專利名稱：應(yīng)用遠(yuǎn)紫外區(qū)輻射源和在該區(qū)具有寬光譜帶的多層鏡的光刻設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用遠(yuǎn)紫外幅射源和預(yù)定用于反射也稱為EUV幅射或X-UV幅射的該遠(yuǎn)紫外幅射的多層鏡的光刻設(shè)備。
這樣的幅射的波長包含在從8nm延伸到25nm的范圍內(nèi)。
本發(fā)明尤其用于極高集成度的集成電路的制造，EUV幅射的應(yīng)用允許減少這種電路的刻蝕間距。
現(xiàn)有技術(shù)人們主要知道產(chǎn)生強(qiáng)EUV幅射的兩種技術(shù)。兩者依靠光子的收集，這些光子通過由激光產(chǎn)生的低密度熱等離子體的自發(fā)射的微觀過程產(chǎn)生的。
第一種技術(shù)利用由其功率接近1KW的YAG激光器照射的一束氙流。實(shí)際上，如果很好地選擇氣體特性和向真空內(nèi)膨脹的條件，則通過多體彼此作用自然地在噴束內(nèi)產(chǎn)生集聚體。這些集聚體是宏觀粒子，它們可以包含直到百萬原子并具有足夠高的密度(約為固體密度的十分之一)，用于吸收激光束并因此加熱環(huán)繞氣體的原子，隨后這些原子通過熒光發(fā)射光子。
第二種技術(shù)利用高原子序數(shù)等離子體電暈放電，該電暈放電是通過來自強(qiáng)度接近1012W/cm2的KrF激光器的激光束和大厚度(至少20μm)的固體靶之間的彼此作用得到的。
激光束聚焦在該靶的一個(gè)稱為“前面”的面上，并利用通過該前面發(fā)射的、并通過激光束和靶材料的彼此作用產(chǎn)生的EUV幅射。
如果利用第一或第二技術(shù)，則得到的EUV幅射包含一個(gè)連續(xù)的能譜，并具有強(qiáng)的發(fā)射線。
第一和第二技術(shù)利用的EUV幅射源具有下列缺點(diǎn)。
這些源具有各向同性的發(fā)射，因此具有大的角發(fā)散，并且發(fā)射的EUV幅射譜包括微小光譜寬度的線。
在每一光源上必須聯(lián)合復(fù)雜的聚光裝置，該裝置允許恢復(fù)光源發(fā)射的寬視場的最大值。
由多層鏡形成的這些光學(xué)裝置必須按這樣的方式實(shí)現(xiàn)，即它們的光譜響應(yīng)集中在為樣品曝光選擇的發(fā)射線上，盡可能限制由于在多層鏡上多次反射引起的強(qiáng)度損失。


圖1和圖2概略示出利用波長處在例如接近從10nm到14nm的范圍的EUV幅射的光刻設(shè)備的已知例子，這樣一個(gè)設(shè)備也稱為“EUV光刻設(shè)備”。
該已知設(shè)備是用來對樣品E曝光的。通常，這是一只半導(dǎo)體襯底2(例如由硅制成)，其上已沉積一層光敏樹脂(“光致抗蝕劑層”)3，并且希望按照預(yù)定圖形對該層曝光。
在層3曝光后，它被顯影，隨后襯底2可以按照圖形被蝕刻。
圖1和圖2的設(shè)備包含—用于樣品的支架4—包含以放大形式的預(yù)定圖形的掩模5，—在遠(yuǎn)紫外區(qū)的幅射源6(圖2)，—用于聚束和傳送幅射到掩模5的光學(xué)裝置7，后者提供以放大形式的圖形的像，和—光學(xué)裝置8，用于縮小該圖像，并把該縮小的圖像投射到光致抗蝕劑層3上(按照對入射幅射敏感的方式選擇)。
已知的EUV幅射源6包含形成氙聚集體束流J的裝置。在圖2只示出包含這些形成裝置的噴咀9。
源也包含一只激光器(未圖示)，激光器的光束F通過聚光裝置10聚焦在噴流J的S點(diǎn)上。這束F和氙集聚體的彼此作用產(chǎn)生EUV幅射R。
點(diǎn)S在圖1是可見的(但是既沒有噴咀也沒有氙集聚體的噴流)。
在用于聚束和傳送的設(shè)備的光學(xué)裝置7之中，存在提供中心開口的聚光器，該開口允許讓聚焦激光束F通過。
該聚光器11位于面對氙集聚體噴流，指定用于對由氙集聚體發(fā)射的一部分EUV聚束，并把這聚束的幅射13傳送到其它光學(xué)元件上，這些光學(xué)元件也形成用于聚束和傳送的光學(xué)裝置7的一部分。
用于聚束和傳送的這些光學(xué)裝置7，在反射中應(yīng)用的掩模5，和用于縮小和投射用的光學(xué)裝置8都是多層鏡14，這些多層鏡有選擇地反射EUV幅射，并按這樣的方式設(shè)計(jì)，使得它們的光譜響應(yīng)集中在為光致抗蝕劑樹脂3曝光而選擇的波長上。
明確指出，人們希望按照它刻蝕樣品的圖形在與掩模5對應(yīng)，以及其放大系數(shù)適合縮小和投射的光學(xué)裝置的多層鏡上形成，除了圖形外，該多層鏡被涂復(fù)一層，該層(未圖示)能吸收入射的EUV幅射。
在EUV幅射的波長范圍內(nèi)，鏡的光譜分辯率Δλ/λ約為4％。
可用于曝光的光譜范圍的寬度通過EUV幅射的光譜寬度和該光譜分辯率的卷積得到。
