CN102612668A - 多层反射镜 - Google Patents

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Abstract

一种多层反射镜(100)配置用于反射极紫外(EUV)辐射、同时吸收第二辐射，所述第二辐射的波长基本上长于EUV辐射的波长。所述反射镜包括：叠置在基底(104)上的多个层对(110、112)。每个层对包括第一层(112)和第二层(110)，所述第一层包括第一材料，所述第二层包括第二材料。第一层(112)被改变，使得相比于具有相同厚度的相同金属的单层，减少了所述第一层对反射所述第二辐射的贡献。所述改变可以包括在金属层中或者金属层周围掺杂第三材料，以通过化学键合或者电子俘获来减小其导电性，和/或以绝缘层将金属层分成多个子层。在叠层中的层的数量大于已知的多层反射镜，并且可以被调整以获得最小的IR反射。

Description

多层反射镜
相关申请的交叉引用
本申请要求于2009年11月20日递交的美国临时申请61/263,226的优先权，其在此通过引用全文并入。
技术领域
本发明涉及多层反射镜，一般来说是反射光学元件，用于反射极紫外(EUV)辐射。本发明还涉及包括这种反射镜的光刻设备、用于制造多层反射镜的方法以及通过EUV光刻术制造产品的方法。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。光刻设备可用于例如集成电路(IC)制造过程中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。通常，通过将图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上而实现图案的转移。通常，单一衬底将包括相邻目标部分的网络，所述相邻目标部分被连续地图案化。已知的光刻设备包括：步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底上的方式从图案化装置将图案转移到衬底上。
限制图案印刷的关键因素是所用的辐射的波长λ。为了能够将更小的结构投影到衬底上，已经提出使用极紫外(EUV)辐射，该辐射是波长在10-20nm范围内(例如13-14nm范围内)的电磁辐射。进一步提出能够使用波长小于10nm的EUV辐射，例如在5-10nm范围内，诸如6.7nm或6.8nm。有时这种EUV辐射被称为软x射线。可能的源例如包括激光产生的等离子体源、放电等离子体源、或者来自电子储能环的同步加速器辐射。
用于EUV辐射的投影***中的光学元件性质上通常是反射性的——曲面反射镜，因为能够以折射方式透射EUV辐射的材料不容易得到。即使对于反射光学元件，EUV辐射正入射的反射镜通常也是相对比较复杂的多层结构。例如在DE10155711A1(Fraunhofer研究所)中描述了多层反射镜(MLM)的例子。虽然实际反射镜远非理想的反射镜，然而，实际反射镜能够通过交错地设置成对的金属(通常是钼(Mo))和非金属(通常是硅(Si))层来构造。通过控制每个层对中两个层之间的厚度比，能够控制每个层对的整个厚度，并且通过一个摞一个地叠置几十个层，可以获得量级在60-70％的反射率。
基于Sn等离子的EUV源不仅发射期望的带内EUV辐射，而且发射带外辐射，最显著的是在深UV(DUV)范围(100-400nm)内的辐射。而且，在激光产生等离子体(LPP)EUV辐射源的情况下，来自激光器的红外辐射(通常在10.6μm)可能呈现大量的不想要的辐射。由于EUV光刻***的光学装置通常具有在这些波长处的较大的反射率，因此如果不采取措施，不想要的辐射可能以大的功率传播进入光刻工具中。
在光刻设备中，由于以下几个原因，带外辐射应该被最小化。首先，抗蚀剂对带外波长敏感，因此，图像品质可能被恶化。其次，在LPP源中不想要的辐射(尤其是10.6μm辐射)导致掩模、晶片和光学装置的不想要的加热。为了使不想要的辐射处于特定的限制内，光谱纯度滤光片(SPF)正在被研发。SPF的设计和制造正面临挑战并且需要采取折衷方案。当前已知的滤光片在使最少量的不想要的辐射通过的同时，会不期望地衰减期望的EUV辐射。而且，滤光片的制造是非常昂贵的。
发明人将其注意力转向反射(MLM)表面的设计，传统上反射表面反射很大一部分不想要的辐射：有时比期望的EUV辐射的被反射部分还多。有几种选择方案用于改变MLM结构，以衰减带外辐射。在这种情况下的建议方案是在EUV反射结构顶部添加多层结构，用于衰减不想要的波长。另外，被讨论为不想要的辐射的波长范围可以被限制于UV和可见光波长，其短于1μm并且远远短于10.6μm，以及可以被限制于在当前情况中涉及的波长类似的波长。
发明人已经研究了所感兴趣的不同波长的反射机制，并且已经认识到包括金属层的多层反射镜(MLM)能够被改变，使得金属层固有地对长波长辐射，例如二氧化碳激光器的辐射(尤其在10.6μm)的反射更低。由于在IR范围内的金属的反射率是由金属中存在自由导电电子而引起的，因此发明人考虑是否能够通过改变金属层的电性质来抑制IR反射。为此目的的示例性技术包括以导电电子耗损金属层，或者由于所谓的尺寸异常集肤效应(dimensional anomalous skin effect)而限制电子的有效数量。
