TW201303519A - 偏向鏡與包含此偏向鏡之用於微影之投射曝光裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種用於微影投射曝光裝置的偏向鏡，該微影投射曝光裝置藉由以切線入射來使用偏向鏡以照射在該投射曝光裝置之物體平面中的物體場。該偏向鏡由基板及至少一個層系統組成，及在操作期間，光以多個入射角撞擊在該偏向鏡上，其中該層系統係設計成對於波長小於30 nm的光，對於55°及70°之間的入射角，反射率的變動小於20%，尤其小於12%。

Description

偏向鏡與包含此偏向鏡之用於微影之投射曝光裝置
本發明有關一種偏向鏡(deflection mirror)。此外，本發明有關一種包含此偏向鏡之用於微影之投射曝光裝置。
用於EUV波長範圍的微影投射曝光裝置仰賴所用具有高反射率的反射鏡(mirror)，因為第一，個別反射鏡的反射率值乘積決定投射曝光裝置的總傳輸，及因為第二，EUV光源在其光功率上受到限制。
例如，從DE 101 55 711 A1得知用於EUV波長範圍之具有高反射率值的反射鏡。其中描述的反射鏡由塗覆於基板(substrate)上且具有一系列層的層系統(layer system)組成。此具有層系統(所謂「多層」)的反射鏡一般以幾乎法線入射(即，入射角在0°及45°之間)操作。相反地，在幾乎切線入射(即，入射角在45°及90°之間)之下，一般使用具有單層的反射鏡，該單層由金屬組成。
因此，對主要具有切線入射的反射鏡而言，為了增加在法線入射及切線入射間之轉變範圍中入射角的反射率，已知有結合多層與單層的反射鏡。在此例中，反射鏡被分成多個離散區(discrete zone)。在該等離散區中的每一者中，可使用所提到的塗層之一。例如，在US2010/0284511中，將此反射鏡描述為用於EUV光源的收集器鏡(collector mirror)。然而，這些收集器鏡的缺點是每一離散區塗布了具有均勻厚度的專用層系統 (dedicated layer system)。這導致每一區中反射率的上升及隨後下降。在這些區的連接位置處，出現反射率曲線中的局部最小數，儘管對使用此反射鏡作為收集器鏡而言，這些最小數並不重要，但對於使用此反射鏡作為直接在投射曝光裝置遮罩(mask)上游之照射光學單元(illumination optical unit)末端處的偏向鏡而言，這些最小數導致遮罩上無法忍受的強度波動(intensity fluctuation)。此外，離散區中的塗層實行起來很複雜，因為每次只能塗布一區。在此例中，其他區必須如利用蓋體保護。
因此，本發明之目的在於提供一種用於EUV微影投射曝光裝置之照射光學單元的偏向鏡，以便能夠均勻地照射投射曝光裝置的遮罩。
根據本發明，此目的利用用於微影投射曝光裝置的偏向鏡達成，該微影投射曝光裝置以切線入射(grazing incidence)來使用該偏向鏡以照射在該投射曝光裝置之物體平面(object plane)中的物體場(object field)，該偏向鏡包含基板及至少一個層系統，其中在操作期間，光以多個入射角撞擊在偏向鏡上，及其中層系統係設計成對於波長小於30 nm的光，及對於55°及70°之間的入射角，反射率的變動小於20%，尤其小於12%。
由於根據本發明之偏向鏡具有此反射率低變動的事實，入射於偏向鏡上的光分布可幾乎一致地偏向於要照射的物體場上，且這不會造成在物體場中之場上的強度波動(一致性(uniformity))或光瞳(pupil)上的強度波動(變跡(apodization))變得 明顯的光損耗。在習用的系統中，光瞳上之此強度波動利用以下方式補償：光源中較低強度的光由第一琢面元件(facet element)引導至高反射率偏向鏡的區域上，及光源中較高強度的光由其他琢面元件引導至低反射率偏向鏡的區域上。此程序具有若干缺點。首先，兩個較大的不想要的效應彼此相對地被補償。其結果是使所有有關元件在生產中對瑕玼的敏感度增加。在偏向鏡生產中的小波動可因此導致光瞳上較大的強度波動，而此波動是不容存在的。其次，EUV範圍之光源的製造商持續努力開發在所有琢面元件上提供恆定強度光的光源。因此，只要此類光源問市，上述補償將不再可行。
在本申請案的上下文中，應明白偏向鏡是其在鏡面中任何所要截面位置的最大局部曲率(maximum local curvature)小於0.2 m-1的反射鏡。此偏向鏡一般主要使光偏向，及幾乎不會促成照射光學單元的光學成像。平面鏡尤其沒有局部曲率，因此也不是成像光學元件。
此外，本發明之目的利用一種用於微影投射曝光裝置的偏向鏡達成，該微影投射曝光裝置以切線入射來使用該偏向鏡以照射在該投射曝光裝置之物體平面中的物體場，該偏向鏡包含基板及至少一個層系統，其中在操作期間，光以多個入射角撞擊在偏向鏡上，及其中層系統係設計成對於波長小於30 nm的光，對於大於55°的入射角，達成至少30%的反射率。
