專利名稱：反射光學(xué)元件、投射系統(tǒng)和投射曝光設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于紫外到極紫外波長范圍的工作波長的反射光學(xué)元件，其在基底上包括具有多層系統(tǒng)的反射面，所述多層系統(tǒng)具有至少兩種交替材料的層，所述兩種交替材料在工作波長具有不同的折射率實部，其中，某個入射角帶寬分布的工作波長的輻射可以入射在所述反射光學(xué)元件上，其中，所述反射面具有其中所述交替材料層具有第一周期厚度的第一部分、以及其中交替材料層具有第一和其它周期厚度的其它部分。此外，本發(fā)明涉及投射系統(tǒng)和投射曝光設(shè)備，它們在極紫外波長范圍的工作波長操作，并包括這種反射光學(xué)元件。
背景技術(shù)：
為了在利用光刻方法制造半導(dǎo)體元件中能夠產(chǎn)生日益更精細(xì)的結(jié)構(gòu)，使用具有日益變短的波長的光。當(dāng)在極紫外(EUV)波長范圍中，尤其是在約5nm和20nm之間的波長工作時，不再可能使用類似透鏡的透射模式的元件，而是基于多層系統(tǒng)構(gòu)建反射光學(xué)元件的照明和投射物鏡或者掩模，其具有針對各個工作波長適配的反射膜。基于多層系統(tǒng)的反射光學(xué)元件也可以被用于紫外波長范圍。多層系統(tǒng)是交替施加的、在工作波長具有較高折射率實部的材料(也被稱為間隔體(spacer))與在工作波長具有較低折射率實部的材料(也被稱為吸收體(absorber))的層，其中，吸收體-間隔體對形成某個周期厚度的疊層(stack)，該周期厚度等于形成疊層的單個層的和。具有吸收體-間隔體對的交替布置的疊層本質(zhì)上模擬晶體，其中，其晶格平面對應(yīng)于吸收體層，在吸收體層上發(fā)生布拉格反射。在更復(fù)雜的多層系統(tǒng)中，疊層在吸收體層和間隔體層之外可以包括一個或多個附加的層。這些附加的層可以具有例如避免間隔體材料和吸收體材料的化學(xué)混合或者例如在由于紅外輻射而加熱反射光學(xué)元件的情況下增強(qiáng)疊層的熱穩(wěn)定性的功能。為了能夠?qū)⑷找娓?xì)的結(jié)構(gòu)在要被曝光的物體上，投射曝光設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)必須確保最大可能的分辨率。不僅通過使用最小可能的波長作為工作波長，而且通過設(shè)計具有最大可能的孔徑的光學(xué)系統(tǒng)來實現(xiàn)這一點。然而這具有如下缺點平均入射角以及入射角的帶寬兩者都可能在單個反射鏡上以及從光學(xué)系統(tǒng)的一個反射鏡到另一個反射鏡發(fā)生很大的變化。這可以導(dǎo)致有用輻射的更低通過率以及成像缺陷，導(dǎo)致降低投射曝光設(shè)備的產(chǎn)量，或者導(dǎo)致極不均勻的光瞳照明，從而大大破壞成像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于進(jìn)一步開發(fā)反射光學(xué)元件，尤其是在高分辨率的UV或EUV光刻中使用的反射光學(xué)元件。根據(jù)第一方面，通過一種反射光學(xué)元件實現(xiàn)此目的，所述反射光學(xué)元件用于紫外到極紫外波長范圍中的工作波長，其包括在基底上的具有多層系統(tǒng)的反射面，所述多層系統(tǒng)具有至少兩種交替材料的層，所述兩種交替材料在工作波長具有不同的折射率實部，其
4中，某個入射角帶寬分布的所述工作波長的輻射可以入射在所述反射光學(xué)元件上，其中，所述反射面具有其中所述交替材料的層具有第一周期厚度的一個或多個第一部分、以及其中所述交替材料的層具有第一周期厚度和至少一個其它周期厚度的一個或多個其它部分，并且其中，所述第一和其它部分在所述反射面上的布置適配于所述入射角帶寬分布。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其中交替材料的層在多層系統(tǒng)的深度上具有多于一個周期厚度的部分，即其中吸收體-間隔體對的不同疊層的層厚度變化的部分，相對于其中交替材料的層在整個多層系統(tǒng)的深度上基本具有一個周期厚度的部分，允許在更寬的入射角帶上具有相當(dāng)大的反射率，而同時降低了最大反射率。針對入射角跨越反射光學(xué)元件的整個反射面的分布，通過將具有一個周期厚度的層的一個或多個部分以及具有多個一個周期厚度的層的其它部分的布置適配于反射光學(xué)元件的反射面的入射角帶寬的分布，例如通過在多層系統(tǒng)的深度上，在具有窄入射角帶寬的位置處布置具有一個周期厚度的部分并在具有較大入射角帶寬的位置處布置具有多于一個周期厚度的部分，相比于傳統(tǒng)反射光學(xué)元件，可以提高反射光學(xué)元件的整體反射率，或者可以提高諸如遠(yuǎn)心度或橢球率的成像特征，在傳統(tǒng)反射光學(xué)元件中，形成反射面的多層系統(tǒng)具有與入射角帶寬分布無關(guān)的周期厚度分布，諸如在反射面上恒定的周期厚度分布。