CN110850520A - 一种极紫外波段超宽带多层膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种极紫外波段超宽带多层膜的制备方法,包括:制备不同周期厚度的Mo/Si周期性多层膜;得到第一界面扩散层的平均厚度及第二界面扩散层的平均厚度,并得到Mo膜层厚度、Si膜层厚度与基底公转速度的关系式;根据指标要求利用四层模型进行膜系设计,得到Mo、Si膜层厚度序列;根据Mo、Si膜层厚度序列及关系式制备极紫外波段超宽带多层膜。本申请公开的上述技术方案,将Mo膜层与Si膜层接触所形成的第一界面扩散层和第二界面扩散层分别视为单独的一层,并采用四层模型进行极紫外波段超宽带多层膜膜系设计及制备,从而提高极紫外波段超宽带多层膜的控制精度,以解决超宽带多层膜的实际制备反射率偏离设计值的问题。
Description
技术领域
本申请涉及EUV光学***技术领域,更具体地说,涉及一种极紫外波段超宽带多层膜的制备方法。
背景技术
极紫外(Extreme Ultraviolet,EUV)多层膜在EUV光刻、EUV天文观测、EUV光谱仪及同步辐射等领域有着广泛的应用。由于极紫外光的波长短(≈13.5nm),材料吸收非常强烈,因此,需要采用周期厚度仅为几纳米的多层膜结构实现高的反射率。
常规的周期性多层膜入射角带宽比较窄(≈9°),应用范围比较受限,因此,宽带多层膜的研发备受关注。对于极紫外波段超宽带(入射角带宽超过24°)多层膜而言,要实现其既能在较大的入射角范围内具有较高的反射率,又能在指定入射角内保证反射率恒定,则必须使用非规整膜系,而且要对多层膜结构具有清晰的认知,并且对结构控制精度要求极高。极紫外波段超宽带多层膜结构进行设计及制备时面临的关键问题之一是界面问题:Mo/Si界面扩散一方面会产生扩散层,另一方面会消耗Mo、Si而使薄膜的厚度变薄,多层膜结构发生变化会使实际制备出的多层膜的反射率偏离设计值,因此,则会导致最终制备出的多层膜在指定入射角范围内的波动比大,即会降低极紫外波段超宽带多层膜的性能。
综上所述,如何提高极紫外波段超宽带多层膜的控制精度,以降低实际制备出的多层膜的反射率与设计值之间的偏离情况,从而提高其性能,是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本申请的目的是提供一种极紫外波段超宽带多层膜的制备方法,以提高极紫外波段超宽带多层膜的控制精度,从而降低实际制备出的多层膜的反射率与设计值之间的偏离情况,进而提高极紫外波段超宽带多层膜的性能。
为了实现上述目的,本申请提供如下技术方案:
一种极紫外波段超宽带多层膜的制备方法,包括:
制备不同周期厚度的Mo/Si周期性多层膜;在所述Mo/Si周期性多层膜中,一个周期内的膜层结构为Si膜层/第一界面扩散层/Mo膜层/第二界面扩散层形成的四层模型,所述第一界面扩散层为Si在Mo上生长形成的扩散层,所述第二界面扩散层为Mo在Si上生长形成的扩散层;
利用所述Mo/Si周期性多层膜得到所述第一界面扩散层的平均厚度及所述第二界面扩散层的平均厚度,并分别得到Mo膜层厚度、Si膜层厚度与基底公转速度的关系式;
根据极紫外波段超宽带多层膜的指标要求,利用所述四层模型进行膜系设计,得到Mo、Si膜层厚度序列;
根据所述Mo、Si膜层厚度序列及所述关系式得到与所述Mo、Si膜层厚度序列对应的基底公转速度,并将所述基底公转速度输入镀膜机完成所述极紫外波段超宽带多层膜的制备。
优选的,利用所述Mo/Si周期性多层膜得到所述第一界面扩散层的平均厚度及所述第二界面扩散层的平均厚度,包括:
获取所述Mo/Si周期性多层膜的极紫外波段反射率光谱及掠入射X射线反射谱;
通过所述极紫外波段反射率光谱及所述掠入射X射线反射谱反演得到所述第一界面扩散层的平均厚度、所述第二界面扩散层的平均厚度。
优选的,利用所述Mo/Si周期性多层膜得到Mo膜层厚度、Si膜层厚度与基底公转速度的关系式,包括:
获取所述Mo/Si周期性多层膜的极紫外波段反射率光谱及掠入射X射线反射谱;
利用所述极紫外波段反射率光谱及所述掠入射X射线反射谱得到Mo膜层有效厚度dMo、Si膜层有效厚度dSi;
