一种具有光谱纯化功能的极紫外多层膜的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及极紫外多层膜的设计领域，具体涉及一种具有光谱纯化功能的极紫外多层膜。
【背景技术】
[0002]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1nm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。
[0003]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。利用周期性多层膜的多次反射叠加实现功能。目前，在周期性多层膜的材料选择上主要是Mo和Si，其对13.5nm波长的理论反射率(入射角6°)可以达到74%，实验室中也制备出了反射率69 %的高反膜。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。为此人们常采用光谱纯化技术来解决这一实际问题。
[0004]通常情况下，实现光谱纯化功能，只需使用滤波片即可，但在极紫外波段，增加的滤波片会吸收工作波长的光，进而导致能量降低。科研人员希望在尽量小的影响工作波段损失的同时实现光谱纯化功能。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是在不影响MoSi多层膜对工作波段(13.5nm)的反射率的同时降低深紫外波段的反射率，进而提出了在MoSi多层膜上表面引入光谱纯化层/Si/光谱纯化层的三明治结构的、具有光谱纯化功能的极紫外多层膜。
[0006]为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下:
[0007]—种具有光谱纯化功能的极紫外多层膜，该多层膜从下至上依次包括:基底、周期性MoSi多层膜、第一光谱纯化层、Si层和第二光谱纯化层。
[0008]在上述技术方案中，所述基底为表面经过超光滑抛光的、表面粗糙度在0.2nm以下的Si片、熔石英、微晶玻璃或ULE材料。
[0009]在上述技术方案中，所述周期性MoSi多层膜的周期数为40?50。
[0010]在上述技术方案中，所述周期性MoSi多层膜中Mo材料厚度占周期厚度的35%?45% ,BP γ 值为0.35?0.45。
[0011]在上述技术方案中，所述周期性MoSi多层膜的厚度为6.8?7.lnm。
[0012]在上述技术方案中，所述周期性MoSi多层膜的顶层材料为Si。
[0013]上述技术方案中，所述第一光谱纯化层和第二光谱纯化层为相同或不同的C、SiC和Si3N4中的一种或者两种。
[0014]上述技术方案中，所述第一光谱纯化层和第二光谱纯化层的厚度为I?5nm。
[0015]上述技术方案中，所述Si层的厚度为I?5nm。
[0016]本发明的有益效果是:
[0017]本发明提供的具有光谱纯化功能的极紫外多层膜，是在MoSi多层膜上表面引入光谱纯化层/Si/光谱纯化层的三明治结构的多层膜。该多层膜能够在对工作波长的反射率的影响较小的条件下降低对深紫外波段的反射率。进而降低系统中深紫外波段的能量，避免光刻胶对深紫外波段感光。
【附图说明】
[0018]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。
[0019]图1为具有光谱纯化功能的极紫外多层膜结构示意图。
[0020]图2为标准多层膜和具有光谱纯化功能的极紫外多层膜在工作波长附近的理论反射率。
[0021]图3为标准多层膜和具有光谱纯化功能的极紫外多层膜在深紫外波段的理论反射率。
[0022]图中的附图标记表示为:
[0023]1、基底，2、周期性MoSi多层膜，3、第一光谱纯化层，4、Si层，5、第二光谱纯化层，6、标准多层膜，7、具有光谱纯化功能的极紫外多层膜。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明做以详细说明。
[0025]本发明提供的一种具有光谱纯化功能的极紫外多层膜，该多层膜从下至上依次包括:基底1、周期性MoSi多层膜2、第一光谱纯化层3、Si层4和第二光谱纯化层5。所述基底I为表面经过超光滑抛光的、表面粗糙度在0.2nm以下的Si片、熔石英、微晶玻璃或ULE材料。所述周期性MoSi多层膜2的周期数为40?50。所述周期性MoSi多层膜2中Mo材料厚度占周期厚度的40%，即γ值为0.4。所述周期性MoSi多层膜2的厚度为6.9nm。所述周期性MoSi多层膜2的顶层材料为Si。所述第一光谱纯化层3和第二光谱纯化层5为相同或不同的C、SiC和Si3N4中的一种或者两种，厚度为3nm。所述Si层4的厚度为4nm。上述给出的参数仅为所述多层膜的优选参数，本领域技术人员可以根据实际需要进行设计调整。
