NL1033243C2

NL1033243C2 - Smalbandige transmissiefilter voor EUV-straling.

Info

Publication number: NL1033243C2
Application number: NL1033243A
Authority: NL
Inventors: Max Christian Schuermann; Thomas Missalla
Original assignee: Xtreme Tech Gmbh
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2009-06-24
Also published as: NL1033243A1; US7329876B2; JP2007201475A; US20070170367A1

Description

5

Titel: Smalbandige transmissiefïlter voor EUV-straling

Op het gebied van EUV (Extreme Ultraviolette) straling is behoefte aan technieken voor karakterisering van EUV-straling en straalprofielen. Deze betreffen zowel de karakterisering van EUV-bronnen direct als van aangesloten straalgeleidingssystemen zoals collector-, beluchting- en 10 afbeeldingsoptieken zoals maskers. Enerzijds moeten deze componenten achteraf op de vervulling van specificaties worden gekarakteriseerd, anderzijds zijn er overeenkomstige meetinrichtingen voor procescontrole nodig in het systeem. Daarbij is het van bijzonder belang, hoe deze componenten zich gedragen in het zogenoemde EUV-in-band-bereik rond 15 13,5 nm.

Om de voor de lithografie benodigde EUV-straling op te wekken zijn plasmalampen voorzien, die spectraal breedbandig van zacht röntgenbereik tot thermisch infrarood uitzenden.

Derhalve is een van de hoofddoelen van een meetinrichting voor 20 EUV-straling, het in een bereik van enige procenten liggend aandeel aan EUV-in*band-straling spectraal uit te filteren.

Wanneer op bekende wijze reflectie en transmissieroosters in monochromatoren en spectrograven voor spectrale filtering 25 ("monochromatisering") van EUV-straling worden toegepast, dan zijn goed gedefinieerde straalwegen vereist, die gewoonlijk voortkomen uit in- en uittreedspleten. Daaruit volgt niet slechts een relatief complexe opbouw van hoge mechanische precisie, doch wordt door de normaalgesproken kleine effectieve roostervlakken ook slechts een kleine ruimtehoek aan straling 30 opgenomen. Dit laatste is aan wijdverbreide stralingsbronnen zoals plasmalampen nadelig, aangezien enerzijds de stralingsvloed op de detector 1033243 2 gering is en anderzijds een op roosters rustend meetsysteem precies op de stralingsbron dient te zijn uitgericht.

Het reflectievermogen van meerlagenspiegels met overeenkomstig 5 laagontwerp kan een uitgesproken, smalbandig maximum bij 13,5 nm tonen. Derhalve zijn deze buitengewoon geschikt voor spectrale filtering van EUV-in-band-straling. Op dit concept berustende meetinrichtingen zijn in de publicatie WO 03/017005 Al beschreven. Evenwel hangen positie en vorm van het maximum van het reflectievermogen van meerlagenspiegels 10 naast het laagontwerp ook van de invalshoeken van de straling af. Derhalve moet de invalshoek van de straling binnen bepaalde toleranties liggen om een te sterke verandering van het reflectievermogen als functie van de golflengte te vermijden. In de praktijk worden bij isotrope EUV-bronnen schermen ingezet, voor een toereikend parallel straalprofiel. De schermen 15 begrenzen de detecteerbare ruimtehoek. Daarbij moeten bron, schermen, meerlagenspiegel en detector op één as worden aangebracht.

Meerlagensystemen kunnen ook voor transmissie voor spectrale filtering worden gebruikt. Op gelijke wijze als bij reflectie kan ook in 20 transmissie een smalbandig maximum bij 13,5nm worden verkregen. Weliswaar is de transmissie in vergelijking met de reflectie van gebruikelijke meerlagensystemen gering, doch voor toepassingen met toereikend hoge stralingsstromen voldoende. Het voordeel komt voort uit de zeer eenvoudige opbouw van meetapparaten, aangezien de transmissielaag 25 direct op een EUV-gevoelige detector kan worden aangebracht (US 6 710 351 B2).

De beperkingen met betrekking tot het invalshoekbereik van de straling zijn evenwel vergelijkbaar met die bij reflectie.

Deze laatste spelen bij spectrale filtering middels transmissielagen, 30 welke op de absorptie-eigenschappen van de elementen of hun verbindingen 3 berusten, slechts een ondergeschikte rol. Weliswaar verandert de transmissie met de invalshoek bij straling door de zich veranderende effectieve laagdikte, evenwel is dit effect in het praktisch relevante geval van nagenoeg loodrechte inval gering. Belangrijker is, dat, anders dan bij 5 multilayerspiegels, bijna geen spectrale verschuiving van de transmissie als functie van de invalshoek optreedt.

