用於euv光刻的反射鏡的基底及其製造技術

2023-09-12 21:35:00

專利名稱：用於euv光刻的反射鏡的基底及其製造技術
技術領域：
本發明涉及用於EUV光刻的反射鏡的基底。而且，本發明涉及具有實質上(essentially)周期分布的熱膨脹係數的、用於EUV光刻的反射鏡的基底。此外，本發明涉及用於EUV光刻的反射鏡的基底的製造方法，以及涉及用於EUV光刻的反射鏡。
背景技術：
為了能夠在例如半導體組件的製造中採用光刻方法製造更精細的結構使用越來越更短波長的光。當工作在極紫外(EUV)波長範圍內時，尤其是大約5nm和20nm之間的波長時，不再能採用透鏡式的元件以透射模式工作，而是構造由反射光學元件構成的曝光和投射物鏡，該反射光學元件具有適合於每個工作波長的反射塗層。
作為基底材料，特別是對於用於EUV光刻的反射光學元件，使用所謂的零膨脹材料，該材料在光刻操作期間呈現的溫度以及室溫中具有接近零範圍的熱膨脹係數。主要的候選物是玻璃陶瓷材料和摻雜鈦的石英玻璃。也可使用堇青石、矽酸鹽類礦物的礦石，其中可通過增加多種添加劑來影響熱膨脹係數。所有三類材料可以這樣的方式製造在依賴於使用的實際材料的溫度處，熱膨脹係數變為等於零，熱膨脹係數在這裡被定義為相對縱向膨脹(其為溫度的函數)對溫度的微分。也將該溫度稱為過零(zero-crossing)溫度。在採用摻雜鈦的石英玻璃和堇青石的情況下，過零溫度可被添加劑的含量影響，在玻璃陶瓷材料中，通過嚴格控制的再加熱循環中的再結晶工藝影響。對於作為用於EUV光刻的反射鏡的基底材料的使用，必須注意熱膨脹在室溫和光刻工藝期間的操作溫度之間的溫度範圍內儘可能地小。為了能夠滿足EUV光刻所需的成像精度要求等，針對反射鏡的光學使用表面的三維分布(profile)的容限實質上小於例如使用紫外輻射的光刻中的容限。

發明內容
本發明的一個目的是在已知基底用作EUV反射鏡的基底的可用性方面改進已知基地。根據第一方面，該目的通過一種用於EUV反射鏡的基底而實現，該基底在15°C的溫度間隔Λ T上具有不大於IOppb的平均相對縱向熱膨脹，並在20°C和40°C之間的範圍內具有過零溫度。已經發現具有這種縱向熱膨脹的基底非常適合作為用於EUV反射鏡的基底，其中，例如在溫度為20°C和40°C之間的範圍內的條件下，必須以高精度保持原始尺寸匹配(fit)以實現期望的成像特性。操作條件由反射鏡中EUV輻射的吸收等決定，該吸收可導致高的熱負載。例如，可通過將縱向熱膨脹至少部分地互相補償的基底材料組合，來獲得具有這種平均相對縱向熱膨脹的基底。在優選的實施例中，縱向熱膨脹在30°C的溫度間隔AT上不大於lOppb。在另外的優選實施例中，縱向熱膨脹在15°C的溫度間隔AT上不大於5ppb。上述第一實施例尤其適合作為具有特別高的熱負載的、用於EUV反射鏡的基底，特別地，可為以下這種情況布置在光路的前部的反射鏡，尤其是在照明系統中。根據上述第二實施例的基底特別適合用於作為EUV光刻設備的投射系統的部分的反射鏡。這些反射鏡在光路的很後面，並因此暴露於較低的熱負載。因為這些反射鏡直接用於將掩模或掩模母版上的結構成像到將被結構化的元件上，所有對尺寸精度的要求特別嚴格。優選地，基底在28°C和33°C之間的範圍內具有過零溫度。根據第二方面，該目的通過具有至少3000cm3的體積的、用於EUV反射鏡的基底來實現，其中在高達IOcm3的任意特定部分體積上平均的過零溫度的變化小於2°C。可通過具有低均勻性的還(blanks)的壓碎(crushing)、混合和重新熔化(renewed melting)或燒結來製造具有這種過零溫度均勻性的基底。這種基底特別適合用於EUV光刻的反射鏡，因為它們允許大的、並且在幾何尺寸上仍然非常熱穩定的反射鏡。
更優選地，在30°C的溫度間隔Λ T上具有不大於IOppb的平均相對縱向熱膨脹，並且最優選地，在15°C的溫度間隔AT上具有不大於5ppb的平均相對縱向熱膨脹。優選地，基底在20°C和40°C之間的範圍內具有過零溫度，更優選地，基底在28 V和33°C之間的範圍內。在其他方面，該目的通過一種基底實現，該基底在垂直於基底的表面的方向中具有平均熱膨脹係數的非均勻分布。這裡，基底的表面是指基底的被光學使用的表面，例如通過在對反射鏡的進一步加工時施加反射塗層在該表面上。平均熱膨脹係數在垂直於基底的表面的方向中的分布的非均勻性可用於選擇地將基底與操作期間期望的熱負載適配。