一种极紫外多层膜及其制备方法

本发明属于极紫外光刻技术领域，具体涉及一种极紫外多层膜及其制备方法。

背景技术：

极紫外光刻(extremeultravioletlithography，euvl)技术是使用euv波段，主要是13.5nm波段，进行光刻的微纳加工技术。目前，euvl技术已经能够实现7nm线宽的刻蚀工艺，并具备进一步缩小刻蚀线宽的可能性。这在大规模集成电路制造领域具有重要意义，能够实现更大密度的元件集成，以及更低的能耗。

极紫外光刻使用波长为10～14nm光源照明,由于几乎所有已知光学材料在这一波段都具有强吸收，无法采用传统的折射式光学系统,所以极紫外光刻系统的照明系统、掩模和投影物镜均采用反射式设计，其反射光学元件需镀有周期性多层膜以提高反射率。

极紫外光刻系统一般采用激光等离子体光源，激光等离子体光源的原理是采用高强度的激光轰击靶材产生等离子，从而辐射出极紫外光。激光等离子体光源的工作原理是，10.6μm的红外驱动激光，轰击液体sn靶，使sn原子中的电子激发然后退激发，辐射出13.5nm的极紫外光，经过极紫外光刻收集镜的反射，聚焦到光源中if(intermediatefocus)点。

在红外驱动激光轰击sn靶之后，部分的sn被蒸发，并沉积凝固到极紫外光刻收集镜上，形成sn污染，破坏收集镜对极紫外光的反射率，并降低了极紫外光刻机的使用寿命。因此，去除极紫外光源收集镜上沉积的sn污染，对延长极紫外光刻机的使用寿命具有重要意义。

通常人们使用射频氢，通过h+等离子体与收集镜上的sn进行反应形成snh4，来去除sn污染。材料表面氢脆是材料在h2曝光环境下发生的一种独特的现象，是h离子和/或h原子在材料表面产生扩散和渗透所导致的材料表面出现大量细微泡状的现象。这种现象最初是在半导体和金属等体材料的表面发生。在euv多层膜中，由于膜层厚度十分薄膜，且包含大量的膜层界面，因此，euv多层膜表面更加容易产生氢泡。一定的情况下，euv多层膜表面的细微气泡会发生破裂，出现塌陷。

因此，需要研发多层膜表面保护层，防止氢泡的产生，延长多层膜的使用寿命。

技术实现要素：

鉴于此，有必要针对现有技术存在的缺陷提供一种防止氢泡的产生，延长多层膜的使用寿命的极紫外多层膜。

为解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

一种极紫外多层膜，包括：依次层叠设置的基底、阻挡层及表面保护层，所述阻挡层由多个周期设置的阻挡单元构成，任意一个阻挡单元包括依次设置的si层、第一扩散阻挡层、mo层及第二扩散阻挡层。

在其中一些实施例中，所述基底为si片、熔石英、微晶玻璃或ule材料。

在其中一些实施例中，所述第一扩散阻挡层及所述第二扩散阻挡层为b-c-n三元化合物。

在其中一些实施例中，所述mo层在所述si层上界面的扩散阻挡层厚度为0.8nm，所述si层在mo层上的界面的扩散阻挡层厚度为0.4nm。

在其中一些实施例中，所述扩散阻挡层材料为b-c-n三元化合物材料。

在其中一些实施例中，所述表面保护层材料为ti-al-n三元化合物材料。

在其中一些实施例中，所述表面保护层的厚度为2～4nm。

在其中一些实施例中，所述周期为60周期，周期厚度为7nm。

另外，本发明还提供了一种所述的极紫外多层膜的制备方法，包括下述步骤：

在基底上依次层叠设置阻挡层及表面保护层，所述阻挡层由多个周期设置的阻挡单元构成，任意一个阻挡单元包括依次设置的si层、第一扩散阻挡层、mo层及第二扩散阻挡层。

在其中一些实施例中，所述采用反应磁控溅射在所述基底表面沉积阻挡层，其中：溅射靶为b4c靶，反应气体为n2气。

在其中一些实施例中，采用磁控溅射在所述阻挡层表面沉积表面保护层，其中：溅射靶为ti-al合金靶，反应气体为n2气。

本申请采用上述技术方案具备下述效果：

本申请提供的极紫外多层膜，包括：依次层叠设置的基底、阻挡层及表面保护层，所述阻挡层由多个周期设置的阻挡单元构成，任意一个阻挡单元包括依次设置的si层、第一扩散阻挡层、mo层及第二扩散阻挡层，本发明提供的极紫外多层膜，采用表面保护层，该保护层既具备良好的防氢泡产生能力；同时，采用扩散阻挡层以阻止氢离子穿透表面保护层，破坏mo/si多层膜界面。

