DE602004009841T2

DE602004009841T2 - Diffusionsplatte und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE602004009841T2
Application number: DE602004009841T
Authority: DE
Inventors: Walter H. Augustyn; Richard A. Gontin
Original assignee: ASML Holding NV
Current assignee: ASML Holding NV
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2004-01-13
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2024-01-14
Also published as: EP1439426A3; US7002747B2; TW200417814A; US7164534B2; KR20040066017A; DE602004009841D1; EP1439426A2; TWI287693B; US20040136075A1; CN1519590A; JP2004221599A; US20050248743A1; CN1278142C; SG143070A1; EP1439426B1; SG107676A1; KR100586344B1; JP4131704B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Photolithographieanlagen für extrem kurze Wellenlängen und insbesondere auf die diffuse Reflexion von elektromagnetischer Strahlung in Lithographieanlagen für das extreme Ultraviolett (EUV).
Verwandte Technik
Die Lithographie ist ein Verfahren, das verwendet wird, um Strukturelemente auf der Oberfläche von Substraten zu erzeugen. Die Lithographie ist ein in der Technik der Herstellung von Computerchips wohl bekanntes Verfahren. Ein häufig verwendetes Substrat für Computerchips ist ein Halbleitermaterial wie etwa Silizium oder Galliumarsenid. Während der Lithographie wird ein Halbleiterwafer, der sich auf einer Plattform in einem Lithographiegerät befindet, mit einem Bild belichtet, das durch eine Belichtungsanlage auf die Oberfläche des Wafers projiziert wird. Die Belichtungsanlage umfasst typischerweise ein Retikel (auch als Maske bezeichnet) zum Projizieren eines Bildes von Schaltkreiselementen auf dem Wafer.
Das Retikel befindet sich allgemein zwischen dem Halbleiterwafer und einer Lichtquelle. Üblicherweise befindet sich das Retikel auf einer Retikelplattform in dem Lithographiegerät und wird typischerweise als eine Fotomaske zum Drucken eines Schaltkreises auf einen Halbleiterchip verwendet. Eine Lichtquelle scheint durch die Maske und danach durch eine Reihe von optischen Linsen, die das Bild verkleinern. Dieses kleine Bild wird dann auf den Halbleiterwafer projiziert. Das Verfahren ist ähnlich dem, das in einer Kamera verwendet wird, die Licht ablenkt, um ein Bild auf den fotographischen Film zu erzeugen.
Das Licht spielt im Lithographieprozess eine wesentliche Rolle. Beispielsweise ist es bei der Herstellung von Mikroprozessoren entscheidend, die Wellenlänge des beim Fotolithographieprozess verwendeten Lichtes zu reduzieren, um leistungsfähigere Mikroprozessoren herzustellen. Eine kürze Wellenlänge ermöglicht die Herstellung kleinerer Vorrichtungen. Kleine Vorrichtungen wiederum ermöglichen es, auf einem einzigen Siliziumwafer mehr Transistoren und andere Schaltkreiselemente zu ätzen, was zu leistungsfähigerem, schnelleren Vorrichtungen führt.
Die beständige Verringerung der Wellenlänge hat jedoch zahlreiche Herausforderungen für die Hersteller von Chips mit sich gebracht. Beispielsweise wird in der Optik aus Glas, die dafür bestimmt ist, das Licht zu fokussieren, umso mehr Licht absorbiert, je kürzer die Wel lenlänge des Lichtes ist. Eine Folge dieses Effekts kann sein, dass ein Teil des Lichtes den Siliziumwafer nicht erreicht, was dazu führen kann, dass auf dem Siliziumwafer ein schlechteres Schaltkreismuster erzeugt wird. Wenn sich die Wellenlängen im Bereich des extremen Ultravioletts von ungefähr 11 bis 14 Nanometern annähern, sobiert das Glasmaterial noch stärker. Bei der Fotolithographie in diesem Bereich-die extrem ultraviolett Lithographie (EUVL) genannt wird-werden die Glaslinsen durch Spiegel ersetzt und das optische System arbeitet mit der Reflexion statt mit der Brechung von Licht.