[0026]实施例
[0027]如图1所示，本发明提供的一种具有光谱纯化功能的极紫外多层膜，该多层膜从下至上依次包括:基底1、周期性MoSi多层膜2、第一光谱纯化层3、Si层4和第二光谱纯化层5。其中基底I选用熔石英材料(S12),表面粗糙度为0.2nm。周期性MoSi多层膜2选用由Mo和Si构成的周期性多层膜，周期厚度为6.9nm，γ值为0.4，顶层为Si。
[0028]实际中，两种材料之间的过渡层是普遍存在的，并会降低薄膜的反射率，但是本发明强调设计的膜系与标准多层膜的反射率差异，所以可以忽略计算。由基底I和周期性MoSi多层膜2构成的多层膜为标准多层膜6，其在工作波段的反射率如图2所示，在深紫外波段的反射率如图3所示。
[0029]在标准多层膜6结构基础上引入第一光谱纯化层3，选用材料C，其与标准多层膜6结构的顶层Si构成一个周期，周期的光学厚度与周期性MoSi多层膜2的光学厚度相匹配。可以优化得到此例中第一光谱纯化层3的厚度为3.03nm。在其上引入Si层4和第二光谱纯化层5构成一个周期。优化得到的厚度分别为Si层4为3.66nm，第二光谱纯化层5为1.79nm。由此构成的具有光谱纯化功能的极紫外多层膜7膜系在工作波段的反射率如图2所示，在深紫外波段的反射率如图3所示。在工作波段，峰值反射率由73.5%降低到72.0%，在深紫外波段(以200nm波长为例)反射率由67.2%降低到55.2%。
[0030]对于实际光刻系统，一般会由6个或更多的反射镜构成，如果使用6个反射镜，使用标准多层膜6，对于工作波段，最终得到的能量是光源能量的15.8%，而深紫外的能量为9.2%，使用本发明所设计的具有光谱纯化功能的极紫外多层膜7，工作波段能量13.9%，深紫外能量2.8%。
[0031]上述实施例中所述基底I还可以为表面经过超光滑抛光的、表面粗糙度在0.2nm以下的Si片、微晶玻璃或ULE材料;所述第一光谱纯化层3和第二光谱纯化层5为相同或不同的C、SiC和Si3N4中的一种或者两种，厚度分别为I?5nm;所述周期性MoSi多层膜的周期数为40?50;所述周期性MoSi多层膜中Mo材料厚度占周期厚度的35%?45%，即γ值为0.35?
0.45;所述周期性MoSi多层膜的厚度为6.8?7.1nm;所述Si层的厚度为I?5nm。所述各参数还可以为上述范围内的任意一值，这里不再一一列举。
[0032]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。
【主权项】
1.一种具有光谱纯化功能的极紫外多层膜，其特征在于，该多层膜从下至上依次包括:基底、周期性MoSi多层膜、第一光谱纯化层、Si层和第二光谱纯化层。2.根据权利要求1所述的具有光谱纯化功能的极紫外多层膜，其特征在于， 所述基底为表面经过超光滑抛光的、表面粗糙度在0.2nm以下的Si片、熔石英、微晶玻璃或ULE材料。3.根据权利要求1所述的具有光谱纯化功能的极紫外多层膜，其特征在于，所述周期性MoSi多层膜的周期数为40?50。4.根据权利要求3所述的具有光谱纯化功能的极紫外多层膜，其特征在于，所述周期性MoSi多层膜中Mo材料厚度占周期厚度的35%?45%，即γ值为0.35?0.45。5.根据权利要求4所述的具有光谱纯化功能的极紫外多层膜，其特征在于，所述周期性MoSi多层膜的厚度为6.8?7.1nm06.根据权利要求1所述的具有光谱纯化功能的极紫外多层膜，其特征在于，所述周期性MoSi多层膜的顶层材料为Si。7.根据权利要求1所述的具有光谱纯化功能的极紫外多层膜，其特征在于，所述第一光谱纯化层和第二光谱纯化层为相同或不同的C、SiC和Si3N4中的一种或者两种。8.根据权利要求1所述的具有光谱纯化功能的极紫外多层膜，其特征在于，所述第一光谱纯化层和第二光谱纯化层的厚度为I?5nm。9.根据权利要求1所述的具有光谱纯化功能的极紫外多层膜，其特征在于，所述Si层的厚度为I?5nm。
【专利摘要】本发明涉及一种具有光谱纯化功能的极紫外多层膜，属于极紫外多层膜的设计领域。所述具有光谱纯化功能的极紫外多层膜从下至上依次包括：基底、周期性MoSi多层膜、第一光谱纯化层、Si层和第二光谱纯化层。本发明提供的具有光谱纯化功能的极紫外多层膜是在MoSi多层膜上表面引入光谱纯化层/Si/光谱纯化层的三明治结构的多层膜。该多层膜能够在对工作波长的反射率的影响较小的条件下降低对深紫外波段的反射率，进而降低系统中深紫外波段的能量，避免光刻胶对深紫外波段感光。
【IPC分类】G02B1/115, G03F7/20
【公开号】CN105572769
【申请号】CN201510956462
【发明人】姚舜, 喻波, 金春水
【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】2016年5月11日
【申请日】2015年12月21日