Die
Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung der in den Oberbegriffen
der Ansprüche
1, 15 und 19 angegebenen Gattungen.The
This invention relates to methods and apparatus as defined in the preambles
the claims
1, 15 and 19 specified genera.
Aufgrund
des Bedarfs an einer weiteren Miniaturisierung von Halbleiterbauelementen,
insbesondere integrierten Schaltungen, sieht sich die Halbleitertechnologie
vor bisher nicht bekannte Herausforderungen gestellt. Heute erfolgt
die Massenanfertigung von Wafern für Halbleiterchips überwiegend
mit Belichtungsmaschinen, die elektromagnetische Strahlung (UV-Licht)
in Wellenlängenbereichen
um 248 nm verwenden und Strukturen etwas unter 100 nm ermöglichen.
Um noch kleinere Strukturen wie z. B. kleinere Gate-Längen bei
Feldeffekttransistoren herstellen zu können, muss für die nächste Chip-Generation
ein Sprung zu erheblich kürzeren
Wellenlängenbereichen
für die
Lithografie vollzogen werden. Internationale Gremien haben beschlossen, hierfür trotz
der damit verbundenen Schwierigkeiten und Kosten Lithografieverfahren
für den
EUV-Wellenlängenbereich
(Extreme Ultra Violet oder extrem weiches Röntgenlicht), d. h. für den Wellenlängenbereich
von ca. 10 nm bis 14 nm zu entwickeln, was die Herstellung von Strukturen
zumindest in derselben Größenordnung erlauben
würde (z.
B. Lutz Aschke, Stefan Mengel, Jenspeter Rau in "Lithografie am Limit", c't
2003, Heft 13, S. 198 bis 207).by virtue of
the need for further miniaturization of semiconductor devices,
especially integrated circuits, sees the semiconductor technology
faced with previously unknown challenges. Today is done
the mass production of wafers for semiconductor chips predominantly
with exposure machines that use electromagnetic radiation (UV light)
in wavelength ranges
around 248 nm and allow structures just below 100 nm.
To even smaller structures such. B. smaller gate lengths
To be able to produce field-effect transistors must be for the next chip generation
a jump to much shorter
Wavelength ranges
for the
Lithography be completed. International bodies have decided to do so despite this
the associated difficulties and cost lithography process
for the
EUV wavelength range
(Extreme Ultra Violet or Ultra Soft X-ray), d. H. for the wavelength range
from about 10 nm to 14 nm to develop what the production of structures
allow at least the same magnitude
would (eg.
Eg Lutz Aschke, Stefan Mengel, Jenspeter Rau in "Lithography on the Limit", c't
2003, Issue 13, pp. 198 to 207).
Eine
zentrale Rolle bei der Anwendung zukünftiger EUV-Lithografieverfahren
spielen die dafür
benötigten,
auch Stepper genannten Belichtungsmaschinen sowie die in diesen
verwendeten Masken, insbesondere Reflexionsmasken, mittels derer
die Muster von integrierten Schaltkreisen od. dgl. in einer Fotolackschicht auf
einem Wafer abgebildet werden. Da für Strahlung im Wellenlängenbereich
von 10 nm bis 14 nm keine Linsen zur Verfügung stehen, muss diese Abbildung
nach dem bisherigen Kenntnisstand mit reflektierenden Spiegeln durchgeführt werden,
die nach Art von Bragg- bzw. DBR-Spiegeln aus Schichtenstapeln mit
bis zu einhundert dünnen
Schichten aufgebaut sind. Dabei besteht allerdings der Nachteil,
dass derartige Spiegel Reflexionsvermögen bzw. Reflektivitäten von
maximal ca. 0,7 (= 70 %) aufweisen. Wird daher z. B. ein Stepper mit
elf oder mehr Spiegeln benötigt,
was in der Regel der Fall sein dürfte,
dann resultiert daraus eine Gesamtreflektivität von nur noch (0,7)11 = 0,02 oder 2 %. Als Folge davon kommen
aus einer 100 W-Strahlungsquelle gerade einmal 2 Watt auf dem Wafer
an, was für
wirtschaftliche Anwendungen bei weitem nicht ausreicht.A central role in the application of future EUV lithography processes is played by the exposure machines, also called steppers, and the masks used therein, in particular reflection masks, by means of which the patterns of integrated circuits or the like are imaged in a photoresist layer on a wafer. Since no lenses are available for radiation in the wavelength range from 10 nm to 14 nm, this image must be carried out according to the previous state of knowledge with reflective mirrors, built up in the manner of Bragg or DBR mirrors from layer stacks with up to one hundred thin layers are. However, there is the disadvantage that such mirrors reflectivity or reflectivities of a maximum of about 0.7 (= 70%) have. Is therefore z. B. a stepper with eleven or more mirrors needed, which should be the case in the rule, then results in a total reflectivity of only (0.7) 11 = 0.02 or 2%. As a result, just 2 watts from a 100 W radiation source arrive on the wafer, which is far from sufficient for economic applications.
Es
sind daher bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden,
um Spiegel mit höheren
Reflektivitäten
zur Verfügung
zu stellen (z. B. DE
198 30 449 A1 , US
6 229 652 B1 , US
6 228 512 B1 , US
6 449 086 B1 , DE
100 11 548 C2 , DE
101 55 711 A1 , DE
102 41 330 A1 , DE
103 09 084 A1 ). Keine dieser Anstrengungen hat jedoch bisher
zu Spiegeln mit Reflektivitäten
geführt,
die auch nur an 0,8 (= 80 %) heranreichen und daher bei elf Spiegeln
wenigstens zu einer Gesamtreflektivität von ca. 0,086 (8,6 %) führen könnten. Daher müssen zukünftig entweder
höhere
Belichtungszeiten pro Schritt und damit höhere Produktionskosten pro Chip
in Kauf genommen werden, oder es müsste versucht werden, leistungsfähigere,
speziell für
den EUV-Bereich geeignete, starke Plasmastrahlungsquellen zu schaffen.Considerable efforts have therefore already been made to provide mirrors with higher reflectivities (eg. DE 198 30 449 A1 . US 6,229,652 B1 . US 6,228,512 B1 . US 6,449,086 B1 . DE 100 11 548 C2 . DE 101 55 711 A1 . DE 102 41 330 A1 . DE 103 09 084 A1 ). However, none of these efforts has so far led to mirrors with reflectivities that even come close to 0.8 (= 80%) and therefore at eleven mirrors could at least lead to a total reflectivity of about 0.086 (8.6%). Therefore, in the future either higher exposure times per step and thus higher production costs per chip have to be accepted, or it must be attempted to create more powerful, especially for the EUV-suitable, strong plasma radiation sources.
Ausgehend
von diesem Stand der Technik besteht das technische Problem der
vorliegenden Erfindung allgemein darin, die Reflektivität insbesondere
in dem Wellenlängenbereich
von ca. 10 nm bis 14 nm oder auch darunter bis in den Röntgenbereich
möglichst
spürbar
zu erhöhen,
um dadurch für
die Anwendung der Verfahren und Vorrichtungen der eingangs bezeichneten
Gattungen Spiegel-Reflektivitäten
im Wertebereich zwischen 0 und 1 zur Verfügung zu stellen, die möglichst
nahe an 1 herankommen. Dabei sollen die erhöhten Reflektivitäten bzw.
die sie aufweisenden, reflektierenden Komponenten unabhängig davon
nutzbar gemacht werden können,
ob sie z. B. für
Spiegel, Reflexions- oder Transmissionsmasken in Lithografieanlagen
oder für andere
Zwecke angewendet werden.outgoing
from this prior art, there is the technical problem of
in this invention, the reflectivity in particular
in the wavelength range
from about 10 nm to 14 nm or even below to the X-ray range
preferably
noticeable
to increase,
in order for it
the application of the methods and devices of the initially described
Genera Mirror reflectivities
to be made available in the value range between 0 and 1, if possible
get close to 1. In this case, the increased reflectivities or
regardless of which they have reflective components
can be made usable
whether they are For example
Mirrors, reflection or transmission masks in lithography equipment
or for others
Purposes are applied.
