用于EUV光刻的变形镜及其制备方法与流程

本发明属于光学设计技术领域，涉及EUVL物镜像差补偿，尤其涉及一种用于EUV光刻的变形镜及其制备方法。

背景技术：

极紫外光刻技术(Extreme Ultraviolet Lithography,EUVL)采用波长为13.5nm的极紫外光(EUV)照射掩模，并“透过”物镜系统在硅片面上实现成像曝光。它被认为是实现10nm及以下技术节点工艺制程大规模生产的下一代光刻技术领跑者。目前，国际上EUVL技术已进入产业化布局的关键阶段，预计将于2017年前后布局10nm节点的量产。

作为EUVL系统的核心组成，面向产业化的EUVL物镜系统不断向高NA，大视场发展，目前均采用六枚离轴非球面反射镜，以实现物镜波像差优化。根据Marechal判据，集成后的物镜系统波像差需优于1nm RMS才能实现成像曝光。而公开报道的NXE3300B和NXE3350B整机的物镜波像差分别优于0.4nm RMS和0.25RMS，已明显优于国际上公开报道的EUVL物镜光学设计残差。基于此，国际上开展了一系列EUVL系统中的主动补偿技术研究。2011年，R.Saathof等提出了一种非接触式用于EUV光刻的变形镜概念，从基底背部照射处于反射面与基底间的吸收层，借助于吸收层产生的热变形实现面形调整。2014年，荷兰的Fred Bijkerk小组提出一种基于压电材料薄膜的主动用于EUV光刻的变形镜，在基底与EUV多层膜间生成一层2μm厚的PZT，利用光刻将其分割为200×200μm的像素，并通过上下电极控制PZT的伸缩量。

技术实现要素：

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种用于EUV光刻的变形镜及其制备方法，该变形镜为基于薄膜型PLZT的光致高分辨率主动变形镜。其中，PLZT为钛酸锆酸镧铅，是具有(Pb_1-yLa_y)(Zr_1-xTi_x)O₃组成的透明陶瓷。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种用于EUV光刻的变形镜，包括：基底；设置在所述基底上的第一电极层；设置在所述第一电极层上的形变层，所述形变层包括PLZT膜；设置在所述形变层上的第二电极层；设置在所述第二电极层上的平滑层；设置在所述平滑层上的EUV多层膜结构。本发明的发明人发现，驱动光从基底一侧以特定光强分布垂直于基底后表面准直入射，根据不同的光强分布，使PLZT产生不同程度的形变，向物镜系统引入特定的波前变化，从而达到调制物镜系统波像差的目的。本发明公开的用于EUV光刻的变形镜，用于调制系统的波像差。在EUV光刻系统中，其成像系统均被称为物镜系统。

在一些实施中，所述基底为具有超低热膨胀系数的材料。优选地，所述具有超低热膨胀系数的材料可以选自ULE、Zeronder中的一种，使得极紫外光刻物镜系统波像差达到亚纳米波长。由于EUV波长小，EUV光刻物镜的波像差对镜面的形变较为敏感，加之EUV光刻系统中光学元件会吸收大量能量转化成热，具有超低热膨胀系数的材料的加入可以更好地防止EUV光刻机工作中产生的热形变。

在一些实施例中，本发明所述的基底即指EUVL物镜中的反射镜，其厚度由反射镜口径(通常为反射镜口径的1/6到1/3)和集成装调的一些其他约束共同决定，一般为数十毫米。

在一些实施例中，所述基底上安装有冷却装置，可通过合理控制变形镜结构的温度，及时地将热负载导出，从而降低工作状态下产生的热负载造成的PLZT薄膜光致形变滞后效应。

在一些实施例中，所述平滑层包括Si、Ni中的一种；优选地，所述平滑层的厚度为1μm-10μm。该平滑层可平滑添加过PLZT层和电极层后的表面，有效地降低表面粗糙度，同时增加第二电极层与Mo/Si多层膜之间粘附性。

