CN101393294A - 干涉滤光片及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
该发明基于提供具有改善的长期稳定性的紫外干涉滤光片的目的。为此目的，提供一种用于生产介电透射干涉滤光片的方法，其中，具有氟化镁、氟化铅和氧化锑组分的交替层系统通过共同蒸发形成在衬底上。淀积之后，为了稳定该层系统，对该衬底进行热处理和紫外光照射。
Description
技术领域
本发明总地涉及干涉滤光片。特别是，本发明涉及用于紫外光刻的干涉滤光片。
背景技术
高质量紫外干涉滤光片一方面的使用是尤其在半导体组件的生产过程中的光刻中。通过实例，为了从常用的蒸气灯的光谱中尽可能地滤出单色光，在所谓的步进曝光机(stepper)中使用干涉滤光片。在步进曝光机中，晶片或涂敷的光刻胶经由以缩小形式投射在晶片上的掩膜被逐步曝光。
在许多情形下，汞蒸气灯的汞的i谱线用于此目的。这里特别需要滤出该光线的有关滤光片。在短波长处，干涉层的光学厚度的公差也相应地减少。不仅在新并入滤光片的情况下必须满足该公差；更需要长期稳定性的严格要求。在相对长的时间内，不管是透射还是透射窗口边缘的位置都不应当发生变化。
因此，本发明基于提供具有改善的长期稳定性的紫外干涉滤光片的目标。此目标是通过独立权利要求的主题来实现的。本发明的有益结构和展开在各个从属权利要求中指定。
发明内容
因此，提供一种生产介电透射干涉滤光片的方法，其中，衬底被置于蒸发室中，并且具有较高折射率和较低折射率的层被交替地淀积在该衬底上，其中，这些层是在通过共同蒸发氟化镁、氟化铅和氧化锑成分中的至少两种的情形下生产的，其中，具有高折射率和低折射率的层具有不同的组分。衬底是这样涂覆的，在淀积各层之后，然后在至少50℃的温度下进行热处理并且用紫外光照射。在照射工艺期间，对于光谱透射窗口内的中心透射波长，在滤光片的透射中透射窗口的中心波长减少。
就透射滤光片来说，这里当然方便选择在层系统的透射窗口中透明的衬底。
换句话说，根据本发明的方法包括为了在蒸发室中生产介电干涉滤光片，在衬底上交替地淀积具有较高折射率层和较低折射率的层，其中，具有交替的第一和第二层的交替层系统被淀积，该第一和第二层具有氟化镁、氟化铅和氧化锑成分的不同组分，其中，在涂覆后，通过对涂覆衬底进行热处理和紫外光照射，传输或反射窗口的中心波长朝向设计波长方向上的较短波长移动。朝向较短波长移动是由于相关层的折射率增大而引起的。该折射率增大通常还伴随着透射窗口的尽管非常小的加宽。
因此，该涂覆的结果是生产介电紫外干涉滤光片的中间产品，包含衬底和在其上淀积的具有交替的第一和第二层的交替层系统，其中第一层和第二层包含氧化锑、氟化铅和氟化镁成分中的相互不同的组分，其中，各层的层厚度是设计波长的四分之一的倍数，并且其中，通过热处理和/或紫外线照射，可获得透射或反射窗口的中心波长在设计波长方向上从比设计波长长的波长进行的移动。
特别是具有较低折射率的层通过氟化镁和氟化铅的共同蒸发产生，并且具有较高折射率的层通过氟化铅和氧化锑的共同蒸发产生，使得具有较低折射率的层包含氟化镁和氟化铅的混合物，并且具有较高折射率的层包含氟化铅和氧化锑的混合物。作为替换，也可以具有较低折射率的层的淀积包含氟化镁和氧化锑的蒸发，以及具有较高折射率的层的淀积包含氟化铅和氧化锑的蒸发，使得具有较低折射率的层包含氟化镁和氧化锑的混合物，并且具有较高折射率的层包含氟化铅和氧化锑的混合物。
在本发明的意思中，在平台形透射最大值的情况下，中心波长被理解为该平台的平均波长，否则是窗口内的最大透射的波长。
照射可以作用在热处理之前、期间或之后。优选在热处理之后进行照射。
在这种情况下令人意料不到的是，在热处理之后特别是在紫外线照射之后，中心波长则长时间保持稳定，使得相比其它紫外范围的介电透射滤光片，该滤光片具有显著增加的寿命。
