滤光结构及其制造方法、成像系统及成像方法

1.本技术涉及光刻技术领域，具体涉及一种滤光结构及其制造方法、成像系统及成像方法。


背景技术：

2.光刻工艺是半导体集成电路生产过程中的一个主要工艺。随着光刻技术不断发展，波长为13.5nm的极紫外光刻(euvl,extreme ultraviolet lithography)技术已经成为7nm以下节点的主流光刻技术，该技术已经在本技术领域内大规模应用。在相关技术中，光刻过程中所采用的光源中除了极紫外光成分，还有其他波段的杂散光成分存在，会大大影响成像质量。相关技术中对于杂散光的滤除效果不佳，受到杂散光的影响较大，导致极紫外成像系统的成像质量不高，这是亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.本技术的目的是提供一种滤光结构及其制造方法、成像系统及成像方法，以解决相关技术中存在的对于杂散光的滤除效果不佳，受到杂散光的影响较大，导致极紫外成像系统的成像质量不高的技术问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
4.根据本技术实施例的一个方面，提供一种滤光结构，包括由下而上依次层叠的锆膜、中间层膜和铝膜；所述中间层膜包括钼膜、铌膜或氮化锆膜。
5.在本技术的一些实施例中，所述锆膜的厚度为50nm-200nm，所述中间层膜的厚度为30nm-100nm，所述铝膜的厚度为30nm-150nm。
6.在本技术的一些实施例中，所述锆膜的厚度为100nm，所述中间层膜的厚度为50nm，所述铝膜的厚度为100nm。
7.在本技术的一些实施例中，所述锆膜的厚度为50nm，所述中间层膜的厚度为30nm，所述铝膜的厚度为30nm。
8.在本技术的一些实施例中，所述锆膜的厚度为200nm，所述中间层膜的厚度为100nm，所述铝膜的厚度为150nm。
9.根据本技术实施例的另一个方面，提供一种滤光结构的制造方法，包括：
10.提供第一预设厚度的锆膜；
11.在所述锆膜上镀上第二预设厚度的中间层膜，所述中间层膜包括钼膜、铌膜或氮化锆膜；
12.在所述中间层膜上镀上第三预设厚度的铝膜，得到滤光结构。
13.在本技术的一些实施例中，所述在所述锆膜上镀上第二预设厚度的中间层膜，包括：
14.在所述锆膜上镀上第四预设厚度的钼膜；
15.在所述钼膜的表面上镀上一层第五预设厚度的铌膜；
16.在所述铌膜上镀上一层第六预设厚度的氮化锆膜，完成所述中间层膜的镀膜操作；
17.其中，所述第四预设厚度、所述第五预设厚度与所述第六预设厚度之和等于所述第二预设厚度。
18.根据本技术实施例的另一个方面，提供一种极紫外间接式成像系统，其特征在于，包括闪烁体、上述的滤光结构、耦合系统和可见光传感器；所述滤光结构设置在所述闪烁体上；所述闪烁体用于将经过所述滤光结构的极紫外光转换成可见光，所述耦合系统用于将可见光耦合到所述可见光传感器上成像。
19.根据本技术实施例的另一个方面，提供一种极紫外间接式成像方法，通过上述的极紫外间接式成像系统实现；所述方法包括：
20.极紫外光经过所述滤光结构，得到过滤后的光；
21.所述闪烁体将所述过滤后的光转换成可见光；
22.所述耦合系统将所述可见光耦合到所述可见光传感器上成像。
23.在本技术的一些实施例中，所述极紫外光经过所述滤光结构，得到过滤后的光，包括：所述极紫外光依次经过所述锆膜、所述中间层膜和所述铝膜，得到过滤后的光。
24.本技术实施例的其中一个方面提供的技术方案可以包括以下有益效果：
25.本技术实施例提供的滤光结构，包括由下而上依次层叠的锆膜、中间层膜和铝膜，中间层膜包括钼膜、铌膜或氮化锆膜，能够在很大程度上滤除杂散光，大大消除了杂散光的影响，从而提高了极紫外成像的成像质量，解决了相关技术中存在的对于杂散光的滤除效果不佳，受到杂散光的影响较大，导致极紫外成像系统的成像质量不高的技术问题。
26.本技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者，部分特征和优点可以从说明书中推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本技术实施例了解。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，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。
28.图1为极紫外间接式成像探测器系统结构图。
