KR20150064087A - 가혹 환경 광학 소자 보호 - Google Patents

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Abstract

EUV 광원의 진공실 내측의 환경과 같은 가혹한 환경에서 광학 소자 및 특히 반사 광학 소자를 이들의 광학 특성의 열화로부터 보호하기 위한 광학 소자 보호 시스템이 개시되어 있다. 이러한 시스템은 광학 특성을 손상하지 않고 광학 소자의 수명을 연장하도록 재료가 선택되고 층이 구성되고 배열된 다양한 층에서 결합되어 사용된 재료를 포함하고 있다.

Description

가혹 환경 광학 소자 보호{HARSH ENVIRONMENT OPTICAL ELEMENT PROTECTION}
본 발명은 가혹한 환경에서 동작하도록 설계된 광학 소자에 관한 것이다. 이를 위해, 가혹한 환경에 비보호 노출됨으로써 나타날 수 있는 손상으로부터 광학 소자를 보호하기 위해 하나 이상의 보호층이 광학 소자에 제공된다. 이러한 배열은 가혹한 환경이 소스 재료의 방전 또는 레이저 어블레이션을 통해 생성된 플라즈마로부터 극자외선("EUV")을 발생시키기 위한 장치의 진공실에 있는 경우에 배치되는 것이 유리하다. 이러한 적용에서, 광학 소자는 예를 들어, 반도체 포토리소그래피를 위한 진공실의 외측에 사용되기 위한 방사선을 모으고 지향시키도록 사용된다.
극자외선 광, 예를 들어, 대략 50nm 이하의 파장을 갖고, 약 13.5nm의 파장에서 광을 포함하는 전자기파(또한 소프트 x-선으로 부른다)는 실리콘 웨이퍼와 같은 기판에서 극히 작은 특징부를 생성하도록 포토리소그래피 프로세스에서 사용될 수 있다.
EUV 광을 발생시키기 위한 방법은 타겟 재료를 액체 상태로부터 플라즈마 상태로 전환하는 단계를 포함한다. 이러한 타겟 재료는 EUV 범위에서 하나 이상의 방사선을 갖는 적어도 하나의 원소, 예를 들어, 크세논, 리튬 또는 주석을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 하나의 방법에서, 자주 레이저 생성 플라즈마("LPP")로 불리는, 소망의 플라즈마가 희망의 선 방출 원소를 갖는 타겟 재료를 조사하기 위해 레이저 빔을 사용함으로써 생성될 수 있다.
하나의 LPP 기술은 타겟 재료 방울의 스트림을 발생시키는 단계 및 이러한 방울의 적어도 일부를 레이저 광 펄스로 조사하는 단계를 포함하고 있다. 보다 이론적으로, LPP 광원은 수십 eV의 전자 온도를 갖는 고도로 이온화된 플라즈마를 생성하는, 크세논(Xe), 주석(Sn), 또는 리튬(Li)과 같은 적어도 하나의 EUV 방출 원소를 갖는 타겟 재료에 레이저 에너지를 가함으로써 EUV 방사선을 발생시킨다.
이러한 이온의 탈여기 및 재결합 동안 발생된 에너지 방사선은 플라즈마로부터 모든 방향으로 방출된다. 하나의 일반적인 배열에서, 수직에 가까운 입사 미러(자주, "콜렉터 미러" 또는 단순히 "콜렉터"로 부른다)는 광을 모으고, 중간 위치로 지향시도록(일부 배열에서, 초점 맞추도록) 위치되어 있다. 그다음, 수집된 광은 이러한 중간 위치로부터 스캐너 광학부의 세트 그리고 궁극적으로 웨이퍼로 전달될 수 있다.
스펙트럼의 EUV 부에서, 일반적으로 콜렉터를 위해 반사 광학부를 사용할 필요가 있는 것으로 생각되고 있다. 수반된 파장에서, 콜렉터는 다층 미러("MLM")로서 구현되는 것이 유리하다. 그 이름이 시사하는 바와 같이, 이러한 MLM은 일반적으로 기초 또는 기재 위에 재료의 교호층으로 이루어져 있다.
