CN103380401A - 掠入射反射器、光刻设备、掠入射反射器制造方法及器件制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于极紫外辐射的掠入射反射器(300)包括第一反射镜层(310)和在第一反射镜层下面的多层反射镜结构(320)。第一反射镜层至少部分地反射以在第一范围内的掠入射角入射到所述掠入射反射器上的极紫外辐射，所述第一反射镜层透射在入射角的第二范围中的极紫外辐射，所述入射角的第二范围与入射角的第一范围重叠且延伸超出入射角的第一范围。多层反射镜结构反射极紫外辐射，所述极紫外辐射以在所述第二范围内的掠入射角入射到所述掠入射反射器上且穿透所述第一反射镜层。掠入射反射器可以用于光刻设备中和通过光刻过程制造器件中。

Description

掠入射反射器、光刻设备、掠入射反射器制造方法及器件制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年2月24日递交的美国临时申请61／446，257的权益，其通过引用全文并于此。
技术领域
本发明涉及光学元件，尤其涉及掠入射反射器。本发明还涉及包括这样的反射器的光刻设备、用于制造掠入射反射器的方法和通过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)的制造过程中。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。
光刻术被广泛地看作是制造集成电路和其他器件和／或结构的关键步骤之一。然而，随着使用光刻术制造的特征的尺寸变得越来越小，光刻术正变成实现制造微型集成电路或其他器件和／或结构的更加关键的因素。
图案印刷的极限的理论估计可以由分辨率的瑞利法则给出，如等式(1)所示：
CD = k 1 * λ NA - - - ( 1 )
其中λ是所用辐射的波长，NA是用以印刷图案的投影***的数值孔径，k1是依赖于过程的调节因子，也称为瑞利常数，CD是所印刷的特征的特征尺寸(或临界尺寸)。由等式(1)知道，特征的最小可印刷尺寸的减小可以由三种途径获得：通过缩短曝光波长λ、通过增大数值孔径NA或通过减小k1的值。
为了缩短曝光波长，并因此减小最小可印刷尺寸，已经提出使用极紫外(EUV)辐射源。EUV辐射是波长在5-20nm范围内的电磁辐射，例如波长在13—14nm范围内的电磁辐射。还提出可以使用波长小于10nm的EUV辐射，例如在5—10nm范围内，例如6.7nm或6.8nm。这样的辐射被用术语极紫外辐射或软x射线辐射表示。可用的源包括例如激光产生的等离子体源、放电等离子体源或基于通过电子存储环提供的同步加速器辐射的源。
可以使用等离子体产生EUV辐射。用于产生EUV辐射的辐射***可以包括：用于激发燃料以提供等离子体的激光器和用于容纳等离子体的源收集器模块。例如通过引导激光束到诸如合适材料(例如锡)的颗粒、或合适气体或蒸汽(例如氙气或锂蒸汽)流等燃料处而形成等离子体。所形成的等离子体发射输出辐射，例如EUV辐射，其使用辐射收集器收集。辐射收集器可以是反射镜式正入射辐射收集器，其接收辐射并将辐射聚焦成束。源收集器模块可以包括包围结构或腔，所述包围结构或腔布置成提供真空环境以支持等离子体。这种辐射***通常称为激光产生等离子体(LPP)源。
如光刻设备的EUV光学***可以包括正入射反射器(平面或弯曲的反射镜)和掠入射反射器两者。没有材料能自身形成EUV辐射的良好的反射体，使得正入射反射镜需要被构造成具有数十对不同材料的交替层的多层结构，其构成和厚度被关于将被反射的辐射波长进行精细调节。层的厚度还必须关于辐射的入射角进行设置(因此多层重复结构的周期还必须关于辐射的入射角进行设置)。另一方面，掠入射反射器具有简单得多的结构，典型地例如钌(Ru)的单反射镜表面层。在EUV波长处两种类型的反射器的反射率与反射器在较长波长处的反射率相比，已经变低，其由于典型的EUV光刻***可以具有多个反射镜而成为特殊的问题。例如，EUV光刻***可以具有九个反射镜：照射光学装置中的两个反射镜、成像光学装置的六个反射镜以及反射掩模。因此，显然的是，即使单个反射镜的峰反射率的1％的小的降低也将造成光学***中的显著的光输出量降低。
掠入射反射器的反射率随着入射角朝向法线增大而显著降低。在当前的光刻***中的辐射波长为大约13．5nm，且Ru层反射仅达约25度入射角的50％的入射辐射(其中零角度意味着平行于反射器表面)。为了开发更高数值孔径的源，能够增大所述角度是有价值的，即使是增大几度也是有价值的。对于具有例如大约6.7nm的更短波长的辐射的未来***，发现掠入射反射镜的反射率也随着掠入射角的增大而甚至更快地降低。再者，增大接收角(即使几度)的能力将对可在这样的***中实现的效率和性能做出极大的贡献。
发明内容
期望具有一种带有拓展的接收角和高的反射率的掠入射反射器。
根据本发明的一实施例，提供了一种用于极紫外(EUV)辐射的掠入射反射器。该掠入射反射器包括第一反射镜层和在第一反射镜层下面的多层反射镜结构。第一反射镜层配置成至少部分地反射以第一范围内的掠入射角入射到所述掠入射反射器上的EUV辐射，且透射在掠入射角的第二范围中的极紫外辐射，所述掠入射角的第二范围与掠入射角的第一范围重叠且延伸超出掠入射角的第一范围。多层反射镜结构配置成反射极紫外辐射，所述极紫外辐射以在所述第二范围内的掠入射角入射到所述掠入射反射器上且穿透所述第一反射镜层。作为示例，第一反射镜层的厚度可以小于20nm。
