具有无定形层的远紫外反射元件及其制造方法与流程

本发明一般地涉及远紫外光刻，且更具体地，涉及具有无定形层的多层堆叠的反射元件，所述反射元件用于远紫外光刻。

背景技术：

现代消费性电子系统和工业用电子系统越来越复杂。电子装置需要在较小且较可挠的封装中封入较高密度的电子部件。当部件密度提高时，需要对技术进行改变以满足具有较小特征尺寸的较高密度器件的需求。远紫外光刻(也称为软x射线投射平板印刷术)是一种用来制造0.13微米和更小的最小特征尺寸半导体器件的光刻工艺。

远紫外通常落在5纳米至50纳米的波长范围间，且大多数的材料对远紫外具有强吸收性。因此，远紫外系统是利用光反射而不是使用光透射的方式来运作。可透过包括镜组件和涂有不反射掩膜图案的掩膜基板(mask blank)的一系列反射部件来投射远紫外，并将远紫外引导至半导体晶片上以形成高密度、小特征尺寸的半导体器件。

远紫外光刻系统的反射部件可包括由多种材料所形成的反射性多层涂层。由于远紫外具有高功率，余留的未反射远紫外会造成加热效果，可能使反射部件的反射率随时间而降低并导致反射部件的使用寿命有限。

鉴于对较小特征尺寸的电子部件的需求逐渐升高，找出这些问题的解决方案日趋重要。由于商业竞争压力持续升高且伴随着消费者的期望越来越多，因此寻求这些问题的解决方案极其重要。此外，降低成本、增进效率与性能和适应竞争压力的需求都使得为这些问题找出解决方案的必要性变得更加急迫。

长久以来都在探索这些问题的解决方案，但先前的研发成果都未教导或建议任何解决方案，因此，本领域技术人员长期以来都未能找出这些问题的答案。

技术实现要素：

本发明的实施方式提供一种制造远紫外反射元件的方法，所述方法包括：提供基板；在基板上形成多层堆叠，所述多层堆叠包含多个反射层对(reflective layer pair)，所述反射层对具有由硅所形成的第一反射层和由钼所形成的第二反射层；在第一反射层与第二反射层之间形成阻挡层，所述阻挡层由硼、碳、氮、氧、氟、硫、磷或以上材料的组合物所形成；和形成覆盖层在所述多层堆叠上并覆盖所述多层堆叠以通过降低氧化作用和降低机械性磨蚀来保护所述多层堆叠。

本发明的实施方式提供一种远紫外反射元件，所述远紫外反射元件包括：基板；位在所述基板上的多层堆叠，所述多层堆叠包含多个反射层对，所述多个反射层对具有由硅所形成的第一反射层和由钼所形成的第二反射层；形成在所述第一反射层与所述第二反射层之间的阻挡层，且所述阻挡层是由硼、碳、氮、氧、氟、硫、磷或以上材料之组合物所形成；和位于所述多层堆叠上并覆盖所述多层堆叠的覆盖层，所述覆盖层通过降低氧化作用和降低机械性磨蚀来保护所述多层堆叠。

本发明的实施方式提供一种远紫外反射元件制造系统，所述系统包括：用于在基板上沉积多层堆叠的第一沉积系统，所述多层堆叠包括多个反射层对，所述反射层对具有由硅所形成的第一反射层和由钼所形成的第二反射层，和位于第一反射层与第二反射层之间的阻挡层，且所述阻挡层是由硼、碳、氮、氧、氟、氢、硫、磷或以上材料的组合物所形成；和用于在所述多层堆叠上形成覆盖层的第二沉积系统，所述覆盖层通过降低氧化作用和降低机械性磨蚀来保护所述多层堆叠。

本发明的某些实施方式除了具有上述阶段或元件之外，还具有其他阶段或元件，或以其他阶段或元件代替以上所述的阶段或元件。本领域技术人员通过参照附图阅读以下详细描述将使所述阶段或元件变得显而易见。

附图说明

图1为本发明第一实施方式中的远紫外光刻系统的示例图。

图2为远紫外反射元件制造系统的实例。

图3为远紫外反射元件的实例。

图4为多层堆叠的实例。

图5为物理气相沉积系统的实例。

图6为物理气相沉积系统的离散功率曲线的实例。

图7为物理气相沉积系统的合并功率曲线的实例。

图8是在制造过程的准备阶段中的图3结构。

图9是在制造过程的第一层叠阶段中的图8结构。

图10是在制造过程的预防性阶段中的图9结构。

图11是在制造过程的第二层叠阶段中的图10结构。

图12是在制造过程的第三层叠阶段中的图11结构。

图13是在制造过程的结束阶段中的图12结构。

图14是远紫外反射元件的第二实例。

图15是本发明的进一步实施方式中用来制造远紫外反射元件的方法的流程图。

具体实施方式

以下充分地详细说明以下实施方式，以使本领域技术人员能够制作并使用本发明。应当理解的是，可根据本发明而想到其他实施方式，且在不脱离本发明范围的情况下，可做出系统、工艺或机械上的变化。

在以下说明中举出诸多具体细节以供彻底理解本发明。然而应当明白，可无需使用这些具体细节来实施本发明。为避免模糊本发明，未详细公开某些众所周知的电路、系统、结构配置和处理阶段。

示出系统实施方式的附图为半图解式且未按比例绘制，特别是，所述附图中的某些尺寸会夸大绘示以用于清楚表达。类似地，尽管为了便于说明，所述附图中的视图通常会以相似的方向来呈现，但在多数情况下，所述附图中的描绘内容可为任意方向。通常可采用任何方向来操作本发明。

文中公开并描述了多个实施方式，且在所述实施方式中具有某些共通的特征，为了方便且清楚地图示、说明和理解所述实施方式，所以使用了相同的参考数字来描述相同和相似的特征。