获取对应周期内与所述Mo膜层有效厚度dMo对应的基底公转速度VMo、与所述Si膜层有效厚度dSi对应的基底公转速度VSi;
优选的,根据极紫外波段超宽带多层膜的指标要求,利用所述四层模型进行膜系设计,得到Mo、Si膜层厚度序列,包括:
计算不同Mo、Si膜层厚度序列在固定波长、不同入射角下的反射谱RCal(θ);
其中,θ为入射角,θMax和θMin分别为所述指标要求中对应的最大入射角和最小入射角,R(θ)为所述指标要求对应的反射谱。
优选的,计算不同Mo、Si膜层厚度序列在固定波长、不同入射角下的反射谱RCal(θ),包括:
采用有效界面法利用菲涅尔公式得到单一膜层的反射率,并采用递推法得到多层膜的反射率;
通过多层膜的反射率得到不同Mo、Si膜层厚度序列在固定波长、不同入射角下的反射谱RCal(θ)。
优选的,通过寻优算法对评价函数进行寻优,包括:
通过遗传算法、Levenberg-Marquardt算法、退火算法中的任一种算法对评价函数进行寻优。
优选的,完成所述极紫外波段超宽带多层膜的制备,包括:
通过磁控溅射沉积、蒸发法沉积或电子束沉积完成所述极紫外波段超宽带多层膜的制备。
本申请提供了一种极紫外波段超宽带多层膜的制备方法,包括:制备不同周期厚度的Mo/Si周期性多层膜;在Mo/Si周期性多层膜中,一个周期内的膜层结构为Si膜层/第一界面扩散层/Mo膜层/第二界面扩散层形成的四层模型,第一界面扩散层为Si在Mo上生长形成的扩散层,第二界面扩散层为Mo在Si上生长形成的扩散层;利用Mo/Si周期性多层膜得到第一界面扩散层的平均厚度及第二界面扩散层的平均厚度,并分别得到Mo膜层厚度、Si膜层厚度与基底公转速度的关系式;根据极紫外波段超宽带多层膜的指标要求,利用四层模型进行膜系设计,得到Mo、Si膜层厚度序列;根据Mo、Si膜层厚度序列及关系式得到与Mo、Si膜层厚度序列对应的基底公转速度,并将基底公转速度输入镀膜机完成极紫外波段超宽带多层膜的制备。
本申请公开的上述技术方案,将Mo膜层与Si膜层接触所形成的第一界面扩散层和第二界面扩散层分别视为单独的一层,并预先通过制备不同周期厚度的Mo/Si周期性多层膜而得到这两个界面扩散层的平均厚度,且采用四层模型进行膜系设计,并最终根据膜系设计制备极紫外波段超宽带多层膜,以解决极紫外波段超宽带多层膜在结构设计及制备时所面临的界面问题,从而尽量避免多层膜结构发生变化,以解决实际制备出的极紫外波段超宽带多层膜的反射率偏离设计值的问题,也就是说,上述制备方法可以提高极紫外波段超宽带多层膜的控制精度,以降低实际制备出的多层膜的反射率与设计值之间的偏离情况,从而提高极紫外波段超宽带多层膜的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种极紫外波段超宽带多层膜的制备方法的流程图;
图2为本申请实施例提供的膜系设计时所对应的13.5nm波长的极紫外波段反射光谱图;
图3为本申请实施例提供的膜系设计所得到的极紫外波段超宽带多层膜中各个膜层厚度的分布示意图;
图4为本申请实施例提供的Mo膜层、Si膜层所对应的基底公转速度序列图;
图5为本申请实施例提供的实际制备得到的极紫外波段超宽带多层膜的13.5nm波长的极紫外反射谱图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
参见图1,其示出了本申请实施例提供的一种极紫外波段超宽带多层膜的制备方法的流程图,可以包括:
S11:制备不同周期厚度的Mo/Si周期性多层膜。
在Mo/Si周期性多层膜中,一个周期内的膜层结构为Si膜层/第一界面扩散层/Mo膜层/第二界面扩散层形成的四层模型,第一界面扩散层为Si在Mo上生长形成的扩散层,第二界面扩散层为Mo在Si上生长形成的扩散层。
预先制备不同周期厚度的Mo/Si周期性多层膜(具体可以制备多个Mo/Si周期性多层膜),其中,在Mo/Si周期性多层膜中,Mo膜层为吸收层,Si膜层为间隔层。