為了該目的，例如，基底可由具有不同熱膨脹係數或不同過零溫度的兩個或更多的部分基底組合。也可以從材料坯(blank)切割具有空間不均勻性的基底，以使其適配於預期的熱負載。有利的是，具有平均熱膨脹係數的非均勻分布的基底具有如上所述的平均相對縱向熱膨脹或過零溫度的均勻分布。在其他方面的一個中，已經證明，隨著離表面的距離的增加，過零溫度在垂直於基底的表面的方向上降低是特別有利的。通過使過零溫度的分布適配於操作條件下預期的基底中的溫度分布，可特別好地避免不期望的熱膨脹，否則該熱膨脹會對包含基底和高反射塗層的EUV反射鏡的光學特性具有不利的影響。可以在深度上選擇過零溫度的分布，使得過零溫度以與熱負載隨深度增加而變小對應的方式逐漸減小。通過該適配，可以在大的深度範圍上實現在那裡適用局部操作溫度和過零溫度之間的小偏差，並且因此可實現儘可能小的體積變化。在另一個其他方面中，基底包含至少一個具有等於或大於I釐米尺寸(extension)的材料部分，其具有的過零溫度比圍繞其的基底材料的過零溫度高。有利地，該材料部分布置在基底上的一位置處，在該位置處，EUV光刻期間預期的熱負載比周圍區域的熱負載高。特別優選的，具有較高過零溫度的該材料部分布置在基底的表面，使得照射在那裡的EUV輻射的比例導致儘可能小的熱膨脹，該EUV輻射被在上面的層中吸收，諸如反射層，視情況而定。在這個方面的進一步變型中，第一材料部分在基底的整個表面上延伸，並與第二材料部分鄰近，第二材料部分具有較低的過零溫度，其也在基底的整個表面上延伸，並且這種基底具有加熱裝置。這種基底像一種雙金屬(bimetal)—樣起作用。特別地，在兩個不同過零溫度之間的範圍中，當在EUV光刻期間引入熱時，在垂直於基底表面的方向中，導致的變形在小相對縱向熱膨脹的範圍中變化。有利地，加熱裝置布置在基底表面上，該基底表面與預期引入最高熱量的表面相對。其經常是基底的光學使用表面。一方面這種加熱裝置有益於補償由EUV光刻過程期間照射的EUV輻射引起的變形。另一方面，可使反射鏡的尺寸匹配(dimensional fit)的選擇性變形來校正其他檢測到的成像誤差。根據第五方面，該目的通過一種用於EUV光刻的反射鏡的基底實現，該基底具有過零溫度的實質上的周期分布，其中，基底表面的平面中的周期長度比垂直於表面的方向中的周期長度長。這裡，基底表面也指基底的光學使用表面。特別地，過零溫度的實質上的周期分布可在使用直接沉積方法製造的基底材料的情況下出現。尤其頻繁的是，它們可在摻雜鈦的石英玻璃的情況下出現。使用直接沉積方法導致特別顯著的周期變化，例如其中相對於沉積裝置旋轉產生的材料坯。通過從坯切割基底使得基底表面的平面中的周期大於垂直於表面的方向中的周期，可實現基底表面中最大和最小過零溫度之間的橫向距離儘可能地大，這導致任何非均勻熱膨脹僅引起長波尺寸匹配誤差，藉助合適的操縱器，長波尺寸匹配誤差比更短波長尺寸匹配誤差更易校正。同時，可使用如下效應在反射鏡表面下方的 深度中，最大和最小過零溫度以相對短的距離一個在另一個下方，從而由它們導致的變形至少部分地彼此互相補償。根據第六方面，該目的通過一種用於EUV光刻的反射鏡的基底實現，該基底包含疊置的至少兩個部分。其中，所述部分都具有過零溫度的實質上的周期分布，並且一個部分的過零溫度的分布相對於另一個部分的過零溫度的分布偏移半個周期長度。通過這些手段，上述效應，即在垂直於基底表面的方向中過零溫度的最大值和最小值彼此相隔儘可能短的周期長度，可用於在具有更高和更低過零溫度的區域內實現各種熱膨脹的最佳可能的補償。在特別優選的實施例中，用於EUV光刻的反射鏡的基底在其表面上具有拋光層。特別是當玻璃陶瓷材料被至少部分地用作基底材料時，可能出現基底表面具有微粗糙度，該微粗糙度如此顯著以至於其可傳播至高反射EUV塗層中，並可嚴重危害該塗層的效能。通過向基底表面施加特別適合於拋光以得到小的微粗糙度的材料的拋光層，可拋光(finish)基底表面，使得在通過施加反射層來進一步加工反射鏡時，反射層的功能僅可能不受:基底表面的影響。根據第七方面，該目的通過一種用於EUV光刻的反射鏡的基底的製造方法來實現，該方法包括以下步驟-選擇至少一個第一材料和一個第二材料,該第一材料和第二材料具有低熱膨脹係數和不同的過零溫度；-混合和粘合(bond)所述材料；-拋光所述基底。此外，該目的通過一種用於EUV光刻的反射鏡的基底的製造方法來實現，該方法包括以下步驟-壓碎具有低熱膨脹係數的材料；-混合和粘合所述材料；
