KR20090108692A

KR20090108692A - 제 1 및 제 2 추가 중간층들을 포함하는 ｅｕｖ 리소그래피 장치용 복층 반사 광학 소자

Info

Publication number: KR20090108692A
Application number: KR1020097013784A
Authority: KR
Inventors: 안드레이 에. 야크신; 데 크뤼이스 로베르트 더블유. 에. 반; 프레트 비이케르크; 에릭크 라우이스; 일리아나 네델퀴
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠테 아게
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2008-02-02
Publication date: 2009-10-16
Also published as: TW200835943A; US8144830B2; EP2115751A1; KR101490533B1; JP2010518594A; DE102008007387A1; WO2008095663A1; EP2115751B1; JP5508577B2; JP2013219383A; US20100027107A1; WO2008095663A8; TWI427334B

Abstract

EUV 또는 연X-선(soft x-ray) 파장 범위 내의 동작 파장에서 반사 광학 소자들의 최대 반사도를 증가시키기 위하여, 반사도를 증가시키기 위한 제 1 추가 중간층(23a, 23b) 및 상기 제 1 추가 중간층(23a, 23b)과 그에 인접하는 스페이서층(21) 및/또는 흡수재층(22) 사이의 화학적 상호작용을 방지하기 위한 제 2 추가 중간층(24a, 24b)이 상기 흡수재층(22)과 스페이서층(21) 사이에 제공된다.

Description

제 1 및 제 2 추가 중간층들을 포함하는 ＥＵＶ 리소그래피 장치용 복층 반사 광학 소자 {Multilayer reflective optical element for EUV lithography devices comprising first and second additional intermediate layers}

본 발명은 극자외선 및 연x-선(soft x-ray) 파장 범위에 있는 동작 파장을 위한 반사 광학 소자, 특히 상기 동작 파장에서 상이한 실수부의 굴절률을 갖는 적어도 두 개의 교호하는 재료들로 이루어진 복층 시스템을 구비하는 EUV 리소그래피 장치용 반사 광학 소자에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 적어도 하나의 반사 광학 소자를 구비하는, 특히 EUV 리소그래피 장치용 투영 시스템과 조명 시스템 및 적어도 하나의 반사 광학 소자를 구비하는 EUV 리소그래피 장치에 관한 것이다.

극자외선(EUV) 및 연x-선 파장 범위(예컨대, 대략적으로 1nm와 20nm 사이의 파장)를 위한, 포토마스크 또는 복층 미러들과 같은 반사 광학 소자들은 반도체 부품들의 리소그래피에서 특히 사용된다. EUV 리소그래피 장치가 통상적으로 다수의 반사 광학 소자들을 구비하기 때문에, 이들은 충분히 높은 총 반사도를 보장하기 위하여 가능한 가장 높은 반사도를 가져야 한다. 통상적으로 다수의 반사 광학 소자들이 EUV 리소그래피 장치 내에서 줄지어 위치하기 때문에, 각각의 개별적인 반 사 광학 소자에서의 작은 반사도 손실이라도 총 반사도에 큰 영향을 준다.

EUV 및 연x-선 파장 범위를 위한 반사 광학 소자들은 통상적으로 복층 시스템들을 갖는다. 이들은 동작 파장에서 더 높은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(스페이서(spacer)라고도 불린다)와 동작 파장에서 더 낮은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(흡수재(absorber)라고도 불린다)의 교호하는 도포된 층들이며, 흡수재-스페이서 쌍이 하나의 스택을 형성한다. 따라서 브래그 반사(Bragg reflection)가 발생하는 흡수재층들에 대응하는 격자 평면을 갖는 결정이 특정한 방식으로 모의된다. 개별적인 층들의 두께와 상기 반복하는 스택의 두께는 성취될 반사 프로파일에 따라 전체 복층 시스템에 걸쳐서 일정할 수도 있고 또는 변할 수도 있다.

EUV 리소그래피 장치에서 가능한 가장 높은 총 반사도를 보장하기 위한 한 접근법은 오염으로부터 반사 광학 소자들을 보호하기 위하여 하나 이상의 층들을 포함할 수 있는 보호층을 상기 반사 광학 소자들에 제공하는 것이다. 따라서 상기 반사 광학 소자들의 서비스 수명은 연장되며 시간에 따른 반사도 손실은 감소한다.

추가적인 접근법은, 특정 동작 파장에서의 가능한 최대 반사도를 증가시키기 위하여 보다 많은 또는 보다 적은 흡수성 재료들로, 흡수재와 스페이서로 이루어진 기본 구조를 보완하는 것을 포함한다. 이러한 목적을 위하여, 많은 스택들 내에서, 흡수재 및/또는 스페이서 재료들이 서로 교환될 수 있거나 또는 하나 이상의 흡수재 및/또는 스페이서 재료로 상기 스택이 구성될 수도 있다. 상기 흡수재 및 스페이서 재료는 반사도를 최적화하기 위하여 모든 스택들에 걸쳐 일정하거나 또는 변화하는 두께를 가질 수 있다. 실제에 있어서, 복잡한 재료 순서들을 갖는 반사 광 학 소자에서 높은 반사도는 예상된 만큼 달성될 수 없다.

본 발명의 목적은 동작 파장에서 가능한 가장 높은 반사도를 제공하는 반사 광학 소자를 제공하는 것이다.

