專利名稱：Euvl用光學部件及其平滑方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使EUV (遠紫外)光刻(下文中稱作“EUVL”)用光學部件平滑的 方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種使EUVL用光學部件的具有如小坑或擦痕的凹形缺陷的 光學表面平滑的方法(下文中稱作“本發(fā)明的平滑方法”)。此外，本發(fā)明涉及通過本發(fā)明的平滑方法獲得的EUVL用光學部件。
背景技術(shù)：
在光刻技術(shù)中，迄今為止，已經(jīng)廣泛利用通過將微小電路圖案轉(zhuǎn)移到晶片上以制 造集成電路的曝光裝置。伴隨著集成電路向更高集成度和更高功能化發(fā)展的趨勢，正在推 進集成電路的革新。因此，要求曝光裝置以長焦深在晶片表面上形成具有高分辨率的電路 圖案圖像，并且正在推進曝光光源波長的縮短。從常規(guī)的g線(波長436nm)、i線(波長 365nm)或KrF準分子激光(波長248nm)推進曝光光源，并將要使用ArF準分子激光(波 長193nm)。而且，為了應(yīng)對電路線寬將變?yōu)?0nm以下的下一代集成電路，各自使用ArF準 分子激光的浸沒式光刻技術(shù)和雙重曝光技術(shù)被看作是領(lǐng)先的。然而，據(jù)認為，即使使用這些 技術(shù)，也只能夠適用于線寬高達45nm的那一代集成電路。在這樣的技術(shù)發(fā)展趨勢下，使用EUV光作為下一代曝光光源的光刻技術(shù)(EUVL)被 視為可適用于32nm及隨后的集成電路，從而引起關(guān)注。EUV光是指波長帶在軟X射線區(qū)域 或真空紫外線區(qū)域中的光，這種光具體為波長是約0. 2 IOOnm的光。目前，正在對使用 13. 5nm的光作為光刻光源進行研究。在使用投影光學系統(tǒng)來轉(zhuǎn)移掩模圖案方面，EUV光刻 的曝光原則與常規(guī)光刻一樣。然而，由于沒有能夠在EUV光能量范圍內(nèi)經(jīng)由其自身傳輸光 的材料，所以不能使用折射式光學系統(tǒng)。因此，所述光學系統(tǒng)都是反射式光學系統(tǒng)。在EUVL中使用的反射式光學系統(tǒng)包括，例如反射型掩模(下文中，在本發(fā)明的范 圍內(nèi)稱作“EUVL用掩?！?和鏡如集光光學系統(tǒng)鏡、照明光學系統(tǒng)鏡和投影光學系統(tǒng)鏡(下 文中，在本發(fā)明的范圍內(nèi)稱作“ EUVL用鏡”)。在EUVL用掩模的制造中使用的EUVL用掩模坯件(mask blank)基本上由(I)EUVL 用光學部件(例如玻璃襯底)、(2)在EUVL用光學部件的光學表面上形成的多層反射膜和 (3)在多層反射膜上形成的吸收層構(gòu)成。另一方面，EUVL用鏡基本上由(I)EUVL用光學部 件(例如玻璃襯底)和(2)在EUVL用光學部件的光學表面上形成的多層反射膜構(gòu)成。關(guān)于EUVL用光學部件，需要具有即使在EUV光的照射下也不會引起應(yīng)變的低熱膨 脹系數(shù)的材料，并且正在研究具有低熱膨脹系數(shù)的玻璃或具有低熱膨脹系數(shù)的玻璃陶瓷的 應(yīng)用。下面，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，具有低熱膨脹系數(shù)的玻璃或具有低熱膨脹系數(shù)的玻璃陶瓷 共同稱作“低膨脹玻璃”或“極低膨脹玻璃”。關(guān)于這樣的低膨脹玻璃和極低膨脹玻璃，其中添加摻雜劑以降低玻璃熱膨脹系數(shù) 的石英玻璃是使用最廣泛的。此外，為降低玻璃熱膨脹系數(shù)的目的而添加的摻雜劑通常為 TiO20其中添加TiO2作為摻雜劑的石英玻璃的具體例子包括ULE (注冊商標)編號7972 (由 康寧公司(Corning)制造)和產(chǎn)品號AZ6025 (由旭硝子株式會社(Asahi Glass Co. Ltd)制造)。關(guān)于多層反射膜，使用具有下述結(jié)構(gòu)的膜將多種在作為曝光用光的EUV光的波 長范圍中折射率不同的材料周期性層壓成納米級，最常見的是通過下述方法形成的多層反 射膜將作為在EUV光的波長范圍中具有高折射率的層的鉬(Mo)層(高折射率層)和作為 在EUV光的波長范圍中具有低折射率的層的硅(Si)層(低折射率層)交替層壓，從而在使 用EUV光照射層表面時，增強了光反射率。對于吸收層，使用對EUV光具有高吸收系數(shù)的材 料，具體來說，例如包含Cr或Ta作為主要成分的材料。如果在EUVL用光學部件的光學表面上存在微小的不平整之處，那么這會對在光 學表面上形成的多層反射膜和吸收層產(chǎn)生不利的影響。例如，如果在光學表面上存在微小 的不平整之處，則會擾亂在光學表面上形成的多層反射膜的周期性結(jié)構(gòu)，并且當使用利用 EUVL用光學部件制造的EUVL用掩?；蜱R進行EUVL時，可能部分丟失所需圖案或可能形成 所需圖案之外的額外圖案。多層反射膜的周期性結(jié)構(gòu)的混亂可歸因于光學表面上存在的不 平整之處，這是被稱作相缺陷的嚴重問題，因而優(yōu)選在光學表面上不存在大于預(yù)定尺寸的 不平整之處。非專利文獻1和2描述了關(guān)于EUVL用掩模和EUVL用掩模坯件的缺陷的要求，這些 關(guān)于缺陷的要求非常嚴格。在非專利文獻1中指出，在襯底上存在超過50nm的缺陷導致多 層反射膜的結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)混亂，從而導致在Si晶片的保護層上投影出不期望的圖案形狀，這 是不允許的。