CN102138185B

CN102138185B - 包含耐溅射材料的极端紫外线辐射反射元件

Info

Publication number: CN102138185B
Application number: CN200980126444.7A
Authority: CN
Inventors: C·梅茨马歇尔
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Ushio Denki KK; Koninklijke Philips NV
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2029-07-01
Also published as: EP2297746A1; CN102138185A; US20110096428A1; WO2010004482A1; JP2011527436A; US8693090B2

Abstract

本发明涉及改进的EUV反射元件，包括：a)第一层，基本上由高反射性材料制成,其中第一层基本上由选自以下组中的材料制成：钛、钒、铬、钇、锆、铌、锝、钌、铑、钯、银、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金、铊、铅、类金刚石碳（DLC）或其混合物和/或合金；b)第二层，厚度≤5nm，基本上由耐溅射性≤10nm/10⁸次射击的材料制成，其中第二层基本上由选自以下组中的材料制成，该组包括：高共价金属氧化物、氮氧化物、磷化物、硫化物或其混合物,或者基本上由选自以下组中的材料制成，所述组包括：钨、石墨、石墨烯、碳复合材料和/或碳纤维材料和/或其混合物,或者基本上由合金制成，其中所述合金的至少一种成分从以下组中选出，所述组包括钼、钨、钛和铼,并且由此第二层被设置在入射的和/或反射的EUV光的路径中。

Description

包含耐溅射材料的极端紫外线辐射反射元件

技术领域

本发明涉及极端紫外线（UV）辐射生成设备，尤其涉及利用了锡基等离子体的激励的EUV辐射生成设备。

背景技术

本发明涉及极端UV辐射生成设备的极端UV辐射反射元件。这些设备据信对于半导体工业的即将到来的“下一代”光刻工具将发挥很大作用。

众所周知，对于例如约20nm或更小波长的极端紫外线（‘EUV’）光（有时也被称为例如13.5nm的软X射线），反射性光学元件将被需要，例如用于收集并聚焦从源材料创建的等离子体产生的EUV光。在所涉及的波长处，反射器的入射掠射角或所谓的法向入射角对于收集和聚焦从等离子体发射的光将是必要的。EUV辐射可以由放电产生的等离子体（‘DPP’）或激光产生的等离子体（‘LPP’）产生，放电产生的等离子体（‘DPP’）由一对电极之间的放电产生，激光产生的等离子体（‘LPP’）由照射目标材料以产生等离子体的聚焦的激光束产生。

US 2008/0149854 A1揭示了一种EUV照明系统，例如，其用在光刻装置中，被配置成调节辐射束。氢基源被配置成提供包含氢或氢基的气体到该照明系统中。氢气对于清除照明系统中来自镜表面的碳污染或者形成缓冲以防不期望的气体是有效的。为了防止由穿透镜的氢引起的破坏，该镜包括邻近所述镜的反射表面的由金属非金属复合物制成的层。可以使用例如过渡金属碳化物、氮化物、硼化物或硅化物复合物及其混合物。

在等离子体生成以实现EUV光的发射的过程中，若干严峻的等离子体条件，例如热、高能离子以及来自等离子体形成中的散射碎片（例如源相关材料的原子或粒子）导致不期望的材料移动到EUV光源腔内的环境中，其潜在地对包括例如集光器元件的光学器件造成很大损害。热、高能离子和/或源材料可能以多种方式对光学元件造成损害，包括简单地对光学元件加热、穿透光学元件（注入）以及例如破坏结构完整性和/或物理属性（如反射器操作的机械和光学属性，反射器操作用于反射非常短波长的光）、腐蚀或侵蚀光学元件和/或扩散到光学元件中或允许反射器部件的不利混合。

另外，针对EUV光源腔的碎片管理可能导致需要操作反射器的环境更加苛刻。

发明内容

本发明的目的是提供极端UV辐射反射元件，对于大多数应用，其能够提供良好反射率以及寿命延长。

该目的通过按照本发明的权利要求1的极端UV辐射反射元件来实现。因此，提供了一种极端UV辐射反射元件，该元件包括：

a) 第一层，基本上由高反射性材料制成；

b) 第二层，厚度≤5nm，基本上由具有≤10nm/10⁸次射击(shot)的耐溅射性（sputter resistance）材料制成，并且由此第二层被设置在入射的EUV光的路径中。