由於根據本發明之偏向鏡對於大於55°的入射角具有高反射率的事實，與先前僅基於個別金屬層的偏向鏡相比所達成的 是，入射於偏向鏡上的光分布幾乎一致地偏向於要照射的物體場上，且這不會造成在場上的一致性或光瞳變跡中變得明顯可見的光損耗。
結果，根據本發明之偏向鏡可以實現物體場中相對於最大強度的強度變動小於1%，及照射光學單元之對應的變跡小於2%。
在本文中，術語「層」代表全面塗覆於基板或另一層上的單層材料。此種層就其厚度而言，可在橫向上有所變化。應明白層系統是一系列位在彼此上方的一或複數個層，其中直接鄰接彼此之上的層由不同的材料組成。在偏向鏡上兩個不同位置處互相對應之所有層的厚度僅以相同因數而有所差異。因此，在最極端的例子中，層系統亦可僅由一層組成。已知以週期性或非週期性序列由兩個或更多層組成的層系統。將具有多於一層的層系統定名為「多層」。可以材料從基板至周圍介質的順序及其相對於參考厚度的相對厚度描述層系統。此參考厚度例如可以是層設計的總厚度。應明白局部層厚度是相同位置之所有層厚度的總和。層系統亦包括其在基板上的橫向寬度。層系統可覆蓋基板表面全部或僅部分。
對於在0°與20°之間的入射角間隔而言，包含此層系統的偏向鏡具有反射率大於30%。在此例中，光的反射率取決於光的極化(polarization)。光可分成兩個正交極化成分(orthogonal polarization component)。入射平面(plane of incidence)延伸包含偏向鏡在入射光線撞擊位置(impingement location)之表面的法 線及入射光線本身。兩個極化成分之一者垂直於入射平面(s極化)，及另一者位在入射平面中(p極化)。未極化反射率形成為兩個正交極化成分之反射率值的平均值。由於EUV波長範圍的微影曝光裝置通常以未極化光進行操作，在本文中以未極化反射率曲線(u極化)為基礎。
此多層可用性通常受到布魯斯特角(Brewster angle)的限制。根據定義，在該角度下不會反射其極化因數(polarization factor)位在入射平面中(p極化)的光。據此，對反射後的未極化入射而言，亦缺少此成分。布魯斯特角由層材料的折射率決定，且對於波長範圍在5 nm及30 nm之間的光非常接近45°，因為已知材料在該波長下的折射率非常接近1。
光線的入射角在此例中定義為光線在偏向鏡上的撞擊位置處，在光線入射方向及偏向鏡表面法線之間的角度。又將入射角定名為AOI。在偏向鏡的每個位置處，光線可從不同方向撞擊(impinge)。偏向鏡的平均局部入射角(average local angle of incidence)是撞擊偏向鏡相同位置處之所有光線入射角的平均值。因此，偏向鏡的平均局部入射角取決於偏向鏡本身的形狀及其在光學系統中的位置。局部入射角間隔(local angle-of-incidence interval)形成為最大入射角及最小入射角之間的差值。全域入射角間隔(global angle-of-incidence interval)因此由出現在偏向鏡整個使用區域上的最大入射角及出現在偏向鏡整個使用區域上某處的最小入射角之間的角間隔形成。
然而，在投射曝光裝置中，也需要使用入射角大於55°的偏 向鏡。尤其對於大於65°的入射角，已知有具有切線入射的偏向鏡。該等偏向鏡的塗層通常由如由金、釕、銠或鈀構成的個別金屬層組成。該等偏向鏡取決於入射角的反射率從65°的約30%上升至90°的100%。以切線入射操作的偏向鏡具有10°或10°以上的全域入射角間隔。從全域入射角間隔，使用反射率曲線，也就是說反射率取決於入射角，此造成所使用光10%或10%以上的強度變動。此強度變動導致減損照射系統的照射品質(illumination quality)，及因而減損投射透鏡的成像性能(imaging performance)。對於小於55°的入射角，未極化光的反射率落在30%或30%以下。反射率是反射強度與入射強度的比率。結果，反射率值在0及1之間的範圍中變化。或者，可將反射率指定為百分率。在此例中，反射率1正好對應於100%。
在一具體實施例中，將至少一個層系統塗覆於基板上，該至少一個層系統的局部層厚度(local layer thickness)隨著在反射鏡基板上的位置而連續變化。因此，不會發生先前技術已知之各區的連接位置。此外，本發明具有此塗層生產比較簡單的優點。如果僅出現一個層系統，則可以單次塗層將塗層塗覆在基板上。局部厚度因數(local thickness factor)因塗層裝置的調適而產生。層系統的厚度在此例中有所變化，致使在鏡面任何位置處的最大局部層厚度比最小局部層厚度至少大1%。也可以大10%或更高。以此方式，對於超過55°的入射角，在小於30 nm的波長下，獲得高反射率，即，30%或30%以上。
厚度因數是共同因數(common factor)，給定層系統在基板某位置之該等單層之所有厚度乘以此共同因數，以獲得偏差厚度 (deviating thickness)。厚度因數與具有參考厚度(reference thickness)的層系統有關。此參考厚度例如可以是標稱層設計(nominal layer disign)的厚度或偏向鏡特定位置的厚度。厚度因數1因此恰好對應於此參考厚度。
