反射光学元件和用于操作EUV光刻设备的方法技术

为了减小由EUV光刻设备中的二氧化硅、碳氢化合物和/金属构成的污染物对反射率的不利影响，提出一种用于极紫外波长范围的具有反射表面(59)的反射光学元件(50)，其中该反射表面(59)的多层镀膜具有由氟化物构成的顶端层(56)。在EUV光刻设备的操作期间沉积在反射光学元件(50)上的所提及的污染物通过添加以下所提及的至少一种物质而被转化为挥发性化合物：原子氢、分子氢、全氟化烷烃(例如四氟化甲烷)、氧、氮和/或氦。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于极紫外(EUV)波长范围的具有反射表面的反射光学元件。而且，本专利技术涉及一种用于操作EUV光刻设备的方法，该EUV光刻设备包括具有反射表面的反射光学元件。而且，本专利技术涉及一种包括反射光学元件的EUV光刻设备，涉及一种尤其用于 EUV光刻设备的包括反射光学元件的照明系统，还涉及一种尤其用于EUV光刻设备的包括反射光学元件的投射系统。
技术介绍
在EUV光刻设备中，用于极紫外(EUV)波长范围(例如大约5nm至20nm之间的波长)的反射光学元件用于半导体组件的光刻成像，该反射光学元件为光掩模或者多层反射镜的形式。由于EUV光刻设备通常具有多个反射光学元件，所以所述反射光学元件必须具有很高的反射率以确保足够高的总反射率。反射光学元件的光学使用的反射表面的污染可减少反射光学元件的反射率和寿命，这是由于工作环境中的短波辐射以及残留气体造成的。由于通常在EUV光刻设备中一个挨着一个布置多个反射光学元件，所以每个单独 (individual)反射光学元件上甚至相对较小的污染也在相对较大的程度上影响总反射率。例如，可以由于潮湿残留而发生污染。在这种情况中，EUV辐射离解水分子，并且因而产生的自由氧基氧化反射光学元件的光学有效(active)表面。在这种情况中，光学有效表面被定义为光学元件的表面的光学上使用的区域。另一污染源是聚合物(尤其是碳氢化合物)，其可能来源于例如真空环境中所使用的材料，或者来源于EUV光刻设备中所使用的真空泵，或者来源于用在要形成图案的半导体基底上的光刻胶的残留，该光刻胶在工作辐射的影响下导致反射光学元件上的碳污染。首先通过有目标地设置EUV光刻设备中的残留气体环境，其次通过反射光学元件的光学有效表面上的保护层，来努力对抗这些类型的污染。特别地通过原子氢的处理，即通过原子氢减少氧化污染物或者通过原子氢与含碳残留物相互作用来形成挥发性化合物，通常可以去除氧化物污染和碳污染。在EUV光刻设备中的工作辐射的影响下，由于分子氢离解的结果可形成原子氢。然而，优选使用多个清洁单元，在清洁单元中例如在白炽灯丝(incandescent filament)处将分子氢离解为原子氢。 这是因为它们允许控制原子氢的量，并且允许将原子氢引入到EUV光刻设备中，尽可能地靠近反射光学元件的要清洁的光学有效表面。但是已经发现清洁单元也可导致污染，尤其是主要来源于清洁单元本身的金属或者在与原子氢的化学反应中从EUV光刻设备中的材料或组件提取出的金属(尤其是如挥发性金属氢化物)。而且，已经发现硅化合物形式的污染与EUV辐射的相互作用在反射光学元件的光学有效表面上导致由二氧化硅(SiO2)构成的污染层，由于它们在例如钌构成的光学有效表面的顶层上的好粘附力，它们不能通过原子氢或者其它清洁方式清洁，并且会导致光学有效表面的反射率的大大降低。EUV光刻设备的残留气体中的所述硅化合物的一个可能来源是要曝光的半导体基底(晶片)上的光刻胶，从该光刻胶中提取出硅氧烷等。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是呈现对抗由二氧化硅沉积、碳化氢沉积和/或金属沉积形成的污染物的措施，例如由光刻设备的残留气体的组分与EUV辐射的相互作用和/或由利用原子氢的清洁所产生。通过用于极紫外波长范围的具有反射表面的反射光学元件实现该目的，其中该反射表面具有多层镀膜，该多层镀膜包括由氟化物构成的顶端层。