CN111033384A - 具有防止等离子体蚀刻效应的屏蔽件的euv辐射的光学布置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种EUV辐射的光学布置(1)，其包括：至少一个反射式光学元件(16)，具有带有反射EUV辐射(33)的涂层(31)的主体(30)。至少一个屏蔽件(36)被装配到主体(30)的至少一个表面区域(35)，并且在光学布置(1)的操作期间保护至少一个表面区域(35)免受等离子体(H+、H*)的蚀刻效应，该等离子体围绕反射式光学元件(16)。屏蔽件(36)与主体(30)的表面区域(35)之间距离(A)小于周围等离子体(H+、H*)的德拜长度(λD)的两倍，优选地小于德拜长度(λD)。

Description

具有防止等离子体蚀刻效应的屏蔽件的EUV辐射的光学布置
相关申请的引用
本申请要求2017年7月31日的德国专利申请DE 10 2017 213 181.0的优先权，其全部公开内容通过引用并入本申请的内容。
背景技术
本发明涉及EUV辐射的光学布置，该光学布置包括：至少一个反射式光学元件，其具有带有反射EUV辐射的涂层的主体。
EUV辐射的光学布置可以是用于晶片曝光的EUV光刻设备，或者是使用EUV辐射的一些其他光学布置，例如EUV检验系统，如用于测量或检验EUV光刻中所使用的掩模、晶片等的布置。
由于实践中所有已知的用于EUV波长范围中的辐射的材料的透射率较低，因此在EUV光刻设备中，其照明系统及其投射光学单元二者典型排他地包含反射式光学元件，特别是反射镜的形式。其中使用的反射镜具有也被称为基板的主体。向主体施加涂层以便反射EUV辐射。反射涂层可以直接地施加到主体的材料，但是也可以在反射涂层和主体的材料之间布置一个或多个功能层，例如该一个或多个功能层用于保护基板或作为助粘剂。
在操作期间，虽然反射式光学元件可能会由于入射和部分吸收的EUV辐射而很大程度上升温，但是反射涂层的光学有效区域(即，EUV辐射入射的区域)并不旨在更改其形状。因此，典型地选择EUV光刻的反射式光学元件的主体的材料，使得该材料具有低的热膨胀系数和/或良好的热导率。
用于主体的典型材料是：石英玻璃，特别是掺杂钛的石英玻璃(其例如以商品名称
Figure BDA0002379431190000011
供应)；以及(纯)硅或铝，具有可选地(非晶的)硅涂层。反射EUV辐射且包含光学有效区域的涂层被施加到主体(和/或可选地施加到功能层，诸如非晶硅涂层)。
在反射式光学元件附近出现的剩余气体同样吸收EUV辐射，并且因此在通行穿过光学布置时降低EUV辐射的传输率。为此，EUV光刻的光学布置典型地在真空条件下操作。在这样的光学布置的真空环境中出现的剩余气体可以与少量氢气和/或少量其他反应气体混合，这些氢气和/或其他反应气体可以为反射式光学元件提供保护作用，且仅展示了对EUV辐射的很低的吸收。
在EUV光刻设备的操作期间，典型在这样的真空环境中受EUV辐射的影响形成氢等离子体，也就是说，形成以氢离子和氢自由基形式的活化氢。由于蚀刻攻击——由活性氢引起——位于EUV光刻的光学布置中的材料或部件的未覆盖的、通常未涂覆的表面上，因此可能形成蚀刻产物，其转变为气相且释放到真空环境中。这种类型的蚀刻产物可以沉积在反射式光学元件的表面处，特别是在光学使用区域中。由于这些沉积物，光学布置使EUV辐射的传输率损耗，并且因此失去性能和生产率。
DE 10 2015 203 160 Al描述了EUV光刻的光学布置，其包括在真空室内部和外壳内部之间的开口通道，在该真空室内部中布置光学元件且将氢馈送装置引导到该真空室内部中，在该外壳内部中布置了在与活性氢接触时排放污染物质的部件。开口通道的内壁上形成有涂层，所述涂层包含氢复合系数为0.08或更高的材料，以便降低活性氢的流入速率。
US 2007/0125964 A1已经公开了EUV光刻设备，其包括配置为提供氢自由基流的清洁装置。在一个示例性实施例中，暴露于氢自由基的至少一部分清洁装置包括这样的材料，该材料的氢自由基的表面复合系数小于或等于0.02。
在WO 2008/034582 A1描述了一光学布置，其包括至少一个真空外壳，在该至少一个真空外壳中布置了至少一个光学元件。真空外壳被分派污染降低装置，该装置降低了光学元件附近的污染物质的分压。真空外壳可以用作污染降低装置，并且在其内侧可以包括至少一个气体结合材料，例如Ti、Ta、Nb、Zr、Th、Ba、Mg、Al、Yb、Ce。
DE102015 215 014 A1描述了EUV投射曝光设备，其包括限定内部的外壳。在操作期间，氢离子和/或氢自由基会可在内部出现。EUV投射曝光设备包括大量部件，这些部件至少部分地容纳在内部，并且至少部分地包括由贵金属构成的层，例如由Rh、Ru、Ir、Pd、Pt构成的层。该层的最小层厚度选择为，使得氢离子和/或氢自由基不能穿透该层。
已知将保护层或保护涂层以作为最顶层施加到反射涂层上的覆盖层的形式用于反射式光学元件，以便保护(多个)下面的层免受污染。
US 6,664,554 B2描述了EUV光刻的自清洁反射式光学单元，其包括在光学单元的表面上形成的金属，所述金属保护光学单元免于氧化且实质上将整个入射辐射传输到下面的光学表面。金属可以形成覆盖层，该覆盖层包括选自以下组的至少一个材料：Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Au及其组合。
DE 10 2011 076011 A1描述了具有反射表面和多层系统的反射式光学元件，其中该反射表面具有保护层系统，该保护层系统包括由碳化硅或钌构成的最顶层，其中该保护层系统的厚度在5nm和25nm之间。DE 10 2012 202 850 A1描述了光学元件，其中保护层系统的最顶层包括选自包括以下化合物的组的材料：氧化物、碳化物、氮化物、硅酸盐和硼化物、特别是以下化学元素：Y、Ce、Zr、Nb、Si、Ti、V、Mo、Mn、Al、W、Cr、La、Co、Ru、B、Hf、U、Be。