이러한 광학 소자는 EUV 광을 수집하고 재지향시키도록 플라즈마와 함께 진공실 안에 배치되어야 한다. 이러한 진공실 내부 환경은 광학 소자에 해로워서 예를 들어, 그 반사도를 열화시킴으로써 그 유용한 수명을 제한한다. 이러한 환경은 고온 환경이다. 이러한 환경 내부의 광학 소자는 소스 재료의 높은 에너지 이온 또는 입자에 노출될 수 있다. 이러한 소스 재료의 입자는 물리적 손상뿐만 아니라 MLM 표면을 국부적으로 가열할 수 있다. 이러한 소스 재료는 특히 몰리브덴 및 실리콘과 같은, MLM의 적어도 하나의 층을 구성하는 재료와 반응할 수 있어서, 특히 상승된 온도에서 이러한 반응의 잠재적인 효과를 감소시키거나 이러한 재료를 분리 유지하는 단계를 취할 필요가 있을 수 있다. 온도 안정도, 이온 주입 및 확산 문제는 예를 들어, 주석, 인듐, 또는 크세논과 같은 반응성이 보다 낮은 소스 재료에 대해서도 처리될 필요가 있다.
따라서, 콜렉터는 광학 특성의 뚜렷한 열화를 나타내지 않고 연장된 시간 동안 가혹한 조건을 견딜 수 있어야 하는 광학 소자의 사용의 예이다. 이러한 가혹한 조건에도 불구하고 광학 소자 수명을 증가시키도록 채용될 수 있는 기술이 있다. 예를 들어, 보호층 또는 중간 확산 배리어층이 MLM 층을 환경으로부터 격리시키기 위해 사용될 수 있다. 콜렉터는 그 표면으로부터 부스러기를 기화시키기 위해 예를 들어, 500℃를 넘는 상승된 온도로 가열될 수 있다. 에천트, 예를 들어, 할로겐 에천트가 콜렉터 표면으로부터 부스러기를 부식시키고 반사기 표면의 근방에서 보호 플라즈마를 생성하기 위해 채용될 수 있다.
이러한 기술에도 불구하고, 콜렉터 수명을 연장할 필요가 남아 있다. 이를 위해, 본원인은 광학 소자의 유용한 수명을 연장하도록 설계된 가혹 환경에서 동작하는 광학 소자를 보호하기 위한 구성을 제안한다.
다음은 실시예의 기본적인 이해를 위한 하나 이상의 실시예의 단순화된 요약이다. 이러한 요약은 모든 실시예의 연장된 개요가 아니고, 모든 실시예의 핵심 요소를 식별하기 위한 것도 아니고 어느 하나 또는 모든 실시예의 범위를 묘사하기 위한 것도 아니다. 그 유일한 목적은 나중에 제시되는 보다 상세한 설명의 도입부로서 단순화 형태로 하나 이상의 실시예의 일부 개념을 제시하는 것이다.
하나의 특징에 따라, 본 발명은 극자외선을 반사하기 위한 광학 소자를 포함하고, 이러한 광학 소자는 적어도 2개의 유전 재료의 교호층의 스택; 및 상기 스택의 최외층에 배치된 보호층을 포함하고, 상기 보호층은 지르코늄 니트라이드, ZrN을 포함하고 있다. 상기 보호층은 또한, 즉, 대안으로 이트륨 산화물, Y2O3를 포함할 수 있다. 상기 보호층은 또한, 자연스럽게 발생하는 SiO2의 코팅을 갖는 Si의 층이 있거나 없는, 알루미늄 산화물, Al2O3를 포함할 수 있다. 상기 보호층은 또한 실리콘 디옥사이드, SiO2의 층이 있거나 없는, MoSi2를 포함할 수 있다. 상기 보호층은 또한 SiN의 층 및 Mo의 층을 포함할 수 있다.
상기 보호층은 또한 층 Mo 및 SiO2의 외부 코팅을 갖고 있는 Si 층을 갖는 Si의 제2 층을 포함할 수 있다.
광학 소자는 또한 기재; 적어도 2개의 유전 재료의 교호층의 반복 단위의 상기 기재 상에 위치된 스택을 포함하고, 적어도 상기 반복 단위의 부분 집합은 Si3N4를 포함하는 내부 보호층을 포함한다. 상기 내부 보호층은 또한 MoSi2를 포함할 수 있다. 상기 부분 집합은 상기 기재 보다 상기 스택의 외표면에 보다 가까운 반복 단위를 포함할 수 있다. 상기 광학 소자는 또한 ZrN을 포함하는 외부 보호층을 포함할 수 있다. 상기 외부 보호층은 Y2O3를 포함할 수 있다.
