报告了Be层对Mo/Be/Si多层镜在极紫外（EUV）区域反射系数的影响。使用实验室和同步辐射反射率测量技术以及高分辨率透射电子显微镜对样品进行了研究。研究的样品在13.5 nm时的反射系数超过71%，在12.9 nm时的反射系数超过72%，并且是在近法向入射模式下进行的。计算表明，通过优化Be层的厚度，反射系数有可能再提高0.5%–1%。这些结果对EUV光刻具有重要意义。

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使用极紫外（EUV）光刻在13.5 nm波长下生产集成电路的关键问题之一是光刻性能不足。输出与激光辐射能量转化为高度带电的锡（Sn）离子的EUV转换系数成正比，并且与光刻机光学方案中镜面数量的N次方（N ≈ 11为光刻机光学方案中的镜面数量）成正比。近年来，EUV光刻生产力的提高与激光辐射能量转化为EUV的转换系数的提高以及激光系统功率的增加密切相关。

然而，效率与镜面反射系数的幂次依赖性使得寻找提高Mo/Si多层膜（MLM）反射系数的方法变得非常紧迫。此外，反射系数的即使轻微增加，例如从70%增加到72%，也将使得11镜（包括掩模）光刻系统的生产力提高1.36倍，从而产生巨大的经济效益。当然，要确定实际性能，光学系统的光谱通量应与光源函数相结合。然而，优化峰值反射率值仍然具有重要意义。提高Mo/Si镜面反射系数的主要方法是界面工程，主要任务是改善Mo与Si的界面。因此，通过最小化界面工程中Mo/B4C/Si/B4C和Mo/Si/C MLM中的相互扩散过程，达到了13.5 nm波长下70.15%的最大反射率，在12.7 nm波长下可达到71.0%[3–5]。

随后，关于Mo/Si镜面的大部分研究主要集中在界面形成的物理方面[6–8]以及提高其抗热和抗氧化能力[3,9,10]，但并未导致反射系数的增加。

在[11]（至今未发表）中，我们首次展示了不同材料的中间层对Mo/Be多层膜在0.154 nm和11.3 nm波长下反射系数的影响。我们表明，沉积在Be层上的Si中间层会显著加锐Be与Mo界面的锋利度（均方根意义下）。由于Si在11.3 nm波长附近是一个高度吸收的材料，它会降低EUV反射率，但它对其他界面的影响则表现为间接加锐。图1展示了使用实验室衍射仪在0.154 nm波长下获得的Mo/Be和Mo/Be/Si多层膜的掠入射X射线反射率（GIXR）曲线。表1给出了这两种多层膜的主要特性。参数是通过对λ = 0.154 nm和λ = 11.3 nm的反射率曲线进行同时拟合得到的。这两种结构具有相同的周期数和相同的平均周期。Mo/Be多层膜的厚度漂移略大（约为每周期0.014%），而Mo/Be/Si则为每周期约0.01%。Mo层的厚度非常接近；尽管表1中指出Mo厚度之间的差异为0.1 nm，但在反射测量拟合后无法做到如此精确。实际上，该方法在当前形式下的深度分辨率约为0.1–0.2 nm。

图1. Mo/Be和Mo/Be/Si多层膜的测量GIXR曲线，旨在用于11.3 nm波长。结构的重建参数见表1。

图2. (a) Mo/Be/Si多层膜的截面片段TEM图像，(b) 在TEM图像中标记的100条线平均得到的截面轮廓。

结构之间的主要区别在于Be-on-Mo界面的有效宽度。将一个薄的Si中间层引入到多层膜中，将其值从0.36 nm降低到0.27 nm。当引入中间层时，它影响两个界面，因为随后的层生长条件发生了变化。在[12]的研究中，将1 nm的Si中间层引入到3.85 nm的Al和4.05 nm的Be膜之间，导致两界面的强烈平滑，从1.3 nm减小到0.6 nm，通过非晶化作用实现。在这里，可能出现类似的效果，但形式较弱。显然，这种改进是Mo/Be/Si多层膜在图1中能够显示出高阶布拉格峰的主要原因。与此相反，Mo/Be多层膜的高阶布拉格峰衰减得更快。

X射线重建的结果通过高分辨率透射电子显微镜（TEM）对多层膜截面数据的定性验证得到了确认。截面是在双束Quanta 3D FEG设施中使用聚焦离子束技术制备的，具体方法可参见[13]。TEM测量使用高分辨率透射电子显微镜LIBRA 200 MC进行。在图2中，展示了类似Mo/Be/Si多层膜的截面片段TEM图像（a）和在TEM图像中标记的100条线平均得到的截面轮廓（b）。轮廓上的最小值对应Mo层，最大值对应Be层，它们之间的部分则对应Si层。图2所示样品的参数与表1中的样品相似。根据该截面，可以估算Mo层的厚度为2.3 nm，Be层为2 nm；Mo和Be之间的过渡区，包括Si层为1.5 nm。最小的过渡区出现在Be-on-Mo界面，宽度为0.2–0.3 nm。显然，正如经典的Mo/Si镜面一样，Mo-on-Si界面是钼硅化物[3–5,14,15]。由于Si-on-Be界面相对较低的光学对比度，反射测量难以准确确定其宽度，因此表1中的相应值不够精确。

因此，我们有明确证据表明，在Si中间层的存在下，Be-on-Mo界面变得更加锐利。由此，我们可以预期，在完全生长的Be和Si层的Mo/Be/Si结构中，也会出现相同的效果。下面我们将描述该三元结构在13.5 nm波长下的效率。根据Henke表[16]，Be在13.5 nm附近的吸收最小，甚至小于Si。因此，该材料在光学上适合用作Mo/Si多层膜中的第三层，以增加EUV区域的反射系数。例如，在[17]中，作者尝试优化三元和四元Mo、Be和Si顺序不同的多层膜。计算表明，理想的多层膜，通过优化Mo、Si和Be薄膜的厚度，能够在13.5 nm波长下和法向入射下提供比相应的理想Mo/Si多层膜高1%的反射系数。实际上，考虑到界面的质量，可以预期Mo/Be/Si相对于传统的Mo/Si多层膜会有更强的效果。

