紫外光刻機曝光系統用精密介質膜反射鏡及其鍍制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬半導體集成電路制造領域，特別涉及一種紫外光刻機曝光系統用精密介 質膜反射鏡及其鍍制方法。
【背景技術】
[0002] 光刻是一種圖形復印技術，是半導體集成電路制造工藝中一項關鍵的工藝，簡單 來說，它是把成像與刻蝕結合起來的產物。光刻的目的就是在被加工物體的表面上刻出與 掩模版完全一致的圖形來，而曝光在光刻過程中里相當于印相中的感光，是至關重要的一 道工序。目前紫外曝光已能滿足大部分大規模集成電路對分辨率的要求，同時由于紫外曝 光所使用的設備與技術相較簡單，操作方便，效率高，成本低。因此紫外光刻機應用廣泛。
[0003] 紫外光源反射鏡是曝光系統核心配件之一，它的主要功能是聚焦紫外光、提高光 源利用率，進而提升曝光系統的光強均勻性、分辨率和曝光效率。目前曝光系統用的紫外光 源反射鏡以金屬反射膜層為主，即Al膜。Al膜的主要特性有：反射光譜曲線平坦、反射帶 寬、偏振效應小和鍍制工藝相對簡單。但缺點是吸收損失稍大，膜層表面機械強度不高，在 日常使用維護清潔時容易出現劃痕，使用非周期相對較短，增加了使用成本。

【發明內容】

[0004] 本發明所要解決的技術問題在于提供一種紫外光刻機曝光系統用精密多層介質 膜反射鏡，以替代金屬鋁膜反射鏡，其吸收損失小，膜層表面機械強度高，日常維護清潔時 不易出現劃痕，光學特性穩定，使用周期長，成本低廉。
[0005] 本發明還提供一種上述紫外光刻機曝光系統用精密多層介質膜反射鏡的鍍制方 法。
[0006] 為了實現上述目的，本發明采是這樣實現的。
[0007] -種紫外光刻機曝光系統用精密介質膜反射鏡，它包括非球面基片及交替疊置多 層非周期膜；所述交替疊置多層非周期膜沉積于非球面基片的內表面。
[0008] 作為一種優選方案，本發明所述交替疊置多層非周期膜包括高折射率鍍膜材料層 及低折射率膜材料層；所述高折射率鍍膜材料層及低折射率膜材料層按如下規律沉積于非 球面基片的內表面=H1A1/......H n /Ln /Hn;其中，H為高折射率鍍膜材料層；L為低折射 率膜料層；η為沉積的層數。
[0009] 進一步地，本發明所述沉積的層數η=29。
[0010] 進一步地，本發明所述高折射率鍍膜材料層采用Ta2O5^g折射率膜材料層采用 SiO20
[0011] 上述紫外光刻機曝光系統用精密介質膜反射鏡的鍍制方法，可按如下步驟實施。
[0012] a、開啟真空室，添加鍍膜材料，裝卡非球面基片及修正擋板。
[0013] b、將鍍膜溫度控制表設定為200°C，開啟加熱裝置，保持鍍膜過程溫度恒定。
[0014] c、當真空室真空度彡4. OX 10 3Pa時，開啟流量計，充入混合比例為3 :1的氧氣與 氬氣的混合氣體，同時開啟離子源，轟擊非球面基片表面，對非球面基片進行蝕刻。
[0015] d、將多層膜厚度參數輸入至膜厚控制儀中，控制各膜層的鍍制厚度；采用電子槍 按照H1AV ......H n /Ln Mn規律將Ta A與SiO 2兩種鍍膜材料交替沉積在非球面基片 內表面，直至第29層Ta2O5膜層結束。
[0016] e、鍍制過程結束后，待真空室溫度冷卻到100°C左右時，開啟真空室門，取出紫外 光刻機曝光系統用精密介質膜反射鏡，用分光光度計進行光譜測試。
[0017] 本發明可采用行星旋轉與遮蔽投影組合方法對多層膜膜厚均勻性進行修正。行星 旋轉方法采用行星轉動架實現待鍍反射鏡的空間位置調整；遮蔽投影方法采用修正擋板實 現。
[0018] 與現有技術相比，本發明具有如下特點。