Zur
Lösung
dieses Problems dienen die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 15,
16 und 20.to
solution
This problem is served by the characterizing features of claims 1, 15,
16 and 20.
Die
Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die oben erläuterten
Probleme zumindest teilweise darauf zurückzuführen sind, dass in der Fachwelt
bisher stillschweigend davon ausgegangen wird, dass die Reflexion
an einer reflektierenden Grenzfläche
mit einem Einfallswinkel von möglichst
ca. 0° erfolgen
muss (z. B. DE 102
41 330 A1 ), weil bereits bei Einfallswinkeln von 10° oder mehr
ein so steiler Einbruch der Reflektivität auftritt (z. B. 101 55 711
A1), dass größere Einfallswinkel
unbedingt vermieden werden müssen.
Demgegenüber
schlägt
die Erfindung vor, die beim Übergang
von einem optisch dichteren Medium in ein optisch dünneres Medium
mögliche
Totalreflexion auszunutzen. Da beim Übergang in ein optisch dünneres Medium
das Überschreiten
eines Grenzwinkels zur Folge hat, dass ein Eintritt in das dünnere Medium
nicht mehr möglich ist,
ist an jeder totalreflektierenden Grenzfläche eine Reflektivität von Eins
(= 100 %) oder zumindest nahezu von Eins erreichbar, so dass auch
bei Anwendung einer Vielzahl von Spiegeln eine hohe Strahlungsenergie auf
den Wafer übertragen
werden kann. Abgesehen davon ergibt sich durch die Erfindung der
wesentliche Vorteil, dass die Spiegel von EUV-Lithografieanlagen
nicht mehr aus komplizierten Schichtenkörpern bestehen müssen, da
im Prinzip bereits eine einzige Schicht für das Erreichen der Totalreflexion
ausreicht.The invention is based on the recognition that the above-described problems are at least partly due to the fact that in the art tacitly assumed that the reflection at a reflective interface with an angle of incidence of about 0 ° must be possible (z. B. DE 102 41 330 A1 ), because even at angles of incidence of 10 ° or more so steep a drop in reflectivity occurs (eg, 101 55 711 A1) that larger angles of incidence must be avoided. In contrast, the invention proposes that in the transition from a visually denser medium into an optically thin Res medium possible total reflection exploit. Since the transition into an optically thinner medium, the exceeding of a critical angle has the consequence that entry into the thinner medium is no longer possible, at each total reflecting interface a reflectivity of one (= 100%) or at least almost reach one, so that a high radiation energy can be transmitted to the wafer even when using a plurality of mirrors. Apart from that, the invention provides the significant advantage that the mirrors of EUV lithography systems no longer have to consist of complicated layer bodies, since in principle even a single layer is sufficient for achieving the total reflection.
Weitere
vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further
advantageous features of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen und
in Verbindung mit Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:The
Invention is described below with reference to the accompanying drawings and
in conjunction with embodiments
explained in more detail. It
demonstrate:
1 eine
Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reflexion
von Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich; 1 a schematic diagram of the inventive method for the reflection of radiation in the EUV wavelength range;
2 bis 6 unterschiedliche
Anwendungsmöglichkeiten
für das
erfindungsgemäße Verfahren; 2 to 6 different applications for the inventive method;
7 und 8 schematisch
zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele
einer erfindungsgemäßen, optischen
Komponente, die bei dem Verfahren nach 1 angewendet
werden kann; 7 and 8th schematically two preferred embodiments of an optical component according to the invention, which in the method according to 1 can be applied;
9 und 10 die
Ergebnisse von theoretischen Modellrechnungen im Hinblick auf die
Totalreflexion an Moldybdän
bei einer Wellenlänge
von 13,4 nm; 9 and 10 the results of theoretical modeling with respect to the total reflection of moldybdenum at a wavelength of 13.4 nm;
11, 12 und 13, 14 die
Ergebnisse von den 9 und 10 entsprechenden Modellrechnungen,
jedoch für
Ruthenium bzw. Rhodium; 11 . 12 and 13 . 14 the results of the 9 and 10 corresponding model calculations, however, for ruthenium or rhodium;
15 Mittel
zur Polarisierung der erfindungsgemäß reflektierten Strahlung; 15 Means for polarizing the radiation reflected according to the invention;
16 schematisch
den allgemeinen Verlauf des Brechungsindex und des Extinktionskoeffizienten in
Abhängigkeit
von der Frequenz; 16 schematically the general course of the refractive index and the extinction coefficient as a function of the frequency;
17 schematisch
einen vergrößerten Ausschnitt
aus 16 zur Erläuterung
einer bevorzugten Herstellung eines für die Zwecke der Erfindung
besonders gut geeigneten, optischen Materials; und 17 schematically an enlarged section 16 to illustrate a preferred preparation of a particularly suitable for the purposes of the invention, optical material; and
18 und 19 schematisch
je eine Lithografieanlage, die mit erfindungsgemäß reflektierenden Komponenten
ausgestattet ist. 18 and 19 schematically each a lithography system, which is equipped with reflective components according to the invention.
1 zeigt
eine reflektierende, optische Komponente in Form eines Spiegels
mit einer Schicht 1, die von einem Medium 2 umgeben
ist. Die Schicht 1 und das Medium 2 bilden u.
a. eine hier ebene Grenzfläche 3,
die zur Reflexion einer elektromagnetischen Strahlung in einem Wellenlängenbereich
zwischen 10 nm und 14 nm (EUV-Bereich) bestimmt ist. Auf einer für den Einfall
der Strahlung auf die Grenzfläche 3 bestimmten Seite
ist eine Strahlungsquelle 4 vorgesehen, vorzugsweise eine
Plasmalichtquelle, die einen einfallenden Strahl 5 mit
einer im EUV-Bereich liegenden Wellenlänge bzw. einem entsprechenden
Wellenlängenband
erzeugt. Der Strahl 5 wird an der Grenzfläche 3 reflektiert
und verlässt
diese als reflektierter Strahl 6. Eine Normale 7 zur
Grenzfläche 3 bildet
mit dem einfallenden Strahl 5 einen Einfallswinkel αi,
der einen genau so großen
Reflexionswinkel αi zwischen der Normalen 7 und dem
reflektierten Strahl 6 zur Folge hat. Das Medium 2 ist
von einem ersten Material mit einem ersten Brechungsindex n1 gebildet und liegt auf derjenigen Seite
der Grenzfläche 3,
auf der sich die Strahlungsquelle 4 und der einfallende
Lichtstrahl 5 befinden. Dagegen ist die Schicht 1 von
einem zweiten Material mit einem zweiten Brechungsindex n2 gebildet und auf der vom einfallenden Strahl 5 abgewandten
Seite der Grenzfläche 3 angeordnet.