在本发明的一个实施例中，掠入射反射器还可以包括：在第一反射镜层的顶部上的第二反射镜层。所述第二反射镜层配置成提供对具有第三范围中的掠入射角的极紫外辐射的增强的反射率，所述第三范围位于掠入射角的第一范围内。作为示例，第二反射镜层的厚度可以小于10nm，且在从0度延伸至小于10度的掠入射角的范围上具有大于40％的反射率、可能超过50％的反射率。
在本发明的另一实施例中，所述第一反射镜层可以仅占据所述多层反射镜结构的表面的一部分，以便于提供对具有在所述第二范围内的掠入射角的极紫外辐射的增强的反射率。
在本发明的另一实施例中，所述掠入射反射器可以配置成在位于5—10nm的范围内、尤其是6-7nm的范围内以及例如6．5nm-6．8nm的范围内的极紫外波长处操作。
在一个示例中，所述第一反射镜层的厚度可以在15—17nm的范围内，且可以由ThO2制造，以及在大于0度和小于12度之间的掠入射角的第一范围上具有大于40％的反射率。
在另一示例中，掠入射角的第二范围可以大于或等于12度且小于或等于14度。所述多层反射镜结构可以由多个层叠的元件形成。每一层叠的元件可以具有第一子单元和在第一子单元顶部上的第二子单元。所述第二子单元的折射率可以小于所述第一子单元的折射率。
在另一示例中，所述第一子单元和第二子单元的材料可以从由Th、La、U、B、重金属元素的氮化物、氧化物、硼化物、氟化物以及轻元素的碳化物构成的组选出。
在本发明的还一实施例中，所述掠入射反射器配置成在处于13—14nm的范围内(例如13．5nm)的极紫外波长处操作。
在一个示例中，第一反射镜层的厚度可以在15—17nm的范围内且由Ru制造，以及在大于0度且小于25度之间的掠入射角的第一范围上具有大于40％的反射率、可能大于50％的反射率。
在另一示例中，掠入射角的第二范围可以大于或等于25度且小于或等于30度。所述多层反射镜结构可以由多个层叠的元件形成，且每一层叠的元件具有第一子单元和在第一子单元顶部上的第二子单元，所述第二子单元具有比第一子单元低的折射率。
在另一示例中，第一子单元和第二子单元的材料从由Mo、Si、Ru和类金刚石碳构成的组选择。
在本发明的还一实施例中，多层反射镜结构的周期和构成中的至少一个横跨多层反射镜结构变化，使得最大反射率的掠入射角横跨多层反射镜结构变化。
在本发明的还一实施例中，提供了一种光刻设备，所述光刻设备包括如上述的掠入射反射器。
在本发明的还一实施例中，提供了一种用于制造配置成反射极紫外(EUV)辐射的掠入射反射器的方法。所述方法包括：在多层反射镜结构的顶部上沉积第一反射镜层以及在中间结构的顶部上沉积一表面结构。所述第一反射镜层配置成至少部分地反射以在第一范围内的掠入射角入射到掠入射反射器上的极紫外辐射，且透射在掠入射角的第二范围内的极紫外辐射，所述掠入射角的第二范围与掠入射角的第一范围重叠且延伸超出掠入射角的第一范围。所述多层反射镜结构配置成反射极紫外辐射，所述极紫外辐射以在所述第二范围内的掠入射角入射到所述掠入射反射器上且穿透所述第一反射镜层。
在本发明的还一实施例中，提供了一种通过光刻过程制造器件的方法，所述方法包括：用来自EUV源的极紫外(EUV)辐射经由照射***照射图案形成装置；和经由投影***通过所述极紫外辐射的投影将所述图案形成装置的图像投影到衬底上。在所述方法中，所述照射***或投影***中的至少一个包括如上所述的掠入射反射器。
在下文参考附图详细地描述了本发明的各个特征和优点以及本发明的各实施例的结构和操作。本发明不限于此处描述的特定实施例。这样的实施例在此被呈现仅用于说明的目的。基于此处所包含的教导，相关领域的技术人员将明白的另外的实施例。
附图说明
下面将仅以示例的方式、参考所附示意图描述本发明的实施例，其中相应的附图标记表示相应的部件，其中：
图1示出根据本发明一个实施例的示例性光刻设备；
图2是如图1中显示的光刻设备100的更详细的视图；
图3是根据本发明一实施例的示例性掠入射反射器；
图4是根据本发明另一实施例的示例性掠入射反射器；
图5是根据本发明另一实施例的示例性掠入射反射器；
图6是根据本发明另一实施例的示例性掠入射发射器；
图7是波长为6．7nm的EUV辐射的EUV辐射掠入射角θ的度数与反射率R的模拟图；
图8是波长为13．5nm的EUV辐射的EUV辐射掠入射角θ的度数与反射率R的模拟图；
图9是根据本发明另一实施例的示例性掠入射反射器；
图10是根据本发明一实施例的掠入射反射器的示例性多层反射镜结构的图示；
图11是多层反射镜结构的周期h作为入射角θ的函数的模拟图。
在结合附图时，将从下文阐述的详细描述更清楚本发明的特征和优点，其中相同的参考标记在全文表示相对应的元件。在附图中，相同的参考标号通常表示一致的、功能类似的和／或结构类似的元件。元件首次出现所在的附图由对应的参考标号中的最左边的数字表示。
具体实施方式
图1示意地示出根据本发明的一个实施例的光刻设备100，其包括源收集器模块SO。所述设备包括：
照射***(照射器)IL，其配置成调节辐射束B(例如EUV辐射)；
支撑结构(例如掩模台)MT，其构造成支撑图案形成装置(例如掩模或掩模版)MA并与配置用于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，其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和