根据现有的知识水平，使用各种解析的方法，在紫外线照射前后层系统本身没有形成差异。例如当用扫描电子显微镜观察断层边缘时，各层的形态看起来没有变化。
假定其作用主要基于各层组分的变化。MgF2并且特别是PbF2在汽相淀积期间分解并且在沉积期间重新组合。在该情况下，因为氟更容易挥发，随后可以发生不完全重新组合，从而得到亚化学计量层。
这里紫外线照射显著地产生氧的后加载，例如由于紫外线激发的氧迁移，然后一方面其致使此处各层的光学密度的变化，另一方面致使化学稳定性的变化。如果在涂覆之后不进行热处理和紫外线处理，则水可能在该氧缺陷处并入，然后其永久地妨碍化学稳定性。
一种紫外透射滤光片可被理解为这样一种滤光片，特别地，其中各层的层厚度被协调，使得在紫外线照射之后，透射窗口具有其长波边缘位于小于450纳米波长的光谱位置。本发明的特别优选应用是生产汞i谱线的透射滤光片，以便在半导体光刻的曝光装置中使用该滤光片。因此，出于此目的，各层涂覆的层厚度被选择，使得特别是在用紫外光照射之后，透射窗口包括365纳米的波长。
通常线滤光片需要好的窄带特性。因此，优选地该层系或各层的数目和层厚度被选择，使得透射最大值具有最多20纳米的半峰全宽，优选最多15纳米。适合于此目的，层系统总共具有至少15层，优选至少20层。
用于移动和稳定设计波长的紫外光照射优选地执行持续至少五小时，优选地持续大约24至48小时。特别地，汞蒸汽灯或同样发射365纳米波长的紫外线灯适宜作为紫外光源。
通常，通过照射和/或热处理，透射窗口的中心波长可实现朝向较短波长移动至少0.1纳米，优选地至少0.2纳米。通常值是0.2至0.5纳米范围内的移动。然而，在通常要求窄带特性的情况下，这样的移动已经为蒸汽灯的线产生相当的透射增长，因为典型线宽只位于几纳米的范围内。
热处理优选地在小于250℃的中等温度下进行。此外，热处理的持续时间优选地至少十二小时。举例来说，100℃下24小时的热处理被证明是适合的。
在一特别地有利的方式中，通过该方法还可以生产大面积长期稳定的滤光片。因此，根据本发明，具有至少100毫米横向尺寸或直径的衬底区域可被涂覆和以后的处理。
附图说明
下面参照附图本发明将得到更详细的解释，其中：
图1示出了根据本发明生产的干涉滤光片的截面图，
图2示出带有叠加的来自干涉滤光片的光谱透射的节选的汞蒸汽灯的光谱，
图3示出根据本发明生产的滤光片在进行热处理和紫外线照射处理前后的传输特性图表，以及
图4示出利用如图1中的实例所说明的滤光片用于晶片曝光的步进曝光机的示意的视图。
具体实施方式
图1示意地示出用于滤出汞蒸汽灯i谱线的介电透射干涉滤光片。该滤光片包含具有侧面31，32的衬底3，该衬底对于i谱线或对于具有365纳米波长的光是透明的。例如玻璃适合用作该衬底的材料。
具有交替层51、52的干涉交替层系统5被淀积在该衬底上。在该情况下，层51和层52分别交替，其中层51相比层52具有较高折射率，并且在下面为了简化起见被称为具有高折射率的层。
具有高折射率的层5通过Sb2O3和PbF2的共同蒸发来生产，并且具有低折射率的层52通过PbF2和MgF2的共同蒸发来生产，其中，专用源用于每一种材料。通常，电子束蒸发特别地适合于淀积具有高熔点的材料。可以提供一个或多个层作为该层系统中的间隔或谐振腔层。图1所示的实例具有一个这样的层53。该一个或多个谐振腔层具有设计波长ё的一半的奇数倍的光学厚度。在每个情况下，另一个层的光学厚度是ё/4的奇数倍。
层的数目优选地大于图1所示的实例中的数目，以便可以尽可能地利用足够的窄带特性来有选择地滤出蒸汽灯光谱的特定紫外线。举例来说，该层系统可以具有29层51，52，其包括三个谐振腔层53。利用这样的层系统，可获得汞i谱线附近具有12纳米半峰全宽的透射窗口。根据另一个实例，提供包括两个谐振腔层53的二十七层51、52。从而能够获得与汞i谱线波长一致的365纳米设计波长附近的6纳米半峰全宽的透射窗口。