Bei alledem ist vorausgesetzt, dass das erste Material (z. B. Luft,
Vakuum oder ein Fluid) einen Brechungsindex n1 ≥ 1 besitzt,
wohingegen das zweite Material einen Brechungsindex n2 < 1 hat. 1 shows a reflective optical component in the form of a mirror with a layer 1 that of a medium 2 is surrounded. The layer 1 and the medium 2 form, inter alia, a plane interface here 3 , which is intended for reflection of electromagnetic radiation in a wavelength range between 10 nm and 14 nm (EUV range). On one for the incidence of radiation on the interface 3 certain side is a radiation source 4 provided, preferably a plasma light source, the incident beam 5 generated with a lying in the EUV range wavelength or a corresponding wavelength band. The beam 5 will be at the interface 3 reflects and leaves it as a reflected beam 6 , A normal 7 to the interface 3 forms with the incident beam 5 an angle of incidence α i , which is just as large a reflection angle α i between the normal 7 and the reflected beam 6 entails. The medium 2 is formed of a first material having a first refractive index n 1 and lies on that side of the interface 3 on which the radiation source 4 and the incoming beam of light 5 are located. In contrast, the layer 1 formed by a second material having a second refractive index n 2 and on the incident beam 5 opposite side of the interface 3 arranged. In all of this, it is assumed that the first material (eg air, vacuum or a fluid) has a refractive index n 1 ≥ 1, whereas the second material has a refractive index n 2 <1.
Unter
diesen Voraussetzungen wird der Strahl 5 an einem Auftreffpunkt 8 auf
die Grenzfläche 3 totalreflektiert,
sofern der Einfallswinkel αi ≥ αc ist,
wobei αc der Grenzwinkel ist, ab dem die Totalreflexion
einsetzt. Eine Folge der Totalreflexion ist, dass die Intensität des reflektierten
Strahls 6 praktisch dieselbe wie die Intensität des einfallenden
Strahls 5 ist, da bei Totalreflexion im Prinzip keine Brechung
in das optisch dünnere, zweite
Material der Schicht 1 eintritt.Under these conditions, the beam becomes 5 at a point of impact 8th on the interface 3 totally reflected, provided that the angle of incidence α i ≥ α c , where α c is the critical angle from which the total reflection begins. One consequence of total reflection is that the intensity of the reflected beam 6 practically the same as the intensity of the incident beam 5 is, since with total reflection in principle no refraction in the optically thinner, second material of the layer 1 entry.
Analoge
Verhältnisse
ergeben sich bei den Ausführungsbeispielen
nach 2 bis 5, bei denen gleiche Teile dieselben,
ggf. zusätzlich
mit einem Buchstaben versehene Bezugszeichen aufweisen. Ein Unterschied
zu 1 besteht lediglich darin, dass andere geometrische
Verhältnisse
vorliegen. In 2 ist z. B. eine gekrümmte Grenzfläche 3a vorgesehen. 3 zeigt
zwei unter einem Winkel von 90° aufein ander
stehende, jeweils ebene Grenzflächen 3b und 3c.
In 4 sind drei unter stumpfen Winkeln aneinander
grenzende Grenzflächen 3d, 3e und 3f dargestellt. 5 zeigt
eine Würfelecke
mit drei unter jeweils 90° aneinander
grenzenden Grenzflächen 3g, 3h und 3i.
Dabei sind bezüglich
der Strahlungsquelle 4 alle Grenzflächen 3 als Übergänge von
einem Material mit n1 ≥ 1 in ein Material mit n2 < 1,
d. h. als Übergänge von
einem optisch dichteren in ein optisch dünneres Medium ausgebildet.
Außerdem
sind die Einfallswinkel der auf diese Grenzflächen 3 auftreffenden
Strahlen 5 jeweils so gewählt, dass sich Totalreflexion
ergibt und in 3 und 5 außerdem die
einfallende, elektromagnetische Strahlung jeweils parallel zurückgeworfen
wird. Die Auftreffstellen der Strahlen 5 auf die Grenzflächen 3 sind
in 2 bis 5 mit den Bezugszeichen 8a bis 8m bezeichnet.Analogous conditions arise in the embodiments according to 2 to 5 , in which the same parts have the same, possibly additionally provided with a letter reference numerals. A difference too 1 is only that there are other geometric relationships. In 2 is z. B. a curved interface 3a intended. 3 shows two at an angle of 90 ° aufein other standing, each level interfaces 3b and 3c , In 4 are three bordering surfaces at obtuse angles 3d . 3e and 3f shown. 5 shows a cube corner with three at 90 ° adjacent interfaces 3g . 3h and 3i , In this case, with respect to the radiation source 4 all interfaces 3 as transitions from a material with n 1 ≥ 1 into a material with n 2 <1, ie as transitions from an optically denser to an optically thinner medium. Also, the angles of incidence are those on these interfaces 3 impinging rays 5 each chosen so that total reflection results and in 3 and 5 In addition, the incident, electromagnetic radiation is reflected back in parallel. The impact of the rays 5 on the interfaces 3 are in 2 to 5 with the reference numerals 8a to 8m designated.
6 zeigt
schließlich
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem zwischen der Schicht 1 und dem umgebenden Medium 2 eine
im Vergleich zu 2 anders gekrümmte Grenzfläche 3j vorhanden
ist. Diese ist so gestaltet, dass von der Strahlungsquelle 4 kommende,
einfallende Strahlen 5 an Auftreffpunkten 8n bis 8s reflektiert
und dann als reflektierte Strahlen 6 sämtlich in einem Punkt 9 fokussiert
werden. Auch hier liegen alle beteiligten Einfallswinkel α1 bis α5 oberhalb
eines Grenzwinkels αc, der sich aus der im Einzelfall verwendeten Materialpaarung
bzw. den Brechungsindizes n1 und n2 ergibt und Totalreflexion zur Folge hat. 6 Finally, shows an embodiment in which between the layer 1 and the surrounding medium 2 one compared to 2 differently curved interface 3y is available. This is designed so that from the radiation source 4 coming, incoming rays 5 at impact points 8n to 8s reflected and then as reflected rays 6 all in one point 9 be focused. Again, all involved angles of incidence α 1 to α 5 above a critical angle α c , which results from the material pairing used in the individual case or the refractive indices n 1 and n 2 and total reflection has the consequence.
Das
Ausführungsbeispiel
nach 7 unterscheidet sich von dem nach 1 dadurch,
dass die Schicht 1 nicht als vergleichsweise dicke Scheibe
ausgebildet, sondern als eine sehr dünne Zone 1a auf einen Trägerkörper bzw.
ein Trägersubstrat 10 (z.
B. Silizium) aufgebracht ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das
unter Umständen
vergleichsweise teure Material mit einem Brechungsindex n2 < 1
kostensparend als dünner
Film auf ein dickes, massives Trägermaterial
aufgebracht und mit diesem zu einer reflektierenden, optischen Komponente
vereinigt werden kann. Im übrigen
wird das Ausführungsbeispiel
nach 7 in derselben Weise verwendet, wie oben für das Ausführungsbeispiel
nach 1 beschrieben ist.The embodiment according to 7 is different from that 1 in that the layer 1 not formed as a comparatively thick disk, but as a very thin zone 1a on a carrier body or a carrier substrate 10 (eg silicon) is applied. This has the advantage that the circumstances under comparatively expensive material having a refractive index n 2 <1 can be cost-saving applied as a thin film on a thick, solid support material and combined therewith to form a reflective optical component. Otherwise, the embodiment is after 7 used in the same way as above for the embodiment according to 1 is described.
