用於EUV光刻的變形鏡及其製備方法與流程
2023-06-14 22:42:31 2
本發明屬於光學設計技術領域，涉及EUVL物鏡像差補償，尤其涉及一種用於EUV光刻的變形鏡及其製備方法。
背景技術：
極紫外光刻技術(Extreme Ultraviolet Lithography,EUVL)採用波長為13.5nm的極紫外光(EUV)照射掩模，並「透過」物鏡系統在矽片面上實現成像曝光。它被認為是實現10nm及以下技術節點工藝製程大規模生產的下一代光刻技術領跑者。目前，國際上EUVL技術已進入產業化布局的關鍵階段，預計將於2017年前後布局10nm節點的量產。
作為EUVL系統的核心組成，面向產業化的EUVL物鏡系統不斷向高NA，大視場發展，目前均採用六枚離軸非球面反射鏡，以實現物鏡波像差優化。根據Marechal判據，集成後的物鏡系統波像差需優於1nm RMS才能實現成像曝光。而公開報導的NXE3300B和NXE3350B整機的物鏡波像差分別優於0.4nm RMS和0.25RMS，已明顯優於國際上公開報導的EUVL物鏡光學設計殘差。基於此，國際上開展了一系列EUVL系統中的主動補償技術研究。2011年，R.Saathof等提出了一種非接觸式用於EUV光刻的變形鏡概念，從基底背部照射處於反射面與基底間的吸收層，藉助於吸收層產生的熱變形實現面形調整。2014年，荷蘭的Fred Bijkerk小組提出一種基於壓電材料薄膜的主動用於EUV光刻的變形鏡，在基底與EUV多層膜間生成一層2μm厚的PZT，利用光刻將其分割為200×200μm的像素，並通過上下電極控制PZT的伸縮量。
技術實現要素：
本發明旨在解決現有技術中存在的技術問題，提供了一種用於EUV光刻的變形鏡及其製備方法，該變形鏡為基於薄膜型PLZT的光致高解析度主動變形鏡。其中，PLZT為鈦酸鋯酸鑭鉛，是具有(Pb1-yLay)(Zr1-xTix)O3組成的透明陶瓷。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一方面，本發明提供了一種用於EUV光刻的變形鏡，包括：基底；設置在所述基底上的第一電極層；設置在所述第一電極層上的形變層，所述形變層包括PLZT膜；設置在所述形變層上的第二電極層；設置在所述第二電極層上的平滑層；設置在所述平滑層上的EUV多層膜結構。本發明的發明人發現，驅動光從基底一側以特定光強分布垂直於基底後表面準直入射，根據不同的光強分布，使PLZT產生不同程度的形變，向物鏡系統引入特定的波前變化，從而達到調製物鏡系統波像差的目的。本發明公開的用於EUV光刻的變形鏡，用於調製系統的波像差。在EUV光刻系統中，其成像系統均被稱為物鏡系統。
在一些實施中，所述基底為具有超低熱膨脹係數的材料。優選地，所述具有超低熱膨脹係數的材料可以選自ULE、Zeronder中的一種，使得極紫外光刻物鏡系統波像差達到亞納米波長。由於EUV波長小，EUV光刻物鏡的波像差對鏡面的形變較為敏感，加之EUV光刻系統中光學元件會吸收大量能量轉化成熱，具有超低熱膨脹係數的材料的加入可以更好地防止EUV光刻機工作中產生的熱形變。
在一些實施例中，本發明所述的基底即指EUVL物鏡中的反射鏡，其厚度由反射鏡口徑(通常為反射鏡口徑的1/6到1/3)和集成裝調的一些其他約束共同決定，一般為數十毫米。
在一些實施例中，所述基底上安裝有冷卻裝置，可通過合理控制變形鏡結構的溫度，及時地將熱負載導出，從而降低工作狀態下產生的熱負載造成的PLZT薄膜光致形變滯後效應。
在一些實施例中，所述平滑層包括Si、Ni中的一種；優選地，所述平滑層的厚度為1μm-10μm。該平滑層可平滑添加過PLZT層和電極層後的表面，有效地降低表面粗糙度，同時增加第二電極層與Mo/Si多層膜之間粘附性。
在一些實施例中，所述EUV多層膜包括Mo/Si多層膜。優選地，所述Mo/Si多層膜包括40-60個周期的Mo/Si膜，每個Mo/Si膜的周期厚度為6.9nm-7.1nm。