在本发明的意义上，术语“极端UV反射元件”特别指光学部件的一部分，和/或包括光学部件的一部分，和/或可以是光学部件的一部分，如用于EUV波长范围的反射器和/或反射镜。

在本发明的意义上，术语“高反射性材料”特别指和/或包括该材料在EUV波长范围内具有低角度（特别是10^o）反射率，该反射率≥50％，更优选地≥60％，进一步优选地≥70％，甚至更优选地≥80％，最优选地≥85％。

术语“基本上”特别指≥75％（wt-%），优选地≥85％（wt-%）,以及最优选地≥95％（wt-%）。

本发明中这种极端UV辐射反射元件的使用对于大范围的应用表现出具有以下至少一个优点：

－由于第二层，使得该反射元件在没有减少反射或反射仅少量减小的情况下寿命大大增加；

－由于第二层，使得EUV辐射反射元件可能不那么容易受氧化影响，从而维持高反射率；

－由于第二层，使得通过重复地沉积第二层本身而易于实现改善；

－由于第二层，使得EUV辐射反射设备的清洗可能更为容易，并且对第一层危害更小。

按照本发明的实施例，第二层的厚度≤2nm，优选地≤1nm。

按照本发明的实施例，第二层基本上由具有≤8nm/10⁸次射击、更优选地≤5nm/10⁸次射击的耐溅射性的材料制成。

按照本发明的实施例，第一层基本上由选自以下组中的材料制成：钛、钒、铬、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金、铊、铅、类金刚石碳（diamond-like carbon）（DLC）或其混合物和/或合金。

按照本发明的实施例，第二层基本上由选自以下组中的材料制成，该组包括：高共价金属氧化物、氮化物、硼化物、磷化物、碳化物、硫化物、硅化物和/或其混合物。

在本发明意义上，术语“高共价（highly covalent）”特别指和/或包括如下固体材料，优选以固体材料的基本组成之间的键合的极性特性或离子特性小的这样的一种方式，固体材料的基本组成具有≤2（Allred & Rochow）的电负性差值。

已经令人吃惊地显示出，这些材料对于按照本发明的第二层而言是有前景的备选材料。

按照本发明的实施例，第二层基本上由选自以下组中的材料制成，所述组包括：钼、钨、铍、铝、铒和/或其混合物的氧化物、氮化物、硼化物、磷化物、碳化物、硫化物、硅化物。

在实践中这些材料本身已得到证明。

按照本发明的实施例，第二层基本上由从以下组中选出的材料制成，所述组包括：钨、石墨、石墨烯、碳复合材料和/或其混合物。

术语“碳复合材料”特别包括和/或指诸如碳纤维增强碳（C_f/C）的碳材料以及碳的一部分已经被替代的材料,例如但不限于SiC_f/SiC,C_f/SiC。

按照本发明的实施例，第二层基本上由合金制成，由此所述合金的至少一种成分从以下组中选出，所述组包括钼、钨、钛（titane）、铼和硅。

在实践中这些材料本身已得到证明。

更一般地，本发明进一步涉及一种光刻投影装置，该装置包括：

－照明系统，用于提供投影辐射束；

－第一对象台，其设置有用于保持掩膜的第一对象保持器；

－第二对象台，其设置有用于保持基片的第二对象保持器；

－投影系统，用于使掩膜的被照射部分成像到基片的目标部分上；以及

－至少一个反射器，其包括至少一个按照本发明的极端UV辐射反射元件。

按照本发明的极端UV反射元件可以用在大范围的系统和/或应用中，其中包括以下一个或多个：

－半导体光刻术，

－计量术，

－显微术，

－裂变（fission），

－聚变(fusion)，

－焊接。

前述各部件以及所要求保护的各部件和按照本发明在描述的实施例中使用的各部件关于其尺寸、形状、化合物选择以及技术概念方面不受控于任何特定例外，从而可以应用相应领域中公知的选择标准而不受限制。

附图说明

本发明目的的附加细节、特征、特性及优点在从属权利要求中揭示，以下以示例方式描述的各示例展示了发明的反射性元件的若干实施例和示例。

具体实施方式

示例I:

作为仅仅说明性的示例，具有第一层Ru（厚度100nm）和第二层Mo(厚度5nm)的载片（slide）被用作发明的示例I。

作为比较的示例I，仅使用具有100nm Ru的载片。

本发明示例I在入射角为10^o的反射率是比较的示例I的反射率的97％，即反射率几乎没有变化。

其次，本发明的示例和比较的示例的耐溅射系数通过暴露于EUV光（10⁸次射击）来测量。

本发明的示例的耐溅射系数约为2nm(即第二层厚度仍然约为3nm)，而比较的示例的磨损（abrasion）约为20nm。这清楚地证实了改进了的耐溅射性。

上述详细实施例中的元件和特征的特定组合仅是示例性的；在本申请以及通过引用合并于此的专利/申请中用其它教导来交换和取代这些教导也是被清楚预期的。如本领域普通技术人员将认识到的，对这里所描述的内容的各变型、修改以及其它实现对本领域普通技术人员而言能容易想到的，而不会背离所要求保护的本发明的精神和范围。因此，前面的描述仅仅作为示例而并非意在进行限制。本发明的范围在以下权利要求及其等同物中进行限定。此外，在说明书和权利要求中使用的参考标记并不限制所要求保护的本发明的范围。

材料和方法

耐溅射性如下来测量：

使测试样本在源处经受5kW输入功率的EUV辐射，专用的碎片减缓系统，10⁸脉冲，样本到源的距离从约150－300mm变化。

之后，层厚度的变化通过X射线荧光（XRF）来测量。

所使用的仪器是来自Panalytical,Almelo/The Netherlands的可商用的AXIOS 2.4kW顺序XRF分光仪，其用最大60kV和100mA的铬阳极操作。上述样本嵌入到样本保持器内。该样本和保持器被排空到几个帕斯卡（Pa），设置成螺旋旋转，并且在几分钟内在室温下测量适当的例如钼（Mo）和钌（Ru）的X射线谱线。

在强度测量之后，在薄层应用中，通过使用基于基础参数的物理模型来实现量化。与测量的强度相比，该模型基于理论强度的重复计算，该理论强度由当下正在考虑的材料的专用层模型以及X射线相互作用（interaction）的物理过程的仿真和描述产生。该模型利用至少一个已知样本来校准，交叉校准到诸如RBS的其它技术，并对该模型进行定期监测和控制以保证高质量的测量。通过软件来传递的定量结果可以以组成、质量密度或厚度值来表达。

按照本发明在厚度约为5nm或更小的薄层情况下，耐溅射性的准确度已经在实践中证明优于0.05nm(检测的下限)并且精度是±0.005nm。

Claims

1.一种极端紫外线辐射反射元件，包括：

a) 第一层，由高反射性材料制成,其中第一层由选自以下组中的材料制成：钛、钒、铬、钇、锆、铌、锝、钌、铑、钯、银、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金、铊、铅、类金刚石碳或其混合物或其合金，其中，高反射性材料指该材料在极端紫外线波长范围内具有≥50％的反射率；

b) 暴露的第二层，厚度≤5nm，由耐溅射性≤10nm/10⁸次射击的材料制成，所述射击是样本到源的距离为150-300mm并且在辐射的源处具有5kW输入功率的极端紫外线辐射；所述耐溅射性由X射线荧光来确定，其中第二层由选自以下组中的材料制成，该组包括：高共价金属氧化物、氮氧化物、磷化物、硫化物和/或其混合物，或者由选自以下组中的材料制成，所述组包括：钨、石墨、石墨烯、碳复合材料或碳纤维材料或其混合物；

其中，第二层被设置在入射的和/或反射的极端紫外线辐射的路径中。

2.按照权利要求1所述的极端紫外线辐射反射元件，其中第二层由选自以下组中的材料制成，所述组包括：钼、钨、铍、铝、铒和/或其混合物的氧化物、磷化物、硫化物。

3.一种光刻投影装置，包括：

－照明系统，用于提供投影辐射束；

－第一对象台，其设置有用于保持掩膜的第一对象保持器；

－第二对象台，其设置有用于保持基片的第二对象保持器；

－至少一个反射器，其包括至少一个按照权利要求1或2所述的极端紫外线辐射反射元件。

4.一种在半导体光刻术、计量术、显微术、裂变、聚变、或焊接中使用的系统，包括权利要求1或2所述的极端紫外线辐射反射元件和/或按照权利要求3所述的光刻投影装置。