다른 특징에서, 본 발명은 재료의 타겟을 액체 상태로 생성하도록 구성된 소스; 조사 영역에서 EUV 광을 생성하도록 상기 액체 상태로부터 플라즈마 상태로 상기 재료의 상태를 변경하기 위해 상기 타겟을 조사하도록 구성된 레이저; 상기 조사 영역으로부터 피가공물로 상기 EUV 광을 전달하도록 구성된 광학 시스템을 포함하고, 상기 광학 시스템은 극자외선을 반사하기 위한 광학 소자를 포함하고, 상기 광학 소자는, 적어도 2개의 유전 재료의 교호층; 및 상기 광학 소자 교호 재료의 최외층에 배치된 보호층을 포함하고, 상기 보호 코팅은 ZrN을 포함하는 장치를 포함한다. 상기 보호층은 또한 Y2O3를 포함할 수 있다.
또 다른 특징에서, 본 발명은 재료의 타겟을 액체 상태로 생성하도록 구성된 소스; 조사 영역에서 EUV 광을 생성하도록 상기 액체 상태로부터 플라즈마 상태로 상기 재료의 상태를 변경하기 위해 상기 타겟을 조사하도록 구성된 레이저; 상기 조사 영역으로부터 피가공물로 상기 EUV 광을 전달하도록 구성된 광학 시스템을 포함하고, 상기 광학 시스템은 극자외선을 반사하기 위한 광학 소자를 포함하고, 상기 광학 소자는, 적어도 2개의 유전 재료의 교호층; 및 상기 광학 소자 교호 재료의 최외층에 배치된 보호층을 포함하고, 상기 보호 코팅은 ZrN을 포함하는 장치를 사용하여 제조되는 제품을 포함한다. 상기 보호층은 또한 Y2O3를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 특징에 따른 레이저 생성 플라즈마 EUV 광원 시스템을 위한 전체 넓은 개념의 비축척 개략도이다.
도 2는 도 1의 콜렉터(30)의 가능한 실시예를 구성하는 MLM의 비축척 단면도이다.
도 3은 도 1의 콜렉터(30)의 다른 가능한 실시예를 구성하는 MLM의 비축척 단면도이다.
도 4는 도 1의 콜렉터(30)의 다른 가능한 실시예를 구성하는 MLM의 비축척 단면도이다.
도 5는 도 1의 콜렉터(30)의 다른 가능한 실시예를 구성하는 MLM을 위한 스택부의 반복 단위의 비축척 단면도이다.
도 6은 도 5의 반복 단위를 포함하는 MLN의 비축척 단면도이다.
이제 동일한 부재 번호는 동일한 소자를 가리키도록 사용된 도면을 참조하여 다양한 실시예를 설명한다. 다음 설명에서, 설명을 위해, 다수의 특정 상세사항이 하나 이상의 실시예의 완전한 이해를 돕기 위해 제시되어 있다. 그러나, 일부 실시예에서, 아래에 기술된 실시예는 아래에 기술된 특정 설계 상세사항을 채택하지 않고 실시될 수 있다는 것은 일부 또는 모든 예에서 이해할 수 있다. 다른 예에서, 하나 이상의 실시예의 기술을 돕기 위해 주지된 구조 및 장치가 블록도 형태로 도시되어 있다.
도 1에서, 본 발명의 실시예의 하나의 특징에 따른 EUV 광원의 예, 예를 들어, 레이저 생성 플라즈마 EUV 광원(20)의 개략도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, EUV 광원(20)은 예를 들어, 10.6㎛에서 방사선을 생성하는 펄싱 가스 방전 CO2 레이저 소스일 수 있는 펄싱 또는 연속 레이저 소스(22)를 포함할 수 있다. 이러한 펄싱 가스 방전 CO2 레이저 소스는 고출력 및 고펄스 반복율에서 DC 또는 RF 여기 동작을 가질 수 있다.
EUV 광원(20)은 또한 액체 방울 또는 연속 액체 스트림의 형태로 타겟 재료를 전달하기 위한 타겟 전달 시스템(24)을 포함하고 있다. 이러한 타겟 재료는 다른 재료가 사용될 수도 있지만, 주석 또는 주석 화합물로 구성될 수 있다. 이러한 타겟 전달 시스템(24)은 타겟 재료를 챔버(26)의 내부로, 타겟 재료가 플라즈마를 생성하도록 조사될 수 있는 조사 영역(28)으로 도입한다. 일부 경우에, 타겟 재료가 조사 영역쪽으로 또는 멀어지도록 조향될 수 있도록 타겟 재료에 전하가 배치된다. 여기에 사용된 바와 같이 조사 영역은 타겟 재료 조사가 일어날 수 있는 영역이고, 아무런 조사가 실제로 일어나지 않을 때도 조사 영역이라는 것을 유념해야 한다.