Das Problem der Messung der Qualität des EUV-Lichtstrahls für die Beleuchtung ist in EUVL-Anwendungen ständig vorhanden. Ein traditionelles Verfahren der optischen Systemanalyse ist Verwendung der Shearografie. Die Verwendung der Shearografie in lichtbrechenden optischen Systemen ist wohl bekannt. Bei einem lichtreflektierenden optischen System, wie es bei der EUVL verwendet wird, können verschiedenartige Probleme auftreten. Beispielsweise erfordert die Shearografie in manchen Anwendungen wie etwa Wellenfrontdiagnostik eine diffuse Lichtquelle im EUV-Bereich. Traditionelle, auf der Lichtbrechung beruhende Lichtdiffuser funktionieren bei so kurzen Wellenlängen nicht. Es wäre deshalb vorteilhaft, einen auf Reflexion beruhenden diffuser für elektromagnetische Strahlung zu konstruieren, der bei den extrem kurzen Wellenlängen von EUVL-Anlagen funktioniert.
Dokument US 6,392,792 B1 offenbart Techniken zur Herstellung einer genau definierten bearbeiteten Oberfäche mit gequantelten Ebenen, die als Substrat für Multilayer, die im EUV Reflektierung, dient.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein diffuser für elektromagnetische Strahlung die in Anspruch 1 definierten Merkmale.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Diffusers für elektromagnetische Strahlung die in Anspruch 16 definierten Merkmale.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargestellt und werden zum Teil anhand der Beschreibung ersichtlich oder können bei der Ausführung der Erfindung erlernt werden. Die Vorteile der Erfindung werden mit der Struk tur, auf die in dieser schriftlichen Beschreibung und den Patentansprüchen sowie in den beigefügten Zeichnungen besonders hingewiesen wird, realisiert und erlangt.
Es soll verstanden werden, dass sowohl die obige allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung beispielhaft und erläuternd sind und beabsichtigen, die beanspruchte Erfindung genauer zu erklären.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen, die aufgenommen wurden, um beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung darzustellen, werden in die Beschreibung aufgenommen und bilden einen Teil von dieser, veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern. Durchgehend beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile und die erste Ziffer bezeichnet die Figur, in der das Element zuerst erscheint. Es zeigen:
1 einen Teil einer Fotolithographieanlage mit einem Diffuser gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein beispielhaftes optisches Ronchigitter;
3a und 3b ein gewünschtes Ergebnis der Shearografie;
4a, 4b zwei Ansichten einer Ausführungsform des Berg- und Talprofils mit zufälliger Struktur;
5 eine Ausführungsform einer Diffuserplatte für elektromagnetische Strahlung mit einem Gitter für die Shearografie; und
6 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung eines Diffusers gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung
Nun wird auch im Detail auf die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von denen in den beigefügten Zeichnungen Beispiele dargestellt sind.
1 stellt einen Teil einer typischen Fotolithographieanlage 100 dar. Die Anlage 100 ist einer Systemprüfungskonfiguration gezeigt. Eine Quelle 105 stellt elektromagnetische Strahlung für eine Ausleuchtungsoptik 110 zur Verfügung. In der beispielhaften EUV-Ausführungsform beruht die Ausleuchtungsoptik wegen der sehr kurzen EUV-Wellenlänge auf der Lichtreflexion. Die Ausleuchtungsoptik 110 fokussiert die elektromagnetische Strahlung auf einer Retikelplattform (nicht gezeigt), die sich in der Retikelebene 120 befindet. Eine Retikelstufe (nicht gezeigt) hält üblicherweise während der Lithographie das Retikel. Stelle des in der Retikelebene 120 angebrachten Retikels ist ein Ausgangsmodul 115 angebracht. Das ist für die anfängliche Einrichtung des Systems bevorzugt. Die Testkonfiguration ist auch für die Anlagendiagnostik bevorzugt, wenn die Leistung der Anlage während der Lithographie in Folge thermischer Störungen oder einer Bewegung von Bauteilen aufgrund der Wärmebelastung verringert ist.
