具有含非反射区的反射层的光掩模

文献发布时间：2023-06-19 12:19:35

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本申请要求并享有于2018年10月17日申请的美国临时专利申请号62/746，702的优先权，此临时申请以引用方式将其全部内容并入本申请作为参考。

发明背景

光学微影术(lithography)系统常用于例如装置的制造。此类系统的分辨能力与曝光波长成比例。因此，较短的波长可改善制造的分辨率。极紫外线微影术(EUVL)使用在极紫外线(EUV)波长(约120纳米至0.1纳米)处的电磁辐射。因此，在这些波长的光子具有在约10电子伏特(eV)至12.4kev(分别对应于124nm与0.1nm)范围内的能量。极紫外线波长可由装置(例如电浆与同步加速器光源)人工产生。使用EUV波长进行微影术具有使装置(例如半导体芯片)及其他应用(例如聚合物电子设备、太阳能电池、生物技术、与医学技术)的特征尺寸减少的潜在优势。

在EUV微影系统中，使用反射光掩模或掩模(mask)或掩模版(reticle)将集成电路芯片架构转移到晶圆上。典型上，EUV反射掩模是由基板、反射层、覆盖层、吸收体层(absorber layer)与任选的其他层组成。通过电子束微影术对吸收体层进行图案化，以呈现待转移至晶圆中的集成电路的图案或所述图案的数学补语。

用于微影术的组件的反射材料的选择常受到严格限制。传统材料组合是由理论上产生至多67％反射率的钼-硅多层组成。Mo-Si层是用于EUV微影系统中的镜子、集电极与光掩模上。其他传统多层组合包括钨与碳化硼、钨与碳，统称为目前最新现有技术。

用于吸收体层图案的典型材料可由氮化钽、氮氧化钽、镍或钴或NiAl

有几种已知的吸收体层图案的副作用。吸收体层图案会在反射层上产生阴影，称为3D阴影掩模效应。它们在常需要被修补的反射层上也具有有限的厚度(通常为约70nm)，其有捕获材料缺陷(大约20nm的粒子等)的倾向。

当将吸收体层图案转移到晶圆时，3D掩模效应可导致非所欲的与特征尺寸相关的焦点、成像像差与图案布局偏移。此外，在1D与2D特征之间的焦点差异很大，限制了微影术中的良率制程窗口。掩模阴影效应是在掩模水平处的EUV掩模吸收体高度与非远心式离轴照明的结果，其调控被投射到晶圆上的强度。垂直于照明方向的特征(垂直特征)相对于平行于照明方向的特征(水平特征)进行偏移。在晶圆水平处，此举导致微分水平-垂直临界尺寸偏差和影像偏移。水平-垂直偏差是靠近水平与垂直定向的光阻剂特征之问的线宽的系统差异，并且起因于散光现象、横跨光瞳的相位误差、及最佳焦点差。

相移吸收体掩模亦用于产生图案，其中相邻区相对于彼此发生相移，以产生光的消除以得到所需图案。惯用方法可包括反射/吸收组合，或反射性多层(其中将所述多层蚀刻直至下面的基板，然后所述下面基板吸收辐射)，或邻近吸收区的反射区。这对克服3D掩模效应或阴影掩模效应无效，原因在于上表面与吸收表面之间的高度差是多层堆栈的整体厚度，或吸收体堆栈的厚度。

发明摘要

在一个实施方案，本发明提供了极紫外线掩模，其包括基板；和反射层，其具有在所述反射层内的反射区与非反射区，其中所述反射层包括与所述基板接触的下表面、以及上表面，其中所述反射区中的辐射反射率比所述非反射区中的辐射反射率大至少100倍。

附图简要说明

图1示出了掩模，其具有基板110与位于基板顶部上的反射性多层120、与覆盖层130及吸收性层140。其示出了由所述掩模上反射平面上方的吸收体层形成的典型阴影效应。对70nm厚吸收体层而言，阴影效应延伸至7nm。

图2示出了本发明的掩模，其具有反射区250与在反射层220内的非反射区260。其示出了在基板上具有覆盖层与非反射层的1-D多层。这些组件形成反射光掩模。在此种情况下，非反射层浸没在多层的平面中，但未达到基板。

图3A示出了本发明的掩模，其山非反射区360包括小面370。图3B示出了同一掩模，其具有覆盖小面370的透明材料380。

图4A示出了本发明的掩模，其中非反射区460包括衍射光栅490。

图4B示出了本发明的掩模，其中衍射光栅是位于小面的倾斜表面处。

图5A示出了来自图4A的具有大约39个周期的钼-硅多层的反射率与角度的函数关系。产生角小面包含消除至少一个周期。因此，图标出39个周期而非40个。在偏离法线入射(90度)＞6度的角度与偏离切线入射＞10度的角度下，反射率显著降低2至3个数量级。在这些角度入射的光被大大吸收。反射区的反射率是0.67或～67％。

图5B示出了来自图4B的衍射光栅的一级与零级反射的衍射效率与波长的函数关系，其中非反射区包括衍射光栅。

图6示出了本发明的掩模实施方案，其具有作为反射区620的三维光子晶体，及邻近或紧邻光子晶体区的电浆子或高度吸收区。其示出了3D高反射光子晶体，其中在通过电子束，通过CVD或ALD、电子束、电沉积或其他沉积方法沉积不同材料(例如金、铜、钌)以构成高非共振结构，或具有大的内部表面积的吸收性结构图案化的非反射区中，反射率被解谐。

图7A示出了来自图6的非反射区的三维电浆子晶体的反射率与波长的函数关系。所述反射率是～5x10

图7B示出了来自图6的三维光子晶体的一级与零级反射的反射率与角度的函数关系，其示出了接近法线入射的低反射率角度范围(偏离法线入射至多+/-30度)。

图8示出了具有高透射率和低反射率的6nm硅膜的角响应与角度的函数关系。其甚至在接近法线入射的角度处也具有低反射率(小于TaON、Ni或Co、NiAL

图9A示出了本发明的掩模实施方案，其经蚀刻以提供相移反射区以反射相移光；图9B提供了本发明的掩模实施方案，其提供了填充有具有不同周期的第二组双层对的部分经蚀刻的多层涂层。

