用于極紫外光刻的反射鏡的基底的制作方法
【專利說明】用于極紫外光刻的反射鏡的基底
[0001]本申請是申請日為2012年1月14日且發(fā)明名稱為“用于EUV光刻的反射鏡的基底”的中國專利申請N0.201280006089.1的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及包含用于EUV光刻的反射鏡的基礎(chǔ)體的基底；并且本發(fā)明還涉及包含該基底的用于EUV投射曝光設(shè)備的反射鏡。
【背景技術(shù)】
[0003]為了使得能夠在半導(dǎo)體組件的制造期間使用光刻方法來制造更加精細(xì)的結(jié)構(gòu)，例如利用具有更加短的波長的光。如果使用在極紫外(EUV)波長范圍內(nèi)的光，例如在大約5nm和20nm之間的波長的光，則不再能夠以透射方式使用透鏡式元件，而是替代地，照明和投射物鏡由反射元件構(gòu)成，該反射鏡元件具有適合于相應(yīng)工作波長的高反射涂層。與在可見和紫外波長范圍內(nèi)的反射鏡相比，理論上還是以下情況:每個(gè)反射鏡僅可實(shí)現(xiàn)小于80%的最大反射率。因?yàn)镋UV投射裝置一般具有多個(gè)反射鏡，所以必須使這些反射鏡的每一個(gè)都具有最高可能的反射率，以便確保足夠高的總反射率。
[0004]為了保持由雜散光導(dǎo)致的強(qiáng)度損失盡可能低，以及避免像差，反射鏡基底或通過將高反射層施加至反射鏡基底而制造的反射鏡應(yīng)具有最低可能的微粗糙度。從表面上的測量點(diǎn)關(guān)于中心區(qū)域的偏差的平方的平均值來計(jì)算均方根(RMS)粗糙度，該中心區(qū)域布置為穿過表面使得關(guān)于中心區(qū)域的偏差的總和最小。尤其是對(duì)于用于EUV光刻的光學(xué)元件，在0.1 μ m至200 μ m的空間頻率范圍內(nèi)的粗糙度對(duì)于避免對(duì)光學(xué)元件的光學(xué)特性的負(fù)面影響來說是特別重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種反射鏡基底，其適合作為在EUV波長范圍內(nèi)的波長處使用的反射鏡的基底。
[0006]該目的通過用于EUV光刻的反射鏡的包含基礎(chǔ)體(base body)的基底(substrate)來實(shí)現(xiàn)，該基底的特征在于所述基礎(chǔ)體由沉淀硬化合金，優(yōu)選地由沉淀硬化銅或鋁合金制成。
[0007]在沉淀硬化期間，對(duì)合金進(jìn)行熱處理，以便增大合金的硬化強(qiáng)度。在熱處理期間，以精細(xì)分布的形式沉淀亞穩(wěn)相，使得它們形成對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的有效阻擋。因此，基礎(chǔ)體結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性或在特定限度中的溫度穩(wěn)定性可被進(jìn)一步增強(qiáng)。通常以三個(gè)步驟來實(shí)現(xiàn)沉淀硬化。在第一步驟(亦稱為固溶退火)中，加熱合金直到沉淀所需的所有元素都以溶液出現(xiàn)。為了獲得混合相的最可能純的分布，應(yīng)該將溫度選擇為非常高，但不高到使得微結(jié)構(gòu)的單獨(dú)成分熔化。在固溶退火之后，淬火可防止熔合(fus1n)并因此防止粗粒子的沉淀。固溶體(solid solut1n)保持在亞穩(wěn)的、過度飽和的單相狀中。通過隨后加熱至比固溶退火低的溫度，過度飽和的單相固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)閮上嗪辖?。主要為粘合?cohesive)并且一般以較高比例出現(xiàn)的相稱為基體(matrix)，而另一相稱為沉淀。因?yàn)樵S多核(nuclei)在先前的淬火期間形成，所以形成了在微結(jié)構(gòu)中均勻分布并且增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的許多小沉淀。有利的是，在比固溶退火溫度顯著低，優(yōu)選地低于沉淀溫度的溫度中，使用基于由沉淀硬化合金制成的基礎(chǔ)體的基底和反射鏡。
[0008]在另一方面，通過用于EUV光刻的反射鏡的包含基礎(chǔ)體的基底來實(shí)現(xiàn)該目的，其中基礎(chǔ)體由具有組成(composit1n)的合金制成，該組成在相圖中位于由相穩(wěn)定線(phase stability line)定界的區(qū)域中。具有這種組成的合金具有以下優(yōu)點(diǎn):任何恪析(segregat1n)過程都可由熱處理完全停止，并且因此所述合金具有增大的高溫強(qiáng)度。該基底具有增強(qiáng)的長期穩(wěn)定性，因此能夠確保粗糙度值變化在包含基于該基底的反射鏡的EUV投射曝光設(shè)備的整個(gè)工作壽命期間都盡可能地小。尤其是在反射鏡被進(jìn)一步布置在光束路徑后方的情況中(例如在投射系統(tǒng)中，它們暴露于較低熱負(fù)荷的地方)，可以確保粗糙度值長期保持不變。