而且，在非專利文獻1中指出，為了防止在Si晶片的保護層上投影出的圖案 的線邊緣粗糙度增加，以RMS(均方根粗糙度)換算的襯底的表面粗糙度必須小于0. 15nm。 在非專利文獻2中指出，在用多層反射膜覆蓋的用于EUV光刻的掩模坯件上，不允許存在超 過25nm的缺陷。而且，非專利文獻3描述了在襯底上可能被轉(zhuǎn)移的缺陷的尺寸。非專利文獻3指 出，相缺陷可以改變印刷圖像的線寬。更具體地說，非專利文獻3教導了，具有2nm高的表 面突出物和60nm的FWHM(半寬度)的相缺陷是用于標記缺陷是否可能被轉(zhuǎn)移的界限的尺 寸，并且對35nm的線，這種尺寸的相缺陷導致在線寬中出現(xiàn)20%的不能允許的改變(在掩 模上，140nm)。而且，專利文獻1描述了一種通過在EUVL用掩模襯底的凹凸部分的表面或背面附 近聚集激光來修復凹凸部分的方法。非專利文獻 1 “Specification for extreme ultraviolet lithography mask blank(用于遠紫外光刻掩模坯件的說明書)”，SEMI (國際半導體設(shè)備材料產(chǎn)業(yè)協(xié)會)，第 37-1102 頁(2202)__專禾Ij文■ 2 “Specification for absorbing film stacks and multilayers on extreme ultraviolet lithography mask blanks (用于@紫夕卜 jt亥iji !^ ^牛上的吸收 膜堆疊和多層的說明書)”，SEMI，第38-1102頁(2002)非專禾Ij 文獻 3 :Alan Stivers 等人，“Evaluation of the Capability of a Multibeam Confocal Inspection System for Inspection of EUVL Mask Blanks (對用于 檢查EUVL掩模坯件的多光束共焦檢查系統(tǒng)的能力的評價)”，SPIE (國際光學工程學會)， 第 4889 卷，第 408-417 頁(2002)專利文獻1 JP-A-2008-02799
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題在光學表面上存在的微小凹凸部分中，通過使用氫氟酸或氨水的常規(guī)濕式洗滌法 或通過刷洗、精密研磨等能夠除去凸形缺陷，如粒子(例如外來雜質(zhì)、纖維)或襯底自身的 突出物。然而，通過這樣的方法不能除去凹形缺陷，如小坑或擦痕。而且，如果使用利用氫 氟酸或氨水的濕式洗滌法以除去凸形缺陷，那么需要對光學表面進行輕微腐蝕以通過掀離 (lift off)除去凸形缺陷，從而可能在光學表面上產(chǎn)生新的凹形缺陷。即使在使用刷洗以 除去凸形缺陷的情況下，也可能在光學表面上產(chǎn)生新的凹形缺陷。而且，在專利文獻1中描述的方法具有以下問題因為通過指定凹凸部分，激光集 中的位置必須根據(jù)缺陷是凹形部分或凸形部分而變換到襯底表面附近或襯底背面附近，所 以幾乎不能處理微小的不平整缺陷。為了解決常規(guī)技術(shù)中的這些問題，本發(fā)明的目的是提供一種使EUVL用光學部件 的具有凹形缺陷如小坑或擦痕的光學表面平滑的方法。解決問題的手段作為深入研究以實現(xiàn)上述目的的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過用具有特定波長范圍 的準分子激光以特定的能量密度(fluence)照射，在使通過用準分子激光照射產(chǎn)生的如平 坦度變差或表面粗糙度劣化的不利效果最小化的同時，能夠使具有凹形缺陷的光學表面變
得平滑?；诒景l(fā)明人的該發(fā)現(xiàn)完成本發(fā)明，本發(fā)明提供了一種使EUVL用光學部件的光 學表面平滑的方法，其包括用波長為250nm以下的準分子激光以0. 5 2. OJ/cm2的能量密 度照射EUV光刻(EUVL)用光學部件的具有凹形缺陷的光學表面，所述光學部件由包含SiO2 作為主要成分的含TiO2的石英玻璃材料制成(本發(fā)明的平滑方法)。在本發(fā)明的平滑方法中，優(yōu)選的是，用準分子激光以0. 7 2. OJ/cm2的能量密度 進行照射，從而使由下式定義的光學表面的凹形缺陷深度修復率達到50%以上凹形缺陷深度修復率(％)=((準分子激光照射前凹形缺陷的深度(PV值))_(準 分子激光照射后凹形缺陷的深度(PV值)))/(準分子激光照射前凹形缺陷的深度(PV it)) XlOO0在本發(fā)明的平滑方法中，優(yōu)選的是，用準分子激光以0. 7 2. OJ/cm2的能量密度 對具有深度為大于2nm且為IOnm以下的凹形缺陷的光學表面進行照射，從而獲得滿足以下 要求(1)至⑶的EUVL用光學部件(1)準分子激光照射后的光學表面沒有深度大于2nm的凹形缺陷，(2)準分子激光照射后的光學部件具有50nm以下的平坦度，以及(3)準分子激光照射后的光學表面具有0. 15nm以下的表面粗糙度(RMS)。在本發(fā)明的平滑方法中，優(yōu)選的是，對光學部件的整個光學表面進行準分子激光 照射。在本發(fā)明的平滑方法中，優(yōu)選的是，所述光學部件具有3 10質(zhì)量％的TiO2濃度。在本發(fā)明的平滑方法中，優(yōu)選的是，所述準分子激光具有100納秒以下的脈沖寬度。在本發(fā)明的平滑方法中，優(yōu)選的是，進行所述準分子激光照射，使得每個照射區(qū)域 的照射數(shù)(number of shot)為10以上。