De realisering van een spectraal toereikend smal transmissievenster veroorzaakt echter problemen.

10 Derhalve bestaat er het doel, dit probleem op te lossen en een eenvoudig opgebouwd ontvangsysteem ter beschikking te stellen, dat geschikt is voor karakterisering van EUV-straling in een nauw begrensd stralingsbereik en de te karakteriseren golflengte automatisch detecteert.

15 Volgens de uitvinding wordt het doel bereikt door een smalbandige transmissiefilter voor EUV-straling, die uit een transmissielagensysteem bestaat dat tenminste een uraanhoudende laag omvat.

Bijzonder doelmatige en voordelige uitvoeringsvormen en verdere 20 voorbeelden van de transmissiefilters volgens de uitvinding blijken uit de afhankelijke conclusies.

Zo kan het transmissielagensysteem tenminste een verdere laag omvatten, waarin tenminste een element is voorzien, die het 25 transmissievenster van het uraan buiten een golflengtebereik van 13,365 nm tot 13,635 nm onderdrukt.

Als verdere lagen zijn bijvoorbeeld silicium, ruthenium, en/of molybdeen geschikt, waarbij in een uitvoeringsvorm van de uitvinding is 30 voorzien, dat het transmissielagensysteem bestaat uit een siliciumlaag met 4 een dikte in een bereik van 280 nm - 520 nm, een uraanlaag met een dikte in een bereik van 100 nm - 200 nm, en een rutheniumlaag met een dikte in een bereik van 70 - 130 nm.

5 Op bijzonder voordelige wijze kan op het transmissielagensysteem tenminste een laag uit fluorescerend materiaal aangebracht zijn, die bij bestraling met getransmitteerde EUV-straling fluorescente straling afgeeft in het zichtbare bereik.

Aangezien de geproduceerde fluorescente straling uit de te 10 karakteriseren golflengte wordt geproduceerd, zijn metingen van absolute stralingsstromingen gegarandeerd.

De laag, die de fluorescente straling afgeeft, kan uit zelfdragend fluorescent materiaal bestaan. Het transmissielagensysteem en de laag uit 15 fluorescent materiaal kunnen echter ook op een voor het zichtbare spectrale bereik transparante drager zijn opgebracht.

Met hulp van het transmissielagensysteem volgens de uitvinding laat zich een ontvanginrichting voor karakterisering van EUV-straling 20 beschikbaar stellen, waarbij op het bijvoorbeeld als folie uitgevoerde transmissielagensysteem aan de stralingsintreedzijde een stralingsdetector is aangebracht.

Daarnaast kan het transmissielagensysteem tevens direct op het 25 actieve bovenvlak van de stralingsdetector zijn aangebracht.

Geschikte stralingsdetectoren zijn in het bijzonder EUV gevoelige fotodioden en EUV gevoelige CCD-arrays.

5

De ontvanginrichting voor karakterisering van EUV-straling kan echter ook zodanig zijn ingericht, dat het transmissielagensysteem, waarop tenminste een laag uit fluorescent materiaal is aangebracht, is voorzien van een in het zichtbare spectrale bereik opererende ontvanger, zoals 5 bijvoorbeeld een camera, in het bijzonder een digitale camera.

Met de uitvinding wordt derhalve een ontvanginrichting voor karakterisering van EUV-straling beschikbaar gesteld, die een schone transmissie zonder verandering van de stralingsrichting voor spectrale 10 filtering benut.

De uitvinding zal hieronder aan de hand van schematische tekeningen nader worden uitgelegd. Daarbij toont:

Fig. 1 de transmissie van een 100 nm dikke uraanlaag in een 15 golflengtebereik van 0,5 nm — 120 nm (a) en 5 nm — 20 nm (b);

Fig. 2 de transmissie van een 300 nm dikke uraanlaag in een golflengtebereik van 0,5 nm - 120 nm (a) en 5 - 20 nm (b);

Fig. 3 de transmissie van een lagensysteem, bestaand uit uraan-, silicium- en rutheniumlagen in een golflengtebereik van 0,5 nm — 120 nm en 20 5 nm - 20 nm (b);

Fig. 4 een ontvanginrichting, bestaand uit een folieachtige transmissiefilter en een voor EUV-straling gevoelige stralingsdetector;

Fig. 5 een ontvanginrichting met een voor EUV-straling gevoelige stralingsdetector, waarop een transmissielagensysteem volgens de 25 uitvinding is aangebracht;

Fig. 6 een ontvanginrichting, bestaand uit een voor VIS-straling gevoelige ontvanger en een zelfdragend fluorescent materiaal, dat met een transmissielagensysteem volgens de uitvinding is bedekt

Fig. 7 een ontvanginrichting, bestaand uit een voor VIS-straling 30 gevoelige ontvanger en een voor VIS-straling transparante drager met een 6 aangebracht transmissiesysteem volgens de uitvinding en een laag uit fluorescent materiaal;

Fig. 8 een ontvanginrichting, bestaand uit een voor VIS-straling gevoelige ontvanger en een bedekking uit een transmissielagensysteem en 5 een laag uit fluorescent materiaal.