Das
Ausführungsbeispiel
nach 8 entspricht dem nach 7 mit dem
Unterschied, dass auf die dünne
Schicht 1a noch eine für
den EUV-Wellenlängenbereich
transparente Schutz- oder Deckschicht 11 aufgebracht ist,
und zwar auf der der Strahlungsquelle 4 zugewandten Seite.
Bei der Schicht 11 kann es sich z. B. auch um eine Immersionsflüssigkeit
handeln. Hierdurch entsteht eine Komponente mit drei Schichten 10, 1a und 11.
Die Deckschicht 11 besteht aus einem dritten Material,
das einen dritten Brechungsindex n3 aufweist,
der vorzugsweise deutlich größer als
der Brechungsindex n2 ist. Dadurch wird
der unter einem Einfallswinkel β einfallende
Strahl 5 an einer Grenzfläche 12 zwischen der
Deckschicht 11 und dem umgebenden Medium 2 relativ
zu einem Einfallslot 14 gebrochen, bevor er auf eine Grenzfläche 3k zwischen
den beiden Schichten 11 und 1a auftrifft, was
in 8 allerdings der Einfachheit halber nicht dargestellt
ist. Erfindungsgemäß wird der
einfallende Strahl 5 in diesem Fall vorzugsweise unter
einem solchen Einfallswinkel β auf
die Grenzfläche 12 gerichtet,
dass ein in 8 ungebrochen dargestellter,
in die Deckschicht 11 eindringender Strahl 15 unter
einem Einfallswinkel auf die Grenzfläche 3k auftrifft,
der gleich oder größer als
der Grenzwinkel der Totalreflexion ist. Dadurch wird wie im Fall
der 1 bis 7 erreicht, dass der reflektierte
Strahl 6 praktisch dieselbe Intensität wie der einfallende Strahl 5 hat,
sofern durch geeignete Wahl des dritten Materials der Deckschicht 11 sichergestellt
wird, dass der von dieser reflektierte und ggf. absorbierte Anteil
klein ist. Theoretisch könnte
bei diesem Ausführungsbeispiel
der Brechungsindex n3 auch kleiner als der
Brechungsindex n1 sein und der Einfallswinkel β so gewählt werden,
dass er an einem Auftreffpunkt auf die Grenzfläche 12 kleiner als
der Winkel der Totalreflexion ist. Für praktische Zwecke eignen
sich z. B. Materialien, für
die n2 < n1 < n3 gilt. Außerdem sind die drei Schichten 1a, 10 und 11 zweckmäßig zu einer
kompakten, als Mehrschichtkörper
ausgebildeten Komponente fest miteinander verbunden.The embodiment according to 8th corresponds to the 7 with the difference that on the thin layer 1a nor a transparent protective or covering layer for the EUV wavelength range 11 is applied, and that on the radiation source 4 facing side. At the shift 11 can it be z. B. also act as an immersion liquid. This creates a component with three layers 10 . 1a and 11 , The cover layer 11 consists of a third material having a third refractive index n 3 , which is preferably significantly larger than the refractive index n 2 . As a result, the beam incident at an incident angle β becomes 5 at an interface 12 between the cover layer 11 and the surrounding medium 2 relative to an incidence slot 14 Broken before going to an interface 3k between the two layers 11 and 1a hits what's in 8th however, for the sake of simplicity is not shown. According to the invention, the incident beam 5 in this case, preferably at such an angle of incidence β on the interface 12 directed that one in 8th unbroken, in the top layer 11 penetrating jet 15 at an angle of incidence on the interface 3k incident, which is equal to or greater than the critical angle of total reflection. As a result, as in the case of 1 to 7 achieved that the reflected beam 6 practically the same intensity as the incident beam 5 has, if by suitable choice of the third material of the topcoat 11 it is ensured that the fraction reflected by it and possibly absorbed is small. Theoretically, in this embodiment, the refractive index n 3 could also be smaller than the refractive index n 1 and the angle of incidence β could be chosen to be at a point of impact on the interface 12 is less than the angle of total reflection. For practical purposes are z. B. Materials for which n 2 <n 1 <n 3 applies. In addition, the three layers 1a . 10 and 11 expediently connected to a compact, designed as a multi-layer body component firmly together.
Im übrigen ist
für den
Fachmann klar, daß der
aus 7 und 8 ersichtliche Schichtenaufbau auch
bei den Ausführungsbeispielen
nach 2 bis 6 verwirklicht werden kann.Incidentally, it is clear to those skilled in that from 7 and 8th apparent layer structure also in the embodiments according to 2 to 6 can be realized.
Als
erstes Material wird bei allen Ausführungsbeispielen vorzugsweise
ein Material mit n1 ≥ 1, insbesondere Luft mit n ≈ 1 verwendet,
sofern nicht die Anwendung eines Vakuums oder eines geeigneten Fluids bevorzugt
wird. Für
das zweite Material eignen sich bevorzugt Materialien wie Molybdän, Ruthenium,
Rhodium oder Palladium, die im Wellenlängenbereich zwischen 10 nm
und 14 nm sämtlich
einen Brechungsindex n2 < 1 aufweisen.In all exemplary embodiments, the material used is preferably a material with n 1 ≥ 1, in particular air with n ≈ 1, unless the use of a vacuum or a suitable fluid is preferred. For the second material are preferably materials such as molybdenum, ruthenium, rhodium or palladium, all of which have a refractive index n 2 <1 in the wavelength range between 10 nm and 14 nm.
Die
durch die Erfindung erzielbaren Vorteile ergeben sich insbesondere
aus 9, 10 bzw. 11, 12 bzw. 13 und 14.
Dabei zeigen die 9, 11 und 13 die
Abhängigkeiten
der Reflektivität
vom Einfallswinkel der elektrischen Strahlung für die Materialien Molybdän, Ruthenium
und Rhodium in einem linearen Maßstab, während dieselben Abhängigkeiten
in 10, 12 und 14 mit einer
logarithmischen Darstellung für
die Reflektivität
gezeigt sind. Dabei wird von einem Brechungsindex n ≈ 0,9199 für Molybdän, n ≈ 0,8859 für Ruthenium
und n ≈ 0,8734
für Rhodium
ausgegangen, jeweils bei einer Wellenlänge der einfallenden Strahlung
(Strahl 5 in 1) von λ = 13,4 nm. Die Absorptionskoeffizienten γ betragen
in den drei Fällen
bei der angegebenen Wellenlänge
n ≈ 61000
cm–1 für Molybdän, γ ≈ 168800 cm–1 für Ruthenium
und γ ≈ 300000 cm–1 für Rhodium.
In den 9 bis 14 bedeuten außerdem die
durchgezogenen Linien die Reflektivitäten für eine transversale elektrische
Welle TE und die gestrichelten Linien die Reflektivität für eine transversale
magnetische Welle TM der elektromagnetischen Strahlung. Entsprechende Abhängigkeiten
und Vorteile können
mit neuen Materialien erzielt werden, die nach dem weiter unten
anhand der 16 und 17 erläuterten
Verfahren oder anderswie maßgeschneidert
werden.The achievable by the invention advantages arise in particular 9 . 10 respectively. 11 . 12 respectively. 13 and 14 , The show 9 . 11 and 13 the dependence of the reflectivity on the angle of incidence of the electrical radiation for the materials molybdenum, ruthenium and rhodium in a linear scale, while the same dependencies in 10 . 12 and 14 are shown with a logarithmic representation of the reflectivity. It is assumed that a refractive index n ≈ 0.9199 for molybdenum, n ≈ 0.8859 for ruthenium and n ≈ 0.8734 for rhodium, each at a wavelength of the incident radiation (beam 5 in 1 ) of λ = 13.4 nm. The absorption coefficients γ in the three cases at the given wavelength are n ≈ 61000 cm -1 for molybdenum, γ ≈ 168800 cm -1 for ruthenium and γ ≈ 300000 cm -1 for rhodium. In the 9 to 14 In addition, the solid lines indicate the reflectivities for a transverse electric wave TE and the broken lines the reflectivity for a transverse magnetic wave TM of the electromagnetic radiation. Corresponding dependencies and advantages can be achieved with new materials, which are described below on the basis of 16 and 17 explained or otherwise customized.