投影***(例如反射式投影***)PS，其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(例如包括一个或更多个管芯)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他条件的方式保持图案形成装置MA。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来保持图案形成装置。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可以与在目标部分中形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。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。所述被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。
投影***，与照射***类似，可以包括多种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其他类型的光学部件、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他因素所适合的。可能希望将真空用于EUV辐射，因为其他气体可能会吸收太多的辐射。因此借助真空壁和真空泵的帮助，可以在整个束路径上提供真空环境。
如这里所述，所述设备是反射类型的(例如采用反射式掩模)。
光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的掩模台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以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。
参照图1，所述照射器IL接收从源收集器模块SO发出的极紫外辐射束。产生EUV光的方法包括但不必限于将材料转化为等离子体状态，其具有至少一种元素，例如氙、锂或锡，所述元素的一个或更多个发射线在EUV范围中。在一种这样的通常所称的激光产生的等离子体(“LPP”)的方法中，所需的等离子体可以通过使用激光束辐射燃料来产生，所述燃料例如是具有所需发射线的元素的材料的液滴、流或团簇。源收集器模块SO可以是EUV辐射***的一部分，EUV辐射***包括图1中未示出的激光器，用以提供激发燃料的激光束。所形成的等离子体发射输出辐射，例如EUV辐射，其使用在源收集器模块中设置的辐射收集器收集。激光器和源收集器模块可以是分立的实体(例如当CO2激光器被用于提供用于燃料激发的激光束时)。
在这种情况下，不会将激光器考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过借助包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递***，将所述辐射束从激光器传到源收集器模块。在其它情况下，所述源可以是源收集器模块的组成部分(例如当源是放电产生等离子体EUV生成器(通常称为DPP源)时)。
所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器。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，例如琢面场反射镜装置和琢面光瞳反射镜装置(或称为多小面场反射镜装置和多小面光瞳反射镜装置)。照射器可以用以调节辐射束，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(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。在从图案形成装置(例如，掩模)MA反射后，所述辐射束B通过投影***PS，所述投影***将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。借助第二定位装置PW和位置传感器PS2(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)，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，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器PS1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(例如，掩模)MA。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如，掩模)MA和衬底W。
所述的设备可以用于下列模式中的至少一种：
1.在步进模式中，在将支撑结构(例如掩模台)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。
2.在扫描模式中，在对支撑结构(例如掩模台)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相对于支撑结构(例如掩模台)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。
3.在另一模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构(例如掩模台)MT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。这种操作模式可易于应用于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)的无掩模光刻术中。
