激光等离子体极紫外光源收集镜多层膜若干问题研究
发布时间：2021-10-18 06:32
激光等离子体光源收集镜是极紫外光刻光学系统关键元件之一,收集镜多层膜的性能决定了收集镜性能的上限。相比于其他光学元件,收集镜多层膜的沉积有其特殊性。首先,为滤除红外光,收集镜表面可能需要加工红外光栅,多层膜需要在光栅这种微结构上沉积;其次,收集镜边缘倾角大于45°,多层膜需要在这种大倾角下沉积。上述沉积条件均会降低多层膜反射率,因此需要研究多层膜在上述条件下的沉积过程,弄清楚相关机理,并提出对应解决方案。本论文围绕上述问题,开展了以下研究工作:1、具有光栅结构的收集镜基底上多层膜沉积研究。基于“几何线追迹”磁控溅射镀膜模型,提出了一种判断光栅对沉积粒子是否遮挡的算法,并建立了大口径曲面光栅上镀膜的仿真模型。利用模型对具有红外光栅结构收集镜基底镀膜后表面的轮廓变化进行仿真模拟,并且进行了验证实验,采用透射电镜测量了光栅上Mo/Si多层膜微观结构。实验结果与仿真的结果高度吻合,验证了模型的准确性。最后基于上述模型计算得到了由于多层膜沉积导致的光栅缺陷部分占收集镜整体面积的1.15%,光栅轮廓的改变对EUV反射率影响较小。2、建立了磁控溅射全物理模型,该模型包括了:1)由溅射靶刻蚀槽道形貌直...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
周期性Mo/Si多层膜多个界面相长干涉示意图
第1章绪论3CO2红外驱动激光激发为Sn等离子体；再经过退激发辐射出13.5nm的工作光；辐射出的极紫外光经过极紫外光源反射镜（ExtremeUltra-violetsourcecollector）的反射聚焦，通过极紫外光刻机系统的IF(IntermediateFocus)点，进入到光刻的照明系统(IlluminationOptics)中。极紫外光刻照明成像的工作原理是：极紫外光照明到极紫外光刻系统的掩膜板(Reticle或mask)上，得到掩模板图案上的相干信息；经过物镜系统(ProjectionOptics)缩小成像，将掩模板的图样投影到涂有光刻胶的的晶板(wafer)上完成曝光过程。图1.2极紫外光刻光学系统结构Figure1.2Thestructureoftheopticalsystemofextremeultravioletlithography光源系统是光刻最重要的系统之一，它是光刻的成像质量、输出功率、系统结构复杂度、以及光刻机使用寿命等问题的决定性因素之一，极大地影响极紫外光刻机产业化的发展。激光等离子体光源具有能量转化效率高、输出功率强，使用寿命长等特点，成为极紫外光刻光源系统的首选方案。它具有Sn靶产生器，红外驱动激光发生器、极紫外光源反射镜等结构。极紫外光源系统中，收集镜反射极紫外光时[7-9]，收集镜表面的Mo/Si多层膜对极紫外光波段光的反射率如图1.3所示。理论上，13.5nm的极紫外波段的反射率达到75%，而在红外波段，多层膜结构对于红外光的反射率在90%以上[10]。光源中部分红外激光会经过反射镜的反射进入到照明系统。这些红外光会对极紫外光刻元件造成热损伤，降低极
激光等离子体极紫外光源收集镜若干问题研究4紫外光刻机的寿命。因此，需要在极紫外光刻系统中添加红外光滤除元件，延长光刻机使用寿命，实现极紫外光刻机的量产。图1.3Mo/Si多层膜对极紫外的反射率Figure1.3ReflectivityofMo/Simultilayercoating目前极紫外光刻的红外滤除装置有透过式光栅薄膜滤光片、反射式光栅滤光装置、具有光栅结构的极紫外光刻收集镜。透过式光栅薄膜滤光片和具有光栅结构的极紫外光刻收集镜的结构如图1.4所示。透过式光栅薄膜滤光片是由Zn、Si等材料制作的透过式光栅或者薄膜结构，滤光片具有反射或吸收红外光，透过极紫外光的特性。进入照明系统的光会先经过滤光片再聚焦到IF点，实现滤除光源中红外光的功能。滤光片对于红外光的吸收率或反射率达到97%以上，对于极紫外光的透过率为70%左右。反射式滤光装置是由相位光栅或闪耀光栅结构为基底，表面上沉积Mo/Si多层膜，来提高光栅对极紫外光的反射率。反射式滤光装置放置在收集镜与IF点之间。从收集镜反射的极紫外光经过光栅的反射进入到IF点；红外光经过光栅的衍射，将红外光大部分能量从0级转移到其他级次上。从而减少进入极紫外光照明系统的红外光光强，实现红外光的滤除。由于红外衍射光栅表面沉积Mo/Si多层膜结构，因此它对极紫外光反射率的损耗大部分来自于多层膜结构本身，所以反射光栅结构本身对极紫外光损耗达到20%以上。由于反射光栅对极紫外光反
【参考文献】：
期刊论文
[1]高精度光学元件支撑装置面形复现性分析与测量[J]. 王辉,周烽,王丽萍,于杰,金春水. 中国激光. 2013(12)
[2]Xe介质极紫外光源时间特性及最佳条件研究[J]. 赵永蓬,徐强,肖德龙,丁宁,谢耀,李琦,王骐. 物理学报. 2013(24)
[3]32nm节点极紫外光刻掩模的集成研制[J]. 杜宇禅,李海亮,史丽娜,李春,谢常青. 光学学报. 2013(10)