而且，发明人已经进一步研究了在EUV和IR波长内整个叠层高度(层对的数量)对相对反射率的影响。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种多层反射镜，其配置成反射极紫外辐射(EUV)，同时吸收其波长基本上长于EUV辐射的波长的第二类辐射，所述反射镜包括叠置在基底上的多个层对，每个层对包括第一层和第二层，所述第一层至少包括第一金属，而所述第二层至少包括第二金属，其中在层对的至少一个层对子集中的第一层被改变，使得所述第一层对反射所述第二辐射的贡献相比于具有相同厚度的第一材料的单层被减少。
本发明的实施例包括第一类型的层，所述第一类型的层的导电率通过设置第三材料而被改变。本发明的实施例包括被用作绝缘体的第四材料层分隔开的第一材料的被分开的子层。
相比于传统的MLM结构，本发明的实施例可以包括相对大量的这种层对。在一些实施例中，在所述层对子集中的层对数量大于80，例如80-150，还可以例如大于90。
每个子层的厚度可以小于2nm，甚至小于1nm。可选地，至少在被改变的第一层的子集中子层的数量可以是2或3。优选地，第一材料是钼，第二材料是硅。
根据本发明的一方面，提供一种多层反射镜，其配置成反射极紫外辐射(EUV)，同时吸收波长基本上长于EUV辐射的波长的第二类型的辐射，所述反射镜包括叠置在基底上的多个层对，每个层对包括第一层和第二层，所述第一层包括第一材料，所述第二层包括第二材料，其中在所述叠层中层对的数量大于80，例如80-150，以及大于例如90。
多个层对的总的厚度可以大于500nm。叠层可以形成在基底层之上，所述基底层包括第一材料层或具有类似性质的材料层，其中在基底层中的第一材料层的厚度为第一层的5倍或更多倍。可选地，第一材料是金属，诸如钼，第二材料是半导体，诸如硅。在叠层的主要部分中的每个层对的厚度可以在5-7nm的范围内，或者甚至在6.5-7nm的范围内。
根据本发明的一方面，提供一种光刻设备，包括：辐射源，配置成产生包括极紫外辐射的辐射；照射***，配置成将所述辐射调节为辐射束；支撑结构，配置成支撑图案形成装置，图案形成装置被配置成图案化辐射束；以及投影***，配置成将图案化辐射束投影到目标材料上；其中所述辐射源、所述照射***和所述投影***中的至少一个包括如上所述的根据本发明第一方面或第二方面所述的多层反射镜。
辐射源可以包括燃料传送***和激光辐射源，所述激光辐射源被布置用于将红外波长处的辐射传送到目标上，所述目标包括由所述燃料传送***传送的等离子体燃料材料，用于产生所述极紫外辐射，从而所述辐射源朝向所述多层反射镜发射极紫外(EUV)和红外辐射的混合物，所述多层反射镜对于所述EUV辐射具有大于60％的反射率，对于所述红外辐射具有小于40％的反射率。多层反射镜对于所述红外辐射可以具有小于10％、甚至小于5％的反射率。
根据本发明的一方面，提供一种用于制造多层反射镜的方法，所述多层反射镜配置成透射极紫外辐射，所述方法包括步骤：交替地沉积第一类型的层和第二类型的层，以在基底上形成层对叠层，其中每个层对包括第一层和第二层，所述第一层至少包括第一材料，所述第二层至少包括第二材料，并且其中在所述层对的至少一个层对子集中的第一层被形成为能够相比于具有相同厚度的第一材料的单层，减少所述第一层对所述第二辐射的反射的贡献。在所述叠层中层对的数量可以大于80，例如80-150，以及可以例如大于90。
根据本发明的一方面，提供一种制造多层反射镜的方法，其中根据如上所述的制造多层反射镜的方法形成所述叠层。
根据本发明的一方面，提供一种通过光刻术制造产品的方法，包括以下步骤：通过照射***，由来自EUV辐射源的EUV辐射照射图案形成装置；以及通过用投影***投影所述EUV辐射来将所述图案形成装置的图像投影到衬底上，其中所述照射***和所述投影***中的至少一个包括光学元件，所述光学元件包括如上所述的根据本发明的第一或第二方面所述的多层反射镜。
附图说明
现在参照随附的示意性附图，仅以举例的方式，描述本发明的实施例，其中，在附图中相应的附图标记表示相应的部件，且其中：
图1示意地示出根据本发明一个实施例的光刻设备；
图2示出根据本发明实施例的实际的光刻设备的布局；
图3示出用于图2所示设备中或用于其它目的的多层反射镜(MLM)的一般结构和参数；
图4a和4b示出具有传统形式的层对的假定的多层反射镜的所计算的性能；
图5示出根据本发明实施例的被改变的多层反射镜的一部分；
图6示出与传统结构相对照的、对于图5的被改变的多层反射镜的所计算的性能；
图7示出本发明实施例的不同形式的被改变的多层反射镜结构的一部分；
图8a和8b示出根据图7所示实施例的第一变体的对于两个示例性反射镜的所计算的性能；以及
图9a和9b示出根据图7所示实施例的第二变体的对于两个示例性反射镜的所计算的性能。
具体实施方式
图1示意地示出了根据本发明一个实施例的光刻设备的主要特征。所述设备包括：辐射源SO和照射***(照射器)IL，其配置成调节来自源的辐射束B(例如UV辐射或EUV辐射)。支持结构(例如掩模台)MT配置用于支撑图案形成装置(例如掩模或掩模版)MA，并与配置用于根据特定参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连。衬底台(例如晶片台)WT配置用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的半导体晶片)W，并与配置用于根据特定参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连。投影***PS配置成用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或更多根管芯)上。
照射***可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