隨后，我們將返回到并用于圖1和2所示的光刻設(shè)備內(nèi)已知的多層鏡，尤其是具有以下缺點(diǎn)它們集中于為曝光選擇的波長的頻帶是狹窄的。
其結(jié)果是光刻設(shè)備的效率降低。
當(dāng)這些EUV多層鏡曝光于來自設(shè)備用EUV幅射源的高熱通量時(shí)，它們也有變形的缺點(diǎn)。
發(fā)明的描述本發(fā)明目的是提出比認(rèn)為最有效的已知設(shè)備更有效的EUV光刻設(shè)備。
作為本發(fā)明目的設(shè)備包含一個(gè)各向異性的EUV幅射源。該EUV幅射通過具有合適厚度的、在其前面聚焦激光束的固體靶背面發(fā)射。
這樣一種各向異性源允許提高EUV幅射束的有效部分，并且允許簡化該幅射的聚束。
此外，作為本發(fā)明主題的設(shè)備包含能反射所產(chǎn)生的EUV幅射的多層鏡，每一多層鏡具有大于上述已知多層鏡的頻帶(也稱為頻寬或帶寬)。
本發(fā)明中使用的源，其發(fā)射頻譜在寬光譜范圍接近于黑體，以及也在本發(fā)明中使用的、具有寬光譜范圍的多層鏡，一起工作，為了使設(shè)備能對人們希望曝光的樣品提供比傳統(tǒng)方式更強(qiáng)的EUV幅射。
本發(fā)明的另一目的是在這些多層鏡曝露于EUV幅射的強(qiáng)通量時(shí)減小用于本發(fā)明的多層鏡的熱變形。
準(zhǔn)確地說，本發(fā)明的目的是包含以下部件的光刻設(shè)備—用于按照指定圖形曝光的樣品架，—包含按放大形式的指定圖形的掩模，—在遠(yuǎn)紫外區(qū)的幅射源，—用于聚束和傳送幅射到掩模的光學(xué)裝置，該掩模提供以放大形式的圖形像，以及—用于縮小該圖像并把該縮小圖像投射到樣品上的光學(xué)裝置。
掩模、用于聚束和傳送的光學(xué)裝置和用于縮小和投射的光學(xué)裝置包含多層鏡，每一多層鏡包含一襯底和在該襯底上包含許多第一材料層和與第一材料層交替的第二材料層疊層，該第一材料具有原子序數(shù)大于第二材料，第一和第二層合作反射遠(yuǎn)紫外幅射，疊層具有被反射的幅射到達(dá)其上的自由表面，該設(shè)備的特征為，源包含具有第一和第二面的至少一個(gè)固體的靶，該靶能以各向異性方式從該靶的第二面發(fā)射遠(yuǎn)紫外幅射部分；提供用于聚束和傳送的光學(xué)裝置，以便把來自源的靶第二面的遠(yuǎn)紫外幅射部分傳送到掩模；以及在每一鏡包含的許多疊層內(nèi)，各對相鄰層的厚度是疊層深度的單調(diào)函數(shù)，該深度從疊層的自由表面出發(fā)計(jì)算。
通過單調(diào)函數(shù)，人們了解或者上升或者下降的函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明目的的設(shè)備優(yōu)選實(shí)施例，靶包含通過與激光束彼此作用能發(fā)射遠(yuǎn)紫外幅射的材料，靶的厚度處于從約0.05μm到約5μm的范圍內(nèi)。
最好，靶包含通過與激光束彼此作用能發(fā)射遠(yuǎn)紫外幅射的材料，并且該材料具有原子序數(shù)屬于原子序數(shù)從28到92的組。
根據(jù)本發(fā)明目的的設(shè)備的特定實(shí)施例，本設(shè)備包含彼此連成一體的多個(gè)靶，設(shè)備還包含使該多個(gè)靶移位的裝置，以便使這些靶相繼地接收激光束。
設(shè)備另外可還包含靶固定其上，并能允許激光束朝著這些靶方向通過的支撐裝置，并提供移位裝置，以便使這些支撐裝置移位，并因此使靶移位。
這些支撐裝置能吸收由接收激光束的每個(gè)靶的第一面發(fā)射的幅射，并能使該幅射朝向該靶再發(fā)射。
根據(jù)本發(fā)明目的的設(shè)備的第一特定實(shí)施例，支撐裝置包含面向每一靶的開口，該開口被大體上彼此平行并垂直于該靶的兩側(cè)壁界定。
根據(jù)第二特定實(shí)施例，支撐裝置包含面向每一靶的開口，該開口被彼此隔開移向靶的兩側(cè)壁界定，隨著它們朝向靶，該兩側(cè)壁彼此相隔更開。
根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例，設(shè)備還包含能允許激光束朝著靶方向通過能朝著靶方向吸收激光束，能吸收由靶的第一面發(fā)射的幅射，并把該幅射再發(fā)射到該靶的輔助固定裝置。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，每個(gè)多層鏡包含的疊層細(xì)分為至少一對第一和第二層的組件，這些組件的厚度是疊層內(nèi)深度的單調(diào)函數(shù)，該深度是從疊層的自由表面出發(fā)計(jì)算。
根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例，這些組件的厚度按算術(shù)等差級數(shù)上升。
每一組件的第一和第二層最好近似地具有同一厚度。