In der Testkonfiguration befindet sich der Diffuser 150 für elektromagnetische Strahlung gemäß der vorliegenden Erfindung, der auf dem Quellenmodul 115 angeordnet ist, in der Retikelebene 120. Die Projektionsoptik 130 fängt die von Diffuser 150 für elektromagnetische Strahlung reflektierte diffuse elektromagnetische Strahlung ein und bildet diese Reflektion in einer Waferebene 135 ab. Die Projektionsoptik kann eine Eintrittspupille 122 und eine Austrittspupille 124 und eine Zwischenpupillenebene 126 wie gezeigt umfassen. In der Waferebene befindet sich ein Sensormodul 140. Man muss sich dessen bewusst sein, dass der Diffuser 150 für elektromagnetische Strahlung in EUV-Anlagen reflektierend ist, anders als den Fotolithographieanlagen, die bei längeren Wellenlängen betrieben werden, wie solchen im tiefen ultraviolett oder im Sichtbaren, in denen das Retikel üblicherweise lichtdurchlässig ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Diffuser 150 für elektrische Strahlung mit einem verlagerten Absorptionsgitter als ein spezialisiertes Ronchigitter dienen. Ein Ronchitest ist ein wohl bekanntes Verfahren zum testen von optischen Systemen. Bei einem Ronchitest wird ein Lichtstrahl in einer optischen Anlage, die Tests unterzogen wird, fokussiert, um dessen Aberrationen zu bestimmen. In der Nähe des Fokus wird ein Beugungsgitter (Ronchigitter) senkrecht zur optischen Achse angeordnet, dass den einfallenden Lichtstrahl in mehrere Beugungsordnungen aufspaltet. Beugungsordnungen pflanzen sich unabhängig voneinander fort und werden einer Pupillen-Relaislinse (einen Spiegel in einen auf der Lichtreflexion beruhenden System) erfasst, die in der Beobachtungsebene ein Bild der Ausdruckspupille des zu testenden Objekts bildet. In der beispielhaften Ausführungsform der Testanordnung befindet sich die Beobachtungsebene genau hinter der Waferebene 135.
2 zeigt ein Ronchi-förmiges Gitter 210, das auf dem Diffuser 150 für elektromagnetische Strahlung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann. 3a bis 3b veranschaulichen ein gewünschtes Ergebnis, wenn die Shearografie in einer optischen Anlage wie der optischen Anlage 100 verwendet wird, um einen Ronchitest durchzuführen.
Wie in 2 gezeigt, ist das Ronchigitter 210 in einer bevorzugten Ausführungsform 3,2 Mikrometer breit und wiederholt sich alle 6,4 Mikrometer (d.h. die Gitterperiode d = 6,4 Mikrometer). Das Gitter 210 ist zu einem Sharing-Gitter konjugiert, das sich auf dem Sensormodul 140 an der Waferebene 135 befindet. Das Ronchi-förmige Gitter 210 auf dem Quellmodul 115 wird durch die Projektionsoptik 130 auf ein ähnliches Sharing-Gitter an der Waferebene 135 abgebildet. Wie in 3a gezeigt, erzeugt die relative Anordnung des einen Gitters relativ zu den anderen ein Sharing-Interferogramm 310, mit Differenzstreifen, deren Intensität proportional zur Steigung der Fehler in der Wellenfront ist. Eine Relativbewegung der Gitter erzeugt ein zeitabhängiges Sharing-Interferogramm mit Phasenschritten. Eine solche Bewegung kann durch eine Computersteuerung von einem oder beiden der Retikelplattform und der Waferplattform durchgeführt werden. Das enthaltene Differenzmuster 310 weist eine in Differenzstreifen-Sichtbarkeitsfunktion 320 auf, wie in 3b gezeigt. Die Sichtbarkeit in Differenzstreifen oder die Kohärenzverteilungsfunktion wird durch die Fouriertransformierte einer Teilung des Ronchigitters gegeben. Alle Punkte entsprechen demjenigen Bereich, in denen der Kontrast der Differenzstreifen am größen ist. Siehe beispielsweise J.C. Wyant, "White Light Extended Source Shearing Interferometer, "Applied Optics, vol. 13, no. 1, Januar 1974, pp. 200–202. Die Beugungsordnung wird durch die Fahrtlänge des Lichtstrahls gegeben. Beispielsweise unterscheidet sich in einem Maximum erster Ordnung die Fahrtlänge jedes Lichtstrahls um Plus oder Minus eine Wellenlänge von der seines benachbarten Lichtstrahls. In einem Maximum dritter Ordnung unterscheidet sich die Fahrtlänge jedes Lichtstrahls um Plus oder Minus drei Wellenlängen von der seines benachbarten Lichtstrahls.
Um die Wellenfront auszumessen, wird die Retikelplattform relativ zur Wafeplattform bewegt oder die Waferplattform wird relativ zur Retikelplattform bewegt, um Phasenschritte zu erzeugen, die das Interferenzmuster 310 auf kontrollierte Weise verändern. Anschließend empfängt ein CCD Detektor (nicht gezeigt) unter oder auf dem Sensormodul 140 die durchgelassene Strahlung und misst diese aus. Das Quellmodul 115 kann anschließend von der Retikeiplattform bewegt werden, um ein anderes Beugungsgitter im optischen Pfad zu plazieren, um die Wellenfront mit einer orthogonalen Orientierung des Sourcemodulgitters 210 auszumessen. Anhand dieser Beobachtungen kann eine Fehlersuche in der optischen Lage durchgeführt werden.
