尤其用于微光刻投影曝光设备的镜子的制作方法

尤其用于微光刻投影曝光设备的镜子的制作方法
【专利说明】
[00011 本发明要求享有于2013年8月7日提交的德国专利申请DE 10 2013 215 541.7的 优先权。该德国专利申请的内容通过参考引用（引置条款，，incorporation by reference ")而引入本申请文本中。
[0002] 发明背景
技术领域
[0003] 本发明涉及一种镜子、尤其是用于微光刻投影曝光设备的镜子。
【背景技术】
[0004] 微光刻被用于制备微结构的组件，例如集成电路或LCD。微光刻工艺在所谓的投影 曝光设备中进行，该设备具有照明设备和投影镜头。借助照明设备来照明的罩（即掩膜）的 图像在此借助投影镜头投影到涂覆有光敏层(光刻胶)并且布置在投影镜头的图像平面中 的衬底(例如硅片)上，以将罩结构转移到衬底的光敏层上。
[0005] 在设计用于EUV区域的投影镜头中，即在波长例如约13nm或约7nm时，由于缺少可 获得的适合透光的折射材料而使用镜子作为用于成像过程的光学组件。这样的EUV镜子具 有镜子衬底和由多个层包构成的、用于反射撞击到光学作用面上的电磁射线的反射层垛。 作为镜子衬底材料(例如在照明设备中）已知的是金属材料如铜或铝，或(例如在投影镜头 中）无定形的镜子衬底材料如掺杂二氧化钛(Ti0 2)的石英玻璃(例如以商标ULE或Zerodur 销售）。
[0006] 因为在制备镜子时就精加工技术而言对各种(尤其是金属的）镜子衬底材料的充 分抛光不能被容易地实现，所以通常使用额外的抛光层如由无定形硅（=a_Si)构成的抛光 层，该抛光层能够以较高精度被加工。然而，在此在实践中另外还出现以下问题，即这样的 抛光层以及必要时还有镜子衬底材料自身由于通过撞击着的EUV光线造成的射线加载而显 示出例如基于压实效应的结构变化，这些结构变化再次影响所施加的反射层垛的几何结构 和进而影响镜子的反射性能。
[0007] 在投影曝光设备的运行中、由于通过EUV光造成的射线加载而产生的另一问题源 自于镜子衬底材料自身的、取决于射线的老化效应，尤其是当例如上述无定形镜子衬底材 料被应用于投影镜头中时。为了保护这样的镜子衬底材料以及必要时还有前述抛光层，使 用保护层（简称：SPL=，，Substrate Protection Layer" =衬底保护层）也已证明是有意义 的，所述保护层可以由在较强程度上吸收EUV光的材料制备。
[0008] 关于现有技术，仅仅示例性地参考以下公开文献:A. Ionascut-Nedelcescu等人， "Radiation Hardness of Gallium Nitride"，IEEE Transactions on Nuclear Science Vol .49(2002)，第2733-2738 页；Xueping Xu 等人："Fabrication of GaN wafers for electronic and optoelectronic devices"，0ptical Materials 23(2003)，第1-5页以及 P · J · Sel lin 等人："New materials for radiation hard semiconductor detector"， CERN-0PEN-2005-005，第1-24 页。
[0009] 发明概述
[0010] 本发明要解决的技术问题在于，提供一种镜子，尤其是用于微光刻投影曝光设备 的镜子，其中特别有效地避免了不希望的由射线引起的层构造的结构变化和进而避免了不 希望的对反射性能的不利影响。
[0011] 该技术问题根据独立权利要求1的特征得以解决。
[0012] 按照本发明的镜子，尤其是用于微光刻投影曝光设备的镜子，具有光学作用面、镜 子衬底和用于反射撞击到光学作用面上的电磁射线的反射层垛，其中在镜子衬底与反射层 垛之间布置由III族氮化物构成的层，其中III族氮化物选自包含氮化镓(GaN)、氮化铝 (A1N)和铝镓氮化物(AlGaN)的组。
[0013] 本发明尤其是基于以下构思:在设计用于在EUV中运行的微光刻投影曝光设备的 镜子的层构造中，在镜子衬底和反射层垛之间置入由III族氮化物（即，具有一种或多种在 元素周期表中的第三主族的元素的氮化物）如氮化镓(GaN)或氮化铝(A1N)构成的无定形 层。
[0014] 在此，本发明另外基于这样的考虑，即，相对于一个原子从其点阵位置的偏移（"原 子位移能"）而言，诸如氮化镓的材料基于较高的结合能或(例如相对于无定形硅)较高的能 量势皇而对电磁射线相对不敏感，并且因此具有相应高的耐射线性，这又能够当根据本发 明在EUV镜子中用作抛光层和/或保护层时被有利地利用。在此方面，用于硅的结合能约为 3.6eV，用于无定形娃(a-Si)的结合能约为4eV至4.8eV，用于氮化镓(GaN)的结合能约为 8.9eV并且用于氮化铝(A1N)的结合能约为11.5eV。
[0015] 同时，本发明利用了这样的情况，即，反射层垛和镜子衬底材料在热膨胀系数方面 的尽可能小的差别的同样值得期待的标准对于诸如氮化镓的材料来说与例如无定形硅相 比更好地被满足，这在下文中还要详细阐述。
[0016] 另外，本发明也基于例如在结晶氮化镓层的情况下具备的认知:例如对于氮化镓， 通过使用各种可能的抛光剂来剥落材料，能够实现足够低的粗糙度，该粗糙度确保了前述 抛光层的功能性。然而，如果存在由结晶和无定形材料组成的混合相，则可抛光性通常会变 差。