在一些实施例中，所述EUV多层膜包括Mo/Si多层膜。优选地，所述Mo/Si多层膜包括40-60个周期的Mo/Si膜，每个Mo/Si膜的周期厚度为6.9nm-7.1nm。

在一些实施例中，所述EUV多层膜结构还包括保护层和/或防扩散层，所述保护层选自Ru、TiO₂、RuO₂中的一种或多种，所述防扩散层选自B₄C，BN中的一种或多种。进一步优选地，所述保护层位于Mo/Si多层膜的顶层，起着防氧化、清洗中防止Mo/Si多层膜被破坏的作用；所述防扩散层处于每一Mo/Si或Si/Mo的界面间，用于提高界面对比度，从而提高多层膜反射率。

在一些实施例中，所述第一电极层和第二电极层分别包括金属和/或金属化合物，用作第一电极层和第二电极层的金属和/或金属化合物对驱动光透明，优选地，所述金属和/或金属化合物可选自ITO(锡掺杂三氧化铟)、AZO(铝掺杂氧化锌)中的一种或多种。

在一些实施例中，所述第一电极层和第二电极层的具体厚度分别根据PLZT的压电特性与波像差调制需求确定，在本发明中，所述第一电极层和第二电极层的厚度分别可达数百纳米至几微米，进一步优选地，所述第一电极层和第二电极层的厚度分别为100nm-10μm。

在一些实施例中，所述PLZT膜具有特定极化方向。其极化方向是指在光驱动下产生形变的方向，优选地，该特定极化方向指的是垂直于多层膜的方向。

另一方面，本发明还提供过了一种用于EUV光刻的变形镜的制备方法，包括步骤：S1、在光学元件基底上沉积第一电极层；S2、在第一电极层上沉积形变层，所述形变层包括PLZT膜；S3、在形变层上沉积第二电极层；S4、在第二电极层上沉积平滑层；S5、在平滑层上沉积EUV多层膜结构。

本发明的发明人通过大量的实验发现，基于PLZT的结构具有无电磁噪音干扰，非接触，形变量大，可采用连续变化光场进行控制的优点，本发明提供的用于EUV光刻的变形镜可用于EUVL物镜热像差补偿，是一种基于薄膜型PLZT的光致高分辨率主动用于EUV光刻的变形镜结构。

本发明的技术方案与现有技术相比，有益效果在于：本发明提供的用于EUV光刻的变形镜结构具有无电磁噪音干扰，非接触，形变量大，可采用连续变化光场进行控制，易制作等优点。这里的“非接触”指的是，相比于目前现有采用电驱动的变形镜，采用光场驱动的变形镜，其驱动源——光场可通过成像或照明的方式使PLZT薄膜发生形变，从而实现无接触。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的用于EUV光刻的变形镜的结构示意图；

图2为根据本发明另一个实施例的用于EUV光刻的变形镜的结构示意图；

图3为根据本发明另一个实施例的用于EUV光刻的变形镜的结构示意图。

附图标记：100、用于EUV光刻的变形镜，1、基底，2、第一电极层，3、形变层，4、第二电极层，5、平滑层，6、EUV多层膜结构，61、Mo层，62、Si层，63、保护层，64、防扩散层，10、冷却装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

如图1所示，本发明的一个实施例的一种用于EUV光刻的变形镜100的结构示意图。所述用于EUV光刻的变形镜100包括：基底1；所述基底1上设置的第一电极层2；设置在所述第一电极层2上的形变层3，所述形变层3包括PLZT膜；设置在所述形变层3上的第二电极层4；设置在所述第二电极层4上的平滑层5；设置在所述平滑层5上的EUV多层膜结构6。驱动光从基底1一侧以特定光强分布垂直于基底1后表面准直入射，根据不同的光强分布，使PLZT产生不同程度的形变，从而向物镜系统引入特定的波前变化，达到调制物镜系统波像差的目的。本发明公开的EUV光刻的变形镜，用于调制系统的波像差。在EUV光刻系统中，其成像系统均被称为物镜系统。

