没有吸收器的掩模区域反射的光)由下式给出:

对于光学衰减相移掩模版,Df % p,但对于 EUV 光刻,当考虑到掩模版 3D 效应时,最佳值已发现为 Df % 1.2p。106(第 6 章将更详细地讨论掩模版 3D 效应。)公式 (4.11) 可以重写为:

当折射率 n 的实部明显偏离 1.0 时,吸收体会变薄。如第 6 章将进一步讨论的那样,从 OPC 和 RET 的角度来看,薄吸收体非常可取。
n 和 k 的值由 X 射线光学中心汇编,各种固体的值如图 4.32 所示。对于虚线以下的元素,“透射”R 将大于 6%,这通常被认为是从相移中获益的最小值。这大大减少了可用于制造用于 EUV 光刻的衰减相移掩模的元素数量。在 n < 0.92 的元素中,铼是一种极其稀有的元素,而锝的所有同位素都具有放射性。这使得钌和钯成为唯一适合制造衰减相移掩模的元素。由于当前 EUV 掩模上的 Ru 覆盖层 107 的功能之一是蚀刻停止层,因此如果掩模吸收器由钌制成,则需要替换覆盖层。或者,可以在覆盖层和衰减吸收器之间沉积由钌以外的材料组成的附加膜。该附加层还可以提供额外的自由度以平衡总吸收和相位。
从光学角度来看,钯是衰减相移掩模的潜在吸收器。然而,作为第 VIII 族金属,蚀刻可能存在挑战,类似于镍所经历的挑战。此外,成像模拟表明,与基于钌的掩模相比,基于钯的衰减相移掩模的 NILS 较低。107
还探索了用于 EUV 光刻的交替相移掩模。最常见的方法是部分蚀刻多层,如图 4.34 所示。

这种部分蚀刻的深度可以产生 ~180° 相移,适用于线/空间图案,而 ~90° 相移可用于焦点监视器。通过将多层蚀刻到玻璃基板上而创建的二元掩模也已被考虑100,108(图 4.35)。使用此类掩模的曝光显示出降低的掩模 3D 效果,例如水平垂直偏差,109 但由于担心用于定义蚀刻多层图案的抗蚀剂或硬掩模中的针孔缺陷,这种方法未被采用,因为由此产生的缺陷无法修复。


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