TWI509295B - 用於極紫外光波長範圍之鏡、包含此鏡之用於微影的投影物鏡、以及包含此投影物鏡之用於微影的投影曝光裝置 - Google Patents

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Description

用於極紫外光波長範圍之鏡、包含此鏡之用於微影的投影物鏡、以及包含此投影物鏡之用於微影的投影曝光裝置
本發明有關一種用於EUV波長範圍之鏡。另外，本發明有關一種包含此鏡之用於微影的投影物鏡。此外，本發明有關一種包含此投影物鏡之用於微影的投影曝光裝置。
用於EUV波長範圍的微影投影曝光裝置，必須依賴以下假設：使遮罩曝光或成像於影像平面(image plane)中所使用的鏡具有高反射率(reflectivity)，因為，首先，個別的鏡的反射率值的乘積決定投影曝光裝置的總傳輸(total transmission)，及因為，其次，EUV光源的光功率(light power)有所限制。
例如，從DE 101 55 711 A1，得知用於約13 nm之EUV波長範圍的鏡具有高反射率值。其中說明的鏡由層配置(layer arrangement)組成，該層配置施加在基板上且具有若干個別層(individual layer)所形成的序列，其中層配置包含複數個層子系統(layer subsystem)，各具有至少兩個不同材料之個別層(其形成一週期(period))所形成的的週期性序列，其中個別子系統之週期的數目及週期的厚度，從基板向表面減少。對入射角間隔(interval)在0°與20°之間而言，此類鏡具有反射率大於30%。
然而，這些層的缺點是，其在所指定入射角間隔的反射率並非恆定，而是變化極大。然而，在用於微影的投影物鏡或投影曝光裝置中，在具有高入射角及高入射角變化的位置處使用此鏡時，鏡的反射率隨著入射角大幅變化相當不利，因為此類變化例如導致此投影物鏡或此投影曝光裝置的光瞳變跡(pupil apodization)變化過大。在此例中，光瞳變跡是對投影物鏡出射瞳(exit pupil)上方的強度變動所做的測量。
因此，本發明之目的在於提供一種用於EUV波長範圍之鏡，可在投影物鏡或投影曝光裝置內，在具有高入射角及高入射角變化的位置處使用，同時還能避免上述先前技術的缺點。
根據本發明，利用包含施加在基板上之層配置的用於EUV波長範圍之鏡，達成此目的，其中該層配置包含複數個層子系統。在此例中，該等層子系統各由至少一個週期的若干個別層所形成的週期性序列所組成。在此例中，該等週期包含兩個個別層，其由高折射率層(high refractive index layer)及低折射率層的不同材料構成，且在各個層子系統內具有恆定厚度，其與相鄰的層子系統之週期的厚度有所偏差。在此例中，離基板最遠的層子系統具有週期的數目大於離基板次遠的層子系統之週期的數目，及/或離基板最遠的層子系統具有高折射率層的厚度與離基板次遠的層子系統之高折射率層的厚度偏差多於0.1 nm。在此例中，根據本發明之鏡之層配置的層子系統直接彼此接續，而未以另一個層子系統隔開。然而，仍可設想以個別間層(individual interlayer)隔開層子系統，使層子系統彼此適配，或使層配置的光學性質最佳化。
根據本發明，應明白，為了在較大入射角間隔上達成一致的(uniform)高反射率，離基板最遠的層子系統之週期的數目必須大於離基板次遠的層子系統之週期的數目。除此之外，或替代於此，為了在較大入射角間隔上達成一致的高反射率，離基板最遠的層子系統之高折射率層的厚度應與離基板次遠的層子系統之高折射率層的厚度偏差多於0.1 nm。
在此例中，為了生產工程之故，有利的是，如果在此例中的層子系統全部以相同的材料製造，因為這可簡化此等鏡的生產。
此外，如果在此例中，離基板最遠的層子系統具有高折射率層的厚度總計多於離基板次遠的層子系統之高折射率層的厚度的兩倍，則對數目較少的層子系統而言，可以達成特別高的反射率值。
此外，利用根據本發明包含施加在基板上之層配置之用於EUV波長範圍之鏡，可以達成本發明之目的，其中該層配置包含複數個層子系統。在此例中，該等層子系統各由至少一週期的若干個別層所形成的週期性序列所組成。在此例中，該等週期包含兩個個別層，其由高折射率層及低折射率層的不同材料構成，且在各個層子系統內具有恆定厚度，其與相鄰的層子系統之週期的厚度有所偏差。在此例中，在波長為13.5 nm，該鏡具有多於35%的反射率與反射率變化為小於或等於0.25的PV值，尤其是小於或等於0.23，針對入射角間隔選自以下入射角間隔群組作為入射角間隔：從0°至30°、從17.8°至27.2°、從14.1°至25.7°、從8.7°至21.4°、及從2.5°至7.3°。
在此例中，將PV值界定為在所考慮的入射角間隔中，最大反射率Rmax 與最小反射率Rmin 間的差，除以所考慮入射角間隔之平均反射率Raverage 。因此，PV=(Rmax -Rmin )/Raverage 成立。在此例中，將入射角間隔視為在最大入射角與最小入射角之間的角範圍(angular range)。層設計(layer design)必須基於光學設計，針對與光軸的給定距離，確保此角範圍。此入射角間隔可簡寫為AOI間隔。