US 2014/0098413 A1还已经公开了EUV光刻的反射式光学元件的保护层或保护涂层由不同材料构成。它们的最顶层可以由例如ZrN、Y2O3或Al2O3构成。EP 1 801 658 B1已经公开了一种由类金刚石碳构成的覆盖层，其用于具有多层涂层的反射器。EP 1 065 532 B1还已经公开了反射器的覆盖层，所述覆盖层的材料选自包括以下的组：类金刚石碳、BN、Si3N4、SiC、B、Ru、Rh及其化合物和合金。
US 2013/0038849 A1已经公开了透射辐射的光学部件，所述光学部件包括由至少一个氧化物材料构成的辐射保护层。可以将粘合剂层或抗流体层(特别是疏水层)施加到辐射保护层。
US 8,247,080 B2描述了涂层结构，其包括包含铝的外部涂层，以及在基板和外部涂层之间的间层。间层可以包括稀土金属、过渡金属和/或贵金属。基板可以包括金属氮化物、金属碳化物、金属硼化物和/或金属氧化物。相对于用卤素蚀刻，间层的反应性可以比外部涂层更小。
发明目的
本发明的目的是提供EUV辐射的光学布置，该光学布置包括至少一个反射式光学元件，其被保护免受周围等离子体的蚀刻效应，特别是氢等离子体的蚀刻效应。
本发明的主题
该目的通过在引言中提到的类型的光学布置来实现，其中至少一个屏蔽件被匹配到主体的至少一个表面区域，并且在光学布置的操作期间保护至少一个表面区域免受包围反射式光学元件的等离子体的蚀刻效应，其中，屏蔽件与主体的受保护表面区域之间的距离小于周围等离子体的德拜长度的两倍、优选小于德拜长度、特别优选小于德拜长度的三分之一。
由于(氢)等离子体的蚀刻作用，特别是活化氢(即，氢离子和/或氢自由基)的形式的氢等离子体，主体的材料在主体暴露于周围等离子体的表面区域中可以至少部分地被移除。过程中形成的蚀刻产物可以通行进入真空环境中且沉积在反射涂层上，因此降低光学元件的反射率。
在常规光学元件中，主体的材料的和功能性涂层的未覆盖、典型地未涂覆的表面(可选地施加到在反射涂层外部的主体)没有提供对蚀刻攻击的专用保护。本发明提出通过至少一个屏蔽件在光学使用的表面区域外部(特别是反射涂层的外部)的至少一个表面区域中保护主体的材料(或可选地向其施加的功能性涂层的材料)免受蚀刻攻击且因此免受部分材料移除。
为了确保有效保护未覆盖的表面区域或要保护的表面区域，如果屏蔽件布置成与受保护的表面区域的距离尽可能小，则是有利的。屏蔽件和表面区域之间的距离越小，屏蔽件的保护效应典型地越强。不言而喻，例如因为主体在其背面整个区域之上连接到安装件等，因此不必在所述主体未暴露于等离子体的表面区域中保护所述主体免受周围等离子体。
可以在屏蔽件和主体之间形成间隙，但是还可以将屏蔽件间接或直接施加到主体，如将在下面更详细地描述。特别地，与主体间隔开的屏类型的屏蔽件可以与间接或直接施加到主体的(其他)屏蔽件组合。在各种情况下，为了实现尽可能有效的保护效果，屏蔽件的距离应该小于周围等离子体的德拜长度。
在一个实施例中，屏蔽件由以一间隙与主体的表面区域分离开的屏形成。在该实施例中，屏蔽件由整体或多部分的机械屏形成，即，屏蔽件是自支撑部件。不言而喻地，可以在反射式光学元件处提供彼此间隔开的屏形式的两个或多个屏蔽件，以便覆盖不同的表面区域。如上面已经进一步描述的，间隔的宽度并且因此屏和受保护表面区域之间的距离应小于周围等离子体的德拜长度。
在一个发展例中，至少在面向间隙的一侧，屏具有由氢复合材料构成的涂层，或者该屏由氢复合材料构成。在本申请的含义内，氢复合材料被理解为意味着材料的氢复合系数为0.08或更高，即，具有高复合率为H+-＞H*、特别是H*-＞H2。在这种情况下，该氢复合系数如US 2007/0125964 A1中引用的文献中所定义，特别还参见US 2007/0125964 A1的表1，其指示了各种材料的表面氢复合系数γ。在这种情况下，屏本身可以由机械上优选的材料构成，例如由特定的Al或Ti合金形成，向该屏施加涂层。屏本身的材料还可以可选地由氢复合系数为0.08或更高的氢复合材料形成。
在一个有利的发展例中，氢复合材料形成一种污染物吸收剂材料，该材料例如选自包括以下的组：Ir、Ru、Pt、Pd。屏和/或涂层的特别适当的材料是以下材料：除了氢复合率高以外，其可以用作吸收剂表面或用作吸收剂材料，即作为牺牲层，以蚀刻可能仍然出现的产物并且因此附加地降低反射式光学元件的污染。这样的材料的示例尤其是Ir、Ru、Pt、Pd。
在其他实施例中，间隙至少部分地、特别是完全地用填充材料填充。填充材料可以用作间隔体，以便使屏与表面区域的距离小于德拜长度的两倍。填充材料附加地保护在表面区域和屏之间的空间或间隙免受污染。填充材料可以完全地填充间隙，并且可以例如以薄片或板状部件的方式、例如以以环状方式圆周上延伸的板状部件的方式来实施。然而，填充材料不是绝对必须完全填充间隙。填充材料可以用结构化的方式来实现，例如，仅填充间隙的部分区域。为了实现作为间隔体的功能，填充材料必须至少局部地例如以网状的形式桥接间隙。填充材料的结构化可以通过填充材料在表面区域上的局部沉积来实现，例如形式为涂层。还可以用填充材料对表面区域进行表面涂覆。在这种情况下，可以通过局部蚀刻(即有目标地局部移除涂层)来产生结构化。
在一个实施例中，填充材料选自包括以下的组：氧化铝、氮化锆、氧化钇、氧化铈、氧化锆、氧化铌、氧化钛、氧化钽、氧化钨、金属、优选地贵金属，特别是Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Au，及其组合。所使用的填充材料特别是可以是向光学元件的反射涂层施加为保护层或为覆盖层的材料，以便保护反射涂层的下面的层免受污染。