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更详细地示出设备100，所述设备100包括源收集器模块SO、照射***IL以及投影***PS。源收集器模块SO构造并布置成使得在源收集器模块SO的包封结构220内保持真空环境。可以通过放电产生的等离子体源形成用于发射EUV辐射的等离子体210。EUV辐射可以由气体或蒸汽，例如氙气、锂蒸汽或锡蒸汽产生，其中产生(极高温)等离子体210以发射在电磁光谱的EUV范围内的辐射。通过例如用于引起至少部分电离的等离子体的放电，由此产生所述极高温等离子体210。为了有效地产生辐射，可能需要例如分压为10Pa的氙、锂、锡蒸汽或任何其他合适的气体或蒸汽。在一个实施例中，提供激发的锡(Sn)的等离子体以产生EUV辐射。
由高温等离子体210发射的辐射从源腔211经由定位在源腔211中的开口内或其后面的可选的气体阻挡件或污染物阱230(在某些情况下也称为污染物阻挡件或翼片阱)而传递进入收集器腔212。污染物阱230可以包括通道结构(channel structure)。污染物阱230还可以包括气体阻挡件或气体阻挡件和通道结构的组合。这里进一步示出的污染物阱或污染物阻挡件230至少包括通道结构，如在现有技术中已知的。
收集器腔212可以包括辐射收集器CO，其可以是所谓的掠入射收集器。辐射收集器CO具有上游辐射收集器侧251和下游辐射收集器侧252。经过收集器CO的辐射可以被反射离开光栅光谱滤光片240，以聚焦在虚源点IF上。虚源点IF通常被称为中间焦点，并且源收集器模块布置成使得中间焦点IF位于包封结构220内的开口221处或其附近。虚源点IF是用于发射辐射的等离子体210的像。
随后辐射穿过照射***IL，照射***IL可以包括琢面光瞳反射镜装置24和琢面场反射镜装置22(或称为多小面光瞳反射镜装置和多小面场反射镜装置)，这两个装置布置成在图案形成装置MA处提供辐射束21的期望的角分布以及在图案形成装置MA处提供期望的辐射强度均匀性。在辐射束21在由支撑结构MT保持的图案形成装置MA处反射时，形成图案化的束26，并且图案化的束26通过投影***PS经由反射元件28、30成像到由晶片平台或衬底台WT保持的衬底W上。
通常在照射光学元件单元IL和投影***PS中可以存在比示出的元件更多的元件。可以可选地设置光栅光谱滤光片240，这依赖于光刻设备的类型。此外，可以存在比图中示出的更多的反射镜，例如在投影***PS中可以存在比图2中示出的多1-6个附加的反射元件。
如图2所示，收集器光学装置CO被图示为具有掠入射反射器253、254以及255的巢状收集器，其仅作为收集器(或收集器反射镜)的一个示例。掠入射反射器253、254以及255围绕光轴O轴向对称地设置，并且这种类型的收集器光学装置CO优选地与放电产生的等离子体源(通常称为DPP源)组合使用。
可替代地，源收集器模块SO可以是如图3所示的LPP辐射***的一部分。激光器LA布置成将激光能量沉积到例如氙(Xe)、锡(Sn)或锂(Li)等燃料中，由此产生具有几十电子伏特的电子温度的高度电离的等离子体210。在这些离子的去激发和再结合期间产生的高能辐射从等离子体发射出，通过近正入射收集器光学装置CO收集，并聚焦到包封结构220内的开口221中。
虽然在本文中详述了光刻设备用在制造IC(集成电路)中，但是应该理解到，这里所述的光刻设备可以有其他应用，例如制造集成光学***、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。本领域技术人员应该认识到，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他衬底处理工具中。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。
尽管以上已经做出了具体的参考，在光学光刻术的情形中使用本发明的实施例，但应该理解的是，本发明可以用于其他应用中，例如压印光刻术，并且只要情况允许，不局限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，将所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。
在允许的情况下，术语“透镜”可以指的是各种类型的光学部件的任一个或其组合，包括折射型、反射型、磁性的、电磁的以及静电型光学部件。在EUV光刻术中，光学元件通常是反射性的。术语“反射镜”可以为了便利而替代“反射器”使用。在其含义上并没有差别。
图3显示根据本发明一实施例的示例性掠入射反射器300。反射器300配置成在极紫外辐射下运行。如图3所示，掠入射反射器300包括形成在基板330上的多层反射镜结构320和第一反射镜层310。
第一反射镜层310配置成反射在第一范围中掠入射的EUV辐射340。本示例的辐射可以具有约13.5nm的波长。在一个示例性实施例中，第一反射镜层310的厚度小于20nm。多层反射镜结构320在第一反射镜层310的下面。在EUV辐射340以在掠入射角的第二范围中的掠入射角入射到反射器300上时，EUV辐射340可以穿透第一反射镜层310。多层反射镜结构320配置成反射穿透第一反射镜层310的EUV辐射340。例如由Mo/Si的交替层构成的这样的结构设计在本领域中是已知的。为了应用在本实施例中，所述结构中的层的构成和周期被针对于角的第二范围内的掠入射角进行选择(调节)。掠入射角的第二范围与入射角的第一范围重叠且延伸超出入射角的第一范围。多层结构的周期是指每一重复单元的高度，且可以被测量为纳米级。对于EUV波长的掠入射反射器，所述周期可以例如是几十纳米。多层结构的构成是指交替层的材料选择，且还指材料的厚度比例。比例Γ通常被定义为一个层的厚度与材料对(即所述周期)的总厚度的比例。因此，具有F＝0.3的Mo/Si多层可以包括与28nm的Si层交替的12nm的Mo层。