图10提供了反射性多层实施方案中的偏移带隙。

图11提供了非多层实施方案中的相移区，其中顶层的厚度是变化的。

发明详述

I.总论

本发明提供了用于极紫外线与X射线辐射的新式微影掩模。这些掩模将非反射区并入反射性多层，其达到将影像通过光阻剂(photoresist，感旋光性成像材料)转移到晶圆所必需的影像对比度。用非反射区定义集成电路(IC)的图案消除了在整合掩模架构中的反射性多层上方的经图案化的吸收体层的需要。通过将非反射区并入反射性多层，所述反射性多层的上表面基本上是平面的，所以本质上没有在可引入阴影的反射性多层的上表面上方延伸的特征。通过修改反射性多层的上表面的选定区可将非反射区引入反射层中，以使光偏移到多层中而非到晶圆，或者以吸收光。因此，使得由吸收性层相对于反射性多层平面的有限非零高度的阴影投射引起的掩模阴影效应减少。另外，消除吸收体层或减少高度使3D波导、影像布局误差、3D衍射效应、与所述掩模上的无效空间减少。

EUV反射光掩模的典型实施方案的架构是由基板、反射层与覆盖层(也称为EUV空白掩模)及吸收体层组成。反射层可由多层(例如钼硅多层)或负责反射EUV辐射的其他类型反射层组成。钌覆盖层是可选的，但是可保护多层免于在操作期间的降解以及由微影系统中的电浆源与其他组件引起的缺陷。

将吸收体层进一步图案化以呈现需被转移到晶圆的所需IC设计。通常通过电子束微影方法使用电子束光阻剂、电子束曝光与蚀刻所述吸收体层来实现吸收体层图案化。此举产生吸收体层内的有限结构，其负责选择性阻挡在所需实体位置中的EUV辐射，及在不存在吸收体结构的其他位置使光反射。

吸收体层选择取决于一些参数，其包括厚度、材料n与k值(其代表在所需波长处的折射率的实部与虚部)、上表面反射振幅及总体吸收振幅。也需要将在从多层反射的光与从吸收体层反射的光之间的相变最小化，也需要将使有效反射面积最小化且产生无效空间的反射层上的阴影最小化。有限厚度的吸收体层产生非所需的波导效应(3D掩模效应的另一种具体呈现)。

在吸收体层的材料选择上存在竞争目标。一方面，需要完全吸收以防止光传输到下面反射层中，然后非所需地被反射。这可以通过很厚的吸收体结构实现。然而，更厚的吸收体结构产生在所述掩模的反射部分上的更大阴影，更大的波导，及增加缺陷捕获的倾向。也可使用更多种吸收材料(例如金与银)，但是通常会导致非所需的来自吸收体层的更多上表面反射。TaN代表用于吸收体层的较佳材料选择中的一种，其有效地限制了有限厚度70nm的吸收与上表面反射。Ni与Co及其各种组合与化合物亦是选择的材料。

在微影术中，有限吸收体层图案因晶圆性能与转移到晶圆的图案质量而恶化。相位差会造成对比度降低、聚焦深度偏移、及Bossung曲线(CD相对于聚焦深度)、水平与垂直偏差及分辨率。因此，减少吸收体层厚度与相位差的几种方法已经存在。这些方法均不能完全消除阴影效应，或防止波导或缺陷捕获。

本本发明涉及不使用吸收体层的EUV光掩模架构。具体地说，使反射层或反射涂层图案化以提供在某些实体位置的反射和以截断或抑制在其他选择性实体位置的反射率。截断反射率明确地有别于透射或吸收，及涉及消除或消灭在上表面或反射面的表面反射。截断反射率比具有吸收层更可取，因为其在没有波导、产生阴影或缺陷捕获下实现改善的影像对比度，及增加多层的反射率。在物理术语中，本发明的截断反射率可通过多层中的多重内反射、散射或吸收来实现，所以光从未真正从入射面、或上表面平面的零级反射中出现。由于在高表面积纳米结构中，内吸收、散射或内反射较高，所以光从未真正到达基板，而是在结构中侧向丧失。

截断反射率可通过解谐特定光子、电浆子结构、多层或其他反射器的共振而实现。例如，通过选择反射器表面上的不同入射角可解谐Mo-Si多层的共振，其中所述入射角偏离法线大于6度的角度入射。这是由将表面的法线角度改成入射光而产生，且呈现为如图3A所示结构中的角小面。事实上，被小面反射的任何光具有被多层的反射部分的壁阻挡的足够广角的零级反射，所以随后以低反射率在广角处经受二次反射，并进一步发生多重内反射，并且从未真正从具有任何显著反射率的多层中出现。由于各种反射是10

角小面或闪耀、或闪耀角方法可通过几种方法(包括在光阻剂中进行电子束图案化、曝光，然后进行蚀刻)制得。蚀刻可以包括广角蚀刻、同位素蚀刻、旋转基板、倾斜基板等、原子层蚀刻、反应性离子蚀刻、离子束蚀刻、电浆蚀刻、感应耦合电浆蚀刻、全像图案化、及偏置电压蚀刻或其他各向同性蚀刻或各向异性蚀刻(包括化学蚀刻与湿蚀刻)。

架构可任选地填充有硅并被平坦化(例如化学机械抛光)。硅具有接近法线入射的10

在角小面具有20度或更大角度情况下，影像对比度是至少10

在图6中，通过破坏光子带隙或使共振解谐可抑制3D反射性结构(例如光子、电浆子、超材料或金属介电结构、周期性或多孔结构)的反射率。例如，周期性结构可通过改变反射性结构的周期性、孔径或材料n与k值、或在表面上的入射辐射的入射角、或与入射辐射有关的表面法线角来解谐。解谐1D结构中的共振也可通过改变多层中的各个膜的厚度或周期来实现。各种材料对应物与周期的比率称为填充因子。

在此实施方案中，经解谐的3D光子结构(例如3D多孔结构)由于大的内表面积而具有高吸收性，因此可为10

影像对比度被定义为从非反射区反射的光的强度与从反射区反射的光的强度之比。影像对比度也可被描述为消光系数。其代表非反射区相对于反射区抑制反射光的有效性，及提供锐边用于图案化晶圆、从而实现高分辨率与图案拟真度。

