具有微結(jié)構(gòu)和光譜純化層的光源收集鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及極紫外(Extreme Ultrav1let，EUV)收集鏡和多層膜的設(shè)計(jì)，具體涉及有表面微結(jié)構(gòu)和光譜純化層的收集鏡的設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著電子設(shè)備的需求與發(fā)展，更小更高效的集成電路不斷被人們開發(fā)研制。目前集成電路的刻線已經(jīng)達(dá)到了十幾納米的量級(jí)，集成電路的發(fā)展，需要進(jìn)一步降低刻線的寬度。
[0003]目前的光刻技術(shù)所用的光源為ArF光源，它的光源波長(zhǎng)為196nm，刻蝕的線寬最低達(dá)到14nm。為了進(jìn)一步降低集成線路的線寬，人們研發(fā)出極紫外光刻(EUV Lithograph，EUVL)技術(shù)。極紫外光刻作為下一代的光刻技術(shù)，有著更窄的刻蝕線寬。EUVL所使用的光源波長(zhǎng)為13.5nm，它能實(shí)現(xiàn)對(duì)十幾納米以及納米量級(jí)線寬的刻蝕，增加電子設(shè)備的集成度。
[0004]在EUVL技術(shù)中，影響光刻效率最大的因素是極紫外的光源，極紫外光源純度和功率對(duì)光刻成像有著直接的作用，這是目前EUVL技術(shù)中所面臨的挑戰(zhàn)。
[0005]現(xiàn)階段，極紫外光可由同步輻射和等離子體輻射產(chǎn)生，同步輻射技術(shù)需要大型的同步輻射裝置，普遍的生產(chǎn)研究環(huán)境得不到同步輻射光。所以等離子體輻射光更具實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。根據(jù)等離子體放電的特點(diǎn)，等離子體光源分為放電等離子體(Discharge ProducedPlasma，DPP)光源和激光等離子體(Laser Produced Plasma，LPP)光源。DPP利用高壓放電等離子體輻射光，但是由于等離子體和電極之間的距離過(guò)短，等離子體輻射產(chǎn)生的熱和碎片損傷放電電極，這限制了 DPP光源的應(yīng)用。相對(duì)而言，LPP光源可以穩(wěn)定產(chǎn)生大功率的等離子體光源，被人們廣泛地研究應(yīng)用。
[0006]目前，LPP光源輻射極紫外光所用到的靶原子為Sn原子和Xe原子，技術(shù)上，應(yīng)用
10.6μπι的C02紅外激光激發(fā)Sn或Xe的等離子體，使其輻出極紫外光。在等離子體激光入射的一側(cè)安裝橢球面收集鏡，將輻射出的極紫外光收集并聚焦到等離子體光源另一側(cè)，得到極紫外光。但是，由于等離子體放電的特點(diǎn)，輻射出的光不只有13.5nm的極紫外光，還有其他波長(zhǎng)波段的光，如紫外光、深紫外光(Deep Ultrav1let，DUV)，以及紅外驅(qū)動(dòng)激光。這些雜光會(huì)降低光刻的成像質(zhì)量破壞光刻的元件，所以需要在光源光刻之前加入濾光器件，減少出射極紫外光中的雜光。
[0007]針對(duì)于極紫外光的濾光，研究人員應(yīng)用多種方法過(guò)濾雜光，如氣體吸收過(guò)濾器、光柵濾波器、表面微結(jié)構(gòu)過(guò)濾器。但是這些過(guò)濾器自身都有一些缺陷。氣體吸收過(guò)濾器和光柵濾波器不但吸收雜光而且還吸收一定量的極紫外光，降低了出射極紫外光的效率;表面微結(jié)構(gòu)過(guò)濾器降低了極紫外光的損耗，但是由于結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，它只能吸收一定光波段的雜光，對(duì)其他的雜光有殘留。
[0008]針對(duì)上述討論，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種具有光譜純化層和微結(jié)構(gòu)的光源收集鏡，來(lái)降低出射光中的雜光。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是為了實(shí)現(xiàn)減少深紫外紫外和紅外的雜光，同時(shí)降低極紫外的損耗，提供一種在收集鏡上制作微結(jié)構(gòu)以及光譜純化層的多層膜設(shè)計(jì)。