在描述中术语“掠入射角”或“入射角”的意思是相对于反射镜表面的入射点的切面的角度。在所示的都是平面反射镜的示例中，零入射角是指平行于所述表面延伸的射线。在图3中，示例性的掠入射角α和β被图示分别用于第一反射镜层310和多层反射镜结构320。掠入射角α在掠入射角的第一范围内。掠入射角β在掠入射角的第二范围内。
因此，通过提供具有多层反射镜结构320的第一反射镜层310和通过布置成在该第二范围内的辐射穿过第一反射镜层而不是简单地被吸收，掠入射反射镜300能够反射以在整个第一和第二范围内的掠入射角入射到反射器300上的EUV辐射，其中第一反射镜层310配置成反射具有在第一范围内的掠入射角的EUV辐射，多层反射镜结构320配置成反射在第二范围内的EUV辐射。通过适当地调节每一部件310、320的性质，与传统的掠入射反射镜相比，我们可以有用地扩展EUV辐射的接收角。相同的原理可以被扩展，以设计用于其他波长的反射器，如将在下文所述的。注意到，所述调节可能导致第一反射镜在形式上与多层反射镜结构的层中的一个层相同。在这种情形中，第一反射镜层被通过多层反射镜结构的顶层有效地形成。然而，通常，其可以在材料和/或厚度上是不同的。
例如，角的第一范围可以从0扩展至约25度，而第二范围从小于25度扩展至例如30度。应当注意，术语“重叠”仅被用于表示反射镜层310和多层反射镜结构320的组合的作用是保持在连续的角范围上的反射率。单独的层/结构不需要具有高于50％的反射率(R＞0.5)，例如在他们的范围的重叠部分上。虽然R＞0.5在本示例中被用作在给定的入射角的反射器的性能阈值，但是这纯粹是为了示例的原因，可以选择其他的性能阈值。例如，R＞0.4(40％的反射率)可以被考虑成在特定的应用中的可接受的性能；R＞60％可能在另一应用中是期望的。
图4显示根据本发明的另一示例性实施例的掠入射反射器400。除了掠入射反射器400具有在第一反射镜层310的顶部上的第二反射镜层314之外，掠入射反射器400大致类似于图3所示的掠入射反射器300。
第二反射镜层314配置成反射具有在第三范围中的掠入射角的EUV辐射。该第三范围在角度的第一范围内，且尤其是包括非常小的掠入射角。虽然第一反射镜层310以合理的程度反射这样的辐射，但是其必须被折衷地设计以还以更高的角度反射。第二反射镜层314可以被设计成对具有更小的掠入射角α’的EUV辐射比第一反射镜层310更加完全，同时透射具有更大的角度的、将由下面的层所反射的辐射。在一个示例性实施例中，第二反射镜层314的厚度小于10nm，且由Mo制造。第二反射镜层314可以在掠入射角的第三范围上具有大于50％(R＞0.5)的反射率，该入射角例如可以大于0度且小于10度。
图5显示根据本发明的另一实施例的示例性掠入射反射器500。除了掠入射反射器500具有仅占据形成在基板530上的多层反射镜结构320的表面的一部分的第一反射镜层510之外，掠入射反射器500大致类似于如图3所示的掠入射反射器300。第一反射镜层510仅被应用于掠入射角仅或主要在第一范围内的EUV辐射340将被反射所在的多层反射镜结构320的表面的位置。因此，掠入射角在第二范围内的EUV辐射直接入射到多层反射镜结构320上，而不穿透第一反射镜层510。因此，因为第一反射镜层510仅占据多层反射镜结构的表面的一部分，所以增强了对掠入射角在第二范围内的EUV辐射的反射率。
图6显示根据本发明的另一实施例的示例性掠入射反射器600。除了掠入射反射器600具有在第一反射镜层500的顶部上的第二反射镜层514之外，掠入射反射器600大致类似于如图5所示的掠入射反射器500。
第二反射镜层514配置成反射具有在第三范围内的掠入射角的EUV辐射。掠入射角的第三范围在掠入射角的第一范围内。尤其是，与第一反射镜层510相比，第二反射镜层514能够反射具有最小的掠入射角的EUV辐射。在一个示例性实施例中，第二反射镜层514的厚度小于10nm。第二反射镜层514可以由Mo制造。第二反射镜层514可以在掠入射角的第三范围上具有大于50％的反射率，该第三范围的掠入射角可以例如大于0度且小于10度。
在本发明的另一示例性实施例中，掠入射配置成在5-10nm的范围内的EUV波长处操作，例如在6-7nm或6.5至6.8nm的范围内的EUV波长处操作。反射器可以以其他方式具有与图3-6的实施例或他们的组合所述的掠入射反射器中之一相同的形式。
多层反射镜结构可以包括多个层叠的单元，每一层叠的单元包括例如一层对，该层对具有形成第一子单元的材料层和形成在第一子单元的顶部上的第二子单元的材料层。第二子单元具有比第一单元低的折射率。第一子单元的材料可以从Th、La、U以及这样的重金属元素的氮化物、氧化物、硼化物和氟化物选择。第二子单元的材料可以从包括轻元素(尤其是硼)和轻元素的碳化物(诸如B4C或B9C)的组选择。对于EUV范围内的每一波长，材料的选择是极其具体的。第一反射镜层310或510可以由类似于多层结构的第一子单元的材料制造，例如Th或ThＯ2。第二反射镜层314或514可以由另一材料制造，例如ThＯ2(当在Th的第一反射镜层的顶部上时)或CsH，或者B4C或B9C的薄层。
