一種極紫外波段寬帶Mo/Si多層膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及極紫外光刻領(lǐng)域，特別提供了一種極紫外波段寬帶Mo/Si多層膜的制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 極紫外光刻(^Extreme叫travioletLithogra曲y，EUV光刻）技術(shù)是使用EUV波段， 主要是13.5nm波段，進行光刻的微納加工技術(shù)。目前，EUV光刻技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)7nm線寬的 刻蝕工藝，并具備進一步縮小刻蝕線寬的可能性。運在大規(guī)模集成電路制造領(lǐng)域具有重要 意義，能夠?qū)崿F(xiàn)更大密度的元件集成，W及更低的能耗。
[0003]極紫外光刻使用波長為10~14nm光源照明，由于幾乎所有已知光學(xué)材料在運一波 段都具有強吸收，無法采用傳統(tǒng)的折射式光學(xué)系統(tǒng)，所W極紫外光刻系統(tǒng)的照明系統(tǒng)、掩模 和投影物鏡均采用反射式設(shè)計，其反射光學(xué)元件需鍛有周期性多層膜W提高反射率。但是 周期性多層膜的干設(shè)特性導(dǎo)致其反射光譜帶寬和入射角帶寬很窄，運樣就限制了多層膜在 某些場合的應(yīng)用，因此需要采用非周期性多層膜來增大多層膜反射帶寬。
[0004]與可見光波段多層膜相比，極紫外波段多層膜各膜層厚度均在幾個納米的級別， 如此薄的膜層厚度使得膜層間的擴散必須在極紫外波段寬帶多層膜的設(shè)計和制備過程中 予W考慮。目前，擴散的處理主要是在Mo層和Si層間加入擴散層MoxSiy，從而構(gòu)成Mo/ MoxSiy/Si/MoxSiy四層模型。四層模型的難點在于如何準確的確定擴散層的組分和厚度，并 且當(dāng)多層膜周期厚度和「值變化較大使擴散層組分和厚度也會發(fā)生變化，運使得寬帶Mo/ Si多層膜的設(shè)計和制備成為一個非常復(fù)雜的問題。
[0005]因此，研發(fā)一種簡單，易行的Mo/Si多層膜制備方法，成為人們亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種極紫外波段寬帶Mo/Si多層膜的制備方法，W至少解 決W往Mo/Si多層膜制備過程復(fù)雜等問題。
[0007]本發(fā)明提供的技術(shù)方案，具體為，一種極紫外波段寬帶Mo/Si多層膜的制備方法， 其特征在于，包括W下步驟：
[000引依據(jù)目標寬帶Mo/Si多層膜的指標，采用兩層模型進行膜系設(shè)計，獲得Mo/Si膜系 厚度序列；
[0009]依據(jù)所述Mo/Si膜系厚度序列，采用有效厚度法標定各周期Mo膜層和Si膜層分別 對應(yīng)的公轉(zhuǎn)速度；
[0010] 依據(jù)各周期Mo膜層和Si膜層分別對應(yīng)的公轉(zhuǎn)速度，控制磁控瓣射鍛膜機進行寬帶 Mo/Si多層膜的制備。
[0011]優(yōu)選，所述兩層模型具體為:在Mo/Si多層膜的一個周期內(nèi)膜層結(jié)構(gòu)為Mo層/Si層， 且Mo層為吸收層，Si膜層為空間層。
[0012]進一步優(yōu)選，依據(jù)目標寬帶Mo/Si多層膜的指標，采用兩層模型進行膜系設(shè)計，獲 得Mo/Si膜系厚度序列步驟包括：
[0013] 計算已知不同寬帶Mo/Si膜系厚度序列在固定波長、不同正入射角下的反射率，通 過遞歸算法獲得不同寬帶Mo/Si膜系厚度序列對應(yīng)的反射譜(如.