我们还优化了四种多层膜，以获得最佳的峰值反射率；结果见表2。使用IMD软件[18]和光学常数[16]进行了优化。表2中列出的结构被假定为理想结构。从表中可以看出，理想结构具有相似的反射带宽，而Mo/Be/Si结构可以提供更高的反射率。实际结构具有模糊的边界，因此实际的Δλ1/2值将较低。

表1. Mo/Be 和 Mo/Be/Si 样品的主要特性，针对11.3 nm波长的测试

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N是周期数，hdi是平均周期，hh Mi是平均薄膜厚度。

表2. 最大反射率优化的理想结构比较表

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这些边界是锐利的（σ = 0）。B4C和C的厚度在优化过程中是固定的。Δλ1/2是半最大值处的光谱带宽

图3. 样品D387的反射系数角度依赖性，测量并拟合的波长为：(a) 0.154 nm、(b) 5.904 nm、(c) 9.534 nm、(d) 12.93 nm、(e) 13.49 nm 和 (f) 13.78 nm。

表3. 样品的主要特性（n研究）

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所有展示的样品具有相同的结构：Sisubstrate∕ Mo∕Be∕Si × N∕air，其中N是周期数，hdi为平均周期厚度，hh Mi为平均薄膜厚度。

表4. 在BESSY-II测量的Mo/Be/Si多层膜的反射特性（EUV范围，s偏振）

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Δλ1/2 是半最大值处的光谱带宽。

为了研究Be层对EUV范围内反射率的影响，通过直流磁控溅射法制备了一系列Mo/Be/Si多层膜。关于溅射条件的更多信息，请参见[12]。通过对多层膜的结构参数进行研究，例如周期及其深度上的系统变化、薄膜的厚度和密度，以及过渡区的类型，采用了X射线反射系数角度依赖性的同时拟合方法，测量波长为0.154 nm和13.5 nm附近的反射率。每个样品的具体波长见下表。

为此，首次使用了一种扩展的模型，通过X射线反射数据重建多层膜的内部结构[19]。在波长为0.154 nm下，测量是使用PANalytical X'Pert PRO衍射仪进行的，设备配备了四晶Ge（220）单色仪。13.5 nm波长的初步测量是在实验室反射仪上进行的，采用Si X射线管作为辐射源。辐射的单色化使用了掠入射光栅单色仪，该设备提供了探测光束的光谱宽度δλ ≈ 0.03 nm（λ/δλ ≈ 380）。反射仪的详细描述见[20]。

在EUV区域的反射系数的精确测量，其数值在本信中给出，分别在BESSY-II同步辐射源的光学光束线的波长计量设施的末端站点进行测量[21,22]。测量精度为波长尺度0.02%，角度尺度0.02°，入射辐射的杂散率小于0.01%。实验中的入射光束尺寸约为0.6 mm × 0.25 mm（垂直×水平）。探测器的有效区域为4 mm × 4 mm，足以接受镜面和大部分散射的反射光束。

图3展示了样品D387的反射系数角度依赖性（以符号表示的曲线）和拟合后的结果（实线），测量波长分别为(a) 0.154 nm、(b) 5.904 nm、(c) 9.534 nm、(d) 12.93 nm、(e) 13.49 nm和(f) 13.78 nm。

表4展示了在BESSY-II同步辐射源EUV范围内测量的Mo/Be/Si多层膜的反射特性，采用s偏振测量。表中列出了样品的主要特性，包括薄膜厚度、测量类型、反射曲线的光谱宽度以及布拉格掠入射角度等信息。所有研究的样品在13.5 nm附近的反射系数都超过了71%。特别是在12.92 nm波长下，反射系数为72.83%（s偏振，68.7°），在13.49 nm波长下达到71.89%（s偏振，77.1°）。在13.8 nm波长下，法线偏离2°时，反射系数为71.34%。所有这些值都是记录，且比具有C和B4C反扩散层的Mo/Si镜面反射系数高出1%以上[3,4]。

值得注意的是，所有研究的样品都没有达到在13.5 nm波长下法向入射时实现最大反射系数所需的最佳层厚度。在所有样品中，Be的厚度都超出了理想值几个埃，而钼的厚度则较小，除了样品D388外。样品D387的层厚比最接近理想值，表现出最高的反射系数。因此，我们预计，在下一系列实验中，通过优化薄膜厚度，我们能够将Mo/Be/Si镜面的反射系数提高0.5-1%。

在描述的实验中，Be仅沉积在一个界面上，而Mo/Si多层膜中经典的Mo-on-Si界面没有进行界面工程处理。改善Mo-on-Si界面也可能导致Mo/Be/Si多层膜反射系数的进一步提高。

总之，本信表明，通过Be层的使用，可以将Mo/Si多层膜在EUV范围内的反射系数提高1-2%。此外，通过优化多层膜中的薄膜厚度，并在Mo-on-Si界面上使用界面工程，预计可以获得更高的反射系数增量。显然，最有前景的结构似乎是Mo/Be/Si/B4C。我们认为，这一结果对EUV光刻具有重要意义，因为如果使用Mo/Be/Si多层膜代替传统的Mo/Si镜面，将显著提高光刻过程的生产力。然而，这种新型结构不仅应优化峰值反射率，还应从整体性能角度进行优化，并全面研究其热、氧化和机械性能