根據本發明，應明白，為了達成包含用於EUV波長範圍之鏡(用在投影物鏡內具有高入射角及高入射角變化的位置處)之投影物鏡的低光瞳變跡，所謂的反射率之PV值作為此鏡之反射率隨著入射角變化的測量，不應超過特定入射角間隔的特定值。
在此例中，應考慮的是，投影物鏡之鏡(用在具有高入射角及高入射角變化的位置處)的高PV值，主導投影物鏡之光瞳變跡相對於其他像差原因的成像像差(imaging aberration)，致使對於這些鏡的高PV值，與投影物鏡之光瞳變跡的成像像差，存在1:1的關聯性。在用於EUV微影的投影物鏡內，對於此鏡的PV值，此關聯性大約從0.25的值開始。
有利的是，根據本發明之鏡的層配置包含至少三個層子系統，其中位置最接近基板的層子系統之週期的數目大於離基板最遠的層子系統之週期的數目。此外，有利的是，如果層配置包含至少三個層子系統，及位置最接近基板的層子系統之週期的數目大於離基板次遠的層子系統之週期的數目。這些測量導致鏡的反射性質與更深層或基板的反射性質無關(decoupling)，致使在鏡的層配置之下，可以使用具有其他功能性質的其他層或其他基板材料。
其中離基板最遠的層子系統之週期的數目對應於在9與16之間的值的用於EUV波長範圍之鏡，及其中離基板次遠的層子系統之週期的數目對應於在2與12之間的值的用於EUV波長範圍之鏡，限制了鏡總共所需要的層，因而也減少了在鏡生產期間的複雜性及風險。
有利的是，對於用於EUV波長範圍之鏡，如果離基板最遠的層子系統之週期的厚度總計在7.2 nm與7.7 nm之間。同樣有利的是，如果離基板最遠的層子系統之週期之高折射率層的厚度大於3.4 nm。因此，對於較大的入射角間隔，可以實現特別高且一致的反射率值。
其中離基板最遠的層子系統之週期之低折射率層的厚度小於離基板次遠的層子系統之週期之低折射率層的厚度三分之二的用於EUV波長範圍之鏡，及其中離基板次遠的層子系統之週期之低折射率層的厚度大於5 nm的用於EUV波長範圍之鏡，能夠提供以下優點：層設計不僅可針對反射率本身加以調適，同時也可隨著所努力達成入射角間隔，相對於p-偏光之光(p-polarized light)的反射率，針對s-偏光之光的反射率而加以調適。
此外，有利的是，對於根據本發明的鏡，如果兩個形成週期的個別層由材料鉬Mo與矽Si或釕Ru與矽Si組成。因此，可以達成特別高的反射率值，且同時可以實現生產工程設計優點，因為在生產鏡之層配置的層子系統時，只使用了兩種不同的材料。在此例中，有利的是，如果個別層由至少一個障壁層(barrier layer)隔開，及障壁層由選自以下材料群組或由以下材料群組構成的材料或化合物組成：B4 C、C、Si氮化物(Si nitride)、Si碳化物(Si carbide)、Si硼化物(Si boride)、Mo氮化物、Mo碳化物、Mo硼化物、Ru氮化物、Ru碳化物及Ru硼化物。此障壁層可抑制在週期的兩個個別層之間的交互擴散，藉此增加在兩個個別層之轉變中的光學對比(optical contrast)。由於週期的兩個個別層使用材料鉬Mo與矽Si，在Mo層與Si層之間的一個障壁層足以提供充分的對比。在此例中，可以省去在一個週期的Si層與相鄰週期的Mo層之間的第二障壁層。就此而言，應該提供至少一個障壁層以隔開週期的兩個個別層，其中該至少一個障壁層可完全以上述材料的各種材料或其化合物製造，且在此例中，亦可呈現不同材料或化合物的分層構造(layered construction)。
有利的是，根據本發明之鏡包含覆蓋層系統(covering layer system)，包含至少一個層，其由化學惰性材料構成，並終止鏡的層配置。藉此保護該鏡不受環境影響。
此外，有利的是，如果根據本發明之鏡呈現沿著鏡面之層配置的厚度因數(thickness factor)具有在0.9與1.05之間的值，尤其是具有在0.933與1.018之間的值。藉此可以更為設定的方式，針對在那裏要確保達成的不同入射角，去調適鏡面的不同位置。
在此例中，厚度因數是在基板上的某位置處，按加倍方式用以實現特定層設計(given layer design)之層厚度的因數。厚度因數1因此對應於標稱層設計(nominal layer design)。
厚度因數作為進一步的自由度，致使可以更為設定的方式，針對其中出現的不同入射角間隔，去調適鏡的不同位置，而不必改變鏡的層設計本身，結果該鏡最後對於在鏡上的不同位置上的較高入射角間隔，產生比相關聯的層設計本身所允許的反射率值高的反射率值。藉由調適厚度因數，因而也可以在確保達成高入射角之外，更進一步減少根據本發明之鏡的反射率隨著入射角的變化。
在此例中，有利的是，如果鏡面之位置之層配置的厚度因數與在那裏所要確保的最大入射角相關聯，因為對於所確保的較高最大入射角，需要更大的厚度因數以進行調適。
