專利名稱：干涉濾光片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及干涉濾光片。特別是，本發(fā)明涉及用于紫外光刻的干涉濾光片。

背景技術(shù)：
高質(zhì)量紫外干涉濾光片一方面的使用是尤其在半導(dǎo)體組件的生產(chǎn)過程中的光刻中。通過實例，為了從常用的蒸氣燈的光譜中盡可能地濾出單色光，在所謂的步進曝光機(stepper)中使用干涉濾光片。在步進曝光機中，晶片或涂敷的光刻膠經(jīng)由以縮小形式投射在晶片上的掩膜被逐步曝光。
在許多情形下，汞蒸氣燈的汞的i譜線用于此目的。這里特別需要濾出該光線的有關(guān)濾光片。在短波長處，干涉層的光學(xué)厚度的公差也相應(yīng)地減少。不僅在新并入濾光片的情況下必須滿足該公差；更需要長期穩(wěn)定性的嚴格要求。在相對長的時間內(nèi)，不管是透射還是透射窗口邊緣的位置都不應(yīng)當發(fā)生變化。
因此，本發(fā)明基于提供具有改善的長期穩(wěn)定性的紫外干涉濾光片的目標。此目標是通過獨立權(quán)利要求的主題來實現(xiàn)的。本發(fā)明的有益結(jié)構(gòu)和展開在各個從屬權(quán)利要求中指定。


發(fā)明內(nèi)容
因此，提供一種生產(chǎn)介電透射干涉濾光片的方法，其中，襯底被置于蒸發(fā)室中，并且具有較高折射率和較低折射率的層被交替地淀積在該襯底上，其中，這些層是在通過共同蒸發(fā)氟化鎂、氟化鉛和氧化銻成分中的至少兩種的情形下生產(chǎn)的，其中，具有高折射率和低折射率的層具有不同的組分。襯底是這樣涂覆的，在淀積各層之后，然后在至少50℃的溫度下進行熱處理并且用紫外光照射。在照射工藝期間，對于光譜透射窗口內(nèi)的中心透射波長，在濾光片的透射中透射窗口的中心波長減少。
就透射濾光片來說，這里當然方便選擇在層系統(tǒng)的透射窗口中透明的襯底。
換句話說，根據(jù)本發(fā)明的方法包括為了在蒸發(fā)室中生產(chǎn)介電干涉濾光片，在襯底上交替地淀積具有較高折射率層和較低折射率的層，其中，具有交替的第一和第二層的交替層系統(tǒng)被淀積，該第一和第二層具有氟化鎂、氟化鉛和氧化銻成分的不同組分，其中，在涂覆后，通過對涂覆襯底進行熱處理和紫外光照射，傳輸或反射窗口的中心波長朝向設(shè)計波長方向上的較短波長移動。朝向較短波長移動是由于相關(guān)層的折射率增大而引起的。該折射率增大通常還伴隨著透射窗口的盡管非常小的加寬。
因此，該涂覆的結(jié)果是生產(chǎn)介電紫外干涉濾光片的中間產(chǎn)品，包含襯底和在其上淀積的具有交替的第一和第二層的交替層系統(tǒng)，其中第一層和第二層包含氧化銻、氟化鉛和氟化鎂成分中的相互不同的組分，其中，各層的層厚度是設(shè)計波長的四分之一的倍數(shù)，并且其中，通過熱處理和/或紫外線照射，可獲得透射或反射窗口的中心波長在設(shè)計波長方向上從比設(shè)計波長長的波長進行的移動。
特別是具有較低折射率的層通過氟化鎂和氟化鉛的共同蒸發(fā)產(chǎn)生，并且具有較高折射率的層通過氟化鉛和氧化銻的共同蒸發(fā)產(chǎn)生，使得具有較低折射率的層包含氟化鎂和氟化鉛的混合物，并且具有較高折射率的層包含氟化鉛和氧化銻的混合物。作為替換，也可以具有較低折射率的層的淀積包含氟化鎂和氧化銻的蒸發(fā)，以及具有較高折射率的層的淀積包含氟化鉛和氧化銻的蒸發(fā)，使得具有較低折射率的層包含氟化鎂和氧化銻的混合物，并且具有較高折射率的層包含氟化鉛和氧化銻的混合物。