在其他实施例中，屏具有至少一个屏区段，该屏区段在光学使用区域外部至少部分地突出在向主体施加的反射涂层之上。屏蔽件或屏对离子蚀刻的保护效应可以由突出的屏区段而进一步提高，因为突出的屏区段防止离子和/或自由基穿透到其余的屏与受保护的表面区域或要保护的表面区域之间的间隙中。受保护的表面区域可以例如形成在主体的侧表面处，并且突出的屏区段可以在主体其前侧上突出，在主体的前侧处形成反射涂层。在这种情况下，突出的屏区段典型地与沿主体的侧表面延伸的屏区段邻接。特别地，如果突出的屏区段防止在出现等离子体的环境与例如侧表面的形式的受保护的表面区域之间形成直接的视线，则是有利的。
在一个发展例中，屏区段在反射涂层上突出的长度大于屏蔽件与主体的要保护的表面区域之间的间隙。典型地，由突出的屏区段所覆盖的长度很大程度上大于屏和主体的表面区域之间的间隙，该主体的表面区域旨在于被保护而免受蚀刻攻击。突出的屏区段的长度可以特别地大于间隙宽度的10倍、大于20倍或大于50倍。以这种方式可以特别有效地防止离子或自由基穿透到屏蔽件和要保护的表面区域之间的间隙中。
在其他实施例中，将屏蔽件直接施加到主体的表面区域。在这种情况下，屏蔽件可以实施为涂层，该涂层包括直接施加到主体的至少一层。至少一个层、或者在多个层的情况下的涂层的最顶层应该由相对于蚀刻攻击不敏感的材料构成。特别适合的材料是这样的材料，它们除了具有耐蚀刻性以外，还具有对于氢自由基的高复合能力，因此，它们在两个方面都提供了保护。这样的材料的示例是Ru、Rh、Ir、Pt、Au、Ni、Ti、Cu、Al2O3、Pd、Ag、W......
除了选择多个层的适合的材料以外，涂层形式的屏蔽件必须确保主体的曝光表面的覆盖率足够高，使得(约)没有氢离子可以穿透到主体的材料。必要的覆盖率很大程度上取决于层材料和主体的要保护的材料的表面构造。为了对蚀刻攻击提供足够保护，覆盖率应该至少为80％、优选至少为97％、理想地至少为99.99％，即，应该通过涂层使对应比例的氢离子和/或氢自由基远离主体的所保护的表面区域。取决于所采用的涂覆技术，基板表面的所需的覆盖率还决定了应施加到要保护的表面区域的屏蔽件的最小所需的层厚度。最小层厚度典型地在约50nm或更小的范围内。
在一个发展例中，涂层的形式的屏蔽件具有至少两个层，它们的层应力至少部分地彼此补偿，和/或涂层的形式的屏蔽件具有由第一材料和第二材料构成的层的周期性序列。(固有)层应力的类型，即拉伸应力或压缩应力的存在，不仅取决于相应层的材料，而且取决于产生该层的方式，例如参见H.Windischmann在《固态与材料科学评论综述》的第17卷：第6期，第547-596页中“溅射沉积的薄膜的固有应力(Intrinsic Stress in Sputter-Deposited Thin Films)”的文章，或DM Broadway等人在2015年的《SPIE会议录》的第9510卷，id.95100E，第15页的“在铱、铬、和镍薄膜中实现零应力(Achievingzero stress iniridium，chromium，and nickel thin films)”的文章。
然而，还存在由于材料的特性(例如它们的密度)与固有拉伸应力或固有压缩应力相关联的材料。具有固有拉伸应力的第一层的适合的示例是铜、银、金、铬或镍-铬合金，其中在此铬与镍的比率典型地在30∶70至70∶30(重量％)之间。作为示例，钌或硅可以用作具有压缩应力的第二层的材料。涂层典型地包括具有固有拉伸应力的至少一个第一层和具有固有压缩应力的至少一个第二层。涂层还可以包括具有固有拉伸应力的第一层和具有固有压缩应力的第二层的周期性序列。层应力的绝对值随厚度非线性改变，并且其他因素也会影响得到的层应力。已经证实周期性的层序列是有利的，以便更精确地设定该涂层的得到的层应力。此外，如果(如在钼的情况下)层应力从一定厚度开始改变符号，则由第二材料构成的间或分离的阻挡层是有利的。
在一个发展例中，涂层形式的屏蔽件的最大厚度小于500nm、特别是小于200nm。涂层形式的屏蔽件的最大厚度由关于层应力和由此得到的层粘合的需求以及还由要涂覆的表面区域的表面构造来限定。层或屏蔽件的最大厚度在数百纳米的范围中、优选小于200nm，例如在受保护的表面区域的抛光表面上，钌作为层材料的情况下。
形成屏蔽件的涂层的层应力可以选择为，使得涂层不会(显著)更改主体的图形(即表面形状)，因此光学布置的成像特性(实质上)保持不变。例如，这可以通过以下方式实现：a)在施加涂层之前，在处理反射式光学元件的主体期间，使符合预期建立的图形更改可用；b)在已经施加涂层的形式的屏蔽件之后，校正图形的实际建立的更改，例如通过所谓的集成的校正非球面(ICA)，即通过更改校正非球面的形式的(不同的)反射式光学元件的图形或表面形状；c)涂层的层应力和层厚度的组合调整为，使得反射式光学元件的图形不会显著地改变；d)关于对图形变化的影响适当选择要涂覆的表面区域，并且仅在尽可能相对于涂覆效应不敏感的表面区域上施加涂层。不言而喻地，涂层或层的材料在光学布置的使用寿命中应该是稳定的。
在一个发展例中，涂层的形式的屏蔽件包括至少两个层，它们的层应力优选地至少部分地、理想地完全地彼此补偿。除了暴露于周围等离子体的外层以外，涂层形式的屏蔽件可以包括至少一个其他下面的层，该下面的层的层应力尽可能完全补偿外层的层应力。通常具有应力补偿效应的材料的示例是硅化镍(NiSi)、碳化硼钨(WB4C)等。通过至少一个应力补偿层以有目标的方式调整屏蔽件中的层应力的可能性使得实现与上文进一步描述的层厚度相比甚至更大的层厚度。涂层形式的屏蔽件特别是可以具有由第一材料和第二材料构成的层的周期性的序列。这简化了层应力的补偿。
