[发明专利]反射光学元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工作波长在软X射线及极紫外波长范围内的反射光学元件的制造方法，具体地涉及一种用于EUV光刻设备的反射光学元件的制造方法，该反射光学元件在基板上具有由至少两种交替材料构成且向基板施加应力的多层系统，这两种交替材料在工作波长具有不同的折射率实部，而且其中该多层系统和基板之间布置有一材料层，该材料层的厚度设定为抵消该多层系统的应力，而且，本发明也涉及一种工作波长在软X射线及极紫外波长范围内的反射光学元件的制造方法，具体地涉及一种用于EUV光刻设备的反射光学元件的制造方法，其中该反射光学元件在基板上具有第一多层系统，第一多层系统由至少两种在工作波长具有不同的折射率实部的交替材料构成且在基板上施加层应力，且该反射光学元件在基板上具有第二多层系统，第二多层系统由至少两种在工作波长具有不同的折射率实部的交替材料构成，向基板施加相反的层应力且布置在基板与第一多层系统之间。

此外，本发明涉及用这些方法制造的反射光学元件。而且，本发明涉及包括至少一个这种类型的反射光学元件的投射系统、照明系统及EUV光刻设备。

背景技术

在EUV光刻设备中，用于极紫外(EUV)或软X射线波长范围(例如，从大约5nm到20nm的波长)的反射光学元件，诸如，光掩模或多层反射镜，用于半导体部件的光刻。鉴于EUV光刻设备通常具有多个反射光学元件，该多个反射光学元件必须具有最大的可能反射率，从而确保充分高的总反射率。因为多个反射光学元件通常一个接一个地布置在EUV光刻设备中，所以对于每个单独的反射光学元件甚至对反射率的相对较轻微的损害也相对较大程度的影响EUV光刻设备内的总反射率。

用于EUV和软波长范围的反射光学元件通常具有多层系统。在该多层系统中，在工作波长具有较高的折射率实部的材料(也称为间隔体)层以及在工作波长具有较低的折射率实部的材料(也称为吸收体)层交替地施加，其中吸收体-间隔体对形成叠层或周期。这以一特定方式模拟了其晶格面对应于发生布拉格反射的吸收体层的晶体。单个层以及重复叠层的厚度可以遍布整个多层系统为常数或者可以改变，这取决于旨在实现的反射曲线。

在多层系统内，早在涂敷工艺期间便积累了应力，该应力作用于下层的基板，且使基板产生很大程度的变形而使得相应的反射光学元件的光学成像受到决定性的干扰。应力的类型尤其取决于叠层或周期内存在的用作间隔体和吸收体的材料以及厚度比。该厚度比的度量被定义为Γ，即吸收体层厚度与周期总厚度的比。对于基于钼作为吸收体材料及硅作为间隔体材料的多层系统，图5示意性地示出作为Γ的函数的应力的基本分布。对于范围为大约12nm到14nm的工作波长，如果采用其钼-硅多层系统的Γ为大约0.4的反射光学元件，则可获得最高的反射率。在那种情况下预期为压应力。当Γ值较高时，预期为拉应力。在这种情况下，多层系统中的应力与Γ值之间的具体关系，也就是，尤其是零交叉(zero crossing)的斜率和精确位置，取决于涂敷工艺和各个涂敷参数的选择。

应力与Γ之间的关系可以用于制造应力降低(stress-reduced)反射光学元件。为此，在基板与为了获得在相应的工作波长的高反射率而优化的多层系统之间布置了另外的多层系统，为了尽可能地抵消高反射率多层系统的应力或者为了最小化反射光学元件内的总应力，该另外的多层系统具体地通过选择适当的Γ而被优化。然而，应该考虑的是，在适于制造用于软X射线和极紫外波长范围的反射光学元件的涂敷工艺，即，磁控溅射、离子束辅助溅射(ion-beam-assisted sputtering)以及电子束蒸镀(electron beam evaporation)的情况下，对于常规的涂敷参数，尤其对吸收体层来说，从某个厚度开始发生各层的结晶。例如在钼的情况下，从大约2nm的层厚度开始已经发生了所述结晶。微晶尺寸随着层厚度的增加而增大，这导致微粗糙度而因此导致表面粗糙度的增加。在应力降低所需的高Γ值处，已经可以确定一糙化，该糙化总体上，也就是，遍及整个应力降低反射光学元件，致使应力降低多层系统表面的粗糙度明显增加。因为该粗糙度在上覆的高反射多层系统中也继续，所以反射光学元件的反射率和光学成像都被劣化。通常通过将应力降低多层系统的Γ选择为足够的小以避免糙化且继而通过提供较大数量的应力降低多层系统的周期以充分地抵消应力，从而避免这种劣化。然而，这带来了一缺点，该缺点为：涂敷工艺具有增加的持续时间，因此因不正确的涂敷而造成产生故障的风险更大。

发明内容