舉例，第一和第二可以分別為鉬和鈹或鉬和硅。
襯底例如可能由硅或鍺制造。
最好襯底的厚度處于約5mm到約40mm的范圍，疊層厚度為約1μm。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，每個(gè)多層鏡備有冷卻該多層鏡的冷卻劑，以便降低其在受EUV幅射照射時(shí)的變形。
最好提供這些冷卻劑，以便使鏡冷卻到溫度大體等于100K。
例如，鏡的冷卻劑是液氮、氟里昂、液氮或者是在接近0K的低溫載熱流體的冷卻液。
希望曝光的樣品可能包含其上沉積一層光致抗蝕樹脂，并用于按照預(yù)定圖形曝光的半導(dǎo)體襯底。
附圖的簡單說明在閱讀了如下所示的實(shí)施例的描述之后，可以更好了解本發(fā)明，僅僅為了信息的目的，而決不是限制性的，涉及到附圖，即圖1和2概略地說明一臺已知的EUV光刻設(shè)備，并且已經(jīng)描述過了，圖3是本發(fā)明主題的光刻設(shè)備的特定實(shí)施例的示意圖，圖4是形成能在本發(fā)明內(nèi)使用的靶組件的狹帶的示意透視圖，圖5和6是能在本發(fā)明內(nèi)使用的EUV源的示意、局部透視圖，圖7是能在本發(fā)明內(nèi)使用的另一EUV源的示意、局部透視圖，圖8是一個(gè)已知多層鏡的示意剖面圖，圖9分別表示作為用于該已知多層鏡(曲線I)和用于能在本發(fā)明內(nèi)使用的多層鏡(曲線II)的能量函數(shù)的反射器功率變化的曲線。
圖10是能在本發(fā)明內(nèi)使用的多層鏡的特定實(shí)施例的示意剖面圖，
圖11示意說明在承受高熱通量時(shí)多層鏡經(jīng)受的一般彎曲曲率，圖12示意說明在承受高熱通量時(shí)多層鏡經(jīng)受的局部變形，圖13示出表示作為溫度函數(shù)的熱傳率K(曲線I)和熱膨脹系數(shù)α(曲線II)的變化曲線，圖14示出表示作為溫度函數(shù)的α/K比變化的曲線，和圖15是能在本發(fā)明內(nèi)使用的多層鏡冷卻裝置的示意圖。
特定實(shí)施例的詳細(xì)描述通過固體靶和激光束彼此作用建立的等離子體包含幾個(gè)區(qū)。當(dāng)然存在稱為電暈的彼此作用區(qū)，但是也以連貫的和簡化的方式存在—稱為傳導(dǎo)區(qū)的區(qū)域，其中激光束未穿透，該區(qū)的發(fā)展受熱、電和幅射傳導(dǎo)控制，通過從電暈來的離子發(fā)射的一部分光子朝著靶的冷和密部分的方向被發(fā)射，和—吸收和再發(fā)射區(qū)，其中從電暈或從傳導(dǎo)區(qū)來的帶高能光子被冷和密的材料吸收，并因此對加熱該材料作貢獻(xiàn)，因此對低能光子發(fā)射作貢獻(xiàn)。
這些光子形成幅射波，該幅射波在介質(zhì)內(nèi)沿著溫度梯度具有偏愛的傳播方向，并且當(dāng)靶不是太厚時(shí)，該幅射波能通過其背面離開靶，該面幾何上是與激光束彼此作用處對置的。在背面的變換效率(在包括所有波長的幅射能對入射激光能之間的比值)能接近30％。
從靶背面來的該發(fā)射的特征為，其光譜分布與從前面來的極其不同，因?yàn)闆Q定光子發(fā)射的區(qū)域溫度和密度條件是極其不同的。發(fā)射的幅射自然地具有角分布，即使用完全平的靶該幅射并非各向同性的。
此外，從背面來的特征膨脹速度低于從前面來的幾個(gè)量級，大部分能量具有幅射的形式。
因此，在本發(fā)明內(nèi)，使用通過具有合適厚度的固體靶的背面發(fā)射的EUV幅射，而激光束聚焦在靶的前面。按此方式，得到各向異性的幅射，并能使材料碎片減少到最小。
為了產(chǎn)生EUV幅射，靶最好包含原子序數(shù)Z在28≤Z≤92的材料。
人們可以把這種材料與通過與激光束彼此作用也能產(chǎn)生具有好光譜特性的EUV幅射的其它材料混合和組合。
從這點(diǎn)出發(fā)，用于濾掉寄生幅射的一種或多種材料也可以與其組合。
包含產(chǎn)生EUV幅射或活性元素的材料的靶厚最好在0.05μm和5μm之間。
最好使靶最佳化，以便通過背面提供有效發(fā)射，而材料膨脹不很大。
激光器特性(尤其是激光器提供的光脈沖的持續(xù)時(shí)間和瞬時(shí)形狀、波長和強(qiáng)度)也適應(yīng)于得到在靶內(nèi)要求的熱力學(xué)條件，以便在所希望的波長范圍內(nèi)，例如從10nm到20nm，在背面提供最佳EUV變換。
圖3示意地表示本發(fā)明目的的光刻設(shè)備的特定實(shí)施例。
該光刻設(shè)備包含用于半導(dǎo)體襯底18，例如硅底襯底的支架16，該襯底上沉積了一層光敏樹脂20，用于按預(yù)定圖形進(jìn)行曝光。
從EUV幅射源22出發(fā)，設(shè)備包含—掩模24，包含以放大形式的圖形，—用于對通過源包含的固體靶的背面提供的幅射部分聚束和傳送到掩模24的光學(xué)裝置26，掩模24提供以放大形式的該圖形的像，和—用于縮小該像并把縮小像投射到光敏樹脂層20的光學(xué)裝置29。