本发明描述了在EUV或X射线掩模中非反射区用于EUV微影应用与其他应用的用途。

在某些实施方案，本发明涉及可用于曝光系统的组件，其中所述系统或子系统包括光源以发射具有一定波长的光。

在另一个实施方案，本发明涉及可用于含有光掩模、镜子或透镜、基板组件的曝光系统中的组件。所述系统或子系统可包括光源以发射具有一定波长的光。所述组件可包括具有多个结构特征的材料或一种或多种材料的组合。

II.定义

本发明使用的缩写词具有其在化学与微影领域中的常规含义。

“基板”是指能够支承本发明的多层的任何材料。代表性基板可以是金属类、金属合金类、半导体类、复合材料类、聚合物类、玻璃等。

“反射层”是指基本上反射极紫外线(EUV)辐射(例如小于250nm至小于10nm的辐射)的材料。反射材料也可以反射X射线辐射。适用于本发明反射层的材料包括钼/硅复合材料等。反射层可包括反射区与非反射区，亦即基本上不反射EUV与X射线辐射的区域。

“小面”是指在反射层上表面中的浅凹陷，其有足够偏离上表面的角度，从而使光反射到多层中而非到晶圆。

“入射角”是指在入射辐射与法线或法线入射(在入射点处垂直于表面的线)之间的角度。入射角可以是任何合适的角度。用于EUV微影术的入射角可以是6°。

“三维反射光子晶体”是指经三维工程改造的材料架构，其具有三维的周期性、非周期性、或准周期性特征，及产生光子带隙：一组频率或波长，其中禁止光透过材料传播并随后反射。(美国专利号9,322,964。)

“金属”是指周期表中的元素，其是金属的且可以是中性、或带负电荷或带正电荷的，原因是价壳层中具有的电子比存在于中性金属元素中的电子更多或更少。可用于本发明的金属包括碱金属类、碱土金属类、过渡金属类与后过渡金属类。碱金属包括Li、Na、K、Rb与Cs。碱土金属包括Be、Mg、Ca、Sr与Ba。过渡金属包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Mg、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Al、和Ac。后过渡金属包括Al、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、和Po。稀土金属包括Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb与Lu。本领域技术人员将理解，上述金属可各自采取几种不同氧化态，所有这些全部可用于本发明。在一些实施例，形成最稳定的氧化态，但其他氧化态亦可用于本发明。也可使用过渡金属的化合物，例如TiN。利用下列方式可使金属与化合物沉积：电子束沉积法、热蒸发法、PVD、CVD、ALD、或PECVD、MBE、溅镀法或离子束沉积法。

“透明材料”是指对EUV辐射透明的材料。代表性透明材料包括硅与二氧化硅、石墨烯、碳纳米管、气体类、H

“覆盖层”是指位于反射性多层顶部上的层，其用于保护反射性多层免受随时间推移而可能在掩模上累积的粒子之害。任何合适材料可用于本发明的覆盖层，例如钌与其他过渡金属。

“吸收性层(absorbance layer)”或“吸收层(absorbing layer)”是指位于反射性多层顶部上且通常在覆盖层项部上的层，其吸收EUV辐射。吸收性层仅覆盖反射性多层的选定部分。因此，在掩模的具有吸收性层与不具有吸收性层的区之间形成影像对比度，从而能够使影像转移至晶圆。

“衍射光栅”是指具有一维、二维或三维周期性结构的光学组件，其使光从单一方向衍射成多个方向。衍射光栅可用任何合适材料制成。

“影像对比度”是指从反射区反射的光的强度与从非反射区反射的光的强度之比。

“相位差”是指源于反射区的反射波前的相位与源于非反射区或吸收区的波前的相位之间的差异。

III.极紫外线微影掩模

本发明涉及用于极紫外线(EUV)与X射线微影术的掩模，其通过避免使用额外的吸收体层及将一组一个或多个非反射区并入反射性多层来避免掩模阴影问题。反射性多层中非反射区的存在提供了必要的影像对比度，以使影像从掩模转移到晶圆。在一些实施方案，本发明提供了极紫外线掩模，其包括：基板；和反射层，其具有在所述反射层内的反射区与非反射区，其中所述反射层包括与所述基板接触的下表面、与上表面，其中所述反射区中的辐射反射率比所述非反射区中的辐射反射率大至少100倍。这也称为影像对比度。非反射区可反射少量与反射区异相的光。这意味着源于此两个区的光相互抵消，而不产生净光。此两个区的相位差可被调谐成等于零。

目前最新的技术水平如图1所示。使TaN或TaON吸收体层在EUV空白掩模(多层+Ru覆盖层)上沉积，并经由电子束微影术进行图案化。70nm层是吸收性的，并产生7nm阴影，或无效区。其在13.5nm处透射8％的入射光。其亦引进π相移用于消除入射光。来自吸收体层的任何反射光均可通过下式大概计算出：

透射效率(吸收体层)

影像对比度可通过多层反射率/吸收体反射率＝～102计算出。

图2示出了本发明的掩模200，其具有基板210与反射层220，其中反射层包括反射区250与非反射区260，其中反射层具有与基板接触的下表面222、以及上表面221。反射区251中的辐射反射率比非反射区261中的辐射反射率大至少100倍。掩模还可包括覆盖层230。

基板可包括任何合适材料。例如，基板材料可包括但不限于金属、金属合金类、半导体类、复合材料类、聚合物类、玻璃、及其组合。在一些实施方案，基板可以是金属、金属合金、半导体、复合材料、聚合物、玻璃、及其组合。在一些实施方案，基板可以是半导体。在一些实施方案，基板可以是玻璃。在一些实施方案，基板可以是二氧化硅、熔硅石、石英、Zerodur

反射层可包括能够基本上反射极紫外线或X射线辐射的任何合适材料。用于反射层的代表性材料包括但不限于钼、硅、铌、锝、锆、钌、铍、钨、碳化硼、碳、三维反射光子晶体等。反射层可以是一种材料的单层，或可以是几种材料的交替层，即多层。

反射层可以是单层，或具有从2至1000个交替层。在一些实施方案，反射层可以是单层。在一些实施方案，反射层可以是多层。

反射层可以是足以反射EUV或X射线辐射的任何合适厚度。例如，反射层厚度可以是从50至1000nm，或从100至750nm，或从100至500nm，或从200至400nm。反射层可具有约50nm，或约100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、或约1000nm的厚度。在一些实施方案，反射层可具有约300nm的厚度。