所述支撑结构MT支撑图案形成装置。所述支撑结构以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其它条件的方式保持图案形成装置。所述支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置。所述支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影***)。
术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。应该指出的是，被赋予辐射束的图案可以不与衬底的目标部分中的所需图案完全相对应，例如如果所述图案包括相移特征或所谓的辅助特征。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。为了实际应用的目的，用于EUV光刻术的当前方案使用反射式图案形成装置，如图1所示。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同的方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
这里所用的术语“投影***”应该广义地解释为包括任意类型的投影***，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学***、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用真空之类的其它因素所适合的。可以希望将真空环境用于EUV辐射或电子束辐射，因为其它气体可能会吸收太多的辐射或电子。因此，借助真空壁和真空泵，可以在整个束路径上提供真空环境。下面参考图2描述对于EUV的示例。
这里术语“投影透镜”的使用可以被认为与更上位的术语“投影***”是同义的。对于EUV波长，透射材料不容易获得。因此，用于EUV***中的照射和投影的“透镜”一般将是反射类型，也就是说，曲面反射镜。
所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或多个掩模台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或者在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。
所述光刻设备还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充投影***和衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻设备的其它空间中，例如掩模和投影***之间的空间。浸没技术在现有技术中已知可以用于提高投影***的数值孔径。这里使用的术语“浸没”并不意味着必须将结构(例如衬底)浸入到液体中，而仅意味着在曝光过程中液***于例如投影***和该衬底之间。
参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射。所述源和光刻设备可以是分立的实体(例如当源是准分子激光器时)。在这种情况下，不会将源考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递***(未示出)的帮助，将所述辐射从源SO传到照射器IL。在其它情况下，所述源可以是光刻设备的组成部分。所述源SO和照射器IL以及在需要时设置的束传输***一起被称为辐射***。
所述照射器IL可以包括配置用于调整所述辐射束的角强度分布的调整装置(调整器)。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器和聚光器。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在支撑结构MT上的所述图案形成装置MA上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经被图案形成装置MA反射后，所述辐射束B通过投影***PS，所述投影***PS将束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF2(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在掩模库的机械获取之后或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器IF1(其也可以是干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置MA。
通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现掩模支撑结构MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，支撑结构MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩模MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个管芯设置在掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。
示出的设备可以用于下列模式中的至少一种：