이러한 목적은, 동작 파장에서 상이한 실수부의 굴절률을 갖는 적어도 두 개의 교호하는 시스템, 두 개의 교호하는 재료들 중에서 적어도 하나에 인접하여 각각 배치된, 특히 상기 두 개의 교호하는 재료들 사이의 적어도 하나의 전이부 상에 배치된 특정한 추가적인 재료의 두 개의 추가적인 층들로 이루어진 복층 시스템을 갖는, 연x-선 및 극자외선 파장 범위에 있는 동작 파장을 위한, 특히 EUV 리소그래피 장치에서 사용을 위한 반사 광학 소자에 의해 달성된다.

이러한 목적은, 추가적인 층이 없는 반사도에 비하여 동작 파장에서 최대 반사도의 증가를 가져오는 추가적인 재료의 제 1 추가층이 상기 두 개의 교호하는 재료들 사이의 적어도 하나의 전이부 상에 배치되고 인접하는 층들 사이의 배리어로서 작용을 하는 또 다른 추가적인 재료의 제 2 추가층이 배치되며, 상기 제 1 및 제 2 추가층을 갖는 대응하는 반사 소자에 의해 특히 달성된다.

상기 제 1 및 제 2 추가층을 갖는 이러한 복층 시스템의 기본적인 구조는, 반사도를 증가시킬 수 있는 많은 재료들이 복층 시스템의 기본 재료, 특히 스페이서 재료와 화학적으로 반응하며, 그 결과 소망하지 않는 재료의 추가적인 층들이 형성되는데, 상기 추가적인 층들은 한편으로는 동작 파장에서의 그들의 굴절률 때문에 반사도에 부정적인 영향을 주고 다른 한편으로는 흡수재층과 스페이서층들 사이의 계면들의 공간적인 시프트로 인해 계면들에 대한 전자기파의 위상 각도의 시프트를 가져오며 따라서 동작 파장에서의 반사도의 감소를 가져온다는 발견을 기초로 한다. 특히 EUV 및 연x-선 파장 범위에서, 금속은 흡수재층으로서 적당하고 금속과 종종 반응하는 비금속은 스페이서층으로서 적당하다. 두 개의 중간층들, 즉 반사-향상 중간층 및 상기 반사-향상 중간층과 그에 인접하는 스페이서 또는 가능하게는 흡수층 사이의 화학적 상호 작용 및/또는 확산을 방지하는 배리어(barrier)와 같은 중간층을 동시에 고려함으로써, 흡수 재료와 스페이서 재료로 이루어진 실제 반사 광학 소자들의 초기 복층 시스템의 반사도가 증가할 수 있다. 상기 제 1 중간층으로부터의 반사도 이득을 크게 감소시키지 않는 재료들이 특히 상기 제 2 중간층에 대해 선호되며, 추가적인 반사도 이득을 가져오는 재료가 특히 매우 선호된다.

추가적으로 이러한 목적은, 더 높은 실수부의 굴절률을 갖는 재료로부터 더 낮은 실수부의 굴절률을 갖는 재료로의 전이부에서와 더 낮은 실수부의 굴절률을 갖는 재료로부터 더 높은 실수부의 굴절률을 갖는 재료로의 전이부에서 상기 두 개의 추가층들이 상이하게 선택되는, 대응하는 반사 소자에 의해 특히 달성된다. 상이한 전이부에서 상이한 추가층들을 갖는 것이 동작 파장에서 결과적인 복층 시스템의 더 높은 반사율을 가져온다는 것이 발견되었다.

동작시에 EUV 또는 연x-선 방사광(radiation)에 노출되는 측에 복층 시스템이 보호층을 갖는 반사 광학 소자들에 있어서, 추가적인 재료의 제 1 추가층은 복층 시스템과 보호 코팅 사이의 전이부 상에 유리하게 배치되며, 이는 상기 추가층이 없는 반사도에 비하여 동작 파장에서 최대 반사도의 증가를 가져오고, 또 다른 추가적인 재료의 제 2 추가층이 배치되어 인접하는 층들 사이의 배리어로서 작용을 한다.

더욱이, 이러한 목적은, 그러한 반사 광학 소자를 적어도 하나 갖는, 특히 EUV 리소그래피 장치용 투영 시스템에 의해, 그러한 반사 광학 소자를 적어도 하나 갖는, 특히 EUV 리소그래피 장치용 조명 시스템에 의해, 그리고 그러한 반사 광학 소자를 적어도 하나 갖는 EUV 리소그래피 장치에 의해 달성된다.

유리한 실시예들이 종속 청구항들에서 발견된다.

본 발명은 바람직한 예시적인 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.

도 1a는 반사 광학 소자의 개략적인 도면을 도시한다;

도 1b는 반사 광학 소자의 개략적인 세부도를 도시한다;

도 1c는 반사 광학 소자의 제 3 실시예의 개략적인 세부도를 도시한다;

도 1d는 반사 광학 소자의 제 4 실시예의 개략적인 세부도를 도시한다;

도 1e는 반사 광학 소자의 추가적인 개략적인 세부도를 도시한다;

도 2a는 실리콘 상의 제 1 추가층으로서 상이한 재료들의 최대 반사도에 대한 영향을 도시한다;

도 2b는 실리콘 상의 제 2 추가층으로서 상이한 재료들의 최대 반사도에 대한 영향을 도시한다;

도 3a는 몰리브덴 상의 제 1 추가층으로서 상이한 재료들의 최대 반사도에 대한 영향을 도시한다;

도 3b는 몰리브덴 상의 제 2 추가층으로서 상이한 재료들의 최대 반사도에 대한 영향을 도시한다;

도 4는 EUV 리소그래피 장치의 개략적인 도면을 도시한다.