[0019] 1、選用兩種所述的弱吸收介質薄膜材料，本發明的紫外反射鏡多層膜相較于Al 膜，有以下優勢：介質膜層填充密度高，膜層致密，光學特性穩定，鍍制重復性好；介質膜的 吸收小到可以忽略的程度，因此該多層膜能夠得到更高的反射率和盡可能小的吸收損失； 介質膜具有良好的機械強度和化學穩定性能，膜層與反射鏡基片、膜層與膜層之間具有良 好的附著性。因此多層介質膜具有優良的環境適應性，進而延長反射鏡使用壽命長，同時日 常維護清潔便捷。
[0020] 2、多層介質膜膜系設計，達到紫外光波段高反射，光刻曝光系統中不需要的可見 及紅外光高透過的目的，其中紫外光波段反射率比Al膜提高5%左右，進而提高了曝光系統 投射光的光通量。同時紫外光波段實現寬帶高反射率設計，保證所有紫外工作波長在反射 鏡內表面全反射率。
【附圖說明】
[0021] 下面結合說明書附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步說明。本發明的保護范圍 不僅局限于下列內容的表述。
[0022] 圖1為本發明整體結構示意圖。
[0023] 圖2為本發明膜厚均勻性修正示意圖。
[0024] 圖3為本發明紫外多層介質膜反射率測試光譜曲線。
【具體實施方式】
[0025] 如圖1所示，紫外光刻機曝光系統用精密介質膜反射鏡，包括非球面基片1及交替 疊置多層非周期膜；所述交替疊置多層非周期膜沉積于非球面基片1的內表面。
[0026] 本發明所述交替疊置多層非周期膜包括高折射率鍍膜材料層及低折射率膜材料 層；所述高折射率鍍膜材料層及低折射率膜材料層按如下規律沉積于非球面基片1的內表 面=H1A1/ ......H n /Ln /Hn;其中，H為高折射率鍍膜材料層；L為低折射率膜料層；η為 沉積的層數；本發明所述沉積的層數η=29。
[0027] 本發明H/L非周期多層膜中高折射率鍍膜材料H為Ta2O5、低折射率鍍膜材料L為 SiO 2，都是弱吸收介質薄膜材料。本發明在基片上沉積Ta205/Si02非周期多層膜采用e型電 子槍蒸發鍍制。
[0028] 本發明制備得到的紫外光刻機曝光系統用精密多層介質膜反射鏡包括有非球面 基片1和交替沉積在非球面基片1內表面的Ta2O5膜層與SiO J莫層，其中Ta2O5層為奇數層， SiOJi為偶數層。
[0029] 參見圖2所示，2為行星轉動架；3為修正擋板；4為離子源；5為電子槍。本發明 所述非球面基片1采用高硼硅玻璃。
[0030] 上述紫外光刻機曝光系統用精密介質膜反射鏡的鍍制方法，可按如下步驟實施。
[0031] 1、開啟真空室，按鍍制工藝要求添加鍍膜材料，裝卡非球面基片1及修正擋板3。
[0032] 2、將鍍膜溫度控制表設定為200°C，開啟加熱裝置，并確保整個鍍膜過程溫度恒 定，以提高膜層機械強度。
[0033] 3、當真空室真空度彡4. OX 10 3Pa時，開啟流量計，充入混合比例為3 :1的氧氣與 氬氣的混合氣體，同時開啟離子源，轟擊高硼硅玻璃非球面基片1表面，對基片進行蝕刻， 起到活化基片表面和離子清洗的目的。
[0034] 4、將多層膜厚度參數輸入到膜厚控制儀中，利用石英晶體監控技術來控制各膜層 的鍍制厚度；使用e型電子槍5蒸鍍1； 205與SiO2兩種膜料交替沉積在基片內表面，其中所 述Ta2O 5層為奇數層，所述SiO 2層為偶數層，直至第29層T a2OJ莫層結束；同時在整個鍍制過 程中應用離子輔助沉積技術，它可以提高沉積粒子的迀移率，從而增加膜層的致密度，保證 膜層光學特性的穩定。
[0035] 5、鍍制過程結束后，待真空室溫度冷卻到100°C左右時，開啟真空室門，取出反射 鏡，用分光光度計進行光譜測試，測試光譜曲線參見圖3。