靶例如由材料如銀、銅、錫、釤或錸制成，并具有小厚度(例如1μm量級)。
為了產(chǎn)生用于對光敏樹脂層曝光的EUV幅射，利用光學(xué)聚焦裝置32，使通過脈沖激光器35發(fā)射的脈沖束34聚焦到稱為“前面”的靶的第一面30上。從與前面30對置的靶的背面，靶28隨后發(fā)射各向異性的EUV幅度36。
準(zhǔn)確講，源22，用于聚束和傳送的光學(xué)裝置26，聚光器26，掩模24，光學(xué)裝置29和支撐襯底20的支架16放入已建立低壓強(qiáng)的外殼(未示出)內(nèi)。激光束通過合適的窗(未示出)發(fā)送入該外殼內(nèi)。
在圖3的例子中，聚光的光學(xué)裝置26由面向靶28背面37安排的聚光器組成，用作收集通過該背面以各向異性方式發(fā)射的EUV幅射，使該幅射成形并把它發(fā)送到掩模24。
在圖3的設(shè)備，因此不必在聚光器26和掩模24之間提供附加的光學(xué)裝置，這簡化了光刻設(shè)備的光學(xué)裝置。
可以看到小厚度靶28通過其前面30固定到備有開口40的支架38上，該開口允許聚焦激光束34通過，因此它可以達(dá)到該前面。
實(shí)際上，由于激光脈沖局部毀壞小厚度靶，2次發(fā)送激光束到靶的同一位置是不可能的。這便是為什么支架備有移位裝置(在圖3未示出)，它允許靶的不同區(qū)域相繼地對聚焦激光束曝光。
這通過圖4示意地說明，其中，能看到小厚度(例如1μm)靶42以帶的形式固定在柔性支架44上，該柔性支架例如由塑料制成，并備有縱向開口46，允許聚焦束34通過。
靶支架組件形成復(fù)合柔性帶，該帶纏繞在第一卷軸48上，并纏繞在通過合適裝置(未圖示)能轉(zhuǎn)動(dòng)的第二卷軸50上。這允許靶相對聚焦激光束位移靶，聚焦束的脈沖相繼地到達(dá)靶的不同區(qū)域。這可以考慮成彼此組合的幾個(gè)靶。
在一個(gè)變形例(未示出)中，可以利用塑料柔性帶作靶支架，并且把幾個(gè)靶以有規(guī)律的間隔固定在該支架上，相對每個(gè)靶的支架處提供一開口，允許聚焦激光束通過。
最好利用例如銅、銀、錫、釤或錸帶52(圖5)取代塑料帶，該帶能吸收在聚焦束34碰撞下通過靶42的前面發(fā)射的幅射并能隨帶52移動(dòng)朝著該靶方向再發(fā)射該幅射。該帶52具有例如從5μm到10μm量級的厚度。
允許通過在靶上聚焦的激光束34的縱向開口能被兩側(cè)壁54和56界定，該兩側(cè)壁近似地彼此平行，并大體上垂直于靶，如圖5所看到的那樣。
然而，為了更好地吸收通過靶前面發(fā)射的幅射，和該幅射朝向靶更好的再發(fā)射，最好當(dāng)它們接近靶時(shí)界定開口的兩側(cè)壁彼此更加隔開，正如在圖6所看到的那樣，其中，兩側(cè)壁具有參考號55和57。
在圖7所示意的另一例子中，靶42固定到參考圖4所述類型的可移動(dòng)的支架44上。此外，在圖7的例子中，EUV幅射源包含一元件58，該元件對聚焦束34而言是固定的，并且安排在對靶前面對置。
該元件包含一開口，允許聚焦在靶前面上的激光束通過，并且該元件備有的開口是朝向靶方向擴(kuò)張的，因此包含對該靶傾斜，并且隨著朝向靶方向彼此相隔更開的兩側(cè)壁60和62。
通過靶42的前面發(fā)射的幅射64隨后被這些側(cè)壁60和62吸收，并且朝著靶的前面方向再發(fā)射。
因此，通過靶的后方發(fā)射的EUV幅射36更強(qiáng)。
當(dāng)然，從H.Hirose等...的文章Prog.Crystal Growth andCharact.，Vol.33，1996，P277～280獲悉一種X射線源，該源利用通過由具有厚度7μm的鋁片形成的靶背面的X射線發(fā)射，而靶的前面通過具有功率密度3×1013W/cm2的激光束的照射。
然而，必須注意，本發(fā)明所用的源最好包含小厚度靶，該厚度處于約0.5μm到約5μm范圍內(nèi)，該靶最好由原子序數(shù)Z大于鋁原子序數(shù)的材料制成，因?yàn)閆最好大于或等于28(并小于等于92)。
準(zhǔn)確講，形成本發(fā)明使用的靶優(yōu)選材料是錫，錫的原子序數(shù)Z為50。
此外，在本發(fā)明，利用極小厚度，小于或等于1μm靶，在塑料襯底(例如1μm厚的聚乙烯襯底)上形成，使用該靶的背面(最好由錫制造)一發(fā)射EUV幅射的面—重新安置在該襯底上。也可以在該靶的前面形成一層金，其厚度小于1000(即100nm)。
返回上述文章，必須指出如果其前面被低于文章中所述的3×1013W/cm2的最高功率密度激光幅射照射時(shí)，則不能考慮厚度7μm的鋁靶用于通過其背面發(fā)射，尤其是，必須指出，在微光刻區(qū)，上述考慮的最大功率密度例如接近1012W/cm2。