为了说明的目的，文中使用术语“水平”被定义为与掩膜基板的表面或平面成平行的平面，而不论掩膜基板的方向为何。术语“垂直”意指与刚刚所界定的水平成垂直的方向。术语诸如“上”、“下”、“底部”、“顶部”、“侧边”(例如“侧壁”)、“较高”、“较低”、“上层的”、“上方”和“下方”则是参照图中所示的水平平面而定。

术语“在…上(on)”意指元件之间直接接触。“直接位于..上”意指元件之间直接接触且无元件介于中间的元件。

文中使用的术语“处理”包括在形成所述结构过程中所需要的沉积材料或光阻、图案化、曝光、显影、蚀刻、溅射、清洗、注入和/或去除材料或光阻的步骤。术语“约”和“大约”意指在工程容许偏差范围内可确定的元件尺寸。

现参照图1，图1中示出了本发明第一实施方式中的远紫外光刻系统100的示例图。远紫外光刻系统100可包括用于产生远紫外线112的远紫外光源102、一组反射元件和目标晶片110。所述反射元件可包括聚光器104、反射掩膜106、光学缩小组件108、掩膜基板、镜或上述元件的组合。

远紫外光源102能产生远紫外112。远紫外线112为波长范围在5纳米(nm)至50纳米之间的电磁辐射。例如，远紫外光源102可包括激光、激光激发等离子体(laser produced plasma)、放电激发等离子体(discharge produced plasma)、自由电子激光、同步辐射或上述的组合。

远紫外光源102可产生具有各种特性的远紫外线112。远紫外光源102可产生宽波长范围的远紫外辐射。例如，远紫外光源102可产生波长范围在5纳米至50纳米间的远紫外线112。

远紫外光源102可产生具有窄带宽的远紫外线112。例如，远紫外光源102可在13.5纳米产生远紫外线112。所述波长波峰的中心为13.5纳米。

聚光器104是一种用来反射并聚焦远紫外线112的光学单元。聚光器104可反射并集中来自远紫外光源102的远紫外线112以用来照射反射掩膜106。

虽然示出的聚光器104为单一元件，但应当理解的是，聚光器104可包含一个或多个反射元件，例如凹面镜、凸面镜、平面镜或以上镜面的组合，用于反射并集中远紫外线112。例如，聚光器104可为单个凹面镜或可为具有凹面、凸面和平面光学元件的光学组件。

反射掩膜106为具有掩膜图案114的远紫外反射元件。反射掩膜106建立光刻图案以形成欲形成在目标晶片110上的电路布局。反射掩膜106可反射远紫外线112。掩膜图案114可界定部分的电路布局。

光学缩小组件108是一种用于缩小掩膜图案114的图像的光学单元。可利用光学缩小组件108缩小从反射掩膜106反射出的远紫外线112并将远紫外线112反射至目标晶片110上。光学缩小组件108可包括镜子和其他光学元件以缩小掩膜图案114的图像尺寸。例如，光学缩小组件108可包含多个凹面镜以用于反射和聚焦远紫外线112。

光学缩小组件108可缩小在目标晶片110上的掩膜图案114的图案尺寸。例如，利用光学缩小组件108可使掩膜图案114以4:1的比例成像在目标晶片110上，以在目标晶片110上形成掩膜图案114所表示的电路。远紫外线112可同步扫描反射掩膜106与目标晶片110以在目标晶片110上形成掩膜图案114。

参照图2，图中示出了远紫外反射元件制造系统200的实例。所述远紫外反射元件可包括掩膜基板204、远紫外镜205或其他反射元件。

远紫外反射元件制造系统200可制造掩膜基板、镜或用来反射图1的远紫外线112的其他元件。远紫外反射元件制造系统200可通过在原始基板(source substrate)203上涂覆薄涂层以制造所述反射元件。

掩膜基板204是一种用来形成图1的反射掩膜106的多层式结构。可使用半导体制造技术来形成掩膜基板204。反射掩膜106可具有形成在掩膜基板204上的图1的掩膜图案114用于代表电子电路。

远紫外镜205是一种在远紫外范围内具有反射性的多层式结构。可使用半导体制造技术来形成远紫外镜205。掩膜基板204与远紫外镜205可为类似结构，但远紫外镜205不具有掩膜图案114。

所述反射元件是远紫外线112的有效反射器。掩膜基板204和远紫外镜205可具有大于60％的远紫外反射率。若所述反射元件可反射超过60％的远紫外线112，则所述反射元件是有效的反射元件。

远紫外反射元件制造系统200包括晶片装载和载具操作系统202，原始基板203装载至晶片装载和载具操作系统202中，并从晶片装载和载具操作系统202卸下所述反射元件。大气操作系统(atmospheric handling system)206可供用来进出晶片操作真空腔室208。晶片装载和载具操作系统202可包括多个基板运送盒、装载锁定室和其他部件以将基板从大气环境传送至所述系统内部的真空环境中。由于掩膜基板204是用来形成极小尺寸的器件，因此必须在真空系统中处理原始基板203和掩膜基板204以防止污染和其他缺陷。

晶片操作真空腔室208可包含两个真空腔室，第一真空腔室210和第二真空腔室212。第一真空腔室210可包括第一晶片操作系统214，且第二真空腔室212可包括第二晶片操作系统216。尽管描述晶片操作真空腔室208具有两个真空腔室，但应当理解的是，所述系统可具有任意数目的真空腔室。

晶片操作真空腔室208的周边(periphery)各处可具有多个端口以用于连接各种其他系统。第一真空腔室210可具有除气系统218、第一物理气相沉积系统220、第二物理气相沉积系统222和预清洗系统224。除气系统218是用来进行热脱附以使所述基板脱除湿气。预清洗系统224是用于清洗晶片、掩膜基板、镜子或其他光学部件的表面。