계속 도 1에서, 광원(20)은 또한 콜렉터(30)와 같은 하나 이상의 광학 소자를 포함할 수 있다. 콜렉터(30)는 예를 들어, MLM, 즉, 열유도 중간층 확산을 효과적으로 차단하기 위해 추가 배리어 박층이 각 경계면에 증착된 Mo/Si 다층으로 코팅된 SiC 기재로 구현된 수직 입사 반사기일 수 있다. 콜렉터(30)는 레이저 광이 통과하여 조사 영역(28)에 이를 수 있도록 하는 개구를 가진 장형 타원체의 형태일 수 있다. 콜렉터(30)는 예를 들어, 조사 영역(28)에 제1 초점을 갖고, EUV 광이 EUV 광원(20)으로부터 출력되어, 예를 들어, 공지 방식으로 실리콘 웨이퍼 가공물(52)을 처리하도록 광을 사용하는 집적 회로 리소그래피 툴(50)에 입력될 수 있는 소위 중간점(40)(또한 중간 초점(40)으로도 부른다)에 제2 초점을 갖고 있는 타원체의 형상을 가질 수 있다. 그다음, 이러한 실리콘 웨이퍼 가공물(52)은 집적 회로 디바이스를 얻기 위해 공지된 방식으로 추가 처리된다.
상술된 바와 같이, 콜렉터(30)와 같은 광학 소자의 설계의 기술적 과제중 하나는 수명을 늘리는 것이다. 콜렉터 수명을 연장하도록 시도된 방식은 SiN으로 구성된 보호충을 사용하는 것이다. 이것은 유용성을 증명할 만큼 충분히 콜렉터 수명을 늘리는 것으로 증명되지 못했다.
콜렉터 수명의 한가지 제약은 수소 침범으로 인한 기포 형성과 박리에 의해 유발된 다층 미러의 코팅의 열화이다. 따라서, 보호층의 한가지 목적은 스택이 국부적으로 과열되어 기포를 형성하지 않도록 입사 소스 재료(예를 들어, 주석) 입자로부터 국부적으로 전달된 열을 방산하는 것이다. 이러한 보호층은 열파가 아래의 다층 코팅의 상층으로 관통될 때 소스 재료 입자 충돌에 의해 보호층의 표면에 가해지는 열 부담을 충분히 낮은 값으로 감소시킬 만큼 충분히 두꺼워야 한다. 따라서, 보호층의 두께는 약 10nm 내지 약 100nm의 범위에 있는 것이 바람직하고 약 10nm 내지 약 50nm의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 이러한 범위의 하단은 그 표면에 가해진 열 부담을 감소시키도록 충분히 두꺼워야 하는 목표에 의해 결정되고 상단은 13.5nm 방사선을 양호하게 투과시킬 목표에 의해 결정된다.
이러한 보호층 재료 및 구조는 여기된 이온, 원자 및 분자 수소 및 소스 재료, 예를 들어, 주석과 호환되도록 선택된다. 이들은 열화 없이 열을 매우 잘 방산하여야 하고, 13.5nm EUV 광을 매우 잘 투과시키고, 제시된 구성에서 용납할 수 없을 정도로 산화되지 않아야 한다. 보호층에 의해 소스 재료 입자 충돌 후의 강한 국부적 가열은 보호층에서 충분히 방산되어 아래의 스택은 고온 열파로부터 적어도 일부 보호되어서 기포를 형성하지 않는다.
이러한 목표를 위해, ZrN이 보호층을 위한 재료로서 사용될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 배열은 다음의 구조를 가질 수 있다.
진공
ZrN(보호층)
Si/Mo(스택)
기재
이러한 배열은 콜렉터(30)를 구성하는 MLM의 비축척 단면인 도 2에 도시되어 있다. 여기에서 진공으로서 불리지만, 당업자는 여기에서 진공(100)이 가혹한 환경, 즉, 상승된 온도에서 소스 재료의 반응성 재료, 이온, 라디칼 및 입자 모두를 포함할 수 있는 가혹한 환경이라는 것을 이해할 것이다.
