具有抗濺射損傷和抗氧化性的高熱穩定性極紫外多層膜的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于極紫外光刻技術領域，具體涉及一種具有抗濺射損傷和抗氧化性的高熱穩定性極紫外多層膜。
【背景技術】
[0002]極紫外光刻(ExtremeUltrav1letLithography，EUVL)技術是使用EUV波段，主要是13.5nm波段，進行光刻的微納加工技術。目前，EUVL技術已經能夠實現7nm線寬的刻蝕工藝，并具備進一步縮小刻蝕線寬的可能性。這在大規模集成電路制造領域具有重要意義，能夠實現更大密度的元件集成，以及更低的能耗。
[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材料在這一波段都具有強吸收，無法采用傳統的折射式光學系統，所以極紫外光刻系統的照明系統、掩模和投影物鏡均采用反射式設計，其反射光學元件需鍍有周期性多層膜以提高反射率。極紫外光刻系統一般采用激光等離子體光源，激光等離子體光源的原理是采用高強度的激光轟擊靶材產生等離子，從而輻射出極紫外光。
[0004]激光等離子體光源輻射出的極紫外光需要采用鍍有極紫外多層膜的收集鏡進行收集，而收集鏡上的極紫外多層膜靠近激光等離子體，需要承受極其惡劣的使用環境。首先，為降低轟擊靶材產生的碎肩在極紫外光收集鏡上的沉積速率，一般要對收集鏡進行加熱，這要求收集鏡上多層膜必須承受高于400°C的溫度。其次，從激光等離子體濺射出來的高能粒子不斷轟擊多層膜表面，會對多層膜表面產生刻蝕和剝離作用。再次，在強極紫外輻照條件下，多層膜表面附著的水汽所導致的多層膜表面氧化也十分嚴重。為適應上述惡劣的使用環境，需研制一種具有抗濺射損傷和抗氧化性能的高熱穩定性極紫外多層膜。
[0005]現有技術中，為了使多層膜表面具備抗氧化性，一般在普通Mo/Si多層膜表面鍍制Ru、Ti02、Nb203等保護層，但這些保護層的抗高能粒子派射損傷能力不甚理想。而為達到多層膜表面抗濺射損傷的目的，一般在普通Mo/Si多層膜表面鍍制TiN、CrN等保護層，但這些保護層的抗氧化能力又無法滿足要求。現有技術中，為達到阻止在高溫下Mo-Si間相互擴散的效果，需在Mo/Si多層膜膜層間加入防擴散的阻擋層，常用的阻擋層材料有C、SiC、B4C、BN、Mo2C、Si02、Si3N4等，但這些阻擋層材料要么熱穩定性達不到要求，要么因阻擋層本身吸收過大而使多層膜初始反射率相對于Mo/Si多層膜降低太大。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是解決現有技術中極紫外多層膜無法兼備抗濺射損傷、抗氧化性能、高熱穩定性、較好的反射率的技術問題，提供一種具有抗濺射損傷和抗氧化性的高熱穩定性極紫外多層膜。
[0007]本發明解決上述技術問題采用的技術方案如下。
[0008]具有抗濺射損傷和抗氧化性的高熱穩定性極紫外多層膜，主要由從下至上依次設置在基底上的周期層和表面保護層組成，所述周期層由從下至上依次排列的Si層、第一阻擋層、Mo層、第二阻擋層組成；
[0009]所述表面保護層的材料為T1、Al、N三種元素按摩爾比(0.5-1):(0.5-1):1組成的化合物。
[0010]進一步的，所述第一阻擋層和第二阻擋層的材料均為B、C、N三種元素按摩爾比2.5:0.5: (0.25-1)組成的化合物。
[0011]進一步的，所述第一阻擋層和第二阻擋層通過反應磁控濺射沉積法制備，濺射靶為B4C靶，反應氣體為N2氣。
[0012]進一步的，所述表面保護層的厚度為2_4nm。
[0013]進一步的，所述表面保護層由反應磁控濺射沉積法制備，濺射靶為T1-Al合金靶，
派射氣體為N2氣。
[OOM]進一步的，所述第一阻擋層的厚度為0.7-0.9nm。
[0015]進一步的，所述第二阻擋層的厚度為0.3-0.5nm。
[0016]進一步的，所述周期層的周期數為40-60。