另外，利用包含根據本發明之至少一個鏡的投影物鏡，達成本發明之目的。
此外，利用根據本發明包含此投影物鏡之用於微影的投影曝光裝置，達成本發明之目的。
從本發明參考圖式之示範性具體實施例(顯示本發明的重要細節)的以下說明，及從申請專利範圍，將明白本發明的更多特徵及優點。個別特徵在所有情況下可個別地由其本身實現，或在本發明變化中，以任何所要組合實現為複數個特徵。
圖1顯示根據本發明用於EUV波長範圍之鏡1的示意性圖解，該鏡包含層配置，其施加在基板S上且具有若干個別層所形成的序列。在此例中，層配置包含複數個層子系統P'、P"及P'''，各具有至少兩個不同材料(H'、L'；H"、L"及H'''、L''')的個別層(其形成週期P1 、P2 及P3 )所形成的週期性序列。此外，圖1中，週期P1 、P2 及P3 在各層子系統P'、P"及P'''內具有恆定厚度d1 、d2 及d3 ，與相鄰的層子系統之週期的厚度有所偏差。在此例中，離基板最遠的層子系統P'''具有週期P3 的數目N3 ，大於離基板次遠的層子系統P"之週期P2 的數目N2 。
圖2顯示根據本發明用於EUV波長範圍之另一鏡1的示意性圖解，該鏡包含層配置，其施加在基板S上且具有若干個別層所形成的序列。在此例中，層配置包含複數個層子系統P"及P'''，各具有至少兩個不同材料(H"、L"及H'''、L''')之個別層(其形成週期P2 與P3 )所形成的週期性序列。此外，圖2中，週期P2 及P3 在各層子系統P''及P'''內具有恆定厚度d2 及d3 ，與相鄰層子系統之週期的厚度有所偏差。在此例中，離基板最遠的層子系統P'''具有週期P3 的數目N3 ，大於離基板次遠的層子系統P"之週期P2 的數目N2 。作為替代或同時，離基板最遠的層子系統P'''具有高折射率層H'''的厚度，其與離基板次遠的層子系統P''之高折射率層H"的厚度偏差多於0.1 nm。尤其對例如只有兩個層子系統之數目較少的層子系統而言，已知如果離基板最遠的層子系統P'''具有高折射率層H'''的厚度，總計多於離基板次遠的層子系統P"之高折射率層H"的厚度的兩倍，則可達成高反射率值。
根據本發明關於圖1及圖2之鏡之層配置的層子系統直接彼此接續，且未以另一層子系統隔開。然而，仍可設想以個別間層隔開層子系統，使層子系統彼此適配，或使層配置的光學性質最佳化。
圖1及圖2中，與相同層子系統之命名為L、L'、L"及L'''的層相比，在EUV波長範圍中，以H、H'、H"及H'''命名的層是由可命名為高折射率層之材料構成的層，請見表2中材料的複折射率(complex refractive index)。相反地，圖1及圖2中，與相同層子系統命名為H、H'、H"及H'''之層相比，在EUV波長範圍中，以L、L'、L"及L'''命名的層是由可命名為低折射率層之材料構成的層。因此，在層子系統的週期中，EUV波長範圍中的術語高折射率及低折射率，為有關相應配對層的相對術語。一般唯有光學上以高折射率發揮作用的層，結合光學上與其相對具有較低折射率的層作為層子系統之週期的主要成分，層子系統方能在EUV波長範圍中起作用。高折射率層一般使用材料矽。與矽結合，材料鉬及釕應命名為低折射率層，見表2中材料的複折射率。
在圖1及圖2中，障壁層B在所有情況下位在分別由矽Si及鉬Mo與由矽Si及釕Ru構成的個別層之間。在此例中，有利的是，如果障壁層由選自以下材料群組或由以下材料群組構成的材料或化合物組成：B4 C、C、Si氮化物、Si碳化物、Si硼化物、Mo氮化物、Mo碳化物、Mo硼化物、Ru氮化物、Ru碳化物及Ru硼化物。此障壁層可抑制在週期的兩個個別層之間的交互擴散，藉此增加在兩個個別層之轉變中的光學對比。由於週期的兩個個別層使用材料鉬Mo與矽Si，在Mo層與Si層之間的一個障壁層足以提供充分的對比。在此例中，可以省去在一個週期的Si層與相鄰週期的Mo層之間的第二障壁層。就此而言，應該提供至少一個障壁層以隔開週期的兩個個別層，其中該至少一個障壁層可完全以上述材料的各種材料或其化合物製造，且在此例中，亦可呈現不同材料或化合物的分層構造。
對根據本發明之鏡1而言，層子系統P'、P"及P'''之週期P1 、P2 及P3 的數目N1 、N2 及N3 在所有情況下，包含多達100個如圖1及圖2中所示個別週期P1 、P2 及P3 的週期。另外，在圖1及圖2所示的層配置與基板S之間，可提供間層或間層配置(interlayer arrangement)，用作層配置的應力補償(stress compensation)。層配置本身的相同材料可用作間層或間層配置的材料。對間層配置而言，可以省去在個別層之間的障壁層，因為間層或間層配置一般對鏡的反射率作用微不足道，且因此在此例中，以障壁層增加對比的問題並不重要。同樣地，可設想Cr/Sc多層配置(multiplayer arrangement)或非晶Mo或Ru層作為間層或間層配置。
