具有热稳定性及抗辐照损伤的极紫外多层膜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于极紫外光刻技术领域，具体涉及一种具有热稳定性及抗辐照损伤的极 紫外多层膜。
【背景技术】
[0002] 极紫外（EUV)光刻是最有可能实现22nm技术节点的下一代光刻技术。极紫外光 刻系统使用波长为13. 5nm，在此波段，大多数材料的吸收系数都很高，所以只能采用全反射 式系统。为了进一步缩短曝光时间，提高产量，需要在光学元件上镀制高精度多层膜以提高 反射率。现有技术中，极紫外波段镀制的多层膜是周期数为40、周期厚度为7nm的Mo/Si多 层膜。该极紫外多层膜的主要工作波段在13. 5nm(98eV)附近，峰值反射率可达68%以上。 但是该Mo/Si多层膜存在以下缺陷：
[0003] 首先，在EUV波段的高能量激光辐照下，薄膜内部会产生强电场，导致的薄膜材料 被电离，进而导致薄膜表面会出现烧蚀状的孔洞。即使多层膜在极微量的EUV辐射作用下， 表面也造成一定程度的破损和孔洞，这会导致多层膜反射率的大幅降低。
[0004] 其次，由于该极紫外多层膜的表面受高能光子长时间轰击，导致多层膜温度不断 升高，多层膜中Mo层和Si层长时间处于高温作用下，膜层间的物质会互相渗透甚至形成钼 硅化合物，破坏多层膜反射机制，造成极紫外反射率的严重下降。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是解决现有技术中的极紫外多层膜在长时间的高能量激光辐照和 高能光子轰击下，极紫外波段的反射率严重下降的技术问题，提供一种具有热稳定性及抗 辐照损伤的极紫外多层膜。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下。
[0007] 具有热稳定性及抗辐照损伤的极紫外多层膜，从下至上依次包括基底、周期层、抗 辐照损伤层；
[0008] 所述周期层的周期个数为40-60,每个周期由从下至上依次排列的Si层、第一 热稳定层、Mo层、第二热稳定层组成，所述Si层的厚度为3. 7m-3. 9nm，Mo层的厚度为 2. 3nm-2. 5nm，第一热稳定层和第二热稳定层的材料均为B4C，厚度分别为0? 3nm-〇. 5nm;
[0009] 所述抗福照损伤层的材料为TiN或SiO2，厚度为lnm-3nm。
[0010] 进一步的，所述周期层的每个周期厚度为7nm。
[0011] 进一步的，所述基底的表面粗糙度小于等于〇. 2nm。
[0012] 进一步的，所述基底与周期层之间还设有第三热稳定层，第三热稳定层的材料为 B4C，厚度为 0? 3nm_0. 5nm。
[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0014] 本发明的具有热稳定性及抗辐照损伤的极紫外多层膜在不改变膜系的外形，不增 加光学元件，也不增加额外的加工步骤的基础上，在现有多层膜结构中添加热稳定层及抗 辐照损伤层，通过降低多层膜间的扩散和提高Mo/Si层的辐照损伤阈值，达到提高极紫外 光刻反射镜系统的成像质量和使用寿命的目的，且添加的热稳定层及抗辐照损伤层对极紫 外波段的反射率的损耗在5%以下，可以忽略不计。本发明的多层膜适合于应用在辐照剂 量、大光子能量高的极紫外光刻系统中。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明的具有热稳定性及抗辐照损伤的极紫外多层膜的结构示意图；
[0016] 图2为本发明实施例1-6中的多层膜的反射率在12. 8nm-14. 2nm波长范围内的变 化曲线；
[0017] 图3为图2中13. 3nm-13. 8nm波长范围内的局部放大图；
[0018] 图4为本发明实施例1-6中的多层膜的抗辐照损伤层的厚度与多层膜在 12. 8nm-14. 2nm波长范围内的峰值反射率的关系曲线；
[0019] 图中，1、基底，2、周期层，21、Si层，22、第一热稳定层、23、Mo层，24、第二热稳定 层，3、抗福照损伤层。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本发明进一步做详细说明。
[0021] 如图1所示，具有热稳定性及抗辐照损伤的极紫外多层膜，从下至上依次包括基 底1、周期层2、抗辐照损伤层3。其中，基底1没有特殊限制，选用本领域常用基底即可，一 般基底1的表面粗糙度小于等于〇. 2nm。周期层2含有40-60个周期，每个周期为四层结 构，从下至上依次为Si层21、第一热稳定层22、Mo层23、第二热稳定层24,与基底1接触 的为Si层21，与抗辐照损伤层3接触的为第二热稳定层24,第一热稳定层22和第二热稳 定层24的材料均为B4C，厚度分别为0. 3nm-0. 5nm，优选厚度相等，Si层21的材料为Si，厚 度一般为3. 7nm-3. 9nm，Mo层23的材料为Mo,厚度为2. 3nm-2. 5nm，周期层的周期厚度为 6. 6nm-7. 4nm，优选7nm。抗福照损伤层3的材料为TiN或SiO2，厚度为lnm-3nm。该极紫外 多层膜在极紫外波段的峰值反射率为69. 4% -72. 4%。可以通过改变第一热稳定层22和 第二热稳定层24的厚度，以及抗辐照损伤层6的材料、厚度及组合来满足不同光刻辐照环 境对多层膜的要求。