所述物理气相沉积系统(例如，第一物理气相沉积系统220和第二物理气相沉积系统222)可用于在原始基板203上形成导电材料薄膜。例如，所述物理气相沉积系统可包括真空沉积系统，例如磁控管溅射系统、离子溅射系统、脉冲激光沉积系统、阴极电弧沉积系统或上述系统的组合。所述物理气相沉积系统(例如，磁控管溅射系统)可在来源基材203上形成薄层，包括硅层、金属层、合金层、化合物层或上述层的组合。

所述物理气相沉积系统可形成反射层、覆盖层和吸收剂层。例如，所述物理气相沉积系统可形成硅层、钼层、氧化钛层、二氧化钛层、氧化钌层、氧化铌层、钌钨层、钌钼层、钌铌层、铬层、钽层、氮化物层、化合物层或以上层的组合。虽然描述某些化合物为氧化物，但应当了解的是，所述化合物可包括氧化物、二氧化物、含有氧原子的原子混合物或以上化合物的组合物。

第二真空腔室212可连接有第一多阴极源226、化学气相沉积系统228、固化腔室230和超平滑沉积腔室232。例如，化学气相沉积系统228可包括流动性化学气相沉积系统(FCVD)、等离子体辅助化学气相沉积系统(CVD)、气溶胶辅助CVD系统、热丝CVD系统或类似的系统。在另一实例中，化学气相沉积系统228、固化腔室230和超平滑沉积腔室232可为与所述远紫外反射元件制造系统200分开的单独系统。

化学气相沉积系统228可在原始基板203上形成材料薄膜。例如，可使用化学气相沉积系统228在原始基板203上形成材料层，所述材料层包括单晶层、多晶层、无定形层、外延层或上述层的组合。化学气相沉积系统228可形成硅层、氧化硅层、碳氧化硅层、碳层、钨层、碳化硅层、氮化硅层、氮化钛层、金属层、合金层和适合用于化学气相沉积的其他材料的层。例如，所述化学气相沉积系统可形成平坦化层。

第一晶片操作系统214能够在大气操作系统206与位在第一真空腔室210周围的各种系统之间于连续真空下移动原始基板203。第二晶片操作系统216能够在第二真空腔室212周围移动原始基板203且同时维持原始基板203处于连续真空中。远紫外反射元件制造系统200可在第一晶片操作系统214与第二晶片操作系统216之间于连续真空下传送原始基板203和掩膜基板204。

参照图3，图中示出了远紫外反射元件302的实例。远紫外反射元件302可为图2的掩膜基板204或图2的远紫外镜205。掩膜基板204和远紫外镜205是用来反射图1的远紫外线112的结构。

远紫外镜205可包括基板304、多层堆叠306和覆盖层308。可使用远紫外镜205来形成图1的聚光器104或图1的光学缩小组件108中所使用的反射结构。

掩膜基板204可包括基板304、多层堆叠306、覆盖层308和吸收剂层310。通过对吸收剂层310进行图案化以使吸收剂层310具有所需的电路布局而可使用掩膜基板204来形成图1的反射掩膜106。

在以下段落中，为了简单起见，掩膜基板(mask blank)204术语与远紫外镜205术语可互换使用。掩膜基板204可包括远紫外镜205的所述部件并额外添加吸收剂层310以用于形成图1的掩膜图案114。

掩膜基板204是一种光学平面结构，所述光学平面结构用来形成具有掩膜图案114的反射掩膜106。例如，掩膜基板204的反射性表面可形成用来反射入射光(例如图1的远紫外线112)的平坦焦平面。

基板304是用来为远紫外反射元件302提供结构性支撑的元件。基板304可由具有低热膨胀系数(CTE)的材料所制成而可在温度变化期间提供稳定性。基板304可具有诸多性质，例如具有可抵抗机械循环、热循环、结晶形成或抵抗上述作用的组合的稳定性。基板304可由诸如硅、玻璃、氧化物、陶瓷、玻璃陶瓷的材料或上述材料的组合物所形成。

多层堆叠306是一种对远紫外112具有反射性的结构。多层堆叠306包含由第一反射层312与第二反射层314所形成的交替反射层。

第一反射层312和第二反射层314可形成图3的反射层对316。多层堆叠306可包含20对至60对的反射层对316以形成总计多达120层的反射层。

可由各种材料形成第一反射层312和第二反射层314。例如，可分别由硅和钼形成第一反射层312和第二反射层314。虽然示出所述层是硅和钼，但应当理解的是，所述交替层可由其他材料所形成或具有其他内部结构。

第一反射层312和第二反射层314可具有各种结构。例如，所形成的第一反射层312和第二反射层314两者可具有单层结构、多层结构、分层(divided layer)结构、不均匀结构或上述结构的组合。

由于大多数的材料可吸收远紫外波长的光线，因此所使用的光学元件必须为反射性元件，而不是如其他光刻系统中所使用的透射性元件。多层堆叠306通过具有由不同光学性质的材料所形成的交替薄层来形成反射性结构以建立布瑞格(Bragg)反射器或反射镜。

所述交替层的各层对于远紫外线112可具有不同的光学常数。当所述交替层的厚度周期是远紫外线112的波长的一半时，所述交替层可提供共振反射率(resonant reflectivity)。例如，就波长为13纳米的远紫外线112而言，所述交替层可为约6.5纳米厚。应当了解的是，所提供的大小和尺寸皆在一般元件的正常工程容许偏差范围内。

可用各种方式形成多层堆叠306。例如，可使用磁控管溅射系统、离子溅射系统、脉冲激光沉积、阴极电弧沉积或上述方式的组合来形成第一反射层312和第二反射层314。

在示例性实例中，可使用物理气相沉积技术(例如，磁控管溅射技术)形成多层堆叠306。多层堆叠306的第一反射层312和第二反射层314可具有利用磁控管溅射技术所形成的特性，所述特性包括精确的厚度、低粗糙度和膜层之间的界面干净清楚。此外，多层堆叠306的第一反射层312和第二反射层314可具有利用物理气相沉积技术所形成的特性，所述特性包括精确的厚度、低粗糙度和膜层之间的界面干净清楚。