作為另一自由度的厚度因數使得以下成為可能，可以控制的方式，調適偏向鏡的不同位置，導致發生在這些位置的不同局部入射角間隔，而不必改變偏向鏡本身的層設計。對於偏向鏡不同位置處的較大入射角間隔，根據本發明之偏向鏡產生比相關聯的層設計在恆定厚度因數1的情況下原本所允許的反射率值還高的反射率值。由於厚度因數的調適，不僅可以在高入射角下達成高局部平均反射率，且亦可進一步減少根據本發明之偏向鏡在入射角上的反射率變動。
已瞭解到在大於布魯斯特角的入射角下，隨平均入射角增加而增加的厚度因數導致較大入射角範圍的未極化輻射的反射率單調地(monotonically)增加。因此，在一具體實施例中，厚度因數隨入射角增加而增加。
在此，應明白單調增加是指對於偏向鏡上具有第一入射角及第二入射角(其中第二入射角大於第一入射角)的每一對位置，相關聯的反射率增加或至少維持恆定。因此，與第二入射角相關聯的第二反射率大於或等於與第一入射角相關聯的第一反射率。
在本發明之一具體實施例中，基板被層系統覆蓋。在此例 中，層的厚度因數被挑選，致使為了增加偏向鏡上的平均入射角，具有所考量之波長的光以此入射角撞擊在偏向鏡上的反射率同樣增加或維持在相同的位準。由於厚度因數之此挑選，反射率在整個偏向鏡上變得最大。尤其，對於大於70°的所有平均入射角，可達成50%或50%以上的反射率。亦可將可使用的角範圍擴大為大於65°或甚至大於60°的所有角度。
在一具體實施例中，層系統由從材料群組：釕、鉬及矽選擇或組合為化合物的材料組成。然而，亦可使用其他塗層材料。
另外還瞭解到，為了獲得針對入射角大於55°的反射率50%，甚至可以使用具有比低於布魯斯特角之入射角範圍所知更少週期(period)的多層。因此，具有10至15個週期的多層在大於55°的入射角下已經獲得大於50%的反射率。已發現到，在60°及70°之間的入射角範圍中，具有多於10個週期的所有層系統已經導致相似的反射率，尤其導致超過60%的反射率。從小於45°的入射角(也就是說小於層材料之布魯斯特角的入射角)下使用週期性層，已知週期數N為30或30以上。在較大平均入射角的範圍中，即，對大於55°的入射角而言，根據本發明之厚度因數的變動不僅導致單調反射率曲線(monotonic reflectivity curve)，且該等多層亦具有較低週期數及因此也更容易生產。
在另一具體實施例中，該至少一個層系統在高折射率及低折射率材料之間具有至少一個障壁層(barrier layer)。障壁層由從材料群組：B4C、C、石墨烯(graphene)、Si氮化物(Si nitride)、Si碳化物(Si carbide)、Si硼化物(Si boride)、Mo氮化物、Mo碳 化物、Mo硼化物、Ru氮化物、Ru碳化物及Ru硼化物選擇或組合為化合物的材料組成。這些提到的材料防止層系統中的層互相擴散。
在此例中，在EUV波長範圍中的術語「高折射率」及「低折射率」為有關層系統週期中相應配對層的相對術語。只要具有光學高折射率效應的層與其光學相對較低折射率層組合為層系統週期的主要組成物，層系統一般在EUV波長範圍中發揮作用。
包含材料B4C及具有厚度在0.35 nm及0.8 nm之間(較佳在0.4 nm及0.6 nm之間)的障壁層實際上導致層系統的高反射率值。尤其對由釕及矽構成的層系統而言，由B4C構成的障壁層對障壁層厚度值在0.4 nm及0.6 nm之間而言，展現出反射率最大值。
在另一具體實施例中，根據本發明之偏向鏡包含帽蓋層系統(capping layer system)，其具有至少一個層，其由終止偏向鏡的層配置的化學惰性材料構成。帽蓋層系統是離基板最遠的層。藉此保護該偏向鏡不受環境影響。實際上，取自群組釕或Si碳化物的材料已證實值得使用。
在另一具體實施例中，偏向鏡包含橫向上在第一層系統旁邊的第二層系統。反射率曲線可藉此調適成更適於用於微影之投射曝光裝置的需求。
該第二層系統可由單層合適的反射材料組成。釕、金、銠或鈀為此類材料的實例。然而，同樣可使用其他材料。第二層系統亦可以是具有非週期性序列之相對厚度之多個單層的多層。在此具體實施例中，邊界線(boundary line)出現在兩個層系統之間。概念上，該邊界線形成為基板上明確定義的材料梯級(step)。由於生產之故，所以可能發生梯級模糊不清的情況。兩個層系統因此配置在橫向上鄰接。
包含至少兩個彼此在旁配置之層系統的另一具體實施例具有一個共同層(common layer)或少於五個共同層的層系統。由於作為第一層系統的多層區域及作為第二層系統(作為最頂層)的單層區域可包含共同材料，如釕，有利的是以同步塗層實施此層。在此具體實施例中，離基板最遠之層的厚度因數首先在0.8及2之間的厚度因數範圍中變化，然後增加至10或10以上的厚度因數。在空間限定區域中，出現多層。多層的週期性層終止於邊界線或終止於其附近，最頂層的厚度因數在此大幅增加。