1.在步进模式中，在将掩模台MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中，在对掩模台MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于掩模台MT的速度和方向可以通过所述投影***PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而扫描移动的长度确定目标部分的高度(沿扫描方向)。
3.在另一模式中，可编程图案形成装置MA保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常可以采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可称为利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的“无掩模光刻术”。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。
图2示出实际的EUV光刻设备的示意性侧视图。应该指出的是，虽然物理布置不同于图1所示的设备的物理布置，但是操作原理是类似的。所述设备包括源-收集器模块或辐射单元3、辐射***IL以及投影***PS。辐射单元3设置有辐射源SO，其可以使用气体或蒸汽，诸如例如Xe气体或者Li、Gd或Sn蒸汽，其中产生极高温的放电等离子体以发射在电磁辐射光谱的EUV范围内的辐射。通过使放电引起的至少部分电离的等离子体在光轴O上瓦解，产生放电等离子体。为了有效地产生辐射，可能需要例如10Pa 0.1毫巴分压的氙、锂、钆、锡蒸汽或任何其它合适的气体或蒸汽。在一实施例中，锡源作为EUV源使用。
对于这种类型的源，一示例是LPP源，其中二氧化碳或其它激光器的激光被引导和聚焦到燃料点燃区域中。在附图左下部中示意地示出这种类型的源的一些细节。点燃区域7a被供以来自燃料传送***7b的等离子体燃料，例如熔融的锡液滴。激光束产生器7c可以是具有红外波长的二氧化碳激光器，例如波长为10.6微米或9.4微米。可选地，可以使用其它合适的激光器，例如具有在1-11微米范围内的各个波长。当与激光束相互作用时，燃料液滴被转化为等离子体状态，其可以发射例如6.7nm的辐射或者选自5-20nm范围内的任何其它EUV辐射。EUV是本文中所关心的例子，尽管在其它应用中可以产生不同类型的辐射。在等离子体中产生的辐射通过椭圆形的或者其它合适的收集器7d而被收集，以产生源辐射束7e。
由辐射源SO发射的辐射从源腔7、经由气体阻挡件或“翼片阱”形式的污染物阱9传递进入收集器腔8。这在下文将进一步进行描述。返回至图2的主要部分，收集器腔8可以包括辐射收集器10，其例如是包括所谓的掠入射反射器的巢状阵列的掠入射收集器。适于该目的的辐射收集器在现有技术中是已知的。可选地，所述设备可以包括用于收集辐射的正入射收集器。从收集器10发射的EUV辐射束将具有特定的角展度，也许是光轴O两侧10度的范围。
通过收集器10被传递的辐射透射通过光谱纯度滤光片11。与反射光栅光谱纯度滤光片相反，透射光谱纯度滤光片11不改变辐射束的方向。然而，反射滤光片也可以作为替代物。
辐射从收集器腔8内的孔聚焦到虚源点12(即，中间焦点)处。来自于腔8的辐射束16在照射***IL中经由正入射反射器13、14被反射到定位在掩模板台或掩模台MT上的掩模板或掩模上。形成图案化束17，所述图案化束17经由反射元件18和19被投影***PS成像到安装在晶片平台或衬底台WT上的晶片W上。在照射***IL和投影***PS中可以存在被图示出的元件更多的元件。反射元件19中的一个反射元件的前面具有NA盘20，所述NA盘20具有通过其中的孔阑21。孔阑21的尺寸确定图案化束17入射到衬底台WT时所形成的夹角αi。
图2示出定位在收集器19下游、虚源点12上游的光谱纯度滤光片11。在未示出的替代实施例中，光谱纯度滤光片11可以位于虚源点12处或收集器10与虚源点12之间的任何点处。滤光片11理想地将通过所有的期望的EUV辐射，而不会使不想要的辐射(DUV、IR)通过。实际上，当然，这些参数的性能不是完美的。实际的SPF将衰减一些期望的辐射，而允许一些不想要的辐射通过。本发明的实施例提供可选的方法来减少不想要的辐射，而尽可能多地保留期望的EUV辐射。本发明的实施例可以被应用于任一反射元件处，包括反射镜13、14、18和19和/或收集器10。依赖于其消除来自例如收集器10的不想要的辐射的性能，光谱纯度滤光片11在原理上可以完全被省略。替代地，新的反射器和光谱纯度滤光片可以均被使用且位于在***中的所选择的点处。例如通过减少滤光片处的热量，采用这里所述的新原理的收集器可以放宽滤光片中的设计约束，允许提高其使EUV通过的性能。
气体阻挡件包括通道结构，诸如在US6614505和US6359969中详细描述的，两篇文献通过引用而并入本文。该污染物阱的目的是防止或至少减少副产品或者燃料材料的入射撞击光学***的元件和随着时间的流逝降低这些元件的性能。这些元件包括收集器10以及收集器。在左下方详细示出的LPP源的情况下，污染物阱包括第一阱布置9a，所述第一阱布置保护椭圆形的收集器7d，以及可选地包括如9b示出的另一阱布置。通过与污染物的化学相互作用和/或通过带电粒子的静电或电磁偏转，气体阻挡件可以用作物理阻挡件(通过流体对流)。
多层反射镜例子