通過反射面的多層系統(tǒng)的特殊設(shè)計，該反射光學(xué)元件具有提高的反射率，并因此特別適合于在使用具有大數(shù)值孔徑的投射曝光設(shè)備的UV或EUV光刻中使用，其中通過該反射光學(xué)元件提高了產(chǎn)量。例如，該反射光學(xué)元件可以例如是投射曝光設(shè)備的反射鏡，尤其是投射曝光設(shè)備的投射系統(tǒng)的反射鏡。優(yōu)選地，通過利用以下事實將所述第一和其它部分在所述反射面上的布置適配于平均入射角的變化在某個波長，例如工作波長，通過特別地改變周期厚度，最大反射率可以被轉(zhuǎn)移到略高或略低的入射角。必須注意，當(dāng)知道要被使用的光源以及布置在所討論的反射光學(xué)元件前方的光學(xué)元件，入射角帶寬分布和平均入射角分布兩者都可以被精確地計算。因此，當(dāng)設(shè)計反射光學(xué)元件的多層系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)時，已經(jīng)可以考慮此信息。此外，在反射光學(xué)元件的制造期間產(chǎn)生的并在質(zhì)量控制期間已被檢測的、可能引起成像錯誤的表面缺陷可以通過后續(xù)地增加附加層而被補償，諸如US2004/(^63820A1中所解釋的。優(yōu)選地，所述反射面包括兩個或更多個第一部分，其中所述第一周期厚度在所述第一部分中相同。優(yōu)選地，所述反射面包括兩個或更多個其它部分，其中所述至少一個其它周期厚度在所有其它部分中相同。當(dāng)在反射光學(xué)元件的制造期間對基底施加多層系統(tǒng)時， 在所述反射面的多層系統(tǒng)中提供盡可能小數(shù)量的不同周期厚度簡化了鍍膜工藝。有利地，所述至少一個第一部分包括交替材料的層的序列，其精確地具有一周期厚度，并且所述至少一個其它部分包括交替材料的層的至少兩個序列，其各自精確地具有一周期厚度，至少一個其它部分的序列之一與所述至少一個第一部分的序列具有相同的周期厚度。因此，鍍膜工藝可以被細(xì)分為對各個類型的序列的單個步驟，并因此被簡化。特別有利地，在所述至少一個其它部分中，與所述至少一個第一部分的序列具有相同的周期厚度的序列布置在所述基底和所述至少一個其它序列之間。在鍍膜工藝開始時，可以施加具有一連續(xù)周期厚度的交替材料的層的不間斷表面，其對應(yīng)于具有第一周期厚度的其它部分的相應(yīng)序列，或者對應(yīng)于第一部分的序列的第一層。根據(jù)不同的部分差別化鍍膜工藝將僅對上面的層必要。因此，現(xiàn)有鍍膜工藝僅需最小地適配于這里所建議的多層系統(tǒng)。在優(yōu)選實施例中，所述第一和其它部分在所述反射面上的布置在方位角方向上是周期性的。方位角上的周期布置對于多邊形物或像場特別有利。如果反射光學(xué)元件直接在光瞳平面中或至少接近于光瞳平面，則對稱的多邊形物或像場在成像反射光學(xué)元件上在它們的整個面上具有入射角帶寬的方位角上的周期分布。例如，具有等邊三角形的形式的物或像場在接近光瞳的反射光學(xué)元件上具有三個周期的方位角對稱性的入射角帶寬分布，具有正方形形式的物或像場在接近光瞳的反射光學(xué)元件上具有四個周期的方位角對稱性的入射角帶寬分布，以及具有正六邊形形式的物或像場在接近光瞳的反射光學(xué)元件上具有六個周期的方位角對稱性的入射角帶寬分布。有利地，所述第一和其它部分在反射面上的布置在所述方位角方向上具有兩個周期的周期性。其反射面的多層系統(tǒng)的部分具有這種布置的反射光學(xué)元件特別適合于在如下投射曝光設(shè)備中使用，其中掩模(也被稱為掩膜母版)的結(jié)構(gòu)被按部分照明并成像到要被曝光的物上。通常這些部分具有大致長方形的形狀，其中一個邊長大大長于另一邊長。在變型中，掃描掩膜母版結(jié)構(gòu)的每個成像的部分，其中掃描區(qū)域通常也是矩形。這些投射曝光設(shè)備大多也被設(shè)計用于長方形物或像場。長方形物或像場在接近光瞳的反射光學(xué)元件上產(chǎn)生具有兩個周期的方位角對稱性的入射角分布，具有兩個周期的方位角對稱性的反射光學(xué)元件特別適合于所述入射角分布。優(yōu)選地，所述第一和其它部分在反射面上的布置對應(yīng)于如下式表達(dá)的分布
權(quán)利要求
1.一種反射光學(xué)元件，用于紫外到極紫外波長范圍中的工作波長，包括在基底上的具有多層系統(tǒng)的反射面，所述多層系統(tǒng)具有至少兩種交替材料的層，所述兩種交替材料在工作波長具有不同的折射率實部，其中，某個入射角帶寬分布的所述工作波長的輻射可以入射在所述反射光學(xué)元件上，并且其中，所述反射面包括一個或多個第一部分和一個或多個其它部分，在所述第一部分中所述交替材料的層具有第一周期厚度，在所述其他部分中所述交替材料的層具有第一周期厚度和至少一個其它周期厚度，其特征在于所述第一部分和其它部分(A1，A2)在所述反射面上的布置適配于所述入射角帶寬分布。