콜렉터(30)의 본체는 기재(120) 위에 배치된, 공지된 방식으로 제조되고 구성된, 유전 재료, 바람직하게는 Si 및 Mo의 교호층의 반복 스택(110)으로 구성된 EUV-반사 다층 코팅이다. 예를 들어, 스택(110)은 열 전도 및 수소 확산에 대해 보호하기 위한, Mo과 Si 층 사이에 예를 들어, Si3N4의 얇은 확산 배리어층을 갖는 Si/Mo 스택 또는 6개의 층의 Si/Mo 스택으로 구성되어 있다. 이러한 실시예 및 모든 실시예에 대해, 또한 기재(120)와 스택(110) 사이에 스무딩층 또는 경계층(도시되지 않음)이 존재할 수 있다.
진공(100)과 스택(110) 사이에는, 진공(100)과 스택(110) 사이에 그리고 진공(100)에 노출된 보호층(130)이 삽입되어 있다. 기술된 바와 같이, 보호층(130)은 수소 이온 및 라디칼이 MLM 구조로 확산되는 것을 차단하도록 충분히 두꺼워야 한다. 동시에, 보호층(130)은 EUV 방사선에 대해 충분한 투과성을 가질 만큼 충분히 얇아야 한다. 보통, 약 10nm 내지 약 50nm의 범위의 보호층(130)의 전체 두께가 이러한 양측 기준을 충족시킨다.
도 2의 실시예의 보호층(130)을 위한 바람직한 재료는 ZrN이다. ZrN은 소스 환경에서 SiN 보다 훨씬 더 안정된 것으로 발견되었다. ZrN으로 만들어진 보호층(100)은 약 10nm 내지 약 30nm의 범위, 보다 바람직하게는 약 10nm 내지 약 20nm의 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 치수는 예일 뿐이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
도 2의 실시예의 보호층(130)을 위한 다른 바람직한 재료는 Y2O3이다. 이트리아 산화물은 또한 소스 환경에서 안정할 수 있도록 하는 특성을 갖고 있다. 이러한 실시예에서, 배열은 다음의 구조를 가질 수 있다.
진공
Y2O3(보호층)
Si/Mo(스택)
기재
Y2O3으로 구성된 보호층(100)은 약 10nm 내지 약 30nm의 범위, 보다 바람직하게는 약 10nm 내지 약 20nm의 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 치수는 단지 예일 뿐이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
Al2O3 역시 보호층(130)을 위한 재료로서 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 배열은 다음의 구조를 가질 수 있다.
진공
Al2O3(보호층)
Si/Mo(스택)
기재
Al2O3으로 구성된 보호층(130)은 약 10nm 내지 약 30nm의 범위, 보다 바람직하게는 약 10nm 내지 약 20nm의 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 치수는 단지 예일 뿐이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
이러한 보호층은 산화를 통해 자연스럽게 성장하는 SiO2 코팅을 갖는 Si 부계층(sublayer)을 더 포함할 수 있다. 그 결과 다음의 구조를 얻을 수 있다.
진공
SiO2(코팅)
Si(부계층)
Al2O3(부계층)
Si/Mo(스택)
기재
Si 부계층은 약 10nm 내지 약 20nm의 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 Si 부계층은 약 1nm 내지 약 2nm의 범위의 두께를 갖는 자연 산화 코팅을 성장시킬 것이다. 이러한 치수는 단지 예일 뿐이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
추가 재료로서, Mo는 공지된 내수소취화성을 갖고 있다. 이러한 특성에 의해, 소스 환경에서 Mo이 산화되기 쉽기 때문에, 즉, 몰리브덴 산화물을 형성할 것이기 때문에 불안정하다는 점을 제외하면 Mo은 적절한 보호층 재료가 된다. 이로 인해, 몰리브덴 산화물이 Mo 보다 훨씬 더 높은 EUV 흡수율을 가져서 몰리브덴 산화물이 반사하는 것으로 예측되는 용납할 수 없는 양의 발생 방사선을 흡수할 것이라는 문제가 발생한다. 이로 인해 보호층을 위한 재료로서의 Mo의 유용성은 제한된다. 그러나, Mo의 부계층 및 다른 재료의 부계층으로 구성된 복합 보호층을 사용하면 Mo 산화의 부정적인 효과를 최소화하면서 Mo의 내수소취화성을 사용할 수 있다.