本文中，照射數(shù)是指對同一部分進行準分子激光照射的次數(shù)，以及當用于照射的 準分子激光為直線束形式，并且當通過相對于光學表面移動直線束或者通過相對于直線束 移動光學表面來用直線束掃描光學表面的同時進行所述準分子激光照射時，通過脈沖激光 的重復頻率X掃描方向的射束寬度+掃描速度來定義照射數(shù)。在本發(fā)明的平滑方法中，優(yōu)選的是，用于照射的所述準分子激光為直線束形式，并 且在通過相對于光學表面移動直線束或者通過相對于直線束移動光學表面來用直線束掃 描光學表面的同時進行所述準分子激光照射。在本發(fā)明的平滑方法中，優(yōu)選的是，還包括用波長為250nm以下的準分子激光以 0. 5 2. OJ/cm2的能量密度照射光學表面的與其相反的背面。在這種情況下，優(yōu)選對整個背面進行準分子激光照射。在本發(fā)明的平滑方法中，優(yōu)選的是，滿足下式的關(guān)系0. 5 彡 F1A72 彡 1. 5其中，F(xiàn)1表示光學表面的準分子激光照射中的能量密度，F(xiàn)2表示背面的準分子激 光照射中的能量密度。在本發(fā)明的平滑方法中，優(yōu)選的是，用于背面照射的準分子激光具有100納秒以 下的脈沖寬度。在本發(fā)明的平滑方法中，優(yōu)選的是，進行背面的準分子激光照射，使得每個照射區(qū) 域的照射數(shù)為10以上。在本發(fā)明的平滑方法中，優(yōu)選的是，用于照射背面的準分子激光為直線束形式，并 且在通過相對于背面移動直線束或者通過相對于直線束移動背面來用直線束掃描背面的 同時進行背面的準分子激光照射。在本發(fā)明的平滑方法中，優(yōu)選的是，在以100 1050°C的溫度對光學部件進行加 熱的狀態(tài)下，進行光學表面的準分子激光照射。而且，本發(fā)明提供了 EUVL用光學部件，所述光學部件通過本發(fā)明的包括僅照射光 學表面的平滑方法獲得，所述光學部件由含光學表面的表面層、含背面的表面層和剩余的 內(nèi)部構(gòu)成，其中所述含光學表面的表面層的假定溫度(fictive temperative)比所述含背 面的表面層和所述剩余的內(nèi)部的假定溫度高30°C以上。此外，本發(fā)明提供了 EUVL用光學部件，所述光學部件通過本發(fā)明的包括照射光學 表面和背面的平滑方法獲得，所述光學部件由含光學表面的表面層、含背面的表面層和剩 余的內(nèi)部構(gòu)成，其中所述含光學表面的表面層和所述含背面的表面層各自的假定溫度比所 述剩余的內(nèi)部的假定溫度高30°C以上。根據(jù)本發(fā)明的平滑方法，通過用波長為250nm以下的準分子激光以0. 5 2. OJ/ cm2的能量密度照射EUV光刻(EUVL)用光學部件的具有凹形缺陷的光學表面，在使通過用 準分子激光照射產(chǎn)生的如平坦度變差或表面粗糙度劣化的不利效果最小化的同時，能夠使 所述光學表面變得平滑。


圖1是示例性說明使用直線束形式的準分子激光照射EUVL用光學部件的光學表 面的狀態(tài)的示意圖。圖2示例性說明了經(jīng)準分子激光照射的表面的假定溫度對照射能量密度的相關(guān) 性。圖3示例性說明了經(jīng)準分子激光照射的表面的背面的假定溫度對照射能量密度 的相關(guān)性。參考數(shù)字和符號說明10 =EUVL用光學部件11 光學表面20:圓柱形透鏡21 直線束(準分子激光)
具體實施例方式下面描述本發(fā)明的平滑方法。本發(fā)明的平滑方法是，用波長為250nm以下的準分子激光以0. 5 2. OJ/cm2的能 量密度照射EUVL用光學部件的具有凹形缺陷的光學表面，從而使所述光學表面平滑的方 法。適用于本發(fā)明的平滑方法的EUVL用光學部件由包含SiO2作為主要成分的石英玻 璃材料制成，其中添加TiO2作為摻雜劑以降低熱膨脹系數(shù)。所述石英玻璃材料中的TiO2濃度不受特殊限制，只要能使所述石英玻璃材料具有 足夠低的熱膨脹系數(shù)從而可以用作EUVL用光學部件即可，但是TiO2濃度優(yōu)選為3 10質(zhì) 量％。當TiO2濃度在這個范圍中時，所述石英玻璃材料的熱膨脹系數(shù)變得足夠低，并且所 述材料變?yōu)樵?0°C下具有O士30ppb/°C的熱膨脹系數(shù)的低膨脹玻璃，優(yōu)選為在20°C下具有 O 士 10ppb/°C的熱膨脹系數(shù)的極低膨脹玻璃。在石英玻璃材料中，可以添加除TiO2之外的其他摻雜劑作為用于降低熱膨脹系數(shù) 的摻雜劑。這種摻雜劑的例子包括Sn02。在添加SnOJt為摻雜劑的情況下，石英玻璃材料 中的SnO2濃度不受特殊限制，只要能使所述石英玻璃材料具有足夠低的熱膨脹系數(shù)從而可 以用作EUVL用光學部件即可，但是SnO2濃度優(yōu)選為0. 1 10質(zhì)量％。當添加SnO2作為 摻雜劑時，SnO2的濃度更優(yōu)選為0. 3質(zhì)量％以上，還更優(yōu)選為0. 5質(zhì)量％以上。而且，所述 SnO2的濃度更優(yōu)選為5質(zhì)量％以下，還更優(yōu)選為3質(zhì)量％以下。以上述濃度添加TiO2作為摻雜劑的低膨脹玻璃和極低膨脹玻璃的具體例子包括 ULE (注冊商標)編號7972 (由康寧公司制造)。在EUVL用光學部件中，其光學表面必須具有高平滑性和高平坦度。具體來說，要 求所述光學表面具有平滑的表面，所述平滑的表面的表面粗糙度以RMS (均方根粗糙度)換 算為0. 15nm以下，并且平坦度為50nm以下。