在另一具體實施例中，第二層系統包含除了第一層系統之一層以外的所有層。第一層系統的層數以n表示。因此，第二層系統包含第一層系統的至少n-1個層。結果，可對兩個層系統的共同層達成同步塗層。
在另一具體實施例中，將邊界線體現為在特定平均入射角下的一條線。在本文中，將該特定入射角定名為「限角(limiting angle)」。因此，以小於該限角的平均入射角撞擊在偏向鏡上的光線被多層反射，及以較大平均入射角撞擊在偏向鏡上的光線 被單層反射。該邊界線在偏向鏡基板上的形狀取決於光學系統的設計及偏向鏡在光學系統中的配置。此類偏向鏡具有筆直邊界線。然而，也可以有彎曲的形狀。在此例中，限角大於65°，較佳大於70°，尤其較佳大於75°。
另一具體實施例利用EUV波長範圍之微影裝置之照射系統具有收集器的事實。該收集器具有以下任務：收集來自最大的可能立體角範圍(solid angle range)之來源的光，及將此光耦合至光學照射系統中。由於該等收集器需要機械安裝座(mount)及支柱(strut)，在照射系統下游反射鏡出現遮蔽區域。在本文中，應明白遮蔽區域是指光學元件上所用光強度局部減少至小於所用光在相關光學元件上最大強度的10%的區域。在此例中，所用光是促成將遮罩上結構成像於晶圓上的波長範圍。舉例而言，在中心波長為13.5 nm的情況下，應將所用光從約13.3至13.7 nm的範圍納入考慮。與中心波長偏差2倍或2倍以上的波長無法促成成像。
因此，權宜之計是挑選邊界線，致使邊界線落在被遮蔽不受所使用光照射的區域內。邊界線區域中的製造缺陷對於成像遮罩結構於晶圓上沒有任何影響。由遮蔽決定的邊界線可與由限角定義的邊界線重合。無論重合與否，同樣取決於系統的光學設計。
對於所有塗層材料，在不顧吸收的情況下，入射角90°的反射率必須為1，即，100%。另一方面，為了獲得良好的成像品質，有利的是鏡面上的反射率變動較小。多層在大於55°的入射 角範圍中具有反射率大於50%，較佳大於65%，尤其較佳大於70%。如果具有一單層的第二層系統以較高入射角鄰接，則這將導致一種增加，從多層在其最高入射角下的反射率至在90°入射角下的100%。
因此，在另一具體實施例中，第二層系統的反射率在高入射角下以如此方式衰減，致使反射率曲線在大入射角範圍中展現出僅小小的反射率變動。在此例中，此範圍越大越好，較佳入射角在60°及75°之間，尤其較佳入射角在55°及80°之間。在兩個層系統之共同入射角範圍上的反射率變動因而越小越好，較佳小於10%，尤其較佳小於5%。可以不同技術實行反射率在入射角大於75°下之此衰減。
在一具體實施例中，將吸收層(absorbent layer)塗覆於第二層系統。舉例而言，適合此目的之材料選自以下群組：Cr、TiN、TaN、TaBN、CrN、Mo、Au、Ir、Ni、Cu、Co、Pt。然而，在所使用光波長範圍中吸收的任何其他材料亦適合。
在另一具體實施例中，以有目標的方式增加第二層系統的粗糙度，致使結果反射率降低。
此外，本發明之目的利用一種用於微影投射曝光裝置的照射光學單元達成，該照射光學單元包含具有多個反射琢面元件的至少一個光學元件及前述偏向鏡，其中該偏向鏡以切線入射將琢面元件所調製的光偏向於投射曝光裝置之物體平面中的物體場上，因而使得物體場受到均勻照射。
使用根據本發明之EUV照射光學單元中的偏向鏡可以確保在物體場上小於物體場最大強度1%的強度變動下均勻照射物體場。這對於先前完全基於金屬單層的偏向鏡是不可能的。此問題在未來系統也將越來越嚴重，因為在該等系統的較高數值孔徑(numerical aperture)下，對照射光學單元的偏向鏡而言，入射角光譜將不可避免地在較低入射角方向中移位(shift)。
在一具體實施例中，照射光學單元的偏向鏡是平面鏡，且設置為直接在投射曝光裝置物體平面上游之照射光學單元的最後一個反射鏡。此類作為偏向鏡的平面鏡生產相對較簡單，及在照射光學單元中可相對較簡單地安裝及對準。
此外，本發明之目的利用包含根據本發明之偏向鏡或根據本發明的照射光學單元的投射曝光裝置達成。
從本發明參考圖式之例示性具體實施例(顯示本發明的重要細節)的以下說明，及從申請專利範圍，將明白本發明的更多特徵及優點。個別特徵各可個別地由其本身實現，或在本發明變化中，以任何所要組合實現為複數個特徵。
圖1以示意圖顯示用於微影之投射曝光裝置的偏向鏡1的截面圖。該偏向鏡包含基板3及至少一個層系統5。層系統係設計成對於以大於55°之平均入射角9撞擊且波長小於30的光7，達成至少30%的反射率。層系統5由一系列高折射率及低折射 率層17、19組成。層系統係為已知，其中從基板開始，首先是低折射率材料及接著是高折射率材料，其順序也可以相反。平均局部入射角9與表面法線23有關。圖中以極為誇大的方式圖解層系統5的厚度輪廓。因此看起來好像表面法線23僅垂直於基板3而不垂直於層系統的表面。然而，由於EUV光之層系統的總厚度小於偏向鏡的直徑若干倍，區域中與光線7有關的層系統實際上平行於基板3。層系統5具有在橫向上變化的局部厚度15。在此例中，層系統的最小局部厚度11與層系統的最大局部厚度13偏差最小局部厚度11的至少1%。偏差最小局部厚度11的至少10%尤其有利。