[0010]具有微結(jié)構(gòu)和光譜純化層的收集鏡，包括在極紫外光收集鏡基底上依次制作的光柵刻蝕層、周期性多層膜以及光譜純化層，在所述光柵的刻蝕層上刻蝕光柵為二值光柵結(jié)構(gòu)，且光柵的線寬與紅外光散射光源中驅(qū)動(dòng)的紅外激光匹配，實(shí)現(xiàn)紅外光的高效散射，光柵刻蝕的深度為2?4μπι;所述周期性多層膜的頂層材料為Si;所述光譜純化層由兩層光譜純化層中間設(shè)置Si作為間隔層組成。
[0011]本發(fā)明有益的效果:本發(fā)明所設(shè)計(jì)的光源收集鏡，在光譜純化的過(guò)程中，1、可以大幅地降低極紫外光源中的紫外深紫外雜光，同時(shí)可以保證光源中的極紫外光在膜上具有高反射率;2、該收集鏡也能夠散射光源中的驅(qū)動(dòng)紅外激光;3、因?yàn)樵撌占R結(jié)構(gòu)具有濾光功能，所以不用再在光源系統(tǒng)中添加濾光裝置，這樣可以節(jié)省光源系統(tǒng)中的器件數(shù)量，同時(shí)減少因系統(tǒng)帶來(lái)的熱損失。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明所述的具有微結(jié)構(gòu)和光譜純化層的光源收集鏡的剖面圖；
[0013]圖2為本發(fā)明所述的具有微結(jié)構(gòu)和光譜純化層的光源收集鏡中具有光譜純化功能的極紫外多層膜結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1、極紫外光收集鏡基底，2、光柵的刻蝕層，3、周期性多層膜，4、二值光柵結(jié)構(gòu)，5、通光口，6、光譜純化層，7、間隔層。
【具體實(shí)施方式】
[0015]【具體實(shí)施方式】一、結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，具有微結(jié)構(gòu)和光譜純化層的光源收集鏡，包括在極紫外光收集鏡基底1上依次制作的光柵刻蝕層2、周期性多層膜3以及光譜純化層，其特征是；
[0016]在所述光柵的刻蝕層2上刻蝕光柵為二值光柵結(jié)構(gòu)，且光柵的線寬與紅外光散射光源中驅(qū)動(dòng)紅外激光匹配，實(shí)現(xiàn)紅外光的高效散射，光柵刻蝕的深度為2?4μπι;所述周期性多層膜3的頂層材料為Si;所述光譜純化層6由兩層光譜純化層中間設(shè)置Si作為間隔層7組成。
[0017]本實(shí)施方式中，所述基底一般為Si片，熔石英，微晶玻璃，ULE等材料，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固可以覆蓋刻蝕層。
[0018]在基底上增加一層供光柵刻蝕的結(jié)構(gòu)層，防止刻蝕過(guò)程對(duì)基底的破壞;特別要求，在刻蝕光柵之前需要對(duì)刻蝕材料的表面進(jìn)行拋光;刻蝕光柵的種類為相位光柵，光柵樣式是以橢球面收集鏡的中心為圓心等間隔同心圓型光柵;特別要求刻蝕光柵的線寬為10.6μm，光柵刻蝕的深度為2?4μπι，(1/4的激光波長(zhǎng))，特別要求刻蝕之后需要在光柵上應(yīng)用表面平滑層。
[0019]本實(shí)施方式中在光柵刻蝕層2上鍍多層膜以及光譜純化膜結(jié)構(gòu)；結(jié)合圖2，周期性多層膜3選用的材料為Mo/Si多層膜，特別的要求周期由工作波長(zhǎng)及工作角度決定，其中Mo占整個(gè)Mo/Si多層膜的40%，周期厚度為6.9nm，特別的要求周期數(shù)為40?50;在本實(shí)施方式中要求Mo/Si多層膜最頂層的材料為Si材料。
[0020]所述光譜純化層6由兩光譜純化層中間設(shè)有間隔層7Si構(gòu)成。所述光譜純化層6用于吸收深紫外和紫外光，在本實(shí)施方式中，光譜純化層6選用的材料為C，光譜純化層A和Mo/Si多層膜最上層構(gòu)成一個(gè)周期匹配達(dá)到最優(yōu)的反射率，在本實(shí)施方式中，光譜純化層A的厚度為3nm，間隔層7Si的厚度為3?5nm，光譜純化層B的厚度為1.8nm0
[0021]本實(shí)施方式中所述的光譜純化層為C、SiC和Si3N4中的一種或者兩種。特別的要求，光譜純化層6的厚度由整體膜系優(yōu)化決定，間隔層7優(yōu)選地厚度為3.66nm。
