NL2002545C2

NL2002545C2 - Werkwijze voor het splitsen van een bundel met elektromagnetische straling met golflengtes in het extreem ultraviolet (euv) en het infrarood (ir) golflengtegebied en optisch tralie en optische inrichting daarvoor.

Info

Publication number: NL2002545C2
Application number: NL2002545A
Authority: NL
Inventors: Frederik Bijkerk; Frederik Albert Goor; Antonius Johannes Ronald Boogaard
Original assignee: Univ Twente
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2010-08-24
Also published as: WO2010095942A1

Description

WERKWIJZE VOOR HET SPLITSEN VAN EEN BUNDEL MET ELEKTROMAGNETISCHE STRALING MET GOLFLENGTES IN HET EXTREEM ULTRAVIOLET (EUV) EN HET INFRAROOD (IR) GOLFLENGTEGEBIED EN OPTISCH TRALIE EN OPTISCHE INRICHTING DAARVOOR

De uitvinding betreft een werkwijze voor het in een optische inrichting uit een gegenereerde bundel met primaire elektromagnetische straling met een golflengte in het extreem ultraviolet golflengtegebied (EUV-straling) en parasitaire 5 straling met een golflengte in het infrarood golflengtegebied (IR-straling) uitsplitsen van de primaire straling met behulp van een reflecterend optisch tralie van het type blazed grating, dat in een dwarsdoorsnede een zaagtandprofiel vertoont dat zich met een bepaalde periodiciteit (de 10 lijnafstand (a) van het tralie uitstrekt over een hoofdvlak, waarbij de lange zijden van het zaagtandprofiel een bepaalde scherpe hoek (de blazehoek (γ)) insluiten met het hoofdvlak.

Deze werkwijze is in het bijzonder bedoeld te worden toegepast in een inrichting voor EUV-lithografie. De bron 15 voor de benodigde EUV-straling in een dergelijke inrichting is bijvoorbeeld een plasma, dat wordt geëxciteerd met een bundel infrarood (IR) licht, met een golflengte van 10,6 pm, afkomstig uit een C02-laser. Bij de excitatie van een plasma met behulp van IR-licht wordt ca. 5% van het vermogen dat 20 invalt op een target dat het plasma genereert geconverteerd in EUV-straling, wordt een gedeelte van het niet geconverteerde IR-licht op vooraf bepaalde wijze geabsorbeerd, en wordt een gedeelte als parasitaire straling door het plasma gereflecteerd in de richting van de optische 25 componenten die de gegenereerde EUV-straling collimeren. De hieruit voortvloeiende aanwezigheid van parasitaire IR-straling in de primaire bundel EUV-straling leidt tot ongewenste effecten, zoals het opwarmen van optische componenten of een in de lithografie-inrichting te belichten 30 fotolaklaag.

Uit WO 02/12928 A2 is een werkwijze bekend voor het 2 elimineren van zichtbaar licht en ultraviolet licht uit een gegenereerde bundel EUV-straling. Volgens deze werkwijze wordt gebruik gemaakt van een diffractief spectraalfilter in een optische condensor in een inrichting voor lithografie met 5 extreem ultraviolet straling. Het spectraalfilter is een reflecterend optisch tralie van het type blazed grating, met een ruimtelijke frequentie van de lijnen van het tralie van ongeveer 150 tot 2000 mm"1, hetgeen correspondeert met een waarde voor de lijnafstand a van 0,5 tot 6,6 pm. Bij deze 10 lijnafstand wordt zichtbaar licht dat invalt op het tralie gereflecteerd op de schuine vlakken die tezamen het blazed grating vormen, terwijl invallende EUV-straling en DUV-straling (diep ultraviolette straling) door het tralie in verschillende ordes onder verschillende hoeken worden 15 verstrooid. Volgens de beschreven werkwijze verdwijnt zichtbaar licht als gevolg van de reflectie op het tralie uit de bundel, wordt verstrooide DUV-straling afgebogen naar absorptielichamen en wordt althans een deel van de gewenste straling doorgelaten in een daartoe opgestelde apertuur.

20 De bekende werkwijze heeft het nadeel dat althans een deel van de gewenste EUV-straling door het blazed grating tralie als gevolg van hogere-orde diffracties onder verschillende hoeken wordt afgebogen, en dus niet in een gewenste richting wordt doorgelaten en voor de beoogde 25 toepassing, bijvoorbeeld lithografie, verloren gaat.