可用以達成此結果的一個層系統5如下。
表1：在13.5 nm下所使用的折射率=n-i＊k。
在此使用以下短記法：基板/.../(HBLB)＊ N/帽蓋層系統C
在此例中，在符號上以字母H代表高折射率層的厚度，字母L代表低折射率層的厚度，字母B代表障壁層的厚度，及字母C代表化學惰性終止層的厚度。N是週期數。
在此例中，在括弧間指示之單一層的厚度應用單位[nm]。在此所使用的多層中不使用任何障壁層。所使用的層設計因此可按以下短記法指定：基板/.../(8.55 Si 6.45 Mo)＊ 15/1.5 Ru
挑選參考符號致使圖1中圖解的物件具備一位數或兩位數的數字。其他圖中圖解的物件具有三位數或三位數以上的參考符號，其中最後兩位數指明物件，及在前面的一位數指明圖解物件之圖的編號。複數個圖中所圖解之對應物件的參考數字的最後兩位數因此是一致的。視需要，可在有關先前圖式的文字中找到這些物件的描述。
圖2顯示所使用的厚度因數為平均入射角之函數的實例。決定厚度因數致使在波長13.5 nm下，針對對應的入射角獲得最大可達反射率。
圖3顯示單層釕之非極化輻射的反射率曲線。在反射率曲線中，將反射率R_max圖解為入射角AOI的函數。圖中的反射率定在0及1之間的範圍中。在具有切線入射的偏向鏡上使用大於70°之入射角的高反射率。以切線入射操作之此類偏向鏡對於層系統厚度的波動相對較不敏感。只要層厚度大到足以確保 反射率，另外增加厚度幾乎不會改變反射率。因此，此類層系統可以簡單的方式製造。
所有折射率均為波長相依(wavelength-dependent)。因此，所顯示的所有反射率曲線僅對於特定波長有效。在此所示具體實施例中，挑選13.5 nm。然而，對於其他波長亦可達成對應的結果。
圖4顯示多層之入射光之不同極化狀態的三個反射率曲線。最大可達反射率係標繪為入射角的函數。在固定厚度因數下，最大可達反射率形成為多層之反射率的最大值。如果厚度因數增加，則最大可達反射率的位置移位至較高入射角。因此，針對在此位置出現的入射角，調適偏向鏡上的厚度因數，可獲得各情況下的最大可達反射率。圖4中已選定在各情況下有關標繪入射角的最佳厚度因數。反射率曲線上的每個點因此屬於不同的明確調適厚度因數。在此所顯示的具體實施例中，層系統的厚度從平均入射角55°的13 nm變化到平均入射角70°的厚度26 nm。在此實例中，厚度因數的變動為2倍。對增加的入射角而言，未極化光的反射率亦增加或維持在已經達到的位準。反射率曲線因此單調地上升。如果偏向鏡上僅需要較小的入射角範圍，則較小的厚度因數變動亦足以達成反射率的所要單調行為。針對p極化光產生相同的行為。在此範例中，針對未極化光調適厚度因數。
圖5示意顯示用於微影之投射曝光裝置的偏向鏡501的截面圖。該偏向鏡包含基板503及至少一個層系統505。層系統係 設計成對於以大於55°之平均入射角509撞擊且波長小於30 nm的光507，達成至少30%的反射率。分別在高折射率及低折射率層517、519之間插入障壁層525。此障壁層阻礙個別材料之化學化合物的形成及還有材料彼此間的互相擴散。障壁層525由從材料群組：鉬、矽、B4C、C、Si氮化物、Si碳化物、Si硼化物、Mo氮化物、Mo碳化物、Mo硼化物、Ru氮化物、Ru碳化物及Ru硼化物選擇或組合為化合物的材料組成。層系統具有在橫向上變化的局部厚度515。在此例中，層系統的最小局部厚度511與層系統的最大局部厚度513偏差最小局部厚度的至少1%。此處，帽蓋層由釕組成。同樣可使用Si碳化物。
圖6示意性顯示第一層系統605及第二層系統631的截面圖。在此具體實施例中，將兩個層系統塗覆於基板603上。第一層系統605是週期性構成的多層。僅顯示一個週期的高折射率及低折射率層617及619。在此具體實施例中，多層的厚度因數從圖6左邊線性增加至中心。這以層材料的楔形形狀圖解。在右邊區域塗覆由單層組成的第二層系統631。顯示具有恆定厚度輪廓(constant thickness profile)的第二層系統；其他變量(如線性厚度輪廓)亦有利地取決於光學系統。
圖7顯示第一層系統實現為多層及第二層系統實現為單層之本發明之具體實施例的反射率曲線。以中斷的線顯示單層系統的相應反射率曲線。實線表示整個偏向鏡的反射率輪廓。在偏向鏡之入射角小於70°的空間區域中，以調適的厚度輪廓塗覆多層605；在入射角大於70°的區域中，塗覆單層631。所顯示的反射率曲線與由包含鉬及矽作為層材料之15個週期構成的多 層有關。在此例中，由B4C構成的障壁層分隔單層。為保護不受環境的影響，以由釕構成的最頂層保護多層。在此例中，最頂層是離基板最遠的一層。偏向鏡在從45°至85°的整個入射角範圍上，具有反射率曲線的單調增加輪廓。由於在90°的反射率上升至100%，此輪廓同樣在85°及90°之間的範圍(未顯示)中單調上升。結果，照射系統之一更有利的所使用光分布形成，及達成更佳的成像品質。尤其在平均入射角在55°及70°之間的反射率中的穩定區(plateau)因無關入射角之反射率變動小於10%而別具特色。在此範例中，平均入射角55°的反射率是58%，及平均入射角70°的反射率是68%。此範圍尤其有利於成像效應。