即使當這些所需值得到滿足時，在所述光學表 面上有時還存在被稱作小坑或擦痕的局部凹形缺陷。EUVL用光學部件優(yōu)選對清洗液具有優(yōu)異的抗性，所述清洗液為例如在制造EUVL 用掩模坯件或EUVL用鏡后的清洗中所用的清洗液，或在對EUVL用掩模坯件圖案化處理后的EUVL用掩模的清洗中所使用的清洗液。而且，所述EUVL用光學部件優(yōu)選具有高剛性，從而可以防止由于在所述光學表 面上形成的多層反射膜和吸收層的膜應(yīng)力引起的變形。特別地，所述光學部件優(yōu)選具有 3X107m2/s2以上的高的比剛度。所述EUVL用光學部件的尺寸、厚度等隨應(yīng)用的不同而改變，但是在用作EUVL用掩 模坯件的情況下，必須例如根據(jù)EUVL用掩模的設(shè)計值來適當?shù)卮_定這些參數(shù)。在這種情況 下，所述光學部件的具體例子包括外部尺寸為約6英寸(152. 4mm)見方和厚度為約0. 25英 寸(6. 3mm)的掩模坯件。在實施本發(fā)明的平滑方法時，首先使用研磨磨粒如氧化鈰、氧化鋯和膠態(tài)硅石研 磨預(yù)先制備的EUVL用光學部件的光學表面；然后用酸性溶液如氫氟酸、六氟合硅氫酸和硫 酸，堿性溶液如氨水，或純水清洗所述光學表面；并干燥。在所述光學表面上存在如外來雜 質(zhì)或纖維的粒子或所述光學部件自身上存在如突起物的凸形缺陷的情況下，通過上述步驟 除去它們。本發(fā)明的平滑方法優(yōu)選用于根據(jù)上述步驟進行表面研磨和清洗除去凸形缺陷的 光學表面。在光學表面上存在的凹形缺陷的尺寸非常小的情況下，這不會對使用EUVL用光 學部件制造的EUVL用掩模坯件或EUVL用鏡有不利影響，但是當在光學表面上存在大于特 定尺寸的凹形缺陷時，所述凹形缺陷有時候會出現(xiàn)在所述光學表面上形成的多層吸收膜或 吸收層的表面上，并變成使用所述光學部件制造的EUVL用掩模坯件或EUVL用鏡的缺陷。因為變成EUVL用掩模坯件或EUVL用鏡的缺陷的在光學表面上存在的缺陷的尺寸 受到凹形缺陷的直徑、深度和形狀以及光學部件用途的影響，所以不能隨意說明該尺寸，但 是在使用光學部件制造EUVL用掩模坯件的情況下，如果在所述光學表面上存在超過2nm深 的凹形缺陷，那么凹形缺陷有時候會出現(xiàn)在光學表面上形成的多層反射膜或吸收層的表面 上，并且變成EUVL用掩模坯件的缺陷，或者即使凹形缺陷不出現(xiàn)在所述多層反射膜或吸收 層的表面上，在某些情況下也擾亂這種膜中的結(jié)構(gòu)，從而導致相缺陷。當深度變?yōu)?nm以下 時，不用解決所述缺陷，并且所述缺陷實際上不會變成缺陷。因此，所述光學表面優(yōu)選通過 使用本發(fā)明的襯底平滑方法進行平滑。同時，考慮到加工所需時間和成本等，通過用于除去在光學表面上存在的外來雜 質(zhì)或如突起物的凸形缺陷所進行的研磨，適當?shù)叵^IOnm深的大凹形缺陷。因此，本發(fā)明的平滑方法優(yōu)選用于在光學表面上具有大于2nm且為IOnm以下深的 凹形缺陷的EUVL用光學部件。關(guān)于本發(fā)明的平滑方法(其中通過用波長為250nm以下的準分子激光以0. 5 2. OJ/cm2的能量密度照射光學表面來使具有凹形缺陷的光學表面平滑)中的機理，認為是 在用準分子激光照射時，加熱凹形缺陷周圍的石英玻璃，并使之回流以填充凹形缺陷，從而 使光學表面平滑。本發(fā)明人這樣認為的原因是，因為含有通過準分子激光照射的光學表面的表面層 的假定溫度升高，并且與光學部件的其他位置(即光學部件的內(nèi)部(與表面層相比)或光 學表面的背面?zhèn)?含背面的表面層))的假定溫度相比，其假定溫度變高。通過用準分子激 光照射而使其假定溫度升高的表面層的深度隨距離照射區(qū)域的熱擴散距離和激光束的穿透深度的不同而改變，但是在使用波長為250nm以下、脈沖寬度為100納秒以下的準分子激 光的情況下，所述表面層的深度為20 μ m以下?？紤]到凹形缺陷周圍的石英玻璃的回流，含有通過準分子激光照射的光學表面的 表面層的假定溫度優(yōu)選比光學部件的其他位置(即光學部件的內(nèi)部或光學表面的背面?zhèn)?(含背面的表面層))的假定溫度高30°C以上，更優(yōu)選高200°C以上，還更優(yōu)選高400°C以 上，特別優(yōu)選高600°C以上。而且，考慮到凹形缺陷周圍的石英玻璃的回流，含有通過準分子激光照射的光學 表面的表面層的假定溫度優(yōu)選為1550°C以上，更優(yōu)選為1650°C以上，還更優(yōu)選為1700°C以 上，特別優(yōu)先為1750°C以上。在本發(fā)明的平滑方法中，需要使用在一定波長區(qū)域中的激光，在EUVL用光學部件 中使用的材料對于所述激光顯示高吸收系數(shù)。波長為250nm以下的準分子激光，如KrF準 分子激光(波長248nm)、ArF準分子激光(波長193nm)和F2準分子激光(波長157nm)， 對添加Ti02作為摻雜劑(3 IOwt % )的石英玻璃材料顯示0. 017 μ πΓ1以上的高吸收系 數(shù)，而且這種準分子激光是高輸出激光，適合作為用于本發(fā)明的平滑方法中的激光。而且， 波長為250nm以下的準分子激光是通常具有100納秒以下的脈沖寬度的脈沖激光，其有利 之處在于，對照射區(qū)域的熱擴散距離短，并且由于僅加熱含光學表面的表面層而不加熱光 學部件的內(nèi)部，所以幾乎不引起由于應(yīng)力導致的襯底的平坦度變差或變形，或者如雙折射 的問題。如果準分子激光的能量密度小于0. 