紫外光刻机曝光系统用精密介质膜反射镜及其镀制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属半导体集成电路制造领域，特别涉及一种紫外光刻机曝光系统用精密介 质膜反射镜及其镀制方法。
【背景技术】
[0002] 光刻是一种图形复印技术，是半导体集成电路制造工艺中一项关键的工艺，简单 来说，它是把成像与刻蚀结合起来的产物。光刻的目的就是在被加工物体的表面上刻出与 掩模版完全一致的图形来，而曝光在光刻过程中里相当于印相中的感光，是至关重要的一 道工序。目前紫外曝光已能满足大部分大规模集成电路对分辨率的要求，同时由于紫外曝 光所使用的设备与技术相较简单，操作方便，效率高，成本低。因此紫外光刻机应用广泛。
[0003] 紫外光源反射镜是曝光系统核心配件之一，它的主要功能是聚焦紫外光、提高光 源利用率，进而提升曝光系统的光强均匀性、分辨率和曝光效率。目前曝光系统用的紫外光 源反射镜以金属反射膜层为主，即Al膜。Al膜的主要特性有：反射光谱曲线平坦、反射带 宽、偏振效应小和镀制工艺相对简单。但缺点是吸收损失稍大，膜层表面机械强度不高，在 日常使用维护清洁时容易出现划痕，使用非周期相对较短，增加了使用成本。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种紫外光刻机曝光系统用精密多层介质 膜反射镜，以替代金属铝膜反射镜，其吸收损失小，膜层表面机械强度高，日常维护清洁时 不易出现划痕，光学特性稳定，使用周期长，成本低廉。
[0005] 本发明还提供一种上述紫外光刻机曝光系统用精密多层介质膜反射镜的镀制方 法。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采是这样实现的。
[0007] -种紫外光刻机曝光系统用精密介质膜反射镜，它包括非球面基片及交替叠置多 层非周期膜；所述交替叠置多层非周期膜沉积于非球面基片的内表面。
[0008] 作为一种优选方案，本发明所述交替叠置多层非周期膜包括高折射率镀膜材料层 及低折射率膜材料层；所述高折射率镀膜材料层及低折射率膜材料层按如下规律沉积于非 球面基片的内表面=H1A1/......H n /Ln /Hn;其中，H为高折射率镀膜材料层；L为低折射 率膜料层；η为沉积的层数。
[0009] 进一步地，本发明所述沉积的层数η=29。
[0010] 进一步地，本发明所述高折射率镀膜材料层采用Ta2O5^g折射率膜材料层采用 SiO20
[0011] 上述紫外光刻机曝光系统用精密介质膜反射镜的镀制方法，可按如下步骤实施。
[0012] a、开启真空室，添加镀膜材料，装卡非球面基片及修正挡板。
[0013] b、将镀膜温度控制表设定为200°C，开启加热装置，保持镀膜过程温度恒定。
[0014] c、当真空室真空度彡4. OX 10 3Pa时，开启流量计，充入混合比例为3 :1的氧气与 氩气的混合气体，同时开启离子源，轰击非球面基片表面，对非球面基片进行蚀刻。
[0015] d、将多层膜厚度参数输入至膜厚控制仪中，控制各膜层的镀制厚度；采用电子枪 按照H1AV ......H n /Ln Mn规律将Ta A与SiO 2两种镀膜材料交替沉积在非球面基片 内表面，直至第29层Ta2O5膜层结束。
[0016] e、镀制过程结束后，待真空室温度冷却到100°C左右时，开启真空室门，取出紫外 光刻机曝光系统用精密介质膜反射镜，用分光光度计进行光谱测试。
[0017] 本发明可采用行星旋转与遮蔽投影组合方法对多层膜膜厚均匀性进行修正。行星 旋转方法采用行星转动架实现待镀反射镜的空间位置调整；遮蔽投影方法采用修正挡板实 现。
[0018] 与现有技术相比，本发明具有如下特点。