-拋光所述基底。這兩種方法特別適合用於以簡單並有成本效益的方式製造用於EUV光刻的反射鏡的基底，該基底具有至少3000cm3的體積，其中在高達IOcm3的任意特定部分體積上平均的過零溫度的變化小於2°C。在上述第一種方法中，可通過選擇合適的材料和混合比例來調整期望的平均過零溫度。如果具有在期望的範圍內的平均過零溫度的材料已經存在，則可利用第二種方法關於過零溫度對其均勻化。有利的是，選擇的材料在20°C和40°C之間的範圍內具有過零溫度，並且作為溫度函數的相對熱膨脹的梯度具有小於10ppb/K2的值。尤其優選的是，選擇摻雜鈦的石英玻璃，其中可利用鈦含量來非常選擇性地影響產生的過零溫度。根據第七方面，該目的通過用於EUV光刻的反射鏡的基底的製造方法來實現，該基底在15°C的溫差間隔AT上具有不大於IOppb的平均相對縱向熱膨脹，該方法包括以下 步驟-選擇至少一個第一材料和一個第二材料,該第一材料和第二材料具有低熱膨脹係數和作為溫度函數的熱膨脹的相反梯度；-混合和粘合所述材料；-拋光所述基底。已經發現，通過選擇具有相反符號的熱膨脹係數的材料，可重新創造出合成材料，該合成材料的相對熱膨脹在大溫度範圍上幾乎為零。平均地，具有相反符號的熱膨脹係數的效應在整個基底上彼此抵消。通過在混合之前壓碎材料，可確保合成材料在整個基底上的非均勻性很小以至於它們不能導致例如不期望的粗糙度。通過在基底厚度上調整不同混合比例，可獲得在垂直於基底表面的方向中的平均熱膨脹係數的非均勻分布。有利的是，選擇的材料在20°C和40°C之間的範圍內具有過零溫度，並且作為溫度的函數的相對熱膨脹的梯度具有小於10ppb/K2的絕對值。尤其優選的是，一方面選擇摻雜鈦的石英玻璃，另一方面選擇玻璃陶瓷材料。這兩種類型的材料具有作為溫度的函數的熱膨脹的相反梯度。利用徹底的混合，可製造一種基底，其中一種材料的熱膨脹和另一種材料的熱膨脹至少部分地彼此抵消。為了獲得作為溫度的函數的相對縱向膨脹的特別平的分布(profile)，優選地選擇過零溫度的差別小於2°C的材料。尤其優選的是，將具有相同過零溫度的材料彼此混合。可通過在決定選擇的材料的混合比例時，考慮作為溫度得函數的縱向熱膨脹的梯度的不同絕對值來實現作為溫度的函數的相對縱向熱膨脹的特別平的分布。例如，如果一種材料的作為溫度的函數的縱向熱膨脹的梯度大於具有相反符號的熱膨脹係數的材料的縱向熱膨脹的梯度，增加比第一種材料更大比例的第二種材料是有利的。優選地，通過粘性狀態中的混合來實現混合和粘合材料，特別是將摻雜鈦的石英玻璃彼此混合時。如果附加地或排他地混合玻璃陶瓷材料，在混合之前研磨材料並利用燒結來粘合混合物可以是特別有利的，從而可利用控制的熱處理來影響過零溫度。根據最後的方面，該目的通過包含上述基底和反射層的用於EUV光刻的反射鏡來實現。為了在EUV波長範圍內實現高反射率，反射層優選地為多層系統。多層系統為在執行EUV光刻的波長處具有較聞的折射率實部的材料(也稱為間隔體)與在工作波長具有較低的折射率實部的材料(也稱為吸收體)的交替施加的層，其中吸收體-間隔體對形成疊層(stack)。多個疊層的序列本質上模擬晶體，其中晶格平面對應於吸收層，在其上發生布拉格反射(Bragg reflection)。單獨層的厚度，以及重複的疊層的厚度，在整個多層系統上可以是恆定的，或者它們可以依賴於要實現的反射分布而變化。特別地，具有這裡描述的基底中的一個的反射鏡具有以下優點由在光刻過程期間的EUV輻射導致的熱膨脹和單獨反射鏡上的關聯熱負載可被保持在特別低的水平，從而對反射鏡的光學功能不存在負影響。上述和其他的特徵可由說明書和附圖以及權利要求推出，其中在本發明的實施例中以及在不同領域中，單個特徵可單獨地實現或以子組合的形式聯合實現，並且可表示有利的實施例和能夠如此保護的實施例。


參考有利的實施例將更詳細地描述本發明，其中
圖Ia-C示意地示出了基底的三個實施例；圖2示意地示出了 EUV反射鏡的實施例；圖3示意地示出了基底的第四實施例；圖4示意地示出了基底的第五實施例；圖5示意地示出了基底的第六實施例；圖6示出了用於根據圖4的基底的實施例的作為溫度的函數的熱膨脹；圖7示出了對於不同類型的基底材料的、作為溫度的函數的熱膨脹的典型發展；圖8示出了對於兩種基底材料和對於由此製造的基底合成材料的、作為溫度的函數的熱膨脹；圖9為對於兩種不同基底材料和對於由此製造的基底合成材料的、作為溫度的函數的熱膨脹的梯度的曲線圖；圖10示出了材料坯中不同過零溫度的分布；圖11示出了從圖9中示出的材料坯切割基底的可能性；圖12a、b示出了從圖9的材料坯切割基底的第二種可能性；圖13a、b示出了從圖9的材料坯獲得基底的第三種可能性；圖14示出了用於EUV反射鏡的基底的另一實施例；圖15示出了用於EUV反射鏡的基底的製造方法的第一實施例；圖16示出了用於EUV反射鏡的基底的製造方法的第二實施例；以及圖17示出了用於EUV反射鏡的基底的製造方法的第三實施例。