Het is een doel van de uitvinding een werkwijze te verschaffen voor het afsplitsen van een bundel EUV-straling uit een gegenereerde bundel die parasitaire IR-straling bevat, waarbij het vermogen van de gegenereerde EUV-straling 30 ook na het afsplitsen van parasitaire straling niet althans in verwaarloosbare mate afneemt.

Dit doel wordt bereikt, en andere voordelen worden gerealiseerd, met een werkwijze van het in de aanhef omschreven type, die overeenkomstig de uitvinding de stappen 35 omvat van (i) het bepalen van de blazehoek (γ) van een optisch tralie van het type blazed grating op zodanige wijze, dat van 3 een gegenereerde bundel, die ten opzichte van de normaal op het hoofdvlak invalt op het tralie onder een invalshoek die in een projectie op een vlak loodrecht op de lijnen van het tralie gelijk, en overigens nagenoeg gelijk is aan de 5 blazehoek (γ), de primaire straling in een projectie op een vlak loodrecht op de lijnen van het tralie in een richting tegengesteld aan die van de invallende bundel wordt gereflecteerd, en de parasitaire straling onder een aantal van de invalshoek verschillende hoeken (αχ, og, ..., αη, waarbij 10 η een geheel getal is) door het tralie wordt gereflecteerd, (ii) het verschaffen van een optisch tralie van het type blazed grating met een volgens de stap (i) bepaalde waarde van de blazehoek (γ), en (iii) het plaatsen van het optische tralie in de 15 optische inrichting onder een zodanige hoek ten opzichte van een gegenereerde bundel, dat deze bundel ten opzichte van de normaal op het hoofdvlak onder de blazehoek (γ) invalt op het tralie.

De hoeken og, cg, ... og, waaronder de parasitaire straling 20 met een golflengte λρ in le, 2e, ..., ne orde wordt gereflecteerd, zijn bepaald door de tralievergelijking:

K

— = sinam-siny (m = 1, 2, ...,n) 2a 25 Onder een invalshoek nagenoeg gelijk aan de blazehoek (γ) wordt verstaan een invalshoek waarbij de invallende bundel nagenoeg, maar niet exact loodrecht op de schuine vlakken van het tralie invalt, op zodanige wijze dat de uittredende EUV-bundel niet tegengesteld aan de inkomende 30 bundel naar de bron wordt gereflecteerd, maar met behulp van op zich bekende optische elementen naar een beoogde locatie kan worden geleid.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt de blazehoek (γ) zodanig gekozen, dat deze verschilt van een 35 aldus berekende hoeken og, og, ..., og waaronder de parasitaire straling met golflengte λρ wordt gereflecteerd door het tralie, en worden de te splitsen bundel en het tralie zodanig 4 ten opzichte van elkaar georiënteerd, dat de bundel loodrecht invalt op de lange zijden die het zaagtandprofiel van het tralie vormen.

In een praktisch voordelige uitvoeringsvorm van de 5 werkwijze volgens de uitvinding bedraagt de lijnafstand (a) ten minste 10 pm.

Een lijnafstand van ten minste 10 pm biedt het voordeel dat het aantal ordes waaronder parasitaire straling gereflecteerd kan worden beperkt is tot ca. 10. Bovendien 10 zijn bij deze lijnafstand de lange zijden die het zaagtandprofiel vormen voldoende breed om daarop een meerlagenstructuur te kunnen deponeren, welke meerlagenstructuur als reflector voor de invallende EUV straling fungeert.

15 Bij voorkeur is bij de werkwijze volgens de uitvinding het oppervlak van het optische tralie bedekt met een stapeling van dunne films die in hoofdzaak de EUV-straling verstrooien, welke dunne films zijn gescheiden door scheidingslagen met een dikte in de orde van grootte van een 20 kwart van de golflengte van de straling, welke scheidingslagen in hoofdzaak de EUV-straling niet verstrooien.

De uitvinding betreft voorts een optisch tralie van het type blazed grating, voor het uitvoeren van de hierboven 25 beschreven werkwijze, waarbij de lijnafstand (a) ten minste 10 pm bedraagt.

In een uitvoeringsvorm van een dergelijk optisch tralie is het oppervlak ervan bedekt met een stapeling van dunne films die in hoofdzaak de EUV-straling verstrooien, welke 30 dunne films zijn gescheiden door scheidingslagen met een dikte in de orde van grootte van de golflengte van de straling, welke scheidingslagen in hoofdzaak de EUV-straling niet verstrooien.