도 1a, 1b는, 예를 들어 포토마스크로서 또는 미러로서, 특히 EUV 리소그래피 장치에서의 사용을 위한 극자외선 및 연x-선 파장 범위용의 반사 광학 소자(1)의 일 예를 도시하고 있다. 도 1a는 복층 시스템(2)의 고차 구조를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 복층 시스템(2)은 본 예에서 상이한 복소 굴절률(complex index of refraction)들을 갖는 상이한 재료들을 사용하여 기판(3)을 연속적으로 코팅함으로써 제조되었다. 더욱이, 오염과 같은 외부 영향으로부터의 보호를 위하여 보호층(4)이 상기 복층 시스템(2)에 추가적으로 도포되었다. 상기 보호층(4) 그 자체는, 다양한 오염 영향들에 대해 불활성이고, 복층 시스템(2)과의 화학적 상호 작용을 억제하며, 복층 시스템(2)에 대한 광학적 적합성(예를 들어, 상기 반사 광학 시스템(1)의 반사도와 같은 광학적 특성들에 가능한 적게 영향을 주는 것)을 보장하는 다수의 상이한 재료층들로 구성될 수 있다.

상기 복층 시스템(2)은 도 1b에 개략적으로 그 구조가 도시된 다수의 반복되는 스택(20)들을 기본적으로 포함한다. 스택(20)들의 다수의 반복으로 인해 동작 파장에서의 반사를 특히 가져오도록 하는 한 스택(20)의 기본적인 층들은, 더 낮은 실수부의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 소위 흡수재층(22)들과 더 높은 실수부의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 소위 스페이서층(21)들이다. 따라서, 특정한 스페이서층(21)들에 의해 정의된 서로 간의 거리를 가지며 입사 EUV 및/또는 연x-선 방사광의 반사가 발생하는, 흡수재층(22)들이 결정 내의 격자 평면에 대응하는 방식으로 한 결정(crystal)이 모의된다. 상기 층들의 두께는, 특정 동작 파장에서, 각각의 흡수재층(22)에서 반사된 방사광이 상기 반사 광학 소자의 최대 반사도를 달성하기 위하여 보강 중첩하도록 하는 방식으로 선택된다. 도 1b에서 도시된 본 예에서, 단지 스페이서층(21)과 흡수재층(22)만이 제공되었다면 일어날 수 있는 기본 반사도에 대해 최대 반사도를 증가시키기 위한(즉, 스택(20)의 이론적으로 가능한 최대 반사도를 증가시키기 위한) 제 1 중간층(23a,23b)이 스페이서층(21) 상의 흡수재층(22) 사이의 계면 및 흡수재층(22) 상의 스페이서층(21) 사이의 계면에 모두 제공된다. 그 뿐만 아니라, 화학적 상호 작용 또는 확산에 대항하여, 유리하게는 모두에 대항하여, 본 예에서, 상기 제 1 중간층(23a,23b)과 그에 인접하는 스페이서층(21) 사이에서 배리어로서 작용하는 제 2 중간층(24a,24b)이 제공된다.

흡수재층(22)과 스페이서층(21) 사이 및 스페이서층(21)과 흡수재층(22) 사이의 두 계면들 중에서 단지 하나에만 상기 두 개의 중간층(23a,23b,24a,24b)들을 제공하는 것도 역시 가능하다는 것을 유의해야 한다. 도 1c에 개략적으로 도시된 바와 같이, 스페이서층(21)과의 그리고 흡수재층(22)과의 화학적 상호 작용 및/또는 확산을 억제하기 위하여 상기 제 1 중간층(23a,23b)의 양쪽 면에 모두 두 개의 제 2 중간층(24a,24b)을 제공하는 것도 역시 가능하며, 여기서 상기 몇몇 제 1 중 간층(23a,23b)의 어느 한 면에 있는 제 2 중간층(24a,24b,24a',24b')들은 예컨대 두께나 재료에 있어서 상이할 수도 있다. 재료의 선택에 따라서, 흡수재층(22)의 상기 면에 제 2 중간층(24a,24b)을 제공하는 것만이 필요할 수도 있다. 추가적인 가능성은, 도 1d에 개략적으로 도시된 바와 같이, 흡수재층으로부터 스페이서층으로 또는 스페이서층으로부터 흡수재층으로의 전이에 따라 두 개의 추가적인 층들의 순서를 거꾸로 하면서, 흡수재층 상의 제 1 중간층과 스페이서층 상의 제 2 중간층을 교대로 갖거나 그 역으로 갖는 것을 구성한다. 특히, 중간층들이 흡수재층(22)과 스페이서층(21) 사이에 위치하는지 또는 스페이서층(21)과 흡수재층(22) 사이에 위치하는지 여부에 따라, 상이한 중간층들, 예컨대 중간층(23a 및 23b)들 또는 중간층(24a 및 24b)들을 각각 가져오면서, 상기 중간층들에 대해 상이한 재료들을 선택하는 것도 역시 가능하다. 중간층의 각각의 종류에 대해, 특히 두 개 이상의 흡수재층 및/또는 스페이서층들을 포함하는 스택 내에서, 두 개 이상의 상이한 재료들이 선택될 수 있다. 바람직하게는, 상기 중간층은 흡수재층으로부터 스페이서층으로의 또는 스페이서층으로부터 흡수재층으로의 전이에 따라 상이한 두께를 갖는다.

