CN105445822A - 一种具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜，属于极紫外光刻技术领域。本发明提供的具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜，该多层膜由下至上依次由基底、非周期的MoSi交替排列的多层膜、第一光谱吸收层、间隔层和第二光谱吸收层构成；所述第一光谱吸收层、间隔层和第二光谱吸收层构成光谱纯化结构层，使所述多层膜具有光谱纯化功能。本发明提供的具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜是在非周期的角宽带极紫外多层膜上设计光谱纯化层，该多层膜实现了基本不影响极紫外波段反射率的条件下，抑制深紫外波段的光谱纯化功能，降低了深紫外波段的反射率。且该多层膜结构简单，制作方法简单。
Description
技术领域
本发明涉及极紫外光刻技术领域，具体涉及一种具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜。
背景技术
极紫外光刻技术是指使用13.5nm波长光源实现光刻工艺的一种先进微纳制造技术。极紫外光源的使用，使得光刻线宽大幅减小，能够极大的提高芯片制造的集成度，进而缩小芯片尺寸，降低芯片能耗。目前，国际主流的光刻工艺是使用193nm的ArF激光光源再辅以多重曝光技术来完成的，能够实现14nm线宽的光刻工艺。但复杂的工艺提高了芯片制造的成本，同时对进一步减小工艺线宽无能为力，人们希望使用13.5nm的极紫外光源来实现该尺度以及10nm以下尺度的光刻工艺。因此，人们对作为下一代光刻技术的极紫外光刻技术报以厚望。
极紫外多层膜技术是极紫外光刻技术领域中的一项关键技术。由于物质对极紫外波段的吸收作用，极紫外光刻系统采用全部反射式的设计。常见的使用周期性多层膜(由Mo和Si构成)的多次反射叠加实现功能，其对13.5nm波长的理论反射率可以达到74％，实验室中也制备出了反射率69％的高反膜。此外，在光学设计中，为了实现光束的整形、汇聚等调制，还涉及到一些角宽带极紫外多层膜。这类多层膜一般由非周期性的MoSi多层膜构成，对于较宽的入射角均有较高反射率，如对13.5nm波长在20°～24°范围内具有50％的反射率的角宽带极紫外多层膜。
在工程实际中，光刻胶在极紫外光照射下感光，但是由于材料特性，极紫外光刻胶一般也会对深紫外波段感光。而目前的极紫外光源中，深紫外波段也占有大部分能量，同时，由MoSi多层膜构成的反射镜对深紫外波段也具有很大的反射率。这一实际问题提出了一项关于极紫外光源的光谱纯化技术的研究。
现有光谱纯化技术主要是利用Zr薄膜对13.5nm波长的透过与对深紫外波段的不透过的性质，由200nm厚的无支撑Zr薄膜实现对深紫外波段的抑制。Zr膜对13.5nm波长的透过率与厚度直接相关，200nm厚的Zr膜对13.5nm波长的透射率仅有50％，而更薄的Zr膜，在制作与安装的过程中更易损坏。其他光谱纯化技术还包括微结构、光谱纯化层等。其中微结构的光谱纯化技术受限于加工方法，成本极高，且成功率较低，目前大多是理论的设计。而光谱纯化层的设计与制作是一种比较简单的方法，但主要针对周期性多层膜进行设计。
发明内容
本发明的目的是在非周期的角宽带极紫外多层膜上设计光谱纯化层，进而提供一种具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜。
为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：
一种具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜，该多层膜由下至上依次由基底、非周期的MoSi交替排列的多层膜、第一光谱吸收层、间隔层和第二光谱吸收层构成；
所述第一光谱吸收层、间隔层和第二光谱吸收层构成光谱纯化结构层，使所述多层膜具有光谱纯化功能。
在上述技术方案中，所述基底为表面经过超光滑工艺处理的、高频粗糙度小于0.2nm的Si片、熔石英或ULE材料。
在上述技术方案中，所述第一光谱吸收层和第二光谱吸收层的材料为相同或不同的C、SiC和Si3N4材料中的一种或两种。
在上述技术方案中，所述间隔层的材料与非周期的MoSi交替排列的多层膜的顶层材料一致。
在上述技术方案中，所述多层膜是由磁控溅射技术实现的。
本发明的有益效果是：
本发明提供的具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜是在非周期的角宽带极紫外多层膜上设计光谱纯化层，该多层膜实现了基本不影响极紫外波段反射率的条件下，抑制深紫外波段的光谱纯化功能，降低了深紫外波段的反射率。且该多层膜结构简单，制作方法简单。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明提供的具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜结构示意图。