따라서, 이러한 실시예에서, SiN 보호층은 Mo의 추가 박층으로 추가 코팅된다. 그 결과 다음의 구조를 얻을 수 있다.
진공
Mo(부계층)
SiN(부계층)
Si/Mo(스택)
기재
이러한 배열은 콜렉터(30)를 구성하는 MLM의 비축척 단면도인 도 3에 도시되어 있다. 진공(100)과 스택(110) 사이에는, 진공(100)에 노출된 Mo 부계층(150) 및 Mo 부계층(150)과 스택(110) 사이의 SiN 부계층(160)으로 구성된 복합 보호층(140)이 삽입되어 있다. 이러한 배열에서, Mo 부계층(120)은 SiN 부계층(130)을 열화되지 않도록 보호할 것이고, SiN 부계층(130)은 수소 침식 및 기포 형성으로부터 스택(110)을 보호한다.
기술된 바와 같이, 보통 보호층(130)의 전체 두께는 EUV 방사선에 대해 투과성을 가지면서 수소 이온 및 라디칼이 MLM 구조에 확산되는 것을 방지하기 위해 약 10nm 내지 약 50nm의 범위를 갖는다. Mo 부계층(150)은 Mo의 산화를 통한 반사 손실이 수용가능하기에 충분할 정도로 작은 두께를 갖고 있는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, Mo 부계층(150)은 약 3nm 내지 약 19nm의 범위의 두께를 갖고 있고, 훨씬 더 바람직하게는 약 3nm의 두께를 갖고 있다. SiN 부계층(160)은 약 10nm 내지 약 20nm의 범위의 두께를 갖고 있는 것이 바람직하다. 이러한 치수는 예일 뿐이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
본 발명의 다른 특징에 따라, MLM에는 Mo의 층 위에 Si의 박층을 포함하는 복합 보호층이 제공된다. 이러한 Si 박층은 산화로부터 MO 층을 보호하는 자연스런 산화물을 성장시킨다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시예에 따라, 최종 배열은 다음의 구조를 가질 수 있다.
진공
SiO2(코팅)
Si(부계층)
Mo(부계층)
Si/Mo(스택)
기재
이러한 배치는 콜렉터(30)를 구성하는 MLM의 비축척 단면도인 도 4에 도시되어 있다. 도 3에서와 같이, 콜렉터(30)의 본체는 기재(120) 위에 배열된 공지된 방식으로 만들어지고 구성된, 바람직하게는 Si 및 Mo인, 유전 재료의 교호층의 반복 스택(110)이다. 진공(100)과 스택(110) 사이에는, 복합 보호층(140)이 삽입되어 있다. 도 4의 배열에서, 복합 보호층(140)은 진공(100)에 노출된 Si 부계층(170) 및, Si 부계층(170)과 스택(110) 사이의 Mo 부계층(180)으로 구성되어 있다. 이러한 Si 부계층(170)은 Mo 층을 산화되지 않도록 보호하는 SiO2 코팅(190)을 성장시킨다.
기술된 바와 같이, 보호층(130)의 전체 두께는 보통 EUV 방사선에 대해 투과성을 가지면서 수소 이온 및 라디칼이 MLM 구조로 확산되는 것을 차단하기 위해 약 10nm 내지 약 50nm의 범위를 갖고 있다. Si 부계층(170)은 약 2nm 내지 약 4nm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. Mo 부계층(180)은 약 10nm 내지 약 20nm의 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하다. SiO2 코팅(190)은 약 1nm 내지 약 2nm의 범위의 두께를 가질 것이다. 이러한 치수는 예일 뿐이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
보호층(130)은 또한 Mo를 포함하는 화합물로 구성될 수 있다. 보호층(130)을 위한 재료의 하나의 후보는 몰리브덴 디실리사이드, MoSi2이다. MoSi2는 (Mo 및 Si가 상태도에 따라 평형 상태에 있기 때문에) 고온에서 탁월한 안정도를 갖는 고용융점(2030℃)을 갖는 단단하고 내산화성 재료이다. 이것은 또한 화학 침식에 양호한 장벽이고 수소 확산될 가능성이 높다. 이것은 높은 열 전도성을 갖는다. 13.5nm EUV 방사선에 대한 투명도는 매우 높다. 예를 들어, MoSi2/Si 스택에 기초한 고온 다층 코팅은 탁월한 고온 및 장기 안정성을 보여주었다.