복층 시스템과 보호 코팅 사이의 전이, 즉 본 예에서, 최상부 흡수재층(22)과 보호층(4)의 전이가 도 1e에 상세하게 도시되어 있다. 이미 설명한 바와 같이, 상기 보호층은 하나의 재료로 이루어지거나 또는 다수의, 즉 두 개, 세 개, 네 개 또는 그 이상의 층들로 조합될 수 있다. 간단한 또는 조합된 보호층(4)에 대한 바람직한 재료는, 예를 들어, 탄화붕소(boron carbide), 붕소화 몰리브덴, 질화붕소, 질화실리콘, 탄화실리콘, 산화베릴륨, 산화실리콘, 티타늄, 질화티타늄, 구리-금 합금, 니켈, 루테늄, 로듐, 이리듐, 금, 팔라듐, 백금, 오스뮴, 사마륨, 가돌리늄, 산화알루미늄, 칼륨, 하프늄, 불화토륨, 불화나트륨, 불화리튬, 불화마그네슘, 불화란타늄, 비정질 탄소, 이트륨, 니오븀, 산화로듐, 산화로테늄, 세륨, 또는 수소화실리콘(silicon hydride)이다. 본 예에서, 반사도를 증가시키기 위한 제 1 중간층(23)과 배리어로서의 그리고 특정 환경에는 반사도를 역시 증가시키기 위한 제 2 중간층(24)이 최상부 흡수재층(22)과 보호층(4) 사이에 위치한다. 도 1e에 도시된 예에서, 제 1 중간층(23)은 최상부 흡수재층(22)과 제 2 중간층(24) 사이에 위치한다. 요구되는 바와 같이, 제 2 중간층(24)은 보호층(4)과 제 1 중간층(23) 사이에 또는 제 1 중간층(23)의 양쪽 면에 모두 위치할 수도 있다. 또한, 상기 복층 시스템은 흡수재층 대신에 스페이서층으로 종결될 수도 있다. 그러면, 반사도를 증가시키기 위하여, 제 1 및 제 2 중간층들이 위에서 설명된 방식으로 보호층으로의 전이에 역시 제공될 수 있다. 중간층(23,24)들 및 보호층(4)의 크기를 정하는데 있어서, 보호층(4)의 총 두께는 대략 1nm와 대략 10nm 사이의 범위 내에서 선택되는 것이 유리하며 제 1 및 제 2 중간층(23,24)들의 총 두께는 대략 0.2nm와 대략 10nm 사이의 범위 내에서 선택된다. 상기 보호층(4)으로의 전이에서 제 1 및 제 2 중간층(23,24)들의 재료들은, 흡수재층(22)과 스페이서층(21) 사이의 제 1 및 제 2 중간층(23a,23b,24a,24b)들에 대한 재료들과 동일할 수 있으며 또는 그와는 다른 것일 수도 있다. 상기 제 1 및 제 2 중간층들은 보호층으로의 전이에 또는 복층 시스템 내에 또는 보호층으로의 전이와 복층 시스템 내의 모두에 제공될 수도 있다.

EUV 및 연x-선 파장 범위에서 종종 사용되는, 흡수재로서 몰리브덴과 스페이서로서 실리콘 재료를 갖는 기본적인 스택에 관하여 몇몇 예들이 이하에서 설명될 것이다. 이하의 설명들은, 몰리브덴/베릴륨, 탄화몰리브덴/실리콘 또는 루테늄/실리콘과 같은, EUV 및 연x-선 파장 범위에 적당한 다른 복층 시스템들에도 유사하게 전달될 수 있다. 이하의 설명들은 또한 두 개 이상의 재료로 이루어진 교호하는 층들을 기초로 한 복층 시스템들에도 전달될 수 있다. 또한, 한 스택 내의 개별적인 층들의 일정한 두께 비율 및 변화하는 두께 비율을 갖는 복층 시스템들에서 적어도 두 개의 중간층들이 사용될 수 있다는 점을 유의하여야 한다.

먼저, 실리콘 상의 몰리브덴의 계면이 더욱 상세하게 검토될 것이다. 실리콘 상의 제 1 중간층, 즉 반사도 향상층을 위한 몇몇 가능한 재료들의 반사도의 두께 의존성이 도 2a에 도시되어 있으며, 실리콘 상의 제 2 중간층, 즉 배리어층을 위한 몇몇 가능한 재료들의 반사도의 두께 의존성이 도 2b에 도시되어 있다.

실제의 Mo/Si 복층 시스템에 대응하는 굵은 실선이 비교 대상으로서 사용된다. 대략적으로 Mo₇Si₃으로 표시될 수 있으며 8Å, 즉 0.8nm의 두께를 통상적으로 갖는 혼합층이, 실제의 Mo/Li 복층 시스템에서 몰리브덴층과 실리콘층 사이의 계면에서의 상호 확산(interdiffusion)에 의해 형성된다. 이러한 혼합층은 겨우 70%로부터 69%까지의 최대 반사도의 감소를 가져온다. 대조적으로, 루테늄, 로듐, 탄화몰리브덴, 및 루테늄 실리사이드(ruthenium silicide)로 이루어진 중간층을 추가한 경우의 반사도에 대한 영향이 층 두께의 함수로서 먼저 검토되었다. 도 2a로부터 알 수 있는 바와 같이, 두께가 증가함에 따라, 탄화몰리브덴 또는 루테늄 실리사이드로 이루어진 중간층을 가지면 반사도가 감소하지만, 몰리브덴 실리사이드로 이루어진 순수하게 형성된 중간층을 갖는 경우만큼 강하지는 않다. 로듐을 사용할 경우, 대략 6Å까지의 두께에서 약간의 반사도 증가가 보일 수 있지만, 그 이상의 두께에서 반사도는 훨씬 더 급격하게 떨어진다. 루테늄에 대해 놀라운 효과가 보일 수 있는데, 8Å의 두께까지 반사도는 70% 위로 증가하며 그런 다음 적어도 10Å까지 일정하게 유지된다. 여기서 보인 재료들 모두는 기본적으로 제 1 중간층을 위한 재료로서 적당한데, 왜냐하면 이들은 순수한 몰리브덴-실리콘 복층 시스템에 대하여 실질적인 반사도 이득을 가져오기 때문이다. 제 1 중간층에 대한 재료로서 로테늄이 특히 바람직하다.