图7显示两个示例性掠入射反射器的EUV辐射掠入射角θ的度数与反射率R的计算图。这样的计算可以被执行，适当地用物理实现来补充，以针对性能在期望的角度范围上优化反射器的设计。EUV辐射的波长是6.7nm。在用于示例性的掠入射反射器的该模拟图中，第一反射镜层由ThＯ2制造，多层反射镜结构的第一和第二子单元由ThＯ2和B4C构成对。在图7中，曲线710表示具有在多层反射镜结构的顶部上的厚度为40nm的第一反射镜层的样本的反射率，该多层反射镜结构的周期为1nm且比例Γ＝0.3。曲线720表示具有在多层反射镜结构的顶部上的厚度为16nm的第一反射镜层的样本的反射率，该多层反射镜结构的周期为15nm且比例Γ＝0.7(B4C在顶部上)。根据图7，我们看到，对于波长为6.7nm的EUV辐射来说，与具有厚度为40nm的第一反射镜层的掠入射反射器的反射率相比，具有厚度为16nm的第一反射镜层的掠入射反射器对于在12-14度的范围中的θ具有更高的反射率。对于在0-12度的范围内的θ，16nm厚度的掠入射反射器具有类似于40nm厚度的掠入射反射器的反射率。包括单个材料层的典型的已知的掠入射反射器可以具有40nm的厚度，类似于曲线710的示例中的第一反射镜层。曲线710示出了将多层反射镜结构放置在这样的厚层的下面如何不会带来任何益处，这是因为在角度的第一范围以上的辐射不会穿透传统的掠入射反射器。然而，对于给定的反射率，具有薄的第一反射镜层和下面的多层反射镜结构的掠入射反射器可以具有在更大的接收角情况下的有用的反射率。由曲线720表示的16nm的值在这些模拟中被发现是优化的。重叠的第一反射镜层的厚度可以例如小于20nm，例如在10-20nm或14-20nm的范围内。
在本发明的另一示例性实施例中，掠入射反射器可以配置成在13-14nm的范围中的EUV波长处操作，例如在13.5nm的EUV波长处操作。掠入射反射器的多层反射镜结构由多个层叠的单元形成，每一层叠的单元具有第一子单元和在第一子单元的顶部上的第二子单元，该第二子单元具有比第一子单元低的折射率。第一子单元的材料从Mo、Ru和类金刚石碳(DLC)选出。第二子单元典型地是Si。在一个实施例中，第一反射镜层的厚度为16nm且由Ru制造。第一反射镜层在掠入射角的第一范围上具有大于50％的反射率，该掠入射角从0度延伸至约25度。
多层反射镜结构可以在掠入射角的第二范围上具有大于50％的反射率(或如果可接受的话，可以有某个较低的阈值)，该掠入射角从例如22度延伸至约30度。
图8显示两个掠入射反射器的EUV辐射掠入射角θ的度数与反射率R的另一计算图。EUV辐射的波长为13.5nm。在用于示例性的掠入射反射器的该模拟图中，第一反射镜层由Ru制造，且多层反射镜结构的单元从Si和Mo选择且配成对。在图8中，曲线810在第一反射镜层的厚度为16nm、多层反射镜结构的周期为16nm以及比例Γ为0.5(Si在顶部上)时绘出，而曲线820在第一反射镜层的厚度为20nm、多层反射镜结构的周期为2nm且比例Γ为0.5时绘出。图8显示了在EUV辐射的波长为13.5nm的情况下，与具有20nm厚的第一反射镜层的掠入射反射器的反射率相比，具有16nm厚的第一反射镜层的掠入射反射器对于在25-30度的范围内的θ具有更高的反射率。对于在0-25度的范围内的θ，16nm厚的掠入射反射器具有与20nm厚的掠入射反射器相类似的反射率。因此，对于给定的反射率，具有薄的第一反射镜层和下面的多层反射镜结构的掠入射反射器可以具有更大的接收角。
图9显示根据本发明的一实施例的示例性的掠入射反射器900。掠入射反射器900配置成在5-10nm的范围中的EUV波长处操作，例如在6-7nm的范围或6.5-6.8nm的范围中的EUV波长处操作。掠入射反射器900包括形成在基板530上的多层反射镜结构920。如在此说明的，掠入射反射器900配置成反射以不同的掠入射角穿过多层反射镜结构920的不同部分的EUV辐射。
图10显示如在图9中所显示的示例性的多层反射镜结构920。多层反射镜结构920可以展现出对EUV辐射的高反射率。如在图10中所示，多层反射镜结构920由多个层叠的单元926形成。多层反射镜结构920可以包括几十至几百个层叠的单元。
每一层叠的单元926包括第一子单元924和在第一子单元924的顶部上的第二子单元922。在此处描述的示例中的子单元是展现出最高的可利用的边界-振幅反射率的简单的材料层。如果期望，可以设置更复杂的子单元。第二子单元922具有比第一子单元924低的折射率。单元的数量尽管仅显示出3个，但在实际中将是几十。在一个实施例中，每一单元的厚度h(重复结构的周期)和子单元的厚度的比例配置成在期望的波长处且对于期望的入射角范围实现从各个子单元反射的EUV辐射光波的相位对准。为了实现最大的反射率，多层反射镜结构的周期和构成中的至少一个根据诸如在图9中显示的α、α’和β的期望的入射角在反射器的不同部分处在掠入射反射器900的不同区域之间变化。因此，如图9所示，如果掠入射反射器900的不同的区域配置成具有不同的周期h＝h１，h2，h3，则将分别反射具有不同的掠入射角α、α’和β的EUV辐射。
图11显示了作为多层反射镜(MLM)结构920的周期h的函数和入射角度θ的函数的反射率R的计算图。在图11中，曲线1010是模拟图的R＝0.5的轮廓。如果更多的轮廓被画出，例如R＝0.9，R＝0.8......R＝0.3，R＝0.2等，那么将看到反射率对于给定的波长以复杂的方式依赖于MLM的周期h和入射角度的组合。曲线1010的左侧，反射率整体上增大，至右侧则反射率降低。对于增大入射角，R＝0.5的轮廓界定了周期h的非常具体的范围，反射率在该范围之外非常低。曲线1020显示出周期的值，该周期的值对于每一入射角给出最高的反射率R。可见，具有周期h1的MLM强烈地反射具有掠入射角α的辐射340，将不强烈地反射具有角度β的辐射。另一方面，具有周期h3的MLM将较强烈地反射具有角度β的辐射，但是不那么强烈地反射具有角度α的辐射。通过将周期h设定成在反射器的不同部分处的不同的值h1、h2、h3，通过遵循曲线1020，反射率可以对于具有对应的期望的入射角α、α’、β的辐射而最大化，该曲线1020可以通过模拟和/或实验导出。
