紫外光刻機(jī)曝光系統(tǒng)用精密介質(zhì)膜反射鏡及其鍍制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種紫外光刻機(jī)曝光系統(tǒng)用精密介 質(zhì)膜反射鏡及其鍍制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光刻是一種圖形復(fù)印技術(shù)，是半導(dǎo)體集成電路制造工藝中一項(xiàng)關(guān)鍵的工藝，簡(jiǎn)單 來(lái)說(shuō)，它是把成像與刻蝕結(jié)合起來(lái)的產(chǎn)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(lái)，而曝光在光刻過(guò)程中里相當(dāng)于印相中的感光，是至關(guān)重要的一 道工序。目前紫外曝光已能滿足大部分大規(guī)模集成電路對(duì)分辨率的要求，同時(shí)由于紫外曝 光所使用的設(shè)備與技術(shù)相較簡(jiǎn)單，操作方便，效率高，成本低。因此紫外光刻機(jī)應(yīng)用廣泛。
[0003] 紫外光源反射鏡是曝光系統(tǒng)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(jìn)而提升曝光系統(tǒng)的光強(qiáng)均勻性、分辨率和曝光效率。目前曝光系統(tǒng)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(yīng)小和鍍制工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。但缺點(diǎn)是吸收損失稍大，膜層表面機(jī)械強(qiáng)度不高，在 日常使用維護(hù)清潔時(shí)容易出現(xiàn)劃痕，使用非周期相對(duì)較短，增加了使用成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種紫外光刻機(jī)曝光系統(tǒng)用精密多層介質(zhì) 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(jī)械強(qiáng)度高，日常維護(hù)清潔時(shí) 不易出現(xiàn)劃痕，光學(xué)特性穩(wěn)定，使用周期長(zhǎng)，成本低廉。
[0005] 本發(fā)明還提供一種上述紫外光刻機(jī)曝光系統(tǒng)用精密多層介質(zhì)膜反射鏡的鍍制方 法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采是這樣實(shí)現(xiàn)的。
[0007] -種紫外光刻機(jī)曝光系統(tǒng)用精密介質(zhì)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(nèi)表面。
[0008] 作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)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(guī)律沉積于非 球面基片的內(nèi)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(shù)。
[0009] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述沉積的層數(shù)η=29。
[0010] 進(jìn)一步地，本發(fā)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(jī)曝光系統(tǒng)用精密介質(zhì)膜反射鏡的鍍制方法，可按如下步驟實(shí)施。
[0012] a、開(kāi)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(shè)定為200°C，開(kāi)啟加熱裝置，保持鍍膜過(guò)程溫度恒定。
[0014] c、當(dāng)真空室真空度彡4. OX 10 3Pa時(shí)，開(kāi)啟流量計(jì)，充入混合比例為3 :1的氧氣與 氬氣的混合氣體，同時(shí)開(kāi)啟離子源，轟擊非球面基片表面，對(duì)非球面基片進(jìn)行蝕刻。
[0015] d、將多層膜厚度參數(shù)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(guī)律將Ta A與SiO 2兩種鍍膜材料交替沉積在非球面基片 內(nèi)表面，直至第29層Ta2O5膜層結(jié)束。
[0016] e、鍍制過(guò)程結(jié)束后，待真空室溫度冷卻到100°C左右時(shí)，開(kāi)啟真空室門(mén)，取出紫外 光刻機(jī)曝光系統(tǒng)用精密介質(zhì)膜反射鏡，用分光光度計(jì)進(jìn)行光譜測(cè)試。
[0017] 本發(fā)明可采用行星旋轉(zhuǎn)與遮蔽投影組合方法對(duì)多層膜膜厚均勻性進(jìn)行修正。行星 旋轉(zhuǎn)方法采用行星轉(zhuǎn)動(dòng)架實(shí)現(xiàn)待鍍反射鏡的空間位置調(diào)整；遮蔽投影方法采用修正擋板實(shí) 現(xiàn)。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)。