[4]CO2激光等离子体极紫外光源收集镜研究[J]. 朱新旺,王新兵,傅焰峰,卢彦兆,石玉华. 激光技术. 2010(06)
[5]关于光学元件波面测量中的功率谱密度[J]. 于瀛洁,李国培. 计量学报. 2003(02)
[6]光学薄膜自动设计（Ⅰ）—评价函数的构成[J]. 唐晋发,蒋百川,郑权. 浙江大学学报. 1979(03)
博士论文
[1]极紫外投影光刻中若干关键技术研究[D]. 金春水.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2003
本文编号：3442411
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
周期性Mo/Si多层膜多个界面相长干涉示意图
第1章绪论3CO2红外驱动激光激发为Sn等离子体；再经过退激发辐射出13.5nm的工作光；辐射出的极紫外光经过极紫外光源反射镜（ExtremeUltra-violetsourcecollector）的反射聚焦，通过极紫外光刻机系统的IF(IntermediateFocus)点，进入到光刻的照明系统(IlluminationOptics)中。极紫外光刻照明成像的工作原理是：极紫外光照明到极紫外光刻系统的掩膜板(Reticle或mask)上，得到掩模板图案上的相干信息；经过物镜系统(ProjectionOptics)缩小成像，将掩模板的图样投影到涂有光刻胶的的晶板(wafer)上完成曝光过程。图1.2极紫外光刻光学系统结构Figure1.2Thestructureoftheopticalsystemofextremeultravioletlithography光源系统是光刻最重要的系统之一，它是光刻的成像质量、输出功率、系统结构复杂度、以及光刻机使用寿命等问题的决定性因素之一，极大地影响极紫外光刻机产业化的发展。激光等离子体光源具有能量转化效率高、输出功率强，使用寿命长等特点，成为极紫外光刻光源系统的首选方案。它具有Sn靶产生器，红外驱动激光发生器、极紫外光源反射镜等结构。极紫外光源系统中，收集镜反射极紫外光时[7-9]，收集镜表面的Mo/Si多层膜对极紫外光波段光的反射率如图1.3所示。理论上，13.5nm的极紫外波段的反射率达到75%，而在红外波段，多层膜结构对于红外光的反射率在90%以上[10]。光源中部分红外激光会经过反射镜的反射进入到照明系统。这些红外光会对极紫外光刻元件造成热损伤，降低极
激光等离子体极紫外光源收集镜若干问题研究4紫外光刻机的寿命。因此，需要在极紫外光刻系统中添加红外光滤除元件，延长光刻机使用寿命，实现极紫外光刻机的量产。图1.3Mo/Si多层膜对极紫外的反射率Figure1.3ReflectivityofMo/Simultilayercoating目前极紫外光刻的红外滤除装置有透过式光栅薄膜滤光片、反射式光栅滤光装置、具有光栅结构的极紫外光刻收集镜。透过式光栅薄膜滤光片和具有光栅结构的极紫外光刻收集镜的结构如图1.4所示。透过式光栅薄膜滤光片是由Zn、Si等材料制作的透过式光栅或者薄膜结构，滤光片具有反射或吸收红外光，透过极紫外光的特性。进入照明系统的光会先经过滤光片再聚焦到IF点，实现滤除光源中红外光的功能。滤光片对于红外光的吸收率或反射率达到97%以上，对于极紫外光的透过率为70%左右。反射式滤光装置是由相位光栅或闪耀光栅结构为基底，表面上沉积Mo/Si多层膜，来提高光栅对极紫外光的反射率。反射式滤光装置放置在收集镜与IF点之间。从收集镜反射的极紫外光经过光栅的反射进入到IF点；红外光经过光栅的衍射，将红外光大部分能量从0级转移到其他级次上。从而减少进入极紫外光照明系统的红外光光强，实现红外光的滤除。由于红外衍射光栅表面沉积Mo/Si多层膜结构，因此它对极紫外光反射率的损耗大部分来自于多层膜结构本身，所以反射光栅结构本身对极紫外光损耗达到20%以上。由于反射光栅对极紫外光反
【参考文献】：
期刊论文
[1]高精度光学元件支撑装置面形复现性分析与测量[J]. 王辉,周烽,王丽萍,于杰,金春水. 中国激光. 2013(12)
[2]Xe介质极紫外光源时间特性及最佳条件研究[J]. 赵永蓬,徐强,肖德龙,丁宁,谢耀,李琦,王骐. 物理学报. 2013(24)
[3]32nm节点极紫外光刻掩模的集成研制[J]. 杜宇禅,李海亮,史丽娜,李春,谢常青. 光学学报. 2013(10)
[4]CO2激光等离子体极紫外光源收集镜研究[J]. 朱新旺,王新兵,傅焰峰,卢彦兆,石玉华. 激光技术. 2010(06)
[5]关于光学元件波面测量中的功率谱密度[J]. 于瀛洁,李国培. 计量学报. 2003(02)
[6]光学薄膜自动设计（Ⅰ）—评价函数的构成[J]. 唐晋发,蒋百川,郑权. 浙江大学学报. 1979(03)
博士论文
[1]极紫外投影光刻中若干关键技术研究[D]. 金春水.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2003
本文编号：3442411
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