在另一例示性具體實施例中，圖8顯示第一層系統805及第二層系統831的示意截面圖。在此具體實施例中，將兩個層系統塗覆於反射鏡基板803上。已瞭解到使用釕達成各種目的。首先，其用作僅由單層組成之切線入射層系統的塗層材料，其次，其用作多層的帽蓋層。在此具體實施例中，對於兩個層系統805及831，至少一個層是共同的。在圖8中，離基板最遠的層821出現在偏向鏡的整個區域上。此層的大幅非線性厚度因數可在此例中形成。其中有若干層僅出現在偏向鏡之空間限定區域上，諸如多層817及819的週期性層。取決於層設計，在完成的偏向層上可出現多達5層。
圖9示意性顯示具有至少第一層系統905及第二層系統931之偏向鏡901的截面圖。在此具體實施例中，將第一層系統905體現為具有帽蓋層921的多層。第一層系統的層數總共為n。第二層系統931含有第一層系統中除了一層外的所有層。第二層 系統因此含有亦出現在第一層系統中的n-1層的整個群組933。在圖解的具體實施例中，將另一單層932加入n-1層933。第二層系統亦可含有非週期性第二多層作為另一層。同樣可將第一層系統體現為單層。
圖10示意性顯示包含照射光學單元1069之投射曝光裝置1067的組態。在此例中，照射光學單元1069包含具有複數個第一反射琢面元件1073的第一光學元件1071，及具有複數個第二反射琢面元件1077的第二光學元件1075。配置在第二光學元件1075下游的光路徑中的是第一反射鏡1081及第二反射鏡1083，二者均可以法線入射操作，也就是說輻射以0°及45°之間的入射角撞擊在兩個反射鏡上。偏向鏡1085配置在下游，其將撞擊在其上的輻射引導至物體平面1049中的物體場1087上。偏向鏡1085以切線入射操作，也就是說輻射以45°及90°之間的入射角撞擊在偏向鏡上。本發明係使用在此偏向鏡上。負載反射結構的遮罩配置在物體場1087的位置處，該遮罩借助投射光學單元1051成像於影像平面1053中。投射光學單元1051包含六個反射鏡1055、1056、1057、1058、1059及1060。投射光學單元1051的所有六個反射鏡各具有反射光學表面，其沿繞著光軸1061為旋轉對稱的表面延伸。
圖11示意性顯示偏向鏡1101。以劃有影線的方式顯示偏向鏡上為微影裝置之照射系統的所用光所撞擊的那個區域1136。未顯示可能的安裝座、校正元件或為微影裝置操作所需但對本發明不重要的其他物品。不同的影線指示哪個平均入射角發生在偏向鏡的哪個位置。描繪局部x-y座標系統。在此範例中， 發現到平均入射角在鏡面上的變動發生在成像的y方向中。在x方向中，平均入射角在各情況中維持恆定。鏡面上的其他平均入射角分布也有可能。圖11描繪將偏向鏡分成兩個區域1137及1139的邊界線1135。在此例中，邊界線1135識別限角在偏向鏡上的位置。取決於光學設計，亦可能出現彎曲的邊界線。此處挑選70°作為限角。偏向鏡具有較小入射角的區域，也就是說圖11中的下方區域1137，覆蓋有多層。在此例中，該多層具有厚度因數的變動。在此例中，可從圖2推測厚度因數。在此例示性具體實施例中，偏向鏡上具有比限角大之入射角的區域1139塗布有單層的釕。
圖12示意性顯示另一偏向鏡。如同圖11，在此顯示偏向鏡之所用光原則上可能撞擊的區域1201。用於EUV波長範圍的微影裝置含有收集器鏡1067。系統中的機械邊界條件可導致遮蔽區域。因此，在偏向鏡1085上，所使用光僅撞擊在區域1205及1231上。在其間的區域1241被遮蔽。在此例中，有利的是不以入射角定義塗層的區域，而是將在塗層區域之間的邊界線1235放進遮蔽區域1241中。在區域1205中塗覆多層，及在區域1231中塗覆單層的釕。當然，同樣地，亦可在區域中塗覆具有不同厚度因數輪廓的兩個不同多層或相同多層。由於在區域之間的邊界線1235現在位在偏向鏡未使用的部分中，所以可放寬對於塗層之轉變區域(transition region)之精確度的需求。塗層僅必須滿足微影曝光裝置在使用區域1205及1231中的需求。與直接使用的光一樣，例如由於粗糙表面處的散射或由於安裝座處的反射，真實的微影曝光裝置亦具有雜散光。因此，在如13.3 nm-13.7 nm之使用波長範圍中的光可能在幾何遮蔽區域 1241中入射。然而，此光並不因此促成將遮罩成像於晶圓上。因此，使用波長之實際撞擊在鏡面1201上之最大強度的至多10%可穿入未使用區域1241。此外，具有明顯不同波長的光(如，300 nm或1000 nm)可撞擊該處。這對本發明並不重要。