也必須注意以下各點(diǎn)如果在低原子序數(shù)Z例如鋁(Z＝13)的材料上發(fā)生與激光的彼此作用，則通過電子熱傳導(dǎo)發(fā)生在電暈內(nèi)吸收的激光能量輸送(激光作用的一側(cè)前面)朝向密和冷的區(qū)域(即朝向背面)。即使在如上述文章提出的那樣，靶是相對厚的情況下，根本不能保證在背面得到各向異性發(fā)射。
與此相反，具有高Z材料的情況下，正是幅射傳導(dǎo)“引導(dǎo)”靶的內(nèi)部和后部的導(dǎo)通。在本發(fā)明內(nèi)使用的靶內(nèi)產(chǎn)生興趣的各向異性直接與在背面出現(xiàn)該幅射波有聯(lián)系，并因此與厚度(其最佳值將在下面給出)選擇有聯(lián)系。
此外，通過激光照射的靶內(nèi)特征溫度和電子密度分布，取決于材料具有高或低原子序數(shù)，以及也取決于所用靶的厚度，是極其不同的。
分析模型允許我們找到使背面轉(zhuǎn)換率X最佳的最佳厚度E0。E0與靶材的原子序數(shù)Z、該材料的原子質(zhì)量A、介質(zhì)內(nèi)的溫度T(°K)(本身與用W/cm2表示的吸收的激光通量a有聯(lián)系)，激光束波長λ(μm)，脈沖持續(xù)時(shí)間Dt(秒)和密度ρ(g/cm3)的關(guān)系通過下列公式表示E0(cm)＝26.22×(A/Z)0.5×T0.5×Dt/α，其中α＝ρ×λ2×(1+0.946(A/Z)0.5)，溫度(°K)與a2/3和λ4/3成正比。
對于通常在光刻范圍內(nèi)必須的可得到的低激光能量(低于1J)，由于為了在光敏樹脂同一水平上產(chǎn)生足夠統(tǒng)計(jì)值要求極強(qiáng)的節(jié)奏(cadenc)(大于1KHZ)(并因此保證達(dá)到曝光閾值)，以及對于(通過與所用的光學(xué)系統(tǒng)最佳耦合影響的)發(fā)射區(qū)的給定尺寸(例如接近于300μm直徑)，落入靶上的激光通量是低的。在納秒范圍，在1.06μm它不超過1012W/cm2。此外，在現(xiàn)代，制造建立在100PS脈沖系基礎(chǔ)上的節(jié)奏的這些激光器實(shí)際上是不可實(shí)現(xiàn)的。
在這些條件下，如果所有能量被吸收，上述模型給出30ev的值作為可能達(dá)到的介質(zhì)溫度。
在這些條件下，對鋁，使背面轉(zhuǎn)換率X最佳化的最佳厚度為0.15μm，這與上述文章給出的條件相差很遠(yuǎn)。此外，利用具有低原子序數(shù)的鋁一類材料，通過靶背面發(fā)射的幅射事先沒有任何偏愛，基本上是各向同性的，因此前面和背面可認(rèn)為是等值的。
用金作例子，還在同一條件下，厚度小于0.1μm。
返回到由CH2(聚乙烯)制成的襯底上形成由錫制成靶的上述例子，給出下述細(xì)節(jié)使用能置于錫薄片背面的聚乙烯和能置于該薄片前面的金，兩者在通過幅射波加熱前用于限制由錫構(gòu)成的發(fā)射材料的膨脹，這是以這樣的方式，即使光子陷入令人感興趣的靶區(qū)內(nèi)。稍微加熱背面的聚乙烯對幅射是透明的，也限制膨脹，因此在小程度上限制材料碎片發(fā)射。
在描述能在本發(fā)明內(nèi)使用的多層鏡例子之前，我們將返回已知的多層鏡，用于反射遠(yuǎn)紫外區(qū)的幅射，參閱圖8。
該已知的多層鏡包含一個(gè)襯底64，例如由硅制成，并且在該襯底64上形成由第一材料層66和與第一材料層交替相間的第二材料層68的疊層。
第一材料(例如鉬)具有原子序數(shù)大于第二材料(例如硅)。
第一和第二層一起工作，用于反射從集中于預(yù)定波長的波長范圍內(nèi)的遠(yuǎn)紫外區(qū)來的幅射。
疊層具有在其上人們希望反射的幅射40到達(dá)的自由表面70。
在該已知的多層鏡內(nèi)，疊層的一對鄰接層的厚度d是常量。該厚度d稱為<內(nèi)網(wǎng)距(1a distance inter-réticulaire)>。
要注意到，人們希望反射的幅射40的迎角θ。該角是該幅射的入射角的余角。此外，要注意到反射的幅射波長λ，而k是反射的階次。
第一材料或重材料，第二材料或輕材料的層交替引起光折射率對厚度的周期變化。該變化允許入射的幅射有選擇的反射。
實(shí)際上，如果電磁波照射穿過大量等距離反射層，則朝著反射的波的方向，干涉到處相消，除了路程差等于波長的整數(shù)之外。
該選擇性反射現(xiàn)象可以通過類似于布拉格定律的定律描述2d×sinθ＝k×λ在圖9描繪了對于一些預(yù)定的k和θ值，圖8所示類型的多層鏡的反射功率P(任意單位)作為入射幅射能量En(eV)函數(shù)的曲線I。該曲線I的半高度處寬度約為6ev。
因此，圖8的多層鏡是具有窄帶寬的常規(guī)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明希望使用具有寬帶寬的多層鏡，以便盡可能多地收集光子通量。