具體實施例方式圖Ia示意地示出了零膨脹材料的光學元件的基底1，該基底基於玻璃陶瓷材料、摻雜鈦的石英玻璃或堇青石。玻璃陶瓷材料具有晶體，該晶體在玻璃母體(glass matrix)中通常有小於IOOnm的尺寸。在某些溫度範圍內，這些晶體收縮，而玻璃母體同時膨脹。這兩個效應彼此抵消，使得玻璃陶瓷材料的熱膨脹係數在該溫度範圍內實質上為零。然而，當拋光它們以為了用作反射光學元件的組件而獲得尺寸上的準確匹配時，存在從晶體移除材料與從玻璃母體移除材料不同的問題。但是，摻雜鈦的石英玻璃更好地適合於拋光。
為了降低粗糙度，拋光層2設置在基底I上。在這裡示出的示例中，拋光層2基於石英玻璃，其可被拋光為極其均勻的高粘性液體，具有非常小的粗糙度以及具有從Imm至IOnm的縱向尺寸。除了二氧化矽，也可使用非常適合於拋光的其他材料。在基底I的表面13上施加拋光層2之前，使其儘可能與期望的最後形狀接近。拋光層2可利用通常的塗鍍(coating)方法來施加，例如化學氣相沉積(CVD)方法，特別是基於等離子體的CVD方法，或者物理氣相沉積(PVD)方法，特別是基於離子的PVD方法。溶膠-凝膠(sol-gel)法也是可以的，特別是在石英玻璃的基礎上具有覆蓋層時。必要時，將拋光層拋光為期望的粗糙度。例如利用離子束加工(IBF)方法可執行任意形狀校正，以實現期望的尺寸上的準確匹配。圖Ia中示出的基底的第一變型被示意地示於圖Ib中。該基底I具有在垂直於表面13的方向(以箭頭示出)中的平均熱膨脹係數的非均勻分布。在這裡示出的示例中，在垂直於基底的表面13的方向中，過零溫度隨著離基底13的距離的增加而降低。利用這些方法，過零溫度的分布被適配於操作條件下預期的溫度分布，以避免不期望的熱膨脹。圖Ic示意地示出了用於EUV光刻的反射鏡的基底的另一變型。基底I具有超過3000cm3的體積,其中在高達IOcm3的體積的任意特定部分體積14上平均的過零溫度關於每個平均值的變化小於2°C。順帶地，基底I的圖Ic中示出的變型例也可呈現隨著離表面13的距離的增加而略微減少的平均過零溫度。圖2示意地示出了反射鏡3的示例，其包含在具有拋光層2的基底I上的反射層4。特別是在用於EUV光刻的反射鏡的情況下，反射層4由具有不同復折射率實部的材料的交替層的多層系統構成，其本質上模擬具有晶格平面的晶體，在其上發生布拉格衍射。在圖3示出的基底I的示例實施例中，在基底I的表面(在該表面上施加拋光層和高反射層)中，視情況，在進一步加工EUV反射鏡期間，插入材料部分6，該材料部分6具有·優選稍微大於EUV光刻設備中的EUV光束照明的表面的尺寸。該材料部分6具有比周圍基底材料5更高的過零溫度。利用這些方法，可考慮基底在其用作EUV反射鏡期間未被均勻地加熱，但將熱量引入材料中，尤其是在EUV輻射照在EUV反射鏡上的區域中。然而，較少地加熱其他區域。通過將過零溫度的分布適配於基底材料中的熱分布，可確保最小化基底的整個熱膨脹。因此可實現儘可能小地負面影響由這種基底製成的EUV反射鏡的光學成像特性。在圖4示出的基底I的實施例中，提供第一材料部分7，其在基底I的整個表面上延伸，並且布置為與第二材料部分8鄰近，該第二材料部分8也在基底I的整個表面上延伸。在這裡示出的示例中，材料部分7具有比材料部分8高的過零溫度。如在參考圖3描述的示例實施例中，在圖4中示出的示例實施例中，具有較高過零溫度的材料部分7布置在基底的一側上，在對基底進一步加工以製造EUV反射鏡時將在該側上施加反射層，並且該側因此將暴露於較大的熱負載。為了也考慮基底I中的較大溫度差別，也可將基底細分為具有不同過零溫度的三個或更多個材料部分。在圖5示出的示例中，將基底I細分為三個材料部分10、11、12，所有的三個材料部分在基底的整個表面上延伸。在這裡示出的示例中，材料部分10具有較高的過零溫度，材料部分11具有中等過零溫度，且材料部分12具有低的過零溫度，使得過零溫度在垂直於基底I (其中布置材料部分10)的方向中接連降低。在另一修改中，可提供不在整個表面上延伸的材料部分。