[0036] Ta205/Si02#周期多層膜的層數為29,總厚度為1430.01 nm。本發明多層膜膜厚 均勻性采用行星旋轉與遮蔽投影組合方法進行修正。反射鏡基片面型為非球面，面型曲率 半徑大，為膜層鍍制均勻增加了難度。因此基片轉動采用行星式轉動機構，同時使用"遮蔽 投影法"制作修正擋板，校正膜厚均勻性，膜厚均勻性修正過程參見見圖2所示。本發明在 非球面基片1上沉積Ta 205/Si02非周期多層膜采用e型電子槍蒸發鍍制。
[0037] 表1紫外多層介質膜各膜層厚度數據。
[0038] 可以理解的是，對于本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術構思做 出其它各種相應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬于本發明權利要求的保護范 圍。
【主權項】
1. 一種紫外光刻機曝光系統用精密介質膜反射鏡，其特征在于，包括非球面基片（I) 及交替疊置多層非周期膜；所述交替疊置多層非周期膜沉積于非球面基片（1)的內表面。2. 根據權利要求1所述的紫外光刻機曝光系統用精密介質膜反射鏡，其特征在于：所 述交替疊置多層非周期膜包括高折射率鍍膜材料層及低折射率膜材料層；所述高折射率鍍 膜材料層及低折射率膜材料層按如下規律沉積于非球面基片（1)的內表面=H1A1/......H n /Ln /Hn;其中，H為高折射率鍍膜材料層；L為低折射率膜料層；n為沉積的層數。3. 根據權利要求2所述的紫外光刻機曝光系統用精密介質膜反射鏡，其特征在于：所 述沉積的層數n=29。4. 根據權利要求3所述的紫外光刻機曝光系統用精密介質膜反射鏡，其特征在于：所 述高折射率鍍膜材料層采用Ta2O 5^g折射率膜材料層采用SiO2。5. 根據權利要求4所述的紫外光刻機曝光系統用精密介質膜反射鏡的鍍制方法，其特 征在于：按如下步驟實施： a、 開啟真空室，添加鍍膜材料，裝卡非球面基片（1)及修正擋板（3 ); b、 將鍍膜溫度控制表設定為200°C，開啟加熱裝置，保持鍍膜過程溫度恒定； c、 當真空室真空度< 4. 0X10 3Pa時，開啟流量計，充入混合比例為3 :1的氧氣與氬氣 的混合氣體，同時開啟離子源（4)，轟擊非球面基片（1)表面，對非球面基片（1)進行蝕刻； d、 將多層膜厚度參數輸入至膜厚控制儀中，控制各膜層的鍍制厚度；采用電子槍（5) 按照H1AV ......H n /Ln ^Hn規律將Ta 205與SiO 2兩種鍍膜材料交替沉積在非球面基片 (1)內表面，直至第29層Ta2O5膜層結束； e、 鍍制過程結束后，待真空室溫度冷卻到100°C左右時，開啟真空室門，取出紫外光刻 機曝光系統用精密介質膜反射鏡，用分光光度計進行光譜測試。6. 根據權利要求5所述的紫外光刻機曝光系統用精密介質膜反射鏡的鍍制方法，其特 征在于：采用行星旋轉與遮蔽投影組合方法對多層膜膜厚均勻性進行修正。
【專利摘要】本發明屬半導體集成電路制造領域，特別涉及一種紫外光刻機曝光系統用精密介質膜反射鏡及其鍍制方法，包括非球面基片（1）及交替疊置多層非周期膜；所述交替疊置多層非周期膜沉積于非球面基片（1）的內表面；交替疊置多層非周期膜包括高折射率鍍膜材料層Ta2O5及低折射率膜材料層SiO2。本發明鍍制方法包括a、開啟真空室；b、控制鍍膜溫度；c、對非球面基片（1）進行蝕刻；d、鍍制膜層。本發明吸收損失小，膜層表面機械強度高，日常維護清潔時不易出現劃痕，光學特性穩定，使用周期長，成本低廉。
【IPC分類】G03F7/20, G02B5/08, G02B1/10, C23C14/08, C23C14/28
【公開號】CN105093852
【申請號】CN201510540067
【發明人】宋光輝, 姚春龍, 王銀河, 劉新華, 戰俊生, 李文龍, 雷鵬
【申請人】沈陽儀表科學研究院有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月28日