Wie 9 und 10 für Molybdän zeigen,
ist bei einem Einfallswinkel αi = 0° eine
vergleichsweise geringe Gesamtreflektivität vorhanden. Bei größeren Einfallswinkeln
steigt die Reflektivität
der TE-Welle stetig an, während
die Reflektivität
der TM-Welle bis
zum sog. Brewsterwinkel αB allmählich
abfällt.
Im Fall von Molybdän
liegt der Brewsterwinkel, bei dem die Reflektivität für die TM-Welle
minimal und praktisch 0 ist, bei ca. 42,6 °. Ab diesem Winkel steigt die
Reflektivität
der TM-Welle steil und stetig an, wobei sie zunächst an einem Punkt 16 in 10,
der einem Einfallswinkel αi ≈ 51,4° entspricht,
denselben Wert erreicht, den sie auch beim Einfallswinkel αi =
0° hat.
Für die
Zwecke der vorliegenden Anmeldung wird der Winkel am Punkt 16 als
Winkel αG bezeichnet. Wird der Einfallswinkel αi noch
mehr vergrößert, dann
steigen die beiden TE- und TM-Wellen stark an, bis sie den Grenzwinkel αi = αc erreichen,
bei dem Totalreflexion eintritt, wie schon anhand der 1 erläutert wurde.
Beim Grenzwinkel αc und allen größeren Einfallswinkeln αi bis
zum Erreichen des maximal möglichen
Einfallswinkels αi = 90° ist
die Gesamtreflexion, die hier durch eine Luft/Molybdän-Grenzfläche 3 in Verbindung
mit einer von der Luftseite her einfallenden Strahlung mit der Wellenlänge λ = 13,4 nm
erzeugt wird, praktisch 100 %.As 9 and 10 for molybdenum, a comparatively low total reflectivity is present at an angle of incidence α i = 0 °. For larger angles of incidence, the reflectivity of the TE wave steadily increases, while the reflectivity of the TM wave gradually drops to the so-called Brewster angle α B. In the case of molybdenum, the Brewster angle, where the reflectivity for the TM wave is minimal and practically zero, is about 42.6 °. From this angle, the reflectivity of the TM wave increases steeply and steadily, initially at one point 16 in 10 , which corresponds to an angle of incidence α i ≈ 51.4 °, reaches the same value as it has at the angle of incidence α i = 0 °. For the purposes of the present application, the angle will be at the point 16 designated as angle α G. If the angle of incidence α i increased even more, then the two TE and TM waves rise sharply until they reach the critical angle α i = α c , occurs at the total reflection, as already with reference to 1 was explained. At the critical angle α c and all major angles of incidence α i until reaching the maximum possible angle of incidence α i = 90 ° is the total reflection, here by an air / molybdenum interface 3 is generated in connection with an incident from the air side radiation with the wavelength λ = 13.4 nm, practically 100%.
Entsprechende
Verhältnisse
ergeben sich 11 und 12 für Ruthenium
und 13, 14 für Rhodium. Unterschiedlich
sind lediglich die Brewsterwinkel αB, die
Winkel αG und die Grenzwinkel αc, wie aus
der folgenden Tabelle ersichtlich ist: Corresponding conditions arise 11 and 12 for ruthenium and 13 . 14 for rhodium. The only differences are the Brewster angles α B , the angles α G and the critical angles α c , as can be seen from the following table:
Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung wird aus 9 bis 14 die
Erkenntnis abgeleitet, dass auch schon bei etwas kleineren Winkeln,
als dem jeweiligen Grenzwinkel αc entspricht, wesentlich höhere Reflektivitäten erzielt
werden können,
als dies für
den bisher angestrebten Einfallswinkel α1 =
0° gilt.
Insbesondere bei Einfallswinkeln αi > αG ist
die Gesamtreflektivität,
wie auch 9, 11 und 13 zeigen, größer als
die Gesamtreflektivität
bei αi = 0°.
Allerdings zeigen 9, 11 und 13 auch,
dass die Gesamtreflektivität
bei Werten für αi,
die nur geringfügig
kleiner als die Grenzwinkel αi = αc sind, steil abfällt. Daher werden für die Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
nur solche Einfallswinkel für
zweckmäßig gehalten,
die um so wenig unterhalb von αc liegen, dass die Gesamtreflektivität deutlich über 80 %
liegt, wie z. B. 10 rechts vom Punkt 16 zeigt.
Dadurch würde
erreicht, wenn z. B. elf Spiegel der beschriebenen Art in einem
Stepper verwendet werden, daß von
der vorhandenen Strahlungsenergie wenigstens 8,5 % (bei einer 80
%igen Reflektivität
pro Element) oder 31,5 % (bei einer 90 %igen Reflektivität pro Element)
beim Wafer ankommen, was gegenüber
den bisher für
möglich
gehaltenen 2 % ein erheblicher Fortschritt wäre. Außerdem ließe sich bei der Anwendung von
Einfallswinkeln, die zwischen αc und αG liegen, durch Anwendung von Mehrschichtkörpern, die
mehrere totalreflektierende Grenzflächen aufweisen, unter Umständen Reflektivitäten von insgesamt
nahezu 100 % erzielen.For the purposes of the present invention will be out 9 to 14 derived the knowledge that even at slightly smaller angles, as the respective critical angle α c corresponds to significantly higher reflectivities can be achieved, as this applies to the previously intended angle of incidence α 1 = 0 °. In particular, at angles of incidence α i > α G is the total reflectivity, as well 9 . 11 and 13 show, greater than the total reflectivity at α i = 0 °. However, show 9 . 11 and 13 also that the total reflectivity at values for α i , which are only slightly smaller than the critical angle α i = α c , steeply drops. Therefore, only those angles of incidence are considered appropriate for the application of the method, which are so little below α c , that the total reflectivity is well above 80%, such. B. 10 right from the point 16 shows. This would be achieved if z. For example, eleven mirrors of the type described may be used in a stepper such that at least 8.5% (at 80% reflectivity per element) or 31.5% (at 90% reflectivity per element) of the existing radiant energy is present in the wafer which would be a significant step forward from the 2% previously thought possible. Furthermore For example, using angles of incidence ranging between α c and α G , by using multilayer bodies having multiple total reflecting interfaces, one could achieve reflectivities of almost 100% overall.