反射层的非反射区可以是任何合适宽度与长度，以提供晶圆中所需的影像。反射性多层的非反射区可以是进入反射层中的任何合适深度。例如，非反射部分可从反射层的上表面延伸至反射层中仅几纳米，或者可穿透反射层延伸至基板。在一些实施方案，非反射区距反射层的上表面约0至约100nm深，或距反射层的上表面从1至约50nm，或从1至约25nm，或从1至约20nm深。在一些实施方案，非反射区穿透反射层延伸至基板。

反射层的反射区与非反射区之间的反射率差异产生足够将影像从掩模转移至晶圆的影像对比度。影像对比度可将反射区的反射率除以非反射区的反射率来求出，其提供至少10、或至少50、100、200、300、400、500、1000、2000、3000、4000、5000、或至少约10,000的影像对比度。在一些实施方案，反射区中的辐射反射率比非反射区中的辐射反射率大至少100倍。在一些实施方案，反射区中的辐射反射率比非反射区中的辐射反射率大至少1000倍。在一些实施方案，反射区中的辐射反射率比非反射区中的辐射反射率大至少10,000倍。

本发明的掩模适用于极紫外线与X射线辐射。极紫外线(EUV)辐射包括从小于250nm至小于10nm、或从约193nm至小于10nm、或从约124nm至约10nm、或从约20nm至约10nm的辐射。在一些实施方案，辐射具有从250nm至1nm的波长。在一些实施方案，辐射具有从193nm至1nm的波长。在一些实施方案，辐射具有从124nm至10nm的波长。在一些实施方案，辐射具有约13.5nm的波长。

反射层的非反射区可包括小面、衍射光栅、三维光子晶体、或其组合。

在一些实施方案，光以偏离表面法线大于6度的角度入射。在一些实施方案，表面法线到反射区表面法线为至少6度。

在一些实施方案，极紫外线掩模还包括角小面结构。

在一些实施方案，反射率、光学响应由于周期变化、角变化或填充因子而解谐离开尖峰共振。在一些实施方案，在所述表面的平面下方，通过在所述反射层内的非反射层达到吸收，使得没有吸收体层存在。

在一些实施方案，反射涂层是多层涂层。在一些实施方案，涂层包括钼、铌、或钌。

在一些实施方案，顶层是硅或二氧化硅。

在一些实施方案，掩模是与薄膜结合使用。

A.小面

本发明掩模的非反射区可包括小面，倾斜表面，其以多层的主要反射率范围之外的角度而非朝向晶圆的角度，将入射辐射导向反射层。在一些实施方案，非反射区包含在反射层的上表面处或在反射区内的小面。

图3A示出了本发明的掩模300，其具有基板310与反射层320，其中反射层包括反射区350与非反射区360，其中反射层具有与基板接触的下表面322、以及上表面321。非反射区包括在反射层的上表面处的小面370。小面包括倾斜表面374，其建立在入射辐射与非反射区的法线入射373之间的第一入射角372，使得反射辐射371被反射到反射层中。反射区具有在入射辐射与反射区的法线入射353之间的第二入射角352，使得反射辐射351朝向投影光学组件被反射到晶圆。掩模还可包括覆盖层330。

本发明的小面通过具有比入射在反射层的反射区上的辐射更大的入射角而将辐射导向反射层中。例如，入射到掩模的EUV辐射可具有偏离法线入射约6°的入射角，而入射到小面的EUV辐射可具有偏离法线入射大于6°的入射角。入射到小面的EUV辐射可具有偏离法线入射大于6°，或偏离法线入射大于10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、或25。的入射角。在一些实施方案，小面包含比反射区的第二入射角更大的第一入射角。在一些实施方案，第一入射角偏离反射区的法线入射大于6度。在一些实施方案，第一入射角偏离反射区的法线入射大于10度。在一些实施方案，第一入射角偏离法线入射20度。

本发明的小面包括具有第一端与第二端的倾斜表面，其中第二端是在第一端下方，从而形成倾斜表面。小面的倾斜表面是直角三角形的斜边。当倾斜表面的第一端是在反射层的上表面处时，在小面的倾斜表面与反射层的上表面之间的角度形成小面角度，使得三角形的第一边与小面角度相邻，而位于小面角度对面的三角形一边是三角形的第三边。

小面可具有任何合适的小面角度。例如，小面角度可以是至少5°，或至少6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40°、或至少45°。在一些实施方案，小面角度可以是至少10°。在一些实施方案，小面角度可以是至少20°。

小面可以是在反射层的上表面，使得倾斜表面的第一端是在反射层的上表面处。小面也可以是在反射层内，使得倾斜表面的第一端与第二端均在反射层的上表面下方至少5nm处。例如，倾斜表面的第一端与第二端可以是在反射层的上表面下方至少5nm处，或在反射层的上表面下方至少10、15、20、25、30、35、40、45、或至少50nm处。在一些实施方案，小面倾斜表面包含第一端与第二端，其中第二端是在第一端下方1nm与10nm之间。

反射层可以包括能够基本上反射极紫外线或X射线辐射的任何合适材料。用于反射层的代表性材料包括但不限于钼、硅、铍、钨、碳化硼、碳等。反射层可以是一种材料的单层，或可以是几种材料的交替层，即多层。在一些实施方案，反射层包括钼与硅、钨与碳化硼、或钨与碳的多层。在一些实施方案，反射层包括钼与硅的多层。在一些实施方案，反射层包括钼与铍的多层。通常利用下列方式沉积多层：溅镀法、磁控溅镀法或阴极溅镀法、离子束沉积法或离子辅助沉积法、化学气相沉积法、电浆增强化学气相沉积法、脉冲气相沉积法、分子束磊晶或磊晶成长或电子束沉积法。典型EUV多层是由在硅与熔硅石基板上的钼与硅、或钌与硅、或铌与硅的交替层组成。交替层形成Bragg(布拉格)反射器，其中光在相邻接层之间的各界面处被同相相干反射，以建构反射率。通常将40个双层对用于钼硅。Spiller，Eberhard A.″Low-loss reflection coatings using absorbing materials.″U.S.Patent No.3,887,261.3Jun 1975。