使用物理气相沉积技术形成多层堆叠306可精确地控制多层堆叠306的所述层的物理尺寸(physical dimension)以提高反射率。例如，第一反射层312(例如硅层)可具有4.1纳米的厚度。第二反射层314(例如钼层)可具有2.8纳米的厚度。所述层的厚度决定了所述远紫外反射元件的峰值反射率波长。若所述层的厚度不正确，可能使13.5纳米的期望波长处的反射率降低。

多层堆叠306可具有超过60％的反射率。使用物理气相沉积技术所形成的多层堆叠306可具有66％至67％之间的反射率。在使用较硬材料所形成的多层堆叠306上形成覆盖层308可增进反射率。在某些情况下，使用低粗糙度层、层之间具有干净清楚的界面、改善的层材料或上述方式的组合可达到超过70％的反射率。例如，使用无定形钼所形成的多层堆叠306可达到68％至70％间的反射率。

覆盖层308是允许远紫外线112穿透的保护层。可在多层堆叠306上直接形成覆盖层308。覆盖层308可保护多层堆叠306免于受到污染和机械性损伤。例如，多层堆叠306容易受到氧、碳、烃类化合物或上述物质的组合物的污染。覆盖层308可与污染物交互作用而中和所述污染物。

覆盖层308是一种可让远紫外线112通过的光学均匀结构。远紫外线112能通过覆盖层308而被多层堆叠306反射。覆盖层308可能具有1％至2％的总反射损失。不同材料可依据厚度而各自具有不同的反射率损失，但所述不同材料的全部反射率损失将在1％至2％的范围内。

覆盖层308具有平滑的表面。例如，覆盖层308的表面可具有小于0.2纳米的RMS(均方根测量值)粗糙度。在另一个实施方式中，就介于1/100纳米至1/1微米间的长度而言，覆盖层308的表面可具有0.08纳米的RMS粗糙度。RMS粗糙度将随着进行粗糙度测量所涵盖的范围而变化。就100纳米至1微米的特定范围而言，粗糙度需为0.08纳米或更低。涵盖的范围越大，则粗糙度将会越高。

可用各种方法形成覆盖层308。例如，使用磁控管溅射法、离子溅射系统、离子束沉积法、电子束蒸镀法、射频(RF)溅射法、原子层沉积(ALD)法、脉冲激光沉积法、阴极电弧沉积法或上述方法的组合在多层堆叠306上方或直接在多层堆叠306上形成覆盖层308。覆盖层308可具有利用磁控管溅射技术所形成的物理特性，所述特性包括精确的厚度、低粗糙度和膜层之间的界面干净清楚。覆盖层308可具有利用物理气相沉积法所形成的物理特性，所述特性包括精确的厚度、低粗糙度和膜层之间的界面干净清楚。

可由硬度足以抵抗清洁期间的腐蚀作用的各种材料来形成覆盖层308。例如，由于钌是良好的蚀刻终止材料，且钌在操作条件下呈现相对惰性，所以可使用钌作为覆盖层材料。然而应当明白的是，可使用其他材料来形成覆盖层308。覆盖层308可具有2.5纳米至5.0纳米间的厚度。

吸收剂层310是一种能够吸收远紫外线112的层。可使用吸收剂层310来提供不会反射远紫外线112的区域而在反射屏蔽106上形成图案。吸收剂层310可为对于特定频率的远紫外线112(例如约13.5纳米的远紫外线112)具有高吸收系数的材料。在示例性实例中，可由铬、钽、氮化物或以上材料的组合物来形成吸收剂层310。

吸收剂层310可直接形成在覆盖层308上。可使用光刻工艺蚀刻吸收剂层310以在反射屏蔽106上形成图案。

可使用基板304、多层堆叠306和覆盖层308形成远紫外反射元件302(例如，远紫外镜205)。远紫外镜205具有光学平面并可有效且均匀地反射远紫外线112。

可使用基板304、多层堆叠306、覆盖层308和吸收剂层310来形成远紫外反射元件302(例如，掩膜基板204)。掩膜基板204具有光学平面并可有效且均匀地反射远紫外线112。可使用掩膜基板204的吸收剂层310来形成掩膜图案114。

已经发现，在覆盖层308上形成吸收剂层310可提高反射掩膜106的可靠度。覆盖层308可作为吸收剂层310的蚀刻终止层。当将图1的掩膜图案114蚀刻至吸收剂层310中时，位于吸收剂层310下方的覆盖层308可终止蚀刻动作以保护多层堆叠306。

现参照图4，图中示出了多层堆叠306的实施方式。多层堆叠306可包括第一反射层312和第二反射层314。例如，第一反射层312和第二反射层314可分别由硅和钼所形成。

多层堆叠306的反射率取决于诸多因素。反射率可能受到层的厚度、层间界面的清晰度、各层的粗糙度、各层所使用的材料、各层的结构或以上因素的组合的影响。

多层堆叠306的层的尺寸可经调整而对图1的远紫外线112的波长具有反射性。当波长为13.5纳米，反射层对316应约为远紫外线112的波长的一半或约为6.5纳米至6.75纳米以达到最大反射作用。由硅所形成的第一反射层312可为4.1纳米厚。由钼所形成的第二反射层314可为2.8纳米厚。

多层堆叠306可具有各种配置。例如，可使用硅形成第一反射层312，和可使用钼形成第二反射层314。在另一个实施方式中，可使用钼形成第一反射层312，和使用硅形成第二反射层314。

借着改变第二反射层314(例如钼层)的材料与结构可增进多层堆叠306的反射率。例如，使用物理气相沉积系统用钼来形成第二反射层314。所述物理气相沉积系统(例如，磁控管溅射系统)可形成最初具有无定形结构的钼。然而，当所述钼层达到2.5纳米程度的厚度时会发生结晶过程并使所述钼层结晶而形成多晶钼。

使无定形钼结晶成多晶钼会提高第二反射层314的粗糙度。第二反射层314的粗糙度提高会降低多层堆叠306的反射率。防止无定形钼结晶成为多晶钼可提高多层堆叠306的反射率。

借着在钼层的厚度达到2.5纳米之前，于所述钼层上形成预防层426可阻止钼层结晶。在预防层426形成之后，可形成附加的钼以使所述钼层的总厚度提高到2.8纳米。

预防层426可将第二反射层314分隔成多个无定形层，例如下方无定形层424和上方无定形层422。由于所述层的每一层厚度均小于2.5纳米，因此各层仍保持无定形钼状态。

可使用物理气相沉积法形成下方无定形层424、上方无定形层422和预防层426。下方无定形层424、上方无定形层422和预防层426可具有利用物理气相沉积法所形成的特性，所述特性包括精确的厚度、低粗糙度和层之间的界面干净清楚。

可用各种材料形成预防层426。例如，可用碳、钌、铌、氮、碳化钼、钌钼合金、硼或碳化硼(B ₄C)形成预防层426。

各种预防层材料的厚度可能不同。所述厚度取决于所使用的各种材料的性质和欲使用的远紫外线的确切波长而定。

相较于无定形层，预防层426可为薄层。例如，预防层426可约为1厚。在另一个实例中，预防层426的厚度可在0.5至3的范围间。

上方无定形层422与下方无定形层424的厚度可能具有各种厚度。只要各层小于结晶临界值的2.5纳米，则钼便可保持无定形态。

例如，第二反射层314可具有上层厚度432为1.4纳米的上方无定形层422和下层厚度434为1.4纳米的下方无定形层424。在另一个实例中，下层厚度434可为2.0纳米，和上层厚度432可为0.8纳米。虽然提供了具体的厚度，但应当理解的是，上层厚度432和下层厚度434可为任何小于2.5纳米的厚度，以防止结晶。

在又另一个实例中，所述配置可包括超过两个无定形层。在又另一个实例中，来自所有无定形层中的钼的总厚度应总计达到2.8纳米，但没有任何层的厚度能超过2.5纳米。

预防层426可扩散进入周围的无定形层中而形成由原子组成的原子级混合物。所述原子级混合物是由不同材料的原子形成混合物的材料。例如，若预防层426是碳层且具有1厚的预防层厚度436。预防层426可形成钼-碳原子级混合物层。在另一个实例中，由钌所形成的预防层426可形成钼-钌原子级混合物层。预防层426的原子级混合物可隔开下方无定形层424和上方无定形层422。

在上方无定形层422与下方无定形层424之间添加预防层426不会明显改变多层堆叠306的反射率。由于相较于所述无定形层而言，预防层426较薄，所以预防层426不会明显降低反射率。因此，形成在所述无定形层之间具有预防层426的多层堆叠306可提高多层堆叠306的反射率。

利用所述层之间的界面清晰度和所述层的粗糙度来测定图2的掩膜基板204和图2的远紫外镜205的反射率。改变用来形成多层堆叠306的材料可增进界面清晰度或降低层的粗糙度。此作法将可提高多层堆叠的反射率，只要所述材料的远紫外吸收度和反射率和结构与钼和硅的远紫外吸收度和反射率和结构相似即可。

降低层粗糙度的其中一种方法是使所述层从多晶态变成无定形态。确保在沉积后所述层均保持无定形态和使所述层间的交互扩散作用减至最小将可增进反射元件的反射率和温度稳定性。

利用钌层、铌层或类似的材料层来分隔钼层可防止所述钼层达到进行结晶所需的厚度又不会对反射率造成严重冲击。钼合金(例如，钌-钼合金)或碳化钼也可有效防止膜层结晶。

无定形硅扩散进入无定形金属膜中的速度比扩散进入多晶膜中的速度快，导致形成较厚的硅化物膜，较厚的硅化物膜可能降低多层堆叠306的远紫外反射率。此外，界面处的碳化钼减慢了硅钼界面处的交互扩散作用并通过改善所述层的粗糙度和降低交互扩散作用而得到更佳的反射率。

仅在所述层间的界面处添加碳或建立碳化硅-碳化钼的梯度也可降低或完全去除所述层间的交互扩散作用。此外，仅在所述层间的界面处施用氮也可降低或完全去除上述层间的交互扩散作用。再者，在所述层间的界面处施用钌、铌、碳化钼、钌钼合金、硼或碳化硼可降低或去除所述层间的交互扩散作用。

发现使用碳、钌、铌、氮、碳化钼、钌钼合金、硼或碳化硼来形成预防层426会增进多层堆叠306的反射率。添加预防层426能防止无定形钼结晶并降低所述层的粗糙度。

发现在第二反射层314的钼层内形成预防层426会增进多层堆叠306的反射率。形成预防层426可防止无定形钼结晶并降低所述层的粗糙度。

发现在第二反射层314的钼层内形成预防层426会增进多层堆叠306的反射率。形成预防层426能降低钼层与硅层之间的交互扩散程度并减少硅化物的形成。

现参照图5，图中示出物理气相沉积系统502的实例。所述物理气相沉积系统(例如，图2的第一物理气相沉积系统220或图2的第二物理气相沉积系统222)可形成图3的多层堆叠306的所述层。

物理气相沉积系统502可将来自靶材的材料沉积在原始基板203中的其中一个上。物理气相沉积系统502可选择性地对所述靶材中的一个或多个靶材施加功率以将来自所述靶材的材料转移至原始基板203的其中一个上而形成不同的材料层。

物理气相沉积系统502可包括第一靶材504和第二靶材506。例如，第一靶材504可为钼。第二靶材506可为碳。可使用溅射气体508(例如，氩)以帮助来自所述靶材的离子溅射至原始基板203的其中一个基板上。

借着对所述靶材之中的一个或多个靶材施加功率，可将靶材的材料转移至原始基板203之中的一个基板上。例如，对第一靶材504施加功率可形成钼薄膜。从第一靶材504上移除功率，并对第二靶材506施加功率可在所述钼膜上形成形成碳薄膜。在另一个实例中，对第一靶材504和第二靶材506两者施加功率可在原始基板203中的一个基板上形成碳与钼的混合物。

施加于所述靶材的功率量可控制在原始基板203中的一个基板上的材料形成速率。借着改变功率(例如施加功率波形)可控制材料的梯度密度。

参照阅图6，图6中示出图5的物理气相沉积系统502的离散功率曲线602的实例。可对图5的第一靶材504施加第一脉冲604以在图2的原始基板203的其中一个基板上形成钼层。在第一脉冲604结束之后，可对图5的第二靶材506施加第二脉冲606以在所述第一钼层上形成碳膜。可对第一靶材504施加第三脉冲608以在图4的预防层426上形成图4的上方无定形层422。

现参照图7，图7中示出图5的物理气相沉积系统502的合并功率曲线702的实例。可对图5的第一靶材504施加第一脉冲704以使用连续钼流在图2的原始基板203的其中一个基板上形成图4的下方无定形层424。

在施加第一脉冲704的同时，可对第二靶材506施加第二脉冲706以在所述钼流中注入碳原子而在原始基板203的其中一个基板上形成碳与钼的原子级混合物以用来形成图4的预防层426。在其他实例中，在施加第二脉冲706期间，可降低第一脉冲704的功率水平，以改变钼与碳的比例。

在第二脉冲706结束之后，可继续进行第一脉冲704以在原始基板203的其中一个基板上形成图4的上方无定形层422的钼。将合并功率曲线702用于所述物理气相沉积系统可形成图3的多层堆叠306的图3的第二反射层314。

现参照图8，图8中示出在制造过程的准备阶段中的图3结构。所述准备阶段可包括提供基板304的方法。例如，所述准备阶段可提供由超低热膨胀材料所形成的基板304。

现参照图9，图9中示出在制造过程的第一层叠阶段中的图8结构。所述第一层叠阶段可包括在基板304上直接形成下方无定形层424的方法。例如，所述第一层叠阶段可使用物理气相沉积法在基板304上形成由无定形钼所组成的下方无定形层424。

现参照图10，图10中示出在制造过程的预防阶段中的图9结构。所述预防阶段可包括在基板304上的下方无定形层424上形成预防层426的方法。例如，所述预防阶段可使用物理气相沉积法在下方无定形层424上沉积由碳所组成的预防层426。

现参照图11，图11中示出在制造过程的第二层叠阶段中的图10结构。所述第二层叠阶段可包括在预防层426上直接形成上方无定形层422的方法。例如，所述第二层叠阶段可使用物理气相沉积法在预防层426上直接形成由无定形钼所组成的上方无定形层422。第二反射层314包括上方无定形层422、下方无定形层424和预防层426。

现参照图12，图12中示出在制造过程的第三层叠阶段中的图11结构。所述第三层叠阶段可包括在第二反射层314的上方无定形层422上直接形成第一反射层312的方法。例如，所述第三层叠阶段可使用物理气相沉积法在第二反射层314上直接形成由硅所组成的第一反射层312。预防层426可隔开下方无定形层424与上方无定形层422。可重复进行图10至图12的制造阶段以根据需要形成许多层以在基板304上形成图3的多层堆叠306。

现参照图13，图13中示出在制造过程的结束阶段中的图12结构。所述结束阶段可包括在多层堆叠306上形成覆盖层308和在覆盖层308上直接形成吸收剂层310的方法。多层堆叠306可包括第一反射层312和第二反射层314。第二反射层314可包括全都形成在基板304上方的上方无定形层422、下方无定形层424和预防层426。

现参照图14，图14中示出远紫外反射元件1402的第二实例。远紫外反射元件1402类似于图3的远紫外反射元件302并使用类似的元件符号。多层堆叠1406可为远紫外反射元件1402(例如图2的掩膜基板204或图2的远紫外镜205)的一部分，图2的掩膜基板204或图2的远紫外镜205是用来反射图1的远紫外线112的结构。

远紫外反射元件1402可具有各种结构配置。例如，远紫外镜205可包括基板1404、多层堆叠1406和覆盖层1408。在另一个实例中，掩膜基板204可包括基板1404、多层堆叠1406、覆盖层1408和吸收剂层1410。通过对吸收剂层1410进行图案化以使吸收剂层1410具有所需的电路布局而可使用掩膜基板204来形成图1的反射屏蔽106。

在以下段落中，为了简单起见，术语掩膜基板204与术语远紫外镜205可互换使用。掩膜基板204可包括远紫外镜205的所述构件并额外添加吸收剂层1410以用于形成图1的掩膜图案114。

掩膜基板204是一种光学平面结构，所述光学平面结构可用来形成具有掩膜图案114的反射屏蔽106。基板1404是用来支撑远紫外反射元件1402的结构性元件。

吸收剂层1410是一种能吸收远紫外线112的层。可使用吸收剂层1410来提供不会反射远紫外线112的区域而在反射掩膜106上形成图案。

覆盖层1408是可让远紫外线112穿透的保护层。可在多层堆叠1406上直接形成覆盖层1408。覆盖层1408可保护多层堆叠1406免于受到污染和机械性损伤。所述覆盖层可由各种材料形成。例如，覆盖层1408可由钌或其他硬的保护材料所形成。

多层堆叠1406是一种对远紫外线112具有反射性的结构。多层堆叠1406可包含由第一反射层1412与第二反射层1414所形成的交替反射层。

可由不同材料形成第一反射层1412和第二反射层1414。例如，第一反射层1414可为硅，同时第二反射层1414可为钼，反之亦然。虽然在此实例中使用钼和硅，但应了解也可使用其他材料来形成所述反射层。

第一反射层1412和第二反射层1414可形成图3的反射层对316。多层堆叠1406可包括20对至60对之间的反射层对316以形成总计多达120层的反射层。然而，应了解可依据需求使用更多或更少的层。

多层堆叠1406可包括阻挡层1418，阻挡层1418位在多层堆叠1406的不同层之间。阻挡层1418是一种用来控制多层堆叠1406的物理性质与光学性质的材料层。例如，阻挡层1418可为扩散阻挡层以防止材料扩散进入相邻的材料层中。在另一个实例中，阻挡层1418可用来控制层之间的粗糙度以降低远紫外线112的散射。

可在多层堆叠1406的不同层之间形成阻挡层1418。例如，可在基板1404与第一反射层1412之间、在第一反射层1412与第二反射层1414之间、在第二反射层1414与下一组反射层对316的第一反射层1412之间、或在所述反射层的其中一个反射层与所述吸收剂层或所述覆盖层之间形成阻挡层1418。在另一个实例中，反射层对316各自配置有一、二或三个阻挡层1418。

可用各种材料形成阻挡层1418。例如，可使用硼、碳、氮、氧、氟、硫、磷或以上材料的组合物来形成阻挡层1418。

可形成具有各种厚度的阻挡层1418。例如，阻挡层1418可具有1(一层或两层原子单层)的厚度或足以防止扩散的厚度。阻挡层1418的厚度可以是相匹配的，使得反射层对316具有13.5纳米的重心波长(centroid wavelength)。

可在钼与硅之间的其中一个或两个界面处形成阻挡层1418。钼上硅界面(molybdenum on silicon interface)定义为当硅沉积在钼上时所形成的边界。硅上钼界面(silicon on molybdenum interface)则定义为当钼沉积在硅上时所形成的边界。

在钼上硅界面处，钼可沉积在无定形硅层上。此作法会造成两层之间具有较高程度的扩散作用和较厚的硅化钼层。

在硅上钼界面处，硅可沉积在多晶钼层上，因此硅较少扩散进入钼中。此作法会产生较薄且密度较低的硅化钼层。

硅化钼的厚度可能降低界面的反射率。相较于较薄的硅化钼层，较厚的硅化钼层可使反射层对316的反射率下降得较多。由于波长为13.5纳米的远紫外线112的电磁波的波腹(anti-node)落在较厚的硅化钼层上，因此较厚的硅化钼层会降低反射率。

发现到在硅上钼界面上形成阻挡层1418会减少硅化钼层的厚度并限制所述硅化钼层所造成的反射率下降。仅在硅上钼界面上形成阻挡层1418会减少硅化钼的生成。

发现到只形成一层阻挡层1418可降低阻挡层1418的不透明度所造成的影响而提高反射率。若阻挡层1418具有低的不透明度，则可形成两层阻挡层1418。

当在钼层与硅层之间(例如在第一反射层1412与第二反射层1414之间)形成阻挡层1418时，阻挡层1418可提供保护效果。例如，阻挡层1418的材料可与钼和硅进行反应而形成超薄化合物，所述超薄化合物可作为扩散阻挡层。在另一个实例中，阻挡层1418的材料可消耗所述钼和硅中的空位和间隙以减少交互扩散厚度。

发现在多层堆叠1406的钼层与硅层之间形成阻挡层1418会减少硅化物的生成并防止硅化物造成反射率下降。

可采用各种方式形成阻挡层1418。例如，在沉积工艺期间，钼和硅的一般沉积时间可分别约为30秒至50秒。可在钼或硅的沉积阶段的最后几秒或最初几秒内引入气态形式的阻挡层材料。在此例子中，阻挡层1418可为钼或硅与阻挡材料的混合物。

阻挡层材料的扩散速率可随材料的种类而改变。例如，扩散速度可依据各种材料在不同温度下的扩散系数而定。表1示出硅在不同温度的扩散系数实例。

表1扩散系数

在钼或硅沉积阶段的开始或尾声期间可引入阻挡材料持续不同时间。例如，可供应阻挡材料5秒至20秒。

在另一个实例中，可在钼或硅的沉积阶段结束之后引入阻挡层材料。此作法可形成具有较高纯度的阻挡材料的阻挡层1418。

可在钼沉积工艺的最后几秒内形成阻挡层1418以在所述钼层上直接形成阻挡材料层，以抑制钼的结晶作用。此作法可使钼处于无定形态，从而提高反射层对316的反射率。

借着在达到可使钼发生结晶的层厚度之前，在所述钼层上形成预防层1426，可形成由无定形钼所组成的钼层，例如第一反射层1412或第二反射层1414。例如，依据结构配置方式和环境因素，当钼层为2纳米至2.8纳米时，可形成预防层1426。

例如，所述钼层可包括下方无定形层1424和上方无定形层1422且预防层1426隔开下方无定形层1424和上方无定形层1422。应当了解到可存在有其他结构，包括具有附加无定形层的结构。在另一个实例中，可由无定形钼形成下方无定形层1424和上方无定形层1422。

可由各种材料形成预防层1426。例如，预防层1426可由硼、碳、氮、氧、氟、硫、硅、氯、磷或以上材料的组合物所形成。预防层1426可具有一层或二层的单层的厚度以中断钼材料的结晶作用。当所沉积的钼为无定形态时，可在一侧上形成阻挡层1418以防止或减少形成较厚的硅化钼。

发现使用预防层1426来保留钼层的无定形性质会降低粗糙度并得到提升的反射率。无定形钼限制了所述钼中的多晶晶粒尺寸和晶向问题的影响。

钼层与硅层之间(例如，第一反射层1412与第二反射层1414之间)的界面粗糙度可能影响多层堆叠1406的反射率。这可能是反射层对316上的漫散射作用所造成的结果。界面粗糙度的其中一个来源是钼层的多晶性。减少所述钼层的随机晶粒尺寸和晶向的多样性能建立可供进行硅沉积用的未加工起始表面(rough starting surface)。

覆盖层1408可通过保护多层堆叠1406的表面来提高远紫外反射元件1402的反射率。例如，多层堆叠1406的表面受损可能降低多层堆叠1406的光学性能，而覆盖层1408可通过防止多层堆叠1406的表面受损来增进反射率。覆盖层1408可在制造和清洗作业期间防止多层堆叠1406受损。覆盖层1408直接形成在多层堆叠1406上或直接形成在阻挡层1418上。

在示例性实例中，多层堆叠1406对于远紫外线可具有大于60％的反射率。使用物理气相沉积法所形成的多层堆叠1406可具有66％至67％间的反射率。在由较硬材料所形成的多层堆叠1406上形成覆盖层1408可增进反射率。在某些情况下，使用低粗糙度的层、膜层之间的界面干净清楚、改进的膜层材料或以上条件的组合可达到高达72％的反射率。

可利用所述层之间的界面清晰度和所述层的粗糙度来部分测定远紫外元件1402(例如，掩膜基板204和远紫外镜205)的反射率。改变用来形成多层堆叠1406或阻挡层1418的材料可增进界面清晰度和改进层粗糙度，且从而提高所述多层的反射率。

由于大多数的材料会吸收远紫外波长的光线，因此所使用的光学元件必须是反射性的，而不是如其他光刻系统中所使用的透射性元件。多层堆叠1406通过由具有不同光学性质的材料所形成的交替薄层来形成反射性结构以建立布瑞格反射器或反射镜。

所述交替层的各层对于远紫外线112可具有不同的光学常数。当反射层对316的厚度周期约为远紫外线112的波长的一半时，所述交替层可提供共振反射率。例如，就波长为13纳米的远紫外线112而言，反射层对316可为约6.5纳米厚。

可采用各种方式形成多层堆叠1406。例如，可使用磁控管溅射系统、离子溅射系统、脉冲激光沉积法、阴极电弧沉积法或以上方法的组合来形成第一反射层1412、第二反射层1414和阻挡层1418。

在示例性实例中，可使用物理气相沉积技术(例如，磁控管溅射技术)形成多层堆叠1406。多层堆叠1406的第一反射层1412、第二反射层1414和阻挡层1418可具有利用磁控管溅射技术所形成的特性，所述特性包括精确的厚度、低粗糙度和所述层之间的界面干净清楚。

使用物理气相沉积技术形成多层堆叠1406可精确地控制多层堆叠1406的所述层的实际尺寸以提高反射率。然而应当了解到，可依据工程需求、远紫外线112的波长和其他层的材料的光学性质来改变第一反射层1412和第二反射层1414的厚度。

现参照图15，图15中示出本发明进一步实施方式中用来制造远紫外反射元件的方法1500的流程图。方法1500包括以下步骤：在方块1502中提供基板；在方块1504中，于所述基板上形成多层堆叠，所述多层堆叠包含多个反射层对，所述多个反射层对具有由硅所形成的第一反射层和由钼所形成的第二反射层；在方块1506中，于所述第一反射层与所述第二反射层之间形成阻挡层，所述阻挡层由硼、碳、氮、氧、氟、硫、磷或以上材料的组合物所形成；和在方块1508中，形成覆盖层于所述多层堆叠上并覆盖所述多层堆叠，以通过降低氧化作用和降低机械性磨蚀来保护所述多层堆叠。

因此，发现本发明的远紫外反射元件系统为反射元件系统提供了诸多重要且至今为止仍为未知且尚未获得的解决方案、能力和功能。所得到的方法、工艺、设备、器件、产品和/或系统颇为简便、具成本效益、不复杂、多用途且高效率，出乎意料地且非显而易见的是通过调整已知技术便可实现所述方法、工艺、设备、器件、产品和/或系统，且因此所述方法、工艺、设备、器件、产品和/或系统极适合用来有效率且经济地制造掩膜基板系统并与常规的制造方法或工艺和技术完全兼容。

本发明实施方式的另一个重要方面是所述实施方式可有利地支持并提供降低成本、简化制造和提高性能的历史趋势。因此，本发明实施方式的这些和其他的有利方面促使当前技术迈入至少一个新层面。

虽然已经配合最佳具体实施方式来说明本发明，但应当明白，本领域技术人员通过以上说明内容将能够想到诸多替代、修改和变化。因此，本发明涵盖所有落入所要求保护的范围内的所述替代、修饰和变化。到目前为止文中所举出或附图中所示出的所有内容均仅用来示范说明，而非做为限制的目的。

本发明实施方式包括用来制造远紫外反射元件的方法，所述方法包括：提供基板；在所述基板上形成多层堆叠，所述多层堆叠包含多个反射层对，所述多个反射层对具有由硅所形成的第一反射层和第二反射层，且所述第二反射层具有预防层以用来隔开下方无定形层和上方无定形层；和形成覆盖层于所述多层堆叠上并覆盖所述多层堆叠，以通过降低氧化作用和降低机械性磨蚀来保护所述多层堆叠。

本发明实施方式包括远紫外反射元件，所述远紫外反射元件包括：基板；位于所述基板上的多层堆叠，所述多层堆叠包括多个反射层对，所述多个反射层对具有由硅所形成的第一反射层和第二反射层，且所述第二反射层具有预防层以用来隔开下方无定形层和上方无定形层；和位在所述多层堆叠上并覆盖所述多层堆叠的覆盖层，所述覆盖层通过降低氧化作用和降低机械性磨蚀来保护所述多层堆叠。

本发明实施方式包括远紫外反射元件制造系统，所述制造系统包括：第一沉积系统，所述第一沉积系统是用于在基板上沉积多层堆叠，所述多层堆叠包括多个反射层对，所述多个反射层对具有由硅所形成的第一反射层和第二反射层，且所述第二反射层具有预防层以用来隔开下方无定形层和上方无定形层；和第二沉积系统，所述第二沉积系统是用于在所述多层堆叠上形成覆盖层，所述覆盖层通过降低氧化作用和降低机械性磨蚀来保护所述多层堆叠。