已经发现可以源自氢清洁单元的金属污染例如是锌、锡、铟、碲、锑、铋、铅、砷、硒、 锗、银、镉、汞、硫、金、铜、钨或者它们的合金，等等。而且已经发现如果暴露到所述污染物的反射光学元件具有由氟化物构成的顶端层，则这些金属的污染对反射率的影响较小。这是因为首先这种层用作对光学元件的下层反射表面的保护，以对抗其它类型的污染，例如氧化物污染或碳污染。其次，由氟化物构成的顶端层具有以下效果操作时，金属污染更小程度地粘附到顶端层上。这具有以下优点例如可以通过清洁气体更简单地将金属污染从表面移除。而且，已经发现这同样适用于由二氧化硅构成的污染层，由于氟化层上的低粘附力，也可以通过清洁气体相对简单地移除二氧化硅。在一个实施例中，反射光学元件的多层镀膜在顶端层下方具有阻挡层，该阻挡层阻止顶端层与位于下方的层的相互扩散或者混合。这种阻挡层优选由选自以下组的至少一种材料构成，所述组包括氮化硅(SixNy)、氧化硅(SixOy)、氮化硼(BN)、碳和碳化物，尤其是碳化硼(B4C)。在另一实施例中，反射光学元件的多层镀膜在顶端层下方具有中间层，该中间层保护反射光学元件不受环境影响，特别是在由氟化物构成的顶端层的厚度较小的情况下。 这种中间层优选由选自以下的组的至少一种材料构成，所述组包括钼、钌、贵金属(金、银或者钼)、硅、氧化硅、氮化硅、碳化硼、氮化硼、碳化合物以及它们的组合。在另一实施例中，由氟化物构成的顶端层下方的阻挡层或者中间层具有0. Inm到 5nm的范围中的厚度。结果，首先可获得对反射光学元件的充分的保护，并且其次由于附加层而导致的反射率损失可减少到最小量。在一个实施例中，反射光学元件的多层镀膜包括多层系统，该多层系统基于交替的硅和钼层或者基于交替的硅和钌层。特别是在大约13. 5nm波长的情况下，可以将这种反射光学元件优化到以下效果其具有特别高的反射率值。在这种情况中，在本专利技术的上下文中，交替层被用于阻止交替层的相互扩散的阻挡层分开的多层系统也被理解为由交替层构成的多层系统，而不需要明确地指明阻挡层或者阻挡层的材料组成。在另一实施例中，由氟化物构成的顶端层具有0. Inm到2. 5nm范围中的厚度。结果，首先，顶端层上的污染(特别是由二氧化硅构成的污染)的粘附力可被充分地减小，并且其次，由于由氟化物构成的顶端层而导致的反射率损失可被减小到最小量。而且，因此可以产生如下的顶端层，其相对于环境影响或者相对于清洁方法，展现出足够的长期稳定性。在一个实施例中，顶端层的氟化物包括氟化金属。可以在反射光学元件上通过热蒸发或者通过电子束蒸发简单地生长这种氟化金属。在另一实施例中，氟化金属从包括以下的组中选择氟化镧(LaF3)、氟化镁CN (MgF2)、氟化铝(AlF3)、冰晶石(Na3Alig和锥冰晶石(Na5Al3F14)。关于这些氟化物金属，关于镀膜行为有足够的经验可用，因此导致对于相应的反射光学元件的制造有足够的处理可行性。例如，已知氟化镁和氟化镧优选以多晶形式生长，然而氟化铝和锥冰晶石则以非晶形式生长。结果，取决于氟化金属的使用或混合，通过镀膜工艺参数，可建立特定的表面特性， 例如微粗糙度。氟化物从毒理学的角度也是无害的，因此在镀膜工艺中可容易地处理这些氟化物。此外，通过操作EUV光刻设备的方法来实现本专利技术的目的，该EUV光刻设备包括具有反射表面的反射光学元件，该方法包括以下步骤-提供至少一个具有反射表面的反射光学元件，该反射光学元件具有由氟化物构成的顶端层，以及-添加至少一种选自包括以下的组的清洁气体原子氢、分子氢(H2)、全氟化烷烃 (perfluorinated alkanes)(例如四氟化甲烷(CF4))、氧、氮、氩、氪和/或氦。在这种情况中，通过原子氢和金属起反应形成挥发性氢化物，将金属污染物从由氟化物构成的顶端层移除。通过原子氢，将碳氢化合物的污染本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：DH埃姆，A多科纳尔，G冯布兰肯哈根，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：