Патент на изобретение №2264995
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) МАТЕРИАЛ ПОДЛОЖКИ ДЛЯ РЕНТГЕНООПТИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к материалу подложки для рентгенооптических компонентов для рентгеновских лучей с длиной волны
Изобретение относится к материалу подложки для рентгенооптических компонентов, содержащему стеклокерамику с тепловым расширением ( Рентгенооптические компоненты представляют особый интерес, в частности, в области рентгенолитографии. Это относится, в частности, к литографии с мягким рентгеновским излучением, так называемой EUV-литографии в диапазоне длин волн 10-30 нм. В качестве оптических компонентов в области рентгеновских лучей находят применение зеркала с возможно более высокой отражательной способностью в рентгеновском диапазоне. Такие рентгеновские зеркала могут работать при почти вертикальном падении или скользящем падении в качестве так называемых нормальных зеркал или зеркал со скользящим падением. Рентгеновские зеркала содержат подложку и созданную на ней многослойную систему, так называемые “распределенные отражатели Брэгга”, называемые в последующем сокращенно полислоем. Они обеспечивают реализацию зеркал с высокой отражательной способностью в рентгеновском диапазоне при не скользящем падении, т.е. в режиме нормального падения. Рентгеновские зеркала, которые работают при почти вертикальном падении, всегда получают предпочтение по сравнению с покрытыми более простыми слоями зеркалами со скользящим падением тогда, когда необходимо высокое качество изображения за счет небольшой аберрации, т.е. предпочтительно в системах изображения, например в проекционной оптике систем EUV-литографии. Для увеличения коэффициента отражения зеркал со скользящим падением подложки этих зеркал могут быть снабжены многослойной системой. Проекционная оптика для EUV-литографии и применяемые в ней рентгенооптические компоненты раскрыты в DE 19923609 A1, а также в заявке на патент США №09/322813, поданной в патентное ведомство США 28 мая 1999 с названием “Уменьшающий объектив для экстремальной ультрафиолетовой литографии”, полное содержание которых включается в данное описание. В качестве создаваемых на подложке многослойных систем можно применять слоистые системы, содержащие Mo/Si, Мо/Ве, MoRu/Be-слоистые пачки с 40-100 парами слоев. Такие системы приводят в экстремальном ультрафиолетовом диапазоне к максимальным коэффициентам отражения 70-80%. В зависимости от длины волны подлежащего отражению света можно применять также слоистые системы из других материалов. Высокая отражательная способность слоистых пачек достигается за счет правильного по фазе наложения и конструктивной интерференции отраженных на отдельных слоях фронтов гармоник. При этом толщина слоев должна быть обычно в диапазоне менее 0,1 нм. Необходимой предпосылкой для достижения высокой отражательной способности является достаточно небольшая шероховатость слоев и подложки в диапазоне высоких пространственных частот (HSFR). Этот диапазон пространственных частот приводит в зависимости от способа рассматривания к потере света за счет рассеяния вне поля изображения оптики, соответственно, за счет нарушения микроскопически правильного по фазе наложения частичных длин волн. Соответствующий диапазон пространственных частот ограничивается снизу критерием рассеяния вне поля изображения и лежит в зависимости от применения обычно в диапазоне экстремальных ультрафиолетовых длин волн в несколько микрон. В направлении высоких пространственных частот граница обычно не конкретизируется. Наиболее рациональный предел лежит, например, в области половинной длины волны падающего света, поскольку еще более высокие пространственные частоты падающих фотонов больше не видны. Шероховатость HSFR обычно измеряют с помощью микроскопов с использованием внутриатомных сил (AFM), которые имеют необходимую латеральную разрешающую способность. Относительно определения HSFR, MSFR, тонких переходов в последующем описании делается ссылка на статью У. Дингера, Ф. Айзерта, Х. Лассера, М. Майера, А. Зайферта, Г. Зайтца, С. Сталиса, Ф.Дж. Штигеля, М. Вайзера “Подложки зеркал для EUV-литографии: прогресс в метрологии и технике изготовления оптики” в Proc.SPIE, том 4146, 2000, полное содержание которой включается в данное описание. Согласно указанной выше публикации, диапазон тонкого перехода проходит от оптически свободного диаметра, т.