图3示出多层反射镜(MLM)反射元件100的基本结构。这可以用作上述光刻设备中的任意反射元件。还可以用作其中红外辐射将被衰减的任何其它EUV***中的反射元件。而且，所述的原理可以适于期望的和不想要的波长的其它组合，其中可以应用相同的物理原理。为了解释方便的目的，所示的反射镜将是平面的，并且与其面积相比在厚度上非常夸张。在实际的应用中，期望是平面反射镜、曲面(凹面/凸面)反射镜和/或多琢面反射器，术语“反射镜”在此处被用于表述简单的目的，以包括所有这种反射元件。
MLM100具有前表面102和后表面104。入射辐射EUV I和IR I以入射角入射到前表面102上，入射辐射EUV I和IR I可以是垂直于表面102、可以相对于表面102倾斜、或者所述入射角可以是入射角度范围的混合，如已知的。利用与反射镜100的材料的相互作用的一种或更多种机制，入射辐射的部分被重新发射作为被反射的辐射EUV R和IR R，如图所示。
反射镜100的结构包括层对106的叠层，布置在基底108上。在每个层对中，第一材料层110被第二材料层112覆盖。为了解释的目的，这些将称为非金属或硅(Si)层110和金属或钼(Mo)层112。这些材料通常被选择用于当前所设想的应用中的EUV反射镜。它们的制造方法是已知的，包括用于进行沉积以获得精确受控的厚度和均匀性的各种技术。其它材料可以根据应用和环境而进行选择。在这里所述的示例中对Mo和Si层的引用仅仅是为了简便、容易理解的原因。
如图3中所示的是在对不同MLM结构的讨论和特性描述中有用的各种参数。一个层对的高度将也被称为形成叠层的周期性结构的周期，以h标记，通常用纳米表示。在所述层对中，hM是金属层112的高度，而hs是非金属层110的高度。参数α(阿尔法)被定义为金属层厚度与周期h之比。结构的整个高度H自然地通过层对的高度h和叠层中层对的数量N来确定。为了这里讨论的目的，假定所有的层对106都是理想的。然而，如在背景技术中提及的现有技术文献中所讨论的，在改变反射镜的整个面积上或者沿垂直方向(与前表面正交)的层对的组成方面是有特别益处的。这些益处例如包括改进在波长、入射角等条件变化的情况下反射强度的均匀性。在本文中将不再进一步讨论的这些技术均可以结合将要讨论的新的层结构而被应用，以获得前述的益处。
还示出了最后面的金属层114比“正常”层厚的可能性。前表面102还可以具有不同于叠层中其它周期的特定的构造，例如保护涂层。在每个周期内，还可以看到：附加层和分割层被用在新的MLM装置中，并且术语“层对”覆盖一般性的周期性单元，而不是严格地限于两层。
MLM(所计算)的示例
作为对于根据本发明进行的变更的讨论的参考示例，针对周期数N＝400、正入射的Mo/Si多层反射镜进行计算。所述计算基于电介质介电常数的Drude公式，下面进一步示出为公式(1)。
在图4(a)中，示出了带内EUV反射系数(虚线)和IR反射系数(实线)依赖于Mo相对含量α的曲线。对于给定的α、相对于周期h优化EUV反射。在图4(b)中给出最佳周期的依赖关系(产生最大EUV R的α值)。在表1中列出相同的结果。
表1
  α   h，nm   N   EUV R   IR R
  0.10   6.79   400   0.38   0.25
  0.15   6.81   400   0.55   0.23
  0.20   6.83   400   0.64   0.28
  0.25   6.84   400   0.68   0.53
  0.30   6.86   400   0.71   0.70
  0.35   6.88   400   0.72   0.78
  0.40   6.90   400   0.73   0.83
  0.45   6.92   400   0.72   0.86
  0.50   6.95   400   0.71   0.88
可以指出的是，在该叠层中的周期数相比于传统的例子(N＝30-60)是非常高的(N＝400)。这不表示400是实际的实施例中适合的层数，但是它相比于参考情况确实消除了来自反射镜的层和后表面的干扰。这些效果将在后面分别地讨论。如可以看到的，叠层的EUV反射率从没有接近理想数值一，而是随着α的升高而显著增大，在刚过70％处饱和(变平)。不幸的是，需要一定折衷，因为初始相对低(但是远高于0)的IR反射率会随着α超过0.3而与EUV R相当、然后超过EUV R。这是所观察的实际的EUV反射镜的行为，并且如果要使上述的加热和成像问题被最小化或者甚至被避免，则对反射镜以及反射镜上游和下游的光谱纯度滤光片提出很高的要求。
本申请描述了可以单独采用或者组合采用的多种方案，用于产生改变的多层反射镜(MLM)，使得在对于诸如二氧化碳激光器的辐射(尤其是10.6μm)等长波长IR辐射反射非常小的同时，仍然合理地反射带内辐射(EUV)。由于IR范围内的金属的反射率是由于金属内的自由导电电子的存在而引起的，因此，发明人认识到，通过修改金属层的电性质能够抑制IR反射。将讨论不同的技术，诸如通过所谓的尺寸异常集肤效应限制电子的有效数量或者损耗具有导电电子的金属层。
所建议的MLM的另一新特征是在叠层中的层对的数量大。传统上，发现层对的优化的数量N是数十个，比如30-60对，因为超过这些值之后EUV反射率不会随着N而增大。然而，发明人已经计算出，显著地增大层的数量允许运用找出N的进一步的最优值的技术，其中尤其是长的IR辐射被抑制，不会被反射。使这能够发生的一种机制可以是从叠层前部反射的IR波与从叠层后部反射的IR波之间的相消干涉，可以算是以“四分之一波长”抗反射涂层的方式。这些方案将在下面进一步讨论。
