EUV范围的反射镜、制造该反射镜的方法及包含该反射镜的投射曝光设备与流程

本发明涉及一种用于EUV波长范围的反射镜和一种制造该反射镜的方法。此外，本发明涉及包括这种反射镜的用于微光刻的EUV光源、EUV照明系统和EUV投射镜头。此外，本发明涉及一种用于微光刻的投射曝光设备

背景技术：
EUV波长范围的用于微光刻的投射曝光设备必须依赖用于曝光或将掩模成像于像面中的反射镜具有高反射率的设想，因为，首先，单独反射镜的反射率的乘积决定投射曝光设备的总传输率，并且因为，其次，EUV光源的光功率有限。在该情况下，EUV波长范围被理解为具有5nm至20nm之间波长的光的波长范围。例如，从DE10155711A1已知具有高反射率值的、用于13nm左右的EUV波长范围的反射镜。其中描述的反射镜由施加在基板上且具有单独层的序列的层布置构成，其中该层布置包含多个层子系统，每个层子系统具有不同材料的至少两个单独层(其形成周期)的周期序列，其中单独子系统的周期数量和周期厚度从基板朝着表面减小。然而，关于这种反射镜不利的是，在EUV投射曝光设备的整个寿命中，所述反射镜在反射镜的层布置中吸收入射到反射镜上的所有EUV光子的约1/3。通常，高能EUV光子的吸收通过光电效应而发生，固体中的电子被放出。结果，具有不稳定或破坏的化学键的大量原子在层材料中产生。这种具有不稳定键的原子然后可易于在原子标度上进行地点或位置的改变，因此，受影响的层的结构改变以及因此其光学特性也改变。在连续照射的最初实验中，已探知到EUV反射镜的光谱移动。目前，不清楚由于原子标度上的不稳定或破坏的键导致的精确过程。可想到的是，层材料呈现密度增加的状态，其可解释所探知的光谱移动。对于石英玻璃和193nm情况下的VUV微光刻中的反射镜层，已知由术语“致密”描述的这种过程。然而，还可想到的是，不稳定的原子经历与相邻层的原子或与投射曝光设备的残余气体氛围的原子的化学反应。由于受影响层的不稳定的原子带来的结构变化，除了光学特性之外，该受影响层的层应力以及其表面粗糙度也改变。为了设定反射镜的层应力，在反射镜的制造期间，所谓的缓冲层或反应力层(ASL)通常施加在基板和反射涂层之间，该层利用它们的张应力补偿反射涂层的压应力。然而，如果层布置中的应力比由于反射镜中的不稳定原子而随时间变化而变化，那么这不可避免地导致反射镜表面形状上的不允许变化。然后，这引起投射曝光设备的不可避免的图像像差。为了避免杂散光损失，EUV波长范围的反射镜在制造期间设有非常光滑的基板和层表面。然而，如果不稳定原子随时间变化而变化地引起层的在HSFR光频范围中的粗糙界面，那么这导致杂散光损失且因此导致投射曝光设备的总传输率的损失，参见U.Dinger等人发表于Proc.SPIEVol.4146,2000的“MirrorsubstratesforEUV-lithography:progressinmetrologyandopticalfabricationtechnology”，尤其对于表面粗糙度的以下定义，在空间波长的HSFR范围中，粗糙度为10nm至1μm，在空间波长的MSFR范围中，粗糙度为1μm至1mm。此外，各层界面处的不稳定原子还可进入新化学键中，因此，无论如何已发生的层的互相扩散加强，及/或因此，用于抑制互相扩散的层(所谓的阻挡层)的效应减弱。增强的互相扩散导致界面处的对比度损失，并且这因此导致反射镜总体反射率的损失。

技术实现要素：
因此，本发明的目的是提供一种用于EUV波长范围的反射镜，其具有关于其光谱行为、其表面形状和其杂散光损失的高的长期稳定性。根据本发明，该目的利用对于0°和25°之间的至少一个入射角具有大于40％的反射率的EUV波长范围的反射镜来实现，该反射镜包含基板和层布置，其中所述层布置包含至少一个非金属单独层，其特征在于，所述非金属单独层掺杂有介于10ppb和10％之间，尤其介于100ppb和0.1％之间的杂质原子，使得非金属单独层获得大于6*1010cm-3的电荷载流子密度和/或大于1*10-3S/m的电导率，尤其是大于6*1013cm-3的电荷载流子密度和/或大于1S/m的电导率。发明人已认识到，通过EUV光子破坏化学键本身不构成问题，而仅原子的地点或位置的随后变化导致受影响非金属层中的结构变化。