In een uitvoeringsvorm van een dergelijk optisch tralie 35 zijn de dunne films in hoofdzaak vervaardigd uit ten minste een van de materialen uit de groepen overgangselementen uit de vierde, vijfde en zesde periode en uit de reeks van de 5 zeldzame aarden van het periodiek systeem der elementen, bijvoorbeeld cobalt (Co), nikkel (Ni), niobium (Nb), molybdeen (Mo), wolfraam (W), renium (Re), iridium (Ir) en lanthaan (La).

5 De scheidingslagen zijn bijvoorbeeld vervaardigd uit ten minste een van de materialen uit de groep lithium (Li), lithiumhalogeniden, beryllium (Be), borium (B), boriumcarbide (B4C) , koolstof (C), silicium (Si) en gepassiveerd silicium (Si:H).

10 In een praktisch voordelige uitvoeringsvorm omvat een optisch tralie volgens de uitvinding een als blazed grating gevormd substraat van siliciumoxide (SiCb) waarop een stapeling van dunne films molybdeen (Mo), gescheiden door scheidingslagen van silicium (Si) is gedeponeerd.

15 In weer een uitvoeringsvorm van een tralie volgens de uitvinding zijn de scheidingslagen telkens aan ten minste één zijde bedekt door een tussenlaag van een van de materialen van de dunne films en de scheidingslagen verschillend materiaal.

20 Gevonden is dat de aanwezigheid van tussenlagen resulteert in meerlagenspiegel met een substantieel hogere reflectiviteit voor straling in het EUV-gebied dan meerlagenspiegels zonder dergelijke tussenlagen.

In een uitvoeringsvorm waarin de scheidingslagen zijn 25 vervaardigd uit ten minste een van de materialen uit de groep koolstof (C) en gepassiveerd silicium (Si:H), zijn deze bijvoorbeeld telkens aan ten minste één zijde bedekt door een tussenlaag van silicium (Si) .

Het hoofdvlak in een optisch tralie volgens de 30 uitvinding is in een uitvoeringsvorm een plat vlak

In weer een uitvoeringsvorm is het hoofdvlak van het tralie een concaaf gekromd vlak, waarmee het tralie in wezen concaaf is. Een concaaf tralie biedt het voordeel dat de door de lichtbron gegenereerde bundel gecollimeerd wordt, en met 35 hoge efficiency kan worden benut. Een concaaf tralie biedt voorts het voordeel dat dit in voorkomende situaties bijvoorbeeld kan worden geplaatst op een in reeds in een 6 optische inrichting aanwezige collector, waarmee de functies van het bundelen van licht en het scheiden van golflengtes door één optisch element worden uitgevoerd.

De uitvinding betreft voorts een inrichting, voorzien 5 van een optisch tralie voor het uitvoeren van een hierboven beschreven werkwijze, waarbij het tralie in thermisch contact is met warmte-afvoermiddelen voor het afvoeren van door een op het tralie invallende bundel gegenereerde warmte.

Opgemerkt zij dat in het voorgaande onder "tralie van 10 het type blazed grating" eveneens dient te worden begrepen een tralie waarvan de blazehoek y gelijk is aan 0°, welk tralie wordt gevormd door een substraat dat bedekt is met een aantal op onderling gelijke afstand aangebrachte evenwijdige stroken met gelijke breedte van stapelingen van dunne films 15 die in hoofdzaak de EUV-straling verstrooien, welke dunne films zijn gescheiden door scheidingslagen met een dikte in de orde van grootte van een kwart van de golflengte van de straling, welke scheidingslagen in hoofdzaak de EUV-straling niet verstrooien.

20 De uitvinding zal in het nu volgende worden toegelicht aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden, onder verwijzing naar de tekeningen.

In de tekeningen tonen

Fig. 1 in dwarsdoorsnede een schematisch aanzicht van 25 een deel van een optisch tralie volgens de uitvinding en een daarop invallende bundel straling die primaire EUV-straling en parasitaire IR-straling omvat,

Fig. 2 in een schematische voorstelling een deel van een inrichting voor het splitsen van een bundel die primaire EUV-30 straling en parasitaire IR-straling omvat,

Fig. 3 het tralie van fig. 2 met invallende en uittredende EUV-bundel, en

Fig. 4 in dwarsdoorsnede een schematisch aanzicht van een deel van een optisch tralie volgens een eerste 35 uitvoeringsvorm, voorzien van een daarop gedeponeerde meerlagenstructuur.

Fig. 5 in dwarsdoorsnede een schematisch aanzicht van 7 een deel van een optisch tralie volgens een tweede uitvoeringsvorm, voorzien van een daarop gedeponeerde meerlagenstructuur.

In de figuren worden overeenkomstige onderdelen 5 aangeduid met dezelfde verwijzingsgetallen.