制作小面角度的方法可以是：

1)通过在基板上沉积反射涂层，然后可选地沉积覆盖层(例如钌)，来产生EUV掩模架构；

2)用光阻剂或电子束阻剂，例如通过旋涂法、气相沉积法、喷涂法或浸涂法来涂布上表面；

3)使用电子束或光学微影术将图案阻剂直接写入反射区与非反射区，以呈现IC图案；

4)使用蚀刻法(例如倾斜反应离子蚀刻法、各向异性或偏置电压蚀刻法、或蚀刻法)以在下方反射涂层内产生小面角度，随后进行广角沉积；

5)可选地沉积硅或钌；

6)移除光阻剂或电子束阻剂；

7)可选地，通过化学机械抛光使沉积有硅的上表面平坦化；

8)若在1)中尚未沉积，则可选地随后沉积钌覆盖层；

9)可选地，通过电子束或光学方式使用灰阶微影术，以控制曝光剂量，以小面角度形式的深度剖面对阻剂进行图案化。

小面可任选地被对EUV与X射线辐射透明的材料填满以制作基本上平面的反射层的上表面。图3B示出了透明材料380。代表性材料包括硅、二氧化硅、铝、碳化硼、铝、锶、及其混合物。在一些实施方案，小面填充有透明材料，使得反射层的上表面是基本上平面的。在一些实施方案，透明材料包含硅、二氧化硅、铝、碳化硼、铝、锶、或其混合物。在一些实施方案，透明材料包含硅、二氧化硅、或其混合物。可利用下列方式沉积透明材料：RF或DC溅镀法、磁控溅镀法、离子束沉积法、电子束沉积法、或气相沉积法、化学气相沉积法、电浆增强化学气相沉积法、分子束磊晶、磊晶成长、然后进行化学机械抛光以达到平坦化。

可嵌入由EUV折射材料制成的小面角结构来代替吸收体层。EUV折射材料的实例是钌、铼、钯、银、锝(Technicium)、或任何材料，其中从1开始的折射率的实部的增量大于0.1。此类材料使在进入多层之前，使光弯曲成大于6度的角度。事实上，典型的角小面可为20至40度，并且光可以6至15度的角度进入多层，其中多层尤其不是反射性的(～10

B.衍射光栅实施方案

本发明还提供了EUV掩模，其中非反射区包括衍射光栅以将光衍射入反射层。在一些实施方案，非反射区包含位于反射层上表面处的衍射光栅。

图4A示出了本发明的掩模400，其具有基板410与反射层420，其中反射层包括反射区450与非反射区460，其中反射层具有与基板接触的下表面422、以及上表面421。非反射区包括位于反射层上表面的衍射光栅490。反射区具有在入射辐射与反射区的法线入射453之间的第二入射角452，使得反射辐射451被反射向晶圆。掩模还可包括覆盖层430。

衍射光栅可被嵌入非反射区内，或位于非反射区顶部上。在一些实施方案，衍射光栅被嵌入非反射区内。在一些实施方案，衍射光栅是在非反射区的顶部上。

衍射光栅在本质上可以是一维、二维或三维的。在一些实施方案，衍射光栅是一维、二维或三维的。在一些实施方案，衍射光栅是一维的。在一些实施方案，衍射光栅是二维的。在一些实施方案，衍射光栅是三维的。

衍射光栅可以是由任何合适材料(包括金属类、金属氧化物类、及其他材料)制得。衍射光栅可以是由与反射层相同的材料，或不同材料制得。衍射光栅可以是由与非反射区相同的材料，或不同材料制得。在一些实施方案，衍射光栅包括下列组分中至少一种：钼、铌、钌、铂、钯、铼、锇、银、镍、钴、铜、镍、金、铜、钨、氧化钽或氧化钨、或NiAl

使用光学微影术、电子束微影术、灰阶微影术或蚀刻划线制得衍射光栅。在电子束(electron beam)微影术或光学微影术中，在表面上制得感光材料(例如光阻剂或电子束阻剂材料)，然后经由曝露于雷射源或电子束源进行图案化。然后使阻剂交联，及经由湿式化学处理移除未曝光区。图案阻剂区具有软性掩模的作用，并通过蚀刻法将图案转移入晶圆。可使用灰阶微影术产生闪耀光栅(例如具有锯齿状轮廓)，其中改变在曝光期间的曝光光束剂量以在阻剂中产生深度剖面。或者，可通过非各向同性蚀刻法，或通过将光栅定向于一个角度来产生闪耀光栅。衍射光栅还可通过用于3D光栅的蚀刻法、自组装法与沉积法的组合，或通过EUV/DUV微影术及定向自组装组合而产生。

本发明的非反射区可包括小面与衍射光栅。在一些实施方案，非反射区进一步包含小面。当小面与衍射光栅均存在于非反射区中时，衍射光栅可被嵌入小面的倾斜表面内，或位于小面的倾斜表面的顶部上。在一些实施方案，小面包含具有被嵌入倾斜表面内的衍射光栅的倾斜表面。在一些实施方案，小面包含倾斜表面，所述倾斜表面具有位于所述倾斜表面顶部上的衍射光栅。

图4B示出了本发明的掩模，其具有小面470与位于小面的倾斜表面474的衍射光栅490。

在图4A中，被嵌入的衍射光栅将光耦合入小面，并再分散成几种明确定义的级，这些级是在衍射光栅的角度带宽以外的倾斜角处。衍射光栅可被置于ML掩模结构的顶部上或可被嵌入ML掩模结构中，以抑制零级。衍射光栅可为均匀或不均匀光栅，并可为一维、二维、三维。不均匀光栅可达到更高的分散。由于零级被抑制，所以大部分的光被重新导入+/-1级，其以大于6度的入射角进入ML，在此入射角处反射被大大减少(图5A)。图5B示出了各级的衍射效率(DE)。反射率Rn(n＞0)是～10

反射率(非反射区)＝(∑

因此非反射区的反射率是反射率～10

C.三维光子晶体

本发明还提供了EUV掩模(其中非反射区在化学上与反射层的反射区不同)，比如通过使EUV吸收材料沉积于非反射区方式。在一些实施方案，反射层包含三维反射光子晶体，其中反射区包含第一金属，且其中非反射区包含第二金属。在一些实施方案，反射层包含三维反射光子晶体，其中反射区包含例如第一金属，且其中非反射区包含例如第二金属、高吸收区(例如电浆子晶体)。