Zoals te zien in figuur 1 toont uraan, hier uitgevoerd als 100 nm dikke uraanlaag, er bovenuit stekende eigenschappen voor spectrale filtering van EUV-in-band-straling in transmissie, aangezien op de 10 langgolvige zijde van de absorptiekant de transmissie sterk stijgt.

Naast het bereik van 13 nm - 16 nm toont uraan verdere karakteristieke transmissievensters. Deze kunnen al naargelang het emissiespectrum van de te karakteriseren EUV-bron zeer storend werken en dienen voldoende te worden onderdrukt. Een verhoging van de laagdikte 15 onderdrukt relatief alle bereiken waarvan de transmissie absoluut geringer is en versterkt relatief die met hogere transmissies. Bovendien leidt een verhoging van de laagdikte tot spectraal smallere transmissievensters. Uiteraard neemt de absolute transmissie duidelijk af. Deze effecten worden in figuur 2 verduidelijkt, waarin de transmissie van een 300 nm dikke 20 uraanlaag in de golflengtebereiken 0,5 nm - 120 nm en 5 nm - 20 nm wordt getoond.

Al naargelang het emissiespectrum van de te karakteriseren EUV-bron kan het voordelig zijn, uraanlagen met transmissielagen uit andere 25 elementen te combineren.

In het bijzonder dienen de in figuur 1 getoonde transmissiebereiken van de schonen uraan voor golflengten kleiner dan 9 nm, tussen 11 en 12 nm, tussen 65 nm en 110 nm evenals de langgolvige 30 zijde van het gewenste transmissievenster van 12,5 nm tot 20 nm met 7 betrekking tot een smalbandige spectrale filtering van het EUV-in-band-bereik van 13,365 nm tot 13, 635 nm te worden onderdrukt.

Een bijzonder voordelig transmissielagensysteem is in figuur 3 5 getoond, waarbij een 150 nm dikke uraanlaag met een 400 nm dikke siliciumlaag en een 150 nm dikke rutheniumlaag is gecombineerd. Naast het gewenste transmissievenster bij een golflengte λ rond de 13,5 nm worden geen bereiken met significante transmissie getoond. Het in-band-bereik van 13,365 nm tot 13,635 nm is in (b) in een vlak gemarkeerd. Buiten 10 ruthenium zijn ook andere elementen, zoals bijvoorbeeld molybdeen, geschikt.

Het transmissielagensysteem (6) kan in een verdere, niet getoonde uitvoering ook bestaan uit een siliciumlaag met een dikte in een bereik van 15 280 nm - 520 nm, een uraanlaag met een dikte in een bereik van 100 nm - 200 nm en een rutheniumlaag met een dikte in een bereik van 70 nm - 130 nm.

Aangezien de volgorde van de lagen voor de transmissie 20 onbelangrijk is, is het mogelijk chemische weinig stabiele elementen of verbindingen door bedekking met stabiele elementen tegen schadelijke omgevingsinvloeden (bijvoorbeeld oxidatie) te beschermen.

Volgens de uitvinding kunnen de uraanhoudende lagen in een te 25 onderzoeken straalprofiel 1 van een spectraal breedbandige straling voor een EUV-gevoelige stralingsdetector 2 zijn aangebracht, voor het verkrijgen van een geschikte ontvanginrichting voor karakterisering van straling in een smal begrensd EUV-golfbereik.

8

Bij een voordelige uitvoeringsvorm volgens figuur 4 is voor de stralingsdetector 2 een folieachtig transmissielagensysteem 6, bestaand uit een combinatie uit een uraanhoudende laag 3, een laag 4 uit silicium en een laag 5 uit ruthenium, ingericht.

5 Overeenkomstig figuur 5 is het ook mogelijk om het actieve vlak van de stralingsdetector 2 direct te bedekken, hetgeen leidt tot een duidelijk hogere mechanische stabiliteit, aangezien de lagen 3, 4 en 5 op een vast substraat zijn opgebracht.