图2为角宽带极紫外多层膜的反射率图。
图3为具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜的反射率图。
图4为角宽带极紫外多层膜和具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜在160nm-240nm的深紫外波段的反射率图。
图中的附图标记表示为：
1-基底、2-非周期的MoSi交替排列的多层膜、3-第一光谱吸收层、4-间隔层、5-第二光谱吸收层、6-角宽带极紫外多层膜、7-具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做以详细说明。
参见图1：本发明提供的一种具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜，该多层膜由下至上依次由基底1、非周期的MoSi交替排列的多层膜2、第一光谱吸收层3、间隔层4和第二光谱吸收层5构成；所述第一光谱吸收层3、间隔层4和第二光谱吸收层5构成光谱纯化结构层，使所述多层膜具有光谱纯化功能。所述非周期的MoSi交替排列的多层膜2是实现角宽带极紫外多层膜的部分结构。所述基底1为表面经过超光滑工艺处理的、高频粗糙度小于0.2nm的Si片、熔石英或ULE材料。所述第一光谱吸收层3和第二光谱吸收层5的材料为相同或不同的C、SiC和Si3N4材料中的一种或两种。所述间隔层4为Mo或Si材料，优选为与非周期的MoSi交替排列的多层膜2的顶层材料一致的材料，与两者材料不一致相比，EUV反射率要高。所述多层膜是由磁控溅射技术实现的，并且对各层的厚度没有特殊要求，本领域技术人员可以根据角度范围进行调整得到，所述光谱纯化结构层的厚度需要根据设计好的非周期的MoSi交替排列的多层膜2进行调整。
实施例
利用膜系设计软件设计出一种非周期的角宽带极紫外多层膜6，基底1选用Si，优化目标为对13.5nm波长在20°～24°范围内具有尽量高的反射率。得到一组膜系结构，其反射率如图2所示。
该膜系结构表面三层(从上至下)厚度分别为3.035nmMo，4.438nmSi，3.156nmMo，再将其表面三层依次更换为C、Si、C三层结构，并对这三层结构的厚度进行优化得到第二光谱吸收层C5的厚度为2.359nm，间隔层Si4的厚度为4.751nm，光谱吸收层C3的厚度为2.404nm的膜系结构，其反射率如图3所示。
为具体说明该膜系结构具备光谱纯化功能，以入射角为20°为例，角宽带极紫外多层膜6以及具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜7在160nm～240nm的深紫外波段反射率如图4所示。
由图2、3、4可见，具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜7对深紫外波段的反射率由65％左右降低到52％左右，降低了13％。角宽带极紫外多层膜6的反射率为52％，具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜7的反射率为49.5％，由此可知具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜7对极紫外波段的反射率仅降低2.5％，实现了基本不影响极紫外波段反射率的条件下，抑制深紫外波段的光谱纯化功能。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (5)
1.一种具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜，其特征在于，该多层膜由下至上依次由基底、非周期的MoSi交替排列的多层膜、第一光谱吸收层、间隔层和第二光谱吸收层构成；
所述第一光谱吸收层、间隔层和第二光谱吸收层构成光谱纯化结构层，使所述多层膜具有光谱纯化功能。
2.根据权利要求1所述的具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜，其特征在于，所述基底为表面经过超光滑工艺处理的、高频粗糙度小于0.2nm的Si片、熔石英或ULE材料。
3.根据权利要求1所述的具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜，其特征在于，所述第一光谱吸收层和第二光谱吸收层的材料为相同或不同的C、SiC和Si3N4材料中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜，其特征在于，所述间隔层的材料与非周期的MoSi交替排列的多层膜的顶层材料一致。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的具有光谱纯化功能的角宽带极紫外多层膜，其特征在于，所述多层膜是由磁控溅射技术实现的。
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