[0019] 1、選用兩種所述的弱吸收介質(zhì)薄膜材料，本發(fā)明的紫外反射鏡多層膜相較于Al 膜，有以下優(yōu)勢(shì)：介質(zhì)膜層填充密度高，膜層致密，光學(xué)特性穩(wěn)定，鍍制重復(fù)性好；介質(zhì)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(zhì)膜具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)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(zhì)膜具有優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)性，進(jìn)而延長(zhǎng)反射鏡使用壽命長(zhǎng)，同時(shí)日 常維護(hù)清潔便捷。
[0020] 2、多層介質(zhì)膜膜系設(shè)計(jì)，達(dá)到紫外光波段高反射，光刻曝光系統(tǒng)中不需要的可見(jiàn) 及紅外光高透過(guò)的目的，其中紫外光波段反射率比Al膜提高5%左右，進(jìn)而提高了曝光系統(tǒng) 投射光的光通量。同時(shí)紫外光波段實(shí)現(xiàn)寬帶高反射率設(shè)計(jì)，保證所有紫外工作波長(zhǎng)在反射 鏡內(nèi)表面全反射率。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明的保護(hù)范圍 不僅局限于下列內(nèi)容的表述。
[0022] 圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖2為本發(fā)明膜厚均勻性修正示意圖。
[0024] 圖3為本發(fā)明紫外多層介質(zhì)膜反射率測(cè)試光譜曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 如圖1所示，紫外光刻機(jī)曝光系統(tǒng)用精密介質(zhì)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(nèi)表面。
[0026] 本發(fā)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(guī)律沉積于非球面基片1的內(nèi)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(shù)；本發(fā)明所述沉積的層數(shù)η=29。
[0027] 本發(fā)明H/L非周期多層膜中高折射率鍍膜材料H為T(mén)a2O5、低折射率鍍膜材料L為 SiO 2，都是弱吸收介質(zhì)薄膜材料。本發(fā)明在基片上沉積Ta205/Si02非周期多層膜采用e型電 子槍蒸發(fā)鍍制。
[0028] 本發(fā)明制備得到的紫外光刻機(jī)曝光系統(tǒng)用精密多層介質(zhì)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(nèi)表面的Ta2O5膜層與SiO J莫層，其中Ta2O5層為奇數(shù)層， SiOJi為偶數(shù)層。
[0029] 參見(jiàn)圖2所示，2為行星轉(zhuǎn)動(dòng)架；3為修正擋板；4為離子源；5為電子槍。本發(fā)明 所述非球面基片1采用高硼硅玻璃。
[0030] 上述紫外光刻機(jī)曝光系統(tǒng)用精密介質(zhì)膜反射鏡的鍍制方法，可按如下步驟實(shí)施。
[0031] 1、開(kāi)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(shè)定為200°C，開(kāi)啟加熱裝置，并確保整個(gè)鍍膜過(guò)程溫度恒 定，以提高膜層機(jī)械強(qiáng)度。
[0033] 3、當(dāng)真空室真空度彡4. OX 10 3Pa時(shí)，開(kāi)啟流量計(jì)，充入混合比例為3 :1的氧氣與 氬氣的混合氣體，同時(shí)開(kāi)啟離子源，轟擊高硼硅玻璃非球面基片1表面，對(duì)基片進(jìn)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(shù)輸入到膜厚控制儀中，利用石英晶體監(jiān)控技術(shù)來(lái)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(nèi)表面，其中所 述Ta2O 5層為奇數(shù)層，所述SiO 2層為偶數(shù)層，直至第29層T a2OJ莫層結(jié)束；同時(shí)在整個(gè)鍍制過(guò) 程中應(yīng)用離子輔助沉積技術(shù)，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(xué)特性的穩(wěn)定。
[0035] 5、鍍制過(guò)程結(jié)束后，待真空室溫度冷卻到100°C左右時(shí)，開(kāi)啟真空室門(mén)，取出反射 鏡，用分光光度計(jì)進(jìn)行光譜測(cè)試，測(cè)試光譜曲線參見(jiàn)圖3。