图6示出了本发明的掩模600，其具有基板610与三维光子晶体的反射层620，其中反射层包括反射区650与非反射区660，其中反射层具有与基板接触的下表面622、以及上表面621。反射区具有在入射辐射与反射区的法线入射653之间的第二入射角652，使得反射辐射651被反射向晶圆。反射区的辐射651反射率比非反射区的辐射661反射率大至少100倍。掩模还可包括覆盖层630。非反射区可能与反射区相似，不同之处在于其可被第二材料填满，或是由不同第二材料制成且为高吸收性的。

本发明可用的三维反射光子晶体描述于美国专利号9,322,964。材料可包括以下特征：可用于需要在一个或多个电磁波长范围操作的应用。在一个实施方案，结构特征的尺寸与用于极紫外线应用的波长大致同一级。例如，结构特征可具有约13.5nm的尺寸。在一些实施方案，特征可以是具有在10至20nm范围内的尺寸的结构特征。在一些实施方案，材料可具有在0.001nm至10nm范围内的结构特征。在一些实施方案，材料可具有在10nm至250nm范围内的结构特征。所述这些特征可称为纳米级特征。纳米级特征可以是一维、二维、或三维。结构特征可使材料的整体电磁吸收减少。例如，在某些应用上，纳米级特征可与用于所述应用的辐射波长大致有关。材料可包括次波长特征。

材料还可被设计成在使用紫外线(UV)波长范围的应用中减少吸收。例如，结构特征的尺寸可以与UV波长有关。在其他实施方案，结构特征的尺寸可与软X射线波长范围有关。选定波长范围可以是两个或多个光子(多光子)过程(其替代UV、EUV或X射线范围)的一部分。

纳米级特征可包括例如周期性或半周期性、准周期性或非周期性结构或重复性或重复式组件。周期性结构可以是一维、二维、或三维结构。所述结构可以是层状结构的一部分，或是位于基板上。基板可以是平面的。周期性结构的实例包括纳米粒子的2D或3D阵列、螺旋结构、球体、圆柱体、片段、瑞士卷结构。纳米级特征可以是任何维度的任何形状，例如但不限于层、膜、球形、块形、锥形、环形、多孔结构、圆柱形、链接形、壳形、自由曲面形、手性结构、半球形、片段、或其任何组合。

材料可包括例如阶梯形结构。例如，任何维度的层状结构，其中材料中的某些层具有比前面的层增加或减少的长度、深度、厚度、周期或重复单元。在一个实施方案，若以产生渐变折射率的方式排列层，则针对更宽范围的波长或角度产生定制光学响应。所述结构可以是层状结构的一部分，或是位于基板上。

在一些实施方案，三维反射光子晶体可包括间隙或空隙，或是多孔的。间隙或空隙可以是任何形状。间隙或空隙可以任何维度分散于整个材料，并可具有在从0.01nm到微米尺寸范围内的尺寸。间隙或空隙可填充有流体、液化气体、单原子材料、有机材料、聚合物或真空。所述材料可包括膜、独立结构或组件、或部分受载结构或特征、或支承结构。这些特征可由结构或组件支承。间隙可以是周期性或随机分布。气体可包括O

材料可进一步包括单原子材料的微米或纳米结构特征。单原子材料的某些实例包括石墨烯、石墨、硫化钼、及碳纳米管。单原子材料可充当光学组件或热管理或冷却机构组件。单原子材料可与其他材料(例如金属、介电体、半导体)并用。其可形成层状结构、周期性结构、多维结构或自由曲面结构的一部分，或是位于基板上。

材料可以是有机材料或生物材料。材料可进一步包含有机材料或生物材料的微米或纳米结构特征。有机材料或生物材料的实例包括DNA、蛋白质、或具有较低波长吸收的其他分子材料或基因材料。有机材料或生物材料还可为牺牲材料、或软模板结构或支架结构。有机材料或生物材料可被封装于其他材料内，所述其他材料包括但不限于聚合物或介电体或半导体。有机材料或生物材料可充当光学组件或热管理或冷却机构组件。有机材料或生物材料可与其他材料(例如金属、介电体、半导体)并用。其可形成层状结构、周期性结构、多维结构或自由曲面结构的一部分，或是位于基板上。

材料还可包括聚合物。材料可进一步包含聚合物的微米或纳米结构特征。聚合物也可为牺牲材料、或软模板结构或支架结构。在一些实施方案，可移除聚合物，从而将间隙或空隙留在材料中。这些间隙或空隙可形成材料中的结构特征。在一些实施方案，聚合物可保留在材料中。聚合物可以是光阻剂。也可通过雷射或两种或更多种光子雷射法来辐照与曝光聚合物。

材料可包括用金属、半导体、合金、介电体、化合物、气体、液体或其组合制成的纳米级特征。这些纳米级结构可进行工程改造以减少在一个或多个波长带被材料吸收。金属可包括例如金、银、铂、钼、铍、钌、铑、铌、钯、铜、镧。组合的材料可包括例如硅、二氧化硅、碳化硼、碳、有机物、生物材料、锗、聚合物或单原子材料、液体或气体或其他元素、合金或化合物、或真空。在此种情况下，任一种材料可具有少量吸收(如折射率的虚部所述)，其中一种材料比另一种材料具有更多的吸收。

材料可具有形成阵列或为一维、二维或三维周期性的纳米结构和特征，例如但不限于光子晶体、电浆子晶体、超材料、手性结构或次波长结构。阵列的特征可被调谐以优化波长、光谱带宽、光子带隙角度吸收、反射率(包括平均反射率，当对光谱范围平均时)、透射率、吸收、散射与电磁增强因子、共振或相互作用模式。结构可提供腔，其使光的波群速度减慢以增加电磁相互作用，或形成波导或腔，其中某些电磁节点被增强而某些节点被禁戒。在传播的禁戒模式情况下，可将其用于形成具有可调谐的峰值波长与光谱带宽性质的选择性或全向性反射镜。所述腔还可用于增强光从红外线转换成EUV，其可以是两种或更多种光子法，或从红外线激发发射EUV辐射的光源(例如电浆源)所需的。

