DE102014216109A1 - COMBINED REFLECTOR AND FILTER FOR LIGHT OF DIFFERENT WAVELENGTH - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bragg-Reflektor (12) für ein optisches Element einer optischen Anordnung, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, mit einer Vielzahl von alternierend angeordneten Schichten (13, 14) mit unterschiedlichem Brechungsindex zur Reflexion von Licht, wobei die Schichten abwechselnd aus einer halbleitenden, binären Verbindung, insbesondere MoP, Ru2Si3 oder YN und Silizium gebildet sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein kombiniertes Spiegel- und Filterelement für eine optische Anordnung, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage, mit einem Substrat (10) und einem auf dem Substrat angeordneten Bragg-Reflektor (12), wie oben beschrieben.The present invention relates to a Bragg reflector (12) for an optical element of an optical arrangement, in particular a projection exposure system, with a large number of alternating layers (13, 14) with different refractive indices for reflecting light, the layers alternating from a semiconducting , binary compound, in particular MoP, Ru2Si3 or YN and silicon are formed. The invention also relates to a combined mirror and filter element for an optical arrangement, in particular a projection exposure system, with a substrate (10) and a Bragg reflector (12) arranged on the substrate, as described above.
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bragg-Reflektor für ein optisches Element einer optischen Anordnung, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein kombiniertes Spiegel- und Filterelement für eine optische Anordnung mit einem derartigen Bragg-Reflektor.The present invention relates to a Bragg reflector for an optical element of an optical arrangement, in particular a projection exposure apparatus, as well as a combined mirror and filter element for an optical arrangement with such a Bragg reflector.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, für Spiegelelemente sogenannte Bragg-Reflektoren einzusetzen, die aus einer Vielzahl von alternierend angeordneten Schichten mit unterschiedlichem Brechungsindex aufgebaut sind, sodass es bei einer geeigneten Wahl der Wellenlänge des zu reflektierenden Lichts und der Schichtdicken der Schichten zu einer konstruktiven Interferenz der an den Grenzflächen zwischen den Schichten reflektierten Strahlen kommt. From the prior art it is known to use for mirror elements so-called Bragg reflectors, which are constructed from a plurality of alternately arranged layers with different refractive index, so that it with a suitable choice of the wavelength of the light to be reflected and the layer thicknesses of the layers to a constructive interference of the rays reflected at the interfaces between the layers.
Derartige Spiegelelemente mit Bragg-Reflektoren werden auch bei Projektionsbelichtungsanlagen zur Herstellung von mikrostrukturierten oder nanostrukturierten Bauteilen der Nanotechnik oder Mikrosystemtechnik eingesetzt. Such mirror elements with Bragg reflectors are also used in projection exposure systems for the production of microstructured or nanostructured components of nanotechnology or microsystem technology.
Zudem ist es aus dem Stand der Technik bekannt, bei Projektionsbelichtungsanlagen, die beispielsweise mit Licht bzw. elektromagnetischer Strahlung im Wellenlängenbereich des extrem Ultravioletten (EUV), beispielsweise mit Wellenlängen von 13,5 nm bzw. im Bereich von 5 bis 20 nm, betrieben werden, kombinierte Spiegel- und Filterelemente einzusetzen, die Bragg-Reflektoren aufweisen. Beispiele hierfür sind in der
Die dort beschriebenen Bauteile übernehmen neben der Funktion eines Spiegelelements zusätzlich die Funktion eines Spektralfilters, um unerwünschte Strahlung aus dem Strahlengang einer Projektionsbelichtungsanlage zu entfernen. Bei der Erzeugung von EUV-Licht kommt es nämlich auch zur Bildung von Licht mit unerwünschten Wellenlängen, beispielsweise im Bereich des infraroten Wellenlängenspektrums, das zu nachteiligen Effekten in der Projektionsbelichtungsanlage führen kann, wie beispielsweise der unerwünschten Erwärmung der optischen Bauteile. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, derartige, unerwünschte Strahlung bzw. Lichtbestandteile aus dem Strahlengang zu entfernen, wozu unter anderem kombinierte Spiegel- und Filterelemente eingesetzt werden können. In addition to the function of a mirror element, the components described therein additionally assume the function of a spectral filter in order to remove unwanted radiation from the beam path of a projection exposure apparatus. In fact, in the generation of EUV light, there is also the formation of light having undesired wavelengths, for example in the range of the infrared wavelength spectrum, which can lead to adverse effects in the projection exposure apparatus, such as the unwanted heating of the optical components. For this reason, it is advantageous to remove such unwanted radiation or light components from the beam path, to which inter alia combined mirror and filter elements can be used.