除了保护主体的表面区域免受氢蚀刻的功能以外，涂层的形式的屏蔽件还可以实现其他功能。作为示例，通过使用对EUV辐射吸收率高的材料，可以用有目标的方式吸收不需要的EUV辐射或EUV杂散光，并且因此将其从光路中过滤出。对EUV辐射吸收率高的适合层材料同样地是NiSi、WB4C等。
各种薄膜涂覆方法可以用于用涂层涂覆表面区域，该涂层包括具有上面提及的性质的至少一个层。诸如电子束蒸发和/或离子束溅射的方向性涂覆方法优选用于施加屏蔽件的(多个)层。然而，诸如磁控溅射或原子层沉积(ALD)的非方向性涂覆方法也是可能的。电解层沉积或所谓的“喷涂”还可以施加相对较厚的层。
以涂层的形式将屏蔽件施加到受保护的表面区域的涂覆过程应该配置为，使得通过施加屏蔽件不会损害反射涂层的性能。为了实现该目的，例如在反射涂层之前的过程顺序中以及在保护主体的反射涂层施加到的该表面区域的情况下，可以实现屏蔽件。可以例如由机械屏、保护漆或保护箔来确保这种保护。相反的过程次序也是可能的，其中首先施加反射涂层。在该情况下，在施加用作屏蔽件的涂层期间，机械屏可以保护反射涂层免受周围等离子体的影响。出于该目的，机械屏与主体间隔开。在此优选第一过程次序，因为在这种情况下，主体在施加用作屏蔽件的涂层时尚未经历全部附加价值。
在其他替代实施例中，屏蔽件形成保护膜，该保护膜间接地连接至主体的受保护表面区域。在该实施例中，屏蔽件由保护膜，即由一个或多个保护箔构成。保护膜典型地由对蚀刻攻击不敏感且理想上对氢离子不可渗透的材料构成，使得氢离子不能穿透到由保护膜保护的表面区域。保护膜或保护箔由永久稳定、间接连接方式(平面地)连接到受保护的表面区域，即，在保护膜和受保护的表面区域之间不形成间隙。
在一个发展例中，在保护膜和受保护的表面区域之间引入用于将保护膜粘结地连接到主体的连接材料。在这种情况下，保护膜由一个或多个部件部分构成，使用适合的连接材料将该一个或多个部件部分施加到受保护的表面区域。作为间接固定的结果，考虑到适当选择保护膜的材料和无缺陷地接触主体，因为防止离子或(氢)等离子体与受保护的表面接触，因此实现高的保护效应。当施加保护膜时，应该注意确保至少在反射涂层处形成的光学使用区域没有被保护膜覆盖。
保护膜与(多个)受保护的表面之间的间接的、内聚的连接可以由粘合连接产生、例如还可以用其他的接合方法。
为了防止应力传递到要保护的光学元件或以所需的程度传递到主体，连接介质或连接材料应该展示出非常低的应力。在粘合连接的情况下，这可以例如通过使用双面胶带来实现，其中，收缩率(由于水的向外扩散)通常小于0.5％。此外，间接的、典型地内聚连接应该对占主导的环境条件不敏感。
在其他实施例中，保护膜的最大厚度小于50μm、优选小于20μm。保护膜形式的屏蔽件应该尽可能是柔性的，以便产生与连接材料或与主体的稳定、永久的连接，并且仅将可忽略的低应力传递到主体。这样小的厚度在金属材料的情况下是特别有利的，因为金属材料在其以较大的厚度施加的情况下可能没有足够的柔性。此外，保护膜或其材料应该尽可能对周围环境不敏感。
在一个实施例中，周围等离子体的德拜长度小于5mm、优选地小于0.5mm、特别地小于0.1mm。德拜长度(还称为屏蔽长度)构成特征长度λD，在该特征长度λD上，局部过量电荷的电势在幅值上降低了1/e。在平衡时，德拜长度λD根据以下公式由电子德拜长度λDe和离子德拜长度λDi构成：1/λD 2＝1/λDe 2+1/λDi 2。两个元素λDe和λDi分别取决于电子的粒子密度并且取决于电子的温度和离子的温度，这继而取决于光学元件的环境中等离子体的局部条件。
在其他实施例中，屏蔽件的材料选自包括以下的组：金属材料，特别是Cu、Co、Pt、Ir、Pd、Ru、Al、W、Ta、高级钢；以及陶瓷材料，特别是AlOx、Al2O3。为了实现对周围等离子体尽可能不敏感的保护膜，已证实使用金属或陶瓷材料或物质是有利的。金属或陶瓷材料，特别是上面表明的材料的形式，还已经证实对于机械屏的形式或涂层的形式(特别是涂层的最顶层)的屏蔽件的制造是有利的。
在其他实施例中，主体包括选自以下的至少一个材料：石英玻璃，掺杂钛的石英玻璃，玻璃陶瓷，(纯)硅，铝，铜，含硅、含铝和/或含铜的合金，化合物或复合材料，特别是具有(典型非晶的)硅涂层的铝或铜。如上面已经进一步描述的，例如掺杂钛的石英玻璃形式的热膨胀系数低的材料，特别是用于在投射镜头中布置的反射式光学元件。
在EUV光刻设备的照明系统中，关于其中所使用的部件相对于热膨胀的稳定性的需求总体上不太严格，并且因此对于在照明系统中布置的反射式光学元件，主体可以使用诸如硅、铜或铝的材料，如果合适，可以向其施加(非晶的)硅涂层。在这种情况下，非晶的硅涂层理想地由反射涂层完全覆盖。
上文进一步提及的主体材料的共同之处在于它们包含硅，特别是如果周围等离子体包含氢离子和/或氢自由基，则该硅典型地被周围等离子体蚀刻。在这种情况下，可能会发生形成易于挥发的物质，例如SiH3、SiH4，其中包含在其中的Si可能沉积在反射式光学元件的光学使用区域内，并且因此降低了光学元件的反射率。然而，离子蚀刻的问题不限于由上面进一步描述的材料构成的主体，而是还会发生在由其他材料构成的主体的未覆盖的表面区域的情况下。
光学布置可以包括：生成EUV辐射的EUV光源；照明系统，该照明系统用EUV光源的EUV辐射来照明结构化的物；以及投射镜头，该投射镜头将结构化的物成像到基板上。在这种情况下，光学布置是EUV光刻设备。
在一个发展例中，反射式光学元件是使EUV光源的EUV辐射聚焦的集光器反射镜，或者是与照明系统的结构化的物相邻的反射式光学元件。
集光器反射镜是反射式光学元件，其典型地以法线入射(“法线入射反射镜”)操作，即其中相对于表面法线的入射角相对较小。在这种情况下，反射涂层可以被配置为多层涂层，该多层涂层充当用于EUV光刻设备的工作波长的干涉层系统。作为示例，多层涂层可以包括钼和硅的交替层。