材料的纳米级特征可以例如被配置成3D六角堆积阵列。3D六角堆积阵列可包括金属。金属可为例如金、银、钌、钼、硅、锗、或铂、钯、或其他金属。

材料的纳米级特征可以例如包括螺旋结构。螺旋结构可以是金属，例如金、银、钌、钼、硅、锗、或铂。

材料的纳米级特征可以例如用石墨烯或钼石墨烯(Mo-石墨烯)制成。纳米级特征可包括石墨烯双螺旋结构。

纳米光子材料可包括周期性一维、二维或三维结构，其被工程改造以具有在选定波长(例如在UV、EUV、或软X射线波长)处的较低整体电磁辐射吸收。在一些实施方案，三维反射光子晶体包括多孔金属结构。

第一金属可包括对EUV或x射线辐射具有反射性的任何金属，或改善反射层的反射区的反射性的任何金属。示例性金属包括但不限于钼、铌、碳化钼、锝、钌、锆、或其混合物。在一些实施方案，第一金属可以是钼、铌、碳化钼、锝、钌、锆、或其混合物。在一些实施方案，第一金属可以是钼。

第二金属可包括吸收或X射线辐射的任何金属，或改善反射层的非反射区的吸收性的任何金属。示例性金属包括但不限于金、银、镍、钴、铜、铂、铁、锰、或其混合物。在一些实施方案，第二金属可以是金、银、镍、钴、铜、铂、钯、钽、铁、锰、或其化合物、合金或混合物。在一些实施方案，第二金属可以是铜。非反射区可为任何氧化物或氮化物化合物。

在一些实施方案，第一金属可以是钼、铌、碳化钼、锝、钌、锆、或其混合物，和第二金属可以是金、银、镍、钴、铜、铂、铁、锰、或其混合物。在一些实施方案，第一金属可以是钼、铌、碳化钼、锝、钌、锆、或其混合物，和第二金属可以是金、银、镍、钴、铜、铂、铁、锰、钽、氧化钽、钨、铝、钯、铂、或其合金或混合物或化合物。在一些实施方案，第一金属可以是钼，和第二金属可以是金。

第一金属与第二金属可以任何合适的量存在于反射层中，分别存在于反射区与非反射区中以达到至少100的影像对比度。

非反射区可能仅是来自反射区的材料，其填充有另外的第二材料。由于对偏离法线入射+/-30度内的大多数角度而言，在13.5nm处的反射率接近10

本发明的三维反射光子晶体可根据美国专利号9,322,964中所述的步骤制得。

制作3D非反射区的方法可为：

1)产生光掩模架构，沉积3D金属或非金属反射涂层于基板上(如其他专利中所述)，然后可选地沉积覆盖层(例如钌)；

2)用光阻剂或电子束阻剂，例如通过旋涂法、浸涂法等来涂布上表面；

3)使用电子束或光学微影术，将图案光阻剂直接写入反射区与非反射区(非反射区中经图案化的阻剂)，以呈现IC图案；

4)例如通过下列方式将吸收材料沉积到非反射区中：原子层沉积法、溅镀法、化学气相沉积法、电子束沉积法、离子束沉积法、离子植入法、离子辅助沉积法、物理气相沉积法、脉冲雷射沉积法；

5)移除光阻剂或电子束阻剂；

6)通过化学机械抛光使表面平坦化；

7)若在1)中未沉积，则可选地沉积钌覆盖层。

图7A示出了非反射区的实验性反射率数据，其在接近法线入射时是10-5。非反射区的3D结构具有高的内部表面积且是高吸收性的。反射率比反射区低了几个数量级。在一些实施方案，其比具有67％或更高的反射率的反射区低了至少3个数量级，从而提供了100倍以上的影像对比度。

图7B示出了非反射区中的反射率的实验性角谱数据。

D.另外的掩模实施方案

本发明的EUV掩模可包括另外的层。在一些实施方案，EUV掩模还可包括与反射层的上表面接触的覆盖层。覆盖层可由任何合适材料制得以保护反射层且对EUV与X射线辐射是透明的。用于覆盖层的代表性材料包括钌、与任何其他过渡金属。在一些实施方案，覆盖层包括钌。

覆盖层可以是任何合适厚度。例如，覆盖层可以是从1至100nm厚，或从1至10nm厚。覆盖层可具有约1nm，或约2、3、4、5、6、7、8、9、或约10nm的厚度。在一些实施方案，覆盖层可具有约5nm的厚度。

将非反射区用于反射层的用途避免了在反射层顶部上的吸收性层的需求。在一些实施方案，本发明提供了EUV掩模，其中不存在吸收性层。在一些实施方案，本发明提供了基本上没有吸收层的EUV掩模。在一些实施方案，本发明提供了基本上没有氮化钽的EUV掩模。

视需要，可将薄膜直接附接至EUV掩模的上表面，或附接至上表面附近，并保形于含有浸没式非反射区的光掩模的平面。与吸收体平面位于多层平面之上的目前最新技术水平比较，适用于本发明的薄膜完全防止粒子进入反射区上的光掩模。薄膜可垂直整合为完整掩模架构的一部分。

薄膜可带电以使粒子偏离于落在薄膜或掩模上。

经蚀刻的多层可任选地用SiO

在蚀刻非反射区后，多层在非反射区中的顶层是硅或二氧化硅(来自氧化)。这使反射率进一步降低。

粗糙度降低可用于使反射率进一步减少(例如通过蚀刻顶层)或者带缺陷的点蚀也可使散射增加及使零级反射的反射率降低。这亦可通过使非反射区填满小纳米粒子(其增加粗糙度)或通过使表面粗糙度的高频组分增加来实现。

经纳米结构化的表面(包括非反射区中的小面角度)有时可具有自净化效应，其中粒子不能轻易沉积或附着至表面，或粒子在能量上不利于这么做，因此很容易被移除。

视需要，可将薄膜直接附接至上表面，或附接至上表面附近，并保形于含有浸没式非反射区的光掩模的平面。与吸收体平面位于多层平面之上的目前最新技术水平比较，适用于本发明的薄膜完全防止粒子进入反射区上的光掩模。薄膜可垂直整合为完整掩模架构的一部分。

薄膜可带电以使粒子偏离于落在薄膜或掩模上。

在一些实施方案，本发明提供了被配置用于光系统的光掩模组件。光系统包含被配置以发射具有在从0.1nm至250nm范围内的波长的光的光源。光掩模包含反射层或多层或反射涂层，和/或所述光掩模包含在所述反射涂层内和/或在所述反射涂层表面下方的一个或多个非反射区。

