[发明专利]用于极紫外和软X射线光学器件的涂层

说明书

用于0.1nm至250nm的极紫外/软X射线谱/DUV的涂层包括与亚波长“B层”交替的一个或多个亚波长“A层”。A层可以包括第1族、第2族和第18族材料。B层可以包括过渡金属、镧系元素、锕系元素或它们的组合之一。A层和/或B层可以包括纳米结构，其特征的尺寸或形状类似于预期的缺陷。附加的顶层可以包括较高原子序数的A层材料、疏水材料或带电材料。这样的材料可以用于制造用于诸如光刻、晶片图案化、天文和空间应用、生物医学、生物技术应用或其他应用等应用中的例如反射镜、透镜或其他光学器件、面板、光源、光掩模、光刻胶等部件或其他部件。

发明领域

相关领域包括光学涂层的设计和制造，更具体地用于被许多传统光学材料强烈吸收的波长范围的反射、透射或波长选择涂层的设计和制造。

背景技术

极紫外光(EUV，10-120nm波长)和软X射线(SX，0.1-10nm波长)和深紫外光(DUV，120nm-250nm)是分辨率<22nm的光刻的可能方法的一部分，便于集成电子元件的进一步小型化。其他应用包括分析化学(例如，通过其光学共振识别化学物质)；天文学(例如，映射星云，行星和恒星大气)；生物学(生物材料样本的研究)；以及医学(成像和污染物清洁)。

需要使用高于阈值的连续波功率或脉冲能量的清晰图像或紧密聚焦点的应用可以使用光束整形光学器件(例如透镜或曲面镜)；光束图案化光学器件(例如光掩模或漫射器)；光束分割光学器件，例如分束器，滤光器或衍射光栅)；或取决于所需的光路长度和系统基板的尺寸或形状，光束导向光学器件例如平面镜或棱镜。

从光源到目标(如工件或光探测器)的光路上的每个无源光学元件通过吸收、散射、渐晕和其他损耗机制引入光损失。损失累积地降低系统的效率(到达工件的光源部分)，如果低下的效率将目标处的光降低到应用的实际阈值以下，则可能需要功率或能量更大的光源来弥补一些损失。

在EUV/SX/DUV波长范围内，损失可能是相当大的问题。由于许多元素的原子共振对应于EUV/SX波长，和/或因为EUV光子能量超过了所有材料的带隙，实际上所有材料都在这些波长处表现出显著的吸收，需要将高于阈值水平的光传递给目标的EUV/SX/源(例如等离子体、同步加速器)的功率越高，耗损越高，并且可能消散的热量就越多，从而可能以多种方式降低焦点或图像质量。光刻所需的功率水平大约是200W。

与浸入式光刻相比，EUV/SX光源的局限性被认为是EUV/SX光刻的持久速度较慢的主导因素。

对来自强光源的EUV/SX光的过度吸收会损伤光束系(beam train)中的光学器件。由于受损的薄膜比未受损的薄膜吸收更多的光，损伤阈值随着现有损伤量的增加而降低。也就是说，损伤一旦开始就会加速。钌覆盖层可以用于保护光学器件，但是可以将厚度限制在2.5nm或更小,以避免由于吸收而导致更多的光损失。这些薄盖减缓了消融(ablation)和其他损伤的发生，但是连续或重复的暴露会使覆盖层磨损，从而使下面的膜堆叠得不到保护。

某些EUV/SX光源(如等离子体)发射粒子以及光。这些粒子可能污染处理室中的工件/晶片、光学器件、掩模和/或壁和其他硬件。一般来说，可以放置薄膜(pellicle)以阻挡来自光路的污染粒子，但是由于常规薄膜材料吸收EUV/SX光，所以难以制造用于EUV/SX的薄膜。

用于透射、反射和滤光的常见EUV/SX涂层包括硼硅(B-Si)、钨-碳(W-C)，钨-硼-碳(W-B-C)的交替层。一个EUV/SX膜堆叠使用钼和硅(Mo-Si)的交替层。这种类型的反射涂层在13.5nm附近的波长处约67％有效。硅中的吸收常常是限制因素。层对或周期(periods)的最大数量可以被限制为大约40或更小。

因此，科学和工业将受益于粗糙的低吸收涂层，以增强EUV/SX波长范围内的透射和反射。

发明内容