在圖1及圖2中，根據本發明之鏡1的層配置以覆蓋層系統C終止，該覆蓋層系統C包含至少一層作為終止層(terminating layer)M，由化學惰性材料構成，諸如Rh、Pt、Ru、Pd、Au、SiO2 等。該終止層M因此防止鏡面因環境影響而產生化學變化。
圖1及圖2中，週期P1 、P2 及P3 之一者的厚度由對應週期之個別層的厚度總和形成，也就是由高折射率層的厚度、低折射率層的厚度、及兩個障壁層的厚度形成。因此，圖1及圖2中，層子系統P'、P"及P'''可利用以下事實區分彼此：其週期P1 、P2 及P3 具有不同厚度d1 、d2 及d3 。因此，在本發明的上下文中，應明白，不同的層子系統P'、P"及P'''是其週期P1 、P2 及P3 的厚度d1 、d2 及d3 相差多於0.1 nm的層子系統，因為無法假設層子系統的不同光學效應低於0.1 nm的差。此外，一致相同的層子系統在不同的生產裝置上生產期間，可按此絕對值變動其週期厚度。對於具有週期由鉬及矽構成的層子系統P'、P"及P'''，如上述，也可以在週期P1 、P2 及P3 內，省去第二障壁層，致使在此例中，週期P1 、P2 及P3 的厚度由高折射率層的厚度、低折射率層的厚度、及一個障壁層的厚度形成。
圖3顯示根據本發明用於微影之投影曝光裝置之投影物鏡2的示意性圖解，該投影物鏡具有六個鏡1、11，包括至少一個根據本發明的鏡1。用於微影之投影曝光裝置的功能是，以微影方式將遮罩(mask)(又稱為光罩(reticle))的結構，成像至影像平面中的所謂晶圓上。為此目的，圖3中，根據本發明的投影物鏡2將設置在物體平面(object plane)5中的物體場(object field)3，成像至影像平面7中的影像場(image field)。載有結構的遮罩(為了清楚之故，並未在圖中顯示)可設置在物體平面5中物體場3的位置。為了定向，圖3顯示笛卡爾座標系統，其x軸指向圖平面中的方向。在此例中，x-y座標平面與物體平面5相符，z軸垂直於物體平面5並指向往下的方向。投影物鏡具有光軸9，但未穿過物體場3。投影物鏡2的鏡1、11具有設計表面，相對於光軸為旋轉對稱。在此例中，該設計表面不得與完成鏡的物理表面(physical surface)混淆，因為物理表面相對於設計表面經過修整，以確保光能通過鏡。在此示範性具體實施例中，孔徑光闌(aperture stop)13設置在從物體平面5至影像平面7之光路徑中的第二鏡11上。借助三條射線，一條主要射線(principal ray)15及兩條孔徑邊緣射線(aperture marginal ray)17、19，圖解投影物鏡2的作用；三條射線全部來自物體場3的中心。相對於垂直於物體平面，以6°角延伸的主要射線15，在孔徑光闌13的平面中，與光軸9相交。從物體平面5觀看時，主要射線15看起來像在入射瞳平面(entrance pupil plane)21中與光軸相交。這在圖3中如通過第一鏡11之主要射線15的延伸虛線所示。因此，孔徑光闌13的虛像，即入射瞳(entrance pupil)，位在入射瞳平面21中。同樣地，可在從影像平面7發出之主要射線15的向後延伸中，以相同的做法找到投影物鏡的出射瞳。然而，在影像平面7中，主要射線15平行於光軸9，及由此可見這兩條射線的向後投影在投影物鏡2的前方無限遠處形成交點，投影物鏡2的出射瞳因而在無限遠處。因此，此投影物鏡2是所謂在影像側(image side)上為遠心的物鏡。物體場3的中心位在與光軸9的距離R處，及影像場7的中心位在與光軸9的距離r處，以免對投影物鏡的反射組態(reflective configuration)而言，出自物體場的輻射出現不想要的漸暈(vignetting)。
圖4顯示諸如在圖3所示投影物鏡2中出現之弧形影像場(arcuate image field)7a的平面圖，及笛卡爾座標系統，其軸線對應於圖3的軸線。影像場7a是環形物的一段，其中心通過光軸9與物體平面的交點。在所示例子中，平均半徑r為34 mm。影像場在y方向中的寬度d在此為2 mm。影像場7a的中央場點被標示為影像場7a中的小圓圈。作為替代選項，彎曲的影像場也可以利用兩個圓弧劃定界限，這兩個圓弧具有相同的半徑，且在y方向中相對於彼此位移。如果將投影曝光裝置操作為掃描器，則掃描方向在物體場較短範圍的方向(即在y方向的方向)中行進。
圖5顯示在圖3之投影物鏡2從物體平面5至影像平面7的光路徑中，倒數第二鏡1之最大入射角(矩形)及入射角間隔的間隔長度(圓形)(單位：度[°])，對照在各位置與光軸間之不同半徑或距離(單位[mm])的示範性圖解。對具有六個用於EUV波長範圍之鏡1、11的微影投影物鏡2而言，該鏡1一般是必須確保最大入射角及最大入射角間隔或最大入射角變化的那個鏡。在本申請案的上下文中，應明白，作為入射角變化測量之入射角間隔的間隔長度是，對於光學設計需求所要求與光軸的給定距離，鏡的塗層(coating)所必須確保的在最大及最小入射角間的那個角範圍之角度的數目(單位：度)。
根據表1之投影物鏡的光學資料適用於圖5所依據的鏡1。在此例中，根據以下非球面等式，依據個別鏡之非球面點與光軸間的距離h(以單位[mm]來指示)，給定光學設計之鏡1、11的非球面Z(h)：