Ein Problem, das in einer Umgebung mit extrem kurzen Wellenlängen auftreten kann, wie beispielsweise eine EUVL-Anlage ist das Auftreten von Facetten in einer Wellenfront aufgrund des einzigen Charakters der auf der Lichtreflexion beruhenden Ausleuchtungsoptik. Beispielsweise kann die Wellenfront an der Eintrittspupille 122 facettiert sein. Abhängig von der verwendeten Lichtquelle können die Facetten eine verteilte Anordnung von Beleuchtungsmaxima sein, die von dunklen Bereichen umgeben sind. Beispielsweise würde eine Lichtquelle mit großem Volumen dazu neigen, große Facetten, die von beinahe gleich großen dunklen Räumen getrennt sind, zu erzeugen. Wenn das Volumen der Lichtquelle kleiner wird, gilt dies auch für die beleuchteten Facetten relativ zu den dunklen Bereichen zwischen ihnen. Auf jeden Fall sind die Facetten gleichmäßig über die Pupille verteilt. Für die Fachleute auf dem Gebiet des Messens von Wellenfronten und der Shearografie ist ersichtlich, dass eine solche facettierte Wellenfront das Sharing-Interferogramm 310 negativ beeinflusst. Die Lichtintensität am Sensormodul 140 würde ungleichmäßig sein. Wenn die Facetten nicht korrigiert würden, würden sie sich bis in das Interferogramm 310 hinein fortpflanzen und das Signal-Rauschverhältnis (SNR) der Sichtbarkeitsfunktion 320 der Interferenzstreifen beeinträchtigen. Dies würde nachteilige Auswirkungen auf den Shearografieprozess haben.
Der Nachteil einer facettierten Wellenfront kann durch die Verwendung eines diffusen Reflektors (Diffusers) in der Retikelebene überwunden werden. Eine diffuse elektromagnetische Strahlung ist eine Strahlung, die so abgelenkt oder gestreut wird, dass sie an der Wellenfront gleichmäßig verteilt wird. Deshalb ermöglicht die Ablenkung und Streuung des Lichts mit einem Diffuser für elektromagnetischer Strahlung gemäß der vorliegenden Erfindung, die Eintrittspupille gleichmäßig zu füllen, obwohl die Beleuchtungsanlage eine facettierte Wellenfront erzeugt. In Fällen, in denen die einfallende Beleuchtung eine kleinere numerische Apertur (NA) aufweist als die zu testende Projektionsoptik, stellt die diffuse Reflektion trotzdem sicher, dass die Eintrittspupille angemessen ausgefüllt wird. Im Ergebnis passt die Erfindung in diesem Fall die NA der Beleuchtungslichtquelle an die Anforderungen des Sharing-Interferometers an.
4a veranschaulicht eine Querschnittsansicht 460 eine Ausführungsform eines Diffusers für elektromagnetische Strahlung gemäß der vorliegenden Erfindung. 4b stellt eine Draufsicht 470 einzelner Gittereinheiten 450 dar. Auf einer Oberfläche eines Substrats 410 wird eine Struktur 400 ausgebildet, die ein dreidimensionales Profil aus einzelnen Gittereinheiten aufweist. Die einzelnen Gittereinheiten 450 (auch als Stufen bezeichnet) weisen eine unterschiedliche Höhe über einen vorbestimmten Bereich, der als Nullsubstratebene 420 des Substrats 410 bezeichnet wird, auf. In einer Ausführungsform werden die Höhen vor der Herstellung zufällig ausgewählt, und anschließend wird das Substrat 400 mit einer Technologie wie der Elektronenstrahllithographie ausgebildet. Bekannte Algorithmen können verwendet werden, um die zufälligen Höhenprofile jeder Gittereinheit 450 mathematisch zu bestimmen und zu berechnen. Die zufällig ausgewählten Stufenhöhen, die das Berg- und Talprofil bilden, werden durch die zufällige Struktur 400 veranschaulicht. Wie in dieser bevorzugten Ausführungsform beschrieben, kann die zufällige Struktur 400 analog zu einem dreidimensionalen Gitter oder Schachbrett betrachtet werden, bei dem jedes der Quadrate eine unterschiedliche Höhe oder Tiefe aufweist, entweder zufällig oder anhand eines vorbestimmten Algorithmuses betrachtet werden. Diese geordnete Struktur 400, die auf dem Substrat 410 ausgebildet wird, bildet die Basis des Diffusers für elektromagnetische Strahlung.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Höhenbereich der einzelnen Stufen 450 ungefähr plus oder minus 25 Nanometer von einer Nullsubstratebene 420 aus. Somit beträgt der Höhenbereich von der niedrigsten Stufe bis zur höchsten ungefähr 50 Nanometer. Die Fläche jeder einzelnen Stufe 450 beträgt ungefähr 100 Nanometer mal 100 Nanometer. Wie in 5 dargestellt, beträgt die Fläche einer Diffuserplatte 500 ungefähr 400 Mikrometer mal 400 Mikrometer. Die spezifische Struktur der bevorzugten Ausführungsform ist auf die kurzen Wellenlängen der EUVL-Anlagen beschränkt. Bei längeren Wellenlängen würde die beispielhafte Struktur vollkommen glatt erscheinen und die auftreffende elektromagnetische Strahlung nicht verstreuen.