在制备得到Mo/Si周期性多层膜时,将Mo、Si相互扩散而形成的界面扩散层视为一个单独的膜层(用MoxSiy表示,在本申请中,x为1,y为2,即界面扩散层可以表示为MoSi2,当然,也可以视具体情况而为x和y取其他的值),而且考虑到Mo在Si上生长形成的界面扩散层(即Mo-on-Si)的厚度与Si在Mo上生长形成的界面扩散层(即Si-on-Mo)的厚度显著不同,因此,为了提高后续所要制备的极紫外波段超宽带多层膜的控制精度,则可以将两者区别开来,即将Si在Mo上生长所形成的扩散层视为第一界面扩散层,将Mo在Si上生长所形成的扩散层视为第二界面扩散层。相应地,在Mo/Si周期性多层膜中,一个周期内的膜层结构即为由Si膜层/第一界面扩散层/Mo膜层/第二界面扩散层而形成的四层模型。
S12:利用Mo/Si周期性多层膜得到第一界面扩散层的平均厚度及第二界面扩散层的平均厚度,并分别得到Mo膜层厚度、Si膜层厚度与基底公转速度的关系式。
在制备得到不同周期厚度的Mo/Si周期性多层膜之后,分别得到Mo/Si周期性多层膜每个周期内的第一界面扩散层的厚度、第二界面扩散层的厚度,然后,根据所得到的厚度对应得到第一界面扩散层的平均厚度及第二界面扩散层的平均厚度。
另外,可以分别得到Mo/Si周期性多层膜中每个周期内的Mo膜层厚度、Si膜层厚度,并可以同时获取在制备Mo/Si周期性多层膜时与Mo膜层厚度对应的基底公转速度、与Si膜层厚度对应的基底公转速度,然后,得到Mo膜层厚度与基底公转速度的关系式、Si膜层厚度与基底公转速度的关系式。
其中,这里提及的基底公转速度具体指的是基底在经过相应靶材有效沉积区域时的转速。
S13:根据极紫外波段超宽带多层膜的指标要求,利用四层模型进行膜系设计,得到Mo、Si膜层厚度序列。
之后,则可以根据所要制备的极紫外波段超宽带多层膜的指标要求,利用四层模型进行膜系设计,以通过膜系设计得到与所要制备的极紫外波段超宽带多层膜相对应的Mo、Si膜层厚度序列。具体可以参见图2和图3,其中,图2示出了本申请实施例提供的膜系设计时所对应的13.5nm波长的极紫外波段反射光谱图,图3示出了本申请实施例提供的膜系设计所得到的极紫外波段超宽带多层膜中各个膜层厚度的分布示意图。
其中,这里提到的极紫外波段超宽带多层膜的指标要求具体包括但不限于设定的极紫外波段超宽带多层膜所对应的目标反射谱的入射角范围、反射率大小,而且在膜系设计时,第一界面扩散层的厚度、第二界面扩散层的厚度保持恒定,且具体由步骤S12决定。
S14:根据Mo、Si膜层厚度序列及关系式得到与Mo、Si膜层厚度序列对应的基底公转速度,并将基底公转速度输入镀膜机完成极紫外波段超宽带多层膜的制备。
在通过四层模型进行膜系设计,得到Mo、Si膜层厚度序列之后,则可以通过Mo、Si膜层厚度序列及上述两个关系式得到与Mo、Si膜层厚度序列对应的基底公转速度。具体可以参见图4,其示出了本申请实施例提供的Mo膜层、Si膜层所对应的基底公转速度序列图。
然后,则可以将所得到的基底公转速度输入到镀膜机中,通过镀膜机完成极紫外波段超宽带多层膜的制备。具体可以参见图5,其示出了本申请实施例提供的实际制备得到的极紫外波段超宽带多层膜的13.5nm波长的极紫外反射谱图。
通过图2和图5可知,理论计算与实际制备的极紫外波段超宽带多层膜的吻合度比较高,即通过本申请的上述方案最终可以得到在大角度范围内反射率高且在指定入射角范围内反射率波动比较小的极紫外波段超宽带多层膜结构,从而可以提高极紫外波段超宽带多层膜的性能。
本申请公开的上述技术方案,将Mo膜层与Si膜层接触所形成的第一界面扩散层和第二界面扩散层分别视为单独的一层,并预先通过制备不同周期厚度的Mo/Si周期性多层膜而得到这两个界面扩散层的平均厚度,且采用四层模型进行膜系设计,并最终根据膜系设计制备极紫外波段超宽带多层膜,以解决极紫外波段超宽带多层膜在结构设计及制备时所面临的界面问题,从而尽量避免多层膜结构发生变化,以解决实际制备出的极紫外波段超宽带多层膜的反射率偏离设计值的问题,也就是说,上述制备方法可以提高极紫外波段超宽带多层膜的控制精度,以降低实际制备出的多层膜的反射率与设计值之间的偏离情况,从而提高极紫外波段超宽带多层膜的性能。