圖13示意性圖解具有至少第一層系統1305及第二層系統1331之偏向鏡1301的截面圖。在此具體實施例中，將第一層系統1305體現為具有帽蓋層1321的多層。第二層系統1331含有第二層系統離基板1303最遠及具有吸收作用的層1343。藉由在第二層系統中塗覆高吸收層1343，可以減少平均入射角大於70°的反射曲線增加。反射曲線因此具有比較平坦的輪廓，及結果是更均勻地照射遮罩。在此例中，吸收層可從材料群組：Cr、TiN、TaN、TaBN、CrN、Mo、Au、Ir、Ni、Cu、Co、Pt選擇或組合為化合物。
針對圖13的例示性具體實施例，產生如圖14所示的反射曲線。第一區域1445對應於平均入射角小於70°的反射率。此第一區域由第一層系統所產生。在第二區域1447中，以虛線方式顯示如針對沒有吸收層的單層所產生的反射曲線。實線表示第二層系統1331上之吸收層1343的反射率。實線展現出在整個入射角範圍1445及1447中的平坦輪廓。
1‧‧‧偏向鏡
3‧‧‧基板
5‧‧‧層系統
7‧‧‧光
9‧‧‧平均入射角
11‧‧‧最小局部厚度
13‧‧‧最大局部厚度
15‧‧‧局部厚度
17‧‧‧高折射率層
19‧‧‧低折射率層
21‧‧‧帽蓋層
23‧‧‧表面法線
501‧‧‧偏向鏡
503‧‧‧基板
505‧‧‧層系統
507‧‧‧光
509‧‧‧平均入射角
511‧‧‧最小局部厚度
513‧‧‧最大局部厚度
515‧‧‧局部厚度
517‧‧‧高折射率層
519‧‧‧低折射率層
525‧‧‧障壁層
601‧‧‧偏向鏡
603‧‧‧基板
605‧‧‧第一層系統
617‧‧‧高折射率層
619‧‧‧低折射率層
631‧‧‧第二層系統
801‧‧‧偏向鏡
803‧‧‧基板
805‧‧‧第一層系統
817‧‧‧高折射率層
819‧‧‧低折射率層
821‧‧‧帽蓋層
831‧‧‧第二層系統
901‧‧‧偏向鏡
903‧‧‧基板
905‧‧‧第一層系統
921‧‧‧帽蓋層
931‧‧‧第二層系統
932‧‧‧另一單層
933‧‧‧n-1層的整個群組
1049‧‧‧物體平面
1051‧‧‧投射光學單元
1053‧‧‧影像平面
1055-1060‧‧‧反射鏡
1061‧‧‧光軸
1067‧‧‧投射曝光裝置
1069‧‧‧照射光學單元
1071‧‧‧第一光學元件
1073‧‧‧第一反射琢面元件
1075‧‧‧第二光學元件
1077‧‧‧第二反射琢面元件
1081‧‧‧第一反射鏡
1083‧‧‧第二反射鏡
1085‧‧‧偏向鏡
1087‧‧‧物體場
1101‧‧‧偏向鏡
1135‧‧‧邊界線
1136‧‧‧區域
1137‧‧‧區域
1139‧‧‧區域
1201‧‧‧偏向鏡
1205‧‧‧第一層系統
1231‧‧‧第二層系統
1241‧‧‧第一層系統與第二層系統之間的區域
1235‧‧‧邊界線
1301‧‧‧偏向鏡
1303‧‧‧基板
1305‧‧‧第一層系統
1321‧‧‧帽蓋層
1331‧‧‧第二層系統
1343‧‧‧高吸收層
1445‧‧‧第一區域
1447‧‧‧第二區域
本發明例示性具體實施例係參考圖式加以詳細解說，圖中：圖1以多層中厚度輪廓的塗層顯示具有切線入射的偏向鏡；圖2顯示為平均入射角函數的厚度輪廓； 圖3顯示單層釕的反射率曲線；圖4顯示多層的反射率曲線，及兩個極化成分的反射率曲線；圖5以多層中厚度輪廓的塗層顯示具有障壁層及帽蓋層之具有切線入射的偏向鏡；圖6顯示具有第一及第二層系統之塗層的偏向鏡；圖7顯示在一區域中以多層塗布及在另一區域以釕塗布之偏向層的反射率曲線；圖8顯示具有連續釕層及局部限定區域中多層之塗層的偏向鏡；圖9顯示具有第一及第二層系統(除了一層外，與第一層系統完全相同)的偏向鏡；圖10顯示具有根據本發明之偏向鏡之用於微影之光學系統；圖11顯示偏向鏡上的入射角分布與根據入射角之塗層區域的邊界線；圖12顯示偏向鏡上根據照度分隔的塗層區域；圖13顯示具有兩個層系統之塗層及第二層系統上之吸收層的偏向鏡；圖14顯示具有連續釕層及局部限定區域中吸收層及多層之塗層的反射曲線。
1‧‧‧偏向鏡
3‧‧‧基板
5‧‧‧層系統
7‧‧‧光
9‧‧‧平均入射角
11‧‧‧最小局部厚度
13‧‧‧最大局部厚度
15‧‧‧局部厚度
17‧‧‧高折射率層
19‧‧‧低折射率層
21‧‧‧帽蓋層
23‧‧‧表面法線

Claims (20)

  1. 一種用於一微影投射曝光裝置的偏向鏡，該微影投射曝光裝置以切線入射來使用該偏向鏡以照射在該投射曝光裝置之一物體平面中的一物體場，該偏向鏡包含一基板及至少一個層系統，其中在操作期間，光以多個入射角撞擊在該偏向鏡上，及其中該層系統係設計成對於波長小於30 nm的光，及對於在55°及70°之間的入射角，反射率的變動小於20%，尤其小於12%。