29.图2为极紫外光成像系统原理图。
30.图3为40个周期的mo/si多层膜结构反射镜的反射率光谱分布图。
31.图4为100nm厚度的zr薄膜的透过率光谱分布图。
32.图5为zr膜和100nmal膜结构(总厚度为100nm)的透过率光谱分布图。
33.图6为本技术的一个实施例提供的滤光结构的纵向剖视结构示意图。
34.图7为zr膜+50nmmo膜+100nmal膜结构(总厚度为100nm)的透过率光谱分布图。
35.图8为zr膜+50nmnb膜和100nmal膜结构(总厚度为100nm)的透过率光谱分布图。
36.图9为zr膜+50nmzrn膜+100nmal膜结构(总厚度为100nm)的透过率光谱分布图。
37.图10所示为本技术的另一个实施例提供的极紫外间接式成像系统结构框图。
38.图11所示为本技术的另一个实施例提供的极紫外间接式成像方法流程图。
39.本技术的目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
40.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
41.本领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
42.在相关技术中，极紫外光源主要包含四种类型，分别是：dpp(discharged produced plasma)极紫外光源、lpp(laser produced plasma)极紫外光源、ldp(laser-asslseted discharge plasma)极紫外光源以及加速器光源。其中lpp光源和dpp光源是使用最为广泛的极紫外光源。但是，lpp光源和dpp光源均是覆盖极紫外光、紫外光、可见光和红外光的宽光谱光源。光源中除了极紫外成分，还有其他波段的杂散光成分存在，会大大影响成像质量。因而，在利用lpp光源和dpp光源成像时，都需要利用mo/si多层膜结构的反射镜以及zr膜滤光片等光学元件对其他波段的杂散光进行抑制，进而提高系统成像的空间分辨率。
43.在相关技术中，极紫外成像探测器主要包含两种：直接式探测器和间接式探测器。直接式成像探测器是利用背向照射、衬底减薄等技术，使得探测器对极紫外波段敏感，间接式成像探测器是利用闪烁体将极紫外光转换成可见光，再利用耦合系统将可见光耦合到可见光传感器上成像。极紫外光学成像系统根据使用的成像探测器的不同大致可以分为两种，分别是基于euv ccd的直接式成像系统和基于荧光转换的间接式成像系统。其中，基于间接式成像探测器的成像系统被广泛应用在极紫外光源诊断、极紫外掩模检测、日冕探测以及生物医学探测等方面，其结构如图1所示。
44.极紫外光学成像系统的原理如图2所示，其中照明系统一般由多个mo/si多层膜反射镜以及zr膜等光学元件组成，成像系统由波带片或者史瓦西物镜等euv光学元件组成。在整个成像光学系统中无论是mo/si多层膜结构的光学元件还是zr金属薄膜，都无法将极紫外波段外的其他波段杂散光完全滤除。40个周期的mo/si多层膜结构反射镜的反射率光谱分布和100nm厚的zr金属薄膜的透过率光谱分布图分别如图3和图4所示。
45.对于间接式成像探测器，闪烁体元件主要由覆盖层和闪烁体两部分组成，其覆盖层的作用主要有两点，分别是：(1)覆盖层前表面可以阻挡入射光中的可见光成分，这部分可见光会进入光学耦合系统而被可见光图像传感器收集，覆盖层可以避免其对待测光斑尺寸、光强等参数的准确性产生影响；(2)覆盖层后表面可以反射经过闪烁体转换后的可见光
中向后传播的部分，能够提高进入光学耦合系统的可见光光子数，增加探测器系统的探测效率。对可见光具有高反射率的al被广泛应用为覆盖层材料。但是，对于整个光学系统的所有滤光元件，包括mo/si多层膜结构反射镜、zr金属薄膜以及al材料覆盖层都无法完全滤除所有的杂散光成分，照明光中依旧会包含60nm-80nm的深紫外波段的杂散光成分，具体参考图5所示的zr膜和100nmal膜结构(总厚度为100nm)的透过率光谱分布图，并且这个波段的杂散光在dpp等宽带极紫外光源中的比例较高，如果不将该波段的杂散光完全滤除，会大大影响成像质量。
46.相关技术中对于杂散光的滤除效果不佳，受到杂散光的影响较大，导致极紫外成像系统的成像质量不高，为了解决相关技术中存在的这些技术问题，本技术提供了一种滤光结构，作为用于极紫外光成像杂散光抑制的滤光光学元件，通过采用zr、mo、al的复合型结构或zr、nb、al的复合型结构或zr、zrn、al的复合型结构，可以滤除杂散光中60nm-80nm波段的光，大大消除了所有波段杂散光的影响，从而提高了极紫外成像的成像质量。