為了獲得通帶的這種增加，適合于本發(fā)明的要求，當(dāng)幅射穿透入多層內(nèi)時(shí)網(wǎng)內(nèi)距d逐漸改變。
因此，必須選擇沉積層特性和鄰接層厚度，以便適應(yīng)多層鏡結(jié)構(gòu)。
借助在疊層內(nèi)幅射EUV傳送的遞歸計(jì)算碼，實(shí)現(xiàn)該多層鏡的最佳化(涉及沉積層的特性和厚度)。
圖10是能在本發(fā)明內(nèi)使用的多層鏡的特別實(shí)施例的示意縱向剖面。
圖10的多層鏡包含襯底74，在該襯底74上第一材料的層76和與第一材料層交替相間的第二材料層78的疊層，該第一材料或重材料具有原子序數(shù)大于第二材料，或輕材料的原子序數(shù)。
第一和第二層協(xié)同工作，以便在集中于給定波長的波長范圍內(nèi)反射EUV幅射。
在圖10也能看到，被反射的EUV幅射82到達(dá)其上的疊層的自由表面80。
與圖8的已知的多層鏡相反，在圖10的多層鏡內(nèi)疊層的一對相鄰層的厚度是在疊層內(nèi)的深度的上升函數(shù)，該深度是從層疊的自由表面80開始計(jì)算。
在圖10表示的例子內(nèi)，第一和第二材料分別是鉬和硅，襯底74由硅制成。然而鈹也可以用作第二材料，襯底也可以由鍺制成。
在圖10的例子內(nèi)，疊層由多組構(gòu)成，各組含許多雙層(一層第一材料層和相鄰的第二材料層)，例如7個(gè)雙層或8個(gè)雙層，隨著從疊層的自由表面80通到襯底74，組的厚度上升。組的厚度上升按例如算術(shù)等差級數(shù)，并在每一組內(nèi)所有層基本上具有相同的厚度。
舉一例，從自由表面80通到襯底74，存在具有總厚度E1的7對，隨后具有總厚度E1+ΔE的7對，隨后具有總厚度E1+2ΔE的7對，如此等等，直到襯底為止。
在圖10的多層鏡內(nèi)疊層的總厚度為例如1μm。
EUV幅射在由重材料和輕材料之間形成的連貫的屈光面上被反射。如果在不同的屈光面上反射的波之間相長干涉條件得到滿足(2d×sinθ＝k×λ)，則幅射偏離了多層(布拉格定律)。
襯底74的厚度與該襯底的形狀和拋光度有關(guān)。襯底74的該厚度處在5～40mm之間。
為了產(chǎn)生圖10類型的疊層，例如，利用陰極濺射，所有層78和76以所希望的厚度相繼沉積在襯底74上。
當(dāng)然，眾知使用具有能與圖10匹敵但用于完全不同的波長范圍和完全不同功能的構(gòu)形的多層這些已知的多層的疊層用作可見范圍幅射的帶通濾光器。
必須注意在EUV范圍能在本發(fā)明內(nèi)使用的多層鏡的設(shè)計(jì)是專用的，尤其在涉及材料的特性、厚度、密度、光學(xué)常數(shù)和沉積物品質(zhì)。
在圖3的光刻設(shè)備內(nèi)形成聚光器26、掩模24和光投射和縮小裝置29的多層鏡是具有圖10類型的多層鏡，并能反射EUV幅射，其幅射波長集中于特定的波長(例如12nm)。
尤其是，聚光器26能通過連接若干個(gè)構(gòu)成圖10類型的多層鏡的元聚光器形成。
圖9示出表示對能在本發(fā)明的使用，例如具有圖10類型的多層鏡，作為能量En(eV)函數(shù)的反射器功率P(任意單位)變化的曲線II。
與傳統(tǒng)方式的多層鏡(曲線I)比較，可以看出，對曲線II的半高寬的很大的上升為9ev。
因此，在本發(fā)明，用于EUV幅射的多層鏡的帶寬上升了。
現(xiàn)在說明減少任一多層鏡經(jīng)受的熱變形的方式，尤其是能在本發(fā)明內(nèi)使用并曝光于強(qiáng)EUV幅射時(shí)的多層鏡。
為了獲得這樣一面鏡，大約一百對合適厚度的薄層(重材料層交替相間輕材料層)被沉積到例如光學(xué)拋光到所希望的形狀的硅襯底上，以便得到1μm量級的總層厚度。因此，與提供多層鏡形狀的襯底(例如幾毫米)的襯底厚度比較，該厚度可預(yù)忽略。
在其前面受到熱流密度的平面鏡變形具有幾何性。該變形具有兩分量。
第一分量平行于形成鏡平面的表面。該第一分量通過雙金屬片效應(yīng)以及因鏡的前面和后面之間的溫差的結(jié)果，導(dǎo)致一般的球形彎曲(曲率)。
第二分量垂直于鏡的表面，并引起局部變形，即鏡厚度的局部上升。這是由于鏡經(jīng)受的熱流密度不均勻性引起的。
通過圖11示意地說明通常的彎曲(雙金屬效應(yīng))?？梢钥吹饺肷涞蕉鄬隅R上的EUV幅射84。
在鏡的前面和后面之間的溫度差ΔTs引起具有伴生的最大梯度ΔP的通常球形彎曲。
對于未冷卻的鏡，其棱角是自由的，該梯度由下述方程表示，其中為熱通量密度(W/mm2)，α為鏡的熱膨脹系數(shù)，k為鏡的熱傳導(dǎo)率，C對球形曲線為1的常數(shù)，對柱形曲線為1/2的常數(shù)，1i為鏡長度的一半ΔP＝C×(α/k)××1i。
通常的彎曲伴生的該梯度以線性形式隨入射通量改變。隨著比值α/k變大，以及在鏡上光束尺寸大時(shí)，它變大。