Wie
die Kurven der 10, 12 und 14 weiter
zeigen, ist die Reflektivität
der Materialien Molybdän,
Ruthenium und Rhodium beim Grenzwinkel αc der
Totalreflexion, der aus den gegebenen Brechungsindizes berechnet
wird, nicht exakt Eins, sondern geringfügig kleiner. Das ist eine Folge
davon, daß die Strahlung
trotz Totalreflexion geringfügig
in das Material eindringt und daher die Absorption beim Grenzwinkel αc nicht
Null ist. Rechnungen zeigen jedoch, daß bei einem Einfallswinkel αi des
Strahls 5 (1), der etwas größer als
der Grenzwinkel αc ist, der auf eine Absorption der Strahlung
entfallende Anteil sehr schnell abnimmt. Ist der Einfallswinkel
z. B. αi = αc + 0,1°,
dann ist die Intensität
der Strahlung in der Schicht 2 (1), ausgehend
von der Grenzfläche 3,
in einer Tiefe von 200 nm bereits auf 1 % und in einer Tiefe von
500 nm bereits auf 1 % der auftretenden Strahlung abgefallen. Noch
günstigere
Verhältnisse
ergeben sich bei noch größeren Einfallswinkeln.
Das bedeutet, daß bei
Totalreflexion die Eindringtiefe der Strahlung in die Schicht 1 (1)
außerordentlich
klein ist und daher der auf die Absorption entfallende Anteil weitgehend
vernachlässigt
werden kann, selbst wenn der Extinktionsfaktor γ entsprechend 9 bis 14 beachtlich
ist. Die geringe Eindringtiefe verhindert damit sozusagen die Entstehung
einer beachtenswerten Absorption.Like the curves of the 10 . 12 and 14 Furthermore, the reflectivity of the materials molybdenum, ruthenium and rhodium at the critical angle α c of the total reflection, which is calculated from the given refractive indices, not exactly one, but slightly smaller. This is a consequence of the fact that the radiation penetrates slightly into the material despite total reflection and therefore the absorption at the critical angle α c is not zero. However, calculations show that at an angle of incidence, α i of the beam 5 ( 1 ), which is slightly larger than the critical angle α c , the amount attributable to absorption of the radiation decreases very rapidly. If the angle of incidence z. B. α i = α c + 0.1 °, then the intensity of the radiation in the layer 2 ( 1 ), starting from the interface 3 , already dropped to 1% at a depth of 200 nm and already dropped to 1% of the radiation occurring at a depth of 500 nm. Even more favorable conditions arise at even greater angles of incidence. This means that in total reflection, the penetration depth of the radiation in the layer 1 ( 1 ) is extremely small and therefore the proportion attributable to the absorption can be largely neglected, even if the extinction factor γ accordingly 9 to 14 is considerable. The low penetration thus prevents as it were the emergence of a remarkable absorption.
Ein
sich daraus ergebender, weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin,
daß die
Dicke der Schicht 1 vergleichsweise klein gewählt werden
kann. Sie muß nur
so groß sein,
daß die
Totalreflexion, die physikalisch ein Oberflächeneffekt ist, stattfinden
kann. Schichtdicken von wenigstens 30 nm werden bisher als vollkommen ausreichend
angesehen. Auch aus diesem Grund wird das Ausführungsbeispiel nach 7 für derzeit
am besten gehalten, wonach die Schicht 1a nur als dünner Film
auf einem Trägersubstrat 10 ausgebildet
wird. Abgesehen davon würde
eine Absorption in der Größenordnung
von 1 % oder 2 % immer noch zu einer Reflektivität von ca. 98 % führen, was
im Vergleich zu den bisher möglichen
70 % einen gewaltigen Sprung bedeutet.A resulting, further advantage of the invention is that the thickness of the layer 1 can be chosen comparatively small. It only has to be so large that the total reflection, which is physically a surface effect, can take place. Layer thicknesses of at least 30 nm are hitherto regarded as completely sufficient. Also for this reason, the embodiment is after 7 currently considered best, according to which the layer 1a only as a thin film on a carrier substrate 10 is trained. Apart from that, an absorption of the order of 1% or 2% would still lead to a reflectivity of about 98%, which means a huge jump compared to the previously possible 70%.
15 zeigt
schematisch eine an eine Grenzfläche 3 gemäß 1 angrenzende,
hochreflektierende Oberfläche
einer erfindungsgemäßen Schicht 1.
In dieser Oberfläche
sind Elemente 17 in Form von Rippen, Linien, Strichen,
Gräben
od. dgl. mit dem Ziel ausgebildet, den reflektierten Strahl 6 (1)
in vorgewählter Weise
zu polarisieren. Diese Elemente 17 haben zweckmäßig Abmessungen,
die kleiner als die verwendeten Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche
sind und können
auch durch nanotechnische Selbstorganisation erzeugt werden. Auf
die Gesamtreflektivität
der Grenzfläche 3 haben
die Elemente 17 keinen Einfluss. Eine gewisse Polarisation
könnte
auch durch Anwendung von mehreren, hintereinander angeordneten Grenzflächen der
beschriebenen Art erhalten werden. 15 schematically shows one to an interface 3 according to 1 adjacent, highly reflective surface of a layer according to the invention 1 , In this surface are elements 17 in the form of ribs, lines, lines, trenches, or the like, with the aim of forming the reflected beam 6 ( 1 ) polarize in a preselected manner. These elements 17 have expedient dimensions that are smaller than the wavelengths or wavelength ranges used and can also be generated by nanotechnology self-organization. On the total reflectivity of the interface 3 have the elements 17 no influence. A certain degree of polarization could also be obtained by using a plurality of interfaces of the type described one behind the other.
16 zeigt
schematisch und in allgemeiner Form den Verlauf der Brechungsindizes
(Brechzahlen) und der Extinktionskoeffizienten einer Festkörperschicht
in Abhängigkeit
von der Frequenz, z. B. für
das Material Silizium oder Molybdän. Daraus ist ersichtlich,
dass es bei Frequenzen f1 bis f4 zu
Absorptionsmaxima infolge von Resonanzen kommt, die auf Molekül-, Ionen-,
Atom- oder Elektronenschwingungen od. dgl. zurückgeführt werden können. Die
größte Frequenz
f1, die durch einen Elektronenoszillator
verursacht wird, ist für
die Zwecke der Erfindung besonders bedeutsam, da sie Wellenlängen im
beschriebenen EUV-Bereich entspricht und zu Brechungsindizes von
n < 1 führen kann.
Auffallend sind in 16 außerdem die großen Schwankungen
der Brechungsindizes, wobei die Wendepunkte der n-Kurve bei den
Frequenzen f1 bis f4 liegen.
In 17 ist mit einer durchgezogenen Linie 18 der
Verlauf des Brechungsindex n stark vergrößert dargestellt. Dabei ist für das dargestellte
Beispiel angenommen, dass es oberhalb der Frequenz f1 ein
vergleichsweise breites Frequenzband fUG bis
fOG gibt, das in 17 mit
einer dicken Linie 19 dargestellt ist und zu Brechzahlen
führt,
die deutlich unter 1 liegen. Für
die Zwecke der Erfindung wäre
dieses Frequenzband fUG bis fOG daher
besonders gut geeignet. Ein für
dasselbe Frequenzband weniger gut geeignetes Material ist in 17 mit
einer gestrichelten Linie 20 dargestellt. 16 shows schematically and in general form the course of the refractive indices (refractive indices) and the extinction coefficient of a solid layer as a function of the frequency, for. As for the material silicon or molybdenum. From this it can be seen that at frequencies f 1 to f 4 , absorption maxima due to resonances occur, which can be attributed to molecular, ion, atom or electron vibrations or the like. The largest frequency f 1, which is caused by an electron oscillator, the invention is particularly important for the purpose since it corresponds to wavelengths in the described EUV region and may result in indices of refraction of n <. 1 Striking are in 16 In addition, the large fluctuations of the refractive indices, wherein the inflection points of the n-curve at the frequencies f 1 to f 4 are. In 17 is with a solid line 18 the course of the refractive index n shown greatly enlarged. It is assumed for the illustrated example that there is a comparatively broad frequency band f UG to f OG above the frequency f 1 , which in 17 with a thick line 19 is shown and leads to refractive indices that are well below 1. For the purposes of the invention, this frequency band f UG to f OG would therefore be particularly well suited. A less suitable material for the same frequency band is in 17 with a dashed line 20 shown.