第一类型的改变(被改变的金属层性质)可以单独应用或者与第二类型的改变(叠层高度)结合应用，反之亦然。虽然发明人尽力提供每个改进的理论基础，但是，每个该方面和其它方面中的发明不被任何特定的理论或机制所限制。当两个技术被结合时，效果能够大于它们各自独立的贡献的总和。例如，通过被改变的金属层，相比于已知的结构，IR辐射能够穿透更大量的层对，这对其在叠层中更深处的吸收有贡献，并且对其参与从叠层前部反射和从叠层后部反射的部分之间的相消干涉的能力有贡献。
异常集肤效应的背景
通过电磁波与金属中“电子气”之间的相互作用，描述金属的光学性质。入射到金属表面(诸如叠层内的任一金属表面或表面102)上的波引起电流。从场传递到移动电子的能量的主要部分以产生反射波和透射波的二次波的形式被辐射。该能量的另一部分由于电子在声子和杂质上的散射而从电子传递到离子晶格。这两种机制使得电磁波在金属中衰减。衰减长度δ通常被称为集肤深度(skin depth)(对于Mo＝35nm10.6μm)。电磁场在金属中在该表面区域中的穿透被称为集肤效应。金属的光学性质非常依赖于集肤深度δ与电子的平均自由程L的比。δ＞＞L的情况被称为正常集肤效应(微波区域)。在红外线区域，衰减长度迅速地减小，并且在一定的瞬间变得小于平均自由程(mean free path)L。这是所谓的异常集肤效应。这种情况减少了参与导电的电子的数量。显著地，所述数量与δ/L成比例地减少。当薄膜的厚度d小于集肤深度时，这种效应在薄膜中变得非常显著。在这种条件下(d＜δ)，导电电子的有效数量甚至更显著地降低。在IR区域中金属膜的光学性质趋于强烈地依赖于薄膜厚度。具有这种性质的薄膜比具有块体金属的光学性质的薄膜更透明。薄膜的EUV性质不依赖于厚度，因为EUV辐射的相互作用的机理与IR区域中的辐射相互作用的机理显著不同。
上述的观察结果使得能够减小在多层反射镜的长波长区域中的反射系数，保持高的EUV反射率。当减小金属层的厚度(d＝hM)时，红外辐射足够深地透入MLM，但是同时它被更大数量的金属层吸收和/或到达多层的块体基底108。因此，存在一种可能性，使MLM中的电介质和金属的分数含量不同，使得IR的反射率将显著地减小。MLM中的电介质和金属的分数含量通过金属层厚度d与周期厚度h的比(α)来描述。
为了估计EUV反射和IR抑制被优化情况下的α和h的范围，我们建议采用描述金属薄膜的光学性质的简单的模型。该模型基于条件(d＜δ)下用于电介质介电常数的Drude公式(1)的变化形式。
ϵ ( ω , d ) = P + ( ϵ 1 ( ω ) - P ) β d δ + i ϵ 2 ( ω ) β d δ - - - ( 1 )
其中P是残余电介质常数，ε1(ω)和ε2(ω)是角频率为ω时块体电介质函数的实部和虚部。
由于化学键合或电子俘获而实现的导电率的减小
图5示出根据第一方法的变化实施方式。如果金属层112用与金属Mo形成化学键的材料120包围，或者用包含低受体能量水平的材料包围，那么这样的环境将使来自Mo层的导电电子的一部分丧失能力(在图5中自由导电电子以白色圆圈示出，被捕获的用阴影圆圈示出)。考虑到Mo层非常薄，被化学键获取的导电电子的所述部分是充分大的。这导致金属介电常数的减小。
作为示例，铁(Fe)原子可以提供合适的“深中心”，能够俘获来自Mo或其它金属层的自由电子。通过仅改变在Si和Mo层之间的界面处的成分，能够采用这些俘获位置，以便最小化它们对MLM结构的功能层的所建立的性质的影响。因此，材料120可以包括Si层110的被改变的介面部分，而不是包括完全单独的层。替代地，通过在围绕金属层的硅层中加入掺杂剂或者通过金属层自身的化学改性，能够实现用于减小导电率的这种改变。
这种变化实施方式的结果已经通过计算被模型化，结果示出在图6中。通过模型化EUV和IR波长的反射(其中所有导电电子是活性的)，轨迹线EUV R和IR R1示出模拟的MLM结构的随α改变的反射系数(垂直轴线)变化。改变所述模型以并入图5所示的变化实施方式的效果，其中例如仅仅一半的导电电子参与，获得轨迹线IR R2。这示出显著地减小IR反射率的潜在可能性，因为曲线IR R2允许设计参数α被很好地增大超过0.3，以将EUV反射率提高到70％之上，而不会在IR反射率增加方面带来严重的问题。
改变金属层112的任一侧的材料120仅仅是一种可能的配置。材料120可以通过金属层或者划分两个或多个子层的中心层被混合。
金属层分隔
图7示出用于抑制从MLM100中金属层112的红外线反射的另一种方法。结构106是上述的传统层对110、112，具有周期h。结构106’包括被改变的层对，其中通过***薄的绝缘阻隔物140，金属层112已经被分成两个部分112a、112b。绝缘阻隔物140可以例如是B4C、Si3N4或能够方便地、兼容地被沉积在所使用的Mo层或其它金属层之间的其它材料。另一被改变的层对被示出在结构106”处，其中提供两个阻隔层，将金属层分成三个不同的部分。
建模示出通过非常薄的绝缘阻隔物将金属(Mo)层112分成子层不会显著地破坏MLM100的EUV反射率。然而，对于IR波长，Mo子层的光学常数将与未被分开的Mo层的光学常数不同。显著地，子层的介电常数ε将低于厚的Mo层的介电常数。对于在Si基底上具有结构106、106’、106”的Si/Mo反射镜的计算结果示出在下面的表2(如前面一样，N＝400)。
表2
  周期结构   106   106’   106”
  周期h   6.9nm   6.9nm   6.9nm
  Mo   1*2.76nm   2.56＝2*1.28nm   2.34＝3*0.78nm