本申请实施例提供的一种极紫外波段超宽带多层膜的制备方法,利用Mo/Si周期性多层膜得到第一界面扩散层的平均厚度及第二界面扩散层的平均厚度,可以包括:
获取Mo/Si周期性多层膜的极紫外波段反射率光谱及掠入射X射线反射谱;
通过极紫外波段反射率光谱及掠入射X射线反射谱反演得到第一界面扩散层的平均厚度、第二界面扩散层的平均厚度。
具体可以通过如下方式得到第一界面层的平均厚度及第二界面层的平均厚度:
获取制备得到的Mo/Si周期性多层膜的极紫外波段反射率光谱和掠入射X射线反射谱,然后,在四层模型的基础上进行反演得到第一界面扩散层的平均厚度、第二界面扩散层的平均厚度。
上述将极紫外波段反射率光谱和掠入射X射线反射谱同时作为目标值进行平均厚度获取的方式的准确率比较高,因此,可以提高最终所制备出的极紫外波段超宽带多层膜的控制精度,从而可以提高最终所制备出的极紫外波段超宽带多层膜的性能。
本申请实施例提供的一种极紫外波段超宽带多层膜的制备方法,利用Mo/Si周期性多层膜得到Mo膜层厚度、Si膜层厚度与基底公转速度的关系式,可以包括:
获取Mo/Si周期性多层膜的极紫外波段反射率光谱及掠入射X射线反射谱;
利用极紫外波段反射率光谱及掠入射X射线反射谱得到Mo膜层有效厚度dMo、Si膜层有效厚度dSi;
获取对应周期内与Mo膜层有效厚度dMo对应的基底公转速度VMo、与Si膜层有效厚度dSi对应的基底公转速度VSi;
可以通过如下方式分别得到Mo膜层厚度与基底公转速度的关系式、Si膜层厚度与基底公转速度的关系式:
步骤1:获取Mo/Si周期性多层膜的极紫外波段反射率光谱及掠入射X射线反射谱;
步骤2:利用所获取到的极紫外波段反射率光谱及掠入射X射线反射率得到Mo膜层有效厚度dMo、Si膜层有效厚度dSi;
步骤3:获取对应周期内与Mo膜层有效厚度dMo对应的基底公转速度VMo、与Si膜层有效厚度dSi对应的基底公转速度VSi;
在上述过程中,将极紫外波段反射率光谱及掠入射X射线反射谱同时作为目标值,采用多目标遗传算法进行拟合,得到膜系结构同时满足极紫外波段反射率光仪及X射线衍射仪的测试结果,拟合精度更高,其中,不同基底公转速度条件下制备的Mo/Si周期性多层膜的结果如表1所示:
表1不同基底公转速度条件下制备得到的Mo/Si周期性多层膜拟合结果
本申请实施例提供的一种极紫外波段超宽带多层膜的制备方法,根据极紫外波段超宽带多层膜的指标要求,利用四层模型进行膜系设计,得到Mo、Si膜层厚度序列,可以包括:
计算不同Mo、Si膜层厚度序列在固定波长、不同入射角下的反射谱RCal(θ);
其中,θ为入射角,θMax和θMin分别为指标要求中对应的最大入射角和最小入射角,R(θ)为指标要求对应的反射谱。
根据所要制备的极紫外波段超宽带多层膜的指标要求,利用四层模型进行膜系设计,得到Mo、Si膜层厚度序列的具体过程可以为:
步骤a:计算多个不同Mo、Si膜层厚度序列在固定波长、不同入射角下的反射谱RCal(θ);
步骤b:通过寻优算法对评价函数dθ进行寻优,以确定评价函数MF最小时所对应的反射谱RCal(θ),并确定与反射谱RCal(θ)对应的Mo、Si膜层厚度序列,其中,θ为入射角,θMax和θMin分别为指标要求中对应的最大入射角和最小入射角,R(θ)为指标要求对应的反射谱。
通过步骤b可知,寻优即为寻找使评价函数MF最小的Mo、Si膜层厚度序列。在寻优时,在每个周期中,固定第一界面扩散层和第二界面扩散层不变,将Mo膜层厚度、Si膜层厚度作为变量进行膜系设计,而且Mo膜层和Si膜层的光学常数及致密度均保持恒定不变。
本申请实施例提供的一种极紫外波段超宽带多层膜的制备方法,计算不同Mo、Si膜层厚度序列在固定波长、不同入射角下的反射谱RCal(θ),可以包括:
采用有效界面法利用菲涅尔公式得到单一膜层的反射率,并采用递推法得到多层膜的反射率;
通过多层膜的反射率得到不同Mo、Si膜层厚度序列在固定波长、不同入射角下的反射谱RCal(θ)。
可以采用递推法计算不同Mo、Si膜层厚度序列在固定波长、不同入射角下的反射谱RCal(θ)。具体地,可以先采用有效界面法利用菲涅尔公式得到单一膜层的反射率,然后,再利用递推法得到多层膜的反射率,最终可以计算得到Mo、Si膜层厚度序列在固定波长、不同入射角的反射谱为RCal(θ)。