е. апертуры зеркала, до длины волны шероховатости 1 мм. MSFR содержит длины волн шероховатости от 1 мм до 1 мкм. Диапазон HSFR содержит длины волн шероховатости от 1 мкм до 10 нм. Для других рентгенооптических компонентов также может быть необходима конструкция, которая отличается высокой отражательной способностью и небольшим тепловым расширением. Лишь в качестве примера можно назвать визирную маску для EUV-системы проекционного освещения, так называемый оптический интегратор или коллекторное зеркало осветительной EUV-системы. Относительно осветительных систем для EUV-литографии и используемых в ней компонентов делается ссылка на DE 19903807 A1, а также заявку на патент США №09/305017, поданную в патентное ведомство США 04.05.1999, с названием “Система освещения, в частности, для EUV-литографии”, полное содержание которой включается в данное описание. В качестве материалов подложки для подлежащих созданию на ней многослойных систем в настоящее время применяют кристаллический кремний, аморфные и частично кристаллические стекла, такие как стеклокерамика ZERODUR® фирмы Шотт-Глас, Майнц. Для шероховатости в диапазоне высоких пространственных частот (HSFR) можно обеспечить достаточную среднеквадратическую величину, например, 0,1 нм с помощью классического способа суперполирования как из кремния, так и из ZERODUR® и аморфных стекол. Поскольку эти способы снова ухудшают по меньшей мере в отношении несферичности обычно тонкие переходы в области низких пространственных частот и в области шероховатости в диапазоне средних пространственных частот (MSFR) длинноволновые составляющие MSFR, то необходимо, как правило, после процесса суперполирования выполнять сохраняющий шероховатость процесс тонкой корректировки. Переходы, а также длинноволновые составляющие MSFR (миллиметровые волны) можно приводить в соответствие с техническими требованиями с помощью способов лучевой обработки, например обработки ионным пучком (IBF). Преимущество этого способа состоит в том, что используемые в них инструменты могут прилегать в соответствии с формой, в частности, при обычно несферических поверхностях. Эти способы лучевой обработки основываются на процессах напыления. При этом глобальные и локальные степени напыления зависят от физических и химических условий связи в подлежащем обработке твердом теле. В то время как в монокристаллическом кремнии дополнительный ввод энергии за счет падающих ионов приводит к поверхностной переориентации, приводящей к улучшенной шероховатости, в аморфном стекле наблюдается легкое ухудшение среднеквадратической шероховатости HSFR с около 0,06 на 0,15 нм, в частично кристаллической стеклокерамике, такой как: например, ZERODUR® с величиной кристаллов более 50 нм даже резкое ухудшение с 0,1 на 0,4 нм (среднеквадратическое значение). Стеклокерамика с величиной кристалла смешанных кристаллов зеркального кварца Жаростойкая керамика со средней шероховатостью поверхности Хотя монокристаллический кремний с точки зрения требований к шероховатости материала подложки является подходящим носителем, однако, он проявляет механическую анизотропию и вследствие монокристалличности обеспечивает лишь небольшую величину зеркала. Недостаток более высокого по сравнению со стеклами коэффициента теплового расширения При применении аморфных стекол с небольшим тепловым расширением, например стекол, описанных в US 2236059, тепловое расширение и шероховатость HSFR не создают проблем, однако, нельзя обеспечить достаточные переходы и величины MSFR, поскольку пластинчатая шлирная структура отрицательно сказывается в этом диапазоне частот. Таким образом, эти слои толщиной около 0,1 мм на умеренно изогнутых поверхностях зеркала приводят к не поддающимся корректировке модуляциям поверхности в миллиметровом диапазоне с амплитудами в несколько нанометров, что значительно превышает величины, необходимые для EUV-литографии. Этот эффект наблюдается также в процессах изготовления, основанных на ионных пучках. Частично кристаллическая стеклокерамика ZERODUR® с величиной кристалла более 50 нм хотя и имеет желаемый небольшой коэффициент теплового расширения, однако, после заключительного способа лучевой обработки имеет слишком большую величину шероховатости в диапазоне высоких пространственных частот. Техническим