Euv反射镜和包括euv反射镜的光学系统的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年1月11日提交的德国专利申请No. 102013200294. 7的权益， 该德国专利申请的公开内容作为引用并入本文。
技术领域
[0003] 本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的EUV反射镜以及一种根据权利要求 18的前序部分的包括EUV反射镜的光学系统。一个优选应用领域是EUV微光可。其它应用 领域是EUV显微镜和EUV掩模度量。
【背景技术】
[0004] 时下盛行的微光刻投射曝光方法用于制造半导体组件及其它精细结构化组件，例 如，用于微光刻的掩模。在该情况下，利用承载或形成要成像的结构的图案（例如，半导体 组件层的线图案）的掩模（掩模母版）或其它图案化装置。在投射曝光设备中，图案定位 在照明系统和投射透镜之间，位于投射透镜的物平面区域中，并用照明系统提供的照明辐 射加以照射。由图案改变的辐射作为投射辐射通过投射透镜，该投射透镜将图案成像至要 曝光的基板上，该基板涂覆有辐射敏感层且其表面位于投射透镜的像平面中，该像平面相 对于物平面光学共轭。
[0005] 近几年，为了能够制造甚至更精细的结构，已开发出这样的光学系统，其能以中等 数值孔径（moderate numerical aperture)操作，并基本上利用极紫外范围（EUV)范围中 使用的电磁辐射的短波长（尤其处于5nm和30nm之间的范围中的操作波长）获得高分辨 率性能。在具有约13. 5nm的操作波长的EUV光刻的情况下，例如给定像侧数值孔径NA = 0. 3,理论上可获得数量级为0. 03 μ m的分辨率以及数量级约0. 15 μ m的典型焦深。
[0006] 极紫外范围的辐射无法借助折射光学元件聚焦或引导，因为短波长被在更高波长 下可透过的已知光学材料吸收。因此，反射镜系统用于EUV光刻。一种EUV反射镜根据全 反射原理在入射辐射的相对高入射角下操作，也就是说以掠入射操作。多层反射镜用于法 线入射或几乎法线入射。对EUV范围的辐射具有反射效应的这种反射镜（EUV反射镜）具 有基板，基板上施加有多层布置，该多层布置对极紫外范围的辐射具有反射效应，并具有包 含交替低折射率和高折射率层材料的大量层对。EUV反射镜的层对通常由层材料组合钼/ 娃（Mo/Si)或钌/娃（Ru/Si)构成。
[0007] 已知的是，多层反射镜的反射率或反射比在很大程度上取决于照射EUV辐射的入 射角和波长。如果多层布置基本上由具有大量相同层对的周期性层序列组成，则可获得高 的反射率最大值。然而，在该情况下，在反射率对入射角的依赖性的情况下及在反射率对波 长的依赖性的情况下，均导致反射率曲线的半峰全宽（FWHM)的相对低值。现有技术公开了 常规多层反射镜的反射率的入射角依赖性和波长依赖性的示例。
[0008] 然而，在具有相对高数值孔径的用于EUV范围的光学系统中，例如，在用于EUV微 光刻的投射透镜中，在光束路径中的特定位置处，入射角可发生比较高的变化。在该方面， 需要具有在分别发生的入射角范围内仅轻微变化的反射比的EUV反射镜。对于构造在入射 角范围方面宽广的多层反射镜，已有许多提议。
[0009] T. Kuhlmann、S. Yulin、T. Feigl 和 M. Kaiser 在 SPIE 会议录 Vol. 4782(2002) 的第 196 页至 203 页中的文章 "EUV multilayer mirrors with tailored spectral reflectivity"描述了一种具有宽带效应（broadband effect)的EUV反射镜的特殊层构 造。多层布置包含多个层组，每个层组具有不同材料的至少两个单独层（形成周期）的周 期性序列。单独层组的周期数目和周期厚度从基板朝向表面减少。一个示例性实施例具有 三个不同层组。利用该层构造所要实现的是，首先，从基板朝向表面的相应层组的反射最大 值的峰值波长偏移至较短波长，使得通过单独层组的反射的重叠而产生整个系统的更宽反 射峰值。其次，所有层组可对整个系统的反射率造成大约相同的影响。如此，可在更大波长 范围或角范围内获得几乎恒定的反射率。
[0010] Z. Wang 和 A. G. Michette 在 J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2 (2000)的第 452-457 页 中的文章 "Broadband multilayer mirrors for optimum use of soft χ-ray source output"，以及 Z. Wang 及 A. G. Michette 在 SPIE 会议录 Vol. 4145 (2001)的第 243 页至 253 页中的文章 "Optimization of depth-graded multilayer designs for EUV and X-ray optics"表明了具有宽带效应的EUV反射镜的示例，其中，借助以下事实获得宽带特性，由 于最优化处理，多层涂层的单独层的层厚度在多层布置的深度方向上单独地变化。具有利 用仿真程序最佳化的单独层随机序列的这种多层布置又称为"深度渐变多层"。这种多层布 置的制造是困难的，因为必须在涂覆过程中连续制造具有许多不同层厚度的层。