이와 대응하여, 제 2 중간층에 적당한 재료들이 도 2b에 도시되어 있다. 이들은 실리콘에 대해 비교적 화학적으로 불활성이며 또한 확산 배리어로서도 작용을 하는 것으로 모두 알려진 탄화붕소, 비정질 탄소 및 질화실리콘이다. 이들은 반사도에 대한 이들의 영향에 있어서 모든 두께에서 단지 사소한 차이만이 있으며 정상적인 몰리브덴-실리콘 복층 시스템에 대하여 여전히 수용할 만한 반사도 감소를 가져온다. 실리콘 상의 몰리브덴 계면에서의 제 2 중간층을 위한 재료로서 탄화실리콘도 역시 적당하다는 점에 유의하여야 한다. 탄화실리콘은 반사도에 대한 그의 영향에 있어서 도 2b에 도시된 재료인 탄화붕소, 비정질 탄소 및 질화실리콘에 필적할 수 있다.

몰리브덴 상의 실리콘 계면의 경우, 실리콘 상의 몰리브덴 계면의 경우와 다 른 재료들이 반사도 증가를 위해 제안된다는 것이 발견되었다. 특히, 이트륨, 니오븀, 니오븀 실리사이드 및 이트륨 실리사이드가 몰리브덴 상의 실리콘 계면에서의 최대 반사도에 대한 그들의 영향에 관하여 검토되었다. 그 결과는 도 3a에 도시되어 있다. 네 개의 재료들 모두는 최대 70% 또는 그 이상까지의 반사도의 증가를 보이며 그런 후에는 반사도의 강하를 보인다. 최대는 이트륨 실리사이드의 경우에 이미 4Å에서이며, 니오븀 및 니오븀 실리사이드의 경우에 대략 6Å에서, 그리고 이트륨의 경우에 8Å 약간 전에서이다. 또한 최대 반사도는 10Å에서 70%를 넘는다. 그러므로 제 1 중간층을 위한 재료로서 이트륨이 특히 바람직하다.

제 2 중간층을 위한 재료로서 탄화붕소, 비정질 탄소 및 질화실리콘이 다시 검토되었다. 실리콘 상의 몰리브덴 계면과 반대로, 비정질 탄소 및 질화실리콘으로 이루어진 중간층들은 몰리브덴 상의 실리콘 계면에서 매우 낮은 두께에서 이미 반사도에 대해 매우 부정적인 영향을 주는 반면(도 3b 참조), 탄화붕소는 모든 검토된 두께들에 대해 순수한 몰리브덴 실리사이드층을 갖는 몰리브덴/실리콘 복층 시스템에 비하여 반사도의 약간의 증가를 가져온다. 따라서 적어도 몰리브덴 상의 실리콘 계면에서 제 2 중간층을 위한 재료로서 탄화붕소가 바람직하다.

중간층들이 없는 복층 시스템, 예컨대 몰리브덴/실리콘 복층 시스템에 관하여 EUV 및/또는 연x-선 파장 범위 내에 있는 동작 파장에서 복층 시스템의 최대 상대 반사도의 증가를 가져오는 재료들의 특성들에 대한 더욱 정밀한 관찰시에, 특히 두 개의 변형을 수립한다. 이는, 혼합층을 갖는 실제의 몰리브덴/실리콘 복층 시스템에 관해서 뿐만 아니라, 이상적인 몰리브덴/실리콘 복층 시스템(도 2a, 2b 및 도 3a, 3b에서 d = 0Å에서의 반사도에 대응하는)에서 대해서도 반사도의 상승을 가져오는 중간층 재료들에 대해 특히 사실이다.

첫번째 변형예에서, 적어도 제 1 추가층(23a,23b), 즉 반사도 향상층의 재료는, 동작 파장에서의 굴절률의 실수부의 값이 더 높은 실수부의 굴절률을 갖는 교호하는 재료의 대응하는 값보다 더 크거나 또는 더 낮은 실수부의 굴절률을 갖는 교호하는 재료의 대응하는 값보다 더 낮은 그러한 굴절률을 갖는다. 따라서 복층 시스템 내의 광학적 콘트라스트가 증가하고 따라서 반사도 또한 증가한다. 예를 들어, 몰리브덴/실리콘 복층 시스템의 여기서 관찰된 경우에, 실리콘층 위와 몰리브덴층 아래의 제 1 추가층(23a)의 재료로서 루테늄이 적당한데, 이는 13.5nm의 동작 파장에서 몰리브덴보다 훨씬 낮은 실수부의 굴절률을 갖는다(표 1을 또한 참조). 상기 제 1 추가층의 두께의 선택을 위하여, 상기 제 1 추가층으로 인한 추가적인 흡수로 인한 더 높은 광학적 콘트라스트 때문에 반사도 이득의 효과가 보상될 정도로 높게 선택되지 않는 것이 보장되어야 한다. 루테늄과 같이, 동작 파장에서 높은 허수부의 굴절률을 갖는 재료의 경우에 이는 특히 중요하다.