10 In verdere uitvoeringsvormen van de uitvinding wordt transmitterende EUV-straling 7 in zichtbare straling getransformeerd en met een in VIS bereik gevoelige ontvanger 2' aangetoond.

Dat kan het gevolg zijn van het feit dat op het 15 transmissielagensysteem tenminste een laag 11 uit fluorescerend materiaal is aangebracht, die bij bestraling met een transmitterende EUV-straling 7 fluorescente straling 8 in het zichtbare spectrale bereik afgeeft.

Indien voor het fluorescerende materiaal bijvoorbeeld een CE:YAG-20 kristal wordt toegepast, dan kan deze als drager 9 dienen, die met de lagen 3, 4 en 5 is bedekt (Figuur 6).

Wanneer het fluorescerend materiaal niet zelfdragend is, bijvoorbeeld P43, dan komt overeenkomstig figuur 7 een voor het zichtbare 25 spectrale bereik transparante drager 10 voor de lagen 3, 4, 5 en de laag 11 uit het fluorescerende materiaal in aanmerking.

Aansluitend is het mogelijk, de ontvanger zelf als drager te benutten, waarbij de lagen 3, 4, 5 en het fluorescerende materiaal direct op 30 de ontvanger 2' zijn aangebracht (fig. 8).

9

Geschikte detectoren zijn bijvoorbeeld EUV-gevoelige fotodioden, CCD en fluorescente schermen. Bijzonder voordelig is echter de combinatie van het transmissielagensysteem met plaatsbepalende detectoren, zoals 5 CCD-arrays of fluorescente schermen, die een ruimtelijke karakterisering van EUV-straalprofielen toestaan.

1033243

Claims

1. Smalbandige transmissiefilter voor EUV-straling, voorzien van een transmissielagensysteem (6), dat tenminste een uraanhoudende laag (3) 5 omvat.

2. Transmissiefilter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het transmissielagensysteem (6) tenminste een verdere laag (4, 5) omvat, waarin tenminste een element is voorzien, dat het transmissievenster van 10 het uraan buiten een bereik van 13,365 nm tot 13,635 nm onderdrukt.

3. Transmissiefilter volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat een van de verdere lagen (4) silicium bevat.

4. Transmissiefilter volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat een van de verdere lagen (5) ruthenium bevat.

5. Transmissiefilter volgens conclusie 2 , met het kenmerk, dat het transmissielagensysteem (6) bestaat uit een siliciumlaag met een dikte in 20 een bereik van 280 nm - 520 nm, een uraanlaag met een dikte in een bereik van 100 nm - 200 nm en een rutheniumlaag met een dikte in een bereik van 70 nm - 130 nm omvat.

6. Transmissiefilter volgens een der conclusies 1-5, met het 25 kenmerk, dat op het transmissielagensysteem (6) tenminste een laag (11) uit fluorescerend materiaal is aangebracht, die bij bestraling met getransmitteerde EUV-straling fluorescente straling in het zichtbare bereik afgeeft. 1033243

7. Transmissiefilter volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de fluorescente straling afgevende laag uit zelfdragend fluorescent materiaal bestaat.

8. Transmissiefilter volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het transmissielagensysteem en de laag uit fluorescent materiaal op een voor het zichtbare spectrale bereik transparante drager zijn aangebracht.

9. Ontvanginrichting voor karakterisering van EUV-straling, waarbij 10 een transmissielagensysteem (6) volgens een der conclusies 1 tot 5 op de straalintreedzijde van een stralingsdetector (2) is aangebracht.

10. Ontvanginrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het transmissielagensysteem (6) als folie is ingericht. 15

11. Ontvanginrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het transmissielagensysteem (6) op het actieve bovenvlak van de stralingsdetector (2) is aangebracht.

12. Ontvanginrichting volgens een der conclusies 9 tot 11, met het kenmerk, dat de stralingsdetector (2) een EUV gevoelige fotodiode is.

13. Ontvanginrichting volgens een der conclusies 9 tot 11, met het kenmerk, dat de stralingsdetector (2) een EUV gevoelige CCD-array is. 25

14. Ontvanginrichting voor karakterisering van EUV-straling, waarbij na een transmissiefilter volgens een der conclusies 6 tot 8 een in het zichtbare spectrale bereik opererende ontvanger (2') is voorzien.

15. Ontvanginrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de in het zichtbare spectrale bereik opererende ontvanger (2') een camera is.

16. Ontvanginrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de 5 camera als digitale camera is uitgevoerd. 1033243