在具有兩個材料部分7和8的、圖4中不出的基底的變型中，特定特徵是當引入熱量時，如此構造的基底I以類似於雙金屬的形式工作。變形的大小可通過溫度來控制，其中想要用於控制的溫度範圍由兩個材料部分7、8的過零溫度的差別來確定。為了能夠使用該雙金屬效應達最佳效果，在根據圖4的實施例中，加熱裝置9設置在與光學使用側相反的表面上。在這裡示出的示例中，加熱裝置9由多個單獨加熱元件構成。通過局部加熱材料部分8，不僅可以補償用作反射鏡的基底的由於熱負載導致的彎曲，還可以選擇性地調整例如像散(astigmatic)或彗形(comatic)彎曲。當根據在EUV光刻操作期間引入的熱量連續地控制加熱元件的溫度時，可實現特別高的精度。圖4中示出的實施例的溫度行為以示例的方式顯示在圖6中。下部的材料部分8具有22°C的過零溫度，而頂部的材料部分7具有24°C的過零溫度。兩個材料部分7、8通過扭絞(wringing)彼此固定地連接。結果是繪為中等灰色曲線的平均縱向熱膨脹。隨著溫度從18°C增加到20°C,材料部分8的材料延伸5ppb,而頂部的材料部分7的材料縮短5ppb。 依賴於反射鏡的尺寸和單獨材料部分7,8的厚度，這導致反射鏡在納米範圍內的彎曲，其也導致焦距的變化。在目前為止描述的所有實施例中，材料可基於摻雜鈦的石英玻璃、玻璃陶瓷材料或堇青石。針對摻雜鈦的石英玻璃、玻璃陶瓷材料和堇青石，圖7示出了作為時間的函數的相對縱向膨脹的特徵分布。例如，在圖7中，摻雜鈦的石英玻璃具有24°C的過零溫度，玻璃陶瓷材料具有18°C的過零溫度，而堇青石具有21°C的過零溫度。摻雜鈦的石英玻璃和堇青石都在除了過零溫度之外的其他溫度處顯示縱向膨脹，而玻璃陶瓷材料展示了收縮行為。然而，堇青石情況下的梯度比玻璃陶瓷材料或摻雜鈦的石英玻璃情況下的梯度陡得多。從具有基底基礎材料的這些商業上可得的基底材料，特別是基於慘雜欽的石英玻璃和玻璃陶瓷材料以及堇青石的基底材料，視情況而定，可創造特別好地適合用作EUV反射鏡的要求的基底材料。例如，可採用公知方式便宜地製造關於過零溫度具有通常容限的摻雜鈦的石英玻璃。隨後，在材料坯上以位置依賴性的方式測量過零溫度。例如，在摻雜鈦的石英玻璃的情況下，過零溫度主要依賴於鈦的含量，其可例如利用X射線螢光分析測量，或通過測量固體中的聲速來間接測量。在測量單獨材料樣品的過零溫度及其分布之後，選擇具有不同過零溫度的樣品，使得在混合之後，過零溫度的平均值對應於每一基底的期望過零溫度，如圖16的步驟201中所示意地示出的。隨後，將單獨材料樣品混合，使得產生具有期望過零溫度的均勻體。例如，這可通過重擊或研磨材料樣品至小的顆粒以及後續燒結而實現。優選地，為了將小的材料顆粒以特別均勻的方式混合，將它們在熱狀態中混合，並因此在低粘性狀態(參考圖16中的步驟203)中混合。隨後，拋光基底(圖16中的步驟205)，例如通過切割並拋光至最後的形狀、塗鍍拋光層等。如果兩個或更多摻雜鈦的石英玻璃彼此混合，則它們在第一近似內具有相對縱向熱膨脹的相同梯度，在摻雜鈦的石英玻璃的情況中其大約為I. 6ppb/K2。在圖8中，針對兩個基礎材料(材料I和材料2)，示出了以ppb/K為單位的相對縱向熱膨脹的一階導數。摻雜鈦的石英玻璃材料I具有27°C的過零溫度，而摻雜鈦的石英玻璃材料2具有33°C的過零溫度。將這兩個材料徹底混合，並將其以1:1的比例熔融。產生的合成材料為具有30°C的過零溫度的摻雜鈦的石英玻璃，其還在整個體積上具有過零溫度的高均勻性。
如果具有期望的平均過零溫度的材料已經存在，但該材料非常不均勻以至於不能用作EUV反射鏡的基底，則可將該材料壓碎(參考圖15，步驟101)。特別地，由均勻性的期望程度決定壓碎的程度。例如通過熔化或燒結(圖15中的步驟13)，將例如研磨或重擊的材料進行混合和粘合。隨後，可拋光基底(圖15中的步驟105)。玻璃陶瓷材料或堇青石以及摻雜鈦的石英玻璃是適合的。特別地，可製造具有至少3000cm3的體積的基底，其中在高達IOcm3的任意特定部分體積上平均的過零溫度變化小於2°C。在該方法的另一發展中，不僅僅可以製造具有精確調整(tailor)的過零溫度的基底，而且特別地還可製造具有作為溫度的函數的縱向熱膨脹的極其平坦的分布的基底。為了該目的，選擇至少一個第一材料和一個第二材料，該第一材料和第二材料具有低熱膨脹係數和熱膨脹係數的相反梯度。一方面摻雜鈦的石英玻璃以及另一 方面玻璃陶瓷材料特別適合於此(參考圖17中的步驟301)。例如通過研磨將這些至少兩個材料壓碎，然後將它們混合。