梯度ΔP與鏡的厚度以及幅射在該鏡上的迎角無關(guān)。鏡的變形伴生的曲率半徑與鏡的尺寸無關(guān)。曲率半徑R用方程R＝-1×(k/α)表達(dá)。
現(xiàn)在考慮圖12示意說明的局部變形。該局部變形是由于垂直其表面的鏡膨脹引起的。這是由于鏡的入射通量的不均勻性引起的。該不均勻性是由于(例如遵循高斯分布的)束84的角誤差(發(fā)散)引起的。
該局部變形伴生的最大梯度Δh通過下述方程表示Δh＝2×(α/k)×(e2/Li)×0。
在這方程中，0是在多層鏡上光束痕跡中心處的通量密度，e是該鏡厚度，α是熱膨脹系數(shù)，k是鏡的熱傳導(dǎo)率，Li是鏡上光束痕跡在半高處寬度。
梯度Δh以線性方式隨入射通量變化。隨著比值α/k變大，以及當(dāng)光束對鏡的碰撞小時(shí)，它增大。梯度隨鏡厚度的平方變化。
為了減小這些機(jī)械變形的影響，光束在多層鏡上的痕跡必須有大的尺寸，以便使熱通量密度“分散”，并且要求小厚度鏡，對幅射吸收一點(diǎn)點(diǎn)，并具有低α/k比。
光束在多層鏡上的痕跡取決于為反射選擇的迎角。該迎角接近于90°，這可以減少光束的痕跡到最小。
鏡的特性及其厚度的選擇取決于允許得到所希望形狀和表面粗糙度的拋光技術(shù)。
熱傳導(dǎo)率K和熱膨脹數(shù)α作為溫度函數(shù)改變。如圖13所示，在硅的情況下，可以從該材料在溫度接近125K時(shí)的高熱傳導(dǎo)率K伴生的極低膨脹系數(shù)α中獲益。
在圖13，可以看到表示作為溫度T(單位K)函數(shù)的硅熱膨脹系數(shù)變化(單位10-6K-1)的曲線II和表示作為溫度T(單位K)函數(shù)的熱傳導(dǎo)率K(單位W/m.k)變化的曲線I。
在這種情況下，當(dāng)溫度趨于0時(shí)，α/k比趨于0，這將減少由于熱通量引起的機(jī)械變形到最小。可以參考示出作為溫度(k)函數(shù)的α/k(10-6m/w)變化曲線的圖14。
因此，在本發(fā)明內(nèi)最好把例如圖10類型的多層鏡冷卻到接近100K的低溫，以便減少在EUV光刻設(shè)備使用期間由于熱通量引起的機(jī)械變形，不管采用那一種鏡的襯底材料(例如硅或鍺)。
圖15示意說明這點(diǎn)。在那里可以看到在襯底90上包含交替的92疊層88以及被冷卻的多層鏡。為了做到這點(diǎn)，該鏡置于支架92上，在支架內(nèi)循環(huán)液氮。作為一個(gè)變形例，該支架包含一個(gè)液氮容器。
按照這種方式在多層鏡接收高EUV幅射通量94時(shí)，減少了變形。
返回圖10，在該圖10的例子內(nèi)多層鏡疊層的一對相鄰層厚度是一個(gè)隨疊層內(nèi)深度的上升的函數(shù)。然而，得到能在本發(fā)明內(nèi)使用的多層鏡，其中一對相鄰層的厚度是隨在疊層內(nèi)深度的下降函數(shù)。
權(quán)利要求
1.光刻設(shè)備，包含—規(guī)定用于按照預(yù)定圖形曝光的樣品架(16)，—包含以放大形式的預(yù)定圖形的掩模(24)，—在遠(yuǎn)紫外區(qū)的幅射源(22)，—用于對幅射聚光并輸送到掩模的光學(xué)裝置(26)，該掩模提供以放大形式的圖形的像，和—用于縮小該像并把縮小的像投射到樣品上的光學(xué)裝置(29)，掩模，用于聚焦和輸送的光學(xué)裝置和用于縮小和投射的光學(xué)裝置包含多層鏡，每一多層鏡包含一襯底(74)并在襯底上第一材料層(76)和與第一材料層交替相間的第二材料層(78)的疊層，該第一材料具有原子序數(shù)大于第二材料，第一和第二層協(xié)同反射遠(yuǎn)紫外幅射，疊層具有應(yīng)被反射的幅射到達(dá)其上的自由表面(80)，設(shè)備的特征為，源包含至少一個(gè)具有第一和第二面的固體靶(28)，該靶通過與聚焦在靶第一面(30)上的激光束(34)的彼此作用能發(fā)射遠(yuǎn)紫外幅射，該靶能以各向異性方式從該靶的第二面(37)發(fā)射遠(yuǎn)紫外幅射部分(36)；提供用于聚焦和輸送的光學(xué)裝置(26)，以便輸送到掩模(24)，遠(yuǎn)紫外幅射部分(36)來自源的靶的第二面(37)；在每一鏡包含的層的疊層中一對相鄰層(76，78)的厚度是疊層內(nèi)深度的單調(diào)函數(shù)，該深度從疊層的自由面(80)開始計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中靶(28)包含通過與激光束彼此作用能幅射遠(yuǎn)紫外幅射的材料，靶的厚度處于從約0.05μm到約5μm的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2之一所述的設(shè)備，其中靶(28)包含通過與激光束彼此作用發(fā)射遠(yuǎn)紫外幅射的材料，該材料具有的原子序數(shù)屬于原子序數(shù)從28到92的組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