Z(h)=(rho*h2 )/(1+[1-(1+ky )*(rho*h)2 ]0.5 )+c1 *h4 +c2 *h6 +c3 *h8 +c4 *h10 +c5 *h12 +c6 *h14
其中鏡的半徑R=1/rho，及參數有ky 、c1 、c2 、c3 、c4 、c5 、及c6 。在此例中，該等參數cn 根據[1/mm2n+2 ]，針對單位[mm]進行標準化，致使非球面Z(h)為距離h(單位也是[mm])的函數。
表1：根據圖2設計的示意性圖解，關於圖5之鏡1的入射角的光學設計資料。
從圖5中可以看出，最大入射角24°及間隔長度11°出現在鏡1的不同位置處。因此，鏡1的層配置必須在這些不同位置，針對不同入射角及不同入射角間隔，產生一致的高反射率值，因為否則無法確保達成投影物鏡2的高總傳輸及令人滿意的光瞳變跡。在此例中，應考慮的是，根據圖2及表1的設計，投影物鏡2在影像平面7前為倒數第二鏡之鏡1的高PV值導致較高的光瞳變跡值。在此例中，對於大於0.25的高PV值，在鏡1的PV值與投影物鏡2之光瞳變跡的成像像差之間，存在1:1關聯性。
圖5中，藉由舉例的方式，使用長條23標記鏡1之若干位置之相對於光軸的特定半徑或特定距離，其具有相關聯最大入射角約21°及相關聯間隔長度為11°。該標記半徑在圖6中對應於劃影線區(hatched region)20中圓圈23a(以虛線顯示)上的位置，劃影線區20代表鏡1的光學利用區20。
圖6將圖3中從投影物鏡2之物體平面5至影像平面7的光路徑中，倒數第二鏡1的完整基板S顯示為平面圖中關於光軸9為中心的實線圓圈。在此例中，投影物鏡2的光軸9對應於基板的對稱軸9。另外，在圖6中，鏡1的光學利用區20，該區相對於光軸偏移，被描繪為劃影線部分，及圓圈23a以虛線方式描繪。
在此例中，虛線圓圈23a在光學利用區內的部分，對應於鏡1在圖5中以所示長條23標識的位置。因此，根據圖5的資料，鏡1沿著虛線圓圈23a在光學利用區20內局部區域的層配置，必須確保針對最大入射角21°及最小入射角約10°二者的高反射率值。在此例中，由於間隔長度11°，因而從圖5從最大入射角21°形成最小入射角約10°。在圖6中，以針對入射角10°的箭頭26的尖端，及以針對入射角21°的箭頭25的尖端，來強調虛線圓圈上出現上述兩個入射角極端值的位置。
由於層配置沒有高技術花費即無法在基板S的若干位置上進行局部變化，及層配置一般相對於基板的對稱軸9旋轉對稱地施加，圖6中沿著虛線圓圈23a若干位置的層配置包含同一個層配置，諸如圖1或圖2中以其基本構造顯示，並參考圖7至10，以特定示範性具體實施例的形式加以解說。在此例中，應考慮相對於具有層配置之基板S的對稱軸9，基板S的旋轉對稱塗層具有以下效應：在鏡的所有位置處，維持層配置之層子系統P'、P"、P'''的週期性序列，及只有取決於與對稱軸之距離的層配置的週期厚度，才在基板S上取得旋轉對稱輪廓。
應考慮的是，可以利用合適的塗層技術，例如，利用分布膜片(distribution diaphragm)，在基板上調適塗層厚度的旋轉對稱徑向輪廓(radial porfile)。因此，除了塗層設計本身，以在基板上的塗層設計的所謂厚度因數的徑向輪廓，又另一自由度可用以最佳化塗層設計。
使用表2所指示的複折射率n =n-i*k，針對所用波長13.5 nm的材料，計算圖7至10中所圖解的反射率值。在此例中，應考慮的是，真實之鏡的反射率值結果比圖7至10所示的理論反射率值低，因為尤其是真實薄層的折射率與表2中所提文獻值有所偏差。
表2：針對13.5 nm所採用的折射率n =n-i*k
此外，以下根據圖1及圖2之層序列的縮寫(short notation)來聲明用於與圖7至10相關聯的層設計：
基板/.../(P1 )*N1 /(P2 )*N2 /(P3 )*N3 /覆蓋層系統C
其中：
P1=H' B L' B；P2=H" B L" B；P3=H''' B L''' B；C=H B L M
在此例中，在括弧間指定的個別層厚度應用單位[nm]。圖7及8所使用的層設計因此可按縮寫指定如下：
基板/.../(4.737Si 0.4B 4 C 2.342Mo 0.4B 4 C )*28/(3.443Si 0.4B 4 C 2.153Mo 0.4B 4 C )*5/(3.523Si 0.4B 4 C 3.193Mo 0.4B 4 C )*15/2.918Si 0.4B 4 C 2Mo 1.5Ru
因為此範例中的障壁層B4 C永遠是0.4 nm厚，可用以下聲明省略：由B4 C構成的0.4 nm厚障壁層位在以下指定的每一個Mo層與Si層之間。因此，圖7及8的層設計可按縮短方式指定如下：
基板/.../(4.737Si 2.342Mo )*28/(3.443Si 2.153Mo )*5/(3.523Si 3.193Mo )*15/2.918Si 2Mo 1.5Ru
對應地，圖9及10所使用的層設計可按縮寫指定為：
基板/.../(1.678Si 0.4B 4 C 5.665Mo 0.4B 4 C )*27/(3.798Si 0.4B 4 C 2.855Mo 0.4B 4 C )*14/1.499Si 0.4B 4 C 2Mo 1.5Ru
因為障壁層B4 C對此層設計而言永遠是0.4 nm厚，此層設計亦可使用上述聲明的縮短縮寫：
基板/.../(1.678Si 5.665Mo )*27/(3.798Si 2.855Mo )*14/1.499Si 2Mo 1.5Ru
圖7顯示根據圖1之本發明之鏡1的第一示範性具體實施例中，對照入射角(單位[°])所標繪之未偏光輻射的反射率值(單位[%])。在此例中，鏡1之層配置的第一層子系統P'由N1 =28個週期P1 組成，其中週期P1 由高折射率層的4.737 nm Si與低折射率層的2.342 nm Mo組成，且亦由兩個各包含0.4 nm B4 C的障壁層組成。週期P1 因此具有厚度d1 為7.879nm。鏡1之層配置的第二層子系統P"由N2 =5個週期P2 組成，其中週期P2 由高折射率層的3.443 nm Si與低折射率層的2.153 nm Mo組成，且亦由兩個各包含0.4 nm B4 C的障壁層組成。週期P2 因此具有厚度d2 為6.396 nm。鏡1之層配置的第三層子系統P'''由N3 =15個週期P3 組成，其中週期P3 由高折射率層的3.523 nm Si與低折射率層的3.193 nm Mo組成，且亦由兩個各包含0.4 nm B4 C的障壁層組成。週期P3 因此具有厚度d3 為7.516 nm。鏡1的層配置由覆蓋層系統C終止，該覆蓋層系統C按所指定順序，由2.918 nm Si、0.4 nm B4 C、2 nm Mo及1.5 nm Ru組成。因此，離基板最遠的層子系統P'''具有週期P3 的數目N3 ，大於離基板次遠的層子系統P"之週期P2 的數目N2 。
圖7中，對照入射角(單位[°])，將具有厚度因數1的此標稱層設計在波長13.5 nm的反射率值(單位[%])圖解為實線。此外，此標稱層設計對14.1°至25.7°之入射角間隔的平均反射率被描繪為實線水平線。此外，圖7在波長為13.5 nm及在給定厚度因數為0.933的情況下，對應地將對照入射角的反射率值指定為虛線，及將以上指定層設計對2.5°至7.3°之入射角間隔的平均反射率指定為虛線水平線。因此，圖7中，關於反射率值被圖解為虛線的層配置的週期厚度總計只有標稱層設計的對應週期厚度的93.3%。換句話說，在鏡1的鏡面處，在必須確保2.5°與7.3°間之入射角的位置處，層配置比標稱層設計薄了6.7%。
圖8以對應於圖7的方式，在波長為13.5nm及在給定厚度因數為1.018的情形下，將對照入射角的反射率值顯示為細線，及將以上指定層設計對17.8°至27.2°之入射角間隔的平均反射率顯示為細的水平線，且以對應的方式，在給定厚度因數為0.972的情形下，將對照入射角的反射率值顯示為粗線，及將以上指定層設計對14.1°至25.7°之入射角間隔的平均反射率顯示為粗的水平線。因此，在鏡1的鏡面處，在必須確保17.8°與27.2°間之入射角的位置處，層配置比標稱層設計厚1.8%，及對應地在必須確保14.1°與25.7°間之入射角的位置處，比標稱層設計薄2.8%。
可利用關於圖7及圖8之層配置而達成的平均反射率及PV值，相對於入射角間隔及厚度因數而匯編在表3。可以看出，包含以上指定之層配置的鏡1，於波長13.5 nm且針對在2.5°與27.2°間之入射角，具有多於45%的平均反射率，及具有作為小於或等於0.23的PV值的反射率變化。
表3：相對於入射角間隔(單位：度)及所選厚度因數，關於圖7及圖8之層設計的平均反射率及PV值
圖9顯示根據圖2之本發明之鏡1的第二示範性具體實施例中，對照入射角(單位[°])所標繪之未偏光輻射的反射率值(單位[%])。在此例中，鏡1之層配置的層子系統P"由N2 =27個週期P2 組成，其中週期P2 由高折射率層的1.678 nm Si與低折射率層的5.665 nm Mo組成，且亦由兩個各包含0.4 nm B4 C的障壁層組成。週期P2 因此具有厚度d2 為8.143 nm。鏡1之層配置的層子系統P'''由N3 =14個週期P3 組成，其中週期P3 由高折射率層的3.798 nm Si與低折射率層的2.855 nm Mo組成，且亦由兩個各包含0.4 nm B4 C的障壁層組成。因此，週期P3 具有厚度d3 為7.453 nm。鏡1的層配置由覆蓋層系統C終止，該覆蓋層系統C按所指定順序，由1.499 nm Si、0.4 nm B4 C、2 nm Mo及1.5 nm Ru組成。因此，離基板最遠的層子系統P'''具有高折射率層H'''的厚度與離基板次遠的層子系統P"之高折射率層H"的厚度偏差多於0.1 nm。尤其，在此例中，離基板最遠的層子系統P'''具有高折射率層H'''的厚度總計多於離基板次遠的層子系統P"之高折射率層H"的厚度兩倍。
圖9中，對照入射角(單位[°])，將具有厚度因數1的此標稱層設計在波長13.5 nm的反射率值(單位[%])圖解為實線。此外，此標稱層設計對14.1°至25.7°之入射角間隔的平均反射率被描繪為實線水平線。此外，圖9在波長為13.5 nm及在給定厚度因數為0.933的情況下，對應地將對照入射角的反射率值指定為虛線，及將以上指定層設計對2.5°至7.3°之入射角間隔的平均反射率指定為虛線水平線。因此，圖9中，關於反射率值被圖解為虛線的層配置的週期厚度總計只有標稱層設計的對應週期厚度的93.3%。換句話說，在鏡1的鏡面處，在必須確保2.5°與7.3°間之入射角的位置處，層配置比標稱層設計薄了6.7%。
圖10以對應於圖9的方式，在波長為13.5 nm及在給定厚度因數為1.018的情形下，將對照入射角的反射率值顯示為細線，及將以上指定層設計對17.8°至27.2°之入射角間隔的平均反射率顯示為細的水平線，且以對應的方式，在給定厚度因數為0.972的情形下，將對照入射角的反射率值顯示為粗線，及將以上指定層設計對14.1°至25.7°之入射角間隔的平均反射率顯示為粗的水平線。因此，在鏡1的鏡面處，在必須確保17.8°與27.2°間之入射角的位置處，層配置比標稱層設計厚1.8%，及對應地在必須確保14.1°與25.7°間之入射角的位置處，比標稱層設計薄2.8%。
可利用關於圖9及圖10之層配置所達成的平均反射率及PV值，相對於入射角間隔及厚度因數而匯編在表4。可以看出，包含以上指定之層配置的鏡1，於波長13.5 nm且針對在2.5°與27.2°間之入射角，具有多於39%的平均反射率，及具有作為小於或等於0.22的PV值的反射率變化。
表4：相對於入射角間隔(單位：度)及所選厚度因數，關於圖9及圖10之層設計的平均反射率及PV值
1、11．．．鏡
2．．．投影物鏡
3．．．物體場
5．．．物體平面
7．．．影像平面
7a．．．影像場
9．．．光軸
13．．．孔徑光闌
15．．．主要射線
17．．．孔徑邊緣射線
20．．．光學利用區
21．．．入射瞳平面
23a．．．圓圈
B．．．障壁層
C．．．覆蓋層系統
d1 、d2 、d3 ．．．恆定厚度
H'、H"、H'''．．．高折射率層
L'、L"、L'''．．．低折射率層
M．．．終止層
N1 、N2 、N3 ．．．週期的數目
P'、P"、P'''．．．層子系統
P1 、P2 、P3 ．．．週期
S．．．基板
本發明示範性具體實施例係參考圖式加以詳細解說，其中：
圖1顯示根據本發明之鏡的示意性圖解；
圖2顯示根據本發明之另一鏡的示意性圖解；
圖3顯示根據本發明用於微影之投影曝光裝置的投影物鏡的示意性圖解；
圖4顯示投影物鏡之影像場的示意性圖解；
圖5顯示對照根據本發明之鏡關於在投影物鏡內光軸之位置的距離，最大入射角及入射角間隔之間隔長度的示範性圖解；
圖6顯示根據本發明之鏡的基板上光學利用區(劃影線部分)的示意性圖解；
圖7顯示根據第一示範性具體實施例之鏡的一些反射率值對照入射角的示意性圖解；
圖8顯示根據第一示範性具體實施例之鏡的其他反射率值對照入射角的示意性圖解；
圖9顯示根據第二示範性具體實施例之鏡的一些反射率值對照入射角的示意性圖解；及
圖10顯示根據第二示範性具體實施例之鏡的其他反射率值對照入射角的示意性圖解。
1．．．鏡
B．．．障壁層
C．．．覆蓋層系統
d2 、d3 ．．．恆定厚度
H'、H"、H'''．．．高折射率層
L'、L"、L'''．．．低折射率層
M．．．終止層
N2 、N3 ．．．週期的數目
P"、P'''．．．層子系統
P2 、P3 ．．．週期

Claims (20)

  1. 一種用於極紫外光(EUV)波長範圍之鏡，包含施加在一基板上的一層配置，其中該層配置包含複數個層子系統，各由若干個別層所形成的至少一個週期的一週期性序列所組成，其中各該週期包含兩個個別層，其由用於一高折射率層及一低折射率層的不同材料構成，且各該週期在各層子系統內具有恆定厚度，其與一相鄰的層子系統之各該週期的厚度有所偏差，其特徵在於，針對一入射角間隔，該鏡在波長為13.5nm具有反射率多於35%與具有作為PV值的反射率變化小於或等於0.25，尤其是小於或等於0.23，其中該入射角間隔選自以下入射角間隔群組作為入射角間隔：從0°至30°、從17.8°至27.2°、從14.1°至25.7°、從8.7°至21.4°、及從2.5°至7.3°。