[0019] 1、选用两种所述的弱吸收介质薄膜材料，本发明的紫外反射镜多层膜相较于Al 膜，有以下优势：介质膜层填充密度高，膜层致密，光学特性稳定，镀制重复性好；介质膜的 吸收小到可以忽略的程度，因此该多层膜能够得到更高的反射率和尽可能小的吸收损失； 介质膜具有良好的机械强度和化学稳定性能，膜层与反射镜基片、膜层与膜层之间具有良 好的附着性。因此多层介质膜具有优良的环境适应性，进而延长反射镜使用寿命长，同时日 常维护清洁便捷。
[0020] 2、多层介质膜膜系设计，达到紫外光波段高反射，光刻曝光系统中不需要的可见 及红外光高透过的目的，其中紫外光波段反射率比Al膜提高5%左右，进而提高了曝光系统 投射光的光通量。同时紫外光波段实现宽带高反射率设计，保证所有紫外工作波长在反射 镜内表面全反射率。
【附图说明】
[0021] 下面结合说明书附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。本发明的保护范围 不仅局限于下列内容的表述。
[0022] 图1为本发明整体结构示意图。
[0023] 图2为本发明膜厚均匀性修正示意图。
[0024] 图3为本发明紫外多层介质膜反射率测试光谱曲线。
【具体实施方式】
[0025] 如图1所示，紫外光刻机曝光系统用精密介质膜反射镜，包括非球面基片1及交替 叠置多层非周期膜；所述交替叠置多层非周期膜沉积于非球面基片1的内表面。
[0026] 本发明所述交替叠置多层非周期膜包括高折射率镀膜材料层及低折射率膜材料 层；所述高折射率镀膜材料层及低折射率膜材料层按如下规律沉积于非球面基片1的内表 面=H1A1/ ......H n /Ln /Hn;其中，H为高折射率镀膜材料层；L为低折射率膜料层；η为 沉积的层数；本发明所述沉积的层数η=29。
[0027] 本发明H/L非周期多层膜中高折射率镀膜材料H为Ta2O5、低折射率镀膜材料L为 SiO 2，都是弱吸收介质薄膜材料。本发明在基片上沉积Ta205/Si02非周期多层膜采用e型电 子枪蒸发镀制。
[0028] 本发明制备得到的紫外光刻机曝光系统用精密多层介质膜反射镜包括有非球面 基片1和交替沉积在非球面基片1内表面的Ta2O5膜层与SiO J莫层，其中Ta2O5层为奇数层， SiOJi为偶数层。
[0029] 参见图2所示，2为行星转动架；3为修正挡板；4为离子源；5为电子枪。本发明 所述非球面基片1采用高硼硅玻璃。
[0030] 上述紫外光刻机曝光系统用精密介质膜反射镜的镀制方法，可按如下步骤实施。
[0031] 1、开启真空室，按镀制工艺要求添加镀膜材料，装卡非球面基片1及修正挡板3。
[0032] 2、将镀膜温度控制表设定为200°C，开启加热装置，并确保整个镀膜过程温度恒 定，以提高膜层机械强度。
[0033] 3、当真空室真空度彡4. OX 10 3Pa时，开启流量计，充入混合比例为3 :1的氧气与 氩气的混合气体，同时开启离子源，轰击高硼硅玻璃非球面基片1表面，对基片进行蚀刻， 起到活化基片表面和离子清洗的目的。
[0034] 4、将多层膜厚度参数输入到膜厚控制仪中，利用石英晶体监控技术来控制各膜层 的镀制厚度；使用e型电子枪5蒸镀1； 205与SiO2两种膜料交替沉积在基片内表面，其中所 述Ta2O 5层为奇数层，所述SiO 2层为偶数层，直至第29层T a2OJ莫层结束；同时在整个镀制过 程中应用离子辅助沉积技术，它可以提高沉积粒子的迀移率，从而增加膜层的致密度，保证 膜层光学特性的稳定。
[0035] 5、镀制过程结束后，待真空室温度冷却到100°C左右时，开启真空室门，取出反射 镜，用分光光度计进行光谱测试，测试光谱曲线参见图3。