[0036] Ta205/Si02#周期多層膜的層數(shù)為29,總厚度為1430.01 nm。本發(fā)明多層膜膜厚 均勻性采用行星旋轉(zhuǎn)與遮蔽投影組合方法進(jìn)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(zhuǎn)動(dòng)采用行星式轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)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(guò)程參見(jiàn)見(jiàn)圖2所示。本發(fā)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(fā)鍍制。
[0037] 表1紫外多層介質(zhì)膜各膜層厚度數(shù)據(jù)。
[0038] 可以理解的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思做 出其它各種相應(yīng)的改變與變形，而所有這些改變與變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范 圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種紫外光刻機(jī)曝光系統(tǒng)用精密介質(zhì)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(nèi)表面。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外光刻機(jī)曝光系統(tǒng)用精密介質(zhì)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(guī)律沉積于非球面基片（1)的內(nèi)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(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫外光刻機(jī)曝光系統(tǒng)用精密介質(zhì)膜反射鏡，其特征在于：所 述沉積的層數(shù)n=29。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的紫外光刻機(jī)曝光系統(tǒng)用精密介質(zhì)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(jù)權(quán)利要求4所述的紫外光刻機(jī)曝光系統(tǒng)用精密介質(zhì)膜反射鏡的鍍制方法，其特 征在于：按如下步驟實(shí)施： a、 開(kāi)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(shè)定為200°C，開(kāi)啟加熱裝置，保持鍍膜過(guò)程溫度恒定； c、 當(dāng)真空室真空度< 4. 0X10 3Pa時(shí)，開(kāi)啟流量計(jì)，充入混合比例為3 :1的氧氣與氬氣 的混合氣體，同時(shí)開(kāi)啟離子源（4)，轟擊非球面基片（1)表面，對(duì)非球面基片（1)進(jìn)行蝕刻； d、 將多層膜厚度參數(shù)輸入至膜厚控制儀中，控制各膜層的鍍制厚度；采用電子槍?zhuān)?) 按照H1AV ......H n /Ln ^Hn規(guī)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(nèi)表面，直至第29層Ta2O5膜層結(jié)束； e、 鍍制過(guò)程結(jié)束后，待真空室溫度冷卻到100°C左右時(shí)，開(kāi)啟真空室門(mén)，取出紫外光刻 機(jī)曝光系統(tǒng)用精密介質(zhì)膜反射鏡，用分光光度計(jì)進(jìn)行光譜測(cè)試。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的紫外光刻機(jī)曝光系統(tǒng)用精密介質(zhì)膜反射鏡的鍍制方法，其特 征在于：采用行星旋轉(zhuǎn)與遮蔽投影組合方法對(duì)多層膜膜厚均勻性進(jìn)行修正。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種紫外光刻機(jī)曝光系統(tǒng)用精密介質(zhì)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(nèi)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(fā)明鍍制方法包括a、開(kāi)啟真空室；b、控制鍍膜溫度；c、對(duì)非球面基片（1）進(jìn)行蝕刻；d、鍍制膜層。本發(fā)明吸收損失小，膜層表面機(jī)械強(qiáng)度高，日常維護(hù)清潔時(shí)不易出現(xiàn)劃痕，光學(xué)特性穩(wěn)定，使用周期長(zhǎng)，成本低廉。
【IPC分類(lèi)】G03F7/20, G02B5/08, G02B1/10, C23C14/08, C23C14/28
【公開(kāi)號(hào)】CN105093852
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510540067
【發(fā)明人】宋光輝, 姚春龍, 王銀河, 劉新華, 戰(zhàn)俊生, 李文龍, 雷鵬
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)儀表科學(xué)研究院有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年8月28日