Bei diesen kombinierten Spiegel- und Filterelementen wird ein Bragg-Reflektor auf einem Substrat dazu benutzt, die im Strahlengang der optischen Anordnung erwünschte Strahlung (erstes Licht), wie beispielsweise die EUV-Strahlung zu reflektieren, während Licht einer unerwünschten Wellenlänge (zweites Licht), beispielsweise Infrarotstrahlung, an dem Bragg-Reflektor bzw. dessen Oberfläche und einer Grenzfläche zwischen dem Bragg-Reflektor und einem darunter angeordneten Substrat so reflektiert wird, dass es zu einer destruktiven Interferenz der reflektierten Strahlen und somit möglichst zur vollständigen Auslöschung von reflektiertem Licht mit der unerwünschten Wellenlänge kommt. In these combined mirror and filter elements, a Bragg reflector on a substrate is used to reflect the radiation (first light) desired in the beam path of the optical assembly, such as the EUV radiation, during light of an unwanted wavelength (second light), For example, infrared radiation, is reflected at the Bragg reflector or its surface and an interface between the Bragg reflector and a substrate arranged underneath, that there is a destructive interference of the reflected rays and thus possible to completely extinguish reflected light with the unwanted Wavelength is coming.
Obwohl entsprechende kombinierte Spiegel- und Filterelemente aus der
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weitere Verbesserung eines kombinierten Spiegel- und Filterelements, insbesondere für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, bereitzustellen, bei dem das Eigenschaftsprofil insbesondere hinsichtlich der Vermeidung von Reflexionsverlusten verbessert werden kann. Gleichzeitig soll das kombinierte Spiegel- und Filterelement jedoch einfach herstellbar und zuverlässig betreibbar sein. It is therefore an object of the present invention to provide a further improvement of a combined mirror and filter element, in particular for EUV projection exposure systems, in which the property profile can be improved, in particular with regard to the prevention of reflection losses. At the same time, however, the combined mirror and filter element should be easy to manufacture and reliable to operate.
TECHNISCHE LÖSUNGTECHNICAL SOLUTION
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Bragg-Reflektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein kombiniertes Spiegel- und Filterelement mit den Merkmalen des Anspruchs 4. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by a Bragg reflector with the features of claim 1 and a combined mirror and filter element with the features of
Die Erfindung schlägt vor, einen Bragg-Reflektor zu verwenden, dessen alternierenden Schichten aus einer halbleitenden binären Verbindung und Silizium gebildet sind. Die halbleitende, binäre Verbindung kann Molybdänphosphid (MoP) oder Rutheniumsilizid (Ru2Si3) oder Yttriumnitrid (YN) sein. Durch die Wahl einer halbleitenden, binären Verbindung, insbesondere von Molybdänphosphid (MoP) oder Rutheniumsilizid (Ru2Si3) oder Yttriumnitrid (YN) anstelle von beispielsweise Borkarbid (B4C) kann eine Verbesserung der Reflektivität von EUV-Licht erzielt werden, sodass bei einem kombinierten Spiegel- und Filterelement mit einem entsprechenden Bragg-Reflektor bei gleichbleibender Filterwirkung für beispielsweise infrarotes Licht eine bessere Reflexion des EUV-Lichts erzeugt werden kann.The invention proposes to use a Bragg reflector whose alternating layers are formed from a semiconducting binary compound and silicon. The semiconducting binary compound may be molybdenum phosphide (MoP) or ruthenium silicide (Ru 2 Si 3 ) or yttrium nitride (YN). By choosing a semiconducting binary compound, in particular molybdenum phosphide (MoP) or ruthenium silicide (Ru 2 Si 3 ) or yttrium nitride (YN) instead of, for example, boron carbide (B 4 C), an improvement in the reflectivity of EUV light can be achieved at a Combined mirror and filter element with a corresponding Bragg reflector with a constant filter effect for example, infrared light better reflection of the EUV light can be generated.