  B4C   0.0nm   0.20＝1*0.2nm   0.40＝2*0.2nm
  Si   4.14nm   4.14nm   4.14nm
  EUV R max   0.729   0.722   0.707
  IR R   0.827   0.612   0.372
如所看到的，分隔金属允许EUV R合理地保持恒定并且在70％之上，而IR R被显著地从80％减成小于40％。分成多于三个子层、分成不等的子层等等都是可以的，尽管更简单的结构更容易控制、制造更便宜。
在一实施例中，结构106’或者结构106”可以被排它地使用。可以构想更多的分隔，未改变的层对106也可以被包括在叠层的一部分中。在整个叠层中，可以交错地使用不同的结构，或者将不同的结构应用于叠层的不同区域。在反射镜的平面内以及垂直方向上可以分级地改变参数。如参考图5和6所讨论的，可以改变子层中的金属的导电率。除了如上述讨论的如现有技术中一样的用于控制作为带宽、入射角等的函数的反射率的各种措施方案之外，还可以应用这些措施方案。
基底的作用
期望具有低的α的MLM100是足够透明的，以允许红外辐射到达基底108，或者更精确地到达位于基底108前或后处的任何金属层或者其它特定的层114。因此，整体上MLM100的IR反射对其基底或者后面的层是敏感的。具有合适的折射率的基底(或者厚的基底层114)可以将到达它的基本上所有的IR辐射反射。通过认真的设计，这个被反射的分量可以产生与叠层中较高的界面所反射的束的相消干涉，与四分之一波长抗反射涂层的行为类似。传统的MLM结构太薄并且相对于长的IR波长的反射太强，使得不能够从该效应中获得益处。以下示出的结果表示，通过参数的简单优化，应该能够在根据本发明实施例制造的MLM中获得非常深的IR反射的抑制。量化地，抑制的效果依赖于金属基底的厚度以及基底的材料。以大约20nm或更大厚度的Mo层114，能够实现好的结果。然而，基底层不需要由同一种金属构成。
图8(a)和8(b)示出了作为N的函数计算出的具有上述被分隔的Mo层的Si/Mo MLM的性能。周期N的个数从1到500。针对以下器件，进行计算：20nm的Mo基底层114上的Mo/Si MLM，用B4C阻隔物140将每个Mo层112分隔成两个子层112、112b(图7中的结构106’)，周期h是(a)6.83nm和(b)6.84nm。
图9(a)和9(b)示出了针对以下器件的类似结果：周期为(a)6.86nm和(b)6.90nm的MLM，每个Mo层112被分隔为三个子层(结构106”)，Mo导电性2倍的附加的(化学)降低(β＝0.25)，以及在基底上的20nm Mo薄膜114。
由此可见，图8和图9所示的Si/Mo MLM示例在周期数为大约100时具有深度最小的IR反射，而EUV反射则在40～60个周期时饱和。接近该最小IR反射率的低反射系数可能是由于薄Mo层中的辐射吸收和部分反射波的相消干涉所引起的。无论背后的原因如何，问题是基于建模结果，通过程序实验来实现针对给定应用的优化配置。为了在不利的环境下使反射镜的性能寿命最大化，最初可以使层数稍大于最优值(例如，在图8(a)中，N＝110)，使得当前表面层被侵蚀时，性能不至于立即恶化。即使偏离最优性能，在从不想要的辐射中选择出期望的辐射方面，本元件也能表现出比已知SPF设计更好的性能。
结论和新MLM的优点
所提出的方案(与上述介绍的所有措施结合或仅与其子集结合)允许非常好地解决去除不想要的长波IR的问题，而不必在机器内增加新的元件，因为多层反射镜已经是其中的一部分。在这种方案中，与已提出的SPF类型方案相比，不存在与冷却有关的潜在问题。
如上所述，可以在实际的实施例中组合多种不同的措施，包括这里首次提及的措施，以及由现有技术可获知的各种措施。例如，典型的MLM可以由Mo/Si比α为0.1-0.4的多层叠层构成，例如，当Mo/Si比α为0.2时，对10.6μm辐射的抑制倍数约为3，而EUV反射率为0.85。MLM 100的优化版本将包括深度渐变α参数，以允许对EUV的最大反射和对IR的最大抑制。
以上所示的示例值和性能计算是基于13.6nm EUV波长、10.6μm IR波长和正入射反射的。本领域技术人员应当清楚如何随着入射角度和波长的变化改变优选尺寸和材料选择。周期h在6.8-7.0nm的范围内，层数为大约100-110，可以容易地算出叠层的总厚度H在650-800nm的范围内。与此不同，针对此波长的EUV辐射的已知MLM可能具有少于70层，例如，只有40-60层，而厚度(对于正入射)小于600nm，例如，小于500nm。为了评估一结构是否满足四分之一波长(防反射)或二分之一波长(反射)层的尺寸，应当将射线的路径长度与该层对的折射率相乘，以得到用于与辐射波长进行比较的光程。在EUV波长0.5-0.7倍范围内的周期可以是合适的。
制造方法
将金属涂层涂覆到基底上的一种方法是通过原子层沉积(ALD)实现的。ALD使用半限制表面反应的交替步骤，将原子层一个接一个地沉积。将要被沉积的材料通过前体而被提供。ALD方法对于几种金属是已知的，例如Mo、Ti、Ru、Pd、Ir、Pt、Rh、Co、Cu、Fe和Ni。代替ALD，电流生长(galvanic growth)(电沉积)可以被用于沉积金属，或者它也可以例如通过蒸发或者溅射沉积而被沉积。这些方法的示例在背景技术部分中提及的现有技术的文献中已经给出。
这些工艺方法可以单独使用或者彼此组合使用。
虽然可以使用多种不同的金属，但是钼是有吸引力的候选金属，因为钼的融点高并且具有被证实的真空兼容性。然而，也可以因为其所具有的不同的性质而选择其它材料，尤其是在涉及期望的和/或不想要的辐射的不同波长的情况下。