  2. 一種用於EUV波長範圍之鏡，包含施加在一基板上的一層配置，其中該層配置包含複數個層子系統，各由若干個別層所形成的至少一個週期的一週期性序列所組成，其中各該週期包含兩個個別層，其由用於一高折射率層及一低折射率層的不同材料構成，且各該週期在各層子系統內具有恆定厚度，其與一相鄰的層子系統之各該週期的厚度有所偏差，其特徵在於：離該基板最遠的該層子系統具有週期的數目大於離該基板次遠的該層子系統之週期的數目，及/或離該基板最遠的該層子系統具有該高折射率層的厚度與離該基板次遠的該層子系統之該高折射率層的厚度偏差多於0.1nm；其中該層配置包含至少三個層子系統，及位置最接近該基板之該層子系統之週期的數目大於離該基板最遠的該層子系統之週期的數目，及/或大於離該基板次遠的該層子系統之週期 的數目。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之用於EVU波長範圍之鏡，其中該等層子系統以相同的多種材料製造。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之用於EVU波長範圍之鏡，其中離該基板最遠的該層子系統具有該高折射率層的厚度是多於離該基板次遠的該層子系統之該高折射率層的厚度兩倍。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之用於EVU波長範圍之鏡，其中該層配置包含至少三個層子系統，及位置最接近該基板之該層子系統之週期的數目大於離該基板最遠的該層子系統之週期的數目，及/或大於離該基板次遠的該層子系統之週期的數目。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之用於EVU波長範圍之鏡，其中離該基板最遠的該層子系統之週期的數目對應於在9與16之間的值。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之用於EVU波長範圍之鏡，其中離該基板次遠的該層子系統之週期的數目對應於在2與12之間的值。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之用於EVU波長範圍之鏡，其中離該基板最遠的該層子系統之各該週期的厚度是在7.2 nm與7.7nm之間。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述之用於EVU波長範圍之鏡，其中離該基板最遠的該層子系統之各該週期之該高折射率層的厚度大於3.4nm。
  10. 如申請專利範圍第1或2項所述之用於EVU波長範圍之鏡，其中離該基板最遠的該層子系統之各該週期之該低折射率層的厚度，小於離該基板次遠的該層子系統之各該週期之該低折射率層的厚度三分之二。
  11. 如申請專利範圍第1或2項所述之用於EVU波長範圍之鏡，其中離該基板次遠的該層子系統之各該週期之該低折射率層的厚度大於5nm。
  12. 如申請專利範圍第1或2項所述之用於EVU波長範圍之鏡，其中形成各該週期之該兩個個別層的材料為鉬與矽或釕與矽，及其中各該週期中該等個別層由至少一個障壁層隔開，及該障壁層由選自以下材料群組或由以下材料群組構成的一材料或一化合物組成：B4 C、C、Si氮化物、Si碳化物、Si硼化物、Mo氮化物、Mo碳化物、Mo硼化物、Ru氮化物、Ru碳化物及Ru硼化物。
  13. 如申請專利範圍第1或2項所述之用於EVU波長範圍之鏡，其中一覆蓋層系統包含至少一層，其由一化學惰性材料構 成，並終止該鏡的該層配置。
  14. 如申請專利範圍第2項所述之用於EVU波長範圍之鏡，其中針對一入射角間隔，該鏡在波長為13.5nm具有反射率多於35%與具有作為PV值的反射率變化小於或等於0.25，尤其是小於或等於0.23，其中該入射角間隔選自以下入射角間隔群組作為入射角間隔：從0°至30°、從17.8°至27.2°、從14.1°至25.7°、從8.7°至21.4°、及從2.5°至7.3°。
  15. 如申請專利範圍第1或14項所述之用於EVU波長範圍之鏡，其中作為PV值的反射率變化小於或等於0.18。
  16. 如申請專利範圍第1或2項所述之用於EVU波長範圍之鏡，其中該層配置沿著鏡面的厚度因數採用在0.9與1.05之間的值，及尤其是在0.933與1.018之間的值。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之用於EVU波長範圍之鏡，其中該層配置在該鏡面之一位置處的厚度因數與在那裏所要確保達成的最大入射角相關聯。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之用於EVU波長範圍之鏡，其中該等層子系統以相同的多種材料製造，及離該基板最遠的該層子系統具有週期的數目大於離該基板次遠的該層子系統之週期的數目，及/或離該基板最遠的該層子系統具有該高折射率層的厚度是多於離該基板次遠的該層子系統之該高折射率 層的厚度的兩倍。
  19. 一種包含如申請專利範圍前述任一項所述之鏡之用於微影的投影物鏡。
  20. 一種包含如申請專利範圍第19項所述之投影物鏡之用於微影的投影曝光裝置。
TW099111584A 2009-04-15 2010-04-14 用於極紫外光波長範圍之鏡、包含此鏡之用於微影的投影物鏡、以及包含此投影物鏡之用於微影的投影曝光裝置 TWI509295B (zh)

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