[0017]進一步的，所述周期層的每個周期的厚度為7nm。
[0018]與現有技術相比，本發明的有益效果為:
[0019]本發明的紫外多層膜的表面鍍有T1-Al-N三元化合物作為表面保護層，膜層間設有B-C-N三元化合物作為阻擋層，通過調節T1-Al-N三種元素的摩爾比以及表面保護層的厚度，能夠使多層膜的抗濺射損傷和抗氧化性能滿足要求的同時，反射率相對于Mo/Si多層膜的降低程度也在合理范圍之內，通過調節B-C-N三種元素的摩爾比，能夠使多層膜的熱穩定性滿足要求同時，反射率相對于Mo/Si多層膜的降低程度也在合理范圍之內。既滿足了激光等離子體光源收集鏡對多層膜的抗濺射損傷、抗氧化性能、高穩定性的要求，又使收集鏡的收集效率也在合理范圍之內，使收集鏡能夠在惡劣環境下使用。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的極紫外多層膜的結構示意圖；
[0021]圖2中，a為加熱后對比例1的Mo/Si多層膜的高分辨透射電鏡圖像，b為加熱后實施例1的Mo/BCN/Si/BCN多層膜的高分辨透射電鏡圖像；
[0022]圖3為本發明的極紫外多層膜的反射率隨T1-Al-N三種元素摩爾比變化的曲線；
[0023]圖4為本發明的極紫外多層膜的反射率隨T1-Al-N三種元素厚度變化的曲線；
[0024]圖中，1、基底，2、周期層，21、Si層，22、第一阻擋層，23、Mo層，24、第二阻擋層3、表面保護層。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖進一步說明本發明。
[0026]如圖1所示，本發明的具有抗濺射損傷和抗氧化性的高熱穩定性極紫外多層膜，由從下至上依次設置在基底1上的周期層2和表面保護層3組成。
[0027]其中，基底1沒有特殊限制，采用本領域技術人員熟知基底即可。
[0028]周期層2的周期數一般為40-60，厚度優選為7nm，一般由從下至上依次排列的Si層
21、第一阻擋層22、Mo層23、第二阻擋層24組成。Si層21的材料為Si，厚度一般為3.8nm，Mo層23的材料為Mo，厚度一般為2.0nm，Si層21和Mo層23可以采用本領域技術人員的熟知方式制備。第一阻擋層22的厚度為0.7-0.9nm，第二阻擋層24的厚度為0.3-0.5nm，第一阻擋層22和第二阻擋層24的材料可以相同也可以不同，分別為B、C、N三種元素按摩爾比2.5:0.5:(0.25-1)組成的化合物。第一阻擋層22和第二阻擋層24可以通過反應磁控濺射沉積法制備，濺射靶為B4C靶，反應氣體為N2氣。B-C-N三元化合物具有很高的化學惰性，通過調節B-C-N三元化合物的摩爾比，能夠有效阻擋在高溫下Mo-Si間的相互擴散，同時B-C-N三元化合物的吸收較小，因而加入B-C-N阻擋層后多層膜反射率的下降不顯著。
[0029]表面保護層3的厚度為2-4nm。表面保護層3的材料為T1、Al、N三種元素按摩爾比(0.5-1):(0.5-1): 1組成的化合物，可以通過反應磁控濺射沉積法制備，濺射靶為T1-Al合金靶，濺射氣體為N2氣。TiN具有很高的熱硬度，能夠抗高能粒子濺射損傷，在TiN中加入A1后，A1在高溫下生成一層很薄很致密的氧化層A1203，能夠有效阻止多層膜表面進一步氧化。通過調節T1-Al-N三種元素的摩爾比和表面保護層的厚度能夠有效調節表面保護層的抗濺射損傷和抗氧化的性能，同時控制多層膜反射率下降在可承受的范圍之內。
[0030]以下結合對比例和實施例進一步說明本發明。
[0031]對比例1
[0032]極紫外多層膜，由從下至上依次設置在基底1上的周期層和第二Si層組成。其中，周期層由從下至上依次排列的4.2nm厚的第一Si層、2.8nm厚的Mo層23組成。第二Si層的厚度為4.2nm。該極紫外多層膜記作Mo/Si多層膜。
[0033]實施例1
[0034]高熱穩定性極紫外多層膜，由從下至上依次設置在基底1上的周期層2和第二Si層組成。其中