두번째 변형예에서, 적어도 상기 제 1 추가층의 재료는, 동작 파장에서의 굴절률의 실수부의 값이 교호하는 재료들의 대응하는 값들 사이에 있는 그러한 굴절률을 갖는다. 그러한 재료는 복층 시스템의 광학적 콘트라스트를 감소시키는 경향이 있다. 그러나 이는, 개별적인 층 경계 및 계면에서의 굴절에 의한 복층 시스템의 조사(irradiation)을 형성하는 전기장의 정상파(standing wave)의 시프트를 가져온다. 정상파 전기장은, 층들의 특정한 재료들로 인한 상기 층들의 개별적인 흡 수들(이는 재료들의 굴절률의 허수부에 의해 결정된다)과 관련하여 다양한 층들에서의 세기(intensity)의 전체적인 분포에 의해 주로 영향을 받는 총 흡수를 갖는다. 추가적인 층을 통합시킴으로써, 세기들의 분포가 시프트하며, 그 결과 정상파 전기장의 또 다른 총 흡수가 일어난다. 특별한 경우로서, 동작 파장에서의 굴절률의 실수부 값이 교호하는 재료들의 대응하는 값들 사이에 있는 그러한 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 추가적인 층들에 의해, 상대적으로 높은 허수부의 굴절률, 즉 높은 흡수를 갖는 재료로 이루어진 영역으로부터 상대적으로 낮은 허수부의 굴절률, 즉 낮은 흡수를 갖는 재료로 이루어진 영역으로 최대값들이 이동하는 방식으로, 극(extreme) 및 노드(node)들의 위치가 시프트된다. 따라서 감소된 흡수는 증가된 반사도를 가져온다. 정상파 전기장의 너무 큰 또는 너무 작은 시프트가 총 흡수의 증가 및 반사도의 감소를 가져올 수도 있기 때문에, 적당한 두께 범위 내에서 추가적인 층들에 적당한 재료들이 모든 복층 시스템에 대해 다시 확인되어야 한다는 점을 유의한다. 몰리브덴/실리콘 복층 시스템의 여기서 기술된 예에서, 몰리브덴층 위의 그리고 실리콘층 아래의 제 1 추가층을 위한 재료로서, 예를 들어, 이트륨 및 니오븀이 특히 적당하다.

제 2 중간층, 즉 배리어층으로서 적당한 재료들은 인접하는 재료, 본 경우에서는 제 1 중간층 및 스페이서층 및/또는 흡수재층의 재료에 대하여 낮은 엔탈피의 형성을 종종 보인다. 이들은 상기 인접하는 재료에 대하여 종종 낮은 확산 속도를 보인다. 게다가, 이들은 고립된 성장 패턴과 반대로 폐쇄된 원자층들로서 층들을 성장시키는 경향을 종종 보인다. 바람직하게는, 상기 제 2 중간층의 재료는, 제 1 중간층을 위한 재료에 관하여 앞서 설명한 바와 같이, 동작 파장에서 적절한 광학적 상수들을 갖는다.

상기 제 1 또는 제 2 중간층들에 대하여 본 예에 관하여 언급된 재료들은 보호층으로의 전이에서의 대응하는 중간층들에도 역시 적당하다는 점을 유의하여야 한다.

상기 중간층들의 두께는 바람직하게는, 스페이서층 및 흡수재층으로서 사용되며 반사 광학 소자의 기본적인 특징들, 특히 동작 파장 범위를 정하는 교호하는 재료들로 이루어진 층들의 두께보다 작다. 상기 추가층들의 두께는 특히 바람직하게는 동작 파장의 1/4보다 작으며, 특히 동작 파장의 1/8보다 작다.

예를 들어, 13.5nm의 동작 파장의 경우에, 몰리브덴 상의 실리콘 계면에서 제 1 중간층(23a)으로서 이트륨을 가지며 실리콘층(21)을 향한 제 2 중간층(24a)으로서 탄화붕소를, 실리콘 상의 몰리브덴 계면에서 제 1 중간층(23b)으로서 루테늄을 그리고 실리콘층을 향한 제 2 중간층(24b)으로서 다시 탄화붕소를 갖는 몰리브덴-실리콘 복층 시스템이 제조되었다. 모든 층들은 전자빔 증착에 의해 도포되었다. 개별적인 층 두께는 대략적으로 몰리브덴에 대해 2.8nm, 이트륨에 대해 0.6nm, 두 탄화붕소층들에 대해 0.2nm, 실리콘에 대해 4.2nm, 그리고 루테늄에 대해 0.8nm이었다. 이를 포함하는 스택(20)은 50회 반복되었다. 71%보다 다소 높은 실제 달성 가능한 퍼센트 최대 반사도가 13.5nm의 동작 파장에서 일어났다. 이는, 본 발명에 따른 중간층을 갖지 않는 비교되는 몰리브덴-실리콘 복층 시스템에 의해 실제 성취될 수 있는 69%에 비하여 2% 이상의 증가를 의미한다.

추가적인 예를 위하여, 탄화붕소 중간층들이 전자빔 증착에 의해 도포되지 않고 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)에 의해 도포된, 막 설명된 반사 광학 소자가 제조되었다. 이 경우에서도 역시, 71%를 다소 넘는 최대 퍼센트 반사도가 13.5nm의 동작 파장에서 일어났다.