隨後,將這些材料燒結(圖17中的步驟303)，其中燒結過程適配於添加的玻璃陶瓷顆粒的要求，因為在玻璃陶瓷材料的情況中，可通過熱處理影響熱行為。隨後，將材料坯拋光為基底(圖17中的步驟305)。通過選擇兩個材料，其中一個在過零溫度範圍內表現出膨脹，而另一個表現出收縮，可產生合成材料，其中這兩個相反效應彼此部分地抵消，使得可產生用於EUV光刻的反射鏡的基底，其在15°C的溫差AT上具有不超過IOppb的平均相對縱向熱膨脹。通過進一步優化材料混合，依賴於對要從基底製成的反射鏡的要求，可產生在30°C的溫差Λ T上具有不大於IOppb的縱向熱膨脹的基底，或者甚至在15°C的溫差Λ T上具有不大於5ppb的縱向熱膨脹的基底。利用這些方法，例如，可通過使選擇的材料的過零溫度不過分不同，優選它們的區別小於2°C，特別優選選擇具有相同過零溫度的材料，而在更大的溫度範圍上進一步減小縱向熱膨脹。替代地或附加地，在選擇所選材料的混合比例時，可考慮熱膨脹係數的梯度的不同值。例如，已知玻璃陶瓷材料在圍繞其過零溫度周圍的溫度處具有大約-I. 7ppb/K2、的作為溫度的函數的相對熱膨脹的梯度，而摻雜鈦的石英玻璃的相對熱膨脹的梯度約為+1. 6ppb/K2。如果選擇了具有相同過零溫度的摻雜鈦的石英玻璃和玻璃陶瓷材料，並按1:1的比例將其混合，則能獲得在大溫度範圍上具有幾乎為零的相對熱膨脹。僅與作為溫度的函數的相對熱膨脹的梯度的線性行為的偏差是有效的，從而材料在大溫度範圍上不改變其長度。可在決定混合比例時通過考慮梯度值而附加地降低與線性行為的偏差。圖9示出了合成材料的示例，其中將具有31°C的過零溫度的摻雜鈦的石英玻璃和具有31 °C的過零溫度的玻璃陶瓷材料混合，使得100份摻雜鈦的石英玻璃與95份玻璃陶瓷材料組合。雖然摻雜鈦的石英玻璃在從10°C到40°C的溫度範圍上具有576ppb的縱向熱膨脹，並且玻璃陶瓷材料具有612. 4ppb的縱向熱膨脹時，但合成材料僅具有5. 4ppb的縱向熱膨脹。在20°C和35°C之間的溫度範圍上，摻雜鈦的石英玻璃具有168ppb的相對熱膨脹，玻璃陶瓷材料具有232. 9ppb的相對熱膨脹，而合成材料僅具有I. 575ppb的相對熱膨脹。因為玻璃陶瓷材料的特性可由於不受控制的加熱而毀壞，所以優選對由玻璃陶瓷材料和摻雜鈦的石英玻璃製成的材料進行燒結，使得溫度曲線、特別是冷卻曲線與玻璃陶瓷的製造過程相對應。如果可使用較大尺寸的單獨材料的塊來構成基底，則在接觸之後，也可將單獨材料塊鋸開並拋光和輕微加熱，或者可採用鹼性溶液處理接觸表面以固定地彼此連接單獨材料塊。隨後，給出基底的最後形狀，視情況施加拋光層，並對其拋光以在表面上實現儘可能小的粗糙度，在對EUV反射鏡的進一步加工中對其設置反射層，例如多層系統。可考慮體系(framework)條件而估計單獨材料塊的可接受膨脹，體系條件例如為基底被暴露的最小和最大溫度、、導致的縱向熱膨脹、以及可接受的結果粗糙度。假設工作溫度範圍為10K，其與22°C的原始狀態和32°C的操作溫度對應。還假設在此溫度範圍上達到IOOppb的相對熱膨脹，並且50pm的表面變形仍然是可接受的。那麼，在第一近似中，可將最大可允許的顆粒尺寸估計為50pm的可接受表面變形與IOOppb的相對縱向熱膨脹的商，為O. 5mm。在該情況中，可重擊或者甚至研磨材料，以及然後燒結材料。應該注意還可以通過混合三個、四個或更多材料而製造基底，該基底適合作為用於EUV光刻的反射鏡的基底。參考圖10至14示出減少材料坯中的非均勻過零溫度的影響的另一方法。該方法尤其適合用於具有過零溫度的實質上周期分布的材料坯。例如，摻雜鈦的石英玻璃是這樣的情況，可用直接沉積的方法以有成本效益的方式製造摻雜鈦的石英玻璃。特別地，如果在 沉積過程中相對於沉積裝置旋轉產生的材料坯，則適用。形成所謂的晶棒(boules)，其在第一近似中具有圓柱形狀，並且其中在第一近似中假設過零溫度分布具有徑向對稱性。圖10示出了以晶棒形式的摻雜鈦的石英玻璃坯內部的過零溫度分布的示例。為了說明，示出了在徑向X方向和平行於沉積期間的旋轉軸的z方向中的截面視圖。尺寸以英寸為單位示出。晶棒的中心點在圖9中的圖的左側。藉助於超聲波測量過零溫度的分布，該超聲波僅在距晶棒中心6英寸的距離處開始。晶棒的厚度略超過5. 5英寸，其中位於大約5. 5英寸處的層被首先沉積，而位於O. 25英寸處的層被最後沉積。將測量的過零溫度分布顯示為等高線圖(contour line graph)。