在本發(fā)明的意思中，在平臺形透射最大值的情況下，中心波長被理解為該平臺的平均波長，否則是窗口內(nèi)的最大透射的波長。
照射可以作用在熱處理之前、期間或之后。優(yōu)選在熱處理之后進行照射。
在這種情況下令人意料不到的是，在熱處理之后特別是在紫外線照射之后，中心波長則長時間保持穩(wěn)定，使得相比其它紫外范圍的介電透射濾光片，該濾光片具有顯著增加的壽命。
根據(jù)現(xiàn)有的知識水平，使用各種解析的方法，在紫外線照射前后層系統(tǒng)本身沒有形成差異。例如當用掃描電子顯微鏡觀察斷層邊緣時，各層的形態(tài)看起來沒有變化。
假定其作用主要基于各層組分的變化。MgF2并且特別是PbF2在汽相淀積期間分解并且在沉積期間重新組合。在該情況下，因為氟更容易揮發(fā)，隨后可以發(fā)生不完全重新組合，從而得到亞化學(xué)計量層。
這里紫外線照射顯著地產(chǎn)生氧的后加載，例如由于紫外線激發(fā)的氧遷移，然后一方面其致使此處各層的光學(xué)密度的變化，另一方面致使化學(xué)穩(wěn)定性的變化。如果在涂覆之后不進行熱處理和紫外線處理，則水可能在該氧缺陷處并入，然后其永久地妨礙化學(xué)穩(wěn)定性。
一種紫外透射濾光片可被理解為這樣一種濾光片，特別地，其中各層的層厚度被協(xié)調(diào)，使得在紫外線照射之后，透射窗口具有其長波邊緣位于小于450納米波長的光譜位置。本發(fā)明的特別優(yōu)選應(yīng)用是生產(chǎn)汞i譜線的透射濾光片，以便在半導(dǎo)體光刻的曝光裝置中使用該濾光片。因此，出于此目的，各層涂覆的層厚度被選擇，使得特別是在用紫外光照射之后，透射窗口包括365納米的波長。
通常線濾光片需要好的窄帶特性。因此，優(yōu)選地該層系或各層的數(shù)目和層厚度被選擇，使得透射最大值具有最多20納米的半峰全寬，優(yōu)選最多15納米。適合于此目的，層系統(tǒng)總共具有至少15層，優(yōu)選至少20層。
用于移動和穩(wěn)定設(shè)計波長的紫外光照射優(yōu)選地執(zhí)行持續(xù)至少五小時，優(yōu)選地持續(xù)大約24至48小時。特別地，汞蒸汽燈或同樣發(fā)射365納米波長的紫外線燈適宜作為紫外光源。
通常，通過照射和/或熱處理，透射窗口的中心波長可實現(xiàn)朝向較短波長移動至少0.1納米，優(yōu)選地至少0.2納米。通常值是0.2至0.5納米范圍內(nèi)的移動。然而，在通常要求窄帶特性的情況下，這樣的移動已經(jīng)為蒸汽燈的線產(chǎn)生相當?shù)耐干湓鲩L，因為典型線寬只位于幾納米的范圍內(nèi)。
熱處理優(yōu)選地在小于250℃的中等溫度下進行。此外，熱處理的持續(xù)時間優(yōu)選地至少十二小時。舉例來說，100℃下24小時的熱處理被證明是適合的。
在一特別地有利的方式中，通過該方法還可以生產(chǎn)大面積長期穩(wěn)定的濾光片。因此，根據(jù)本發(fā)明，具有至少100毫米橫向尺寸或直徑的襯底區(qū)域可被涂覆和以后的處理。



下面參照附圖本發(fā)明將得到更詳細的解釋，其中 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的干涉濾光片的截面圖， 圖2示出帶有疊加的來自干涉濾光片的光譜透射的節(jié)選的汞蒸汽燈的光譜， 圖3示出根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的濾光片在進行熱處理和紫外線照射處理前后的傳輸特性圖表，以及 圖4示出利用如圖1中的實例所說明的濾光片用于晶片曝光的步進曝光機的示意的視圖。

具體實施例方式 圖1示意地示出用于濾出汞蒸汽燈i譜線的介電透射干涉濾光片。該濾光片包含具有側(cè)面31，32的襯底3，該襯底對于i譜線或?qū)τ诰哂?65納米波長的光是透明的。例如玻璃適合用作該襯底的材料。
具有交替層51、52的干涉交替層系統(tǒng)5被淀積在該襯底上。在該情況下，層51和層52分別交替，其中層51相比層52具有較高折射率，并且在下面為了簡化起見被稱為具有高折射率的層。
具有高折射率的層5通過Sb2O3和PbF2的共同蒸發(fā)來生產(chǎn)，并且具有低折射率的層52通過PbF2和MgF2的共同蒸發(fā)來生產(chǎn)，其中，專用源用于每一種材料。通常，電子束蒸發(fā)特別地適合于淀積具有高熔點的材料?？梢蕴峁┮粋€或多個層作為該層系統(tǒng)中的間隔或諧振腔層。圖1所示的實例具有一個這樣的層53。該一個或多個諧振腔層具有設(shè)計波長ё的一半的奇數(shù)倍的光學(xué)厚度。在每個情況下，另一個層的光學(xué)厚度是ё/4的奇數(shù)倍。
層的數(shù)目優(yōu)選地大于圖1所示的實例中的數(shù)目，以便可以盡可能地利用足夠的窄帶特性來有選擇地濾出蒸汽燈光譜的特定紫外線。舉例來說，該層系統(tǒng)可以具有29層51，52，其包括三個諧振腔層53。利用這樣的層系統(tǒng)，可獲得汞i譜線附近具有12納米半峰全寬的透射窗口。根據(jù)另一個實例，提供包括兩個諧振腔層53的二十七層51、52。從而能夠獲得與汞i譜線波長一致的365納米設(shè)計波長附近的6納米半峰全寬的透射窗口。
圖2示出說明目的的汞蒸汽燈的光譜。通過相應(yīng)字母來標識汞光譜的i、h、和g線。i譜線特別適合于光刻。因此，分別位于436納米波長的g線和位于405納米波長的h線應(yīng)當盡可能地被該濾光片屏蔽。出于此目的，與i譜線一致的設(shè)計波長附近的相應(yīng)窄帶濾光是有利的。另一方面，這與具有汞蒸汽燈的配置的光強以及這樣的濾光片非常敏感地依賴于濾光片透射窗口的光譜位置的事實相關(guān)聯(lián)。
如圖2描繪的光譜透射與透射窗口9的節(jié)選，這也變得明朗。該窗口具有大約12納米的半峰全寬，與上述實例中具有29層的濾光片相一致。如果該窗口的中心波長，即它的最大值和i譜線不再精確地重合，則由于發(fā)射譜線與窗口9形狀的疊合，光強下降和譜線加寬很快發(fā)生。當然，在具有6納米半峰全寬的窗口的更窄帶寬濾光片的情況下，該作用更加明顯。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的濾光片在進行熱處理和紫外線照射處理前后的傳輸特性圖表。在該情況下，該實線曲線是濾光片未經(jīng)受后處理的光譜透射分布，并且虛線曲線表示該濾光片經(jīng)受熱處理和紫外線照射的透射分布。該曲線在每種情況下是根據(jù)在具有高折射率和具有低折射率的層中發(fā)生的折射率變化而計算的。在該情況下，具有高折射率和具有低折射率的各層中的折射率以不同的方式增加。具體地，具有高折射率的Sb2O3+PbF2層假定增加

以及具有低折射率的MgF2+PbF2混合層假定增加
該折射率的不同增加的原因是亞化學(xué)計量氟化鉛PbxFy在熱處理以及特別是紫外線照射過程中被轉(zhuǎn)變?yōu)镻baObFc并且折射率增加。這個作用也發(fā)生在氟化鎂中。因為具有高折射率的材料包含較少的氟，即，氧到氧化鉛的遷移作用不像在具有低折射率的材料的情況中明顯，因此該折射率的偏移也較大。
發(fā)生不同程度的折射率的相對變化也導(dǎo)致具有高折射率的層和具有低折射率的層之間的較小折射率差異，從而濾光片的半峰全寬也稍微增加，實際上這應(yīng)該也能觀察到。
觀察到的透射增加在圖3所示的曲線計算中實際上是通過熱處理和紫外線照射后吸收系數(shù)的減少來模擬的。
根據(jù)透射分布可以看出，由于單個層的折射率變化，中心透射波長的光譜位置(這里指平臺形狀透射最大值的平均波長)朝向較長波長移動了大約0.2納米。
因此，就層的層厚度而言，通常對圖3中的實例沒有限制，設(shè)置對應(yīng)的邊緣，使得在進行熱處理和紫外線照射之后獲得期望的中心透射波長。在圖3所示的實例中，也是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，這是365納米的波長，或是汞蒸汽燈光譜的i譜線。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的干涉濾光片被發(fā)現(xiàn)優(yōu)選用途的晶片步進曝光機的示意圖。步進曝光機包含汞蒸汽燈10，它發(fā)出圖2所示的光譜。凹反射鏡11相對于該光程往回反射后側(cè)上發(fā)射的光線。光線通過依照本發(fā)明生產(chǎn)的干涉濾光片1被濾光，使得在干涉濾光片1的下游基本上只存在汞的i譜線的光。
光線通過聚光透鏡12集中并且穿過具有圖案的掩模13，該圖案將被轉(zhuǎn)移到晶片15上的光刻膠層。通過縮小透鏡14，掩模13的圖像然后以縮小方式成像在晶片15上。利用步進單元16，將晶片15在像平面中逐步地移動，使得晶片15的不同區(qū)域被相繼曝光。
對于所屬技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，顯然本發(fā)明不是僅僅限于上述說明性的示范實施例，而是可以以不同的方式改變。特別地，本示范實施例的單獨的特征也可以彼此相互組合。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)介電透射干涉濾光片，尤其用于半導(dǎo)體光刻的透射干涉濾光片的方法，其中，在蒸發(fā)室中配置襯底，并且具有高折射率和低折射率的層交替淀積在該襯底上，其中，所述層在每種情況下通過氟化鎂、氟化鉛和氧化銻中的至少兩種成分的共同蒸發(fā)來制備，
并且其中，在淀積所述層之后，在至少50℃的溫度下對該襯底進行熱處理并且用紫外光進行照射，其中，在照射期間對于光譜透射窗口內(nèi)的中心透射波長，在濾光片的透射中透射窗口的中心波長減少。
2.如前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述具有低折射率的層的淀積包含氟化鎂和氟化鉛的蒸發(fā)，以及所述具有高折射率的層的淀積包含氟化鉛和氧化銻的蒸發(fā)，使得具有低折射率的層包含氟化鎂和氟化鉛的混合物，以及具有高折射率的層包含氟化鉛和氧化銻的混合物。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述具有低折射率的層的淀積包含氟化鎂和氧化銻的蒸發(fā)，以及所述具有高折射率的層的淀積包含氟化鉛和氧化銻的蒸發(fā)，使得具有低折射率的層包含氟化鎂和氧化銻的混合物，以及具有高折射率的層包含氟化鉛和氧化銻的混合物。
4.如前述任意一項權(quán)利要求所述的方法，其中，在熱處理過程中，各層在紫外光照射下進行氧的后加載。
5.如前述任意一項權(quán)利要求所述的方法，其中，所述層的層厚度被協(xié)調(diào)，使得在紫外光照射后，透射窗口具有其長波邊緣位于小于450納米的波長的光譜位置。
6.如前述任意一項權(quán)利要求所述的方法，其中，所述層的數(shù)量和厚度的選擇使得透射最大值具有最多20納米，優(yōu)選最多15納米的半峰全寬。
7.如前述任意一項權(quán)利要求所述的方法，其中，已涂敷的襯底被紫外光照射至少5小時。
8.如前述任意一項權(quán)利要求所述的方法，其中，所述照射是通過汞蒸氣燈或發(fā)射365納米波長紫外光的燈來實現(xiàn)的。
9.如前述任意一項權(quán)利要求所述的方法，其中，所述襯底在涂覆后進行至少12小時的熱處理。
10.如前述任意一項權(quán)利要求所述的方法，其中，所述襯底在低于250℃的溫度下進行熱處理。
11.如前述任意一項權(quán)利要求所述的方法，其中，具有至少100毫米的橫向尺寸或直徑的襯底區(qū)域被涂覆。
12.如前述任意一項權(quán)利要求所述的方法，其中，所述層的層厚度被協(xié)調(diào)，使得該濾光片在紫外照射后具有365納米波長附近的透射窗口。
13.如前述任意一項權(quán)利要求所述的方法，其中，一層接一層地淀積總共至少15層，優(yōu)選至少20層。
14.一種用于生產(chǎn)介電干涉濾光片，特別是任何上述權(quán)利要求中的介電干涉濾光片的方法，其中，在蒸發(fā)室中配置襯底，并且具有高折射率和低折射率的層交替地淀積在該襯底上，其中，交替層系統(tǒng)被淀積，其中，該交替層系統(tǒng)包含具有氧化銻、氟化鎂和氟化鉛成分中的不同組分的交替的第一和第二層，其中，在涂覆后，通過對該涂覆襯底進行熱處理和用紫外光照射，透射或反射窗口的中心波長朝向設(shè)計波長方向上的更短波長移動。
15.如前述任意一項權(quán)利要求所述的方法，其中，在熱處理期間和紫外照射期間，透射窗口的中心波長朝向更短波長移動至少0.1納米，優(yōu)選至少0.2納米。
16、一種用于生產(chǎn)介電UV干涉濾光片的中間產(chǎn)品，包含襯底和淀積在其上的具有交替的第一和第二層的交替層系統(tǒng)，所述交替的第一和第二層具有氧化銻、氟化鎂和氟化鉛成分中的不同組分，其中，各層的厚度是設(shè)計波長ё的四分之一的倍數(shù)，并且其中，通過熱處理和/或紫外照射，可獲得透射或反射窗口的中心波長在設(shè)計波長方向上的移動，所述移動發(fā)生于比設(shè)計波長長的波長。
全文摘要
該發(fā)明基于提供具有改善的長期穩(wěn)定性的紫外干涉濾光片的目的。為此目的，提供一種用于生產(chǎn)介電透射干涉濾光片的方法，其中，具有氟化鎂、氟化鉛和氧化銻組分的交替層系統(tǒng)通過共同蒸發(fā)形成在襯底上。淀積之后，為了穩(wěn)定該層系統(tǒng)，對該襯底進行熱處理和紫外光照射。
文檔編號G03F7/20GK101393294SQ20081017697
公開日2009年3月25日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月31日
發(fā)明者U·布勞奈克, U·杰斯切科維斯基, T·斯特羅海邁爾, W·厄爾貝克 申請人:肖特股份公司