3之一所述的設(shè)備，包含彼此連成一體的多個(gè)靶，設(shè)備還包含多個(gè)靶移動(dòng)的裝置(48，50)，以便使這些靶相繼接收激光束(34)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，還包含其上固定靶(42)并能使激光束朝著這些靶的方向通過的支撐設(shè)備(38，44，52)，提供移動(dòng)裝置(48，50)，以便使這些支撐裝置移動(dòng)，并因此使這些靶移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中支撐裝置(52)能吸收通過接收激光束的靶的第一面發(fā)射的幅射，并能把該幅射朝向該靶再發(fā)射。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6之一所述的設(shè)備，其中支撐裝置包括面向每一靶的開口(40，46)，該開口通過大體上彼此平行并垂直于該靶的兩側(cè)壁(54，56)界定。
8.根據(jù)權(quán)利要求5和6之一的設(shè)備，其中支撐裝置包括面向每一靶的開口，該開口通過隨著它們越朝向靶，彼此間隔越遠(yuǎn)的兩側(cè)壁(55，57)界定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到5之一所述的設(shè)備，還包含能允許激光束朝靶方向通過，能吸收朝向靶的激光束，能吸收由該靶第一面發(fā)射的幅射以及把該幅射再發(fā)射到該靶的輔助固定裝置(58)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9之一所述的設(shè)備，其中，疊層細(xì)分為至少一對第一和第二層(76，78)的組件，并且，這些組件的厚度是疊層內(nèi)深度的單調(diào)函數(shù)，該深度是從疊層的自由面(80)開始計(jì)算。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，這些組件厚度的增加形成一個(gè)算術(shù)(等差)級數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10和11之一所述的設(shè)備，其中，每一組件的第一和第二層(76，78)近似地具有同一厚度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12之一所述的設(shè)備，其中，第一和第二材料分別是鉬和鈹或鉬和硅。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到13之一所述的設(shè)備，其中，襯底從硅和鍺中選擇的材料制造。
15.根據(jù)權(quán)利要求1到14之一所述的設(shè)備，其中，襯底厚度處在從約5mm到40mm的范圍內(nèi)，疊層的厚度約為1μm。
16.根據(jù)權(quán)利要求1到15之一所述的設(shè)備，其中，每一多層鏡配備冷卻該多層鏡的裝置(92)，以便在它受到遠(yuǎn)紫外幅射照射時(shí)減小其變形。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，提供冷卻裝置(92)，以便冷卻多層鏡到溫度大體等于100K。
18.根據(jù)權(quán)利要求16和17之一所述的設(shè)備，其中，冷卻鏡的裝置(92)是通過液氦，氟里昂、液氮或是在接近0K的低溫傳熱液的冷卻液冷卻的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求1到18之一所述的設(shè)備，其中，樣品包含其上沉積光敏樹脂層(20)，并指定用于按照預(yù)定圖形曝光的一個(gè)半導(dǎo)體襯底(18)。
全文摘要
光刻設(shè)備使用遠(yuǎn)紫外區(qū)輻射源和多層鏡在該區(qū)域中具有寬的頻譜頻帶。每一鏡(24，26，29)包含第一材料層和第一材料層交替的第二材料層的疊層，第一材料具有原子序數(shù)大于第二材料，一對相鄰層的厚度是疊層內(nèi)的深度的單調(diào)函數(shù)，源(22)包含至少一個(gè)靶(28)，該靶通過與在其面之一上聚焦的激光束彼此作用發(fā)射輻射，利用從另一面發(fā)射的輻射部分(36)。本發(fā)明可用于具有高集成度的集成電路的制造。
文檔編號G03F1/14GK1433531SQ00818880
公開日2003年7月30日 申請日期2000年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月8日
發(fā)明者D·巴博內(nèi)奧, R·馬莫雷特, L·博內(nèi) 申請人:法國原子能委員會