Zwei Parameter von besonderer Wichtigkeit sind die Wellenlänge der zu zerstreuenden elektromagnetische Strahlung und die Größe des erforderlichen Streuwinkels. Diese bestimmen die mittlere Fläche der einzelnen Stufen 450 sowie die Wahrscheinlichkeitsverteilung, die zufällige Variationen im dreidimensionalen Profil der Struktur steuert. Abhängig von diesen Parametern wäre ein Fachmann in der Lage, mit Hilfe bekannter Technik anhand dieser Beschreibung eine beliebige Anzahl dreidimensionaler gitterförmiger Strukturen zu konstruieren.
Die Herstellung der mehrstufigen Oberfläche 400 wird dem in einem Gitter angeordneten Berg- und Talprofil kann mit Hilfe verschiedenartiger Verfahren erfolgen. Die Struktur 400 kann direkt auf der Deckfläche (d.h. der ersten Oberfläche) des Substrats 410 ausgebildet werden. Beispielsweise kann eine Reihe von Musterungs- und Ätzschritten durchgeführt werden, in denen die Stufenhöhe durch die Ätzzeit gesteuert wird. Mit Hilfe solcher Verfahren ist es möglich, 2^N Ebenen mit Hilfe von N Bemusterungs- und Ätzschritten zu erzeugen. Alternativ können auf dem ersten Substrat 410 ein oder mehrere Schichten ausgebildet werden und die Struktur 400 kann in der einen oder den mehreren Schichten ausgebildet werden. Eine natürliche Steuerung der Ätztiefe kann erhalten werden, indem zuerst eine mehrschichtige Struktur, die aus zwei Materialien mit guten relativen Ätzselektivitätseigenschaften zusammengesetzt ist, abgeschieden wird. Die Anzahl der Schichten in der abgeschiedenen Mehrschichtstruktur sollte größer als oder gleich der Anzahl gewünschter Ebenen in der endgültigen Struktur sein und die Dicke der einzelnen Schichten sollte den gewünschten Unterschieden in der Stufenhöhe entsprechen. Ein beispielhaftes Verfahren, in dem die Verwendung einer Mehrschichtstruktur bestellt wird, ist in US Patent Nr. 6,392,792 B1 , das an Naulleau erteilt wurde, offenbart.
Ein bevorzugtes Herstellungsverfahren verwendet einen einzigen Bemusterungsschritt, der ein direktes Schreiben mehrstufiger Profilmuster in einen Photoresist umfasst, der anschließend als ein stabiles Substrat für die zufällige Struktur 400 dient. Das ideale Resistmaterial ist sehr glatt, um eine unerwünschte Streuung durch die reflektierende Beschichtung zu verringern. Beispielsweise weist ein Photoresist aus Wasserstoff-Silsequioxan (HSQ) eine erreichbare Rauhigkeit mit einem quadratischen Mittelwert von weniger als 1 nm auf. HSQ wird von Dow Corning, Inc., in Midland, Michigan hergestellt.
Über den dreidimensionalen Profil der Struktur 400 wird eine stark reflektierende Beschichtung 430 durch aufdampfen oder mit Hilfe anderer bekannter Techniken ausgebildet. Diese Beschichtung kann aus Materialien gebildet werden, die elektromagnetische Strahlung im EUV-Bereich reflektieren, beispielsweise aus Molybdänsilizium (MoSi). MoSi kann mit Hilfe bekannter Techniken des Magnetronsputters abgeschieden werden. Die reflektierende Beschichtung 430 passt sich im Wesentlichen der Form des Berg- und Talprofils der Struktur 400, auf der sie sich befindet, an. Auftreffende elektromagnetische Strahlung würde somit von dieser Oberfläche diffus reflektiert werden. Die Fachleute werden verstehen, dass wegen der reflektierenden Beschichtung 430 eine gewisse Glättung des dreidimensionalen Profils der Struktur 400 auftreten wird.