在單獨的有外框的區域之間,值變化大約2°C,其對應於大約8°C的總溫差。特別低的過零溫度範圍採用黑色、細虛線示出。中等的溫度範圍以中等灰色示出，並且一些具有特別高的溫度的區域以輕灰色示出，例如在X=IO英寸和z=4英寸的區域中。在第一近似中，過零溫度的分布具有周期波形，其中周期為大約4至5英寸。雖然在過去通常將薄片從基底材料坯切割下來，而不考慮過零溫度的實際分布，但為了損失儘可能少的材料，現在建議選擇坯中的反射鏡表面的取向，使得在基底表面上過零溫度分布的周期儘可能地大。有利地，作為第二邊界條件，考慮期望的平均過零溫度，以決定沿著谷，還是頂(hi 11)，還是在兩者之間選擇基底表面。此外，可選擇表面，使得在使用的反射鏡表面的儘可能大的部分之下，過零溫度相對於表面處的過零溫度隨著深度的增大而連續地減少。圖11示出了如何從材料坯切割基底(這裡顯示為矩形)的示例。將基底取向為使得過零溫度的分布的周期長度在基底的表面O上比在垂直於表面的方向中更大。在垂直於表面的方向中，以及因此在熱量引入的方向中，分布的最小值和最大值位於彼此相隔較短的距離處，這對反射鏡表面的變形有貢獻，該變形被部分地補償並因此被最小化。同時，在反射鏡表面的平面上的變形由於最小值和最大值的長橫向距離而儘可能大，因此引入了由於非均勻熱膨脹而導致的相當的長波配合誤差。然而，這些易於藉助於合適的操縱器來校正。依賴於材料坯的尺寸和產生的基底的期望尺寸，基底也可由多個材料部分構成，從材料坯切割單獨地所述材料部分。這種基底的示例示於圖12a、b中。在這裡示出的示例中，已經從材料坯切割了所有的三個材料部分，其被示出為矩形Rl、R2、R3，使得它們各自表面的平面中的周期長度長於垂直於它們各自表面的方向中的周期長度。因此，由矩形RUR2、R3 (參考圖12b)構成的基底也滿足這個關於儘可能小的縱向熱膨脹的優選條件。依賴於過零溫度的預先存在的分布和期望基底的尺寸，也存在如下可能通過在切割出實際基底之前變形材料坯而影響分布，使得對於切割出的基底而言，表面的平面中的周期長度長於垂直於表面的方向中的周期長度。在圖13a、b中示出的示例中，例如首先在X方向中修剪材料坯。這導致圖13b中的過零分布，隨後根據此沿著虛線切割基底。通過修剪過程而增加基底此後產生的表面中的周期長度，並且同時，與最初的材料坯(參考圖13a)相比，垂直於表面的方向中的周期長度縮短。應該注意到，可從材料坯切割出基底，使得基底的表面的平面中的周期長度儘可能小，該材料坯具有在材料坯上具有特別短的周期長度的過零溫度的分布。在該情況中，利用具有不同膨脹行為的近表面區域的貢獻在反射鏡表面的平面中的非常短的距離處彼此有效地補償。 圖14示出了避免熱膨脹的負面影響的另一方法，特別是採用具有周期過零溫度分布的基底材料。這裡，基底材料已被細分為三個部分A1、A2、A3，並且部分A1、A2、A3已經相對於彼此偏離，使得一個部分Al、A2相對於各自底下的部分A2、A3偏離了周期長度的一半。利用這些手段，在將基底的表面平面上的周期保持為儘可能大的同時，垂直於表面的周期實質上被縮短，以實現具有不同過零溫度的單獨區域相對於彼此的更好補償。雖然在這裡示出的示例中已經使用了三個部分，但也可以採用兩個部分實現該效果，或者可採用四個、五個、六個或更多個部分來進一步對其優化。附圖標記列表I 基底2覆蓋層3反射鏡4反射層5材料部分6材料部分7材料部分8材料部分9加熱裝置10材料部分11材料部分12材料部分13 表面14部分體積101-105 方法步驟201-205 方法步驟301-305 方法步驟
O 表面R1，R2，R3 部分Al, A2, A3 部分
權利要求
1.一種用於EUV光刻的反射鏡的基底，其在15°C的溫度間隔AT上具有不超過IOppb的平均相對縱向熱膨脹，並在20°C和40°C之間的範圍內具有過零溫度。
2.根據權利要求I所述的基底，其在30°C的溫度間隔ΛT上具有不大於IOppb的平均相對縱向熱膨脹。
3.根據權利要求I或2所述的基底，其在15°C的溫度間隔AT上具有不大於5ppb的平均相對縱向熱膨脹。
4.根據權利要求I至3中任一項所述的基底，其在28°C和33°C之間的範圍內具有過零溫度。
5.一種用於EUV光刻的反射鏡的基底，其具有至少3000cm3的體積，其中在高達IOcm3 的任意特定部分體積(14)上平均的過零溫度的變化小於2°C。
6.根據權利要求5所述的基底，其在15°C的溫度間隔AT上具有不大於IOppb的平均相對縱向熱膨脹。