如图2所示，在具体的实施中，所述基底1上安装有冷却装置10，可通过合理控制变形镜结构的温度，及时地将热负载导出，从而降低工作状态下产生的热负载造成的PLZT薄膜光致形变滞后效应。

如图3所示，在具体的实施中，所述EUV多层膜结构6还包括保护层63和/或防扩散层64，所述保护层63选自Ru、TiO₂、RuO₂中的一种或多种，所述防扩散层64选自B₄C，BN中的一种。进一步优选地，所述保护层63位于Mo/Si多层膜的顶层，起着防氧化，清洗中防止Mo/Si多层膜被破坏的作用；所述防扩散层64处于每一Mo/Si或Si/Mo的界面间，用于提高界面对比度，从而提高多层膜反射率。

如图1-3所示的用于EUV光刻的变形镜。

在具体的实施例中，所述基底1为具有超低热膨胀系数的材料。优选地，所述具有超低热膨胀系数的材料可以选自ULE、Zeronder中的一种，使得极紫外光刻物镜系统波像差达到亚纳米波长。由于EUV波长小，EUV光刻物镜的波像差对镜面的形变较为敏感，加之EUV光刻系统中光学元件会吸收大量能量转化成热，具有超低热膨胀系数的材料的加入可以更好地防止EUV光刻机工作中产生的热形变。

在具体的实施例中，本发明所述的基底即指EUVL物镜中的反射镜，其厚度由反射镜口径(通常为反射镜口径的1/6到1/3)和集成装调的一些其他约束共同决定，一般为数十毫米。

在具体的实施例中，所述平滑层5包括Si、Ni中的一种；优选地，所述平滑层5的厚度为1μm-10μm。该平滑层可平滑添加过PLZT层和电极层后的表面，有效地降低表面粗糙度，同时增加第二电极层与Mo/Si多层膜之间粘附性。

在具体的实施例中，所述EUV多层膜包括Mo/Si多层膜。优选地，所述Mo/Si多层膜包括40-60个周期的Mo/Si膜，每个Mo/Si膜的周期厚度为6.9nm-7.1nm。

在具体的实施例中，所述第一电极层2和第二电极层4分别包括金属和/或金属化合物，用作第一电极层2和第二电极层4的金属和/或金属化合物对驱动光透明，优选地，所述金属和/或金属化合物可选自ITO(锡掺杂三氧化铟)、AZO(铝掺杂氧化锌)中的一种或多种。

在具体的实施例中，所述第一电极层2和第二电极层4的具体厚度分别根据PLZT的压电特性与波像差调制需求确定，在本发明中，所述第一电极层2和第二电极层4的厚度分别可达数百纳米至几微米，进一步优选地，所述第一电极层2和第二电极层4的厚度分别为100nm-10μm。

在具体的实施例中，在一些实施例中，所述PLZT膜具有特定极化方向。其极化方向是指在光驱动下产生形变的方向，优选地，该特定极化方向指的是垂直于多层膜的方向。

在具体的实施例中，所述各膜层之间设置有粘结结构(图中未示出)，该粘结结构可以在各膜层之间起到增加黏连性的作用，使得各膜层之间具有更佳的物理黏连性进一步优选地，所述粘结结构的厚度为数百纳米至几微米。

此外，本发明还提供过了一种用于EUV光刻的变形镜的制备方法，包括步骤：S1、在光学元件基底上沉积第一电极层；S2、在第一电极层上沉积形变层，所述形变层包括PLZT膜；S3、在形变层上沉积第二电极层；S4、在第二电极层上沉积平滑层5；S5、在平滑层上沉积EUV多层膜结构。

本发明的技术方案与现有技术相比，有益效果在于：本发明提供的用于EUV光刻的变形镜结构具有无电磁噪音干扰，非接触，形变量大，可采用连续变化光场进行控制，易制作等优点。这里的“非接触”指的是，相比于目前现有采用电驱动的变形镜，采用光场驱动的变形镜，其驱动源——光场可通过成像或照明的方式使PLZT薄膜发生形变，从而实现无接触。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。