DE102014209830A1

DE102014209830A1 - DUV - Absorberschicht für EUV - SPIEGEL

Info

Publication number: DE102014209830A1
Application number: DE201410209830
Authority: DE
Inventors: Christoph Zaczek; Peter Huber; Dirk Heinrich Ehm
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2014-08-21
Also published as: DE102015208214A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen EUV-Spiegel für die Mikrolithographie mit einem Substrat (1), einer Spiegelschicht (2), die auf dem Substrat vorgesehen ist und einer Deckschicht (4), die oberhalb der Spiegelschicht als abschließende Schicht angeordnet ist, wobei zwischen der Deckschicht und der Spiegelschicht eine Absorberschicht (3) zur Absorption von DUV-Licht angeordnet ist sowie eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen EUV-Spiegel.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen EUV-Spiegel für die Mikrolithographie sowie eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem entsprechenden EUV-Spiegel, welcher ein Substrat, eine Spiegelschicht, die auf dem Substrat vorgesehen ist und eine Deckschicht umfasst, die oberhalb der Spiegelschicht als abschließende Schicht angeordnet ist.
STAND DER TECHNIK
EUV-Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie werden zur Herstellung von mikrostrukturierten oder nanostrukturierten Bauteilen der Mikroelektronik oder der Mikrosystemtechnik eingesetzt. Die Verwendung von Licht, also allgemein elektromagnetischer Strahlung, mit Wellenlängen im Bereich des extrem ultravioletten (EUV) Wellenlängenspektrums, d.h. Wellenlängen von 5 nm bis 30 nm, zur Abbildung von kleinsten Strukturen auf Wafer ermöglichen eine sehr hohe Auflösung entsprechend kleiner Strukturen.
Dafür ist es jedoch erforderlich, dass das in der Projektionsbelichtungsanlage für die Abbildung als Arbeitslicht verwendete Licht möglichst nur Licht aus dem extrem ultravioletten Wellenlängenspektrum aufweist, da Anteile mit anderen Wellenlängen die Abbildungseigenschaften beeinträchtigen können.
Derzeit verwendete EUV-Lichtquellen emittieren jedoch neben der gewünschten Nutzwellenlänge auch so genanntes Falschlicht, d.h. unerwünschtes Licht, insbesondere mit Wellenlängen im Spektrum des tief ultravioletten (Deep Ultraviolet DUV) oder ultravioletten (UV) Wellenlängenbereichs, d.h. mit Wellenlängen von etwa 100 nm bis 400 nm, welches aus dem Arbeits- bzw. Nutzlicht entfernt werden sollte.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine EUV-Projektionsbelichtungsanlagen bereitzustellen, bei welcher der Anteil an DUV-Licht gering gehalten werden kann. Dies soll auf möglichst einfache Weise mit geringem Aufwand und zuverlässig ohne Beeinträchtigung der übrigen Abbildungseigenschaften ermöglicht werden.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie einen EUV-Spiegel für eine entsprechende EUV-Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Absorberschicht zur Absorption von DUV-Licht an mindestens einem EUV-Spiegel einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage vorzusehen, um durch die Absorption von DUV-Licht den Anteil an DUV-Licht im Arbeitslicht auf dem Weg durch die Projektionsbelichtungsanlage zu verringern. Bei den EUV-Spiegeln, die üblicherweise aus einem Substrat, einer Spiegelschicht, die auf dem Substrat vorgesehen ist und einer Deckschicht aufgebaut sind, die oberhalb der Spiegelschicht als abschließende Schicht angeordnet ist, soll erfindungsgemäß die Absorberschicht zur Absorption von DUV-Licht zwischen der Deckschicht und der Spiegelschicht angeordnet sein.
Die Spiegelschicht kann jede geeignete Schicht oder Oberfläche des Substrats zur Reflexion von EUV-Licht sein. Üblicherweise besteht die Spiegelschicht aus einer Vielzahl von alternierend angebrachten Teilschichten, beispielsweise aus Molybdän und Silizium, deren Schichtdicken so aufeinander abgestimmt sind, dass eine hohe Reflektivität für das EUV-Licht gegeben ist.
Oberhalb dieser Spiegelschicht in Richtung des Lichteinfalls wird erfindungsgemäß die Absorberschicht zur Absorption von DUV-Licht angeordnet, wobei die Absorberschicht und die Deckschicht, die abschließend auf den Schichten des EUV-Spiegels angeordnet ist, hinsichtlich ihrer Materialauswahl und/oder Dimensionierung so aufeinander angepasst sind, dass möglichst viel DUV-Licht in der Absorberschicht absorbiert wird und möglichst wenig EUV-Licht aus dem Strahlengang entfernt wird.
Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Material der Deckschicht und der Absorberschicht insbesondere an der gemeinsamen Grenzfläche so gewählt wird, dass die Differenz des Realteils der Brechungsindices im EUV-Bereich möglichst gering ist, insbesondere kleiner als 0,03.
Weiterhin kann dies erreicht werden, indem die Differenz des Realteils der Brechungsindizes der Deckschicht und der Absorberschicht im DUV-Bereich möglichst gering ist, insbesondere kleiner als 1.0, bevorzugt kleiner als 0.8.