  2. 一種用於一微影投射曝光裝置的偏向鏡，該微影投射曝光裝置以切線入射來使用該偏向鏡以照射在該投射曝光裝置之一物體平面中的一物體場，該偏向鏡包含一基板及至少一個層系統，其中在操作期間，光以多個入射角撞擊在該偏向鏡上，及其中該層系統係設計成對於波長小於30 nm的光，對於大於55°的入射角，達成至少30%的反射率。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之偏向鏡，其中該層系統具有局部厚度(local thickness)，及該層系統的最小局部厚度與該層系統的最大局部厚度偏差最小局部厚度的至少1%，尤其偏差最小局部厚度的至少10%。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之偏向鏡，其中該層系統係設計成對於波長小於30 nm的光，及對於大於55°的入射角，達成至少30%的反射率。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之偏向鏡，其中該層系統的局部厚度隨著入射角增加而增加。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之偏向鏡，其中該偏向鏡的反射率取決於入射角，入射角大於70°，較佳大於65°，尤其較佳大於60°，而隨著入射角增加而單調地增加。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之偏向鏡，其中該層系統由一系列高折射率及低折射率材料組成，其從以下之材料群組選擇或組合為一化合物：釕、矽或鉬。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之偏向鏡，其中該層系統由一系列高折射率及低折射率材料組成，及該等高折射率及低折射率材料由至少一個障壁層分隔，該至少一個障壁層由從以下之材料群組選擇或組合為一化合物的材料所組成：鉬、矽、B4C、C、Si氮化物、Si碳化物、Si硼化物、Mo氮化物、Mo碳化物、Mo硼化物、Ru氮化物、Ru碳化物及Ru硼化物。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之偏向鏡，其中該層系統包含若干層，及該層系統在離該基板最大距離處的該層係一帽蓋層，其包含化學非活性材料(chemically inactive material)，尤其釕或Si碳化物。
  10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項所述之偏向鏡，包含一第一層系統及一第二層系統，其中該第二層系統橫向上在該第一層系統旁邊而塗覆在該基板上。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之偏向鏡，其中該第二層系統由一單層組成，其材料選自以下群組：釕、金、銠或鈀。
  12. 如申請專利範圍第9或10項所述之偏向鏡，其中該第一層系統包含數量上n個層，及其中該第二層系統包含該第一層系統的至少n-1個層。
  13. 如申請專利範圍第10至12項中任一項所述之偏向鏡，其中在該微影投射曝光裝置中使用時，該第一層系統塗覆於一偏向層的一第一區域中，其中所有入射角小於一限角，及該第二層系統塗覆於一第二區域中，其中所有入射角大於該限角。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之偏向鏡，其中該限角大於65°，較佳大於70°，尤其較佳大於75°。
  15. 如申請專利範圍第10至14項中任一項所述之偏向鏡，其中在該第一層系統及該第二層系統之間的一邊界線落在該偏向鏡之一區域內，在該區域中在操作期間所用輻射的入射強度係在該偏向鏡上所用輻射的最大入射強度之10%的最大值。
  16. 如申請專利範圍第10至15項中任一項所述之偏向鏡，其中對於具有入射角大於60°及小於75°之所有光線，該第一層系統的反射率與該第二層系統的反射率偏差小於10%。
  17. 如申請專利範圍第10至16項中任一項所述之偏向鏡，其中該第二層系統離該基板最遠的該層係從以下材料群組選擇或組合為一化合物：Cr、TiN、TaN、TaBN、CrN、Mo、Au、Ir、Ni、Cu、Co、Pt。
  18. 一種用於一微影投射曝光裝置的照射光學單元，包含具有多個反射琢面元件之至少一個光學元件及一如申請專利範圍前述任一項所述之偏向鏡，其中該偏向鏡以切線入射將該等反射琢面元件所調製(prepare)的光偏向於該投射曝光裝置之一物體平面中的一物體場上，因而使得該物體場受到均勻照射。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之照射光學單元，其中該偏向鏡係一平面鏡，且設置為直接在該投射曝光裝置之該物體平面上游之該照射光學單元的最後一個反射鏡。
  20. 一種在微影中使用的投射曝光裝置，包含至少一個如申請專利範圍第1至17項中任一項所述之偏向鏡或一如申請專利範圍第18至19項中任一項所述之照射光學單元。
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