可以理解，合并了具有如上所述被改变的多层结构的一个或更多个反射元件的图1和2的设备可以用在光刻制造过程中。这种光刻设备可以用在制造IC、集成光学***、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等中。应该认识到，在这种替代应用的情况中，可以将这里使用的任何术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其它衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
以上的描述旨在解释，而不是用于限制。因此，应该认识到，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以对所述的本发明进行变更。
应该认识到，本发明的实施例可以用于任何类型的EUV源，包括但不限于放电产生的等离子体源(DPP源)或者激光产生的等离子体源(LPP源)。然而，本发明的实施例尤其可以适于抑制来自激光源的辐射，其中所述激光源通常形成激光产生的等离子体源的一部分。这是因为这种等离子体源通常输出源自激光的伴随辐射。
新的反射元件在实际中可以位于辐射路径中的任何位置处。在一实施例中，新的多层结构被应用于第一反射表面中，其中所述第一反射表面接收来自EUV辐射源的包含EUV的辐射并且将EUV辐射传送至合适的下游EUV辐射光学***，即收集器。可替代或者附加地，新的多层元件应用于投影***中的一个或更多个反射镜中。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但是，应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式实现。

Claims (15)

1.一种多层反射镜，配置用于反射极紫外(EUV)辐射、同时吸收第二类型的辐射，所述第二类型的辐射的波长基本上比EUV辐射的波长长，所述反射镜包括：
叠置在基底上的多个层对，每个层对包括第一层和第二层，所述第一层包括第一材料，所述第二层包括第二材料，其中在所述多个层对的至少一个层对子集中的第一层被改变，使得相比于具有相同厚度的第一材料的单层，减少了所述第一层对反射所述第二辐射的贡献。
2.如权利要求1所述的反射镜，其中，所述被改变的第一层包括与第三材料相邻或者与第三材料混合的所述第一材料，所述第三材料对于减小所述第一材料中的导电电子的可用性是有效的。
3.如权利要求1所述的反射镜，其中，所述被改变的第一层中的每个第一层包括在被相对绝缘的第四材料构成的阻隔层彼此分开的多个子层中的所述第一材料。
4.如权利要求3所述的反射镜，其中，所述多个子层的至少一个子集包括与第三材料相邻或者与第三材料混合的所述第一材料，所述第三材料对于减小所述第一材料中的导电电子的可用性是有效的。
5.如前述任一权利要求所述的反射镜，其中，所述第一材料是金属，所述第二材料是半导体。
6.如前述任一权利要求所述的反射镜，其中，在所述叠层的主要部分中的每个层对的厚度在5-7nm的范围内。
7.如权利要求6所述的反射镜，其中，在所述叠层的主要部分中的每个层对的厚度在6.5-7nm的范围内。
8.如前述任一权利要求所述的反射镜，其中，所述多个层对的总的厚度大于500nm。
9.如前述任一权利要求所述的反射镜，其中，所述叠层形成在基底层之上，所述基底层包括所述第一材料的层，该第一材料的层的厚度为所述叠层的层对中的所述第一类型的层的厚度的5倍或更多倍，其中所述基底层配置成将到达基底层的基本上所有的第二辐射反射回所述叠层中。
10.一种光刻设备，包括：
辐射源，配置成产生包括极紫外辐射的辐射；
照射***，配置成将辐射调节为辐射束；
支撑结构，配置成支撑图案形成装置，所述图案形成装置被配置成对辐射束进行图案化；以及
投影***，配置成将图案化的辐射束投影到目标材料上；
其中所述辐射源、所述照射***和所述投影***中的至少一个包括如前述任一权利要求所述的多层反射镜。
11.如权利要求10所述的光刻设备，其中，所述辐射源包括燃料传送***和激光辐射源，所述激光辐射源被布置用于将红外波长处的辐射传送到目标上，所述目标包括由所述燃料传送***传送的等离子体燃料材料，用于产生所述极紫外辐射，从而所述辐射源朝向所述多层反射镜发射极紫外(EUV)和红外辐射的混合辐射，所述多层反射镜对于所述EUV辐射具有大于60％的反射率，对于所述红外辐射具有小于40％的反射率。
12.如权利要求10或11所述的光刻设备，其中，所述多层反射镜是与所产生的EUV辐射相遇的第一反射元件。
13.一种用于制造多层反射镜的方法，所述多层反射镜配置成透射极紫外辐射，所述方法包括：
交替地沉积第一类型的层和第二类型的层，以在基底上形成层对的叠层，其中每个层对包括第一层和第二层，所述第一层至少包括第一材料，所述第二层至少包括第二材料，并且其中在所述层对的至少一个层对子集中的第一层被形成为能够相比于具有相同厚度的第一材料的单层减少所述第一层对所述第二辐射的反射的贡献。
14.如权利要求13所述的方法，其中，在所述层对子集中，所述第一层形成为与第三材料相邻或者与第三材料混合，所述第三材料对于减小所述第一材料中的导电电子的可用性是有效的。
15.如权利要求13或14所述的方法，其中，在所述层对子集中，所述第一层由所述第一材料的多个子层形成，所述多个子层通过由相对绝缘的第四材料构成的阻隔层而被彼此分开。
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