[0017] 在此，本发明有意识地接受了由以下事实产生的制造技术挑战:一方面，需要在约 100°C_200°C以下的较低温度施加用于避免尤其是镜子衬底材料(如ULE或Zerodur)损伤的 按照本发明的（例如氮化镓)层，另一方面还应当避免在层材料中形成微晶（例如在氮化镓 中即使在以上提及的相对低的温度也在某种程度上倾向于形成微晶）并且避免与之伴随的 抛光性能或抛光速率的变化和对作为抛光层的适当性的不利影响。
[0018] 根据本发明尤其已经发现，通过使用适合的方法(尤其是氮离子辅助的（镓)气相 沉积，其中在涂层期间提供过量的氮以及相对较高的氮离子能，以获得无定形材料)可以应 对所述制造技术的挑战。
[0019] 基于按照本发明的氮化镓层的上述有利性能，该层尤其可以以这样的程度执行双 重功能，一方面其作为抛光层，另一方面其作为保护层或吸收层，所述保护层或吸收层用于 保护在层构造中处于其下方的镜子衬底，该镜子衬底例如由ULE或Zerodur或者金属的镜子 衬底材料制成。在该情况下，例如可以省去例如由无定形娃制成的另一抛光层。
[0020] 然而，本发明并不限于利用前述双重功能。在此方面，在其它实施方式中除了现有 的抛光层(例如由无定形硅制成）以外还可以将按照本发明的（例如氮化镓)层涂覆到所述 抛光层上，以确保在充分利用作为吸收层的作用时不仅保护抛光层而且也保护处于其下方 的镜子衬底材料免受由于EUV光导致的结构变化和射线引发的效应。
[0021 ]根据一种实施方式，所述III族氮化物是无定形的。
[0022]所述III族氮化物尤其可以是二元或三元化合物。
[0023] 根据一种实施方式，所述层的厚度在0· Ιμπι至100μπι的范围内，尤其是在0·5μηι至50 ym的范围内。
[0024] 根据一种实施方式，所述层直接布置在镜子衬底上或布置在处于镜子衬底上的 (例如含氮的）附着力增强剂层上。
[0025] 根据一种实施方式，所述层布置在抛光层上。
[0026] 根据一种实施方式，所述镜子衬底由金属材料(例如铜(Cu)或铝(A1))制成。
[0027] 根据一种实施方式，所述镜子衬底由无定形材料、尤其是二氧化钛(Ti02)_掺杂的 石英玻璃制成。
[0028] 该镜子尤其可以设计用于小于30nm，尤其是小于15nm的工作波长。然而，本发明原 则上也不限于此，并且在其它实施方式中也可在设计用于工作波长在VUV范围（例如小于 200nm)内的镜子中实现。
[0029] 本发明还涉及一种微光刻投影曝光设备的光学系统，尤其是一种照明装置或投影 镜头，其中该光学系统具有至少一个带有上述特征的镜子。
[0030] 根据另一方面，本发明涉及一种用于制备用于微光刻投影曝光设备的镜子的方 法，其中在镜子衬底上涂覆这样的层系统，其具有用于反射撞击到光学作用面上的电磁射 线的反射层垛，其中在涂覆反射层垛之前，涂覆由III族氮化物构成的层，其中所述III族氮 化物选自包含氮化镓(GaN)、氮化铝(A1N)和铝镓氮化物(AlGaN)的组。
[0031] 由III族氮化物构成的层可以通过氮离子辅助的气相沉积或者通过另一适当的方 法如溅射、事后的离子注入等来涂覆。
[0032] 根据一种实施方式，在涂覆反射层垛之前，抛光所述层。
[0033] 根据一种实施方式，在所述层中加工或开设出表面轮廓，该表面轮廓至少部分地 补偿存在于镜子的层系统中的、由于机械应变引起的变形。
[0034] 本发明的其它设计方案可以从说明书以及从属权利要求中得到。
[0035] 接下来根据在附图中示出的实施例更详细地阐述本发明。
【附图说明】
[0036] 图1示出了用于阐述根据本发明的第一实施方式的镜子的构造的示意图，所述镜 子具有金属的镜子衬底材料；
[0037] 图2示出了用于阐述根据本发明的另一实施方式的镜子的构造的示意图，所述镜 子具有金属的镜子衬底材料；
[0038] 图3-4示出了用于阐述具有根据本发明的其它实施方式的镜子的构造的示意图， 所述镜子具有无定形的镜子衬底材料;并且
[0039] 图5示出了微光刻投影曝光设备的示例性构造的示意图。
[0040] 优选实施方式的详述
[0041] 图1示出了在本发明的第一实施方式中用于阐述根据本发明的镜子的构造的示意 图。镜子10可以尤其是光学系统的EUV镜子，尤其是微光刻投影曝光设备的照明设备或者投 影镜头的EUV镜子。
[0042] 镜子10尤其包括镜子衬底11，所述镜子衬底11在第一实施方式中由金属的镜子衬 底材料如铜(Cu)或铝(A1)制成。
[0043]另外，镜子10以原则上本身已知的方式具有反射层系统14,其在所示的实施方式 中仅仅示例性地包括例如钼-硅(Mo-Si)层垛（以及必要时包括扩散势皇层等）。在本发明不 局限于该层垛的具体设计方案的前提下，仅仅示例性的适当结构包括约50层或层系统的层 包，该层系统由层厚分别为2.8nm的钼(Mo)层和层厚分别为4.2nm的硅(Si)层构成。
[0044] 根据图1，直接在镜子衬底11上布置由无定形氮化镓(GaN)构成的层13,所述层13 (本发明不限于此)可具有在〇. Ιμπι至100μπι范围内的典型厚度并且如下所述地具有双重功 能：由氮化镓(GaN)构成的层13-方面用作抛光层，以补偿处于其下方的金属镜子衬底11