Ein entsprechender Bragg-Reflektor mit alternierenden Schichten aus einer halbleitenden binären Verbindung und Silizium kann direkt auf einem Substrat angeordnet sein, welches aus Silizium, dotiertem Silizium, insbesondere negativ dotiertem Silizium, Siliziumkarbid, Siliziumoxid, Quarzglas, dotiertem Germanium oder Magnesiumfluorid gebildet sein kann oder eine oder mehrere dieser Komponenten umfassen kann. A corresponding Bragg reflector with alternating layers of a semiconducting binary compound and silicon can be arranged directly on a substrate, which can be formed from silicon, doped silicon, in particular negatively doped silicon, silicon carbide, silicon oxide, quartz glass, doped germanium or magnesium fluoride or a or more of these components.
Zwischen dem Substrat und dem Bragg-Reflektor können eine oder mehrere Zwischenschichten angeordnet sein, welche verschiedene Funktionen erfüllen können. Between the substrate and the Bragg reflector, one or more intermediate layers can be arranged, which can fulfill different functions.
So kann eine entsprechende Zwischenschicht Grenzflächen zur Reflexion von Licht mit einer unerwünschten, zweiten Wellenlänge zur Verfügung stellen, um die destruktive Interferenz des an der Zwischenschicht reflektierten, unerwünschten Lichts mit anderem, reflektierten Licht der unerwünschten Wellenlänge, beispielsweise von dem Bragg-Reflektor reflektiertes Licht der unerwünschten Wellenlänge, zu ermöglichen. Thus, a corresponding intermediate layer may provide interfaces for reflection of light having an undesirable second wavelength to provide the destructive interference of the unwanted light reflected at the interface with other reflected light of the unwanted wavelength, such as light reflected from the Bragg reflector undesirable wavelength.
Zusätzlich oder alternativ kann eine derartige Zwischenschicht eine Absorption des unerwünschten Lichts mit der zweiten Wellenlänge bewirken, sodass nicht nur durch destruktive Interferenz, sondern auch zusätzlich durch Absorption das unerwünschte Licht ausgefiltert wird.Additionally or alternatively, such an intermediate layer can cause an absorption of the unwanted light with the second wavelength, so that the unwanted light is filtered out not only by destructive interference, but also by absorption.
Die Zwischenschicht kann aus einem Metall, insbesondere Molybdän gebildet sein oder dieses umfassen. Außerdem kann die Zwischenschicht aus dotiertem Silizium, n-dotiertem Silizium, WO3, TiO2, ZnO, SiO2, SiC, ThF4, YF3 oder MgF2 gebildet sein oder diese Stoffe und Kombinationen daraus umfassen. The intermediate layer can be formed from or comprise a metal, in particular molybdenum. In addition, the intermediate layer may be formed of doped silicon, n-doped silicon, WO 3 , TiO 2 , ZnO, SiO 2 , SiC, ThF 4 , YF 3, or MgF 2 , or may include these materials and combinations thereof.
Durch die Wahl der Dicke des Bragg-Reflektors bzw. der Anzahl der Paare aus einer halbleitenden binären Verbindung und Silizium kann der Phasenunterschied zwischen unterschiedlich reflektiertem Licht der unerwünschten, zweiten Wellenlänge so eingestellt werden, dass dieser 180° beträgt und somit eine vollständige destruktive Interferenz möglich ist. By choosing the thickness of the Bragg reflector or the number of pairs of a semiconductive binary compound and silicon, the phase difference between differently reflected light of the unwanted, second wavelength can be adjusted so that it is 180 ° and thus a complete destructive interference possible is.