результатом изобретений является создание материала подложки для рентгенооптических компонентов, который имеет низкий коэффициент теплового расширения, такой, например, как у стекол, и, с другой стороны, обеспечивает достаточную чистоту поверхности рентгенооптических компонентов после необходимых стадий обработки поверхности. Для решения поставленной технической задачи материал подложки для рентгенооптических компонентов для рентгеновских лучей с длиной волны Кроме того, согласно второму изобретению рентгенооптический компонент содержит материал подложки в соответствии с первым изобретением. Помимо этого, для решения поставленной задачи согласно третьему изобретению способ изготовления рентгенооптического компонента для рентгеновского излучения с длиной волны Также материал подложки для рентгенооптических компонентов согласно четвертому изобретению может использоваться в проекционной системе для экстремального ультрафиолетового света, содержащей систему освещения и проекционный объектив. Кроме того, согласно пятому изобретению материал подложки для рентгенооптических компонентов может применяться в рентгеномикроскопии и/или рентгеноастрономии, и/или рентгеноспектроскопии. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве материала подложки для рентгенооптических компонентов используют стеклокерамику с одной аморфной и одной кристаллической составляющей стекла, имеющую низкий коэффициент теплового расширения, причем величина микрокристаллита составляет менее 4 Изобретателями было неожиданным образом установлено, что определенные стеклокерамические материалы отвечают всем требованиям относительно теплового расширения и поверхностных свойств. Такие материалы приведены в нижеследующей таблице 1.
Материалы имеют величину кристалла 35 нм (CLEARCERAM® фирмы Ohara) соответственно 38 нм (KERALITE® фирмы Eurokera). HSFR, т.е. шероховатость в диапазоне длин волн шероховатости от 1 мкм до 10 нм, составляет перед лучевой обработкой 0,13 нм и после лучевой обработки 0,24 нм (CLEARCERAM®) соответственно 0,10 нм перед лучевой обработкой и 0,23 нм после лучевой обработки (KERALITE®). Относительно состава CLEARCERAM® фирмы Ohara смотри US 5591682, относительно состава KERALITE® фирмы Eurokera смотри US 5070045, полное содержание которых включается в данное описание. Рентгеновское зеркало нормального падения с материалом подложки для EUV-литографии отличается хорошими тонкими переходами, т.е. погрешностями в диапазоне низких пространственных частот. Под этим обычно понимаются структурные величины между одной десятой поперечного сечения луча, соответствующего отдельным точкам изображения, до свободного диаметра зеркала, т.е. погрешности имеют порядок от миллиметра до нескольких дециметров. Такие погрешности приводят к аберрациям и уменьшают точность изображения, соответственно, ограничивают предел разрешения системы. С помощью компонентов, согласно изобретению, можно обеспечить величины тонких переходов в диапазоне от Кроме того, они отличаются хорошей шероховатостью в диапазоне средних пространственных частот (MSFR). Эти пространственные длины волн приводят к рассеянному свету внутри поля изображения (засветке) и тем самым к потере контрастности в оптике изображения. Погрешности в диапазоне MSFR можно оценить по формулам для TIS (полного интегрального рассеяния). С помощью изобретения можно обеспечить погрешности при применении в EUV-литографии в диапазоне от 0,1 до 0,2 нм (среднеквадратическое значение). Рентгеновские зеркала с нормальным падением отличаются также небольшим тепловым расширением. Это важно для применения в EUV-литографии, поскольку около 30% падающего света поглощается многослойными зеркалами и превращается в тепло. Для того чтобы форма поверхности при работе при таких тепловых нагрузках оставалась стабильной, для оптики изображения необходим материал с возможно меньшим коэффициентом теплового расширения. Небольшое тепловое расширение способствует также обеспечению точности формы в процессах обработки с образованием тепла. Шероховатость рентгенооптических компонентов в диапазоне высокой пространственной частоты (HSFR) составляет менее Согласно первому варианту выполнения, рентгенооптический компонент является работающей в режиме отражения визирной маской для EUV-литографии, содержащей материал подложки, согласно изобретению. Согласно альтернативному варианту выполнения, рентгенооптический компонент является зеркалом нормального падения, при этом зеркало имеет подложку, содержащую стеклокерамику, а также многослойную систему с множеством слоев с высокой отражательной способностью в рентгеновском диапазоне при не скользящем падении. Создаваемая на подложке многослойная система зеркала нормального падения предпочтительно содержит от 40 до 200 пар слоев, состоящих из следующих материалов: Mo/Si, Mo/Bi, MoRu/Be. Наряду со стеклокерамикой изобретение предлагает способ изготовления рентгенооптического компонента для рентгеновского излучения с длиной волны Суперполирование образцов является достаточно известным для специалистов в данной области техники, и суперполированные образцы можно приобрести на коммерческой основе. Что касается способа лучевой обработки с помощью ионных пучков (IBF), т.е. обработки ионными пучками, то она описана в статьях Л. Аллена и X.В. Ромига “Демонстрация процесса обработки ионными пучками” в SPIE, том 1330 (1990), 22; С.Р. Уилсона, Д.В. Райхера, Дж.Р. Макнелла “Обработка поверхности с использованием нейтральных ионных пучков”, Успехи в изготовлении и метрологии оптики и оптики больших размеров, SPIE, том 966, страницы 74-81, август 1988, а также Л.Н. Аллена и Р.Е. Кайма “Система ионной обработки для изготовления оптики больших размеров”, Современные разработки в оптической технике и коммерческая оптика, SPIE, том 1168, с. 33-50, август 1989, полное содержание которых включается в данное описание. При обработке поверхности с помощью ионных пучков (IBF) пучок ионов Ar+ с помощью системы движения по 5 осям проводят контролируемым образом по поверхности подлежащей обработке подложки. На основе полученной, например, с помощью интерферометра погрешности профиля поверхности изменяют с помощью компьютера время пребывания обрабатывающего пучка в зависимости от места. При этом степень снятия зависит от времени пребывания. За счет этого задается процесс обработки, который быстро конвергирует внутри заданных границ. Подробности данного процесса описаны в указанных выше публикациях. В стеклокерамических материалах подложки, согласно изобретению, микрокристаллиты с отрицательным тепловым расширением заделаны в аморфный материал с положительным тепловым расширением. Во время фазы кристаллизации стехиометрическое отношение кристаллической фазы к стеклянной фазе устанавливают так, что для определенного диапазона температур, например от 0 до 50°С, получают ничтожно малое тепловое расширение. При этом величина кристаллитов является свободным параметром. Изобретателями было установлено, что для обеспечения ничтожно малого теплового расширения в первом приближении безразлично заделано ли множество небольших или небольшое количество больших кристаллитов пока объемное соотношение кристаллит/стекло остается постоянным. Материалы подложки, согласно изобретению, имеют величины кристаллитов порядка длины волны падающего света, предпочтительно менее половины длины волны. Изобретателями было установлено, что вызванные бомбардировкой ионами амплитуды шероховатости соответственно деградация изменяются пропорционально величине кристаллитов. Таким образом, на EUV-зеркалах с помощью материалов подложки, согласно изобретению, после обработки поверхности, в частности лучевой обработки, обеспечивается допустимая деградация, которая в 3-4 раза меньше, чем, например, в стеклокерамике с микрокристаллитами с величиной порядка 50 нм. Материалы подложки, согласно изобретению, имеют после обработки шероховатости при всех пространственных частотах (HSFR, MSFR, тонкие переходы) в одном диапазоне, которые больше не воспринимаются рентгеновскими фотонами. Поэтому они больше не могут вносить вклад в уменьшение отражательной способности. Материал подложки, согласно изобретению, обладающий низким коэффициентом теплового расширения и достаточно высокой чистотой поверхности, может применяться для изготовления рентгенооптических компонентов, в частности рентгеновских зеркал для осветительных систем и проекционных объективов, в рентгеномикроскопии и/или рентгеноастрономии, и/или рентгеноспектроскопии, а также в рентгеновской и ультрафиолетовой литографии для изготовления визирных масок. Таким образом, в предложенных технических решениях достигается необходимый технический результат.
Формула изобретения
1. Материал подложки для рентгенооптических компонентов для рентгеновских лучей с длиной волны 2. Материал подложки по п.1, отличающийся тем, что длина волны рентгеновских лучей лежит в диапазоне от 10 до 30 нм. 3. Материал подложки по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что после обработки поверхности погрешность в диапазоне низких пространственных частот лежит в диапазоне от 4. Материал подложки по п.1, отличающийся тем, что после обработки поверхности погрешность в диапазоне средних пространственных частот (MSFR) лежит в диапазоне от 5. Материал подложки по п.3, отличающийся тем, что после обработки поверхности погрешность в диапазоне средних пространственных частот (MSFR) лежит в диапазоне от 6. Материал подложки по п.1, отличающийся тем, что при обработке поверхности материала подложки поверхность рентгенооптического компонента сначала подвергается суперполированию, а затем поверхность обрабатывается далее с помощью способа лучевой обработки. 7. Материал подложки по п.4, отличающийся тем, что при обработке поверхности материала подложки поверхность рентгенооптического компонента сначала подвергается суперполированию, а затем поверхность обрабатывается далее с помощью способа лучевой обработки. 8. Материал подложки по п.5, отличающийся тем, что при обработке поверхности материала подложки поверхность рентгенооптического компонента сначала подвергается суперполированию, а затем поверхность обрабатывается далее с помощью способа лучевой обработки. 9. Материал подложки по любому из пп.1, или 6, или 7, или 8, отличающийся тем, что материал подложки является материалом подложки для визирной маски для литографии в экстремальном ультрафиолетовом свете. 10. Материал подложки по любому из пп.1, или 6, или 7, или 8, отличающийся тем, что материал подложки является материалом подложки для зеркала нормального падения, при этом на материале подложки создается многослойная система с множеством слоев с высокой отражательной способностью в рентгеновском диапазоне при нескользящем падении. 11. Материал подложки по п.10, отличающийся тем, что зеркало имеет не сферическую форму. 12. Материал подложки по п.10, отличающийся тем, что на материал подложки наносится многослойная система, содержащая 40-200 пар слоев, состоящих из одного из следующих материалов: Mo/Si, Mo/Bi, MoRu/Be. 13. Материал подложки по п.11, отличающийся тем, что на материал подложки наносится многослойная система, содержащая 40-200 пар слоев, состоящих из одного из следующих материалов: Mo/Si, Mo/Bi, MoRu/Be. 14. Рентгенооптический компонент, отличающийся тем, что он содержит материал подложки по любому из пп.1-13. 15. Рентгенооптический компонент по п.14, отличающийся тем, что рентгенооптический компонент является зеркалом нормального падения или зеркалом скользящего падения. 16. Рентгенооптический компонент по п.14, отличающийся тем, что рентгенооптический компонент является визирной маской. 17. Способ изготовления рентгенооптического компонента для рентгеновского излучения с длиной волны 18. Применение материала подложки для рентгенооптических компонентов по любому из пп.1-13 в проекционной системе для экстремального ультрафиолетового света, содержащей систему освещения и проекционный объектив. 19. Применение материала подложки по любому из пп.1-13 для рентгенооптических компонентов в одной из следующих областей: рентгеномикроскопия, рентгеноастрономия, рентгеноспектроскопия.
PC4A – Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение
(73) Патентообладатель(и):
(73) Патентообладатель:
(73) Патентообладатель:
Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 27.03.2006 № РД0007625
Извещение опубликовано: 10.05.2006 БИ: 13/2006
|
||||||||||||||||||||||||||
R, содержащему стеклокерамику со стеклянной фазой из аморфного материала и кристаллической фазой, содержащей микрокристаллиты. Аморфный материал имеет положительное тепловое расширение, а микрокристаллиты – отрицательное тепловое расширение. Стехиометрическое соотношение кристаллической фазы к стеклянной фазе установлено так, что величина теплового расширения 
стеклокерамики в температурном диапазоне от 20 до 100°С составляет менее 5·10-6 К-1, в частности менее 1×10-6 К-1. Средняя величина микрокристаллитов составляет менее 4
80 нм и средним коэффициентом теплового расширения 
0,03 мкм показана в JP-A-04-367538. Однако в нем не приведены данные о среднем тепловом расширении. Кроме того, отсутствуют данные в каком диапазоне пространственных частот получены эти величины шероховатости.