[发明专利]一种提高极紫外光谱纯度及热稳定性的新型多层膜

说明书

技术领域

本发明属于极紫外光刻领域，具体涉及一种提高极紫外光谱纯度，同时具有良好热稳定性的新型多层膜。

背景技术

在集成电路的发展过程中，除集成电路设计技术外，其制造技术发挥着越来越重要的作用，在集成电路的发展中起到决定性作用的是微细加工技术。光刻技术是集成电路生产制造技术的核心和关键，半导体器件线宽的减小可实现集成电路的高集成度、高性能以及低损耗。光刻系统的分辨率由工作波长和数值孔径决定，为提高光刻系统的分辨率，就必须要使工作波长向极紫外方向发展。

随着薄膜制备技术的进步，极紫外多层膜技术得到了迅速的发展。目前，多层膜光学元件已在天文学、极紫外光刻、显微学、材料科学、软X射线激光、同步辐射应用、等离子体诊断、天文物理、飞秒激光产生高次谐波的选频、低原子序数材料的荧光分析以及窄带偏振测量等领域中得到了广泛的应用。

极紫外光刻一般是利用从激光等离子体光源发出的13.5nm波长的极紫外光经准直、消污染后照射到掩模板上，经投影系统投影微缩，用步进扫描的方法将掩模板上的图形高分辨力的转移到涂胶硅片上，再经过刻蚀，清洗等过程制作出带有掩模图形的硅晶片。

在理想情况下，为稳定极紫外光刻系统的分辨率，到达曝光系统的光应具有单一波长。但是，由于当前可用做极紫外光刻的光源均为宽带光谱，光刻胶的敏感范围比较广并且多层膜带外波段（160nm-240nm）的反射率比较高，导致光刻胶也会在带外波段进行曝光。极紫外光刻中到达曝光系统的光谱宽度较宽会降低光刻系统的分辨率。

同时，极紫外多层膜的热稳定性也是极紫外光刻发展的关键技术之一，在极紫外光刻系统中，极紫外多层膜的表面氧化以及表面碳污染将导致反射率降低及寿命减少。表面碳污染可通过臭氧清洁等方式清除，表面氧化问题比较难解决。

目前，极紫外波段优选镀制的多层膜是周期数为40、周期厚度为7nm的Mo、Si多层膜。该多层膜在13.5nm处的反射率可达70%，但其带外波段反射率很高（最高可达60%）；多层膜的最外层为Si，与空气接触时极易形成SiO2。理论计算表明，当Mo/Si多层膜表面的碳污染层或表面氧化物厚度达到1.5nm时，多层膜反射率急剧下降。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种提高极紫外光谱纯度及热稳定性的新型多层膜，该多层膜在保证13.5nm处反射率损失可忽略的前提下，使带外波段的反射率得到有效抑制，同时可有效提高极紫外多层膜的热稳定性。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种提高极紫外光谱纯度及热稳定性的新型多层膜，该新型多层膜为在基底上依次镀制Si层和Mo层交替的周期性多层膜，还包括热稳定层，所述热稳定层制作在Si层和Mo层交替的周期性多层膜上。

本发明的有益效果是：本发明通过在Si层和Mo层交替的周期性多层膜上镀制Si₃N₄热稳定层可以在不改变膜系的外形、不增加光学元件、不改变光线的辐射方向、也不增加额外的加工步骤的前提下，既保证极紫外波段的反射率损耗可忽略又使带外波段的反射率得到有效抑制，同时使多层膜的热稳定性得到提高。

附图说明

图1本发明一种提高极紫外光谱纯度及热稳定性的新型多层膜结构示意图。

图2本发明波长在13.5nm处Si₃N₄厚度为8nm-12nm，Si₃N₄厚度与反射率之间关系的示意图。

图3本发明波长在13.5nm处Si₃N₄厚度为8nm-12nm，Si₃N₄厚度与带外波段反射率之间关系的示意图。

图4本发明波长在12.5nm-14.5nm中新型多层膜和Mo／Si多层膜，波长与反射率之间关系的示意图。

图5本发明波长在160nm-240nm中新型多层膜和Mo／Si多层膜，波长与反射率之间关系的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，一种提高极紫外光谱纯度及热稳定性的新型多层膜，该新型多层膜为在基底1上依次镀制Si层2和Mo层3交替的周期性多层膜，还包括热稳定层4，所述热稳定层4制作在Si层2和Mo层3交替的周期性多层膜上。