图2示出说明目的的汞蒸汽灯的光谱。通过相应字母来标识汞光谱的i、h、和g线。i谱线特别适合于光刻。因此，分别位于436纳米波长的g线和位于405纳米波长的h线应当尽可能地被该滤光片屏蔽。出于此目的，与i谱线一致的设计波长附近的相应窄带滤光是有利的。另一方面，这与具有汞蒸汽灯的配置的光强以及这样的滤光片非常敏感地依赖于滤光片透射窗口的光谱位置的事实相关联。
如图2描绘的光谱透射与透射窗口9的节选，这也变得明朗。该窗口具有大约12纳米的半峰全宽，与上述实例中具有29层的滤光片相一致。如果该窗口的中心波长，即它的最大值和i谱线不再精确地重合，则由于发射谱线与窗口9形状的叠合，光强下降和谱线加宽很快发生。当然，在具有6纳米半峰全宽的窗口的更窄带宽滤光片的情况下，该作用更加明显。
图3示出根据本发明的滤光片在进行热处理和紫外线照射处理前后的传输特性图表。在该情况下，该实线曲线是滤光片未经受后处理的光谱透射分布，并且虚线曲线表示该滤光片经受热处理和紫外线照射的透射分布。该曲线在每种情况下是根据在具有高折射率和具有低折射率的层中发生的折射率变化而计算的。在该情况下，具有高折射率和具有低折射率的各层中的折射率以不同的方式增加。具体地，具有高折射率的Sb2O3+PbF2层假定增加
以及具有低折射率的MgF2+PbF2混合层假定增加
该折射率的不同增加的原因是亚化学计量氟化铅PbxFy在热处理以及特别是紫外线照射过程中被转变为PbaObFc并且折射率增加。这个作用也发生在氟化镁中。因为具有高折射率的材料包含较少的氟，即，氧到氧化铅的迁移作用不像在具有低折射率的材料的情况中明显，因此该折射率的偏移也较大。
发生不同程度的折射率的相对变化也导致具有高折射率的层和具有低折射率的层之间的较小折射率差异，从而滤光片的半峰全宽也稍微增加，实际上这应该也能观察到。
观察到的透射增加在图3所示的曲线计算中实际上是通过热处理和紫外线照射后吸收系数的减少来模拟的。
根据透射分布可以看出，由于单个层的折射率变化，中心透射波长的光谱位置(这里指平台形状透射最大值的平均波长)朝向较长波长移动了大约0.2纳米。
因此，就层的层厚度而言，通常对图3中的实例没有限制，设置对应的边缘，使得在进行热处理和紫外线照射之后获得期望的中心透射波长。在图3所示的实例中，也是本发明的一个优选实施例，这是365纳米的波长，或是汞蒸汽灯光谱的i谱线。
图4示出了根据本发明生产的干涉滤光片被发现优选用途的晶片步进曝光机的示意图。步进曝光机包含汞蒸汽灯10，它发出图2所示的光谱。凹反射镜11相对于该光程往回反射后侧上发射的光线。光线通过依照本发明生产的干涉滤光片1被滤光，使得在干涉滤光片1的下游基本上只存在汞的i谱线的光。
光线通过聚光透镜12集中并且穿过具有图案的掩模13，该图案将被转移到晶片15上的光刻胶层。通过缩小透镜14，掩模13的图像然后以缩小方式成像在晶片15上。利用步进单元16，将晶片15在像平面中逐步地移动，使得晶片15的不同区域被相继曝光。
对于所属技术领域的专业人员来说，显然本发明不是仅仅限于上述说明性的示范实施例，而是可以以不同的方式改变。特别地，本示范实施例的单独的特征也可以彼此相互组合。
Claims (16)
1.一种用于生产介电透射干涉滤光片，尤其用于半导体光刻的透射干涉滤光片的方法，其中，在蒸发室中配置衬底，并且具有高折射率和低折射率的层交替淀积在该衬底上，其中，所述层在每种情况下通过氟化镁、氟化铅和氧化锑中的至少两种成分的共同蒸发来制备，
并且其中，在淀积所述层之后，在至少50℃的温度下对该衬底进行热处理并且用紫外光进行照射，其中，在照射期间对于光谱透射窗口内的中心透射波长，在滤光片的透射中透射窗口的中心波长减少。