Anschließend wird über einen Teil der reflektierenden Beschichtung 430 eine absorbierende Beschichtung 440 ausgebildet, um ein optisches Gitter 505 zu erzeugen. Abhängig von der Dicke der absorbierenden Beschichtung 440 passt es sich an die Form der darunter liegenden reflektierenden Beschichtung 430 an. Der oben mit Bezug auf die reflektierende Beschichtung 430 erwähnte Glättungseffekt ist jedoch für das Absorptionsgitter 440 nicht wegen der relativ großen Strukturgrößen nicht von Belang, wie in 5 dargestellt.
Wie in 5 dargestellt, wird die absorbierende Beschichtung 440 in Form eines Gitters oder Streifenmusters aufgebracht und befindet sich nur über einen gewissen Teil der reflektierenden Beschichtung 430. Der von dem Gitter bedeckte Teil der reflektierenden Beschichtung 430 hängt von den gewünschten Eigenschaften des optischen Gitters 505 ab. Die in 4a dargestellte Seitenansicht 460 veranschaulicht den Teil des Diffusers, der von dem Absorptionsgitter 505 bedeckt wird. Das üblicherweise verwendete absorbierende Material ist Siliziumnitrid, das dick genug ausgebildet wird, um die darauf einfallende elektromagnetische Strahlung zu absorbieren.
5 stellt die großräumige Struktur einer Diffuserplatte 500 mit einem darüber liegenden Absorptionsgitter 440 dar. Auf dem Quellmodul 115 können eine oder mehrere Diffuserplaten 500 angebracht werden, um den Diffuser 150 für die elektromagnetische Strahlung auszubilden. Es sind zwei getrennte Diffuserplatten 500 mit orthogonal orientierenden Absorptionsgittern 505 gezeigt. In einer Ausführungsform ist das Absorptionsgitter 505 ungefähr 3,2 Mikrometer breit und wiederholt sich ungefähr alle 6,4 Mikrometer, wodurch der reflektierende Abstand zwischen dem Gitter 3,2 Mikrometer breit wird. In einer alternativen Ausführungsform weist das Absorptionsgitter 505 eine Breite von ungefähr 6,4 Mikrometern auf und wiederholt sich ungefähr alle 12,8 Mikrometer, wodurch der reflektierende Raum zwischen dem Gitter 505 ungefähr 6,4 Mikrometer breit wird. Ein Fachmann wird verstehen, dass die Größe und Periodizität des Gitters von den speziellen Anforderungen des durchzuführenden Tests abhängen wird. Beispielsweise könnte die Größe des Gitters von dem für einen bestimmten Test erforderlichen Gradmaß an Scherung bestimmt werden. Gitter unterschiedlicher Größen könnten ausgebildet werden, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweisen.
Das Absorptionsgitter 505 ist typischerweise diagonal zur zufälligen Struktur 400 angeordnet und erstreckt sich typischerweise über die gesamte Fläche der Diffuserplatte 500. Wie gezeigt befinden sich zwischen dem Absorptionsgitter 505 reflektierende Bereiche, die wegen des Berg- und Talprofils der zufälligen Struktur 400 die sich unter ihnen befindet, die elektromagnetische Strahlung diffus reflektiert. Die Größe und Orientierung des Gitters hängt nicht nur von der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung ab, sondern auch von anderen Parametern, die bei der Shearografie verwendet werden, was den Fachleuten offensichtlich ist.
Das Gesamtergebnis der obigen Offenbarung ist ein konstruierter Diffuser 150 für elektromagnetische Strahlung, der bei EUV-Wellenlängen funktionsfähig ist. Der Diffuserplatte 500 ist ein Absorptionsgitter 505 überlagert, das als ein spezielles Ronchigitter zur Verwendung bei der optischen Untersuchung von Lithographieanlagen für extrem kurze Wellenlängen wie etwa einer EUVL-Anlage dient. Unter Rückbezug auf 1 wird elektromagnetische Strahlung aus einer Quelle 105 einem Quellenmodul 115 bereitgestellt. Das Quellmodul 115 enthält einen Diffuser 150 für elektromagnetische Strahlung, der eine oder mehrere Diffuserplatten 500 umfasst. Elektromagnetische Strahlung wird diffus zu der Projektionsoptik 130 reflektiert und ein facettenfreies Bild des Absorptionsgitters 505 wird am Sensormodul 140 für die Weilenfrontanalyse, für die z.B. die Shearografie verwendet werden kann, vorhanden sein. Das gewünschte Interferogramm 310 kann somit für eine Vielzahl von optischen Untersuchungen verwendet werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann das Absorptionsgitter 505 weggelassen werden.