Die Absorberschicht kann mindestens zwei Teilschichten aufweisen, wobei die eine Teilschicht aus Zirkonnitrid und die andere Teilschicht aus Kohlenstoff gebildet sein kann. Die Teilschichten können unterschiedliche Schichtdicken, also Dimensionen in Richtung des einfallenden Lichts bzw. quer, insbesondere senkrecht zur Oberfläche aufweisen, wobei die Zirkonnitrid-Teilschicht eine geringere Dicke als die Kohlenstoff-Teilschicht aufweisen kann.
Allerdings kann auch nur eine einteilige Absorberschicht, beispielsweise nur aus Kohlenstoff, vorgesehen sein.
Bei einem zweiteiligen Schichtaufbau der Absorberschicht mit ZrN und Kohlenstoff kann die Zirkonnitrid-Teilschicht eine Schichtdicke im Bereich von 1 nm bis 20 nm, vorzugsweise 2 nm bis 10 nm, besitzen, während die Kohlenstoff-Teilschicht eine Schichtdicke von ≥ 5 nm, insbesondere ≥ 10 nm besitzen kann.
Die Deckschicht kann mindestens ein Element aus der Gruppe umfassen, die ZrN, Ruthenium, Rhodium, Palladium und Platin aufweist. Insbesondere bei einem einteiligen Schichtaufbau der Absorberschicht aus Kohlenstoff kann die Deckschicht durch ZrN gebildet sein.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die beigefügten Figuren zeigen in rein schematischer Weise in
1 eine teilweise Schnittansicht eines erfindungsgemäßen EUV-Spiegels; und in
2 eine Darstellung einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen deutlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
Die 1 zeigt in einer teilweisen Schnittansicht den Aufbau einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen EUV-Spiegels. Auf einem Spiegelsubstrat 1 ist eine Spiegelschicht 2 angeordnet, über der eine Absorberschicht 3 unterhalb einer abschließenden Deckschicht 4 vorgesehen ist. Die einzelnen Schichten können aus mehreren Teilschichten oder Lagen aufgebaut sein.
Die Spiegelschicht 2 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Stapel von alternierend angeordneten Teilschichten 5, 6 gebildet, wobei die Teilschichten 5, 6 aus Molybdän und Silizium gebildet sind.
Die Absorberschicht 3 weist ebenfalls zwei Teilschichten 7, 8 auf, welche im vorliegenden Fall aus Kohlenstoff und Zirkonnitrid ausgebildet sind. Die Kohlenstoffschicht 7 ist hierbei an der Spiegelschicht 2 angeordnet, während die Zirkonnitridteilschicht 8 an der Deckschicht vorgesehen ist.
Zum Abschluss weist der erfindungsgemäße EUV-Spiegel an der Lichteinfallseite eine Deckschicht 4 auf, die beispielsweise aus ZrN, Ruthenium, Rhodium, Palladium oder Platin gebildet sein kann. Die Dicke D der Deckschicht 4 ist auf die Absorberschicht 3 und insbesondere auf die Schichtdicken der Teilschichten 7 und 8 sowie auf das Material, aus der die Absorberschicht 3 gebildet ist, abgestimmt, sodass sich eine maximale Absorption von DUV-Licht ergibt und möglichst wenig EUV-Arbeitslicht verloren geht.
Die Wahl der Materialien für die Absorberschicht 3 und Deckschicht 4 ist ebenfalls so angepasst, dass sich eine möglichst hohe Absorption des unerwünschten DUV-Lichts und eine möglichst geringe Beeinträchtigung des EUV-Arbeitslichts ergibt.
Die Teilschichten 7, 8 der Absorberschicht 3 können Schichtdicken im Bereich von ≥ 5 nm, insbesondere ≥ 10 nm für die Kohlenstoffteilschicht 7 und 1 bis 20 nm, insbesondere 2 bis 10 nm für die Zirkonnitrid-Teilschicht 8 aufweisen.
Hierbei ist zu beachten, dass sich innerhalb der ZrN-Schicht eine Oxidationsschicht ausbilden kann, die eine Modifikation des Brechungsindex bewirkt. Je nach Umgebungsbedingungen bei der Herstellung der Schicht oder im Betrieb kann nur ein Teil oder die gesamte ZrN-Schicht oxidiert sein. Dies ist bei der Auslegung der Schichtmaterialien und Schichtdicken zu berücksichtigen.
Die 2 zeigt in einer rein schematischen Darstellung eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage, in der ein erfindungsgemäßer EUV-Spiegel eingesetzt werden kann. Eine entsprechende Projektionsbelichtungsanlage 10 umfasst eine EUV-Lichtquelle 11, ein Beleuchtungssystem 12, mit dem das EUV-Licht der EUV-Lichtquelle 11 auf ein Retikel 13 gelenkt wird, von dem es reflektiert wird und in einem Projektionsobjektiv 14 auf den zu belichtenden Wafer 15 fällt, um so die Strukturen des Retikels 13 in verkleinerter Weise auf dem Wafer 15 abzubilden. Ein entsprechender EUV-Spiegel, wie er in der vorliegenden Beschreibung dargestellt ist, ist insbesondere für den Einsatz im Beleuchtungssystem 12 geeignet.
Grundsätzlich kann der erfindungsgemäße Spiegel in der gesamten Projektionsbelichtungsanlage zum Einsatz kommen. Die Absorberschicht kann jedoch im Betrieb eine lokale Erwärmung des entsprechenden Spiegels bewirken. Die damit einhergehende Verformung der Spiegeloberfläche kann eine lokale Veränderung der Wellenfront des an diesem Spiegel reflektierten EUV-Lichtes verursachen. Da dieser Effekt bei einem Spiegel des Beleuchtungssystems 12 keine negativen Auswirkungen auf die Abbildungseigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage 10 hat, ist ein Einsatz im Beleuchtungssystem 12 bevorzugt.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern vielmehr sind Abwandlungen in der Weise möglich, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. Die vorliegende Offenbarung schließt insbesondere sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale mit ein.

