一種具有光譜純化功能的極紫外多層膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及極紫外多層膜的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種具有光譜純化功能的極紫外多層膜。
【背景技術(shù)】
[0002]極紫外光刻技術(shù)是指使用13.5nm波長(zhǎng)光源實(shí)現(xiàn)光刻工藝的一種先進(jìn)微納制造技術(shù)。極紫外光源的使用，使得光刻線寬大幅減小，能夠極大的提高芯片制造的集成度，進(jìn)而縮小芯片尺寸，降低芯片能耗。目前，國(guó)際主流的光刻工藝是使用193nm的ArF激光光源再輔以多重曝光技術(shù)來(lái)完成的，能夠?qū)崿F(xiàn)14nm線寬的光刻工藝。但復(fù)雜的工藝提高了芯片制造的成本，同時(shí)對(duì)進(jìn)一步減小工藝線寬無(wú)能為力，人們希望使用13.5nm的極紫外光源來(lái)實(shí)現(xiàn)該尺度以及1nm以下尺度的光刻工藝。因此，人們對(duì)作為下一代光刻技術(shù)的極紫外光刻技術(shù)報(bào)以厚望。
[0003]極紫外多層膜技術(shù)是極紫外光刻技術(shù)領(lǐng)域中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。由于物質(zhì)對(duì)極紫外波段的吸收作用，極紫外光刻系統(tǒng)采用全部反射式的設(shè)計(jì)。利用周期性多層膜的多次反射疊加實(shí)現(xiàn)功能。目前，在周期性多層膜的材料選擇上主要是Mo和Si，其對(duì)13.5nm波長(zhǎng)的理論反射率(入射角6°)可以達(dá)到74%，實(shí)驗(yàn)室中也制備出了反射率69 %的高反膜。在工程實(shí)際中，光刻膠在極紫外光照射下感光，但是由于材料特性，極紫外光刻膠一般也會(huì)對(duì)深紫外波段感光。而目前的極紫外光源中，深紫外波段也占有大部分能量，同時(shí)，由MoSi多層膜構(gòu)成的反射鏡對(duì)深紫外波段也具有很大的反射率。為此人們常采用光譜純化技術(shù)來(lái)解決這一實(shí)際問(wèn)題。
[0004]通常情況下，實(shí)現(xiàn)光譜純化功能，只需使用濾波片即可，但在極紫外波段，增加的濾波片會(huì)吸收工作波長(zhǎng)的光，進(jìn)而導(dǎo)致能量降低?？蒲腥藛T希望在盡量小的影響工作波段損失的同時(shí)實(shí)現(xiàn)光譜純化功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是在不影響MoSi多層膜對(duì)工作波段(13.5nm)的反射率的同時(shí)降低深紫外波段的反射率，進(jìn)而提出了在MoSi多層膜上表面引入光譜純化層/Si/光譜純化層的三明治結(jié)構(gòu)的、具有光譜純化功能的極紫外多層膜。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下:
[0007]—種具有光譜純化功能的極紫外多層膜，該多層膜從下至上依次包括:基底、周期性MoSi多層膜、第一光譜純化層、Si層和第二光譜純化層。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述基底為表面經(jīng)過(guò)超光滑拋光的、表面粗糙度在0.2nm以下的Si片、熔石英、微晶玻璃或ULE材料。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述周期性MoSi多層膜的周期數(shù)為40?50。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述周期性MoSi多層膜中Mo材料厚度占周期厚度的35%?45% ,BP γ 值為0.35?0.45。
[0011]在上述技術(shù)方案中，所述周期性MoSi多層膜的厚度為6.8?7.lnm。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述周期性MoSi多層膜的頂層材料為Si。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述第一光譜純化層和第二光譜純化層為相同或不同的C、SiC和Si3N4中的一種或者兩種。
[0014]上述技術(shù)方案中，所述第一光譜純化層和第二光譜純化層的厚度為I?5nm。