具有如图9-11中所显示的变化的角度的结构可以独自使用，或作为在图3-8的实施例中的反射镜层下面的多层反射镜结构。将理解，MLM结构的构成可以通过改变如上所述的周期、通过改变每一周期内的部件材料层的比例或通过这两者的组合来改变。原理上，所述层中的材料的同一性(identity)也可以被改变。类似于图11的图可以被计算以对所述比例对在不同的入射角处的反射率的效应构建模型，最大反射率的曲线轨迹可以类似于曲线1020，且用于优化的MLM结构的设计中。
如在上文的实施例中所述的掠入射反射器还可以依据其在EUV光学***中的作用而被弯曲。
在光刻设备100中，收集器腔212可以包括根据本发明的掠入射反射镜。照射***IL、投影***PS或他们两者还可以包括根据本发明的掠入射反射器。掠入射反射器的数量、反射器的种类和反射器在收集器腔212、照射***IL和/或投影***中的位置可以根据光刻设备的期望的运行特性来确定。其将依赖于特定的应用，如，宽范围的入射角期望横跨反射器是相等的还是不等的，反射器的不同部分是否可以被利用上述的修改“调节”至不同的期望范围的入射角。
根据本发明的掠入射反射镜可以例如用在器件制造方法中，或用在使用EUV辐射和掠入射反射镜的方法中。
制造方法
一种施加金属涂层到基板上的方法是通过原子层沉积(ALD)、ALD使用自限制的表面反应的交替步骤，以逐一沉积原子层。待沉积的材料被通过前体提供。ALD方法对于例如Mo，Ti，Ru，Pd，Ir，Pt，Rh，Co，Cu，Fe和Ni等多种金属是已知的。替代ALD，电镀生长(galvanic growth，电沉积)可以用于沉积金属，或其还可以通过例如蒸发或溅射沉积来进行沉积。这样的方法的示例在背景技术部分中提及的现有技术文献中给出。诸如溅射等方法可以适合于约6.x nm波长的材料，诸如Th，B，B4C，B9C等。为了制造ThＯ2、LaＯ2等，可以首先形成Th或La的层，之后将其氧化。可替代地，可以通过直接在氧化气体环境中沉积金属Th、La而形成氧化物的层。后一方法可以通过由离子束或电子束对层的抛光来完成，以减小其粗糙度。
这些过程可以单独或彼此组合使用。
虽然使用了几种不同的金属，但是钼由于其高熔点和被证明的真空兼容性而成为具有吸引力的候选者。然而，可以对于他们的不同的性质而选择其他材料，尤其是在涉及了不同的期望的和/或不被期望的辐射的波长的情况下。
上述描述意图是说明性的，不是限制性的。因此，本领域技术人员将明白可以在不背离所附的权利要求的范围的情况下对所述的本发明进行修改。
本发明的覆盖度和范围不应由上述的任何示例性实施例限制，而是应当仅根据下述的方面和权利要求以及他们的等同物来限定。
1.一种用于极紫外(EUV)辐射的掠入射反射器，包括：
第一反射镜层，配置成至少部分地反射以在第一范围内的掠入射角入射到所述掠入射反射器上的极紫外辐射，所述第一反射镜层配置成透射在掠入射角的第二范围中的极紫外辐射，所述掠入射角的第二范围与掠入射角的第一范围重叠且延伸超出掠入射角的第一范围；和
在第一反射镜层下面的多层反射镜结构，配置成反射极紫外辐射，所述极紫外辐射以在所述第二范围内的掠入射角入射到所述掠入射反射器上且穿透所述第一反射镜层。
2.根据方面1所述的掠入射反射器，其中第一反射镜层的厚度小于20nm。
3.根据方面1所述的掠入射反射器，还包括：
在第一反射镜层的顶部上的第二反射镜层，所述第二反射镜层配置成提供对具有在第三范围中的掠入射角的极紫外辐射的增强的反射率，所述第三范围位于掠入射角的第一范围内。
4.根据方面1所述的掠入射反射器，其中第二反射镜层的厚度小于10nm，且在从0度延伸至小于10度的掠入射角的范围上具有大于40％的反射率。
5.根据方面1所述的掠入射反射器，其中所述第一反射镜层仅占据所述多层反射镜结构的表面的一部分，以便于提供对具有在所述第二范围内的掠入射角的极紫外辐射的增强的反射率。
6.根据方面1所述的掠入射反射器，其中所述掠入射反射器配置成在位于6-7nm的范围内的极紫外波长处操作。
7.根据方面6所述的掠入射反射器，其中所述第一反射镜层的厚度在15-17nm的范围内，且由ThO2制造，并在大于0度和小于12度之间的掠入射角的第一范围上具有大于40％的反射率。
8.根据方面7所述的掠入射反射器，其中，
掠入射角的第二范围大于或等于12度且小于或等于14度；且
所述多层反射镜结构由许多层叠的元件形成，每一层叠的元件具有第一子单元和在第一子单元顶部上的第二子单元，所述第二子单元的折射率小于所述第一子单元的折射率。
9.根据方面8所述的掠入射反射器，其中所述第一子单元和第二子单元的材料从由Th、La、U、B、重金属元素的氮化物、氧化物、硼化物、氟化物以及轻元素的碳化物构成的组选出。
10.根据方面1所述的掠入射反射器，其中所述掠入射反射器配置成在处于13-14nm的范围内的极紫外波长处操作。
11.根据方面10所述的掠入射反射器，其中第一反射镜层的厚度在15-17nm的范围内且由Ru制造，并在大于0度且小于25度之间的掠入射角的第一范围上具有大于40％的反射率。
12.根据方面11所述的掠入射反射器，其中：
掠入射角的第二范围大于或等于25度且小于或等于30度；且
所述多层反射镜结构由多个层叠的元件形成，每一层叠的元件具有第一子单元和在第一子单元顶部上的第二子单元，所述第二子单元具有比第一子单元低的折射率。
13.根据方面12所述的掠入射反射器，其中第一子单元和第二子单元的材料从构成Mo、Si、Ru和类金刚石碳的组中选择。
14.根据方面1所述的掠入射反射器，其中多层反射镜结构的周期和构成中的至少一个跨多层反射镜结构而变化，使得最大反射率的掠入射角跨多层反射镜结构而变化。
15.一种光刻设备，包括根据方面1所述的掠入射反射器。
16.一种用于制造配置成反射极紫外(EUV)辐射的掠入射反射器的方法，所述方法包括步骤：
在多层反射镜结构的顶部上沉积第一反射镜层和在多层反射镜结构的顶部上沉积一表面结构；
其中所述第一反射镜层配置成至少部分地反射以在第一范围内的掠入射角入射到掠入射反射器上的极紫外辐射，所述第一反射镜层配置成透射在掠入射角的第二范围内的极紫外辐射，所述掠入射角的第二范围与掠入射角的第一范围重叠且延伸超出掠入射角的第一范围；且
所述多层反射镜结构配置成反射极紫外辐射，所述极紫外辐射以在所述第二范围内的掠入射角入射到所述掠入射反射器上且穿透所述第一反射镜层。
17.一种通过光刻过程来制造器件的方法，包括步骤：
经由照射***用来自EUV源的极紫外(EUV)辐射照射图案形成装置；和
经由投影***通过所述极紫外辐射的投影将所述图案形成装置的图像投影到衬底上；
其中所述照射***或投影***中的至少一个包括根据方面1所述的掠入射反射器。

Claims (17)

1.一种用于极紫外(EUV)辐射的掠入射反射器，包括：
第一反射镜层，配置成至少部分地反射以在第一范围内的掠入射角入射到所述掠入射反射器上的极紫外辐射，所述第一反射镜层配置成透射在入射角的第二范围中的极紫外辐射，所述入射角的第二范围与掠入射角的第一范围重叠且延伸超出入射角的第一范围；和
在第一反射镜层下面的多层反射镜结构，配置成反射极紫外辐射，所述极紫外辐射以在所述第二范围内的掠入射角入射到所述掠入射反射器上且穿透所述第一反射镜层。
2.根据权利要求1所述的掠入射反射器，其中第一反射镜层的厚度小于20nm。
3.根据权利要求1或2所述的掠入射反射器，还包括：
在第一反射镜层的顶部上的第二反射镜层，所述第二反射镜层配置成提供对具有在第三范围中的掠入射角的极紫外辐射的增强的反射率，所述第三范围在入射角的第一范围内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的掠入射反射器，其中第二反射镜层的厚度小于10nm，且在从0度延伸至小于10度的掠入射角的范围上具有大于40％的反射率。
5.根据前述权利要求中任一项所述的掠入射反射器，其中所述第一反射镜层仅占据所述多层反射镜结构的表面的一部分，以便于提供对具有在所述第二范围内的掠入射角的极紫外辐射的增强的反射率。
6.根据前述权利要求中任一项所述的掠入射反射器，其中所述掠入射反射器配置成在位于6-7nm的范围内的极紫外波长处操作。
7.根据权利要求6所述的掠入射反射器，其中所述第一反射镜层的厚度在15-17nm的范围内，且由ThO2制造，并在大于0度和小于12度之间的掠入射角的第一范围上具有大于40％的反射率。
8.根据权利要求7所述的掠入射反射器，其中，
掠入射角的第二范围大于或等于12度且小于或等于14度；且
所述多层反射镜结构由多个层叠的元件形成，每一层叠的元件具有第一子单元和在第一子单元顶部上的第二子单元，所述第二子单元的折射率小于所述第一子单元的折射率。
9.根据权利要求8所述的掠入射反射器，其中所述第一子单元和第二子单元的材料从由Th、La、U、B、重金属元素的氮化物、氧化物、硼化物、氟化物以及轻元素的碳化物的组选出。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的掠入射反射器，其中所述掠入射反射器配置成在处于13-14nm的范围内的极紫外波长处操作。
11.根据权利要求10所述的掠入射反射器，其中第一反射镜层的厚度在15-17nm的范围内且由Ru制造，并在大于0度且小于25度之间的掠入射角的第一范围上具有大于40％的反射率。
12.根据权利要求11所述的掠入射反射器，其中：
掠入射角的第二范围大于或等于25度且小于或等于30度；和
所述多层反射镜结构由多个层叠的元件形成，每一层叠的元件具有第一子单元和在第一子单元顶部上的第二子单元，所述第二子单元具有比第一子单元低的折射率。
13.根据权利要求12所述的掠入射反射器，其中第一子单元和第二子单元的材料从由Mo、Si、Ru和类金刚石碳构成的组选择。
14.根据前述权利要求中任一项所述的掠入射反射器，其中多层反射镜结构的周期和构成中的至少一个跨多层反射镜结构而变化，使得最大反射率的掠入射角跨多层反射镜结构而变化。
15.一种光刻设备，包括根据权利要求1-14中任一项所述的掠入射反射器。
16.一种用于制造配置成反射极紫外(EUV)辐射的掠入射反射器的方法，所述方法包括步骤：
在多层反射镜结构的顶部上沉积第一反射镜层和在中间结构的顶部上沉积一表面结构；
其中所述第一反射镜层配置成至少部分地反射以在第一范围内的掠入射角入射到掠入射反射器上的极紫外辐射，所述第一反射镜层配置成透射在入射角的第二范围内的极紫外辐射，所述入射角的第二范围与入射角的第一范围重叠且延伸超出入射角的第一范围；且
所述多层反射镜结构配置成反射极紫外辐射，所述极紫外辐射以在所述第二范围内的掠入射角入射到所述掠入射反射器上且穿透所述第一反射镜层。
17.一种通过光刻过程制造器件的方法，包括步骤：
经由照射***用来自EUV源的极紫外(EUV)辐射照射图案形成装置；和
经由投影***通过所述极紫外辐射的投影将所述图案形成装置的图像投影到衬底上；
其中所述照射***或投影***中的至少一个包括根据权利要求1-14中任一项所述的掠入射反射器。
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