Claims

EUV-Spiegel für die Mikrolithographie mit einem Substrat (1), einer Spiegelschicht (2), die auf dem Substrat vorgesehen ist und einer Deckschicht (4), die oberhalb der Spiegelschicht als abschließende Schicht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Deckschicht und der Spiegelschicht eine Absorberschicht (3) zur Absorption von DUV-Licht angeordnet ist.
EUV-Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht (3) und die Deckschicht (4) hinsichtlich Materialauswahl und/oder Dimensionierung so aufeinander angepasst sind, dass möglichst viel DUV-Licht in der Absorberschicht absorbiert wird.
EUV-Spiegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht (3) und die Deckschicht (4) hinsichtlich Materialauswahl und/oder Dimensionierung so aufeinander angepasst sind, dass möglichst wenig EUV-Licht absorbiert wird.
EUV-Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (4) und die Absorberschicht (3) so gewählt sind, dass die Differenz des Realteils der Brechungsindices im EUV-Bereich kleiner ist als 0,03 oder dass die Differenz des Realteils der Brechungsindizes der Deckschicht und der Absorberschicht im DUV-Bereich möglichst gering ist, insbesondere kleiner als 1.0, bevorzugt kleiner als 0.8.
EUV-Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht (3) mindestens zwei Teilschichten (7, 8) aufweist.
EUV-Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht (3) ZrN und/oder C umfasst.
EUV-Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht eine ZrN-Teilschicht (8) und eine Kohlenstoff-Schicht (7) in dieser Reihenfolge in Richtung des Lichteinfalls umfasst.
EUV-Spiegel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ZrN-Teilschicht (8) eine geringere Dicke als die Kohlenstoffschicht (7) aufweist.
EUV-Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht (3) eine ZrN-Teilschicht mit einer Schichtdicke im Bereich von 1 nm bis 20 nm, vorzugsweise 2 nm bis 10 nm und eine Kohlenstoff-Schicht mit einer Schichtdicke von größer oder gleich 5 nm, insbesondere größer oder gleich 10 nm umfasst.
EUV-Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (4) mindestens ein Element aus der Gruppe umfasst, die ZrN, Ruthenium, Rhodium, Palladium und Platin umfasst.
EUV-Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit mindestens einem EUV-Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche.