光学元件、包括这种光学元件的光刻设备及器件制造方法

专利名称：光学元件、包括这种光学元件的光刻设备及器件制造方法
技术领域：
本发明涉及一种光学元件，特别是包括对于波长λ的辐射能够至少部分透射的层的光学元件，光学元件还包括顶层，顶层包括具有rms(均方根)粗糙度值的结构。另外，本发明涉及一种包括这种光学元件的光刻设备。本发明还涉及一种器件制造方法。
背景技术：
光刻设备是将所需图案施加在基底的靶部上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，例如掩模的形成图案装置可用来产生与IC的单个层相对应的电路图案，并且该图案可成像到具有辐射敏感材料(抗蚀剂)层的基底(例如硅晶片)上的靶部(例如包括一个或多个电路小片的一部分)上。通常，单个基底将包括相继曝光的相邻靶部的网络。公知的光刻设备包括其中每个靶部通过将整个图案一次曝光在靶部上的所谓步进器和其中每个靶部通过在给定方向上(“扫描方向)上通过透射光束进行辐射同时平行或反-平行该方向同步扫描基底的所谓扫描器。
在光刻设备中，可成像在基底上的结构尺寸通过透射辐射的波长来限制。为了制造具有更高密度器件的集成电路以及更高的操作速度，需要能够成像更小的结构。而当前常用的光刻投射设备采用汞灯或准分子激光器产生的紫外光，已经提出声音更短波长的辐射，例如大约13nm。这种辐射称为远紫外(EUV)或软x射线，并且可能的来源包括例如激光产生等离子源、放电等离子源或来自电子存储环的同步加速器辐射。
特别是等离子源的某些远紫外源在很大范围的频率上发射辐射，甚至包括红外线(IR)、可见、紫外(UV)或深紫外。这些不需要的频率将在照明和透射系统中扩散并造成加热问题，并且如果没有挡住，将造成抗蚀剂的不需要的曝光；尽管照明和透射系统的多层反射镜对于反射例如13nm波长来说是优选的，它们在光学上不透明，并在IR、可见和UV波长下具有相当高的反射率。因此需要从光源中选择相对窄小的频率带以便透射光束。即使光源具有相对窄的发射线，需要从该线中排除辐射，特别是在更长的波长下。已经提出使用薄膜作为过滤器进行此操作。但是，这种薄膜非常精密，并变得非常热，200-300℃，在光刻投射设备内以所需高能量级造成很大的热应力以及裂纹、升华以及氧化。薄膜过滤器通常还吸收至少50％的所需辐射。
EP1197803描述一种光刻投射设备，其中在光刻投射设备内使用光栅频谱过滤器。该光栅频谱过滤器设计成通过所需波长的辐射以便形成透射光束，并反射不需要波长的辐射。光栅频谱过滤器堆栈由具有接近所需波长单位的复折射率的材料制成，并且包括硅突出部(该结构对于EUV辐射不可见)。突出部具有层状锯齿形剖面或层状波浪形剖面(分别在EP1197802图3和4中)。另外，该结构可具有产生1nm的rms表面粗糙度的Ru涂层。
这种具有涂层的过滤器的缺陷在于它们还反射大量的所需辐射，而(通过突出部)的透射是需要的。因此，本发明的目的在于提供改进的光学元件，例如过滤器、透镜等，其具有促进所需波长的透射(通过光学元件的至少一部分)并减小其反射的层。这种光学元件可用在光刻投射设备内，以便从宽带光源中选择EUV和/或排除不需要的频率，但还可用在其他应用中，例如在UV或可见光(VIS)中。

发明内容
这里，本发明的目的在于提供一种光学元件，例如过滤器、光栅、反射镜、透镜等，其具有减小波长λ在5-20nm范围内的入射EUV辐射的反射的层。
按照本发明提供一种光学元件，该光学元件包括对于波长λ在5-20nm范围内的EUV辐射来说至少部分透射的层；以及包括具有rms粗糙度值的结构的顶层，其特征在于顶层对于波长λ在5-20nm范围内的EUV辐射来说是透射的，并且对于等于或小于λ/2的空间间隔来说，顶层的结构是具有等于或大于λ/10的rms粗糙度值的结构。
这种光学元件的优点在于由于存在具有一种结构的透射顶层，减小了光学元件表面上的辐射的反射(特别在透射顶层上)。因此，更多的辐射通过光学元件的透射顶层和/或部分透射顶层透射(见例如E.Spiller，Soft Ray Optics，Spie Optical Engineering Press，US，1994，ISBN 0-8194-1665-x)。以此方式，更多辐射到达光学元件，并且因此，光学元件可例如提供优化的过滤器作用。
在另一实施例中，按照本发明提供一种光学元件，其中对于大于λ/2并等于或小于1μm的空间间隔来说，透射顶层的结构具有等于或小于λ的rms粗糙度值。在又一实施例中，提供一种光学元件，其中至少部分透射层包括具有一种结构的表面，对于大于大约λ/2并等于或小于大约1μm的空间间隔来说，该结构具有等于或大于λ/50的并等于或小于λ的rms粗糙度值，更优选的是对于大于大约λ/2并等于或小于大约1μm的空间间隔来说，该结构具有等于或大于λ/50的并等于或小于λ/2的rms粗糙度值。
在一个实施例中，透射顶层由对于波长λ在5-20nm范围内的辐射来说具有折射率的相对低虚部的材料制成。例如，对于EUV应用，透射顶层包括选自至少一种Be、B、C、Si、P、S、K、Ca、Sc、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Ag、Ba、La、Ce、Pr、Ir、Au、Pa和U的材料。所有这些元素对于大于大约100nm的EUV辐射来说具有衰减的长度。同样，可以选择材料组合，例如B4C或SiC等。在特定实施例中，本发明针对一种本发明的光学元件，其中透射顶层包括一种或多种选自包括Be、B、C、Si、Zr、Nb、Mo和Ru的材料。结构的材料不同于透射顶层的材料。但是它们可以是相同的。
在特定实施例中，本发明包括一种光学元件，其中透射顶层包括至少Ru。使用Ru的优点在于与例如Si相比对于氧化来说它更加相对稳定。以此方式，通过包括该结构的相对稳定的透射顶层引入次波长粗糙度。这种透射顶层还提供光学元件(部分)的保护，不使其例如氧化。在变型中，本发明针对光学元件，其中透射顶层和结构包括Ru。在EP1197803中，Ru层可只提供保护，但是在EP1197803中Ru层的存在还提高反射。与EP1197803相比，按照本发明包括该结构的透射顶层同时保护并减小反射(如EP1197803中这种保护层产生的)。可选择用作本发明的透射顶层并提供相对化学稳定的层的接近Ru的其他材料是Au、Rh、Ir、Ag、C等。
在另一实施例中，(具有等于或大于λ/10的rms粗糙度值的)结构具有等于或小于λ/2(例如λ/5或更小)的空间间隔。当结构的空间间隔小于λ/2，那么空腔间隔可以是例如大约6nm或更小、5nm或更小、2.5nm或更小、或等于或小于大约1nm。在另一实施例中，透射顶层可以是如下层，其中rms值是大约λ/5或更大、或λ/2或更大、或2*λ或更大，例如大约2nm或更大、2.5nm或更大、5nm或更大、6nm或更大、10nm或更大、或大约13.5nm或更大(对于大约13.5nm的EUV辐射来说)或对于等于或小于λ/2的所述空间间隔来说甚至更大，例如20或50nm。对于EUV应用，通过1.5和大约50nm之间(例如2-20nm)的rms粗糙度值可以获得良好的结果。另外，对于等于或小于λ/2的空间间隔来说(例如在大约10-2.5nm(上值(λ/2))和大约1.0-4nm(下值(λ/5)))，可以选择大约1.5和大约50nm之间的rms粗糙度。
在再一实施例中，对于等于或小于大约λ/2的空间间隔来说，顶层的结构是具有等于或大于大约λ/10并等于或大于大约4*λ的rms粗糙度值的结构。在优选实施例中，对于等于或小于大约λ/2并等于或大于大约λ/5的空间间隔来说，顶层的结构是具有等于或大于大约λ/10并等于或大于大约4*λ的rms粗糙度值的结构。
在再一实施例中，提供一种包括具有如下结构的顶层的光学元件，该结构包括对于等于或小于大约λ/2并等于或大于大约λ/5的空间间隔来说，rms粗糙度值等于或大于大约λ/10并等于或小于大约4*λ；以及对于等于或大于大约λ/2并等于或小于1μm的空间间隔来说，rms粗糙度值等于或大于大约λ/50并等于或小于大约λ。
空间间隔和rms粗糙度可通过本领域普通技术人员公知的技术来确定，例如(光学)散射技术、STM、AFM、干涉测量技术等。
在一个实施例中，本发明的透射顶层包括其厚度为大约10nm或大约20nm的层，例如大约10-20nm。
在特定实施例中，本发明针对一种光学元件，其中至少部分透射层(在本发明的透射顶层上的层)具有带有该结构的表面，该结构具有一定粗糙度。该透射层可例如是透镜，可以是反射镜上的层(例如包括这种至少部分透射层的切线入射反射镜，例如Mo层)，可以是箔片等。这种透射或反射层通常经过抛光或其他表面处理，以获得某种(最大)粗糙度。例如，可以采用具有大致平表面并具有部分透射层的光学元件，其中部分透射层的大致平表面包括具有如下结构的表面，该结构具有等于或小于λ的rms粗糙度值。Rms粗糙度还可以等于或小于大约λ/2，或等于或小于大约λ/5。在该大致平表面的顶部，具有本发明的结构的透射顶层。
在特定实施例中，本发明的光学元件还包括具有透射突出部的层，例如在反射镜的情况下，其具有反射表面，包括对于波长λ在5-20nm范围内的EUV辐射来说透射的一个或多个突出部。具有该结构的本发明透射顶层可以设置在这些突出部上、在突出部之间的层或表面上或在突出部和突出部之间的层或表面两者上。由于透射顶层的存在，可以反射较少的波长λ在5-20nm范围内的辐射，并且更多的辐射可引导到光学元件，例如通过透射突出部。
在另一实施例中，本发明针对一种光学元件，其中光学元件包括反射镜，其具有反射表面，其中反射表面包括对于波长λ在5-20nm范围内的EUV辐射来说透射的一个或多个突出部，并且其中至少一部分反射表面还包括具有该结构的透射顶层。这种光学元件可以按照欧洲专利申请03077155，该申请结合于此作为参考。在此实施例的变型中，本发明针对一种光学元件，其中反射表面包括突出部，该突出部包括选自至少一种Be、B、C、Si、P、S、K、Ca、Sc、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Ag、Ba、La、Ce、Pr、Ir、Au、Pa和U的材料。
在此实施例的另一变型中，本发明针对一种光学元件，其中反射表面包括一个或多个第一突出部和一个或多个第二突出部，第一突出部包括选自至少一种Be、B、C、Si、P、S、K、Ca、Sc、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Ag、Ba、La、Ce、Pr、Ir、Au、Pa和U的第一材料，第二突出部选自至少一种Be、B、C、Si、P、S、K、Ca、Sc、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Ag、Ba、La、Ce、Pr、Ir、Au、Pa和U的第二材料，并且其中第一和第二材料不同。这些第一和/或第二突出部的顶部上设置本发明的透射顶层。
在另一实施例中，本发明针对一种具有至少一个包括具有高度差剖面的表面的光学元件，由此提供具有预定最大高度差的空腔和隆起，其中按照欧洲专利申请03077850，光学元件还在空腔内并且在光学元件的隆起上包括大致平的透射层，该申请结合于此作为参考，并且其中光学元件例如在该大致平的透射层上还包括具有本发明结构的透射顶层。
按照本发明的另一方面，提供一种光刻设备，其包括一个或多个本发明的光学元件。这种光刻设备包括施加辐射投射光束的辐射系统；支承形成图案装置的支承结构，形成图案装置用来根据所需图案对于透射光束形成图案；用于保持基底的基底台；用于将形成图案的光束投射到基底的靶部上的投射系统，和一个或多个本发明的光学元件。
在本发明的另一方面，本发明针对一种器件制造方法，其中使用本发明的光学元件。这种方法可例如包括如下步骤提供基底；使用照明系统提供辐射投射光束；使用形成图案装置使投射光束在其横截面形成图案；将辐射的形成图案的光束投射到基底的靶部上；提供一个或多个本发明的光学元件。
按照本发明的又一方面，提供一种按照本发明的方法或采用本发明的设备制造的器件。
在本发明的文字中，“光学元件”包括选自过滤器、光栅、反射镜和透镜的一种或多种器件。这种光学元件可以是平的或弯曲的，并可以设置成层、箔片、器件等。例如在透镜、反射(例如反射镜)、衍射(例如光栅)的情况下，它们对于波长λ在5-20nm范围内的EUV辐射来说是透射的。某些光学元件可提供一个或多个这种光学作用；见例如欧洲专利申请03077155和欧洲专利申请03077850。本发明的光学元件至少包括部分透射层和包括一种结构的透射顶层。本领域普通技术人员将明白，光学元件可包括其他层、特征、器件等。这些层还可在部分透射层和透射顶层之间。
文字中“透射”或“大致透射”意味着通过例如EUV透射层的透射层的透射大于零，最好至少30％、或至少50％、至少70％，例如至少90％或至少95％，更优选的是至少98％。另外，透射还意味着通过透射层或(例如通过透射突出部)等衰减小于大约1/e(0.368)。这里，如本领域普通技术人员所知，衰减长度限定为其中透射减小到1/e值的长度。
文字中“未吸收”或“大致未吸收“意味着辐射吸收小于100％、优选小于例如70％、或小于50％、或小于30％、小于20％，例如小于10％或小于5％，更优选小于2％。
本领域普通技术人员将明白，“透射”以及“未吸收”不仅取决于材料的透射和吸收，而且取决于例如层厚度的其他因素。例如，由于包括本发明结构的透射层可以相对薄的原因，还可以采用相对不透射的材料，例如Ru、Au等(这里，相对于EUV辐射来说是透射的)。
“不需要辐射”或“不需要波长”指的是具有大于(或小于)打算使用波长的波长的辐射。例如，当需要具有大约13.5nm波长的EUV辐射时，波长小于大约10nm或大于大约20nm的辐射是不需要的。如本领域普通技术人员所知，这意味着“波长λ在5-20nm范围内的辐射”的短语不打算限制在具有有限小带宽λ的辐射上。光学元件可设计用于一个特定波长λ或一定范围的波长。例如由于二级效应等，光学元件还可在不同的波长下使用。
在本发明的文字中，“结构”限定为设置在一个层或表面上的结构，或者可以作为表面看到并提供高度差的结构。该结构可包括随机高度差(随机结构)或有序高度差(例如一个或多个尺寸级的高度差)。
在本发明的文字中，“随机结构”限定为设置在一个层或表面上的结构，或者可以作为表面看到的结构，该结构不包括规则图案或不包括所需要的规则图案或剖面。例如，在例如抛光的表面处理之后，可以发现某些规则性，但是该规则性不是有意的。与此相比，在光栅情况下，形成为光栅剖面的突出部具有所需要的规则图案。随机结构可例如通过在一个表面上沉积溅射或其他方式溅射具有一定尺寸(例如2、5或10nm直径)的结构来获得。包括随机结构的层还可例如通过沉积一个层并随后将该层的一部分冲走来形成。
对于“层”来说，本发明描述具有(在使用中)与其他层或例如真空的其他介质相邻的一个或多个边界表面的层。但是，“层”还意味着一种结构，如本领域普通技术人员所知。术语“层”还可表示多个层。这些层可相互靠近，或相互叠置等。它们可包括一种材料或多种材料的组合。“层”可以是连续的或不连续的层。例如，表面上的突出部还可作为分开的层或不连续的层看到。这意味着对于EUV辐射至少部分透射的本发明的层可以包括突出部，如图4-11所示。
本发明的“透射顶层”包括该结构，并且还大致包括该结构。本发明的透射顶层可以是例如在突出部或透射层上的单独层，但还可以是光学元件的至少部分透射层。本发明透射顶层的至少一部分包括本发明的结构。
在本发明中，光学元件的“至少部分透射层”是对于波长λ在5-20nm范围内的所需辐射(大致)透射的层。文字中“部分”描述该层例如在边界处不需要完全透射。该层的透射性将取决于例如辐射光束波长和辐射光束入射角度，如本领域普通技术人员所知。这还意味着层可以是反射或透射的。接着，根据例如辐射光束的波长和入射角度以及这些层的可能排序(例如光栅)，该层还可具有折射效应。但是，当施加本发明的光学元件时，本领域普通技术人员将明白，对于波长λ在5-20nm范围内的辐射来说，将主要使用这些光学效应中的一个效应，由此不排除可以使用其他效应和/或在λ之外的其他波长下进行可能的使用。本发明“至少部分透射层”包括(有序)突出部、位于突出部上和/或其之间的层、透镜、或透镜上的层等。
在本发明中，设置在反射表面上的“突出部”限定为从反射表面延伸的结构，其包括选自至少一种Be、B、C、Si、P、S、K、Ca、Sc、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Ag、Ba、La、Ce、Pr、Ir、Au、Pa和U的材料。这些突出部可例如通过光刻技术制成。在这种技术中，上表面抛光成非常好的表面粗糙度，并且凹槽蚀刻有通过光致抗蚀剂图案限定的平台。以此方式，获得某种剖面，例如层状的组件或层状的锯齿。该剖面还可通过通过金刚石工具对(第一)材料层进行划线(在其中划出线)来提供。
反射表面上的这些突出部可具有层状锯齿剖面，其中突出部具有层状地布置在(反射)表面上的锯齿剖面。剖面可布置成形成(炫耀)1D光栅，其具有一定数量的平行线(层状锯齿突出部)。突出部还可具有层状方波剖面，其中突出部具有布置在(反射)表面上的方形或矩形结构。该剖面可布置成形成1D光栅，其具有一定数量的平行线(层状方波突出部)。
突出部还可间隔地布置在两个方向上。例如，突出部可具有间隔地构造的锯齿剖面，其中突出部可例如是在一个方向上具有锯齿剖面的立方体或矩形，并如同跳棋盘那样间隔地布置。该剖面可布置成形成(炫耀)2D光栅，其具有一定数量的间隔布置结构(间隔锯齿突出部)。在两个方向上的间隔布置的剖面的另一实施例是具有间隔构造的方波剖面的结构，其中突出部可例如是如同跳棋盘那样间隔布置的立方体或矩形。该剖面可布置成形成(炫耀)2D光栅，其具有一定数量的间隔布置的立方体或矩形(间隔方波突出部)。当使用这种2D剖面时，突出部布置在沿着具有锯齿突出部(自由直立的间隔锯齿突出部)或组成突出部(自由直立的间隔方波突出部；具有立方体或矩形)的组成结构中，如本领域普通技术人员所知(例如US6469827或E.Hecht，“Optics”，第二版，第430页(10.2.7段))。
在本发明中，将突出部称为“第一”和“第二”突出部只是表示由不同材料制成的不同突出部的方法。这些术语不隐含某种指示。
这些突出部或隆起形成“剖面”，例如规则的(例如光栅)，并设置在这种光学元件“空腔”(相对于相邻区域更深的区域)的表面上，并可以作为突出部或隆起(相对于相邻区域更高的区域)之间的区域(2D说法)被看到。通常，突出部是平的，并具有相同的高度；同样，空腔通常是平的，并具有相同的深度(通常等于突出部的高度)。这意味着突出部的高度是预定最大高度差。在突出部和空腔不是平的情况下，空腔底部(表面)和隆起的顶部(表面)之间的最大高度差是预定最大高度。通常隆起(的顶部表面)和空腔(的底部表面)之间的最大高度差可以确定，并且是“预定最大高度差”。
在本发明的文字中，“第一高度”意味着在光学元件的空腔内和隆起上设置透射层之后，但在表面处理之前获得空腔内的高度。由于随后的表面处理过程，第一高度减小，使得获得的空腔内高度大于预定最大高度差。另外，术语“第二高度”指的是在例如抛光的表面处理之后获得的隆起上的例如EUV透射层的透射层的高度。
“大致为零”这里意味着在表面处理方法的实际限制内可以降低突出部或隆起上的层的高度(第二高空)，以便大致为零，例如几个nm或更小。在透射层表面处理之前，空腔内的透射层具有第一高度。当例如抛光或蚀刻的表面处理之后，降低透射层的高度，并且也降低第一高度，使得表面处理之后获得隆起上的第二高度大致为零或更大。当透射层的高度减小直到隆起上的高度(第二高度)大致为零时，第一高度同样减小，造成空腔内的最后高度“大致等于”预定最大高度差。当空腔内的层高大致等于预定最大高度差时，这些高度之间可以具有例如几个nm或更小的差别。
这里，短语“空腔内和隆起上大致平表面”描述在光学元件(至少一部分)上设置大致连续的透射层，由此在空腔内和隆起上设置这种层。
在本发明中，“材料”还可解释为材料的组合。短语“选自至少一种Be、B、C、Si、P、S、K、Ca、Sc、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Ag、Ba、La、Ce、Pr、Ir、Au、Pa和U的材料”这里还包括一种或多种这些元素，例如Si3N4的氮化硅、例如BN的氮化硼、例如Ca3N2的氮化钙等，如本领域普通技术人员所知。
尽管在此文章中对于在制造IC中使用光刻设备进行参考，应该理解这里描述的光刻设备可具有其他应用，例如制造集成光学系统、磁域存储器的引导和检测图案、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。普通技术人员将理解到在可选择应用的文章中这里所使用的任何术语“晶片”或“电路小片”可以认为分别与更常用的术语“基底”或“靶部”同义。这里所述的基底可以在曝光之前或之后在例如轨道(通常将抗蚀剂层施加在基底上并显影曝光的抗蚀剂的工具)或计量或检测工具内进行处理。无论如何，这里的披露可适用于这种或其他的基底处理工具。另外，基底可进行一次以上的处理，例如产生多层IC，使得这里使用的术语基底还可指的是已经包括多个处理层的基底。
术语“辐射”和“光束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有365、248、193、157或126nm波长λ)和远紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围内的波长)以及例如阳离子束或电子束的粒子束。这里，短语“在5-20nm的范围内”指的是波长在5-20nm的至少一部分之间的辐射。本领域普通技术人员将理解在EUV或软x射线的情况下本发明还可用于该范围以外的波长，例如大约1nm或25nm，并且落入权利要求的范围内。
这里使用的术语“形成图案装置”应该广义地理解为指的是可以用来对投射光束在其截面内形成图案以便在基底的靶部形成图案的装置。应该理解到赋予投射光束的图案可以不完全与基底的靶部内的所需图案相对应。通常，赋予投射光束的图案将与靶部内形成的器件(例如集成电路)的特定功能层相对应。形成图案装置可以是透射或反射的。形成图案装置的实例包括掩模、程控反射镜阵列和程控LCD阵列。掩模在光刻技术中是公知的，并包括例如二进位、交替相移和衰减相移的掩模类型以及不同混合掩模类型。程控反射镜阵列的实例采用小反射镜的矩阵配置，每个小反射镜可单独倾斜以便在不同方向上反射入射辐射，以此方式，反射光束形成图案。
支承结构支承(即承载)形成图案装置的重量。根据形成图案装置的取向、光刻设备的结构和例如形成图案装置是否保持在真空环境内的其他条件，以一种方式保持形成图案装置。支承还使用机械夹紧、真空和其他夹紧技术，例如在真空条件下静电夹紧。支承结构可以是框架或台面，例如根据需要可固定或可运动，并可以确保形成图案装置例如相对于投射系统位于所需位置。这里使用的术语“刻线”或“掩模”可以认为与更常用术语“形成图案装置”同义。
这里使用的术语“投射系统”应该广义地理解为包括不同类型的投射系统，如果例如对于所使用的曝光辐射适合，或对于例如使用浸没流体或使用真空的其他因素，该系统包括折射光学系统、反射光学系统和反射折射光学系统。这里使用的术语“透镜”可认为与更常用的术语“投射系统”同义。
照明系统还可包括不同类型的光学部件，其包括折射、反射和反射折射光学部件以便引导、成形或控制辐射的投射光束，并且这种部件还可在下面总体或单独称为“透镜”。
光刻设备可以是具有两个(双级)或多个基底台(和/或两个或多个掩模台)的类型。在这种“多级”机器中，可以并行使用另外的台，或者可以在一个或多个台双进行制备步骤，而可使用一个或多个其他台进行曝光。
光刻设备还可以是其中基底的至少一部分可通过例如水的液体覆盖的类型，液体具有相对高的折射率，以便填充投射系统和基底之间的空间。浸没液体还可施加在光刻设备内的其他空间内，例如在掩模和投射系统之间。浸没技术在本领域中是公知的，其用来增加投射系统的数值孔径。这里使用的术语“浸没”不意味着例如基底的结构必须浸没在液体内，而只是意味着在曝光期间液体位于投射系统和基底之间。


现在只通过实例，参考所附的示意附图，说明本发明的实施例，附图中相应的参考标号指的是相应的部件，其中图1示意表示本发明实施例的光刻设备；图2示意表示图1光刻投射设备的EUV照明系统和投射光学器件的侧视图；图3示意表示理论粗糙表面的截面图；图4a示意表示按照本发明实施例具有反射表面(反射层)和层状方波剖面形式的突出部元件透射顶层的过滤器；图4b示意表示按照本发明实施例具有反射表面(反射层)和层状锯齿剖面形式的突出部元件透射顶层的过滤器；图4c示意表示按照本发明实施例具有反射表面(反射层)和层状不对称两侧锯齿剖面形式的突出部元件透射顶层的过滤器；图5示意表示按照本发明实施例具有位于反射表面上的层状方波剖面形式的突出部、大致平的(EUV)透射层和透射顶层的反射镜；图6示意表示按照本发明实施例具有倾斜多层堆栈和位于堆栈顶部上的(EUV)透射层和透射顶层的反射镜；图7示意表示按照本发明实施例具有位于反射表面上的层状锯齿剖面形式的突出部的反射镜；图8示意表示按照本发明实施例具有位于反射表面上的层状方波剖面形式的突出部的反射镜；图9示意表示图4所示类似的反射镜，但按照本发明实施例，其中突出部以如下方式布置，包括EUV辐射的投射光束的EUV辐射一部分只通过一个突出部；图10示意表示按照本发明实施例具有位于反射表面上的由叠置的两种材料形成的层状锯齿剖面形式的突出部的反射镜；图11示意表示按照本发明实施例具有位于反射表面上的由叠置的两种材料形成的层状方波剖面形式的突出部的反射镜。
具体实施例方式
实施例1在此实施例中，首先总体描述光刻设备，接着描述粗糙表面的某些结构，并且接着描述具有透射突出部的反射镜具有透射顶层，该顶层具有本发明的结构。
一般的光刻设备图1示意表示按照本发明特定实施例的光刻设备。该设备包括照明系统(照明器)IL，提供辐射投射光束PB(例如UV或EUV辐射)。
第一支承结构(例如掩模台)MT，用于支承形成图案装置(例如掩模)MA并连接到第一定位装置PM上以便相对于物体PL精确定位形成图案装置；基底台(例如晶片台)WT，用于保持基底(例如涂敷抗蚀剂的晶片)W并连接到第二定位装置PW上以便相对于物体PL精确定位基底；以及投射系统(例如反射投射透镜)PL，用于将通过形成图案装置MA赋予投射光束PB的图案成像在基底W的靶部C(例如包括一个或多个电路小片)上。
此处所描述的，该设备属于反射类型(例如采用反射掩模或所述类型的程控反射镜阵列)。另外，该设备可以是透射类型(例如采用透射掩模)。
照明器IL接收来自辐射源SO的辐射光束。例如当辐射源是等离子放电源时，辐射源和光刻设备可以是分开的实体。在这种情况下，辐射源不认为形成光刻设备的一部分，并且辐射光束通常在包括例如适当聚光反射镜和/或光谱纯度过滤器的辐射集合器的帮助下从辐射源SO到照明器IL。在其他情况下，例如当辐射源是汞灯时，辐射源可以是该设备的整体部分。辐射源SO和照明器IL可以称为辐射系统。
照明器IL可包括调节装置，以便调整光束的角强度分布。通常，可以调整照明器的聚焦平面内强度分布的至少外和/或内径向范围(通常分别称为σ-外和σ-内)。照明器提供调整的辐射光束，称为投射光束PB，该光束在其横截面内具有要求的均匀性和强度分布。
投射光束PB入射在由掩模台MT保持的掩模MA上。通过掩模MA反射，投射光束PB透过透镜PL，该透镜将光束聚焦在基底W的靶部C上。在第二定位装置PW和定位传感器IF2(例如干涉测量装置)的帮助下，基底台WT可准确运动，例如以便在光束PB的路径内定位不同的靶部C。类似地，例如在从掩模库机械地取出之后，或在扫描期间，第一定位装置PM和定位传感器PB可用来准确的定位掩模。通常，在形成定位装置PM和PW一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助下，将实现物体台MT和WT的运动。但是，在步进器的情况下(与扫描器相反)，掩模台MT可只连接到短行程致动器上，或可以固定。掩模MA和基底W可使用对准掩模M1、M2和基底对准掩模P1、P2来对准。
所述设备可通过以下优选模式来使用1.在步进模式中，掩模台MT和基底台WT基本上保持不动，而赋予投射光束的整个图案一次投射(例如单个静态曝光)到靶部C上。然后，基底台WT沿X和/或Y方向移动，以使不同的靶部C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制在单个静态曝光中成像的靶部C的尺寸。
2.在扫描模式中，掩模台MT和基底台WT同步扫描，而赋予投射光束的图案投射在靶部C上(例如单个动态曝光)。基底台WT相对于掩模台MT的速度和方向通过投射系统PL的放大(缩小)和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制单个动态曝光中靶部的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度确定靶部的高度(在扫描方向上)。
3.在另一模式中，掩模台MT基本上保持不动，保持一个程控形成图案装置，并且运动或扫描基底台WT，而赋予投射光束的图案投射在靶部C上。在此模式中，通常采用一个脉冲辐射源，并且在基底台WT的每次运动之后，或在扫描期间连续辐射脉冲之间，根据需要更新程控形成图案装置。该操作模式可方便地适用于无掩模光刻技术，其采用程控形成图案装置，例如所述类型的程控反射镜阵列。
还可以采用所述操作模式的组合和/变化或者整个不同的操作模式。
图2更详细地表示投射设备1，其包括辐射系统42、照明光学单元44和投射光学系统PL。辐射系统42包括通过放大等离子形成的辐射源SO。EUV辐射可通过例如Xe或Li气体的气体或蒸气来产生，其中通过造成放电的部分离子化的等离子在光轴O上衰减来产生非常热的等离子。对于有效地产生辐射来说需要局部压力例如为10Pa的Xe或Li蒸气或任何其他适当气体或蒸气。由辐射源SO产生的辐射经由气障结构或污染收集器49从源腔室47进入集合器腔室48。气障结构49包括例如欧洲专利申请EP-A-1-057079和EP-A-1223468详细描述的通道结构，该专利结合于此作为参考。
集合器腔室48包括通过切线入射集合器形成的辐射集合器50。通过集合器50的辐射被反射离开光栅摄谱过滤器51以便在集合器腔室48内的开口处聚焦在虚源点52上。从集合器腔室48，投射光束56在照明光学单元44内经由法向入射反射器48、54反射到定位在刻线或掩模台MT上的刻线或掩模上。形成图案光束57形成，该光束在投射光学系统PL内经由反射元件58、59反射在晶片级或基底台WT上。在照明光学系统44和投射系统PL内具有比所示更多的元件。
辐射集合器50在现有技术中公知。用于本发明的辐射集合器的一个实例例如描述在专利申请EP1394612中。(特别参考图3、4和5)。
粗糙表面的结构现在已经大致描述了光刻设备，在表面粗糙度上进行几点大致说明。
粗糙表面通常包括一种结构，由此提供高度剖面。该结构包括更小的结构，由此提供高度差。这种表面的高度剖面可以通过本领域公知的技术来鉴定。高度剖面可限定为局部高度相对于剖面平均高度的差别。由于粗糙表面上的结构可以随机定位，不需要限定完全详细的高度剖面，即不需要知道每个位置上的剖面高度。一组描述该结构的主要特征的数值就可实现。对于一种表面上的特征程度来说，方便的一组数值是高度的均方根(rms)粗糙度值。这表示在图3中，其中描述粗糙表面剖面(不规则弯曲粗线条)的示意截面图。该剖面内结构随机出现。清楚的是在此剖面中主要是长波长正弦函数。
在图3中，正弦函数的相对幅值选择成与波长成正比。表1总结这些相对数值。
表1图3正弦波的波长和幅值

具有最长波长的正弦波表示高度的相对小的变化。另外，正弦波的波长越短，所述的高度变化越快。图3的结构可重复多个间隔，由此提供一种规则结构，其具有本发明所需的rms粗糙度。
图3剖面可因此通过表1给出的五组数值(剖面的傅立叶分析)来确定。通常，并不是这种情况，由于分解需要多于例如五个波长。作为波长函数的正弦波的幅值在文字上称为“功率谱密度”。波长还称为“空间间隔”。经常使用的另一术语是“空间频率”，在空间间隔内该频率等于1。粗糙表面的结构或高度剖面的傅立叶分析提供高度剖面的功率谱密度。
正弦波幅值及其空间间隔足以确定结构的高度剖面。由此，为了确定该结构的高度剖面，我们将其分解成一组具有适当选择的空间间隔的正弦波。相应的幅值确定该结构。在文字上，粗糙度经常使用正弦波的均方根值来确定，即√2乘以波的幅值。
粗糙度的空间间隔(即波长)是光学部件的重要因素。对于例如EUV反射镜来说，具有小于1mm-1(即空间间隔大于1nm)的空间频率的粗糙度可造成图像质量的分辨率和扭曲的问题。中空间频率粗糙度(1-10-3mm-1即空间频率在1μm和1mm之间)造成扩张，并且高空间频率粗糙度(10-3mm-1即空间频率大于1μm)。这里，粗糙度的物理效应主要取决于粗糙度的空间频率。注意到对于真实的表面，粗糙度在一定范围的空间间隔上确定或明确。这还意味着不使用单个正弦波计算rms值，而是在一定(有限)范围内使用具有空间间隔的正弦波重叠来计算。
本发明根据如下事实，具有非常小粗糙度的表面(即空间间隔(波长)小于入射光波长的大约一半)不可产生、或产生较少的分散光，并且反射中的损失可通过增加传输来(部分)补偿。
例如，当用于EUV光刻中，光的波长可以是13.5nm。由此，粗糙度的空间间隔可以小于大约6.75nm。为了使得大致所有的光传输通过结构，需要显著的rms粗糙度。例如，以15度入射在Ru结构上，8nm的rms粗糙度造成大于36％的反射损失，即传输大于大约36％的入射光(还参考实施例6)。更高粗糙度还造成更高的传输。具有大于大约6.75nm的空间间隔的粗糙度将造成更多的散射，因此造成更多损失所需辐射。
具有包括本发明结构的透射顶层的透射突出部的反射镜图2的一个或多个反射镜(例如图2位置11上的光学过滤器)可以是光学元件，如图4a所示，包括反射镜或光学过滤器300，其具有反射表面或反射层RL，其中反射表面包括(大致)对于波长λ在5-20nm范围内的辐射来说透射的一个或多个突出部301(见欧洲专利申请03077155)，并且反射表面还包括具有本发明结构RS的透射顶层TL。
这种光学过滤器或反射镜300可例如具有突出部剖面，该突出部剖面具有层状方波剖面、层状锯齿结构(如图4b所示)或者具有层状不对称两侧锯齿剖面(如图4c所示)。
图4a示意表示光学过滤器或反射镜300，其具有反射层或反射表面RL，其中该表面设置一种层状方波剖面。该方波剖面通过突出部301(G，凹槽；L，平台)形成，该突出部具有数值在例如500-5000nm之间的间隔或节距、高度(例如12-20nm)。在规则布置的突出部301(在表面340上)上设置透明顶层TL，在该层上或该层内或作为层TL的一部分，具有随机布置的结构RS。结构RS内所含的结构及其高度和直径之间的距离hd可在光学过滤器或反射镜300(与图3所示结构相比)的透明层TL和突出部301上变化，由此提供具有结构RS的透射顶层TL。
通过实例，如图4a和4b所示。相对于反射镜300具有入射角度α的投射光束PB穿过包括结构RS的透射顶层TL，到达反射表面RL，并以角度β反射回来。注意到在附图中没有考虑衍射和折射。角度α可小于或大于附图所示。根据RS、TL、突出部301以及反射镜300上的介质的材料折射率，角度α可等于角度β，但也可以不同。
透射光束PB的辐射的一部分可在突出部的表面上反射，如反射光束PBr所示。由于具有本发明结构RS的透射顶层TL的存在，有利地减小该反射PBr，并且波长λ在5-20nm范围内的投射光束PB的更多辐射到达反射层RL。在不设置具有本发明结构RS的顶层TL的情况下，将反射具有所需波长λ的更多辐射，造成能量损失。以此方式，所需辐射可更有效地反射，而不具有所需波长的辐射可以通过突出部301吸收、折射和/或衍射。因此，通过设置具有本发明结构RS的透射顶层TL，可以提供更好的光学过滤器。当不设置本发明的结构RS时，例如通过没有本发明结构的透射和/或保护层TL反射更多的辐射，如例如EP1197803的情况。
在图4a中，在突出部301的垂直侧部或在突出部301之间的表面RL上没有设置包括结构RS的透明层或顶部涂层TL。图4b中在与角度ba相对侧面上也没有这样作。但是，如图4a-c所示，此实施例的这些变型还包括具有本发明的透明顶层TL(如图4c所示)的这些侧面或表面的情况。但是，这些侧面或表面不需要同样包括结构RS。
通过例如CVD工艺可以设置透射顶层。在形成例如大约2.5nm的平滑顶层TL之后，在“粗糙”沉积大颗粒(例如大约5-10nm)之后进行CVD工艺，由此在透射顶层内或上产生结构RS。CVD工艺的这两个步骤中采用的材料可以不同，但也可以相同。通过离子溅射改变层粗糙度的事实在本领域是公知的。另外，根据沉积设置，溅射沉积和蒸气沉积技术造成样品的某种粗糙度。根据所需粗糙度，还可以使用层的抛光，可以选择抛光材料(具有颗粒的流体)的粒度。采用例如光学方法，可以评估获得的粗糙度。在此沉积之后，可以进行任选的第二CVD工艺以便在具有结构RS的透射顶层TL上形成薄层(未在图4a-c中示出)。该层可与透射层TL和/或结构RS相同的材料。例如，在包括Ru的变型透射层TL和结构RS中，以及在另一变型中，通过第一和第二CVD工艺设置的透射层TL包括Si，并且结构RS包括Si。
在此实施例及其变型中，具有rms粗糙度值等于或小于λ(例如在抛光之后)的结构的表面的至少部分透射层是突出部301及其表面340。在突出部(在图4a-c反射层RL中从至少部分透射层延伸)的侧面上，以及如果适用于突出部之间的反射层RL表面上时，在凹槽G上，还可以设置透明顶部TL层(如上所述)。
结构RS在图4a-c中(和5和6)表示为具有相同尺寸的球体。但是，该结构可具有不同颗粒尺寸、形状等，例如尺寸分布从大约0-20nm，例如大约1-10nm，例如2或5nm。透射顶层可具有高达大约20(例如1-10)厚度的层。
在实施例7中，描述具有突出部301(不是本发明的主题)的反射镜300上的某些变型，其独立于包括本发明结构RS的透射顶层TL。
实施例2该实施例描述一种具有包括相同高度差的剖面的至少一个表面的光学元件，由此提供具有预定最大高度差的空腔和隆起，其中按照欧洲专利申请03077850光学元件包括位于光学元件空腔内和隆起上的大致平的透射层，并且其中光学元件还包括具有本发明结构的透射顶层。
首先总体描述该实施例(独立于本发明的透射顶层TL)，并且随后描述该顶层TL及其性能。在此实施例中具有光栅结构的反射镜描述为EUV光学元件，但该实施例不局限于EUV应用。
具有带有平透射层的光栅结构的反射镜通过实例，该实施例示意表示在图5中，其中反射镜300表示成具有突出部301，其中突出部形成层状方波剖面。该突出部具有间隔p、长度380和高度502。高度502是预定最大高度(由于所有突出部301具有相同的高度)。标号L指的是“平台”并且标号G指的是“凹槽”。突出部301包括例如Cr、TaN或Si/Mo多层的EUV吸收体。但是，还可以使用产生相差的例如Zr的透射材料。突出部301具有高度502，并且空腔或凹槽G按照本发明填充高度为506的EUV透射层504。隆起或突出部301上的EUV透射层的高度以标号507(第二高度)表示。
如图5所示，EUV透射层504可例如通过例如Si的EUV透射材料的化学气相沉积来设置。在空腔和隆起上设置该层之后，EUV透射层进行抛光，使得在隆起或突出部301上获得高度为507以及在空腔或凹槽G上获得高度为506的EUV透射层。
这里，至少部分透射层(具有带有一种结构的表面)是EUV透射层504(例如在表面处理之后)。例如在表面处理之后的该层的粗糙度可具有等于或小于λ(例如λ/2)或等于或小于λ/5的rms粗糙度值。
图5的反射镜可例如用作光栅，其中光栅用来选择所需波长，并且EUV透射层设置在可以便于清理的保护层上，并且通过传输EUV辐射并吸收(部分)非EUV辐射还可提供光学过滤器的功能。EUV透射层504可包括选自至少一种Be、B、C、Si、P、S、K、Ca、Sc、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Ag、Ba、La、Ce、Pr、Ir、Au、Pa和U的材料。EUV透射层504还包括两种或多种这些材料的组合。本领域普通技术人员可选择用于EUV透射层504和突出部301的适当材料。
在可选择的配置中，EUV透射层504包括具有接近一致的复折射率的材料(例如Si)。对于EUV透射层504来说，通过选择这种材料，由于EUV透射层504对于EUV辐射来说不可见(如上所述)，不需要光栅的重新设计。由于该层对于EUV辐射来说大致透射，并且在Si具有接近一致的复折射率的情况下，投射光束PB的EUV辐射可大致未受干扰地通过EUV透射层504。这通过图5的实例来表示，其中透射光束PB射线r1穿过EUV透射层，并在反射镜300反射成射线r2，而没有折射。在选择复折射率不接近一致的材料或其组合时，射线r1和r2可以折射，这意味着必须使用重新设计的光栅结构。
图5描述具有带有层状方波剖面的光栅结构的反射镜。但是，该实施例可作为选择地与具有带有EUV透射层的锯齿剖面的反射镜以及具有这种EUV透射层的2D光栅相关，如本领域普通技术人员所知。
图5所示的光栅或包括在此实施例中的其他光栅可例如设置成位于图2的光刻投射设备的位置53、54、57或58上的反射镜。
具有带有平透射层和带有包括本发明结构的透射顶层的光栅结构的反射镜现在已经大致说明具有带有平透射层的光栅结构的反射镜，接着描述在光学元件的顶部包括结构RS的透射顶层。
在平透射层504的顶部上，图5表示本发明的透射顶层TL。这里，透射顶层TL包括结构RS。具有射线r1的投射光束PS穿过包括结构RS的透射顶层TL并在反射镜300处反射成射线r2。当不设置具有结构RS的透射顶层TL时，投射光束PB的射线r1可在表面340处(光学元件和平透射层504的表面之上的大气(在EUV情况下通常真空)的界面)部分反射，而不是进入透射层504。现在，由于存在具有本发明结构RS的透射顶层TL，减小反射，并且图5的光学元件可更换地提供其过滤器功能(对于不需要的波长进行光学过滤而留下5-20nm范围内的波长λ)。当没有设置本发明的结构RS，例如通过没有这种结构RS的透射和/或保护层TL，同样反射更多的辐射。特别是该实施例提供了通过抛光形成结构RS的可能性(如上所述)。
实施例3该实施例描述作为带有反射表面的反射镜的炫耀光栅，按照欧洲专利申请03077850，它具有相对于反射表面(例如具有相对于反射表面倾斜的多个倾斜多层堆栈)的倾斜多层堆栈以及位于该堆栈上的EUV透射层。这种反射镜提供至少一个包括具有高度差的剖面的表面，由此提供具有预定最大高度差的空腔和隆起，其中光学元件包括位于光学元件的空腔和隆起上的大致平的透射层。首先，总体描述该实施例(独立于本发明的透射顶层)，并且随后，描述该顶层及其功能。
在此实施例中，作为具有倾斜多层堆栈和位于该堆栈顶部上的EUV透射层的反射镜的炫耀光栅描述为EUV光学元件，但该实施例不局限于EUV应用。
具有倾斜多层堆栈和位于该堆栈顶部上的EUV透射层的反射镜该实施例描述作为带有倾斜多层堆栈和位于该堆栈顶部上的EUV透射层的反射镜的炫耀光栅，见图6。倾斜多层反射镜(没有EUV透射层)及其制造在本领域是公知的，见例如Seely等人的Applied Optics 40，第31卷，第5565页(2001)。
在此附图中，多层表面是倾斜的，并且形成一种具有多层的倾斜堆栈结构，其具有多层的突出部301(例如Si和Mo多层，如本领域所知)，其具有间隔p、闪耀角ba。突出部301的倾斜多层堆栈可以设置在例如基底或保持件310上。多层的突出部或隆起301形成具有变化高度的隆起。因此，突出部的最大高度通过隆起顶部311来表示。另外，设置空腔或凹槽G。这里，空腔G(底部)和突出部301的顶部311之间的高度差是高度502(预定最大高度差)。
在空腔G和突出部或隆起301上设置EVU透射层504。EUV透射层504的高度通过标号507来表示，由隆起顶部311或高度506计算，由空腔或凹槽G的底部计算。
当需要时，可以设置另外层312，例如提供额外的保护或额外光学过滤器功能。该额外层312不仅在此实施例中适用，而且还适用于以前的实施例。这种层可以例如包括Ru。
例如是Si的EUV透射层504可以通过例如化学器相沉积来设置，由此提供具有大于502高度的EUV透射层504，随后进行表面处理(例如抛光)过程。以此方式，设置可以反射EUV辐射的多层反射镜，并可以偏转、反射和/或吸收非EUV辐射。作为具有投射光束PB的EUV波长(例如13.5mm)的辐射的例如射线r1未受干扰或大致未受干扰地传播通过任选层312和EUV透射层504，并在倾斜多层堆栈的突出部301上反射成射线r2。考虑到来自投射光束PB的辐射通过光栅(未在附图6中示出)衍射，本领域普通技术人员可选择投射光束到达倾斜多层的入射角度和/或角度ba，由此确定射线r2反射的方向。
具有EUV波长之外(例如VIS或IR)的其他波长的辐射在任选表面312处反射(该反射未示出)，或在EUV透射层504的表面处反射。这在图6中以标号3表示，描述具有在EUV透射层504的表面处作为射线r4反射的非EUV波长的射线。
部分或所有的辐射还可通过任选层312或通过EUV透射层504或通过这两层传输。但是，由于界面两侧上的材料(包括真空)之间折射率的差别，作为具有非EUV波长的投射光束PB的射线的射线r5进行衍射。由于该衍射，射线r5和r6(在多层堆栈突出部301处反射的射线r5)如图6所示折射。
由于EUV透射层504对于具有UEV波长的辐射来说是透射的，但对于具有非EUV波长的辐射来说大致不透射，可以吸收具有非EUV波长的辐射的一部分。由于反射、折射和吸收的结果，具有非EUV波长的辐射在具有EUV波长(r2)的辐射反射(在图6的示意图在没有考虑衍射)的方向上减小。以此方式，获得具有大致平的表面的光学过滤器，其具有便于清理的优点以及提供用于EUV辐射(例如13.5mm)的光学过滤器。
本领域普通技术人员将总体理解(这同样适用于实施例2)，在预定最大高度差502是一定范围的情况下，预定最大高度差是最深的空腔和最高的隆起或突出部301之间的高度差502。另外，本领域普通技术人员将理解在这种情况下大于零的隆起上的EUV透射层的层高度507(在表面处理之后)将通常相对于最高隆起或突出部301(的顶部311)进行限定，由此在突出部和空腔上提供平的EUV透射层。
本领域普通技术人员能够将本发明适用于弯曲的光学元件，该光学元件(例如弯曲反射镜和具有光栅结构的弯曲反射镜)具有其弯曲表面具有高度差的剖面，由此考虑到透射层通常具有相同的曲率。
具有倾斜多层堆栈和位于该堆栈顶部上EUV透射层并具有包括本发明结构的透射顶层的反射镜现在已经总体描述具有倾斜多层堆栈和位于该堆栈顶部上的EUV透射层的反射镜，描述在光学元件顶部上包括结构RS的透射顶层。
这里，图6表示其中透射顶层TL绘制在层312顶部上的变型。但是，也可以没有层312，使得透射顶层TL位于平透射层504的顶部上(如同图5)，即在透射层504的表面340上。在该实施例的另一变型中，在例如通过表面处理技术或CVD技术等提供具有结构RS的该层之后，层312还可用作透射顶层TL。同样该实施例提供通过抛光形成结构RS的可能性(如上所述)。
在平的透射层504上，图6表示本发明的透射顶层TL。这里，透射顶层TL包括结构RS。具有射线r1的投射光束PB通过包括结构RS的透射顶层TL并在反射镜300处反射(和/或折射；在此附图中没有考虑)成射线r2。当不设置具有结构RS的透射顶层TL时，投射光束PB的射线r1在光学元件上的大气和层312的表面的界面处反射，而不是进入透射层504。现在，由于具有本发明结构RS的透射顶层TL的存在，减小了反射，并且图6的光学元件可更好地提供过滤器功能(光学过滤不需要的波长，留下所需波长λ)。另外，由于该结构的存在，透射层TL处反射更少的辐射。
实施例4除了透射层504的表面340经过本领域普通技术人员公知的例如抛光、蚀刻等的表面处理技术处理之外，实施例4(未示出)描述的是实施例2或3的光学元件，使得结构RS形成。以此方式，透射层504包括透射顶层TL和本发明的结构RS。
实施例5除了已经选择材料的特定组合之外(透射层504大致包括Si，并且具有结构RS的透射顶层TL大致包括Ru)，实施例5(未示出)描述的是实施例2或3的光学元件。
实施例6对于13.5nm的辐射来说，该实施例描述本发明的具有8nm的rms粗糙度值和等于或小于λ/2的空间间隔的顶层的反射和传输与入射角度之间的关系表2本发明顶层的反射和传输的实例

当空间间隔大于大约λ/2时，获得更少的传输。
例如，假设rms粗糙度大约为8nm，并且辐射光束具有波长为13.5nm的辐射，其冲击在具有本发明结构以及rms粗糙度为大约8nm的表面上，反射将是大约45％。在对于等于或小于λ/2的空间间隔来说，发现rms粗糙度为8nm的情况下，传输是大约36％，并且散射(在随机方向上反射)可以忽略。但是，当对于大于λ/2但小于大约1μm的空间间隔来说，发现rms粗糙度为8nm的情况下，传输可以忽略，并且36％散射。因此，由于本发明的结构，本发明提供传输增益。