5J/cm2，那么含光學表面的表面層受熱不足， 并且凹形缺陷周圍的玻璃不回流，從而不能使所述光學表面平滑；而如果準分子激光的能 量密度大于2. OJ/cm2，那么這導致如光學表面的表面粗糙度嚴重劣化或光學部件的平坦 度不能接受地變差的問題。而且，由于下述原因，準分子激光的能量密度更優(yōu)選為0. 7 2. OJ/cm2。當通過波長為250nm以下的準分子激光以0. 7 2. OJ/cm2的能量密度照射具有 凹形缺陷的光學表面時，這種方案是特別優(yōu)選的，這是因為通過下式定義的光學表面的凹 形缺陷深度修復率為50%以上凹形缺陷深度修復率(％)=((準分子激光照射前凹形缺陷的深度(PV值))_(準 分子激光照射后凹形缺陷的深度(PV值)))/(準分子激光照射前凹形缺陷的深度(PV it)) XlOOo光學表面的凹形缺陷深度修復率優(yōu)選為50%以上，更優(yōu)選為70%以上，還更優(yōu)選 為90%以上。在本發(fā)明的平滑方法中，照射光學表面的準分子激光的能量密度的優(yōu)選范圍取決 于所用準分子激光的波長范圍，但是在使用KrF準分子激光(波長248nm)的情況下，所述 能量密度優(yōu)選為0. 9 1. 2J/cm2,更優(yōu)選為0. 95 1. 15J/cm2,還更優(yōu)選為0. 95 1. IJ/ cm2。在使用ArF準分子激光(波長193nm)的情況下，所述能量密度優(yōu)選為0. 5 1. IJ/ cm2,更優(yōu)選為0. 7 1. lj/cm2，還更優(yōu)選為0. 75 1. 05J/cm2，特別優(yōu)選為0. 8 1. OJ/cm2。關(guān)于照射光學表面的準分子激光，因為加熱區(qū)域的熱擴散距離變短，所以優(yōu)選使 用具有短脈沖寬度的激光。在這點上，優(yōu)選脈沖寬度為100納秒以下的準分子激光，更優(yōu)選 脈沖寬度為50納秒以下的準分子激光，還更優(yōu)選脈沖寬度為30納秒以下的準分子激光。
在本發(fā)明的平滑方法中，即使當使用準分子激光進行照射使得每個照射區(qū)域的照 射數(shù)變?yōu)?時，也能夠使光學表面平滑。然而，為了提高凹形缺陷周圍的石英玻璃的回流效 果從而使光學表面平滑，優(yōu)選以每個照射區(qū)域的照射數(shù)為10以上的方式進行準分子激光 照射。照射數(shù)更優(yōu)選為50以上，還更優(yōu)選為100以上。然而，必須注意，當增加每個照射區(qū) 域的照射數(shù)時，也需要在光學表面上準分子激光的照射時間變長。雖然取決于準分子激光 的脈沖寬度，但是每個照射區(qū)域的照射數(shù)優(yōu)選為1000以下，更優(yōu)選為500以下，還更優(yōu)選為 300以下。通過準分子激光的重復頻率和準分子激光相對于光學表面的移動速度或光學表 面相對于準分子激光的掃描速度，能夠調(diào)節(jié)每個照射區(qū)域的照射數(shù)。通過用準分子激光僅照射光學表面中存在凹形缺陷的區(qū)域，也能夠?qū)崿F(xiàn)通過準分 子激光照射使光學表面平滑的目的。然而，這花費太多的時間，并且指定光學表面上存在凹 形缺陷的位置并用準分子激光照射存在凹形缺陷的區(qū)域是不實際的。考慮到在光學表面上 通常存在多個凹形缺陷，并且由于通常使用不同的裝置指定凹形缺陷的位置并使用準分子 激光照射，所以當使用所述準分子激光照射指定的凹形缺陷時可能發(fā)生偏差，這是不可忽 視的問題。另一方面，當對整個光學表面進行準分子激光照射時，不需要指定光學表面上存 在的凹形缺陷的位置，并且即使當在光學表面上存在多個凹形缺陷時，也能夠通過一次操 作使光學表面平滑，所以能夠在短時間內(nèi)進行光學表面的平滑。而且，在存在非常小的凹陷缺陷，并且所述凹陷缺陷由于尺寸小于缺陷檢驗儀器 的檢測極限而不能夠被檢測到的情況下，這可能在EUVL用掩模坯件的制造中造成麻煩，但 是通過使用準分子激光照射整個光學表面，也能夠消除通過光學表面檢驗不能檢測到的小 尺寸的凹形缺陷。由于這些原因，在本發(fā)明的平滑方法中，優(yōu)選對整個光學表面進行準分子激光照 射。在本發(fā)明的平滑方法中，用波長為250nm以下的準分子激光以0. 5 2. OJ/cm2的能量 密度進行照射，由此，即使當對整個光學表面進行準分子激光照射時，這也不會引起如光學 表面的表面粗糙度嚴重劣化或平坦度不能接受地變差的問題。必須指出，即使當在EUVL用光學部件的光學表面上存在凹形缺陷時，所述缺陷有 時在使用中也不成為問題。例如，在使用光學部件作為EUVL用掩模坯件的情況下，即使在 光學表面上，當凹形缺陷存在于除變成在用于EUVL用掩模坯件中的圖案化處理的曝光區(qū) 域的部分之外的部分中時，這在使用中也不會成為問題。例如，光學表面的外緣部分等屬于 該部分。而且，當將光學部件固定在成膜裝置或曝光裝置上時，即使在EUVL用光學部件的 光學表面上，當所述凹形缺陷存在于通過夾具等夾緊的部分時，這在使用中也不會成為問 題。而且，即使在EUVL用光學部件的光學表面上，也不需要用準分子激光照射在光學 部件的使用中凹形缺陷的存在不會引起問題的部分。然而，這樣的位置占據(jù)光學表面的比率非常小，并且考慮到用準分子激光照射整 個光學表面的優(yōu)點，優(yōu)選對光學表面的至少88%以上(面積比)，更優(yōu)選92%以上(面積 比)，還更優(yōu)選95%以上(面積比)進行準分子激光照射。如上所述，在本發(fā)明的平滑方法中，優(yōu)選用準分子激光對整個光學表面進行照射，但是實際上，用所述準分子激光以上述能量密度通過一次照射不可能照射EUVL用光學部 件的整個光學表面。從EUVL用掩模坯件的外部尺寸為約6英寸(152.4mm)見方的事實也 可以明顯看出這點。因此，為了用準分子激光照射EUVL用光學部件的整個光學表面，需要 相對于光學表面移動準分子激光束，或相對于準分子激光束移動光學表面。相對于準分子激光束移動光學表面或相對于光學表面移動準分子激光束的方法 不受特殊限制，但是優(yōu)選的是，如圖1中所示，因為用準分子激光均勻照射整個光學表面11 是便利的，并且能夠在短時間內(nèi)用準分子激光對整個光學表面11進行照射，所以通過相對 于EUVL用光學部件10的光學表面11移動直線束21，或者通過相對于直線束21移動光學 表面11，用準分子激光作為直線束21掃描EUVL用光學部件10的光學表面11。相對于直 線束21移動光學表面11不需要涉及光學系統(tǒng)的驅(qū)動，因此是更優(yōu)選的。在圖1中，沿圖中的縱向移動與EUVL用光學部件10的光學表面11的長邊具有相 同長度的直線束21。因為通過將直線束21沿圖中的縱向移動一次，就能用準分子激光對 EUVL用光學部件10的整個光學表面11進行照射，所以這是優(yōu)選的。然而，本發(fā)明不限于 此，可以使用比光學表面11的長邊短的直線束。在這種情況下，根據(jù)直線束的長度，將EUVL 用光學部件10的光學表面11分為多個區(qū)域，并對于每個區(qū)域移動直線束。此外，在這里， 雖然對相鄰區(qū)域之間的邊界部分進行兩次準分子激光照射，但是準分子激光的重疊照射對 光學表面的影響是微小的，沒有特別發(fā)生問題。更確切地說，問題是，準分子激光的雙重照 射增加了照射整個光學表面所需的時間，但是當將雙重照射部分的寬度限制為約3mm時， 沒有特別發(fā)生問題。這同樣適用于相對于直線束21移動光學表面11的情況。在圖1中，關(guān)于作為直線束21用于照射的光學系統(tǒng)，使用圓柱形透鏡20。然而， 可使用的光學系統(tǒng)不限于此，只要其能夠被用作直線束21即可，例如可使用衍射光學元件 (DOE)。在本發(fā)明的平滑方法中，可以在對EUVL用光學部件進行加熱的狀態(tài)下，對光學表 面進行準分子激光照射。如上所述，在本發(fā)明的平滑方法中，認為通過準分子激光照射加熱 凹形缺陷周圍的玻璃，并使之回流以填充凹形缺陷，從而使光學表面平滑。在對光學部件進 行加熱的狀態(tài)下，對光學表面進行準分子激光照射時，希望減少使凹形部分周圍的玻璃回 流所需的準分子激光的能量密度。在本發(fā)明的平滑方法中，對光學表面進行準分子激光照射，因此可能發(fā)生光學表 面的表面粗糙度劣化或光學部件的平坦度變差。然而，在本發(fā)明的平滑方法中，用準分子激 光以0. 5 2. OJ/cm2的能量密度進行照射，由此，即使發(fā)生光學表面的表面粗糙度劣化或 光學部件的平坦度變差，這些問題也是微小的。在對EUVL用光學部件進行加熱的狀態(tài)下，用準分子激光照射光學表面時，減少了 使凹形缺陷周圍的石英玻璃回流所需的準分子激光的能量密度，并且預(yù)期使光學表面的表 面粗糙度劣化或光學部件的平坦度變差最小化，或者更進一步地，防止光學表面的表面粗 糙度劣化或光學部件的平坦度變差。在為了獲得上述效果的情況下，在對EUVL用光學部件進行加熱的狀態(tài)下，對光學 表面進行準分子激光照射，優(yōu)選以100°c以上，更優(yōu)選300°C以上，還更優(yōu)選500°C以上的溫 度對所述光學部件加熱。然而，如果光學部件的加熱溫度過高，則由于冷卻產(chǎn)生如襯底變 形、或襯底上的應(yīng)力效應(yīng)、或加工時間增加的問題。因此，加熱溫度優(yōu)選為1050°C以下，更優(yōu)選為900°C以下，還更優(yōu)選為800°C以下。如上所述，在本發(fā)明的平滑方法中，通過對光學表面進行準分子激光照射，可能在 光學部件中導致微小的平坦度變差。在EUVL用光學部件的情況下，平坦度可接受的范圍非 常窄，因此優(yōu)選盡可能地減少在光學部件中制造的平坦度的變差。通過用準分子激光調(diào)節(jié)照射條件，能夠盡可能地減少在光學部件中產(chǎn)生的平坦度 變差，但是考慮到引起平坦度變差的原因是使用高能量準分子激光照射光學表面，所以當 在用準分子激光照射光學表面后，對與光學表面相反的背面(下文中稱作“背面”)進行準 分子激光照射，從而平坦度向著與通過準分子激光照射光學表面時產(chǎn)生的平坦度的變差方 向相反的方向變差時，能夠在本發(fā)明的平滑方法結(jié)束時減少光學部件平坦度的變差，或者 更進一步地，能夠消除光學部件的平坦度的變差。此外，如上所述，在本發(fā)明的平滑方法中，優(yōu)選對整個光學表面進行準分子激光照 射，因此在用準分子激光照射背面的情況下，優(yōu)選對整個背面進行準分子激光照射。然而， 對于由于上述原因而未被準分子激光照射的光學表面的部分，其背面也不需要用準分子激 光照射。而且，在能夠預(yù)測用準分子激光照射光學表面而產(chǎn)生的平坦度變差程度的情況 下，可以通過準分子激光預(yù)先照射背面以使平坦度向著與用準分子激光照射光學表面時預(yù) 期發(fā)生的平坦度的變差方向相反的方向變差。同樣，通過這樣的處理，能夠減少在本發(fā)明的 平滑方法結(jié)束時光學部件的平坦度變差，或者進一步地，能夠消除光學部件的平坦度變差。在為了減少或消除光學部件的平坦度變差，通過準分子激光照射背面的情況下， 照射條件優(yōu)選與照射光學表面的照射條件在同一水平。就準分子激光的能量密度而言，光 學表面的準分子激光照射中的能量密度F1和背面的準分子激光照射中的能量密度F2優(yōu)選 滿足下式(1)的關(guān)系，更優(yōu)選滿足下式(2)的關(guān)系，還更優(yōu)選的是，F(xiàn)1和F2基本上相同。0. 5 彡 F1A72 彡 1. 5 (1)0. 9 彡 F1A72 彡 1. 1 (2)在用準分子激光照射背面的情況下，包含通過準分子激光照射的背面的表面層的 假定溫度也升高。其中假定溫度升高的表面層的厚度和假定溫度升高的程度與上述關(guān)于對 光學表面進行準分子激光照射的那些相同。因此，當也用準分子激光照射背面時，與光學部 件的內(nèi)部相比，在準分子激光照射后，光學部件的在含光學表面的表面層和含背面的表面 層中的假定溫度變高。如上所述，在本發(fā)明的平滑方法中，用波長為250nm以下的準分子激光以0. 5 2. OJ/cm2的能量密度、優(yōu)選0. 7 2. OJ/cm2的能量密度對具有凹形缺陷的光學表面進行照 射，從而能夠使光學表面平滑。具體來說，優(yōu)選的是，在準分子激光照射后，在光學表面上不 存在深度大于2nm的凹形缺陷。如上所述，在用于制造EUVL用掩模坯件的光學部件的情況下，當在光學表面上存 在深度大于2nm的凹形缺陷時，所述凹形缺陷有時出現(xiàn)在光學表面上形成的多層反射膜或 吸收層的表面上，并且變成EUVL用掩模坯件的缺陷，或者即使所述凹形缺陷不出現(xiàn)在所述 多層反射膜或吸收層的表面上，在某些情況下也擾亂了這種膜中的結(jié)構(gòu)，從而導致相缺陷。根據(jù)本發(fā)明的襯底平滑方法，EUVL用光學部件的光學表面變?yōu)槠交詢?yōu)異的光學 表面，沒有在EUVL用掩模坯件或EUVL用鏡的制造中引起問題的凹形缺陷。
準分子激光照射后的光學表面優(yōu)選沒有深度為1. 5nm以上的凹形缺陷，更優(yōu)選沒 有深度為1. Onm以上的凹形缺陷。根據(jù)本發(fā)明的平滑方法，通過對光學表面進行準分子激光照射，不會產(chǎn)生在EUVL 用掩模坯件或EUVL用鏡的制造中引起問題的平坦度嚴重變差。具體來說，準分子激光照射 后的光學部件的平坦度優(yōu)選為50nm以下，更優(yōu)選30nm以下，還更優(yōu)選20nm以下。根據(jù)本發(fā)明的平滑方法，通過用準分子激光照射光學表面能夠使光學表面平滑， 不會引起光學表面上的表面粗糙度的劣化，所述表面粗糙度的劣化在EUVL用掩模坯件或 EUVL用鏡的制造中成為問題。具體來說，準分子激光照射后的光學表面上的表面粗糙度 (RMS)優(yōu)選為0. 15nm以下，更優(yōu)選為0. 12nm以下，還更優(yōu)選為0. Inm以下。當光學表面上的表面粗糙度(RMS)為0. 15nm以下時，所述光學表面是足夠平滑 的，因此不可能在光學表面上形成的多層反射膜中引起擾亂。多層反射膜中引起的擾亂可 變成所制造的EUVL用掩模坯件或EUVL用鏡的缺陷。而且，在使用EUVL用掩模坯件制造的 EUVL用掩模中，圖案的邊緣粗糙度小，獲得具有良好尺寸精度的圖案。如果光學表面上的表 面粗糙度大，那么在光學表面上形成的多層反射膜的表面粗糙度和接著在多層反射膜上形 成的吸收層的表面粗糙度變大。結(jié)果，在吸收層中形成的圖案具有大的邊緣粗糙度，并且圖 案的尺寸精度變差。準分子激光照射后的光學表面上的表面粗糙度(RMS)優(yōu)選為0. Inm以下。如上所述，在具有通過本發(fā)明的平滑方法而變得平滑的光學表面的光學部件中， 含有通過準分子激光照射的光學表面的表面層的假定溫度升高，并且比光學部件的其他位 置(即光學部件的內(nèi)部或光學表面的背面?zhèn)?含背面的表面層))的假定溫度高。另一方 面，當背面也通過準分子激光照射時，與光學部件的內(nèi)部相比，含光學表面的表面層的假定 溫度高，含背面的表面層的假定溫度也高。預(yù)期表面層假定溫度的升高會帶來加強表面層機械強度如楊氏模量(Yoimg' s modulus)、斷裂韌度值和疲勞特性的效果。在本發(fā)明的平滑方法中，用波長為250nm以下的準分子激光以0. 5 2. OJ/cm2的 能量密度進行照射，因此在含光學表面的表面層和含背面的表面層(當背面也通過準分子 激光照射時)中形成作為局部結(jié)構(gòu)缺陷的色中心(color center)。在本發(fā)明的EUVL用光學部件中，當制造EUVL用掩模坯件或EUVL用鏡時，在光學 表面上形成多層反射膜或吸收層，因此即使當在光學表面上形成色中心時，這也不會特別 引起問題。而且，即使當在背面上形成色中心時，在作為EUVL用掩模坯件或EUVL用鏡使用 時也根本不會引起問題。實施例(實施例A)使用以粒徑為15 μ m的金剛石磨膏(15 (W) 35-MA，HYREZ制造)浸漬的Bemcot等的 擦拭物(布)，手動擦拭含TiO2作為摻雜劑(TiO2濃度-J. 0質(zhì)量％ )的石英玻璃襯底(由 旭硝子株式會社制造，零件號AZ6025，150平方毫米)的一個表面，從而在所述玻璃襯底表 面上形成擦痕(擦痕寬度約2 5 μ m)。通過改變照射能量密度和照射數(shù)，用KrF準分子激光對形成擦痕的整個襯底 表面進行照射。通過使用圓柱形透鏡作為照射光學系統(tǒng)，用KrF準分子激光以直線束(42mmX0. 55mm)的形式對襯底表面進行照射，并且相對于直線束移動襯底表面，從而通過 KrF準分子激光照射整個襯底表面。使用干涉測量系統(tǒng)測定照射前后襯底表面上的PV值 (凹形缺陷(擦痕)的深度)和表面粗糙度(Ra值)。結(jié)果示于下面的表中。在下面的表 中，根據(jù)下式確定凹形缺陷深度修復率凹形缺陷深度修復率(％)=((準分子激光照射前凹形缺陷的深度(PV值))_(準 分子激光照射后凹形缺陷的深度(PV值)))/(準分子激光照射前凹形缺陷的深度(PV it)) XlOOo[表1]