또한, 모든 개별적인 층들이 전자빔 증착에 의해 역시 도포된 추가적인 반사 광학 소자가 제조되었다. 여기서 몰리브덴 상의 실리콘 계면에 있는 제 1 중간층을 위한 재료로서 이트륨은 니오븀으로 대체되었다. 이 반사 광학 소자에 의해 13.5nm에서 대략적으로 71%의 최대 퍼센트 반사도가 달성되었다.

본 발명에 따른 반사 광학 소자들은, 실제로 달성 가능한 그들의 높은 반사도에 추가하여, 그들의 복층 시스템의 구조가 특히 제 2 중간층들 덕분에 더욱 긴 사용 시간에 걸쳐 안정되게 유지된다는 추가적인 이점을 갖는다. 이는, 제 2 중간층들이 EUV 또는 연x-선 방사광으로의 연속적인 조사에 의한 열적 변형 하에서도 그들에 인접한 층들로의 상호 확산을 방지하기 때문이다. 따라서 심지어 연속적인 동작에서도 동작 파장에서의 최대 반사도가 유지된다. 이는, 본 발명에 따른 반사 광학 소자를, 예컨대 미러 소자로서 또는 마스크 소자로서 다양한 위치들에서 사용할 수 있는 EUV 리소그래피 장치에서의 사용에 특히 적당하게 만든다.

EUV 리소그래피 장치(100)가 도 4에서 개략적으로 도시되어 있다. 핵심적인 부품들은 빔 성형 시스템(beam shaping system)(110), 조명 시스템(120), 포토마스크(130) 및 투영 시스템(140)이다.

예컨대, 플라즈마 광원 또는 싱크로트론(synchrotron)이 방사광 광원(111)으 로서 사용될 수 있다. 대략적으로 5nm 내지 20nm의 파장 범위 내에 존재하는 방사광은 콜리메이터(112)에서 우선 광속(bundle)으로 된다. 추가적으로, 단색화 장치 (monochromator)(113)를 사용하여, 입사각을 변화시킴으로써 소망하는 동작 파장이 필터링 된다. 상기 콜리메이터(112)와 단색화 장치(113)는 통상적으로 상기 언급된 파장 범위에서 반사 광학 소자들로서 구현된다. 예를 들어, 상기 콜리메이터(112) 또는 단색화 장치(113)로서, 본 발명에 따른 반사 소자들의 사용이 특히 빔 성형 시스템(110)에서 권장될 수 있다. 이는, 열적 변형이 여기에서 특히 높으며 후속하는 부품들의 높은 반사도에 의해 최대의 EUV 방사광을 제공하는 것이 특히 중요하기 때문이다.

빔 성형 시스템(110)에서 파장 및 공간 분포에 관하여 준비된 동작 빔은 그런 후 조명 시스템(120) 내에 도입된다. 도 4에 도시된 예에서, 조명 시스템(120)은 두 개의 미러(121,122)들을 갖는데, 상기 두 미러는 모두 이전에 설명된 것과 같은 제 1 및 제 2 중간층들을 갖는 복층 시스템을 갖는다. 상기 조명 시스템(120)은 이전에 설명된 것과 같은 제 1 및 제 2 중간층들을 갖는 복층 시스템을 모두 또는 부분적으로 갖는 단지 한개, 세개, 네개, 다섯개 또는 그 이상의 미러들을 가질 수도 있다는 점을 유의해야 한다.

상기 미러(121,122)들은 웨이퍼(150) 상에 결상될 구조를 구비하는 포토마스크(130)로 빔을 안내한다. 상기 포토마스크(130)도 역시 제 1 및 제 2 중간층들을 갖는 복층 시스템을 갖는 EUV 및 연x-선 파장 범위를 위한 반사 광학 소자이다.

투영 시스템(140)을 이용하여, 상기 포토마스크(130)에 의해 반사된 빔이 웨 이퍼(150) 위로 투영되며 따라서 포토마스크(130)의 구조가 그 위에 결상된다. 상기 투영 시스템(140)은 도시된 예에서 제 1 및 제 2 중간층들을 갖는 복층 시스템을 갖는 두 개의 미러(141,142)들을 구비한다. 상기 투영 시스템(140)도 역시 단지 한개 또는 세개, 네개, 다섯개 또는 그 이상의 미러들을 구비할 수도 있으며, 상기 미러들 중 하나 이상이 제 1 및 제 2 중간층들을 갖는 복층 시스템을 가질 수 있다는 점을 유의해야 한다.

참조번호

1 반사 광학 소자

2 복층 시스템

3 기판

4 보호층

20 주기적으로 반복되는 층 스택

21 낮은 흡수 계수를 갖는 재료

22 높은 흡수 계수를 갖는 재료

23,23a,23b 반사도를 증가시키기 위한 제 1 중간층

24,24a,24b,24a',24b' 확산 배리어로서의 제 2 중간층

100 EUV 리소그래피 장치

110 빔 성형 시스템

111 광원

112 콜리메이터

113 단색화 장치

120 조명 시스템

121,122 미러

130 마스크

140 투영 시스템

141,142 미러

150 웨이퍼

R 최대 반사도

d 두께

[표 1]