In dieser Ausführungsform würde das gitterförmige Berg- und Talprofil der Struktur 400 mit der reflektierenden Beschichtung 430 als ein Diffuser für elektromagnetische Strahlung wirken, der verwendet werden könnte, wenn ein Bedarf für eine diffuse Quelle von EUV-Licht besteht.
6 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung der Diffuserplatte 500 für elektromagnetische Strahlung gemäß der vorliegenden Erfindung (Schritte 610 bis 630). Die Diffuserplatte 500 wird auf einem Substrat ausgebildet. Typischerweise ist das Substrat ein Halbleitermaterial wie Silizium oder Galliumarsenid.
In Schritt 610 wird auf dem Substrat die dreidimensionale Struktur, die einzelne Gittereinheiten aufweist, ausgebildet. Wie oben beschrieben kann die Struktur mit mehreren Ebenen durch eine Vielzahl von den Fachleuten bekannten Mitteln erhalten werden. Beispielsweise kann eine Reihe von Bemusterungs- und Ätzschritten auf einem mehrschichtigen Substrat verwendet werden, sowie ein direktes Schreiben von Profilen mit mehreren Ebe nen in eine einzige Schicht aus einem Photoresist. In einer Ausführungsform werden die Höhen der einzelnen Gittereinheiten in einem vorbestimmten Bereich von ungefähr 50 Nanometern zufällig ausgewählt. Der spezielle Algorithmus für die zufällige Auswahl der Höhen hängt von der Wellenlänge der diffus zu reflektierenden Strahlung ab. Je kleiner die Wellenlänge, desto enger ist der Bereich der für die Höhen der einzelnen Gittereinheiten zur Verfügung steht. In einer speziellen Ausführungsform in der EUV-Strahlung zerstreut wird, beträgt der vorbestimmte Bereich für die Höhen für die einzelnen Gittereinheiten 50 nm. Ein Fachmann wäre in der Lage, ein Algorithmus, der die oben beschriebenen Kriterien erfüllt, zu erzeugen.
In Schritt 620 wird über dem dreidimensionalen Profil der einzelnen Gittereinheiten eine Reflektionsbeschichtung ausgebildet. Die Reflektionsbeschichtung entspricht im Wesentlichen der Form des dreidimensionalen Profils aus einzelnen Gittereinheiten, auf dem sie sich befindet. Für EUV-Strahlung kann die reflektierende Beschichtung Molybdänsilizium (MoSi) sein. MoSi wird über dem Berg- und Talprofil unter Verwendung bekannter Techniken wie dem Magnetronsputtering abgeschieden.
Schließlich wird in Schritt 630 über der reflektierenden Beschichtung ein Absorptionsgitter ausgebildet, beispielsweise entlang einer Diagonalen des dreidimensionalen Gitters. Die Dimensionen des Absorptionsgitters können gemäß dem speziellen Anforderungen der durchzuführenden optischen Untersuchung variieren. In einer für die Verwendung in der EUV-Shearografie bevorzugten Ausführungsform ist der absorbierende Bereich des Gitters ungefähr 3,2 Mikrometer breit und wiederholt sich ungefähr alle 6,4 Mikrometer. Siliziumnitrid ist ein verbreitetes Material für das Absorptionsgitter.
Es wird verstanden werden, dass sich zwar die obige Diskussion hauptsächlich aus EUV-Lithographieanlagen bezieht, in denen üblicherweise reflektierende optische Elemente verwendet werden (wie etwa das Quellmodul 115 und das Sensormodul 114, aber die Erfindung gleichermaßen bei anderen Wellenlängen angewendet werden kann, die in Lithographieanlagen verwendet werden, die geeignete lichtdurchlässige/reflektierende Komponenten umfassen, die an Stelle der reflektierenden verwendet werden können.
Die Fachleute werden verstehen, dass verschiedene Abwandlungen der Form und der Details durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, der in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist, abzuweichen. Somit sollten die Breite und der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht durch irgendeine der oben beschriebenen beispielhaften Aus führungsformen eingeschränkt werden, sondern nur gemäß der beigefügten Patentansprüche definiert werden.