7.根據權利要求5或6所述的基底，其在30°C的溫度間隔ΛT上具有不大於IOppb的平均相對縱向熱膨脹。
8.根據權利要求5至7中任一項所述的基底，其在15°C的溫度間隔AT上具有不大於5ppb的平均相對縱向熱膨脹。
9.根據權利要求5至8中任一項所述的基底，其在20°C和40°C之間的範圍內具有平均過零溫度。
10.根據權利要求I至9中任一項所述的基底，其在28°C和33°C之間的範圍內具有平均過零溫度。
11.根據權利要求I至10中任一項所述的基底，其在垂直於所述基底(I)的表面的方向中具有平均熱膨脹係數的不均勻分布。
12.—種用於EUV光刻的反射鏡的基底,其在垂直於所述基底(I)的表面的方向中具有平均熱膨脹係數的不均勻分布，其中在垂直於所述基底的表面的方向中，過零溫度隨著距所述表面的距離的增加而減少。
13.—種用於EUV光刻的反射鏡的基底,其在垂直於所述基底(I)的表面的方向中具有平均熱膨脹係數的不均勻分布，其中至少一個Icm或更大尺寸的材料部分(6)具有比所述周圍材料(5)高的過零溫度。
14.根據權利要求13所述的基底，其中具有較高過零溫度的所述材料部分(6)布置在所述表面上。
15.根據權利要求13或14所述的基底，其具有第一材料部分(7、10)，該第一材料部分在所述基底的整個表面上延伸並與第二料部分(8、11)鄰近，該第二料部分具有更低的過零溫度，其也在所述基底(I)的整個表面上延伸，並靠近加熱裝置(9 )。
16.一種用於EUV光刻的反射鏡的基底，其具有過零溫度的實質上的周期分布，其中在所述基底(I)的表面的平面中周期長度比在垂直於所述表面的方向中長。
17.一種用於EUV光刻的反射鏡的基底，其中疊置至少兩個部分(A1、A2、A3)，其中所述至少兩個部分都具有過零溫度的實質上的周期分布，並且一個部分(Al、A2)的熱膨脹係數的分布相對於另一部分(A2、A3)的過零溫度的分布偏移了周期長度的一半。
18.根據權利要求I至17中任一項所述的基底，其在表面上具有拋光層(2)。
19.一種製造用於EUV光刻的反射鏡的基底的方法，其包含以下步驟-選擇至少一個第一材料和一個第二材料，該第一材料和第二材料具有低熱膨脹係數和不同的過零溫度；-混合和粘合所述材料；-拋光所述基底。
20.根據權利要求19所述的方法，其中選擇摻雜鈦的石英玻璃作為材料。
21.一種製造用於EUV光刻的反射鏡的基底的方法，其包含以下步驟-選擇至少一個第一材料和一個第二材料，該第一材料和第二材料具有低熱膨脹係數和作為溫度的函數的相對熱膨脹的相反梯度；-混合和粘合所述材料；-拋光所述基底。
22.根據權利要求21所述的方法，其中選擇玻璃陶瓷材料和摻雜鈦的石英玻璃作為材料。
23.根據權利要求21或22所述的方法，其中所選擇的材料的過零溫度的差別小於2。。。
24.根據權利要求21至23中任一項所述的方法，其中所選擇的材料的過零溫度是相同的。
25.根據權利要求21至24中任一項所述的方法，其中考慮所選擇的材料的、作為溫度的函數的相對熱膨脹的梯度的不同值，確定所選擇的材料的混合比率。
26.—種製造用於EUV光刻的反射鏡的基底的方法，其包含以下步驟-壓碎具有低熱膨脹係數的材料；-混合和粘合所述材料；-拋光所述基底。
27.根據權利要求19至26中任一項所述的方法，其中選擇如下材料，其在20°C和40°C之間的範圍內具有過零溫度，並且其作為溫度的函數的相對熱膨脹的梯度具有小於IOppk/K2的值。
28.根據權利要求19至27中任一項所述的方法，其中通過在粘性狀態中混合來實現所述材料的混合和粘合。
29.根據權利要求19至28中任一項所述的方法，其中在混合的準備中，壓碎所述材料，並且通過燒結所混合的材料來實現粘合。
30.一種用於EUV光刻的反射鏡，其包含反射層(5)和根據權利要求I至13中任一項所述的基底(I)。
全文摘要
對於用於EUV光刻的反射鏡的製造，建議基底在15℃的溫差ΔT上具有不大於10ppb的平均相對縱向熱膨脹，並在20℃和40℃之間的範圍內具有過零溫度。為了該目的，至少選擇一個第一材料和一個第二材料，該第一材料和一個第二材料具有低熱膨脹係數和作為溫度函數的相對熱膨脹的相反斜率，並且通過混合和粘合這些材料來製造基底。
文檔編號C03B32/02GK102934030SQ201180022451
公開日2013年2月13日 申請日期2011年5月3日 優先權日2010年5月3日
發明者J.凱樂, W.克勞斯, M.格哈德 申請人:卡爾蔡司Smt有限責任公司