MoSi2 층은 거의 비정질 층 성장을 갖는 매우 분산된 방식으로 증착될 수 있다. 이것은 두꺼운 Mo 층의 미세결정질 성장과 비교하여 상당한 장점이다.
따라서, 본 발명의 이러한 실시예에 따라, 최종 배열은 다음의 구조를 가질 수 있다.
MoSi2(보호층)
Si/Mo(스택)
기재
MoSi2 보호층은 약 20nm 내지 약 30nm의 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 치수는 예일 뿐이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
MoSi2 보호층에는 또한 SiO2 보호 코팅이 제공될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시예에 따라, 최종 배열은 다음의 구조를 가질 수 있다.
SiO2(보호층)
MoSi2(보호층)
Si/Mo(스택)
기재
SiO2 보호 코팅은 약 1nm 내지 약 3nm의 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하다. MoSi2 보호층은 약 20nm 내지 약 30nm의 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 치수는 예일 뿐이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
유사한 코팅이 MoSi2 대신에 Mo2C, NbC 또는 NbSi2에 의해 행해질 수도 있다. 다른 후보는 Mo2C(몰리브덴 탄화물)이다. 다른 후보는 상응하는 니오븀 화합물, NbSi2 및 NbC이다. 또한 13.5nm에서 높은 투명성을 갖는 SiC, ZrC, ZrB2, B4C와 같은 다른 탄화물 또는 붕소화물이 재료로서 고려될 수도 있다.
또한, 스택(110)은 스택(110)을 구성하는 반복 단위(Si/Mo 또는 Si/b/Mo/b)의 일부 또는 모두의 부분으로서 내부 보호층을 포함할 수 있다. 이러한 내부 보호층은 스택의 외부의 보호층 대신에 사용될 수 있다. 따라서, 스택(110)은 Si/Mo 반복 단위, 또는 동등하게 Mo/Si 배열을 위한 Si 및 Mo의 교호 단위를 갖는 대신에, 반복 단위를 위한 Mo/p/Si/p의 배열을 갖고 있다(여기에서, "p"는 내부 보호층을 나타낸다). 이것은 Mo 또는 Si의 210의 층, Mo 또는 Si의 다른 것으로 구성된 층(220), 및 개재 내부 보호층(230)으로 구성된 반복 단위(200)를 도시하는 도 5에 도시되어 있다. 이러한 내부 보호층(230)은 각 반복 단위(200)의 일부일 수 도 있거나 스택(110)의 다수의 최외부 반복 단위(200)에 있을 수도 있다. 이러한 내부 보호층(230)은 또한 수소 확산을 차단할 수도 있고 주석 이온에 의한 관통을 감소시킬 수도 있고 열을 방산할 수도 있다. 내부 보호층(230)이 적어도 스택(110)의 외부 반복 단위에 있기 때문에, 다른 부계층과 같이 희생될 수 있다.
내부 보호층(230)을 위한 적절한 재료는 약 0.8nm의 두께를 갖는 Si3N4 및 약 1nm의 두께를 갖는 MoSi2이다. Si3N4 및 MoSi2 층은 이들의 높은 안정도 때문에 현재 선호되고 있다. 보호층 재료는 또한 SiC, SiB6, B4C, NbSi2, Mo2C, 및 BN이 될 수도 있다. 이러한 층은 모두 13.5nm에서 EUV 방사선에 상당히 투명하고 수소 확산, 이온 침투 및 열 전파에 대한 장벽으로서 기능한다. 대부분의 경우에, 층 성장은 비정질 또는 거의 비정질이다.
보호층 두께는 전체 반복 단위(200)의 선호 두께가 13.5nm에 대해 높은 반사성 다층 코팅에 대해 약 7nm이기 때문에 약 0.4nm 내지 약 1.2nm의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 내부 보호층(230)은 각 반복 단위(200), 특히 외부 반복 단위(200)에서 적어도 한 번 발생하는 것이 바람직하고 2번 발생하는 것이 보다 바람직하다.
이러한 다층 코팅의 타입은 코팅층 부식에 맞다. 콜렉터 수명은 이러한 부식이 균일하게 일어나지 않더라도, 희생층이 부식으로 인해 손실될 때 스택의 본래 특성이 변하지 않는다는 사실에 의해 연장된다.