[0015]上述技術(shù)方案中，所述Si層的厚度為I?5nm。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
[0017]本發(fā)明提供的具有光譜純化功能的極紫外多層膜，是在MoSi多層膜上表面引入光譜純化層/Si/光譜純化層的三明治結(jié)構(gòu)的多層膜。該多層膜能夠在對(duì)工作波長(zhǎng)的反射率的影響較小的條件下降低對(duì)深紫外波段的反射率。進(jìn)而降低系統(tǒng)中深紫外波段的能量，避免光刻膠對(duì)深紫外波段感光。
【附圖說(shuō)明】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]圖1為具有光譜純化功能的極紫外多層膜結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為標(biāo)準(zhǔn)多層膜和具有光譜純化功能的極紫外多層膜在工作波長(zhǎng)附近的理論反射率。
[0021]圖3為標(biāo)準(zhǔn)多層膜和具有光譜純化功能的極紫外多層膜在深紫外波段的理論反射率。
[0022]圖中的附圖標(biāo)記表示為:
[0023]1、基底，2、周期性MoSi多層膜，3、第一光譜純化層，4、Si層，5、第二光譜純化層，6、標(biāo)準(zhǔn)多層膜，7、具有光譜純化功能的極紫外多層膜。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做以詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]本發(fā)明提供的一種具有光譜純化功能的極紫外多層膜，該多層膜從下至上依次包括:基底1、周期性MoSi多層膜2、第一光譜純化層3、Si層4和第二光譜純化層5。所述基底I為表面經(jīng)過(guò)超光滑拋光的、表面粗糙度在0.2nm以下的Si片、熔石英、微晶玻璃或ULE材料。所述周期性MoSi多層膜2的周期數(shù)為40?50。所述周期性MoSi多層膜2中Mo材料厚度占周期厚度的40%，即γ值為0.4。所述周期性MoSi多層膜2的厚度為6.9nm。所述周期性MoSi多層膜2的頂層材料為Si。所述第一光譜純化層3和第二光譜純化層5為相同或不同的C、SiC和Si3N4中的一種或者兩種，厚度為3nm。所述Si層4的厚度為4nm。上述給出的參數(shù)僅為所述多層膜的優(yōu)選參數(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整。
[0026]實(shí)施例
[0027]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種具有光譜純化功能的極紫外多層膜，該多層膜從下至上依次包括:基底1、周期性MoSi多層膜2、第一光譜純化層3、Si層4和第二光譜純化層5。其中基底I選用熔石英材料(S12),表面粗糙度為0.2nm。周期性MoSi多層膜2選用由Mo和Si構(gòu)成的周期性多層膜，周期厚度為6.9nm，γ值為0.4，頂層為Si。
[0028]實(shí)際中，兩種材料之間的過(guò)渡層是普遍存在的，并會(huì)降低薄膜的反射率，但是本發(fā)明強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的膜系與標(biāo)準(zhǔn)多層膜的反射率差異，所以可以忽略計(jì)算。由基底I和周期性MoSi多層膜2構(gòu)成的多層膜為標(biāo)準(zhǔn)多層膜6，其在工作波段的反射率如圖2所示，在深紫外波段的反射率如圖3所示。
[0029]在標(biāo)準(zhǔn)多層膜6結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上引入第一光譜純化層3，選用材料C，其與標(biāo)準(zhǔn)多層膜6結(jié)構(gòu)的頂層Si構(gòu)成一個(gè)周期，周期的光學(xué)厚度與周期性MoSi多層膜2的光學(xué)厚度相匹配?？梢詢?yōu)化得到此例中第一光譜純化層3的厚度為3.03nm。在其上引入Si層4和第二光譜純化層5構(gòu)成一個(gè)周期。優(yōu)化得到的厚度分別為Si層4為3.66nm，第二光譜純化層5為1.79nm。由此構(gòu)成的具有光譜純化功能的極紫外多層膜7膜系在工作波段的反射率如圖2所示，在深紫外波段的反射率如圖3所示。在工作波段，峰值反射率由73.5%降低到72.0%，在深紫外波段(以200nm波長(zhǎng)為例)反射率由67.2%降低到55.2%。