上文指出的给受影响非金属层掺杂杂质原子使得可利用受影响层中的足够大量自由移动电子来非常迅速地替代放出的成键电子以及甚至在原子可进行原子标度上的地点或位置改变之前稳定原子。因为例如钼(Mo)或钌(Ru)的金属具有高密度的自由移动电子，所以这种由金属构成的单独层几乎不趋向于这种结构变化。然而，例如，所述金属的氧化物、氮化物和碳化物为非金属材料，并且因此需要掺杂有杂质原子，以提供足够大量的自由电子用于耐辐射性。此外，提供自由电子还增加了相应掺杂层的导热系数。这使得EUV光脉冲的热损失(该热损失通常在最高的30层中沉积)在下一个EUV光脉冲到达反射镜并进一步加热上部层之前朝着基板传远至较深层中。因此可防止对EUV反射镜的最高层的不允许的持久加热，尤其因为远至基板消散的热量可通过基板中的相应冷却通道消散，因此，最高层可借助于掺杂层的增加的导热系数而相应冷却。在该方面，掺杂不仅增加反射镜的耐辐射性，还持久地减小了反射镜的热负载。在一个实施例中，层布置包含至少一个层子系统，其由单独层的至少两个周期的周期序列构成，其中所述周期包含用于高折射率层和低折射率层的由不同材料构成的两个单独层，至少非金属单独层具有利用来自所述周期系统的V族的至少一个元素的原子进行的杂质原子的掺杂。由于所述至少一个层子系统，确保了EUV波长范围的反射镜的高反射率，掺杂有来自V族的元素的原子提供非金属单独层的导电键中的过剩电子并由此稳定所述单独层。在本发明的上下文中，如果相邻层子系统的周期厚度中的偏差呈现为大于0.1nm的偏差，即使考虑高折射率层和低折射率层之间的相同周期划分，层子系统也不同于相邻层子系统，因为考虑到0.1nm的差别，可设想具有高折射率层和低折射率层之间的其它相同周期划分的层子系统的不同光学效应。在EUV波长范围中，在该情况下，术语高折射率和低折射率为关于层子系统的周期中的相应合作层的相对术语。在EUV波长范围中，仅当以光学高折射率作用的层与相对其在光学上折射率较低层结合作为层子系统的周期的主要成分时，层子系统通常充当反射层系统。在另一实施例中，层布置具有小于200nm的总厚度和掺杂有杂质原子的层子系统的高折射率层。层子系统的掺杂的高折射率层使得可减小层子系统的压应力，使得没有其它层子系统或仅减小厚度的其它层子系统需要用于应力补偿。对于周期的在高和低折射率层之间的指定划分，周期的数量确定用于应力补偿的其它层子系统的总张应力绝对值。如果需要较少的张应力用于补偿，则层布置的总厚度因此也减小。因此，可利用掺杂来提供对0°和25°之间的至少一个入射角具有大于40％的反射率的用于EUV波长范围的反射镜，其具有小于20MPa的总层应力以及小于200nm的层布置总厚度。特别地，这适用于具有实际上正入射和大于60％的反射率的反射镜。在另一实施例中，在该反射镜的光学使用表面的位置处，在以剂量大于10kJ/mm2的来自EUV波长范围的光照射之后，该反射镜的对于正入射的在12nm和14nm之间的反射光谱内的平均反射波长与在12nm和14nm之间的光源平均发射波长偏离小于0.25nm，尤其小于0.15nm。这防止了在投射曝光设备的相对长工作时间的情况下由光谱移动引起的晶片吞吐量减小。根据本发明，单独层的掺杂防止结构变化，因此防止因辐射带来的单独层的光学特性变化。因此，甚至在指示的剂量之后，反射镜可具有实际上与辐射开始时相同的反射光谱。在本发明的上下文中，光源的在12nm和14nm之间的发射光谱和平均发射波长被理解为在光产生位置处的直接光谱和直接平均波长。仅在实际光产生位置处，该光谱是清楚的，并不会被光学组件的特性破坏。通常，投射曝光设备的反射镜(从EUV光源的聚光反射镜开始直到EUV投射曝光设备的最后一个反射镜)关于它们的反射光谱而与光源的发射光谱相配，用于投射曝光设备的最大总传输率。在EUV光源的聚光反射镜和/或EUV照明系统的反射镜的另一实施例中，在上文指示剂量的照射之后，平均反射波长与平均发射波长的偏离小于0.05nm。这使得可尤其防止由于位于光源附近的反射镜利用相应掺杂而耐辐射导致的总传输率的相对大损失。反射镜定位越靠近光源，所述反射镜通常经受的表面功率密度(surfacepowerdensity)和使用期效应更大。这尤其适用于EUV光源的聚光反射镜。在根据本发明的反射镜的一个实施例中，层布置的非金属单独层由从以下材料组选择或构成为以下材料组的化合物的材料构成：B4C、C、Zr氧化物、Zr氮化物、Si、Si氧化物、Si氮化物、Si碳化物、Si硼化物、Mo氮化物、Mo碳化物、Mo硼化物、Ru氧化物、Ru氮化物、Ru碳化物和Ru硼化物。特别地，提及的这些材料趋向于在EUV辐射下发生结构变化，因此必须通过相应掺杂来稳定。在根据本发明的反射镜的另一实施例中，至少一个层子系统的形成周期的两个单独层由材料钼(Mo)和硅(Si)或材料钌(Ru)和硅(Si)构成。这使得可实现特别高的反射率值，同时实现制造工程学优势，因为仅两个不同材料用于制造反射镜的层布置的层子系统。另外，在该实施例中，由硅构成的至少一个单独层掺杂10ppb和10％之间的杂质原子，以保护反射镜免于长期变化。在该实施例的另一构造中，至少一个层子系统的离基板最远的至少10个、尤其至少5个周期的由硅构成的所有单独层掺杂有杂质原子，用于长期稳定性。在该情况中，应考虑的是，层布置中EUV辐射的强度在盖层表面处最高，并随着进入层布置的穿透深度而指数地减小。因此，尤其适合的是使至少上部的5周期具备相应掺杂层。在该情况中，在另一实施例中，单独层通过至少一个阻挡层而分离，其中，阻挡层由从以下材料组选择或构成以下材料组的化合物的材料构成：B4C、C、Si氮化物、Si碳化物、Si硼化物、Mo氮化物、Mo碳化物、Mo硼化物、Ru氮化物、Ru碳化物和Ru硼化物。这种阻挡层抑制周期的两个单独层之间的相互扩散，因此增加两个单独层的过度中的光学对比度。在使用材料钼和硅用于周期的两个单独层的情况下，从基板观察，Si层之上的一个阻挡层足以提供充分的对比度。在该情况中可省略Mo层之上的第二阻挡层。在该方面，应提供用于分离周期的两个单独层的至少一个阻挡层，其中所述至少一个阻挡层可由上述材料或其化合物之一完美构造，并且在该情况中还可呈现不同材料或化合物的分层构造。包含材料B4C且具有0.35nm与0.8nm之间、优选0.4nm与0.6nm之间的厚度的阻挡层实际上导致层布置的高反射率值。尤其在层子系统由钌和硅构成的情况中，由B4C构成的阻挡层在阻挡层厚度为在0.4nm与0.6nm之间的值的情况中呈现最大反射率。在另一实施例中，根据本发明的反射镜包含盖层系统，其包含由化学上惰性材料构成的至少一个层，并对于真空终止反射镜的层布置。然后，保护该反射镜免受环境影响。在该实施例中，终止层布置的层的表面粗糙度小于0.2nmrmsHSFR，尤其小于0.1nmrmsHSFR。因此可避免杂散光损失。在另一实施例中，层布置的终止层由氧化物和/或氮化物构成且利用来自周期系统的V族的至少一个元素的原子而掺杂有杂质原子。特别地，由氧化物和/或氮化物构成的盖层的掺杂防止盖层在例如用上述剂量的相对长期照射之后由于结构变化而导致的相对高表面粗糙度。在该情况中，还应考虑的是，具有相对高表面粗糙度的表面在较大程度上遭受EUV投射曝光设备的残留气氛的环境影响。这进而可导致自加固效应并使盖层不可用。在另一实施例中，层布置具有用于应力补偿的至少一个其它层子系统，其中，该其它层子系统由单独层的至少两个周期的周期序列构成，其中周期包含用于高折射率层和低折射率层的由不同材料构成的两个单独层。这种其它层系统使得可防止反射镜在涂覆之后的不允许变形。在一个实施例中，层布置的总层应力小于100MPa，尤其小于50MPa，尤其优选小于20MPa。这种总层应力使得反射镜直径与反射镜厚度的典型纵横比为5:1时，反射镜在进行涂覆之后的表面形状与涂覆之前的基板表面形状偏离小于0.1nmrms。在该情况中，其它层子系统的张应力小于+240MPa。用于布置在基板和至少一个层子系统之间的其它层子系统的如此低的张应力具有以下优点：总体上需要较少周期用于其它层子系统。这导致较高的工艺稳定性和较短的加工时间。在一个实施例中，其它层子系统具有周期厚度5nm或更小，尤其是3.5nm或更小。如此薄的周期甚至在高比例钼的情况中仍导致薄钼层，并因此防止晶体在这些层中生长。因此，可制造具有低表面粗糙度并因此避免杂散光损失的用于应力补偿的其它层子系统。在另一实施例中，根据本发明的反射镜在正入射情况下...