2.如權(quán)利要求1所述的反射光學(xué)元件，其特征在于所述第一部分和其它部分(A1，A2) 在所述反射面上的布置適配于所述平均入射角的變化。
3.如權(quán)利要求1或2所述的反射光學(xué)元件，其特征在于所述反射面包括兩個或更多個第一部分(Al)，其中所述第一周期厚度(Pl)在所述第一部分(Al)中相同。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的反射光學(xué)元件，其特征在于所述反射面包括兩個或更多個其它部分(A2)，其中所述至少一個其它周期厚度(P2)在所有其它部分中相同。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項所述的反射光學(xué)元件，其特征在于所述至少一個第一部分(Al)具有交替材料的層01，42)的序列(F1)，所述序列(Fl)精確地具有一周期厚度(Pl)，并且所述至少一個其它部分(A2)具有交替材料的層01，42)的至少兩個序列 (F2，F(xiàn)3)，所述兩個序列(F2，F(xiàn)3)各自精確地具有一周期厚度(Pl，P2)，其中所述序列之一 (F2)與所述至少一個第一部分(Al)的序列(Fl)具有相同的周期厚度(Pl)。
6.如權(quán)利要求5所述的反射光學(xué)元件，其特征在于在所述至少一個其它部分(A2) 中，與所述至少一個其它部分(Al)的序列(Fl)具有相同的周期厚度(Pl)的序列(F2)布置在所述基底02)和所述至少一個其它序列(F3)之間。
7.如權(quán)利要求1至6中的任一項所述的反射光學(xué)元件，其特征在于所述第一和其它部分(A1，A》的布置在所述反射面上在方位角方向上是周期性的。
8.如權(quán)利要求1至7中的任一項所述的反射光學(xué)元件，其特征在于所述第一部分和其它部分(A1，A》的布置在所述反射面上在所述方位角方向上具有兩個周期的周期性。
9.如權(quán)利要求1至7中的任一項所述的反射光學(xué)元件，其特征在于所述布置對應(yīng)于如下式表達(dá)的分布ZXrJ) = Σ二 A (25)其中，r是所述反射面02)上的點與坐標(biāo)原點的距離，θ是所述反射面上的點的方位角，N是部分中不同序列的數(shù)量，DiOO是徑向?qū)ΨQ的層厚度分布，Ψ“2 θ )是方位角的周期函數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的反射光學(xué)元件，其特征在于所述Ψ“2θ )是階躍函數(shù)。
11.如權(quán)利要求9所述的反射光學(xué)元件，其特征在于所述θ)是正弦或余弦函數(shù)。
12.一種用于投射曝光設(shè)備的投射系統(tǒng)，其利用紫外到極紫外波長范圍中的波長工作， 并包括根據(jù)權(quán)利要求1至11的任一所述的反射光學(xué)元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的投射系統(tǒng)，其特征在于所述投射系統(tǒng)被構(gòu)造為光瞳遮擋系統(tǒng)(7)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的投射系統(tǒng)，其特征在于具有最大入射角帶寬的反射鏡(M5)被構(gòu)造為根據(jù)權(quán)利要求1至6的任一所述的反射光學(xué)元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中的任一項所述的投射系統(tǒng)，其特征在于所述反射光學(xué)元件被布置在所述投射系統(tǒng)的光瞳平面上或其附近。
16.一種投射曝光設(shè)備，其利用紫外到極紫外波長范圍中的波長工作，并包括根據(jù)權(quán)利要求1至11的任一所述的反射光學(xué)元件(M5)。
全文摘要
本申請公開了一種反射光學(xué)元件、投射系統(tǒng)和投射曝光設(shè)備。該反射光學(xué)元件用于紫外到極紫外波長范圍中的工作波長。該反射光學(xué)元件包括在基底上的具有多層系統(tǒng)的反射面，所述多層系統(tǒng)具有至少兩種交替材料的層，所述兩種交替材料在工作波長具有不同的折射率實部。某個入射角帶寬分布的工作波長的輻射可以入射在所述反射光學(xué)元件上。所述反射面具有一個或多個第一部分和一個或多個其它部分，第一部分中的交替材料的層具有第一周期厚度，以及第二部分中的交替材料的層具有第一周期厚度和至少一個其它周期厚度。第一部分和其它部分在反射面上的布置適配于所述入射角帶寬分布。
文檔編號G02B5/08GK102193121SQ20111006544
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者漢斯-于爾根.曼 申請人:卡爾蔡司Smt有限責(zé)任公司