另外，本申请提供的极紫外多层膜的制备方法，制备工艺简单，易于工业化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的极紫外多层膜的结构图。

图2为本发明实施例1提供的阻挡单元的结构图。

图3为本发明实施例提供的多层膜反射率随ti-al-n三种元素比例的变化示意图。

图4为本发明实施例提供的多层膜反射率随ti-al-n保护层厚度变化示意图。

其中：基底110、阻挡层120、表面保护层130，所述阻挡层120、阻挡单元121、si层11、第一扩散阻挡层12、mo层13及第二扩散阻挡层14。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

请参阅图1，为本申请实施例1提供的极紫外多层膜的结构示意图，包括：依次层叠设置的基底110、阻挡层120及表面保护层130。

请参阅图2，所述阻挡层120由多个周期设置的阻挡单元121构成，任意一个阻挡单元121包括依次设置的si层11、第一扩散阻挡层12、mo层13及第二扩散阻挡层14。

在其中一些实施例中，所述周期为60周期，周期厚度为7nm。

在其中一些实施例中，所述基底110为si片、熔石英、微晶玻璃或ule材料。

在其中一些实施例中，所述第一扩散阻挡层12及所述第二扩散阻挡层14为b-c-n三元化合物。

进一步地，所述mo层在所述si层上界面的扩散阻挡层厚度为0.8nm，所述si层在mo层上的界面的扩散阻挡层厚度为0.4nm。

在其中一些实施例中，所述扩散阻挡层材料为b-c-n三元化合物材料。

可以理解，由于b-c-n三元化合物具有很高的化学惰性，能够有效阻挡在高温下mo-si间的相互扩散，同时其吸收较小，因而加入b-c-n阻挡层后多层膜反射率的下降不显著。

在其中一些实施例中，所述表面保护层130材料为ti-al-n三元化合物材料。

进一步地，所述表面保护层130的厚度为2～4nm。

可以理解，由于tin具有很高的热硬度，通常用于机械件表面镀膜以提高机械件的抗磨损能力，在本发明中起到的是抗氢泡作用；在tin中加入al后，al在高温下生成一层很薄很致密的氧化层al2o3，能够有效阻止多层膜表面进一步氧化；通过调节ti-al-n三种元素的比例能够有效调节ti-al-n保护层抗氢泡和抗氧化的性能，同时综合调节ti-al-n元素比例和ti-al-n保护层的厚度也能够调节多层膜的反射率，最终获得具有射频氢清洗兼容性的多层膜，且多层膜反射率下降在可承受的范围之内。

如图2所示是多层膜反射率随ti-al-n三种元素比例变化的情况，mo/si多层膜的峰值反射率为73.9％，界面加入bcn扩散阻挡层后峰值反射率降至71.1％，mo/bcn/si/bcn多层膜表面加入4nm的ti0.5al0.5n保护层后反射率降至65.8％，表面加入4nm的tial0.5n保护层后反射率降至64.4％，表面加入4nm的ti0.5aln保护层后反射率降至66.7％。

如图3所示是多层膜反射率随ti-al-n保护层厚度变化的情况，mo/bcn/si/bcn多层膜表面加入3nm的ti0.5al0.5n保护层后反射率降至68.5％，加入2nm的ti0.5al0.5n保护层后反射率降至70.0％。可见，通过综合调节ti-al-n元素比例和ti-al-n保护层的厚度能够调节多层膜的反射率，最终获得具有射频氢清洗兼容性的多层膜，且多层膜反射率下降在可承受的范围之内。

本发明提供的极紫外多层膜，采用表面保护层，该保护层既具备良好的防氢泡产生能力；同时，采用扩散阻挡层以阻止氢离子穿透表面保护层，破坏mo/si多层膜界面。

实施例2

本发明还提供了一种所述的极紫外多层膜的制备方法，包括下述步骤：在基底上依次层叠设置阻挡层及表面保护层，所述阻挡层由多个周期设置的阻挡单元构成，任意一个阻挡单元包括依次设置的si层、第一扩散阻挡层、mo层及第二扩散阻挡层。

在其中一些实施例中，所述采用反应磁控溅射在所述基底表面沉积阻挡层，其中：溅射靶为b4c靶，反应气体为n2气。

在其中一些实施例中，采用磁控溅射在所述阻挡层表面沉积表面保护层，其中：溅射靶为ti-al合金靶，反应气体为n2气。

其详细的工作方案在实施例1中已有描述，这里不再赘述。

本申请提供的极紫外多层膜的制备方法，制备工艺简单，易于工业化生产，制备得到的极紫外多层膜，采用表面保护层，该保护层既具备良好的防氢泡产生能力；同时，采用扩散阻挡层以阻止氢离子穿透表面保护层，破坏mo/si多层膜界面。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。