与结构化的物邻近布置的光学元件可以是配置为用于掠入射的反射式光学元件(“掠入射反射镜”)。这种类型的反射式光学元件典型地被配置为以一入射角反射辐射，该入射角相对于表面法线大于60度、大于65度或大于70度。不言而喻，光学布置的或EUV光刻设备的被配置为用于法线入射或掠入射的其他反射式光学元件还可以配备有一个或多个屏蔽件，以便保护该反射式光学元件的未覆盖的表面区域免受周围等离子体的蚀刻效应。
参考示出本发明的必要细节的附图，根据以下本发明的示例性实施例的描述且根据权利要求书，本发明的其他特征和优点是显而易见的。在本发明的变型中，单独特征可以各自由它们自身单独地实现，或以任何期望的组合形式多个地实现。
附图说明
在示意图中图示并且在以下描述中解释示例性实施例。附图中：
图1示出了EUV光刻设备形式的光学布置的示意图；
图2a-c示出了具有屏形式的屏蔽件的反射式光学元件的示意性截面图，该屏蔽件保护主体的侧向表面区域免受周围等离子体的蚀刻效应；
图3a、b示出了在没有屏蔽表面区域的屏的情况下或者相应地在具有屏蔽表面区域的屏的情况下，具有要保护的表面区域的光学元件的示意图；
图4a、b示出了光学元件的截面图和俯视图，向该光学元件的主体直接施加用作屏蔽件的层；以及
图5a、5b示出了光学元件的截面图和俯视图，其中保护膜形式的屏蔽件通过粘合剂层连接至主体。
具体实施方式
在附图的以下描述中，相同的附图标记用于相同或功能相同的部件。
图1示意性示出了EUV光刻设备1形式的EUV光刻的光学布置的结构，特别是所谓的晶片扫描仪。EUV光刻设备1包括生成EUV辐射的EUV光源2，该EUV辐射在低于50纳米、特别是在约5纳米与约15纳米之间的EUV波长范围内具有高能量密度。EUV光源2可以例如被配置为生成激光诱导的等离子体的等离子体光源的形式。图1所示的EUV光刻设备1被设计为用于13.5nm的EUV辐射的操作波长。然而，EUV光刻设备1还可以被配置为用于在EUV波长范围中的不同操作波长(例如6.8nm)。
EUV光刻设备1还包括集光器反射镜3，以便聚焦EUV光源2的EUV辐射以形成照明光束4并且以这种方式进一步增加能量密度。照明光束4通过照明系统10用于结构化的物M的照明，该照明系统10在本示例中具有五个反射式光学元件12至16(反射镜)。
结构化的物M例如可以是反射光掩模，其具有用于在物M上产生至少一个结构的反射区域和非反射(或者至少少得多的反射)的区域。替代地，结构化的物M可以是以一维或多维布置的多个微反射镜，并且可以绕至少一个轴线可移动，以便设定EUV辐射在相应反射镜上的入射角。
结构化的物M反射照明光束4的一部分且使投射光束路径5成形，该投射光束路径5携带关于结构化的物M的结构的信息且被辐射到投射镜头20中，该投射镜头20在基板W上生成结构化的物M的投射图像或其相应部分区域的投射图像。基板W(例如晶片)包括半导体材料(例如硅)，并且被布置在还被称为晶片台WS的安装件上。
在本示例中，投射镜头20具有六个反射式光学元件21至26(反射镜)，以便在晶片W上生成结构化的物M上存在的结构的图像。投射镜头20中的反射镜的数目典型地位于4个到8个之间；然而，如果合适的话，还可以使用仅两个反射镜。
为了在将结构化的物M的相应物点OP成像到晶片W上的相应像点IP中实现高成像质量，关于反射镜21至26的表面形状提出了非常严格的要求；而且，反射镜21至26相对于彼此且相对于物M与基板W的位置或对准还需要纳米范围内的精度。
图2a-c示出了照明系统10的第五光学元件16的截面图，该第五光学元件16包括由铝制成的主体30，所述主体在所示的示例中是整体设计。主体30还可以由硅，由铜或由含硅、含铝或含铜的材料形成。主体30用作反射涂层31的基板，该反射涂层31被施加到主体30的平坦前侧32a。在主体的后侧32b(其同样是平坦的)，主体30被平面地施加到未在图2a-c中示出的安装件上。不言而喻，在图2a-c中以很大程度上简化的方式示出了反射式光学元件16，并且在实践中所述反射式光学元件的几何结构更加复杂。
在图2a-c所示的示例中，反射涂层31被配置为反射EUV辐射33，该EUV辐射以掠入射方式入射在主体30的前侧32a上，即，该EUV辐射33以大于约60°的入射角入射在主体30的前侧32a上。在所示的示例中，反射涂层31由单层形成，但是还可以由多层系统形成。
如图2a-c中同样地显而易见的，将反射式光学元件16暴露于在真空环境34中产生的氢离子H+和氢自由基H*形式的氢等离子体，在真空环境中布置照明系统10的反射式光学元件3、12至16和投射镜头20的反射式光学元件21至26。
尽管主体30的前侧32a和后侧32b通过反射涂层31并且相应地由未示出的安装件保护其免受氢等离子体H+、H*的影响，但是对于主体30的外周侧表面，情况并非如此，因此所述侧表面在反射式光学元件16的环境中形成了暴露于氢等离子体H+、H*的侧向表面区域35。
为了保护侧向表面区域35免受氢等离子体H+、H*的蚀刻效应，在图2a-c所示的示例中，在反射式光学元件16处提供屏36形式的屏蔽件。为此，屏36以限定的距离A覆盖反射式光学元件16的侧向表面区域35，并形成间隙37，该间隙37的间隙宽度(在所示的示例中是恒定的)对应于屏36和侧向表面区域35之间的距离A。
为了对反射光学元件16的侧向表面区域35实现最佳的保护效应，反射光学元件16的受保护的表面区域35与屏蔽件36之间的距离A应该尽可能小。特别地，距离A应该小于周围等离子体H+、H*的德拜长度λD的两倍，特别是小于德拜长度λD，其在所示的示例中小于5mm、小于0.5mm或小于0.1mm。