本申请实施例提供的一种极紫外波段超宽带多层膜的制备方法,通过寻优算法对评价函数进行寻优,可以包括:
通过遗传算法、Levenberg-Marquardt算法、退火算法中的任一种算法对评价函数进行寻优。
可以通过遗传算法、Levenberg-Marquardt算法、退火算法中的任一种算法对评价函数进行寻优。当然,也可以利用其他算法进行寻优,本申请对此不做任何限定。
本申请实施例提供的一种极紫外波段超宽带多层膜的制备方法,完成所述极紫外波段超宽带多层膜的制备,可以包括:
通过磁控溅射沉积、蒸发法沉积或电子束沉积完成极紫外波段超宽带多层膜的制备。
可以利用磁控溅射沉积、蒸发法沉积或电子束沉积的方式来制备极紫外波段超宽带多层膜,这些方式具有对膜厚控制精度高、性能稳定等特点,从而可以提高所制备出的极紫外波段超宽带多层膜的精度。当然,也可以采用其他方式进行极紫外波段超宽带多层膜的制备,本申请对制备的具体方式不做任何限定。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外,本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明,以免过多赘述。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种极紫外波段超宽带多层膜的制备方法,其特征在于,包括:
制备不同周期厚度的Mo/Si周期性多层膜;在所述Mo/Si周期性多层膜中,一个周期内的膜层结构为Si膜层/第一界面扩散层/Mo膜层/第二界面扩散层形成的四层模型,所述第一界面扩散层为Si在Mo上生长形成的扩散层,所述第二界面扩散层为Mo在Si上生长形成的扩散层;
利用所述Mo/Si周期性多层膜得到所述第一界面扩散层的平均厚度及所述第二界面扩散层的平均厚度,并分别得到Mo膜层厚度、Si膜层厚度与基底公转速度的关系式;
根据极紫外波段超宽带多层膜的指标要求,利用所述四层模型进行膜系设计,得到Mo、Si膜层厚度序列;
根据所述Mo、Si膜层厚度序列及所述关系式得到与所述Mo、Si膜层厚度序列对应的基底公转速度,并将所述基底公转速度输入镀膜机完成所述极紫外波段超宽带多层膜的制备。
2.根据权利要求1所述的极紫外波段超宽带多层膜的制备方法,其特征在于,利用所述Mo/Si周期性多层膜得到所述第一界面扩散层的平均厚度及所述第二界面扩散层的平均厚度,包括:
获取所述Mo/Si周期性多层膜的极紫外波段反射率光谱及掠入射X射线反射谱;
通过所述极紫外波段反射率光谱及所述掠入射X射线反射谱反演得到所述第一界面扩散层的平均厚度、所述第二界面扩散层的平均厚度。
5.根据权利要求4所述的极紫外波段超宽带多层膜的制备方法,其特征在于,计算不同Mo、Si膜层厚度序列在固定波长、不同入射角下的反射谱RCal(θ),包括:
采用有效界面法利用菲涅尔公式得到单一膜层的反射率,并采用递推法得到多层膜的反射率;
通过多层膜的反射率得到不同Mo、Si膜层厚度序列在固定波长、不同入射角下的反射谱RCal(θ)。
6.根据权利要求4所述的极紫外波段超宽带多层膜的制备方法,其特征在于,通过寻优算法对评价函数进行寻优,包括:
通过遗传算法、Levenberg-Marquardt算法、退火算法中的任一种算法对评价函数进行寻优。
7.根据权利要求1所述的极紫外波段超宽带多层膜的制备方法,其特征在于,完成所述极紫外波段超宽带多层膜的制备,包括:
通过磁控溅射沉积、蒸发法沉积或电子束沉积完成所述极紫外波段超宽带多层膜的制备。
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- 2019-12-03 CN CN201911222937.2A patent/CN110850520A/zh active Pending
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