47.如图6所示，本技术的一个实施例提供了一种滤光结构，包括由下而上依次层叠的锆膜、中间层膜和铝膜；所述中间层膜包括钼膜、铌膜或氮化锆膜。
48.在本技术的一些实施方式中，所述锆膜的厚度为50nm-200nm，所述中间层膜的厚度为30nm-100nm，所述铝膜的厚度为30nm-150nm。经过大量实验确定，将锆膜的厚度设定为50nm-200nm、将中间层膜的厚度设定为30nm-100nm、并且将铝膜的厚度设定为30nm-150nm，能够在满足滤光结构尺寸应用要求的同时，达到符合实际应用需要的滤光要求。
49.在本技术的一些实施方式中，所述锆膜的厚度为100nm，所述中间层膜的厚度为50nm，所述铝膜的厚度为100nm。经过大量实验确定，将锆膜的厚度设置为100nm、将中间层膜的厚度设置为50nm、并且将铝膜的厚度设置为100nm时，能够在满足滤光结构尺寸应用要求的同时，达到最佳的滤光效果。
50.在本技术的一些实施方式中，所述锆膜的厚度可以为50nm，所述中间层膜的厚度可以为30nm，所述铝膜的厚度可以为30nm。经过大量实验确定，将锆膜的厚度设置为50nm，将中间层膜的厚度设置为30nm，将铝膜的厚度设置为30nm时，能够在满足滤光结构尺寸应用要求的同时，达到较好的滤光效果。
51.在本技术的一些实施方式中，所述锆膜的厚度可以为200nm，所述中间层膜的厚度可以为100nm，所述铝膜的厚度可以为150nm。经过大量实验确定，将锆膜的厚度设置为200nm，将中间层膜的厚度设置为100nm，将铝膜的厚度设置为150nm时，能够在满足滤光结构尺寸应用要求的同时，达到较好的滤光效果。
52.本技术实施例提供的滤光结构，包括由下而上依次层叠的锆膜、中间层膜和铝膜，中间层膜包括钼膜、铌膜或氮化锆膜，中间层膜进一步提高了对杂散光的滤除率，因此，本实施例的滤光结构能够在很大程度上滤除杂散光，大大消除了杂散光的影响，从而提高了极紫外成像的成像质量，解决了相关技术中存在的对于杂散光的滤除效果不佳，受到杂散光的影响较大，导致极紫外成像系统的成像质量不高的技术问题。
53.本技术的另一个实施例提供了一种滤光结构的制造方法，包括：
54.提供第一预设厚度的锆膜；
55.在所述锆膜上镀上第二预设厚度的中间层膜，所述中间层膜包括钼膜、铌膜或氮化锆膜；
56.在所述中间层膜上镀上第三预设厚度的铝膜，得到滤光结构。
57.其中，第一预设厚度的取值范围为50nm-200nm，第二预设厚度的取值范围为30nm-100nm，第三预设厚度的取值范围为30nm-150nm，能够满足滤光结构尺寸应用要求，以及满足实际制造工艺需求。
58.在一些实施方式中，在所述锆膜上镀上第二预设厚度的中间层膜，包括：
59.在所述锆膜上镀上第四预设厚度的钼膜；
60.在钼膜的表面上镀上一层第五预设厚度的铌膜；
61.在该铌膜上镀上一层第六预设厚度的氮化锆膜，完成中间层膜的镀膜操作；
62.其中，第四预设厚度、第五预设厚度与第六预设厚度之和等于第二预设厚度。
63.通过对各层膜的厚度进行预先设定，在制造过程中，能够避免各层膜的厚度不符合要求给制造工艺带来的不良影响，确保得到满足实际应用需求的滤光结构。
64.通过本实施例的滤光结构的制造方法所制造的滤光结构，能够在很大程度上滤除杂散光，大大消除了杂散光的影响，从而提高了极紫外成像的成像质量，解决了相关技术中存在的对于杂散光的滤除效果不佳，受到杂散光的影响较大，导致极紫外成像系统的成像质量不高的技术问题。
65.如图10所示，本技术的另一个实施例提供了一种极紫外间接式成像系统，包括闪烁体、上述的滤光结构、耦合系统和可见光传感器；所述滤光结构设置在所述闪烁体上；所述闪烁体用于将经过所述滤光结构的极紫外光转换成可见光，所述耦合系统用于将可见光耦合到所述可见光传感器上成像。
66.本技术实施例中，极紫外间接式成像系统的滤光结构为zr膜、mo膜再加上al膜或者zr膜、nb膜再加上al膜等复合型结构，通过利用mo/nb/zrn等材料在深紫外波段的滤光作用，克服了相关技术的滤光结构不能滤除60nm-80nm深紫外光成分的缺点。在尽可能少的降低极紫外光强衰减的前提下，进一步消除了60nm-80nm杂散光对成像的影响，进一步提高了极紫外间接式成像系统的成像质量。利用macleod仿真软件计算得到相关技术的zr膜和al膜滤光结构在0nm-1000nm光谱的透过率分布，如图5所示的zr膜和100nmal膜结构(总厚度为100nm)的透过率光谱分布图。其在13.5nm附近的透过率约为13.2％，在70nm的深紫外光波段(60nm-80nm)附近存在一个约0.4％的小波峰。
67.在一个具体示例中，极紫外间接式成像系统的滤光结构，为zr膜、mo膜再加上al膜复合型结构，通过macleod仿真软件计算得到的100nmzr膜、50nmmo膜再加上100nmal膜复合型结构在0nm-1000nm光谱的透过率分布，其如图7所示的zr膜+50nmmo膜+100nmal膜结构(总厚度为100nm)的透过率光谱分布图。对比图5所示的zr膜和100nmal膜结构(总厚度为100nm)的透过率光谱分布图，可以发现完全滤掉了70nm附近的杂散光小波峰，并且在13.5nm附近的透过率约为9.5％，比相关技术中滤光结构的极紫外光透过率略有降低。
68.在另一个具体示例中，极紫外间接式成像系统的滤光结构，为zr膜、nb膜再加上al膜复合型结构，通过macleod仿真软件计算得到的100nmzr膜、50nmnb膜再加上100nmal膜复合型结构在0nm-1000nm光谱的透过率分布，其如图8所示的zr膜+50nmnb膜和100nmal膜结构(总厚度为100nm)的透过率光谱分布图。对比图5所示的zr膜和100nmal膜结构(总厚度为100nm)的透过率光谱分布图，可以发现完全滤掉了70nm附近的杂散光小波峰，并且在13.5nm附近的透过率约为10.6％，极紫外光的透过率与相关技术中的滤光结构相当。
69.在另一个具体示例中，极紫外间接式成像系统的滤光结构，为zr膜、zrn膜再加上al膜复合型结构，通过macleod仿真软件计算得到的100nmzr膜、50nmzrn膜再加上100nmal膜复合型结构在0nm-1000nm光谱的透过率分布，其如图9所示的zr膜+50nmzrn膜+100nmal膜结构(总厚度为100nm)的透过率光谱分布图。对比图5所示的zr膜和100nmal膜结构(总厚度为100nm)的透过率光谱分布图，可以发现完全滤掉了70nm附近的杂散光小波峰，并且在13.5nm附近的透过率约为10％，比相关技术中滤光结构的极紫外光透过率略有降低。
70.需要指出的是，对于整体滤光结构，既可以在zr金属薄膜之前或者之后镀上一层50nm厚的mo/nb/zrn薄膜，在闪烁体元件表面镀上100nm厚的al膜，形成新型的滤光元件；也可以在闪烁体的al膜表面上继续镀上50nm厚的mo/nb/zrn薄膜，形成新的闪烁体元件；也可以是在系统中加入单独的mo/nb/zrn薄膜作为滤光新的元件。或者其他包含这三种材料的不同厚度、不同结构的组合。
71.另外，以上实施例中所提及的材料只是本技术所保护的滤光材料的一部分。应当理解其它能够滤除60nm-80nm波段深紫外杂散光的其他所有滤光材料，以及其它滤除60nm-80nm波段深紫外光的结构，也是本技术所涉及的覆盖层材料的保护范围。
72.本技术实施例提供的极紫外间接式成像系统，其滤光结构能够在很大程度上滤除杂散光，大大消除了杂散光的影响，从而提高了极紫外成像的成像质量，解决了相关技术中存在的对于杂散光的滤除效果不佳，受到杂散光的影响较大，导致极紫外成像系统的成像质量不高的技术问题。。
73.参考图11所示，本技术的另一个实施例提供了一种极紫外间接式成像方法，通过上述的极紫外间接式成像系统实现；所述方法包括步骤s10至步骤s30：
74.s10、极紫外光经过所述滤光结构，得到过滤后的光；
75.s20、闪烁体将所述过滤后的光转换成可见光；
76.s30、耦合系统将所述可见光耦合到所述可见光传感器上成像。
77.其中，极紫外光经过所述滤光结构，得到过滤后的光，包括：极紫外光依次经过锆膜、中间层膜和铝膜，得到过滤后的光。
78.本技术实施例提供的极紫外间接式成像方法，通过滤光结构在很大程度上滤除杂散光，大大消除了杂散光的影响，从而提高了极紫外成像的成像质量，解决了相关技术中存在的对于杂散光的滤除效果不佳，受到杂散光的影响较大，导致极紫外成像系统的成像质量不高的技术问题。
79.需要说明的是：
80.应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
81.以上所述实施例仅表达了本技术的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范
围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。