在图2a所示的示例中，屏36形式的屏蔽件由高级钢形式的金属材料形成。还可以使用对蚀刻攻击相对较不敏感的其他材料，特别是金属或陶瓷材料作为屏36的材料。作为示例，屏36可以由铜(Cu)、钴(Co)、铂(Pt)、铱(Ir)、钯(Pd)、钌(Ru)、铝(A1)、钨(W)、钽(Ta)，或陶瓷材料，特别是AlOx或Al2O3形成。不言而喻，与主体30的材料相比，屏36的材料典型地对(氢)等离子体的蚀刻作用的抗性更大。
在图2b所示的示例中，在面向间隙37的一侧，屏36具有由氢复合材料形成的涂层38。氢复合材料被理解为意味着氢复合系数为0.08或更高的材料。在所示的示例中，形成涂层38的氢复合材料是钌。钌首先对氢蚀刻的抗性高，其次对氢自由基H*和/或氢离子H+的复合能力高。另外，屏的Ru表面用作吸收剂表面或吸收剂材料，即用作用于蚀刻仍可能会出现产物的牺牲层，并以该方式附加地减少了侧向表面区域的污染。Ru或其他吸收剂材料的使用，例如涂层38的Ir、Pt、Pd的使用因此对于侧向表面区域35和反射涂层31提供了多方面的保护。
在图2b所示的示例中，屏36不仅覆盖主体30的侧向表面区域35，而且附加地具有突出的屏区段36a，该屏区段沿着主体30的前侧32a延伸，具体地同样以距离A延伸，该距离A在所示的示例中小于周围等离子体H+、H*的德拜长度λD。因此，突出的屏区段36a还部分地在反射涂层31上突出，该反射涂层施加到主体30的前侧32a的整个区域，并且突出的屏区段36a同样至少部分地覆盖在主体30的前侧32a和侧向表面区域35的之间的过渡处形成的外周边缘。
突出的屏区段36a可以有效地防止氢等离子体，更确切地说是氢离子H+和氢自由基H*穿透到间隙37中。为此，如果突出的屏区段36a的长度L大于、特别是显著大于侧向表面区域35与屏36的侧向延伸区段36b之间的距离A，则是有利的。对于突出的屏区段36a的长度L，下式是适用的，特别是：L＞10A，L＞20A或L＞50A。在这种情况下，特别是如果突出的屏区段36a与主体30的前侧32a之间的距离A附加地还小于德拜长度或德拜长度λD的两倍，则是有利的。如图2b中同样显而易见的，突出的屏区段36a被施加在反射涂层31的光学使用区域39的外部。EUV辐射33的光束路径位于光学使用区域39内，该光束路径不旨在于被屏36屏蔽。
在图2c所示的示例中，如同图2a所示的示例中，屏36不具有突出的屏区段36a。与图2a所示的示例相比，然而，在间隙37中引入填充材料40，所述填充材料完全填充间隙37。填充材料40用作间隔体，以将屏36保持在距侧向表面区域35的距离A处。填充材料40可以例如实施为板状的部件部分以环形的方式围绕侧向表面区域35周向地延伸。填充材料40可以可选地永久地连接至侧向表面区域35和/或连接至屏36。作为示例，填充材料40可以沉积在侧向表面区域35上。然而，填充材料40到侧表面区域35和/或屏36的这样的永久连接不是绝对必要的。
作为图2c所示的示例的替代例，间隙37可以仅部分地由填充材料40填充。作为示例，在这种情况下，填充材料40可以以结构化的方式被引入到间隙37中并且可以例如仅局部地(即仅在特定位置处)被沉积在侧向表面区域35上。以这种方式，例如可以形成桥接间隙37的网状结构。对于屏36如图2b中所图示进行实施，即具有突出的屏区段36a的情况而言，例如可以将填充材料40仅引入在侧向表面区域35和屏36的侧向延伸区段36b之间，而不能引入在前侧32a和屏36的突出区段36a之间。
适合于保护侧向表面区域35和屏36之间的间隙37免受污染的材料被选择作为填充材料40。该填充材料例如可以选自包括以下的组：氧化铝、氮化锆、氧化钇、氧化铈、氧化锆、氧化铌、氧化钛、氧化钽、氧化钨、金属、优选地贵金属(特别是Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Au)及其组合。
图3a、b示出了具有屏36形式的屏蔽件(参见图3b)以及没有屏36形式的屏蔽件(参见图3a)的示意图中的照明系统10的第五反射光学元件16。如图所示。如图3a显而易见的，反射式光学元件16的主体30具有侧向表面区域35，该侧向表面区域35具有以舌状方式逐渐变窄的区段35a(图3b的下部区段)。侧向表面区域35的舌状区段35a由以与图2a相关联方式示出的两部分的屏36的侧向屏区段36b(图3b所示)侧向地覆盖。侧向外周延伸的表面区域35中的实质上矩形地延伸的区段35b(图3中的上部区段)是由屏36的以如图2b所示的方式实施的部分覆盖。关于屏36中覆盖主体30的上部区段35b的部分屏，图3b中仅可辨别所述部分的突出的屏区段36a。
屏36(更确切地说，突出的屏区段36a)部分地覆盖在光学使用区域39(图3a中以虚线图示的)外部的反射涂层31。如在图3b中显而易见的，突出的屏区段36a在图3b中的反射式光学元件16的上部端部处终止，也就是说，在那里，屏36仅保护主体30的侧向周向延伸的表面区域35，如图2a中图示的那样。
与图3b中的示出的图示相比，屏36的突出区域36a不仅可以形成在侧向表面区域35的上部区段35b中，而且可以沿着整个反射表面31的侧向外周延伸。特别是，突出的屏区段36a可以可选地用于保护反射涂层31在(锐利的)边缘处免受蚀刻攻击，该边缘由具有侧向表面区域35的主体30的反射涂层和/或前侧32a构成。
图4a、b作为示例以截面图和俯视图示出了照明系统10的集光器反射镜3。集光器反射镜3在其前侧32a处具有反射涂层31，在所示的示例中，该反射涂层是使以法线入射在集光器反射镜3上的EUV辐射33反射的多层涂层。为此，反射式多层涂层31具有多个层，其交替具有高折射率实部和低折射率实部。在EUV光刻设备1的操作期间，集光器反射镜3还暴露于氢等离子体H+、H*。为了防止主体30的材料(在所示示例中可以是Si、SiC或SiO2)暴露于周围的氢等离子体H+、H*，涂层41形式的屏蔽件被施加到主体30的周向延伸的侧向表面区域35。用作屏蔽件的涂层41被直接地施加到侧向表面区域35，即没有形成间隙，因此侧向表面区域35与涂层41形式的屏蔽件之间的距离A等于零。