이러한 방법이 사용되면, 부식되지 않는 코팅의 경우에서 충분한, 60개의 반복 단위(200)를 스택으로서 증착하는 대신에, 약 80 내지 약 2000의 범위의 반복 단위(200)의 수를 갖는 스택을 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 실선이 고정되지 않은 수의 반복 단위의 반복을 나타내는, 반복 단위(200)으로 구성된 스택(110)을 도시한 도 6에 묘사되어 있다.
하나의 예는 주기의 각각(또는 적어도 가장 바깥쪽 주기)이 다음의 구조를 갖는 약 500개의 주기를 갖는 스택이다.
Mo(층)
Si3N4(보호층)
Si(층)
Si3N4(보호층)
이러한 배열에서, 가장 바깥쪽 Mo 층은 3nm의 두께를 갖는 것이 바람직하고, Si층은 3.5nm의 두께를 갖는 것이 바람직하고, Si3N4 보호층은 약 0.8nm의 두께를 갖고 있다. 이러한 치수는 예일 뿐이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
다른 예는 주기의 각각(또는 적어도 가장 바깥쪽 주기)이 다음의 구조를 갖는 약 500개의 주기를 갖는 스택이다.
Mo(층)
MoSi2(보호층)
Si(층)
MoSi2(보호층)
이러한 배열에서, 가장 바깥쪽 Mo 층은 3nm의 두께를 갖는 것이 바람직하고, Si층은 3.5nm의 두께를 갖는 것이 바람직하고, MoSi2 보호층은 약 1nm의 두께를 갖고 있다. 이러한 치수는 예일 뿐이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
당업자는 상술된 다양한 보호층이 마그네트론 스퍼터링과 같은 다수의 공지된 프로세스중 하나를 사용하여 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 당업자는 하나 이상의 접착층이 예를 들어, 기재와 스택 사이에 또는 보호층과 스택 사이에, 공지된 방식으로 개시된 배열에 포함될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 접착층은 비정질 실리콘과 같은 다수의 공지된 재료중 하나로 제조될 수 있다.
상기 설명은 하나 이상의 실시예를 포함하고 있다. 물론, 상술된 실시예를 설명하기 위한 모든 상상할 수 있는 부품 또는 방법의 결합을 설명할 수는 없지만, 당업자는 다양한 실시예의 많은 추가 결합 및 변경이 가능하다는 것을 이해할 수 있다. 따라서, 상술된 실시예는 첨부된 청구항의 정신 및 범위에 있는 이러한 변경, 수정 및 변형 모두를 포함하는 것으로 의도되어 있다. 또한, 용어 "포함하다"가 상세한 설명 또는 청구범위에 사용될 때, 이러한 용어는 청구범위에서 채용될 때 용어 "구비하다"와 같이 유사한 방식으로 포함의 의미를 갖고 있다. 또한, 기술된 특징 및/또는 실시예의 소자가 단수로 기술되거나 청구되어 있지만, 특별히 언급되지 않으면 복수의 의미도 갖고 있다. 또한, 임의의 특징 및/또는 실시예의 모두 또는 일부는 달리 언급되지 않으면 임의의 다른 특징 및/또는 실시예의 모두 또는 일부와 함께 사용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 극자외선을 반사하기 위한 광학 소자로서,
    적어도 2개의 유전 재료의 교호층의 스택; 및
    상기 스택의 최외층에 배치된 보호층을 포함하고,
    상기 보호층은 ZrN, Y2O3, Al2O3, MoSi2중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보호층은 ZrN을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보호층은 Y2O3를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 보호층은 Al2O3를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 보호층은 MoSi2를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 보호층은 주로 Al2O3로 이루어진 제1 층 및 주로 Si로 이루어진 제2 층을 포함하고, 상기 Si 층은 SiO2의 코팅을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 보호층은 주로 MoSi2로 이루어진 제1 층 및 주로 SiO2로 이루어진 제2 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  8. 극자외선을 반사하기 위한 광학 소자로서,
    기재;
    적어도 2개의 유전 재료의 교호층의 반복 단위의 상기 기재 상에 위치된 스택을 포함하고,
    적어도 상기 반복 단위의 부분 집합은 Si3N4를 포함하는 내부 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  9. 제8항에 있어서, 상기 부분 집합은 상기 기재 보다 상기 스택의 외표면에 보다 가까운 반복 단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  10. 제8항에 있어서, 상기 스택의 외표면에 배치된 외부 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  11. 제10항에 있어서, 외부 보호층은 ZrN을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  12. 제10항에 있어서, 외부 보호층은 Y2O3를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
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