[0011] 现有技术公开了用于法线或几乎法线入射的宽带EUV反射镜，其包含具有不同层 对组的多层布置。表面层膜组布置在多层布置的辐射入射侧。相对于辐射入射侧，接着是 附加层。在该附加层之后是沿基板方向的更深的层对组（深层膜组）。在该情况下，表面层 膜组的反射率比靠近基板的更深层组的反射率高，由于存在附加层，反射辐射是相移的，使 得与不存在附加层相比，整个多层布置的反射率峰值更低，峰值波长附近的反射率更高。附 加层的光学层厚度意在对应于EUV辐射波长的大致四分之一（即，λ/4)或多层布置的周 期厚度的一半或该值加上周期厚度的整数倍数。在一个示例性实施例中，附加层由硅组成， 并直接布置成邻近钼/硅层对的硅层，使得具有对应于至少一半波长（即，至少λ/2)的层 厚度的硅层位于多层布置内。
【发明内容】
[0012] 本发明解决的问题是提供一种根据权利要求1的前序部分的EUV反射镜，其在大 入射角范围内仅具有少许反射比变化，并可以高精确度制造。
[0013] 为了解决该问题，本发明提供了一种包括权利要求1的特征的EUV反射镜。还提 供了一种包括权利要求18的特征的光学系统，其包含EUV反射镜。
[0014] 有利发展例在从属权利要求中详细说明。所有权利要求的文字通过引用并入本说 明书的内容中。
[0015] 第一和第二层组均具有两个或更多个层对，所述层对彼此直接毗邻或直接邻近， 在各情况下，所述层对的特征在于相关周期厚度PU Ρ2。第三层组可由单个层对或多个层 对（每个层对具有相关周期厚度Ρ3)组成。
[0016] 在各情况下，层对包含由相对高折射率层材料构成的层和由（与其相对）低折射 率层材料构成的层。这种层对又可称为"双重层"或"双层"。周期厚度基本上如下限定：
[0018] 在该情况下，k是层对中的层数目，IIi是相应层材料的折射率，屯是几何层厚度。 除了分别由相对高折射率和相对低折射率层材料构成的两层之外，层对还可具有一个或多 个另外层，例如用于减少相邻层之间的互相扩散的插入阻挡层。
[0019] 具有大量层对的多层布置以"分布布喇格反射器"的方式发挥作用。在该情况下， 层布置模仿晶体，晶体的导致布喇格反射的晶格平面由具有较低折射率实部的材料层形 成。对于预定波长和预定入射或入射角范围，层对的最佳周期厚度由布喇格方程确定，并且 通常在Inm和IOnm之间。
[0020] 在本申请中，术语"周期性层组"指具有两个或更多个直接相邻层对的层组，所述 层对的周期厚度在名义上是相同或相似的，使得周期厚度波动最多10%。
[0021] 术语"严格周期性层组"是指这样的周期性层组，其中，周期中的不同单独层厚度 对于所有周期是相同的。
[0022] 每个严格周期性层组也是周期性层组，但是并非每个周期性层组一定是严格周期 性层组。
[0023] 在层组的严格周期性构造的情况下，通常在制造期间，需要制造对于层材料仅相 差相对较少的层厚度，结果，与周期性构造但非严格周期性构造的层布置相比，制造得以简 化。
[0024] 周期性第一层组布置在多层布置的辐射入射侧附近。第一层组中的远离基板的层 可与环境毗邻。然而，还可在第一层组的背离基板侧的一侧施加保护层，该保护层可由单个 层或者两个或更多个层的组合形成。
[0025] 特别地，第一层组还可以是严格周期性的。
[0026] 周期性第二层组布置在第一层布组和基板之间，也就是说更靠近基板。第二层组 可直接施加至基板表面。可用于例如补偿层应力的一个或多个另外层可布置在基板表面和 第二层组之间。
[0027] 特别地，第二层组还可以是严格周期性的。
[0028] 优选地，第一层组和第二层组二者均是严格周期性的。然而这并非必须的。
[0029] 第一层组的层对的第一数目Nl大于第二层组的层对的第二数目N2。此外，第一层 组比第二层组更靠近辐射入射侧。这造成靠近表面的第一层组的反射率比更靠近基板的第 二层组的反射率高。
[0030] 第三层组布置在第一层组和第二层组之间。第三层组的主要功能是在第一层组内 反射的局部光束和在第二层组内反射的局部光束之间产生相移，使得整个多层布置在所考 虑的入射角范围中的反射率的最大值比仅由第一层组和第二层组产生而无插入第三层组 的层布置的反射率低。同时实现的是，与不具有第三层组的相同层布置的情况相比，在所 考虑的入射角范围中的反射率最大值周围的区域中的反射率曲线具有更高的半峰全宽值。 对于给定操作波长，在所考虑的入射角范围中，这导致取决于入射角的反射率变化减少，结 果，与不具有第三层组的对应EUV反射镜相比，这种EUV反射镜在更大入射角范围内具有更 有用的反射率值。
[0031] 第三层组具有第三周期厚度P3,其与平均周期厚度Pm= (P1+P2)/2偏差一周期厚 度差Λ P。以下等式因而成立：Ρ3 = ΡΜ± Λ P。周期厚度差Λ P基本上对应于对应波长λ 的四分之一波层的光学层厚度（λ/4)与第三层组的层对的第三数目Ν3的商。在该情况下， 光学层厚度为相应层材料的几何层厚度和折射率的乘积，其在EUV波长范围中接近值1。
[0032] 在该情况下，在具有多个层对的第三层组的情况下，术语"第三周期厚度Ρ3"是指 第三层组内的周期厚度的平均值。如果这些均为恒定的，则Ρ3对于第三层对的每个的周期 厚度是相同的。然而，第三层对的周期厚度还可以变化。
[0033] 在第一和第二层组中，周期厚度也可以稍微变化，但是变化程度一般明显小于第 三层组。在这方面，术语"第一周期厚度"和"第二周期厚度"