[0009]優(yōu)選地，合金為具有替代晶格(substitut1n lattice)的合金。在替代晶格的情況中，具有相對(duì)低的濃度的合金成分被并入具有最高濃度的成分的晶格結(jié)構(gòu)中，使得晶格強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)。在溫度增加以及尤其是長時(shí)間使用的情況下，這增加了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0010]尤其優(yōu)選的是，合金為沉淀硬化的。在沉淀硬化期間，對(duì)合金進(jìn)行熱處理，以增大其硬化強(qiáng)度。在熱處理期間，亞穩(wěn)相以精細(xì)分布的方式沉淀，使得它們形成對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的有效阻擋。因此，基礎(chǔ)體結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性或在特定限度中的溫度穩(wěn)定性可被進(jìn)一步增強(qiáng)。通常以三個(gè)步驟來實(shí)現(xiàn)沉淀硬化。在第一步驟(亦稱為固溶退火)中，加熱合金直到沉淀所需的所有元素都以溶液出現(xiàn)。為了獲得混合相的最可能純的分布，應(yīng)該將溫度選擇為非常高，但不高到使微結(jié)構(gòu)的單獨(dú)成分熔化。在固溶退火之后，淬火可防止熔合并因此防止粗分子的沉淀。固溶體保持在亞穩(wěn)的、過度飽和的單相態(tài)中。通過隨后加熱至比固溶退火低的溫度，過度飽和的單相固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)閮上嗪辖?。主要是粘合性并且一般以較高比例出現(xiàn)的相稱為基體(matrix)，而另一相稱為沉淀。因?yàn)樵S多核在先前的淬火期間形成，所以形成了許多在微結(jié)構(gòu)中均勻分布并且增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的小沉淀。有利的是，在比固溶退火溫度顯著低，優(yōu)選低于沉淀溫度的溫度中，使用基于由沉淀硬化合金制成的基礎(chǔ)體的基底和反射鏡。
[0011]在尤其優(yōu)選的實(shí)施例中，合金為銅合金或鋁合金，非常尤其優(yōu)選的是沉淀硬化的銅合金。特別地，銅合金可易于被冷卻，并且因此可以確保工作溫度在EUV光刻期間充分低，尤其是在沉淀硬化合金的情況中，從而能夠防止結(jié)構(gòu)變化。此外，甚至在顯著高于室溫的溫度中，在銅合金的情況中以及在鋁合金的情況中都可以獲得高強(qiáng)度。
[0012]在另一方面，通過用于EUV光刻的反射鏡的包含基礎(chǔ)體的基底來實(shí)現(xiàn)該目的，其中基礎(chǔ)體由顆粒復(fù)合材料(particulate composite)制成。顆粒復(fù)合材料也具有高強(qiáng)度或結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此，它們也非常適合用于EUV光刻的反射鏡基底中，尤其是用于長期應(yīng)用。顆粒復(fù)合材料具有分散體，其在基體中是不溶解的。優(yōu)選地，分散體由陶瓷材料制成，尤其是由氧化物、碳化物、氮化物及/或硼化物制成。尤其是在分散體以精細(xì)分布方式出現(xiàn)時(shí)，分散體以與沉淀硬化中的沉淀類似的方式，形成對(duì)基體中的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻擋。
[0013]優(yōu)選地，顆粒復(fù)合材料具有球體的分散體。因此，可以降低在顆粒復(fù)合材料中的應(yīng)力或變形能量，這可導(dǎo)致更高的高溫強(qiáng)度。具有球體形狀的分散體可通過特定的軟化退火工藝來獲得。例如，可以進(jìn)行其中將材料保持在一溫度中一個(gè)或兩個(gè)小時(shí)的軟化退火工藝，在該溫度，顆粒復(fù)合材料的基體的基本相是穩(wěn)定的，但是溶液中的其他相剛開始溶解。繼而，材料的溫度在該溫度范圍周圍反復(fù)波動(dòng)，并且隨后慢慢將材料每小時(shí)冷卻大約10°c至20°C?？捎蒙鲜龊辖饋韺?shí)現(xiàn)這種溫度處理，使得任何沉淀都被球化，尤其是在沉淀硬化合金的情況下。
[0014]已經(jīng)證實(shí)，顆粒復(fù)合材料具有大小在lnm和20nm之間的分散體是尤其有利的。因此，可以實(shí)現(xiàn)特別好的強(qiáng)度，并且同時(shí)可最小化對(duì)微粗糙度值的負(fù)面影響。
[0015]在優(yōu)選的實(shí)施例中，顆粒復(fù)合材料具有金屬基體，其尤其可是銅基體或鋁基體。在該情況下，合適的分散體的示例為碳化鈦、氧化鋁、碳化硅、氧化硅，或石墨或金剛石變體形式的碳。
[0016]在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例中，顆粒復(fù)合材料具有陶瓷基體，尤其是硅或碳基體。在該情況下，已經(jīng)證實(shí)，尤其是碳化硅顆粒適合作為分散體。
[0017]在另一方面，通過用于EUV光刻的反射鏡的包含基礎(chǔ)體的基底來實(shí)現(xiàn)該目的，其中基礎(chǔ)體由合金系的金屬間相制成。
[0018]金屬間相為具有高強(qiáng)度和高熔化溫度的材料。例如，它們用于航空器引擎或廢氣渦輪增壓器。在結(jié)構(gòu)方面，這些特殊合金的單位晶格具有高的價(jià)電子密度。因此，它們具有對(duì)金屬而言是高的共價(jià)鍵部分，并且因此具有特別高的晶格強(qiáng)度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，除了高的比強(qiáng)度(specific strength)和高的恪化溫度之外，金屬間相都還具有高的熱穩(wěn)定性，以及低的擴(kuò)散系數(shù)和高的抗蠕變強(qiáng)度。這些特性可確保甚至在高的熱負(fù)荷下(如可在例如反射鏡進(jìn)一步向前布置在EUV投射曝光設(shè)備中的光路中，尤其是EUV投射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)中的情況下發(fā)生的)，基底甚至在相對(duì)長期的時(shí)間中經(jīng)歷盡可能小的變化，以及因此諸如微粗糙度的特性也盡可能保持不變。