实施例7该实施例没有描述包括本发明结构RS的透射顶层TL，但描述某些包括实施例1的透射顶层TL的反射镜的变型(不是本发明的主题)。这些变型与欧洲专利申请03077155相关，该申请结合于此作为参考。在实施例7所述的反射镜、过滤器和/或光栅的表面或该表面的一部分上，可以设置包括本发明结构RS透射层TL，由此将该层的优点提供给反射镜、过滤器和/或光栅。
实施例7，变型A本发明反射镜的实施例表示在图7中，其中表示一种层状锯齿剖面，并且其中突出部具有间隔p、长度380、高度h和角度ba。图8表示包括具有采用方波剖面的突出部剖面的另一实施例，其中突出部具有间隔p、长度380和高度h。标号L指的是“平台”，并且标号G指的是“凹槽”。突出部布置在反射镜300的反射表面上。
这种反射镜和包括这种反射镜的设备的优点在于当EUV辐射通过反射镜300反射时(例如在某种角度下)，只有所需EUV辐射在此角度下反射，而例如IR的不需要的辐射通过所述材料吸收和/或在其他方向上反射或折射。通过实例，这表示在图8中。具有入射角度α的透射光束PB冲击突出部LP1(层状突出部1)的表面。部分光可反射(未示出)，并且部分光或所有光可进入突出部。由于突出部对于EUV辐射来说是透射的，该辐射未吸收或大致未吸收地传播，而具有不需要波长的例如UV或IR的辐射大致被吸收。光束可进一步传播到以层状突出部LP2表示的下一个突出部(第二突出部)。到达该突出部LP2的(左)表面，部分辐射再次反射(未示出)，并且部分辐射将通过突出部LP2传播。同样该突出部LP2将在EUV辐射和具有其他波长的辐射之间进行区分。当投射光束PB在位置305处到达反射镜300(例如多层反射镜)的表面，投射光束PB以角度β反射(在反射镜300的表面上的镜面反射的情况下，β可以是α)。投射光束PB可进一步通过突出部LP2和LP3传播。以此方式，在通过本发明反射镜反射之后，与入射在反射镜上之前相比，投射光束PB将包括更高的EUV/非EUV辐射比例。图8中针对投射光束PB所描述的内容可适用于图7，其中不同于图8所示层状方波剖面形式的层状突出部，图7使用层状锯齿剖面。
注意到在图7和8(以及后面的图9和11)中没有说明投射光束PB的折射。通过使用炫耀或优化光栅来进一步改善所述比例。即使在例如UV波长下优化或炫耀，具有所述突出部的反射镜可以阻挡不需要的波长(例如IR)，传输EUV辐射，这是由于Be、B、C、Si、P、S、K、Ca、Sc、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Ag、Ba、La、Ce、Pr、Ir、Au、Pa和U对于EUV辐射来说大致透射，但对于具有EUV辐射之外的其他波长的辐射来说不透射。其次，对于13.5nm来说，包括Si的所有这些材料具有长于100nm吸收长度。突出部还可包括材料的组合，例如B4C或SiC。该实施例的反射镜300上的突出部主要设置成对于EUV辐射透射的光学过滤器，并且可能的光栅或衍射结构对于投射光束PB的EUV辐射来说大致透射。但是，由于EUV辐射进入并离开突出部时折射率的差别，投射光束PB的EUV辐射可以存在某些衍射损失。
实施例7，变型B在另一变型中，突出部以如下方式布置，即包括EUV辐射的投射光束的部分EUV辐射以0-90°的入射角度只通过一个突出部，见图9，或大致投射光束PB的每个部分只通过一个突出部。
该剖面(可以在例如大约13.5nm或其他EUV波长下可以衍射和优化)构造成包括在辐射光束PB内的所需辐射只通过剖面的一个间隔p并在例如位置305处在反射镜或反射镜表面300上反射。投射光束PB和反射镜300之间的入射角度由标号α表示，而投射光束PB与突出部的侧表面的入射角度表示α’1。入射角度α’1可保持很小以便减小投射光束PB的反射。同样，剖面突出部的上的表面可以倾斜，如同炫耀光栅，使得在突出部表面上不需要的辐射(例如其波长高于EUV，例如UV、VIS和IR)在不同于所需辐射的方向上反射。突出部的长度380和高度、其中布置突出部的间隔p以及入射角度α可以进行选择，使得投射光束PB只通过一个突出部。
反射镜上的剖面可通过用金刚石工具划线(划出一条线)来形成。还可以通过离子蚀刻正弦曲线结构来形成该剖面。使用光刻技术在切线入射反射镜上形成区段剖面，随后进行离子蚀刻也是可行的选择。图9所述的剖面作为实例给出；只要EUV辐射大致不被吸收(即大致透射)并且EUV辐射的折射很小(例如小于大约30％被折射)，也可以是其他剖面。
图9通过实例表示层状方波剖面。但是，该实施例还包括其中使用层状锯齿剖面的构造，或者其中使用间隔构造的锯齿剖面或间隔构造的方波剖面。
在使用层状锯齿剖面的情况下，突出部的长度380和高度、其中布置突出部的间隔p和角度ba以及入射角度α可以进行选择，使得投射光束PB只通过一个突出部。
类似地，这也适用于间隔构造的剖面，但是在这种实施例中，由于形成2D结构，间隔p包括两个间隔。
该实施例还包括其中突出部具有小于间隔p一半的剖面(对于层状布置的方波剖面来说这表示在图9中，但也适用于锯齿剖面和2D剖面)。
实施例7，变型C在所述变型中，总体描述光刻设备，以及描述包括一个或多个突出部的反射镜，突出部包括选自至少一种Be、B、C、Si、P、S、K、Ca、Sc、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Ag、Ba、La、Ce、Pr、Ir、Au、Pa和U的材料。在实施例4中，所描述的反射镜包括至少两个不同的突出部，其可包括两种或多种不同的材料，如参考图10和11所说明那样。
在此实施例中，设置包括一个或多个第一突出部LP1a以及一个或多个第二突出部LP1b的反射镜，第一突出部包括选自至少一种Be、B、C、Si、P、S、K、Ca、Sc、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Ag、Ba、La、Ce、Pr、Ir、Au、Pa和U的第一材料m1，第二突出部包括选自至少一种Be、B、C、Si、P、S、K、Ca、Sc、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Ag、Ba、La、Ce、Pr、Ir、Au、Pa和U的第二材料m2，并且其中第一和第二材料不同，例如Si和Mo、Mo和Zr、C和Si、Be和Zr等。在另一实例中，m1是Be或Zr，m2是Si3N4或SiO2。当需要时，可以在反射镜300上设置比m1和m2多的材料，和/或比第一和第二突出部多的突出部。在图10中，该实施例的构造更详细地进行表示。其表示位于反射镜300上的层状锯齿剖面。与图7所示的锯齿剖面相比，这里层状锯齿剖面包括两种材料的结构。该结构具有高度h1，并包括由第一材料m1制成的具有闪耀角ba2和高度h1的第一突出部LP1a和由第二材料m2制成的具有闪耀角ba3和高度h2的第二突出部LP1b。这些突出部(由两种或多种材料制成)一起形成一个具有闪耀角ba的突出部或结构。该突出部可形成具有间隔p的规则结构。
如图10所示，反射镜300上的突出部可形成在EUV波长下闪耀的光栅，但在该实施例的另一变型中，他们还可在例如UV、VIS或IR波长的其他波长下闪耀。
闪耀角ba可以如下方式选择，使得不需要的辐射从所需辐射的方向上反射，如上所述。闪耀角度ba取决于突出部LP1a(第一突出部)的材料m1的角度ba2、突出部LP1b(第二突出部)的材料m2的角度ba3和突出部LP1a和LP1b的高度h1和h2，该突出部在此例中相互叠置。
作为闪耀剖面的选择，可以使用表示在图11中的该类型的层状剖面。如图11所示，层状剖面具有方波表面剖面，其常数p等于图10所示层状锯齿剖面的一个间隔p。突出部以交替顺序相互靠近定位并具有不同的高度，即第一材料m1制成的突出部LP1a具有高度h1，第二材料m2制成的突出部LP1b具有高度h2。对于第一材料m1制成的突出部LP1a(第一突出部)来说，突出部的长度在附图中以标号380a表示，对于第二材料m2制成的突出部LP1b(第二突出部)来说，以标号380b表示。在图11中，长度390a和380b相同，并且需要时两个长度等于间隔p。
通过根据其折射率、高度h1和h2、以及需要时长度380a和380b或角度ba、ba2和ba3、第一和第二突出部的距离(间隔p)和投射光束在反射镜上的入射角度来选择材料时，可以获得在某种角度反射所需辐射的反射镜，同时通过不同材料修正光学路径长度差别，使其不在反射表面上变化，而不需要的波长的光被吸收和/或以另外的角度反射。
通过实例，这表示在图11中。这里，投射光束PB的射线r1进入材料m1的第一突出部LP1a并大致传输通过该突出部，并在位置305在反射镜或反射表面300处反射。在反射之后，射线r1离开突出部。同样包括在投射光束PB内的射线r2进入材料m2的第二突出部LP1b，并在位置306处在反射镜或反射表面300上反射。没有该第二突出部LP1b，对于不同射线来说，光学路径长度(通过第一和第二突出部以及真空)是不同的。为了对于光学路径长度差别进行补偿，设置第二材料m2的第二突出部LP1b。第二材料m2具有另一折射率。通过选择突出部的适当尺寸和入射角度(如上所述)，第二材料m2的第二突出部LP1b可对于投射光束PB(内的不同射线)的光学路径长度进行补偿，由此提供在反射表面上不变化的光学路径长度。这意味着光学路径长度差别是零，或者是波长的整数倍。对于确定光学路径长度(差别)来说应该考虑突出部上的真空。以此方式，对于在进入突出部LP1a和LP1b之前从波前WFb开始到突出部LP1a和LP1b之后到达波前WFa的射线r1和r2来说，光学路径长度(即通路长度乘以折射率)是相同的，或者对于射线r1和r2来说光学路径长度之间的差别是波长(例如13.5辐射)的整数倍。因此，在此实施例中，对于EUV辐射来说在反射表面上形成不变化的光学路径长度差。
对于EUV辐射来说具有接近一致的折射率的Si，设置这种补偿第二突出部不是太必要。但是，当施加一种其他材料时，设置第二突出部LP1b特别有利。另外，Si还可在投射光束PB内的不同射线(如同图11所示的r1和r2)之间的形成小光学路径长度差，该长度差可通过设置Be、B、C、Si、P、S、K、Ca、Sc、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Ag、Ba、La、Ce、Pr、Ir、Au、Pa和U制成的第二突出部LP1b来补偿。
该实施例还包括具有反射表面(例如在光刻设备中)的反射镜，其中突出部以如下方式布置，即入射角度在0和90°之间并包括EUV辐射的投射光束的EUV辐射只通过一个第一突出部PL1a(第一材料m1)和一个第二突出部LP1b(第二材料m2)的一个间隔p。这意味着突出部380a和380b的长度小于间隔p。
该实施例还包括其中突出部剖面形成光栅的反射镜，光栅在例如13.5nm或另一波长下的所需辐射下闪耀(锯齿)或优化(方波)。反射镜上的这些类型的剖面具有1D或2D特性。由于这些突出部对于EUV辐射透明，所需波长通过反射镜300反射，并且辐射的不需要波长被吸收、折射和/或反射。
通常，该实施例描述一种具有至少一个反射表面300的反射镜，其中反射表面300包括由第一材料m1制成的一个或多个突出部LP1a(第一突出部)和由第二材料m2制成的一个或多个突出部LP1b(第二突出部)，并且其中第一和第二材料不同。当所使用材料对于所需波长透明，和进行优化而对所需波长透明时，这种反射镜300可用作光学过滤器。不需要波长的其他波长可以被材料吸收，并且当选择一定波长的光栅(光栅或炫耀光栅)时，不需要的波长也可被(部分)反射。
该实施例还包括具有在此实施例中描述的反射镜的光刻设备(例如见实施例1)。
为了提供所述结构，通过用金刚石工具在材料层上刻线、沉积材料m2并用金刚石工具第二次刻线来提供闪耀结构。对于方形结构来说，可以使用光刻工艺。
实施例8除了选择材料的特定组合(突出部301大致包括Si、具有本发明结构RS的透射顶层TL包括Ru)之外，实施例8(未示出)描述的是实施例9实施例9(未示出)描述一种光学元件，其包括具有保护涂层的反射镜，例如切线入射反射镜、法线入射反射镜、多层反射镜。保护涂层包括具有本发明结构RS的透射顶层TL。由此，相对于没有这种结构RS的保护层来说，提供具有提高传输性的保护涂层。
实施例10在下面的表格中，对于不同波长2、13.5和20nm，给出透射顶层结构的rms值。具有rms粗糙度值的透射顶层可设置在本发明的光学元件上，如以上多个实施例所述。根据应用和用来设置透射顶层及其结构的方法，本领域普通技术人员可在下面所述的范围内选择rms粗糙度。
另外在表格中，提供该实施例的一个变型。例如，使用大约13.5nm波长，对于等于或大于大约2.4nm并等于或小于大约6.75nm的空间间隔来说，可以提供等于或大于大约1.4nm和等于或小于大约54nm的rms粗糙度。本领域普通技术人员还可提供比54nm小的rms粗糙度，例如在一个变型中，对于等于或大于大约2.7nm并等于或小于大约6.75nm的空间间隔来说，可以提供等于或大于大约2.7nm的rms粗糙度。
表3按照本发明实施例对于不同空间间隔来说用于5、13.5和20nm的rms粗糙度



对于大于大约6.75nm并等于或小于大约1μm的空间间隔来说，此实施例的rms粗糙度等于或大于大约0.1nm并等于或小于大约5.0nm。在一个变型中，对于大于大约6.75nm并等于或小于大约1μm的空间间隔来说，可以提供等于或大于大约0.1nm并等于或小于大约2.5nm的rms粗糙度。
虽然以上已经描述了本发明，将理解到本发明可以所述以外的方式实施。该说明不打算限制本发明。另外，某些实施例特别描述EUV应用和EUV光学元件。但是，本发明还可适用于其他光谱范围的光学元件，例如UV或VIS。另外，附图通常只包括对于理解本发明必要的重要的元件和特征。本发明不限制在示意图所示的这些元件上。例如，可以设置比所示更多的层。
权利要求
1.一种光学元件，该光学元件包括对于波长λ在5-20nm范围内的EUV辐射来说至少透射的层；以及包括具有rms粗糙度值的结构的顶层，其特征在于，顶层对于波长λ在5-20nm范围内的EUV辐射来说透射，并且对于等于或小于λ/2的空间间隔来说，顶层的结构是具有等于或大于λ/10的rms粗糙度值的结构。
2.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于，透射顶层包括选自至少一种Be、B、C、Si、P、S、K、Ca、Sc、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Ag、Ba、La、Ce、Pr、Ir、Au、Pa和U的材料。
3.如上述权利要求任一项所述的光学元件，其特征在于，透射顶层和结构包括Ru。
4.如上述权利要求任一项所述的光学元件，其特征在于，光学元件包括具有反射表面的反射镜，其中反射表面包括对于波长λ在5-20nm范围内的EUV辐射来说透射的一个或多个突出部，并且其中反射表面的至少一部分还包括具有该结构的透射顶层。
5.如上述权利要求任一项所述的光学元件，其特征在于，至少一个表面包括具有高度差的剖面，由此提供具有预定最大高度差的空腔和隆起，其中光学元件还包括位于光学元件的空腔内和隆起上的大致平的透射层，并且其中光学元件还包括具有权利要求1-3任一项所述结构的透射顶层。
6.如上述权利要求任一项所述的光学元件，其特征在于，对于等于或小于λ/2的空间间隔来说，透射顶层的rms粗糙度值是2nm或更大。
7.如上述权利要求任一项所述的光学元件，其特征在于，光学元件包括选自光学过滤器、光栅、反射镜和透镜的一种或多种器件。
8.如上述权利要求任一项所述的光学元件，其特征在于，光学元件包括具有反射表面的反射镜，其具有相对于反射表面倾斜的倾斜多层堆栈。
9.一种包括一个或多个上述权利要求任一项所述的光学元件的光刻设备。
10.一种器件制造方法，其包括如下步骤提供基底；使用照明系统提供辐射投射光束；使用形成图案装置使投射光束在其横截面形成图案；将辐射的形成图案的光束投射到基底的靶部上；提供一个或多个权利要求1-8任一项所述的光学元件。
全文摘要
本发明描述一种具有顶层的光学元件，顶层对于波长λ在5－20nm范围内的EUV辐射来说至少透射，并且对于等于或小于λ/2的空间间隔来说，顶层的结构是具有等于或大于λ/10的rms粗糙度值的结构。这种结构有助于通过顶层传输到光学元件。
文档编号G03F7/20GK1614515SQ20041009223
公开日2005年5月11日 申请日期2004年11月5日 优先权日2003年11月6日
发明者L·P·巴克 申请人:Asml荷兰有限公司