Zusätzlich oder alternativ können durch Einstellung einer bestimmten Dicke einer zwischen Bragg-Reflektor und Substrat angeordneten Zwischenschicht die Amplituden der vom Bragg-Reflektor reflektierten Strahlung der zweiten, unerwünschten Wellenlänge und der von der Zwischenschicht reflektierten Strahlung der zweiten, unerwünschten Wellenlänge so eingestellt werden, dass die Amplituden ungefähr gleich groß sind, sodass eine vollständige destruktive Interferenz mit einer Intensität des insgesamt reflektierten Lichts der zweiten Wellenlänge nahe oder gleich Null erreicht wird. Additionally or alternatively, by adjusting a certain thickness of an intermediate layer arranged between the Bragg reflector and the substrate, the amplitudes of the second unwanted wavelength radiation reflected by the Bragg reflector and the second unwanted wavelength radiation reflected by the intermediate layer can be adjusted such that the Amplitudes are approximately equal, so that a complete destructive interference is achieved with an intensity of the total reflected light of the second wavelength near or equal to zero.
Sofern bei der vorliegenden Beschreibung der Begriff der Wellenlänge verwendet wird, ist nicht nur eine einzige Wellenlänge gemeint, sondern immer ein gewisser Wellenlängenbereich mit jeweils kleineren oder größeren Wellenlängen als der angegebene Wellenlänge.In the present specification, unless the term wavelength is used, it is meant not only a single wavelength, but always a certain wavelength range, each having wavelengths smaller or larger than the indicated wavelength.
Unter Licht wird bei der vorliegenden Beschreibung jede Form elektromagnetischer Strahlung verstanden, auch wenn sie nicht im sichtbaren Bereich liegt. In the present description, light is understood to mean any form of electromagnetic radiation, even if it is not in the visible range.
Wenn bei der vorliegenden Beschreibung davon gesprochen wird, dass das Licht der zweiten Wellenlänge am Bragg-Reflektor reflektiert wird, so ist hierbei die gesamte Reflexion des Lichts der zweiten, unerwünschten Wellenlänge am Schichtstapel des Bragg-Reflektors gemeint, die sich insbesondere aus der Reflexion an der Oberfläche des Bragg-Reflektors ergibt, da die im Bragg-Reflektor vorliegenden Grenzflächen zwischen den einzelnen Schichten aufgrund der Größenordnung der zweiten, unerwünschten Wellenlänge keinen wesentlichen Einfluss haben.In the present description, when it is said that the light of the second wavelength is reflected at the Bragg reflector, this refers to the total reflection of the light of the second, unwanted wavelength at the layer stack of the Bragg reflector, resulting in particular from the reflection the surface of the Bragg reflector results because the present in the Bragg reflector interfaces between the individual layers have no significant influence due to the magnitude of the second, undesirable wavelength.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in The accompanying drawings show in a purely schematic manner in FIG
AUSFÜHRUNGSBEISPIELEEMBODIMENTS
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele deutlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.Further advantages, characteristics and features of the present invention will become apparent in the following detailed description of the embodiments. However, the invention is not limited to these embodiments.
Die
Die Lichtquelle
Das erfindungsgemäße, kombinierte Spiegel- und Filterelement weist in der gezeigten Ausführungsform ein Substrat
Insgesamt können beispielsweise 40 oder 60 Paare aus einer MoP-Schicht
Die metallische Zwischenschicht
Bei dem kombinierten Spiegel- und Filterelement wird durch den Bragg-Reflektor
Das Diagramm der
Darüber hinaus dient das kombinierte Spiegel- und Filterelement dazu, einfallendes Licht
Ein Beispiel für die wellenlängenabhängigen Reflektivitäten ist in der
Obwohl die Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abweichungen in der Art und Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Die vorliegende Offenbarung schließt sämtliche Kombinationen aller vorgestellter Einzelmerkmale mit ein. Although the invention has been described in detail with reference to the embodiments, it will be understood by those skilled in the art that the invention is not limited to these embodiments rather, variations are possible in the manner that individual features are omitted or other types of combinations of features are realized, as long as the scope of protection of the appended claims is not abandoned. The present disclosure includes all combinations of all presented individual features.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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