作为用作屏蔽件的涂层41的材料，例如，可以使用上面结合图2a、b进一步描述的金属或陶瓷材料，其对氢等离子体H+、H*的蚀刻攻击在最大可能程度上不敏感，因为这些材料不会与氢等离子体H+、H*发生出现易于挥发的蚀刻产物的反应。在所示的示例中，涂层41形式的屏蔽件由钌构成，该钌附加地具有对氢自由基H+、H*的高复合能力，因此该材料在两方面(见上文)对于主体30提供了免受周围氢等离子体H+、H*的影响的保护。
用作屏蔽件的涂层41的材料应该确保侧向表面区域35的覆盖率最大，以便确保尽可能少的氢离子H+或氢自由基H*可能穿透到侧向表面区域35。在本申请的含义中，覆盖率应该理解为意味着表面的用保护性涂层材料覆盖的比例，并且因此不再有助于由于蚀刻过程而引起的污染。用作屏蔽件的涂层41的覆盖率应该尽可能大，理想上大于97％。除了取决于主体30的表面构造和用作屏蔽件的涂层41的材料以外，覆盖率还取决于涂层41的厚度D。所述厚度D典型地应该不小于约50nm、且不大于几百纳米，例如小于约500nm或小于约200nm。
在图4a、b中所示的示例中用作由单层钌构成的屏蔽件的涂层41的厚度D可以可选地以位置相关的方式变化，但是总体上是恒定的。用作屏蔽件的涂层41的最大厚度D尤其受到层应力的限制。涂层41中的层应力被证实为不应该太大，使得它们导致主体30的前侧32a的表面几何形状(图形)的显著更改。
为了防止这种情况，用作屏蔽件的涂层41可以包括两个或更多个层，其层应力至少部分地，特别是完全地彼此补偿。在包括多个层的这样的涂层41的情况下，暴露于周围的氢等离子体H+、H*的最顶层由对蚀刻攻击尽可能不敏感的材料形成，而该性质对于下面的层的材料而言可能不是绝对必要的。特别是，涂层41可以具有由第一材料和第二材料构成的层或片层的周期性序列，以便简化对层应力的补偿。具有固有拉伸应力的第一材料例如可以是铜、银、金、铬或镍铬合金，其中铬∶镍的比率在30∶70(重量％)和70∶30(重量％)。具有固有压缩应力的第二材料例如可以是钌或硅。不言而喻，除了提及的那些材料以外的材料还可以用于补偿层应力。
用作屏蔽件的涂层41的(多个)层的材料例如可以是NiSi或WB4C，这些材料为了实现应力补偿而施加在最顶层下方。可以通过使用至少一个应力补偿层来有目标地调整用作屏蔽件的涂层41的层应力。以这种方式，最顶层的厚度D可以提供免受周围氢等离子体H+、H*的影响的保护，或者用作屏蔽件的整个涂层41的厚度D可以被证实为大于上面进一步指示的厚度。可以通过常规的方向性或非方向性涂覆方法将用作屏蔽件的涂层41施加到主体30。在施加用作屏蔽件的涂层41的期间，应当例如通过使用屏来适当地保护主体30的前侧32a、和/或反射涂层31。
图5a、b作为示例以截面图和俯视图示出了投射镜头20的第二反射式光学元件22。在这种情况下，同样地，反射涂层31被配置为使法线入射的EUV辐射33反射。在所示的示例中，主体30的材料是
Figure BDA0002379431190000171
即掺杂钛的石英玻璃。
在图5a、b所图示的反射式光学元件22，所述反射式光学元件同样暴露于真空环境34中存在的氢等离子体H+、H*的情况下，实施为保护膜42或保护箔的屏蔽件配备在侧向表面区域35处。保护膜42在最大程度上不穿透氢离子H+且对蚀刻攻击不敏感。因此，保护膜42保护侧向表面区域35免受氢离子H+的离子蚀刻。保护膜42通过间接的(典型地内聚连接)来连接到主体30，更确切地说连接到侧向表面区域35上。为了产生内聚连接，例如可以在主体30和保护膜42之间引入例如粘合层形式的连接材料43。还可以使用双面胶带或其他适当材料(例如焊料)形式的连接材料43。
连接或连接材料43应该被选择为，使得尽可能避免将机械应力传递到主体30。这典型地可以通过在粘合连接的产生期间和之后使用的粘合剂或胶带(其具有的低(体积)收缩率例如为小于约0.5％)来确保。可选地，其他结合方法，例如焊接......可以用于将保护膜42施加到主体30。特别是如果在连接材料43未被保护膜42完全覆盖，则连接或连接材料43还应该尽可能对EUV光刻设备1中占主导的环境条件不敏感。
保护膜42本身由典型的金属或陶瓷材料构成，该金属或陶瓷材料对氢等离子体H+、H*的蚀刻效应有抗性，或者与主体30的下面的材料相比对等离子体H+、H*的蚀刻效应的抗性更大。特别地，保护膜42可以包括上面与实施为屏36的屏蔽件相关联地进一步描述的材料中的一个或多个。在金属材料的情况下，保护膜42的最大厚度D应该小于约50μm、优选小于约20μm。保护膜43和侧向表面区域35之间的(最大)距离A小于德拜长度λD的两倍、优选地小于德拜长度λD。该德拜长度λD典型地小于5mm、小于0.5mm或小于0.1mm。
为了提高免受周围氢等离子体H+、H*的蚀刻效应的保护效应，图2a、b和/或图3a、b中所图示的措施还可以与图4a、b或图5a、b中所图示的措施相结合：因此，屏36形式的屏蔽件以及如图4a、b所示的用作屏蔽件的涂层41，或者如图5a、b所示的保护膜42可以用在同一个反射式光学元件16处。不言而喻，用作屏蔽件的涂层41和保护膜42还可以用在同一个反射式光学元件的不同表面区域处。此外，屏蔽件36、41、42不必是整体设计，而是所述屏蔽件可以由多个部件部分构成。
可选地，除了对等离子体的蚀刻效应的抗性以外，用于屏蔽件36、41、42的材料还可以实现其他功能；作为示例，它们可以对EUV辐射33具有吸收效应，如对于NiSi或WB4C的情况那样。