[0030]對(duì)于實(shí)際光刻系統(tǒng)，一般會(huì)由6個(gè)或更多的反射鏡構(gòu)成，如果使用6個(gè)反射鏡，使用標(biāo)準(zhǔn)多層膜6，對(duì)于工作波段，最終得到的能量是光源能量的15.8%，而深紫外的能量為9.2%，使用本發(fā)明所設(shè)計(jì)的具有光譜純化功能的極紫外多層膜7，工作波段能量13.9%，深紫外能量2.8%。
[0031]上述實(shí)施例中所述基底I還可以為表面經(jīng)過(guò)超光滑拋光的、表面粗糙度在0.2nm以下的Si片、微晶玻璃或ULE材料;所述第一光譜純化層3和第二光譜純化層5為相同或不同的C、SiC和Si3N4中的一種或者兩種，厚度分別為I?5nm;所述周期性MoSi多層膜的周期數(shù)為40?50;所述周期性MoSi多層膜中Mo材料厚度占周期厚度的35%?45%，即γ值為0.35?
0.45;所述周期性MoSi多層膜的厚度為6.8?7.1nm;所述Si層的厚度為I?5nm。所述各參數(shù)還可以為上述范圍內(nèi)的任意一值，這里不再一一列舉。
[0032]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有光譜純化功能的極紫外多層膜，其特征在于，該多層膜從下至上依次包括:基底、周期性MoSi多層膜、第一光譜純化層、Si層和第二光譜純化層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光譜純化功能的極紫外多層膜，其特征在于， 所述基底為表面經(jīng)過(guò)超光滑拋光的、表面粗糙度在0.2nm以下的Si片、熔石英、微晶玻璃或ULE材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光譜純化功能的極紫外多層膜，其特征在于，所述周期性MoSi多層膜的周期數(shù)為40?50。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有光譜純化功能的極紫外多層膜，其特征在于，所述周期性MoSi多層膜中Mo材料厚度占周期厚度的35%?45%，即γ值為0.35?0.45。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有光譜純化功能的極紫外多層膜，其特征在于，所述周期性MoSi多層膜的厚度為6.8?7.1nm06.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光譜純化功能的極紫外多層膜，其特征在于，所述周期性MoSi多層膜的頂層材料為Si。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光譜純化功能的極紫外多層膜，其特征在于，所述第一光譜純化層和第二光譜純化層為相同或不同的C、SiC和Si3N4中的一種或者兩種。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光譜純化功能的極紫外多層膜，其特征在于，所述第一光譜純化層和第二光譜純化層的厚度為I?5nm。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光譜純化功能的極紫外多層膜，其特征在于，所述Si層的厚度為I?5nm。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有光譜純化功能的極紫外多層膜，屬于極紫外多層膜的設(shè)計(jì)領(lǐng)域。所述具有光譜純化功能的極紫外多層膜從下至上依次包括：基底、周期性MoSi多層膜、第一光譜純化層、Si層和第二光譜純化層。本發(fā)明提供的具有光譜純化功能的極紫外多層膜是在MoSi多層膜上表面引入光譜純化層/Si/光譜純化層的三明治結(jié)構(gòu)的多層膜。該多層膜能夠在對(duì)工作波長(zhǎng)的反射率的影響較小的條件下降低對(duì)深紫外波段的反射率，進(jìn)而降低系統(tǒng)中深紫外波段的能量，避免光刻膠對(duì)深紫外波段感光。
【IPC分類】G02B1/115, G03F7/20
【公開號(hào)】CN105572769
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510956462
【發(fā)明人】姚舜, 喻波, 金春水
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年12月21日