Claims

Diffuser (150) für elektromagnetische Strahlung mit: einem Substrat (410) das eine erste und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die erste Oberfläche eine Struktur (400) mit einem dreidimensionalen Profil aus einzelnen Gittereinheiten (450) aufweist; eine reflektierende Beschichtung (430), die auf der ersten Oberfläche ausgebildet ist, wobei sich die reflektierende Beschichtung an die Struktur (400) anpasst; und ein Absorptionsgitter (440) das auf der reflektierenden Beschichtung (430) ausgebildet ist, wobei das Absorptionsgitter (440) Abstände umfasst; wobei das Absorptionsgitter (440) einen ersten Teil der elektromagnetischen Strahlung absorbiert, während ein zweiter Teil der elektromagnetischen Strahlung, der die Zwischenräume passiert, von der reflektierenden Beschichtung (430) diffus reflektiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, in der die einzelnen Gittereinheiten (450) zufällig aus einem vorbestimmten Bereich ausgewählte Höhen aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, in dem der vorbestimmte Bereich ungefähr 50 Nanometer beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, in der jede der einzelnen Gittereinheiten (450) eine Fläche von ungefähr 100 Nanometern mal 100 Nanometern aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, in der das Absorptionsgitter (440) diagonal zu den einzelnen Gittereinheiten orientiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, in der das Absorptionsgitter (440) ungefähr 3,2 Mikrometer breit ist und sich ungefähr alle 6,4 Mikrometer wiederholt.
Lithographieanlage (100) mit: eine Quelle (105) für elektromagnetische Strahlung; einen Diffuser (105) für elektromagnetische Strahlung nach Anspruch 1, der in einer ersten optischen Ebene (120) positioniert ist; und einen Sensor (140) für elektromagnetische Strahlung, der in einer zweiten optischen Ebene (135) positioniert ist, wobei elektromagnetische Strahlung, die auf den Diffuser (150) auftrifft, diffus reflektiert und von dem Sensor (140) empfangen wird.
Lithographieanlage nach Anspruch 7, in der die Quelle (105) für elektromagnetische Strahlung eine Quelle für Strahlung im extremen Ultraviolett ist.
Lithographieanlage nach Anspruch 7, in der die erste optische Ebene (120) eine Retikelebene ist.
Lithographieanlage nach Anspruch 7, in der die zweite optische Ebene (135) eine Waferebene ist.
Anlage nach Anspruch 7, in der die einzelnen Gittereinheiten aus einem vorbestimmten Bereich zufällig ausgewählte Höhen aufweisen.
Anlage nach Anspruch 11, in der der vorbestimmte Bereich 50 Nanometer beträgt.
Anlage nach Anspruch 11, in der die einzelnen Gittereinheiten eine Fläche von ungefähr 100 Nanometern mal 100 Nanometern aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, in der das Absorptionsgitter diagonal zu den einzelnen Gittereinheiten orientiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, in der das Absorptionsgitter ungefähr 3,2 Mikrometer breit ist sich ungefähr alle 6,4 Mikrometer wiederholt.
Verfahren zur Herstellung eines Diffusers (150) für elektromagnetische Strahlung auf einem Substrat (410) mit: (a) Herstellen eines dreidimensionalen Profils aus einzelnen Gittereinheiten (450) auf einer ersten Oberfläche des Substrats; (b) Ausbilden einer Reflexionsbeschichtung (430) über dem dreidimensionalen Profil, die sich an das dreidimensionale Profil anpasst; (c) Ausbilden eines Absorptionsgitters (440) über der reflektierenden Beschichtung (430).
Verfahren nach Anspruch 16, das ferner umfasst: zufälliges Auswählen der Höhe der einzelnen Gittereinheiten (450); und herstellen der einzelnen Gittereinheiten (450) mit dem zufällig ausgewählten Höhen.
Verfahren nach Anspruch 17, in dem in dem Schritt des zufälligen Auswählens die Höhen der einzelnen Gittereinheiten (450) derart zufällig ausgewählt werden, dass sich die Höhen in einem Bereich von 0 bis ungefähr 50 nm befinden.
Verfahren nach Anspruch 17, umfassen die Herstellung einzelner Gittereinheiten (450), die eine Fläche von ungefähr 100 Nanometern mal 100 Nanometern aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16, das ferner ein Ausrichten des Absorptionsgitters (440) diagonal zu den einzelnen Gittereinheiten (450) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem in dem Schritt des Ausbildens des Absorptionsgitters (440) ein absorbierender Gitterbereich mit einer Breite von ungefähr 3,2 Mikrometern über der reflektierenden Beschichtung ausgebildet wird, und dem sich der absorbierende Gitterbereich ungefähr alle 6,4 Mikrometer wiederholt.