用于极紫外光刻的反射镜的基底的制作方法
【专利说明】用于极紫外光刻的反射镜的基底
[0001]本申请是申请日为2012年1月14日且发明名称为“用于EUV光刻的反射镜的基底”的中国专利申请N0.201280006089.1的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及包含用于EUV光刻的反射镜的基础体的基底；并且本发明还涉及包含该基底的用于EUV投射曝光设备的反射镜。
【背景技术】
[0003]为了使得能够在半导体组件的制造期间使用光刻方法来制造更加精细的结构，例如利用具有更加短的波长的光。如果使用在极紫外(EUV)波长范围内的光，例如在大约5nm和20nm之间的波长的光，则不再能够以透射方式使用透镜式元件，而是替代地，照明和投射物镜由反射元件构成，该反射镜元件具有适合于相应工作波长的高反射涂层。与在可见和紫外波长范围内的反射镜相比，理论上还是以下情况:每个反射镜仅可实现小于80%的最大反射率。因为EUV投射装置一般具有多个反射镜，所以必须使这些反射镜的每一个都具有最高可能的反射率，以便确保足够高的总反射率。
[0004]为了保持由杂散光导致的强度损失尽可能低，以及避免像差，反射镜基底或通过将高反射层施加至反射镜基底而制造的反射镜应具有最低可能的微粗糙度。从表面上的测量点关于中心区域的偏差的平方的平均值来计算均方根(RMS)粗糙度，该中心区域布置为穿过表面使得关于中心区域的偏差的总和最小。尤其是对于用于EUV光刻的光学元件，在0.1 μ m至200 μ m的空间频率范围内的粗糙度对于避免对光学元件的光学特性的负面影响来说是特别重要的。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种反射镜基底，其适合作为在EUV波长范围内的波长处使用的反射镜的基底。
[0006]该目的通过用于EUV光刻的反射镜的包含基础体(base body)的基底(substrate)来实现，该基底的特征在于所述基础体由沉淀硬化合金，优选地由沉淀硬化铜或铝合金制成。
[0007]在沉淀硬化期间，对合金进行热处理，以便增大合金的硬化强度。在热处理期间，以精细分布的形式沉淀亚稳相，使得它们形成对位错运动的有效阻挡。因此，基础体结构的长期稳定性或在特定限度中的温度稳定性可被进一步增强。通常以三个步骤来实现沉淀硬化。在第一步骤(亦称为固溶退火)中，加热合金直到沉淀所需的所有元素都以溶液出现。为了获得混合相的最可能纯的分布，应该将温度选择为非常高，但不高到使得微结构的单独成分熔化。在固溶退火之后，淬火可防止熔合(fus1n)并因此防止粗粒子的沉淀。固溶体(solid solut1n)保持在亚稳的、过度饱和的单相状中。通过随后加热至比固溶退火低的温度，过度饱和的单相固溶体转变为两相合金。主要为粘合性(cohesive)并且一般以较高比例出现的相称为基体(matrix)，而另一相称为沉淀。因为许多核(nuclei)在先前的淬火期间形成，所以形成了在微结构中均匀分布并且增加结构强度的许多小沉淀。有利的是，在比固溶退火温度显著低，优选地低于沉淀温度的温度中，使用基于由沉淀硬化合金制成的基础体的基底和反射镜。
[0008]在另一方面，通过用于EUV光刻的反射镜的包含基础体的基底来实现该目的，其中基础体由具有组成(composit1n)的合金制成，该组成在相图中位于由相稳定线(phase stability line)定界的区域中。具有这种组成的合金具有以下优点:任何恪析(segregat1n)过程都可由热处理完全停止，并且因此所述合金具有增大的高温强度。该基底具有增强的长期稳定性，因此能够确保粗糙度值变化在包含基于该基底的反射镜的EUV投射曝光设备的整个工作寿命期间都尽可能地小。尤其是在反射镜被进一步布置在光束路径后方的情况中(例如在投射系统中，它们暴露于较低热负荷的地方)，可以确保粗糙度值长期保持不变。
[0009]优选地，合金为具有替代晶格(substitut1n lattice)的合金。在替代晶格的情况中，具有相对低的浓度的合金成分被并入具有最高浓度的成分的晶格结构中，使得晶格强度进一步增强。在温度增加以及尤其是长时间使用的情况下，这增加了结构稳定性。