[0022] 本发明的多层膜，基底1与周期层2之间还可以设有第三热稳定层，第三热稳定层 的材料为B4C,厚度为0? 3nm-0. 5nm。
[0023] 本发明的多层膜，由于第一热稳定层22和第二热稳定层24的厚度很薄，所以能够 保证光波在多层膜中传播形成驻波场时（波峰与波谷处于界面处），不对驻波场的分布产 生影响，进而不会对多层膜在13. 5nm处的反射率有很大影响，造成的损耗不会超过5%;由 于第一热稳定层22和第二热稳定层24采用的材料为B4C，所以能够隔离阻止Si层21与Mo 层23的互相扩散，保证多层膜的使用寿命。
[0024] 本发明的多层膜，由于抗辐照损伤层3的厚度只有l_3nm，所以其对极紫外波段的 反射率的影响也相对很小。而由于其采用的材料为TiN或SiO2，能够有效抑制高能量激光 辐照。
[0025] 本发明多层膜的制备可以采用磁控溅射技术，其中，Si层21、第一热稳定层22、M〇 层23、第二热稳定层24选用直流磁控溅射，抗辐照损伤层3选用直流磁控溅射，溅射工作气 体均可以采用氩气。
[0026]对比例1
[0027] 现有的Mo/Si多层膜，从下至上依次为基底、Mo/Si周期层、第一Si层（材料Si，厚 度为4. 2nm)，其中，Mo/Si周期层含有40个周期，每个周期从下至上依次为第二Si层（材 料Si，厚度为4. 2nm)、Mo层（材料Mo,厚度为2. 8nm)，与基底接触的为第二Si层，与第一 Si层接触的为Mo层，基底的表面粗糙度为0. 2nm。
[0028] 对比例2
[0029] 具有热稳定性的极紫外多层膜，从下至上依次包括基底、周期层、第一Si层（材料 Si，厚度为3. 8nm)，其中，周期层2含有40个周期，每个周期从下至上依次为第二Si层（材 料Si，厚度为3. 8nm)、第一热稳定层（材料B4C,厚度为0? 4nm)、Mo层（厚度为2. 4nm)、第 二热稳定层（材料B4C,厚度为0. 4nm)，与基底接触的为第二Si层21，与第一Si层接触的 为第二热稳定层，基底的表面粗糙度为0. 2nm。
[0030] 实施例1-6
[0031] 具有热稳定性及抗辐照损伤的极紫外多层膜，从下至上依次包括基底1、周期层 2、抗辐照损伤层3,其中，周期层2含有40个周期，每个周期从下至上依次为Si层21 (材 料Si，厚度为3. 8nm)、第一热稳定层22 (材料B4C,厚度为0. 4nm)、Mo层23 (材料Mo,厚度 为2. 4nm)、第二热稳定层24 (材料B4C,厚度为0. 4nm)，与基底1接触的为Si层21，与抗辐 照损伤层3接触的为第二热稳定层24,基底1的表面粗糙度为0. 2nm。实施例1-6的极紫 外多层膜的抗辐照损伤层3的材料和厚度如表1所示。
[0032] 表1为实施例1-6的多层膜中抗辐照损伤层的材料和厚度
【主权项】
1. 具有热稳定性及抗辐照损伤的极紫外多层膜，其特征在于，从下至上依次包括基底 (1)、周期层（2)、抗辐照损伤层（3); 所述周期层（2)的周期个数为40-60,每个周期由从下至上依次排列的Si层（21)、第 一热稳定层（22)、Mo层（23)、第二热稳定层（24)组成，所述Si层的厚度为3. 7m-3. 9nm， Mo层的厚度为2. 3nm-2. 5nm，第一热稳定层和第二热稳定层的材料均为B4C，厚度分别为 0. 3nm-〇. 5nm； 所述抗福照损伤层（3)的材料为TiN或SiO2，厚度为lnm-3nm。
2. 根据权利要求1所述的具有热稳定性及抗辐照损伤的极紫外多层膜，其特征在于， 所述周期层（2)的每个周期厚度为7nm。
3. 根据权利要求1所述的具有热稳定性及抗辐照损伤的极紫外多层膜，其特征在于， 所述基底（1)的表面粗糙度小于等于〇. 2nm。
4. 根据权利要求1所述的具有热稳定性及抗辐照损伤的极紫外多层膜，其特征在于， 所述基底（1)与周期层（2)之间还设有第三热稳定层，第三热稳定层的材料为B4C,厚度为 0? 3nm_0. 5nm〇
【专利摘要】本发明公开了一种具有热稳定性及抗辐照损伤的极紫外多层膜，属于极紫外光刻技术领域。解决了现有技术中的极紫外多层膜在长时间的高能量激光辐照和高能光子轰击下，极紫外波段的反射率严重下降的技术问题。本发明的极紫外多层膜，从下至上依次包括基底、周期层、抗辐照损伤层，其中，周期层的周期个数为40-60，每个周期由从下至上依次排列的Si层、第一热稳定层、Mo层、第二热稳定层组成，第一热稳定层和第二热稳定层的材料均为B4C，厚度分别为0.3-0.5nm，抗辐照损伤层的材料为TiN或SiO2，厚度为1-3nm。该极紫外多层膜能够提高极紫外光刻反射镜系统的成像质量和使用寿命，在极紫外波段的反射率为69.4-72.4％。
【IPC分类】G02B1-14, G03F7-20, G02B1-10
【公开号】CN104765078
【申请号】CN201510190378
【发明人】喻波, 王珣, 姚舜, 靳京城
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月21日