[0014] 利用不同寬帶Mo/Si膜系厚度序列對應(yīng)的反射譜尋找使得評價函數(shù)MF值最 小的反射譜i?(的W及該反射譜八(樹對應(yīng)的寬帶Mo/Si膜系厚度序列；
[001引所述評價函數(shù)MF具體為，
[0016]
[0017] 其中，矜max和勞min分別為目標寬帶Mo/Si多層膜指標中對應(yīng)的最大入射角和最 小入射角，化、(則為目標寬帶Mo/Si多層膜指標中對應(yīng)的反射譜，巧為入射角。
[0018] 進一步優(yōu)選，尋找使得評價函數(shù)MF值最小采用的方法為Levenberg-Marquardt算 法。
[0019] 進一步優(yōu)選，采用有效厚度法標定各周期Mo膜層和Si膜層分別對應(yīng)的公轉(zhuǎn)速度公 式為：
[0020] vsi= 5.916/(dSieff+0.868)
[0021] 其中，vsi為各周期內(nèi)Si膜層對應(yīng)的公轉(zhuǎn)速度，dSieff為各周期內(nèi)Si膜層對應(yīng)的厚 度；
[0022] VMo= 2.819/(dMoeff+0.281/化廣0.385)
[0023] 其中，VM。為各周期內(nèi)Mo膜層對應(yīng)的公轉(zhuǎn)速度，dMoeff為各周期內(nèi)Mo膜層對應(yīng)的厚 度。
[0024] 本發(fā)明提供的極紫外波段寬帶McVSi多層膜的制備方法，采用兩層模型進行膜系 的設(shè)計，簡化了設(shè)計過程，同時將設(shè)計后的膜系厚度序列采用公轉(zhuǎn)速度進行標定，將膜層厚 度與公轉(zhuǎn)速度之間建立聯(lián)系，使得制備的多層膜與設(shè)計結(jié)果吻合度高。
[0025] 本發(fā)明提供的的極紫外波段寬帶Mo/Si多層膜的制備方法，具有設(shè)計簡單，誤差 小，吻合度高等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0026] 圖1為寬帶Mo/Si多層膜的設(shè)計反射譜；
[0027] 圖2為設(shè)計寬帶Mo/Si多層膜系厚度序列圖；
[002引圖3為設(shè)計寬帶Mo/Si多層膜系容差分析圖1;
[0029] 圖4為設(shè)計寬帶Mo/Si多層膜系容差分析圖2;
[0030] 圖5為設(shè)計寬帶Mo/Si多層膜系容差分析圖3;
[0031 ]圖6為制備寬帶Mo/Si多層膜公轉(zhuǎn)速度序列；
[0032]圖7為制備寬帶Mo/Si多層膜的實測反射率與設(shè)計值比較。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合具體的實施方案，對本發(fā)明進行進一步解釋，但是并不用于限制本發(fā)明 的保護范圍。
[0034]為了解決W往在進行極紫外波段寬帶Mo/Si多層膜制備時，存在過程復(fù)雜，吻合程 度低等問題。
[0035]本實施方案提供了一種極紫外波段寬帶Mo/Si多層膜的制備方法，具體包括W下 步驟：
[0036] S1:依據(jù)目標寬帶Mo/Si多層膜的指標，采用兩層模型進行膜系設(shè)計，獲得Mo/Si膜 系厚度序列，其中，目標寬帶Mo/Si多層膜的指標包括最大入射角、最小入射角W及反射譜；
[0037] S2:依據(jù)所述Mo/Si膜系厚度序列，采用有效厚度法標定各周期Mo膜層和Si膜層分 別對應(yīng)的公轉(zhuǎn)速度，其中，運里所指的公轉(zhuǎn)速度為磁控瓣射鍛膜機中基片分別繞過Mo祀和 Si祀下方的速度；
[0038] S3:依據(jù)各周期Mo膜層和Si膜層分別對應(yīng)的公轉(zhuǎn)速度，控制磁控瓣射鍛膜機進行 寬帶Mo/Si多層膜的制備。
[0039]在本實施方案中，步驟S1中所述的兩層模型具體為:在Mo/Si多層膜的一個周期內(nèi) 膜層結(jié)構(gòu)為Mo層/Si層，且Mo層為吸收層，Si膜層為空間層，通過該兩層模型的選取能夠大 大簡化膜系的設(shè)計過程，無需考慮如【背景技術(shù)】中四層模型中擴散層的組分和厚度問題。