[0022]在本實(shí)施方式中極紫外光收集鏡基底1優(yōu)選為Si材料;在光柵刻蝕層2中，應(yīng)選擇較易刻蝕的材料，在本實(shí)施方式中選擇的材料為Ni，在刻蝕之前先對(duì)Ni金屬表面進(jìn)行拋光，表面粗糙度降到0.2nm，特別要求的是在光柵刻蝕層2刻蝕光柵之后需要應(yīng)用平緩層，降低刻蝕之后結(jié)構(gòu)的粗糙度;刻蝕光柵為二值光柵結(jié)構(gòu)4，用于將紅外激光的能量轉(zhuǎn)移到其他級(jí)次，從而降低出射光中紅外激光的強(qiáng)度，光柵的刻蝕的線寬為10.6μπι，優(yōu)選地，光柵刻蝕的深度為2.7μπι，其中，收集鏡上設(shè)置用于驅(qū)動(dòng)激光進(jìn)入的通光口 5。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.具有微結(jié)構(gòu)和光譜純化層的收集鏡，包括在極紫外光收集鏡基底(1)上依次制作的光柵刻蝕層(2)、周期性多層膜(3)以及光譜純化層，其特征是； 在所述光柵的刻蝕層(2)上刻蝕光柵為二值光柵結(jié)構(gòu)，且光柵的線寬與紅外光散射光源中驅(qū)動(dòng)的紅外激光匹配，實(shí)現(xiàn)紅外光的高效散射，光柵刻蝕的深度為2?4μπι;所述周期性多層膜(3)的頂層材料為Si;所述光譜純化層(6)由兩層光譜純化層中間設(shè)置Si作為間隔層(7)組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微結(jié)構(gòu)和光譜純化層的收集鏡，其特征在于，所述極紫外光收集鏡基底(1)材料為Si片、熔石英、微晶玻璃或ULE材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有微結(jié)構(gòu)和光譜純化層的收集鏡，其特征在于，在刻蝕光柵之前對(duì)刻蝕材料的表面進(jìn)行拋光;且刻蝕光柵的種類為相位光柵。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微結(jié)構(gòu)和光譜純化層的收集鏡，其特征在于，所述光柵的深度為激光波長(zhǎng)的1/4。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微結(jié)構(gòu)和光譜純化層的收集鏡，其特征在于，所述周期性多層膜(3)是由Mo、Si兩種材料組成的周期性多層膜結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有微結(jié)構(gòu)和光譜純化層的收集鏡，其特征在于，所述周期性多層膜⑶中Mo的厚度占周期厚度的40%，周期厚度為6.9?7.lnm，周期數(shù)為40?50。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微結(jié)構(gòu)和光譜純化層的收集鏡，其特征在于，所述光譜純化層(6)的材料為C、SiC或Si3N4中的任意一種或者兩種的組合。8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的具有微結(jié)構(gòu)和光譜純化層的收集鏡，其特征在于，所述光譜純化層(6)中，間隔層Si(7)的厚度為3?5nm。
【專利摘要】具有微結(jié)構(gòu)和光譜純化層的光源收集鏡，涉及極紫外收集鏡和多層膜的設(shè)計(jì)，本發(fā)明的目的是為了實(shí)現(xiàn)減少深紫外和紅外的雜光，同時(shí)降低極紫外的損耗，提供一種在收集鏡上制作微結(jié)構(gòu)以及光譜純化層的多層膜設(shè)計(jì)。包括在極紫外光收集鏡基底上依次制作的光柵刻蝕層、周期性多層膜以及光譜純化層，在所述光柵的刻蝕層上刻蝕光柵為二值光柵結(jié)構(gòu)，且光柵的線寬與紅外光散射光源中驅(qū)動(dòng)的紅外激光匹配，實(shí)現(xiàn)紅外光的高效散射，光柵刻蝕的深度為2～4μm；所述周期性多層膜的頂層材料為Si；所述光譜純化層由兩層光譜純化層中間設(shè)置Si作為間隔層組成。本發(fā)明所述的收集鏡節(jié)省了光源系統(tǒng)中的器件數(shù)量，同時(shí)減少因系統(tǒng)帶來(lái)的熱損失。
【IPC分類】G03F7/20
【公開號(hào)】CN105446088
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510962260
【發(fā)明人】金春水, 孫詩(shī)壯, 王君, 姚舜
【申請(qǐng)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
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年12月21日