權(quán)利要求
一種使EUVL用光學部件的光學表面平滑的方法，所述方法包括用波長為250nm以下的準分子激光以0.5～2.0J/cm2的能量密度照射EUV光刻(EUVL)用光學部件的具有凹形缺陷的光學表面，所述光學部件由包含SiO2作為主要成分的含TiO2的石英玻璃材料制成。
2.如權(quán)利要求1所述的平滑方法，其中用所述準分子激光以0.7 2. OJ/cm2的能量密 度進行照射，從而使由下式定義的所述光學表面的凹形缺陷深度修復率達到50%以上凹形缺陷深度修復率(％)=((準分子激光照射前凹形缺陷的深度(PV值))_(準 分子激光照射后凹形缺陷的深度(PV值)))/(準分子激光照射前凹形缺陷的深度(PV it)) XlOO0
3.如權(quán)利要求1所述的平滑方法，其中所述光學表面具有深度為大于2nm且為IOnm以 下的凹形缺陷，并且其中用所述準分子激光以0. 7 2. OJ/cm2的能量密度進行照射，從而 獲得滿足以下要求(1)至(3)的EUVL用光學部件(1)所述準分子激光照射后的所述光學表面沒有深度大于2nm的凹形缺陷，(2)所述準分子激光照射后的所述光學部件具有50nm以下的平坦度，以及(3)所述準分子激光照射后的所述光學表面具有0.15nm以下的表面粗糙度(RMS)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的平滑方法，其中對所述光學部件的整個光學表面 進行所述準分子激光照射。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的平滑方法，其中所述光學部件具有3 10質(zhì)量％ 的TiO2濃度。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的平滑方法，其中所述準分子激光具有100納秒以 下的脈沖寬度。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的平滑方法，其中進行所述準分子激光照射，使得每 個照射區(qū)域的照射數(shù)為10以上。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的平滑方法，其中用于照射的所述準分子激光為直 線束形式，并且在通過相對于所述光學表面移動所述直線束或者通過相對于所述直線束移 動所述光學表面來用所述直線束掃描所述光學表面的同時進行所述準分子激光照射。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的平滑方法，還包括用波長為250nm以下的準分 子激光以0. 5 2. OJ/cm2的能量密度照射所述光學表面的與其相反的背面。
10.如權(quán)利要求9所述的平滑方法，其中對整個所述背面進行所述背面的準分子激光 照射。
11.如權(quán)利要求9或10所述的平滑方法，滿足下式的關(guān)系0. 5 ^ F1A72 ^ 1. 5其中F1表示在所述光學表面的準分子激光照射中的能量密度，F(xiàn)2表示在所述背面的準 分子激光照射中的能量密度。
12.如權(quán)利要求9至11中任一項所述的平滑方法，其中用于照射所述背面的準分子激 光具有100納秒以下的脈沖寬度。
13.如權(quán)利要求9至12中任一項所述的平滑方法，其中進行所述背面的準分子激光照 射，使得每個照射區(qū)域的照射數(shù)為10以上。
14.如權(quán)利要求9至13中任一項所述的平滑方法，其中用于照射所述背面的準分子激光為直線束形式，并且在通過相對于所述背面移動所述直線束或者通過相對于所述直線束 移動所述背面來用所述直線束掃描所述背面的同時進行所述背面的準分子激光照射。
15.如權(quán)利要求1至14中任一項所述的平滑方法，其中在以100 1050°C的溫度對所 述光學部件進行加熱的狀態(tài)下，進行所述光學表面的準分子激光照射。
16.通過權(quán)利要求1至8中任一項的方法獲得的EUVL用光學部件，其由含所述光學表 面的表面層、含所述背面的表面層和剩余的內(nèi)部構(gòu)成，其中所述含所述光學表面的表面層 的假定溫度比所述含所述背面的表面層和所述剩余的內(nèi)部的假定溫度高30°C以上。
17.通過權(quán)利要求9至14中任一項的方法獲得的EUVL用光學部件，其由含所述光學表 面的表面層、含所述背面的表面層和剩余的內(nèi)部構(gòu)成，其中所述含所述光學表面的表面層 和所述含所述背面的表面層各自的假定溫度比所述剩余的內(nèi)部的假定溫度高30°C以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使EUVL用光學部件的具有凹形缺陷的光學表面平滑的方法。本發(fā)明涉及一種使EUVL用光學部件的光學表面平滑的方法，其包括用波長為250nm以下的準分子激光以0.5～2.0J/cm2的能量密度照射EUV光刻(EUVL)用光學部件的具有凹形缺陷的光學表面，所述光學部件由包含SiO2作為主要成分的含TiO2的石英玻璃材料制成。
文檔編號G03F1/14GK101946208SQ20098010568
公開日2011年1月12日 申請日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月19日
發(fā)明者伊藤正文, 小野元司, 渡邊滿 申請人:旭硝子株式會社