[0036] Ta205/Si02#周期多层膜的层数为29,总厚度为1430.01 nm。本发明多层膜膜厚 均匀性采用行星旋转与遮蔽投影组合方法进行修正。反射镜基片面型为非球面，面型曲率 半径大，为膜层镀制均匀增加了难度。因此基片转动采用行星式转动机构，同时使用"遮蔽 投影法"制作修正挡板，校正膜厚均匀性，膜厚均匀性修正过程参见见图2所示。本发明在 非球面基片1上沉积Ta 205/Si02非周期多层膜采用e型电子枪蒸发镀制。
[0037] 表1紫外多层介质膜各膜层厚度数据。
[0038] 可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做 出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范 围。
【主权项】
1. 一种紫外光刻机曝光系统用精密介质膜反射镜，其特征在于，包括非球面基片（I) 及交替叠置多层非周期膜；所述交替叠置多层非周期膜沉积于非球面基片（1)的内表面。2. 根据权利要求1所述的紫外光刻机曝光系统用精密介质膜反射镜，其特征在于：所 述交替叠置多层非周期膜包括高折射率镀膜材料层及低折射率膜材料层；所述高折射率镀 膜材料层及低折射率膜材料层按如下规律沉积于非球面基片（1)的内表面=H1A1/......H n /Ln /Hn;其中，H为高折射率镀膜材料层；L为低折射率膜料层；n为沉积的层数。3. 根据权利要求2所述的紫外光刻机曝光系统用精密介质膜反射镜，其特征在于：所 述沉积的层数n=29。4. 根据权利要求3所述的紫外光刻机曝光系统用精密介质膜反射镜，其特征在于：所 述高折射率镀膜材料层采用Ta2O 5^g折射率膜材料层采用SiO2。5. 根据权利要求4所述的紫外光刻机曝光系统用精密介质膜反射镜的镀制方法，其特 征在于：按如下步骤实施： a、 开启真空室，添加镀膜材料，装卡非球面基片（1)及修正挡板（3 ); b、 将镀膜温度控制表设定为200°C，开启加热装置，保持镀膜过程温度恒定； c、 当真空室真空度< 4. 0X10 3Pa时，开启流量计，充入混合比例为3 :1的氧气与氩气 的混合气体，同时开启离子源（4)，轰击非球面基片（1)表面，对非球面基片（1)进行蚀刻； d、 将多层膜厚度参数输入至膜厚控制仪中，控制各膜层的镀制厚度；采用电子枪（5) 按照H1AV ......H n /Ln ^Hn规律将Ta 205与SiO 2两种镀膜材料交替沉积在非球面基片 (1)内表面，直至第29层Ta2O5膜层结束； e、 镀制过程结束后，待真空室温度冷却到100°C左右时，开启真空室门，取出紫外光刻 机曝光系统用精密介质膜反射镜，用分光光度计进行光谱测试。6. 根据权利要求5所述的紫外光刻机曝光系统用精密介质膜反射镜的镀制方法，其特 征在于：采用行星旋转与遮蔽投影组合方法对多层膜膜厚均匀性进行修正。
【专利摘要】本发明属半导体集成电路制造领域，特别涉及一种紫外光刻机曝光系统用精密介质膜反射镜及其镀制方法，包括非球面基片（1）及交替叠置多层非周期膜；所述交替叠置多层非周期膜沉积于非球面基片（1）的内表面；交替叠置多层非周期膜包括高折射率镀膜材料层Ta2O5及低折射率膜材料层SiO2。本发明镀制方法包括a、开启真空室；b、控制镀膜温度；c、对非球面基片（1）进行蚀刻；d、镀制膜层。本发明吸收损失小，膜层表面机械强度高，日常维护清洁时不易出现划痕，光学特性稳定，使用周期长，成本低廉。
【IPC分类】G03F7/20, G02B5/08, G02B1/10, C23C14/08, C23C14/28
【公开号】CN105093852
【申请号】CN201510540067
【发明人】宋光辉, 姚春龙, 王银河, 刘新华, 战俊生, 李文龙, 雷鹏
【申请人】沈阳仪表科学研究院有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月28日