在一些實施例中，所述EUV多層膜結構還包括保護層和/或防擴散層，所述保護層選自Ru、TiO2、RuO2中的一種或多種，所述防擴散層選自B4C，BN中的一種或多種。進一步優選地，所述保護層位於Mo/Si多層膜的頂層，起著防氧化、清洗中防止Mo/Si多層膜被破壞的作用；所述防擴散層處於每一Mo/Si或Si/Mo的界面間，用於提高界面對比度，從而提高多層膜反射率。
在一些實施例中，所述第一電極層和第二電極層分別包括金屬和/或金屬化合物，用作第一電極層和第二電極層的金屬和/或金屬化合物對驅動光透明，優選地，所述金屬和/或金屬化合物可選自ITO(錫摻雜三氧化銦)、AZO(鋁摻雜氧化鋅)中的一種或多種。
在一些實施例中，所述第一電極層和第二電極層的具體厚度分別根據PLZT的壓電特性與波像差調製需求確定，在本發明中，所述第一電極層和第二電極層的厚度分別可達數百納米至幾微米，進一步優選地，所述第一電極層和第二電極層的厚度分別為100nm-10μm。
在一些實施例中，所述PLZT膜具有特定極化方向。其極化方向是指在光碟機動下產生形變的方向，優選地，該特定極化方向指的是垂直於多層膜的方向。
另一方面，本發明還提供過了一種用於EUV光刻的變形鏡的製備方法，包括步驟：S1、在光學元件基底上沉積第一電極層；S2、在第一電極層上沉積形變層，所述形變層包括PLZT膜；S3、在形變層上沉積第二電極層；S4、在第二電極層上沉積平滑層；S5、在平滑層上沉積EUV多層膜結構。
本發明的發明人通過大量的實驗發現，基於PLZT的結構具有無電磁噪音幹擾，非接觸，形變量大，可採用連續變化光場進行控制的優點，本發明提供的用於EUV光刻的變形鏡可用於EUVL物鏡熱像差補償，是一種基於薄膜型PLZT的光致高解析度主動用於EUV光刻的變形鏡結構。
本發明的技術方案與現有技術相比，有益效果在於：本發明提供的用於EUV光刻的變形鏡結構具有無電磁噪音幹擾，非接觸，形變量大，可採用連續變化光場進行控制，易製作等優點。這裡的「非接觸」指的是，相比於目前現有採用電驅動的變形鏡，採用光場驅動的變形鏡，其驅動源——光場可通過成像或照明的方式使PLZT薄膜發生形變，從而實現無接觸。
附圖說明
圖1為根據本發明一個實施例的用於EUV光刻的變形鏡的結構示意圖；
圖2為根據本發明另一個實施例的用於EUV光刻的變形鏡的結構示意圖；
圖3為根據本發明另一個實施例的用於EUV光刻的變形鏡的結構示意圖。
附圖標記：100、用於EUV光刻的變形鏡，1、基底，2、第一電極層，3、形變層，4、第二電極層，5、平滑層，6、EUV多層膜結構，61、Mo層，62、Si層，63、保護層，64、防擴散層，10、冷卻裝置。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，而不構成對本發明的限制。
如圖1所示，本發明的一個實施例的一種用於EUV光刻的變形鏡100的結構示意圖。所述用於EUV光刻的變形鏡100包括：基底1；所述基底1上設置的第一電極層2；設置在所述第一電極層2上的形變層3，所述形變層3包括PLZT膜；設置在所述形變層3上的第二電極層4；設置在所述第二電極層4上的平滑層5；設置在所述平滑層5上的EUV多層膜結構6。驅動光從基底1一側以特定光強分布垂直於基底1後表面準直入射，根據不同的光強分布，使PLZT產生不同程度的形變，從而向物鏡系統引入特定的波前變化，達到調製物鏡系統波像差的目的。本發明公開的EUV光刻的變形鏡，用於調製系統的波像差。在EUV光刻系統中，其成像系統均被稱為物鏡系統。
如圖2所示，在具體的實施中，所述基底1上安裝有冷卻裝置10，可通過合理控制變形鏡結構的溫度，及時地將熱負載導出，從而降低工作狀態下產生的熱負載造成的PLZT薄膜光致形變滯後效應。
