一種提高極紫外光譜純度及熱穩(wěn)定性的新型多層膜制造技術(shù)

一種提高極紫外光譜純度及熱穩(wěn)定性的新型多層膜，屬于極紫外光刻領(lǐng)域，該新型多層膜為在基底上依次鍍制Si層和Mo層交替的周期性多層膜，還包括熱穩(wěn)定層，所述熱穩(wěn)定層制作在Si層和Mo層交替的周期性多層膜上；本發(fā)明專利技術(shù)通過(guò)在Si層和Mo層交替的周期性多層膜上鍍制Si3N4熱穩(wěn)定層可以在不改變膜系的外形、不增加光學(xué)元件、不改變光線的輻射方向、也不增加額外的加工步驟的前提下，既保證極紫外波段的反射率損耗可忽略又使帶外波段的反射率得到有效抑制，同時(shí)使多層膜的熱穩(wěn)定性得到提高。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于極紫外光刻領(lǐng)域，具體涉及一種提高極紫外光譜純度，同時(shí)具有良好熱穩(wěn)定性的新型多層膜。
技術(shù)介紹
在集成電路的發(fā)展過(guò)程中，除集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)外，其制造技術(shù)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，在集成電路的發(fā)展中起到?jīng)Q定性作用的是微細(xì)加工技術(shù)。光刻技術(shù)是集成電路生產(chǎn)制造技術(shù)的核心和關(guān)鍵，半導(dǎo)體器件線寬的減小可實(shí)現(xiàn)集成電路的高集成度、高性能以及低損耗。光刻系統(tǒng)的分辨率由工作波長(zhǎng)和數(shù)值孔徑?jīng)Q定，為提高光刻系統(tǒng)的分辨率，就必須要使工作波長(zhǎng)向極紫外方向發(fā)展。隨著薄膜制備技術(shù)的進(jìn)步，極紫外多層膜技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。目前，多層膜光學(xué)元件已在天文學(xué)、極紫外光刻、顯微學(xué)、材料科學(xué)、軟X射線激光、同步輻射應(yīng)用、等離子體診斷、天文物理、飛秒激光產(chǎn)生高次諧波的選頻、低原子序數(shù)材料的熒光分析以及窄帶偏振測(cè)量等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。極紫外光刻一般是利用從激光等離子體光源發(fā)出的13.5nm波長(zhǎng)的極紫外光經(jīng)準(zhǔn)直、消污染后照射到掩模板上，經(jīng)投影系統(tǒng)投影微縮，用步進(jìn)掃描的方法將掩模板上的圖形高分辨力的轉(zhuǎn)移到涂膠硅片上，再經(jīng)過(guò)刻蝕，清洗等過(guò)程制作出帶有掩模圖形的硅晶片。在理想情況下，為穩(wěn)定極紫外光刻系統(tǒng)的分辨率，到達(dá)曝光系統(tǒng)的光應(yīng)具有單一波長(zhǎng)。但是，由于當(dāng)前可用做極紫外光刻的光源均為寬帶光譜，光刻膠的敏感范圍比較廣并且多層膜帶外波段(160nm-240nm)的反射率比較高，導(dǎo)致光刻膠也會(huì)在帶外波段進(jìn)行曝光。極紫外光刻中到達(dá)曝光系統(tǒng)的光譜寬度較寬會(huì)降低光刻系統(tǒng)的分辨率。同時(shí)，極紫外多層膜的熱穩(wěn)定性也是極紫外光刻發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，在極紫外光刻系統(tǒng)中，極紫外多層膜的表面氧化以及表面碳污染將導(dǎo)致反射率降低及壽命減少。表面碳污染可通過(guò)臭氧清潔等方式清除，表面氧化問(wèn)題比較難解決。目前，極紫外波段優(yōu)選鍍制的多層膜是周期數(shù)為40、周期厚度為7nm的Mo、Si多層膜。該多層膜在13.5nm處的反射率可達(dá)70%，但其帶外波段反射率很高(最高可達(dá)60%);多層膜的最外層為Si，與空氣接觸時(shí)極易形成Si02。理論計(jì)算表明，當(dāng)Mo/Si多層膜表面的碳污染層或表面氧化物厚度達(dá)到1.5nm時(shí)，多層膜反射率急劇下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了一種提高極紫外光譜純度及熱穩(wěn)定性的新型多層膜，該多層膜在保證13.5nm處反射率損失可忽略的前提下，使帶外波段的反射率得到有效抑制，同時(shí)可有效提高極紫外多層膜的熱穩(wěn)定性。本專利技術(shù)解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:一種提高極紫外光譜純度及熱穩(wěn)定性的新型多層膜，該新型多層膜為在基底上依次鍍制Si層和Mo層交替的周期性多層膜，還包括熱穩(wěn)定層，所述熱穩(wěn)定層制作在Si層和Mo層交替的周期性多層膜上。本專利技術(shù)的有益效果是:本專利技術(shù)通過(guò)在Si層和Mo層交替的周期性多層膜上鍍制Si3N4熱穩(wěn)定層可以在不改變膜系的外形、不增加光學(xué)元件、不改變光線的輻射方向、也不增加額外的加工步驟的前提下，既保證極紫外波段的反射率損耗可忽略又使帶外波段的反射率得到有效抑制，同時(shí)使多層膜的熱穩(wěn)定性得到提高。附圖說(shuō)明圖1本專利技術(shù)一種提高極紫外光譜純度及熱穩(wěn)定性的新型多層膜結(jié)構(gòu)示意圖。圖2本專利技術(shù)波長(zhǎng)在13.5nm處Si3N4厚度為8nm_12nm，Si3N4厚度與反射率之間關(guān)系的不意圖。圖3本專利技術(shù)波長(zhǎng)在13.5nm處Si3N4厚度為8nm_12nm，Si3N4厚度與帶外波段反射率之間關(guān)系的不意圖。圖4本專利技術(shù)波長(zhǎng)在12.5nm-14.5nm中新型多層膜和Mo / Si多層膜，波長(zhǎng)與反射率之間關(guān)系的不意圖。圖5本專利技術(shù)波長(zhǎng)在160nm-240nm中新型多層膜和Mo / Si多層膜，波長(zhǎng)與反射率之間關(guān)系的不意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，一種提高極紫外光譜純度及熱穩(wěn)定性的新型多層膜，該新型多層膜為在基底I上依次鍍制Si層2和Mo層3交替的周期性多層膜，還包括熱穩(wěn)定層4，所述熱穩(wěn)定層4制作在Si層2和Mo層3交替的周期性多層膜上。Si層2和Mo層3交替的周期性多層膜的優(yōu)選層周期為40-60個(gè)，一個(gè)層對(duì)應(yīng)一個(gè)Si層以及該Si層相鄰的Mo層，其中在該周期性多層膜內(nèi)部Si層及Mo層的厚度不變。由于該光譜區(qū)域中的輻射的有限的作用深度，所屬層對(duì)數(shù)量的進(jìn)一步提高僅僅對(duì)該多層膜的反射有輕微的作用，通過(guò)這種周期性的多層膜可實(shí)現(xiàn)在一個(gè)給定的波長(zhǎng)X的窄光譜區(qū)域中的高反射。在本專利技術(shù)中，優(yōu)選在Si層2和Mo層3交替的周期性多層膜上設(shè)置一個(gè)熱穩(wěn)定層4，熱穩(wěn)定層4在材料和厚度上與該周期性多層膜的層不同以便在保證13.5nm處的反射率損失不大的前提下，使帶外波段的反射率得到有效的抑制，同時(shí)使多層膜的熱穩(wěn)定性得到提聞。熱穩(wěn)定層4的材料主要為Si3N4,由于該材料在極紫外波段的吸收系數(shù)很高，所以熱穩(wěn)定層4的厚度一般為8nm-12nm。根據(jù)本專利技術(shù)的多層膜特別適合于應(yīng)用在對(duì)光譜純度及多層膜熱穩(wěn)定性要求很高的極紫外光刻系統(tǒng)中。在激光等離子體光源輻射下，通過(guò)本專利技術(shù)鍍制熱穩(wěn)定層4的多層膜反射后，帶外波段的最低反射率可達(dá)3%以下；同時(shí)多層膜表面氧化程度較低，其熱氧化穩(wěn)定性較好；而且由于熱穩(wěn)定層較薄，其對(duì)13.5nm處的吸收相對(duì)較少。該新型多層膜的帶外波段反射率的抑制可通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn):將該新型多層膜設(shè)置在基底I上，基底I的表面粗糙度小于0.2nm。在基底I上鍍制Si層2和Mo層3交替的周期性多層膜以及熱穩(wěn)定層4，然后用反射率計(jì)對(duì)其反射率進(jìn)行表征。Si層2和Mo層3交替的周期性多層膜中，相應(yīng)的Si層2以及對(duì)應(yīng)的Mo層3構(gòu)成一個(gè)周期。圖1中僅示出8個(gè)周期，最佳周期數(shù)量為40。熱穩(wěn)定層4的優(yōu)選厚度為IOnm左右，熱穩(wěn)定層4的存在會(huì)使新型多層膜在13.5nm處反射率減少不大的前提下，對(duì)其帶外波段，尤其是160nm-240nm，反射率會(huì)有一個(gè)有效的抑制作用，同時(shí)使極紫外多層膜的熱穩(wěn)定性得到提高。將新型多層膜施加于基底2上優(yōu)選磁控濺射，其中Si層2和Mo層3選用的是直流磁控濺射，熱穩(wěn)定層4優(yōu)選射頻磁控濺射，使用的工作氣體為氬氣。圖2表示波長(zhǎng)在13.5nm處Si3N4厚度為8nm_12nm，Si3N4厚度與反射率之間關(guān)系的示意圖。在本專利技術(shù)的實(shí)例中，在周期數(shù)為40、周期厚度約為7nm的Si層2和Mo層3交替的周期性多層膜上分別設(shè)置了不同的熱穩(wěn)定層4厚度，其范圍為8nm-12nm。如圖2和圖3所示，隨著Si3N4薄膜厚度的逐漸增加，極紫外多層膜在13.5nm處的反射率逐漸降低，但其帶外波段的抑制度卻逐漸增強(qiáng)。所以，需在13.5nm處的反射率和帶外波段的抑制度中取一平衡值使帶外波段最大抑制度處于不同波長(zhǎng)處來(lái)適應(yīng)不同光刻膠。圖4表示波長(zhǎng)在12.5nm-14.5nm中新型多層膜和Si層2和Mo層3交替的周期性多層膜(Mo / Si多層膜)，波長(zhǎng)與反射率之間關(guān)系的示意圖。在本專利技術(shù)的實(shí)例中，在周期數(shù)為40、周期厚度約為7nm的Si層2和Mo層3交替的周期性多層膜上設(shè)置了熱穩(wěn)定層4，熱穩(wěn)定層4的材料及其厚度為IOnm的Si3N4層。如圖4所示，Si層2和Mo層3交替的周期性多層膜在13.5nm處的反射率約為73%，加上熱穩(wěn)定層4后，由于熱穩(wěn)定層4的吸收作用，反射率會(huì)有所降低:熱穩(wěn)定層4為IOnm的Si3N4時(shí)反射率約為62%。由圖4得知，在Si層2和Mo層3交替的周期性多層膜上鍍本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種提高極紫外光譜純度及熱穩(wěn)定性的新型多層膜，該多層膜為在基底（1）上依次鍍制Si層（2）和Mo層（3）交替的周期性多層膜，其特征是，還包括熱穩(wěn)定層（4）；所述熱穩(wěn)定層（4）制作在Si層（2）和Mo層（3）交替的周期性多層膜上。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種提高極紫外光譜純度及熱穩(wěn)定性的新型多層膜，該多層膜為在基底(I)上依次鍍制Si層(2)和Mo層(3)交替的周期性多層膜，其特征是，還包括熱穩(wěn)定層(4);所述熱穩(wěn)定層(4)制作在Si層(2)和Mo層(3)交替的周期性多層膜上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高極紫外光譜純度及熱穩(wěn)定性的新型多層膜，其特征在于，所述基底(I)的表面粗糙度小于0.2nm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：金春水，祝文秀，匡尚奇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：