[0010]尤其优选的是，合金为沉淀硬化的。在沉淀硬化期间，对合金进行热处理，以增大其硬化强度。在热处理期间，亚稳相以精细分布的方式沉淀，使得它们形成对位错运动的有效阻挡。因此，基础体结构的长期稳定性或在特定限度中的温度稳定性可被进一步增强。通常以三个步骤来实现沉淀硬化。在第一步骤(亦称为固溶退火)中，加热合金直到沉淀所需的所有元素都以溶液出现。为了获得混合相的最可能纯的分布，应该将温度选择为非常高，但不高到使微结构的单独成分熔化。在固溶退火之后，淬火可防止熔合并因此防止粗分子的沉淀。固溶体保持在亚稳的、过度饱和的单相态中。通过随后加热至比固溶退火低的温度，过度饱和的单相固溶体转变为两相合金。主要是粘合性并且一般以较高比例出现的相称为基体(matrix)，而另一相称为沉淀。因为许多核在先前的淬火期间形成，所以形成了许多在微结构中均匀分布并且增强结构强度的小沉淀。有利的是，在比固溶退火温度显著低，优选低于沉淀温度的温度中，使用基于由沉淀硬化合金制成的基础体的基底和反射镜。
[0011]在尤其优选的实施例中，合金为铜合金或铝合金，非常尤其优选的是沉淀硬化的铜合金。特别地，铜合金可易于被冷却，并且因此可以确保工作温度在EUV光刻期间充分低，尤其是在沉淀硬化合金的情况中，从而能够防止结构变化。此外，甚至在显著高于室温的温度中，在铜合金的情况中以及在铝合金的情况中都可以获得高强度。
[0012]在另一方面，通过用于EUV光刻的反射镜的包含基础体的基底来实现该目的，其中基础体由颗粒复合材料(particulate composite)制成。颗粒复合材料也具有高强度或结构稳定性。因此，它们也非常适合用于EUV光刻的反射镜基底中，尤其是用于长期应用。颗粒复合材料具有分散体，其在基体中是不溶解的。优选地，分散体由陶瓷材料制成，尤其是由氧化物、碳化物、氮化物及/或硼化物制成。尤其是在分散体以精细分布方式出现时，分散体以与沉淀硬化中的沉淀类似的方式，形成对基体中的位错运动的阻挡。
[0013]优选地，颗粒复合材料具有球体的分散体。因此，可以降低在颗粒复合材料中的应力或变形能量，这可导致更高的高温强度。具有球体形状的分散体可通过特定的软化退火工艺来获得。例如，可以进行其中将材料保持在一温度中一个或两个小时的软化退火工艺，在该温度，颗粒复合材料的基体的基本相是稳定的，但是溶液中的其他相刚开始溶解。继而，材料的温度在该温度范围周围反复波动，并且随后慢慢将材料每小时冷却大约10°c至20°C。可用上述合金来实现这种温度处理，使得任何沉淀都被球化，尤其是在沉淀硬化合金的情况下。
[0014]已经证实，颗粒复合材料具有大小在lnm和20nm之间的分散体是尤其有利的。因此，可以实现特别好的强度，并且同时可最小化对微粗糙度值的负面影响。
[0015]在优选的实施例中，颗粒复合材料具有金属基体，其尤其可是铜基体或铝基体。在该情况下，合适的分散体的示例为碳化钛、氧化铝、碳化硅、氧化硅，或石墨或金刚石变体形式的碳。
[0016]在进一步优选的实施例中，颗粒复合材料具有陶瓷基体，尤其是硅或碳基体。在该情况下，已经证实，尤其是碳化硅颗粒适合作为分散体。
[0017]在另一方面，通过用于EUV光刻的反射镜的包含基础体的基底来实现该目的，其中基础体由合金系的金属间相制成。
[0018]金属间相为具有高强度和高熔化温度的材料。例如，它们用于航空器引擎或废气涡轮增压器。在结构方面，这些特殊合金的单位晶格具有高的价电子密度。因此，它们具有对金属而言是高的共价键部分，并且因此具有特别高的晶格强度。已经发现，除了高的比强度(specific strength)和高的恪化温度之外，金属间相都还具有高的热稳定性，以及低的扩散系数和高的抗蠕变强度。这些特性可确保甚至在高的热负荷下(如可在例如反射镜进一步向前布置在EUV投射曝光设备中的光路中，尤其是EUV投射曝光设备的照明系统中的情况下发生的)，基底甚至在相对长期的时间中经历尽可能小的变化，以及因此诸如微粗糙度的特性也尽可能保持不变。