在一些实施方案，本发明提供了制造反射光掩模中的非反射区的方法。所述反射光掩模包含：基板；位于基板顶部上的反射层；和位于反射层顶部上的可选覆盖层。所述方法包含下列步骤：电子束写入图案以区别反射层与非反射层；和将非反射区中的多层蚀刻至一定深度，所述深度是至上表面下方且在达到基板前位于多层内。

在一些实施方案，本发明提供了制造反射光掩模中的非反射区的方法。所述反射光掩模包含：基板；位于基板顶部上的反射层，其包含光子结构或电浆子结构；和位于反射层顶部上的可选覆盖层。所述方法包含下列步骤：电子束写入图案以区别反射区与非反射区；和将代用材料沉积到反射区下方的材料的非反射区中。

在一些实施方案，本发明提供了制造反射光掩模中的非反射区的方法。所述反射光掩模包含：基板；位于基板顶部上的反射层；和位于反射层顶部上的可选覆盖层。所述方法包含下列步骤：电子束写入图案以区别反射区与非反射区；和电子束写入所述非反射区中的衍射光栅。

本发明的另一个实施方案是相移掩模。在此实施方案中，用同相区反射与异相区反射，或反射区(A)910与相移反射区(B)920(具有与(A)区相位有关的相移的反射光)替代反射区与非反射区。相移区也可具有与入射光有关的相移的光。参见图9A与图9B。相移可为180度(也称为异相π弧度(3.1415))，或者相移可为大于或小于180度(所需的数量)。也可使用相移的非整数值(例如1.2π或1.25π)，但不限于这些值。可将其用于EUV掩模以产生相移掩模。相移掩模与振幅掩模相似，但使用相邻相移区来实现所需的振幅抵消。

在此实施方案中，可不使用吸收体层。反而，在反射涂层内产生具有特定相移的相移区。相移区被调谐以产生所需量的相移以抵消与其相邻区内的反射光。在目前最新的典型代用相位掩模技术水平中，使用更厚与更薄的吸收体层区以产生反射光的相移。然而，在此实施方案中，通过利用反射涂层内横跨反射带隙的+/-180相变，及使由光看出的带隙偏移，以产生特异性所需相移来产生所需相移。在反射性多层实施方案中，通过产生具有不同于主反射性多层涂层(A)的周期的相邻双层或多层反射区(B)来达到使带隙偏移。稍大的周期会产生负相移。较小的周期会产生正相移。周期变化对应于在相邻区中的所需相移。可产生与+180度或-180度(或+179度与-179度)一样大的相移。图10示出了在反射性多层实施方案中的偏移的带隙。周期变化对应于在相邻区中的所需相移。相移区可由单一双层(两层，每层不同材料)、两个双层组成，或可由许多双层对(也称为多层)组成。双层对可由与主反射性多层相同的材料制成，或者可由不同材料制成。相移区中可能存在多于一个双层。相移多层的优点在于，双层集合体的总高度小于单一吸收体层的总高度，且达到相同效果。几乎所有的所需相移(从-180度至+180度)均可通过下列方式实现：独立地改变双层对数目，或与多层的反射区的周期比较使双层对(两种材料的总厚度)的周期稍微偏移，或与多层比较改变双层对中两层的相对厚度比率或折射率比率，或改变两种材料的顺序，或改变材料组合。亦可使用上述的任何组合。例如，图10示出了n＝2双层对(亦即两个双层，总共4层)，在波长为13.5nm处，周期为6.65nm，其产生了由40个双层对组成的多层的反相，周期为6.9nm的相同材料。这意味着总相移可使用具有13.3nm的总有限高度的相移反射区来实现。相似地，图10示出了相移(从-179度至+162度)，其可由保持相同周期，但将双层对数目从40改成2来实现。

在非多层实施方案中，还通过产生与主反射涂层1110周期性相比具有增加或减少的周期性的相邻区来产生所需相移。在非多层实施方案中，可使用例如单一多维涂层1110，也可使用相同涂层(类似于图6中的涂层)，但是稍微改变所述区中涂层的顶层厚度来产生相移区1130。图11。

可通过下列技术中任一组合来产生相邻相移区：电子束微影术、光学微影蚀刻法、离子束沉积法或溅镀法、剥离微影术、蚀刻停止及平坦化。也可将相移区置于反射区或多层之上。例如，一种制造方法可包含沉积多层反射涂层于基板940上，随后沉积覆盖层。然后，所述方法可包含沉积一组一个或多个双层对于覆盖层的顶部上，所述双层对可与第一多层具有不同的周期。然后通过电子束微影术将双层对图案化，然后向下蚀刻至覆盖层表面950或其他蚀刻停止层。(图9A)。另一种方法可以是用电子束微影术对反射性多层进行图案化，部分蚀刻至多层涂层中，然后沉积第二组不同周期的双层对，接着进行剥离微影术与平坦化，然后沉积覆盖层。(图9B)。

在本发明公开的实施方案中，非反射区或相移反射区是在上表面的几种波长范围内。本发明公开的特定实施方案不具有专有的吸收体层。覆盖层950与界面障壁层或保护层仍可用于这些实施方案。

实施例

实施例1.小面的制备

制作小面角度的方法可以是：

1)通过在基板上沉积反射涂层，然后可选地沉积覆盖层(例如钌)来产生EUV掩模架构；

2)用光阻剂或电子束阻剂，例如通过旋涂法、气相沉积法、喷涂法或浸涂法来涂布上表面；

3)使用电子束或光学微影术，将图案光阻剂直接写入反射区与非反射区，以呈现IC图案；

4)使用蚀刻法(例如倾斜反应离子蚀刻法(亦即倾斜基板蚀刻)、各向异性蚀刻法或偏置电压蚀刻法、或蚀刻法)以在下方反射涂层内产生小面角度，然后进行广角沉积法，或用倾斜基板进行沉积；

5)可选地沉积硅或钌；

6)移除光阻剂或电子束阻剂；

7)可选地，通过化学机械抛光使沉积有硅的上表面平坦化。

8)若在1)中未沉积，则可选地沉积钌覆盖层。

实施例2.功能性3D光子晶体的制备

制作3D非反射区的方法可以是：