[0040]在本實施方案中，步驟S1:依據(jù)目標寬帶Mo/Si多層膜的指標，采用兩層模型進行 膜系設(shè)計，獲得Mo/Si膜系厚度序列步驟包括：
[0041]計算已知不同寬帶Mo/Si膜系厚度序列在固定波長、不同正入射角下的反射率，通 過遞歸算法獲得不同寬帶Mo/Si膜系厚度序列對應(yīng)的反射譜K(口）；
[0042]利用不同寬帶Mo/Si膜系厚度序列對應(yīng)的反射譜^掙')，尋找使得評價函數(shù)MF值最 小的反射譜K(樹W及該反射譜i?(樹對應(yīng)的寬帶Mo/Si膜系厚度序列；
[0043] 所述評價函數(shù)MF具體為，
[0044]
[0045]式（1)中，辮胃C和巧miD分別為目標寬帶Mo/Si多層膜指標中對應(yīng)的最大入射角和 最小入射角，馬詠)為目標寬帶Mo/Si多層膜指標中對應(yīng)的反射譜，為入射角。
[0046] 其中，獲得反射譜(的的遞歸算法具體為：
[0047]通過式(2)計算第j層和第j+1層間界面的Fresnel反射系數(shù)Flw;
[0化1 ]
[0052] N功第j層膜的復(fù)折射率啡=n扣ξ川功第j層膜的折射率，ξ功第j層膜的消光 系數(shù)，Nw為第j+1層膜的復(fù)折射率，Nw=nw+U片l，nw為第j+1層膜的折射率，為第j+ 1層膜的消光系數(shù)，W此類推;Θ為掠入射角；i為單位虛數(shù)；
[0053]然后通過式(3)計算不同界面反射率；
[0054]
(3)
[0055] 式(3)中，Rw+i為膜系截止到第j個界面的反射系數(shù);為膜系截止到第j+1個 界面的反射系數(shù)，W此類推;Ofexp(-ik油），d功第j層的膜厚；
[0056]遞歸過程為從基底逐漸算到最上面一層，無論是單層膜還是多層膜，均可用通過 式(3)計算薄膜的反射率，已知膜系厚度序列，就可W由式(3)算得反射譜。
[0057] 在本實施方案中，步驟S1中尋找使得評價函數(shù)MF值最小采用的方法為Levenberg-Marquardt算法，該算法是介于牛頓法與梯度下降法之間的一種非線性優(yōu)化方法，采用模型 函數(shù)f對待估參數(shù)向量P在其領(lǐng)域內(nèi)做線性近似，忽略掉二階W上的導(dǎo)數(shù)項，從而轉(zhuǎn)化為線 性最小二乘問題，該算法對于過參數(shù)化問題不敏感，能有效處理冗余參數(shù)問題，并具有收斂 速度快的優(yōu)點。
[0058] 在本實施方案中，步驟S2中采用有效厚度法標定各周期Mo膜層和Si膜層分別對應(yīng) 的公轉(zhuǎn)速度公式為：
[0059] vsi=5.916/(dSieff+0.868)
[0060]其中，vsi為各周期內(nèi)Si膜層對應(yīng)的公轉(zhuǎn)速度，dSieff為各周期內(nèi)Si膜層對應(yīng)的厚 度；
[0061 ]VMo= 2.819/(dMoeff+0.281/化廣0.385)
[0062] 其中，VM。為各周期內(nèi)Mo膜層對應(yīng)的公轉(zhuǎn)速度，dMoeff為各周期內(nèi)Mo膜層對應(yīng)的厚 度。
[0063]其中，上述有效厚度法的思想是認為擴散會改變多層膜中Mo層和Si層的有效厚 度，而Mo層和Si層的有效厚度則通過擬合等周期厚度Mo/Si多層膜小角X射線反射譜來得 至IJ，進而標定出有效瓣射速率。
[0064]上述各個實施方案是按照遞進的方式進行撰寫，著重強調(diào)各個實施方案的不同之 處，其相似部分可W相互參見。
[0065] 下面W制備入射角分布為16.8°~24.8°的極紫外波段寬帶Mo/Si多層膜為例對本 發(fā)明進行詳細說明。
[0066] 該目標寬帶Mo/Si多層膜的指標為在正入射角16.8°~24.8°間反射率R〇 = 42%， 且反射率波動要小于± 1 %。
[0067]為了使制備的Mo/Si多層膜的擴散不隨多層膜周期厚度和「值產(chǎn)生非線性變化， 將M