Entsprechende Überlegungen
gelten auch für
aus einem Flüssigkeitsfilm
hergestellte Schichten 1a in 7 und 8.
Ferner ist in der Zukunft eine nanosystemtechnologische Aktuation
von Komponenten eines Arrays zur Reduktion des Brechungsindexes
in einem Bereich weit unter Eins denkbar.Corresponding considerations also apply to layers produced from a liquid film 1a in 7 and 8th , Furthermore, in the future, a nanosystem technology actuation of components of an array for the reduction of the refractive index in a range far below one is conceivable.
Im
Hinblick auf die technische Anwendung der erfindungsgemäßen, die
Totalreflexion ausnutzenden Verfahren, beispielsweise in einem Stepper,
kann es erwünscht
sein, Materialien mit möglichst
kleinen Grenzwinkeln αc der Totalreflexion vorzusehen. Erfindungsgemäß wird daher
weiter vorgeschlagen, an sich bekannte Materialien durch materialwissenschaftliche,
chemische und physikalische Verfahren mit einem Brechungsindex zu
versehen, der in einem Frequenzband fUG bis
fOG, insbesondere in dem hier interessierenden Wellenlängenbereich
von 10 nm bis 14 nm, deutlich kleiner als Eins ist. Das könnte z.
B. dadurch erreicht werden, daß bei
einem Material, bei dem die höchste
Frequenz f1 in dem avisierten EUV-Bereich
liegt, der zugehörige
Oszillator entdämpft
wird. In diesem Fall wäre
das Material für
bestehende EUV-Lithografieanlagen
geeignet. Eine andere Möglichkeit
würde darin
bestehen, ein Material zu verwenden, das in einem anderen Wellenlängenbereich,
z. B. im Röntgenbereich
oder bei z. B. 7 nm entsprechend 16 und 17 ausgebildet ist,
d. h. entsprechend niedrige Brechzahlen |n| < 1 oder |n| ⪡ 1 aufweist,
und die Lithogra fieanlage auf diese neue Wellenlänge einzurichten, falls sich
hierdurch bessere Ergebnisse als im EUV-Bereich erzielen lassen.With regard to the technical application of the method according to the invention, which makes use of the total reflection, for example in a stepper, it may be desirable to provide materials with the smallest possible critical angles α c of the total reflection. According to the invention, it is therefore further proposed to provide material known per se by materials science, chemical and physical methods having a refractive index which is significantly less than unity in a frequency band f UG to f OG , in particular in the wavelength range of 10 nm to 14 nm of interest here is. That could be z. B. achieved by who the fact that in a material in which the highest frequency f 1 is in the targeted EUV range, the associated oscillator is attenuated. In this case, the material would be suitable for existing EUV lithography equipment. Another possibility would be to use a material that is in a different wavelength range, for. B. in the X-ray region or z. B. 7 nm accordingly 16 and 17 is formed, ie correspondingly low refractive indices | n | <1 or | n | ⪡ 1, and to set up the lithography facility at this new wavelength, if this results in better results than in the EUV area.
In
beiden Fällen
können
durch geeignetes Materialdesign und/oder Verschiebung des Frequenzbandes
(z. B. fUG bis fOG dicht
an f1 heran in 17) auch
völlig
neuartige Materialien maßgeschneidert
und angewendet werden. Geeignet für diesen Zweck sind zahlreiche
Verfahrensweisen, zu denen u. a. die Legierungsbildung zählt, bei
der auch bekannte Materialien wie z. B. Molybdän angewendet werden können. Physikalisch
und chemisch müssen
dazu die chemische Natur, der in die Schicht eingesetzten Atome
oder Moleküle
(z. B. die Massen), die Bindungsverhältnisse (effektive Massen aller
Elektronen und korrespondierende "Federkonstanten") oder die technologischen Herstellungsparameter
(z. B. Optimierung des Drucks, des Sputterwinkels, der Temperatur,
der Depositionsgeschwindigkeit od. dgl. beim Herstellen einer Legierung)
in Betracht gezogen werden. Dabei wird durch das Design des Materials
erreicht, dass sich in dem gewählten
Frequenzband ein betragsmäßig möglichst
kleiner Brechungsindex ergibt und daher ein vergleichsweise kleiner Grenzwinkel αc der
Totalreflexion erhalten wird. Da allerdings nach 16 im
Bereich von f1 eine große Absorption auftritt, muss
das Design auch auf die Erzielung einer möglichst kleinen Absorption
abzielen, wobei theoretische Modellrechnungen behilflich sein können, wie
z. B. in 9 bis 14 gezeigt
ist.In both cases, suitable material design and / or displacement of the frequency band (eg f UG to f OG close to f 1 in FIG 17 ) completely new materials can be customized and applied. Suitable for this purpose are numerous procedures, which include the alloying includes, in the well-known materials such. As molybdenum can be applied. Physically and chemically, this requires the chemical nature, the atoms or molecules (eg the masses) used in the layer, the bonding conditions (effective masses of all electrons and corresponding "spring constants") or the technological production parameters (eg optimization of the Pressure, sputtering angle, temperature, deposition rate or the like in making an alloy). In this case, it is achieved by the design of the material that results in the selected frequency band as small as possible refractive index and therefore a comparatively small critical angle α c of the total reflection is obtained. However, because after 16 In the region of f 1, a large absorption occurs, the design must also aim at achieving the smallest possible absorption, which can assist theoretical model calculations, such as. In 9 to 14 is shown.
Verfahren
zum Design neuartiger Materialien mit wesentlich kleineren Brechungsindizes,
als sie bis heute bekannt sind, können neben der Legierungsbildung
mit verschiedenen Elementen, der Verschiebung des Frequenzbandes
fUG–fOG und den oben erläuterten, optimierten Herstellungsmethoden
auch völlig
neuartige Herstellungsprozesse und die Maßschneiderung neuartiger Materialklassen
umfassen. Dabei ist bei den in Frage kommenden kleinen Wellenlängen im
EUV- oder Röntgenbereich
wiederum vorzugsweise ein möglichst
kleiner Brechungsindex anzustreben, um hierdurch, was für viele
praktische Anwendungen zweckmäßig wäre, vergleichsweise
kleine Grenzwinkel der Totalreflexion zu erhalten.Method for design of novel materials with significantly smaller refractive indexes than those known to date, in addition to the alloying with various elements, the displacement of the frequency band f UG -f OG and the above-mentioned optimized production methods also completely novel manufacturing processes, and the tailoring of novel classes of materials include. In this case, the smallest possible wavelengths in the EUV or X-ray range should again preferably be striven for as small a refractive index as possible in order to obtain comparatively small critical angles of total reflection, which would be expedient for many practical applications.