13.5nm의 파장에서의 굴절률

이름 실수부 허수부

Claims

연x-선 및 극자외선 파장 범위에 있는 동작 파장을 위한, 특히 EUV 리소그래피 장치에서의 사용을 위한 반사 광학 소자에 있어서, 동작 파장에서 상이한 실수부의 굴절률을 갖는 적어도 두 개의 교호하는 재료들로 이루어진 복층 시스템을 구비하며, 특정한 추가적인 재료의 두 추가층(23,23a,23b,24,24a,24b,24a',24b')들이 상기 두 개의 교호하는 재료(21,22)들 중 적어도 하나에 인접하여 배치되고, 여기서 상기 두 추가층(23a,23b,24a,24b,24a',24b')들은 더 높은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(21)로부터 더 낮은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(22)로의 전이부에서와 더 낮은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(22)로부터 더 높은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(21)로의 전이부에서 상이하게 선택되는 반사 광학 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 두 추가층(23a,23b,24a,24b)들의 순서는, 더 높은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(21)로부터 더 낮은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(22)로의 전이부에서와 더 낮은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(22)로부터 더 높은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(21)로의 전이부에서 상이하게 선택되는 반사 광학 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 두 추가층(23a,23b,24a,24b,24a',24b')들 중 적어도 하나의 재료는, 더 높은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(21)로부터 더 낮은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(22)로의 전이부에서와 더 낮은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(22)로부터 더 높은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(21)로의 전이부에서 상이하게 선택되는 반사 광학 소자.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

추가적인 재료의 제 1 추가층(23a,23b)이 두 개의 교호하는 재료(21,22)들 사이의 적어도 하나의 전이부에 배치되며, 이는 추가층이 없는 반사도에 비하여 동작 파장에서 상기 복층 시스템(2)의 최대 반사도의 증가를 가져오고, 또 다른 추가적인 재료의 제 2 추가층(24a,24b,24a',24b')이 인접하는 층들 사이의 배리어로서 작용하도록 배치되는 반사 광학 소자.
연x-선 및 극자외선 파장 범위에 있는 동작 파장을 위한, 특히 EUV 리소그래피 장치에서의 사용을 위한 반사 광학 소자에 있어서, 동작 파장에서 상이한 실수부의 굴절률을 갖는 적어도 두 개의 교호하는 재료들로 이루어진 복층 시스템을 구비하며, 특정한 추가적인 재료의 두 추가층(23,23a,23b,24,24a,24b,24a',24b')들이 상기 두 개의 교호하는 재료(21,22)들 중 적어도 하나에 인접하여 배치되고, 여기서 추가적인 재료의 제 1 추가층(23,23a,23b)이 두 개의 교호하는 재료(21,22)들 사이의 적어도 하나의 전이부에 배치되며, 이는 추가층이 없는 반사도에 비하여 동작 파장에서 최대 반사도의 증가를 가져오고, 또 다른 추가적인 재료의 제 2 추가 층(24,24a,24b,24a',24b')이 인접하는 층들 사이의 배리어로서 작용하도록 배치되는 반사 광학 소자.
제 5 항에 있어서,

상기 제 1 추가층(23a,23b)은, 더 높은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(21)로부터 더 낮은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(22)로의 전이부에서와 더 낮은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(22)로부터 더 높은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(21)로의 전이부에서 상이한 재료로 이루어지는 반사 광학 소자.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

보호 코팅이 상기 복층 시스템에 도포되며, 추가적인 재료의 제 1 추가층(23)이 상기 복층 시스템(2)과 보호 코팅(4) 사이의 전이부에 배치되고, 이는 추가층이 없는 반사도에 비하여 동작 파장에서 최대 반사도의 증가를 가져오고, 또 다른 추가적인 재료의 제 2 추가층(24)이 인접하는 층들 사이의 배리어로서 작용하도록 배치되는 반사 광학 소자.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 추가층(24,24a,24b,24a',24b')의 재료는 또한 추가층이 없는 반사도에 비하여 동작 파장에서 더 높은 최대 반사도 를 가져오는 반사 광학 소자.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

적어도 상기 제 1 추가층(23a,23b)의 재료는, 동작 파장에서의 굴절률의 실수부 값이 더 높은 실수부의 굴절률을 갖는 교호하는 재료(21)의 대응하는 값보다 크거나 또는 더 낮은 실수부의 굴절률을 갖는 교호하는 재료(22)의 대응하는 값보다 낮은 그러한 굴절률을 갖는 반사 광학 소자.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

적어도 상기 제 1 추가층(23a,23b)의 재료는, 동작 파장에서의 굴절률의 실수부 값이 상기 교호하는 재료(21,22)들의 대응하는 값들 사이에 있는 그러한 굴절률을 갖는 반사 광학 소자.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 추가층(23,23a,23b,24,24a,24b,24a',24b')들의 두께(d)는 상기 교호하는 재료들로 이루어진 층(21,22)들의 두께보다 작은 반사 광학 소자.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 추가층(23,23a,23b,24,24a,24b,24a',24b')들의 두께(d)는 동작 파장의 1/4보다 작으며, 특히 동작 파장의 1/8보다 작은 반사 광학 소자.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

동작 파장에서 더 낮은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(22)는 몰리브덴이고 동작 파장에서 더 높은 실수부의 굴절률을 갖는 재료(21)는 실리콘인 반사 광학 소자.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 추가층(23,23a,23b)은 루테늄, 로듐, 이트륨 및 니오븀으로 구성된 그룹으로부터의 재료를 포함하는 반사 광학 소자.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 추가층(24,24a,24b,24a',24b')은 탄화붕소를 포함하는 반사 광학 소자.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 반사 광학 소자(121,122)를 구비하는, 특히 EUV 리소그래피 장치용 투영 시스템(120).
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 반사 광학 소자(141,142)를 구비하는, 특히 EUV 리소그래피 장치용 조명 시스템(140).
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 반사 광학 소자(121,122,141,142)를 구비하는 EUV 리소그래피 장치(100).