[發明專利]反射光學元件及其制造方法

有效

• 申請號: 200980136718.0
• 申請日: 2009-08-22
• 公開（公告）號: CN102159997A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 吉塞拉·馮布蘭肯哈根
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司SMT有限責任公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G21K1/06
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邱軍

技術領域

本發明涉及一種工作波長在軟X射線及極紫外波長范圍內的反射光學元件的制造方法，具體地涉及一種用于EUV光刻設備的反射光學元件的制造方法，該反射光學元件在基板上具有由至少兩種交替材料構成且向基板施加應力的多層系統，這兩種交替材料在工作波長具有不同的折射率實部，而且其中該多層系統和基板之間布置有一材料層，該材料層的厚度設定為抵消該多層系統的應力，而且，本發明也涉及一種工作波長在軟X射線及極紫外波長范圍內的反射光學元件的制造方法，具體地涉及一種用于EUV光刻設備的反射光學元件的制造方法，其中該反射光學元件在基板上具有第一多層系統，第一多層系統由至少兩種在工作波長具有不同的折射率實部的交替材料構成且在基板上施加層應力，且該反射光學元件在基板上具有第二多層系統，第二多層系統由至少兩種在工作波長具有不同的折射率實部的交替材料構成，向基板施加相反的層應力且布置在基板與第一多層系統之間。

此外，本發明涉及用這些方法制造的反射光學元件。而且，本發明涉及包括至少一個這種類型的反射光學元件的投射系統、照明系統及EUV光刻設備。

背景技術

在EUV光刻設備中，用于極紫外(EUV)或軟X射線波長范圍(例如，從大約5nm到20nm的波長)的反射光學元件，諸如，光掩模或多層反射鏡，用于半導體部件的光刻。鑒于EUV光刻設備通常具有多個反射光學元件，該多個反射光學元件必須具有最大的可能反射率，從而確保充分高的總反射率。因為多個反射光學元件通常一個接一個地布置在EUV光刻設備中，所以對于每個單獨的反射光學元件甚至對反射率的相對較輕微的損害也相對較大程度的影響EUV光刻設備內的總反射率。

用于EUV和軟波長范圍的反射光學元件通常具有多層系統。在該多層系統中，在工作波長具有較高的折射率實部的材料(也稱為間隔體)層以及在工作波長具有較低的折射率實部的材料(也稱為吸收體)層交替地施加，其中吸收體-間隔體對形成疊層或周期。這以一特定方式模擬了其晶格面對應于發生布拉格反射的吸收體層的晶體。單個層以及重復疊層的厚度可以遍布整個多層系統為常數或者可以改變，這取決于旨在實現的反射曲線。

在多層系統內，早在涂敷工藝期間便積累了應力，該應力作用于下層的基板，且使基板產生很大程度的變形而使得相應的反射光學元件的光學成像受到決定性的干擾。應力的類型尤其取決于疊層或周期內存在的用作間隔體和吸收體的材料以及厚度比。該厚度比的度量被定義為Γ，即吸收體層厚度與周期總厚度的比。對于基于鉬作為吸收體材料及硅作為間隔體材料的多層系統，圖5示意性地示出作為Γ的函數的應力的基本分布。對于范圍為大約12nm到14nm的工作波長，如果采用其鉬-硅多層系統的Γ為大約0.4的反射光學元件，則可獲得最高的反射率。在那種情況下預期為壓應力。當Γ值較高時，預期為拉應力。在這種情況下，多層系統中的應力與Γ值之間的具體關系，也就是，尤其是零交叉(zero?crossing)的斜率和精確位置，取決于涂敷工藝和各個涂敷參數的選擇。

應力與Γ之間的關系可以用于制造應力降低(stress-reduced)反射光學元件。為此，在基板與為了獲得在相應的工作波長的高反射率而優化的多層系統之間布置了另外的多層系統，為了盡可能地抵消高反射率多層系統的應力或者為了最小化反射光學元件內的總應力，該另外的多層系統具體地通過選擇適當的Γ而被優化。然而，應該考慮的是，在適于制造用于軟X射線和極紫外波長范圍的反射光學元件的涂敷工藝，即，磁控濺射、離子束輔助濺射(ion-beam-assisted?sputtering)以及電子束蒸鍍(electron?beam?evaporation)的情況下，對于常規的涂敷參數，尤其對吸收體層來說，從某個厚度開始發生各層的結晶。例如在鉬的情況下，從大約2nm的層厚度開始已經發生了所述結晶。微晶尺寸隨著層厚度的增加而增大，這導致微粗糙度而因此導致表面粗糙度的增加。在應力降低所需的高Γ值處，已經可以確定一糙化，該糙化總體上，也就是，遍及整個應力降低反射光學元件，致使應力降低多層系統表面的粗糙度明顯增加。因為該粗糙度在上覆的高反射多層系統中也繼續，所以反射光學元件的反射率和光學成像都被劣化。通常通過將應力降低多層系統的Γ選擇為足夠的小以避免糙化且繼而通過提供較大數量的應力降低多層系統的周期以充分地抵消應力，從而避免這種劣化。然而，這帶來了一缺點，該缺點為：涂敷工藝具有增加的持續時間，因此因不正確的涂敷而造成產生故障的風險更大。

發明內容