Ein
konkretes Verfahren zur Herstellung eines solchen Materials kann
z. B. darin bestehen, dass zunächst
ein Material ausgesucht wird, das in der Nähe des ausgewählten Wellenlängenbereichs
eine Resonanzfrequenz f1 hat. Daran anschließend werden
z. B. durch Legierungsbildungen die Materialeigenschaften modizifiziert,
wobei durch schrittweises Verändern
bestimmter Parameter versucht wird, den Brechungsindex in einem
ausgewählten
Wellenlängenbereich
(z. B. fUG bis fOG)
auf einen möglichst
weit unter 1 liegenden Wert von z. B. 0,5 ≤ n < 1 zu bringen. Zur Reduzierung des
Einflusses der spektralen Absorption können außerdem Maßnahmen ergriffen werden, um
den zur Frequenz f1 führenden Oszillator, z. B. einen
elektrischen Bindungszustand, zu entdämpfen. Auf diese Weise lässt sich
letztendlich ein Material bzw. eine Materialkombination finden,
die den gestellten Anforderungen entspricht. Als Ausgangsmaterialien
hierfür
werden derzeit Molybdän, Ruthenium,
Rhodium und Palladium für
am besten geeignet gehalten.A concrete method for producing such a material may, for. Example, in that first a material is selected, which has a resonant frequency f 1 in the vicinity of the selected wavelength range. Subsequently, z. For example, the material properties are modified by alloying, wherein by stepwise modification of certain parameters, the refractive index in a selected wavelength range (eg, f UG to f OG ) is set to a value of, for example, less than 1. B. 0.5 ≤ n <1 to bring. In order to reduce the influence of the spectral absorption measures can also be taken to the leading to the frequency f 1 oscillator, z. B. an electrical binding state, to de-steam. In this way, ultimately, a material or a combination of materials can be found that meets the requirements. As starting materials for this molybdenum, ruthenium, rhodium and palladium are currently considered to be most suitable.
Die
Erfindung eignet sich u. a. zur Anwendung in Lithografieanlagen
(Steppern). Anlagen dieser Art sind an sich aus DE 198 30 449 A1 , DE 102 41 330 A1 und DE 103 09 084 A1 bekannt,
die hiermit durch Referenz zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung
gemacht werden. Eine typische Lithografie-Belichtungsanlage dieser
Art ist in 18 und 19 schematisch
dargestellt, wonach eine von einer Strahlungsquelle 21 kommende,
elektromagnetische Strahlung mittels einer Mehrzahl von Spiegeln 22, 22a auf
einen Wafer 23 gelenkt wird. Auf diesem befindet sich eine
Fotoresistschicht 24, auf der eine im Strahlungsweg befindliche Maske 25 meist
verkleinert abgebildet wird, die in 18 eine
Transmissions- und in 19 eine Reflexionsmaske ist.
Zur Vereinfachung der Darstellung sind hier nur insgesamt vier der
meistens mindestens zehn Spiegel 22, 22a dargestellt.
Erfindungsgemäß sind alle
Spiegel 22, 22a entsprechend den oben beschriebenen Komponenten
mit totalreflektierenden Schichten 1, 1a versehen,
und die Einfallswinkel sind bei allen Spiegeln 22, 22a bzw.
deren z. B. im Sinne der 1 bis 8 ausgebildeten
Grenzflächen 3 bzw. 3a bis 3k so
gewählt,
dass sich Totalreflexion ergibt. Dadurch wird erreicht, dass tatsächlich nahezu
100 % der von der Strahlungsquelle 21 abgegebenen Energie
und nicht nur die bisher für
realisierbar gehaltenen ca. 2 % davon (bei elf Spiegeln 22) den
Wafer 23 erreichen.The invention is suitable, inter alia, for use in lithographic systems (steppers). Plants of this kind are in themselves DE 198 30 449 A1 . DE 102 41 330 A1 and DE 103 09 084 A1 which are hereby incorporated by reference into the subject of the present application. A typical lithographic exposure apparatus of this kind is in 18 and 19 schematically illustrated, according to which one of a radiation source 21 coming, electromagnetic radiation by means of a plurality of mirrors 22 . 22a on a wafer 23 is steered. On this is a photoresist layer 24 on which is a mask in the radiation path 25 usually reduced in size, which is shown in 18 a transmission and in 19 is a reflection mask. To simplify the illustration here are only a total of four of the most often at least ten mirrors 22 . 22a shown. According to the invention, all mirrors 22 . 22a according to the above-described components with totally reflecting layers 1 . 1a provided, and the angles of incidence are at all levels 22 . 22a or their z. B. in the sense of 1 to 8th trained interfaces 3 respectively. 3a to 3k chosen so that total reflection results. This ensures that actually close to 100% of that from the radiation source 21 and not just the previously considered feasible about 2% of it (at eleven levels 22 ) the wafer 23 to reach.
Besonders
zweckmäßig ist
es, die Maske 25 nach 18 und 19 ebenfalls
auf die beschriebene Weise auszubilden. Für Reflexions- und Transmissionsmasken
ist ein möglichst
großer
Kontrast zwischen transparenten und reflektierenden Maskenteilen 26 bzw. 27 erwünscht. Werden
die reflektierenden Maskenteile 27 entsprechend 1 ausgebildet
und die von der Strahlungsquelle 21 bzw. die vom letzten
Spiegel 22a kommenden Strahlen unter einem Einfallswinkel
auf diese Maskenteile 27 gerichtet, der entsprechend 9 bis 14 größer als
der Winkel αG ist, dann wird auch ein optimales Reflexionsvermögen der
Maskenteile 27 sichergestellt. Ist der Einfallswinkel αi ≥ αc,
dann tritt Totalreflexion mit der Folge ein, dass die Maskenteile 27 für die EUV-Strahlen
praktisch undurchlässig
sind.It is particularly useful, the mask 25 to 18 and 19 also in the manner described form. For reflection and transmission masks, the greatest possible contrast is between transparent and reflective mask parts 26 respectively. 27 he wishes. Be the reflective mask parts 27 corresponding 1 trained and that of the radiation source 21 or from the last mirror 22a coming rays at an angle of incidence on these mask parts 27 directed accordingly 9 to 14 is greater than the angle α G , then also an optimal reflectivity of the mask parts 27 ensured. If the angle of incidence α i ≥ α c , then total reflection occurs with the result that the mask parts 27 are virtually impervious to EUV radiation.
Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die
auf vielfache Weise abgewandelt werden können. Dies gilt insbesondere
für die
beispielhaft angegebenen Materialien und die mit ihnen hergestellten
Komponenten. Auch der im EUV-Bereich liegende Wellenlängenbereich
von 10 nm bis 14 nm ist nur beispielhaft, da bei sinngemäßer Abwandlung
der erfindungsgemäßen Merkmale
auch andere Wellenlängenbereiche
erreichbar bzw. einstellbar sind. Weiterhin ist klar, dass anstelle
von Luft oder Vakuum für
das Medium 2 auch andere Materialien, insbesondere verschiedene
Fluide in Betracht kommen. Möglich wäre ferner,
andere als die in 1 bis 6 beispielhaft
angegebenen, geometrischen Strahlengänge vorzusehen. Schließlich versteht
sich, dass die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und
dargestellten Kombinationen angewendet werden können.The invention is not limited to the described embodiments, which can be modified in many ways. This applies in particular to the materials exemplified and the components produced with them. The wavelength range of 10 nm to 14 nm lying in the EUV range is also only an example, since other wavelength ranges can be achieved or adjusted if the features according to the invention are analogously modified. Furthermore, it is clear that instead of air or vacuum for the medium 2 Other materials, in particular different fluids come into consideration. It would also be possible, other than in 1 to 6 provided as an example, geometric beam paths. Finally, it is understood that the various features may be applied in combinations other than those described and illustrated.
