[发明专利]反射光学元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于5nm至12nm范围内的工作波长的反射光学元件及其应用，该反射光学元件包括由在工作波长折射率实部不同的至少两个交替的材料组成的多层系统。此外，本发明涉及投射系统和照明系统，且涉及包括至少一个这样的反射光学元件的EUV光刻设备。此外，本发明涉及这样的反射光学元件的制造方法。

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，约5nm至20nm之间的波长)的反射光学元件，诸如光掩模或多层镜，被用于半导体部件的光刻工艺。由于EUV光刻设备通常具有多个反射光学元件，因此它们必须具有最高可能的反射率以实现足够的整体反射率。由于在EUV光刻设备中多个反射光学元件通常串联排布，所以在EUV光刻设备中每个单独反射光学元件的反射率的最轻微劣化对整体反射率也具有实质影响。

用于EUV和软X射线波长范围的反射光学元件通常包括多层系统。这些层是在工作波长具有较大的折射率实部的材料(也称作间隔体)以及在工作波长具有较小的折射率实部的材料(也称作吸收体)的交替施加的层，其中吸收体-间隔体对形成一堆叠。这实质上模拟了晶体，其中它的晶格平面对应于其上发生布拉格反射的吸收体层。单独层以及重复堆叠的厚度可以贯穿整个多层系统为常数，或者它们可以根据要实现的反射分布而变化。

具体地对于在从5nm至12nm之间的波长范围内的工作波长，多层系统理论上可实现的最大反射率小于在从约12nm至20nm的波长范围内可实现的最大反射率。而且，反射的辐射的带宽实质更小。另外的问题是在迄今常用的材料中(例如，作为吸收体的镧和作为间隔体的硼或碳化硼)，甚至在室温下也发生单独层的强烈混合以形成混合层，例如硼化镧层，具体地在硼或碳化硼与镧之间的界面。这导致实际最大反射率和反射带宽两者的显著减小。由于在EUV光刻设备中多个反射光学元件通常串联排布，因此即使每个单独反射光学元件在其寿命期间的最大反射率和带宽的轻微劣化对整体反射率也具有更明显的影响。

发明内容

本发明的一个目的是提供用于软X射线和极紫外波长范围的工作波长的反射光学元件，在长时期的实际使用中保证足够高的最大反射率和反射带宽。

根据本发明的第一方面，通过用于从5nm至12nm范围内的工作波长的反射光学元件实现此目的，该反射光学元件包括在工作波长折射率实部不同的至少两个交替的材料的多层系统，其中，至少在从具有较大实部的折射率的材料到具有较小实部的折射率的材料或者从具有较小实部的折射率的材料到具有较大实部的折射率的材料的一个界面，具有较小实部的折射率的材料的氮化物或碳化物的附加层被排布。

特别优选地，具有较小实部的折射率的材料是镧、钍或铀。

已发现氮化物或碳化物中间层的设置(具体地在以镧、钍或铀作为吸收体的多层系统中)导致热和热力学更稳定的多层系统，，其中即使在较长的时期或在升高的温度下也没有发生单独层的实质混合。通过这些方式，诸如包括这样的多层系统的反射光学元件的最大反射率和反射带宽的光学性质在整个寿命期间保持在可靠范围内。预料之外的是，发现相比于没有这些中间层的多层系统，氮化物或碳化物中间层的插入导致最大反射率或反射带宽的小的减小。具体地，这些减小比由于吸收体和间隔体层的强烈混合而必须接受的减小要小。在一些多层系统中，通过插入中间层，甚至可能实现制造的反射光学元件的光学性质(即最大反射率和/或反射带宽)的轻微改善。

根据本发明的第二方面，通过用于从5nm至12nm范围内的工作波长的反射光学元件实现此目的，该反射光学元件包括在工作波长折射率实部不同的的至少两个交替的材料的多层系统，其中具有较小实部的折射率的材料是氮化物或碳化物。

特别优选地，具有较小实部的折射率的材料是氮化镧，氮化钍、碳化镧或碳化钍。

已发现即使用其氮化物或其碳化物替换吸收体，具体地在钍或镧作为吸收体的情况下，仅导致最大反射率和反射带宽的减小，该减小小于由于吸收体和间隔体混合导致的减小，尤其对于以钍或镧作为吸收体材料且以硼或碳化硼作为间隔物材料的多层系统。最大反射率和反射带宽有时甚至增加，其中热和热力学稳定性同时增加。

根据本发明的第三方面，通过用于从5nm至12nm范围内的工作波长的反射光学元件实现此目的，该反射光学元件包括在工作波长折射率实部不同的至少两个交替的材料的多层系统，其中具有较小实部的折射率的材料是镧、钍或铀。

已发现相比于基于镧作为吸收体的多层系统，基于钍作为吸收体的多层系统在约5nm至12nm范围内工作波长具有较低的最大反射率，但是这基本由反射辐射的较宽带宽补偿。