Claims (16)

1.一种EUV辐射的光学布置(1)，包括：
至少一个反射式光学元件(3、12至16、21至26)，具有带有反射EUV辐射(33)的涂层(31)的主体(30)，
其特征在于，
将至少一个屏蔽件装配到所述主体(30)的至少一个表面区域(35)上，所述至少一个屏蔽件由以间隙(37)与所述主体(30)的表面区域(35)分离开的屏(36)形成，并且在所述光学布置(1)的操作期间保护所述至少一个表面区域(35)免受围绕所述反射式光学元件(3、12至16、21至26)的等离子(H+、H*)的蚀刻效应，以及
所述屏蔽件(36)与所述主体(30)的表面区域(35)之间的距离(A)小于周围等离子体(H+、H*)的德拜长度(λD)的两倍，优选地小于德拜长度(λD)。
2.根据权利要求1所述的光学布置，其中，至少在面向所述间隙(37)的一侧，所述屏(36)具有由氢复合材料构成的涂层(38)，或者其中所述屏(36)由氢复合材料构成。
3.根据权利要求2所述的光学布置，其中，所述氢复合材料形成特别是从包括Ir、Ru、Pt、Pd的组中选择的污染吸收剂材料。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的光学布置，其中，所述间隙(37)至少部分地，特别是完全地填充有填充材料(40)。
5.根据权利要求4所述的光学布置，其中，所述填充材料(40)选自包括以下的组：氧化铝，氮化锆，氧化钇，氧化铈，氧化锆，氧化铌，氧化钛，氧化钽，氧化钨，金属，优选地贵金属，特别是Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Au及其组合。
6.根据前述权利要求中任一项所述的光学布置，其中，所述屏(36)具有屏区段(36a)，所述屏区段(36a)在光学使用区域(39)外部至少部分地突出在向所述主体(30)施加的所述反射涂层(31)之上。
7.根据权利要求6所述的光学布置，其中，所述屏区段(36a)在所述反射涂层(31)上突出的长度(L)大于所述间隙(37)的宽度(A)。
8.一种EUV辐射的光学布置，包括：
至少一个反射式光学元件(3、12至16、21至26)，具有带有反射EUV辐射(33)的涂层(31)的主体(30)，
其特征在于，
至少一个屏蔽件(41)被直接地施加到所述主体(30)的至少一个表面区域(35)，并且在所述光学布置(1)的操作期间保护所述至少一个表面区域(35)免受围绕所述反射式光学元件(3、12至16、21至26)的等离子(H+、H*)的蚀刻效应，以及
所述屏蔽件(41)与所述主体(30)的表面区域(35)之间的距离(A)小于周围等离子体(H+、H*)的德拜长度(λD)的两倍，优选地小于德拜长度(λD)，其中，所述屏蔽件(41)具有至少两个层，该至少两个层的层应力至少部分地彼此补偿，和/或其中所述屏蔽件(41)具有由第一材料和第二材料构成的层的周期性序列。
9.根据权利要求8所述的光学布置，其中，所述屏蔽件(41)的最大厚度(D)小于500nm、优选地小于200nm。
10.一种EUV辐射的光学布置，包括：
至少一个反射式光学元件(3、12至16、21至26)，具有带有反射EUV辐射(33)的涂层(31)的主体(30)，
其特征在于，
将至少一个屏蔽件装配到所述主体(30)的至少一个表面区域(35)，所述至少一个屏蔽件形成至少一个保护箔的形式的保护膜(42)，其中，所述保护膜(42)间接地连接到所述主体(30)的至少一个表面区域(35)，并且在所述光学布置(1)的操作期间保护所述至少一个表面区域(35)免受围绕所述反射式光学元件(3、12至16、21至26)的等离子体(H+、H*)的蚀刻效应，以及
所述屏蔽件(42)与所述主体(30)的表面区域(35)之间的距离(A)小于周围等离子体(H+、H*)的德拜长度(λD)的两倍，优选地小于德拜长度(λD)，并且
在所述保护膜(42)和所保护的表面区域(35)之间引入了用于将所述保护膜(42)与所述主体(30)粘结连接的连接材料(43)，特别是粘合剂的形式。
11.根据权利要求10所述的光学布置，其中，所述保护膜(42)的最大厚度(D)小于50μm、优选地小于20μm。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的光学布置，其中，所述德拜长度(λD)小于5mm、优选地小于0.5mm、特别是小于0.1mm。
13.根据前述权利要求中任一项所述的光学布置，其中，所述屏蔽件(36、41、42)的材料选自包括以下的组：金属材料，特别是Cu、Co、Pt、Ir、Pd、Ru、铝、高级钢；以及陶瓷材料，特别是AlOx、Al2O3。
14.根据前述权利要求中任一项所述的光学布置，其中，所述主体(30)包括选自包括以下的组的至少一个材料：石英玻璃，掺杂钛的石英玻璃，玻璃陶瓷，硅，铝，铜，含硅、含铝和/或含铜的合金，化合物或复合材料。
15.根据前述权利要求中任一项所述的光学布置，包括：
EUV光源(2)，所述EUV光源(2)生成EUV辐射(33)，
照明系统(10)，所述照明系统(10)用所述EUV光源(2)的EUV辐射(33)照明结构化的物(M)，以及
投射镜头(20)，所述投射镜头(20)用于将结构化的物(M)成像到基板(W)上。
16.根据权利要求15所述的光学布置，其中，所述反射式光学元件是使所述EUV光源(2)的EUV辐射(33)聚焦的集光器反射镜(3)，或者是与所述照明系统(10)的结构化的物(M)相邻的反射式光学元件(16)。
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