2.如前述权利要求所述的方法，其中，所述具有低折射率的层的淀积包含氟化镁和氟化铅的蒸发，以及所述具有高折射率的层的淀积包含氟化铅和氧化锑的蒸发，使得具有低折射率的层包含氟化镁和氟化铅的混合物，以及具有高折射率的层包含氟化铅和氧化锑的混合物。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述具有低折射率的层的淀积包含氟化镁和氧化锑的蒸发，以及所述具有高折射率的层的淀积包含氟化铅和氧化锑的蒸发，使得具有低折射率的层包含氟化镁和氧化锑的混合物，以及具有高折射率的层包含氟化铅和氧化锑的混合物。
4.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，在热处理过程中，各层在紫外光照射下进行氧的后加载。
5.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述层的层厚度被协调，使得在紫外光照射后，透射窗口具有其长波边缘位于小于450纳米的波长的光谱位置。
6.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述层的数量和厚度的选择使得透射最大值具有最多20纳米，优选最多15纳米的半峰全宽。
7.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，已涂敷的衬底被紫外光照射至少5小时。
8.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述照射是通过汞蒸气灯或发射365纳米波长紫外光的灯来实现的。
9.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述衬底在涂覆后进行至少12小时的热处理。
10.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述衬底在低于250℃的温度下进行热处理。
11.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，具有至少100毫米的横向尺寸或直径的衬底区域被涂覆。
12.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述层的层厚度被协调，使得该滤光片在紫外照射后具有365纳米波长附近的透射窗口。
13.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，一层接一层地淀积总共至少15层，优选至少20层。
14.一种用于生产介电干涉滤光片，特别是任何上述权利要求中的介电干涉滤光片的方法，其中，在蒸发室中配置衬底，并且具有高折射率和低折射率的层交替地淀积在该衬底上，其中，交替层系统被淀积，其中，该交替层系统包含具有氧化锑、氟化镁和氟化铅成分中的不同组分的交替的第一和第二层，其中，在涂覆后，通过对该涂覆衬底进行热处理和用紫外光照射，透射或反射窗口的中心波长朝向设计波长方向上的更短波长移动。
15.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，在热处理期间和紫外照射期间，透射窗口的中心波长朝向更短波长移动至少0.1纳米，优选至少0.2纳米。
16、一种用于生产介电UV干涉滤光片的中间产品，包含衬底和淀积在其上的具有交替的第一和第二层的交替层系统，所述交替的第一和第二层具有氧化锑、氟化镁和氟化铅成分中的不同组分，其中，各层的厚度是设计波长ё的四分之一的倍数，并且其中，通过热处理和/或紫外照射，可获得透射或反射窗口的中心波长在设计波长方向上的移动，所述移动发生于比设计波长长的波长。
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