如圖3所示，在具體的實施中，所述EUV多層膜結構6還包括保護層63和/或防擴散層64，所述保護層63選自Ru、TiO2、RuO2中的一種或多種，所述防擴散層64選自B4C，BN中的一種。進一步優選地，所述保護層63位於Mo/Si多層膜的頂層，起著防氧化，清洗中防止Mo/Si多層膜被破壞的作用；所述防擴散層64處於每一Mo/Si或Si/Mo的界面間，用於提高界面對比度，從而提高多層膜反射率。
如圖1-3所示的用於EUV光刻的變形鏡。
在具體的實施例中，所述基底1為具有超低熱膨脹係數的材料。優選地，所述具有超低熱膨脹係數的材料可以選自ULE、Zeronder中的一種，使得極紫外光刻物鏡系統波像差達到亞納米波長。由於EUV波長小，EUV光刻物鏡的波像差對鏡面的形變較為敏感，加之EUV光刻系統中光學元件會吸收大量能量轉化成熱，具有超低熱膨脹係數的材料的加入可以更好地防止EUV光刻機工作中產生的熱形變。
在具體的實施例中，本發明所述的基底即指EUVL物鏡中的反射鏡，其厚度由反射鏡口徑(通常為反射鏡口徑的1/6到1/3)和集成裝調的一些其他約束共同決定，一般為數十毫米。
在具體的實施例中，所述平滑層5包括Si、Ni中的一種；優選地，所述平滑層5的厚度為1μm-10μm。該平滑層可平滑添加過PLZT層和電極層後的表面，有效地降低表面粗糙度，同時增加第二電極層與Mo/Si多層膜之間粘附性。
在具體的實施例中，所述EUV多層膜包括Mo/Si多層膜。優選地，所述Mo/Si多層膜包括40-60個周期的Mo/Si膜，每個Mo/Si膜的周期厚度為6.9nm-7.1nm。
在具體的實施例中，所述第一電極層2和第二電極層4分別包括金屬和/或金屬化合物，用作第一電極層2和第二電極層4的金屬和/或金屬化合物對驅動光透明，優選地，所述金屬和/或金屬化合物可選自ITO(錫摻雜三氧化銦)、AZO(鋁摻雜氧化鋅)中的一種或多種。
在具體的實施例中，所述第一電極層2和第二電極層4的具體厚度分別根據PLZT的壓電特性與波像差調製需求確定，在本發明中，所述第一電極層2和第二電極層4的厚度分別可達數百納米至幾微米，進一步優選地，所述第一電極層2和第二電極層4的厚度分別為100nm-10μm。
在具體的實施例中，在一些實施例中，所述PLZT膜具有特定極化方向。其極化方向是指在光碟機動下產生形變的方向，優選地，該特定極化方向指的是垂直於多層膜的方向。
在具體的實施例中，所述各膜層之間設置有粘結結構(圖中未示出)，該粘結結構可以在各膜層之間起到增加黏連性的作用，使得各膜層之間具有更佳的物理黏連性進一步優選地，所述粘結結構的厚度為數百納米至幾微米。
此外，本發明還提供過了一種用於EUV光刻的變形鏡的製備方法，包括步驟：S1、在光學元件基底上沉積第一電極層；S2、在第一電極層上沉積形變層，所述形變層包括PLZT膜；S3、在形變層上沉積第二電極層；S4、在第二電極層上沉積平滑層5；S5、在平滑層上沉積EUV多層膜結構。
本發明的技術方案與現有技術相比，有益效果在於：本發明提供的用於EUV光刻的變形鏡結構具有無電磁噪音幹擾，非接觸，形變量大，可採用連續變化光場進行控制，易製作等優點。這裡的「非接觸」指的是，相比於目前現有採用電驅動的變形鏡，採用光場驅動的變形鏡，其驅動源——光場可通過成像或照明的方式使PLZT薄膜發生形變，從而實現無接觸。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵「上」或「下」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。
儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
以上所述本發明的具體實施方式，並不構成對本發明保護範圍的限定。任何根據本發明的技術構思所作出的各種其他相應的改變與變形，均應包含在本發明權利要求的保護範圍內。