Fig. 1 toont in een dwarsdoorsnede een deel van een optisch tralie 1 van het type blazed grating, dat een zaagtandprofiel vertoont dat zich met een bepaalde periodiciteit (de lijnafstand a van het tralie) uitstrekt 10 over een hoofdvlak 2, waarbij de lange zijden 3 van het zaagtandprofiel een scherpe hoek γ (de blazehoek) insluiten met het hoofdvlak 1. De blazehoek γ is op de hierboven beschreven wijze zodanig bepaald dat van een ten opzichte van de normaal 4 op het hoofdvlak 1 onder de blazehoek γ in het 15 vlak van tekening invallende gegenereerde bundel (voorgesteld door pijl 5), met (primaire) EUV-straling en (parasitaire) IR-straling, de EUV-straling in een richting tegengesteld aan de invalsrichting wordt gereflecteerd (voorgesteld door pijl 6), en de IR-straling door het tralie 1 wordt gereflecteerd 20 onder een aantal hoeken (waarbij de reflectie in nulde orde, waarvoor αο,= -γ, is weergegeven door pijl 7).

Fig. 2 toont een deel van een inrichting 10 met een scherm 8 met spleet 9 en (in dwarsdoorsnede) een tralie 1 van het type blazed grating, voor het splitsen van een bundel 5 25 die primaire EUV-straling en parasitaire IR-straling omvat.

De te splitsen bundel 5 valt via de spleet 9 in op het tralie 1, onder een hoek die gelijk is aan de blazehoek γ , zoals hierboven beschreven bij fig. 1, waarbij de primaire bundel EUV-straling wordt gereflecteerd en volgens pijl 6 uittreedt 30 door de spleet 9, waarna invallende en uittredende bundel volgens op zich bekende optische technieken worden gescheiden, zoals hierna toegelicht bij fig. 3. De parasitaire bundel IR-straling wordt door het tralie 1 in nulde orde onder een hoek -γ gereflecteerd (voorgesteld door 35 pijl 7), en in hogere ordes onder hoeken am in richtingen (voorgesteld door pijlen 11) die verschillen van de invalshoek γ.

8

Fig. 3 toont het tralie van fig. 2 met invallende en uittredende EUV-bundel 5, 6. Zoals hierboven is toegelicht treedt bij een invalshoek die exact gelijk is aan de blazehoek γ de EUV-bundel 6 uit in een richting exact 5 tegengesteld aan de invallende bundel 5. De intredende en uittredende bundels 5, 6 zijn op eenvoudige wijze te scheiden door het tralie 1 over een uiterst kleine rotatiehoek te roteren (voorgesteld door gekromde pijl 16) om een rotatieas 15, loodrecht op de invalsrichting 5, 6. Hierbij draait in 10 het afgebeelde voorbeeld bij een rechtse rotatie het rechter (bovenste) deel van het tralie 1 in het vlak van tekening, draait het linker (onderste) deel van het tralie 1 uit het vlak van tekening, blijft de invallende bundel 5 in het vlak van tekening en draait de uittredende bundel 6 op een wijze 15 compatibel met de draaiing van het tralie 1 over de genoemde rotatiehoek. De waarde van de rotatiehoek wordt bepaald door de specifieke omstandigheden, zoals de afmetingen van de optische inrichting waarin het tralie 1 is opgenomen.

Fig. 4 toont in detail een deel van een tralie 1, met 20 een zaagtandvormig substraat 12 van Si02, waarop een meerlagenstructuur van afwisselend lagen molybdeen 14 en lagen silicium 13 is gedeponeerd.

Fig. 5 toont in detail een deel van een tralie 17, met een vlak substraat 12 van Si02, waarop een meerlagenstructuur 25 van evenwijdige stroken van gelijke breedte van afwisselend lagen molybdeen 14 en lagen silicium 13 op onderling gelijke afstanden is gedeponeerd. De tralieafstand a wordt in deze uitvoeringsvorm gegeven door de som van de breedte van een afzonderlijke strook en genoemde afstand tussen twee stroken.

Claims

1. Werkwijze voor het in een optische inrichting (10) uit een gegenereerde bundel (5) met primaire elektromagnetische straling met een golflengte in het extreem ultraviolet golflengtegebied (EUV-straling) en parasitaire 5 straling met een golflengte in het infrarood golflengtegebied (IR-straling) uitsplitsen van de primaire straling met behulp van een reflecterend optisch tralie (1) van het type blazed grating, dat in een dwarsdoorsnede een zaagtandprofiel vertoont dat zich met een bepaalde periodiciteit (de 10 lijnafstand (a) van het tralie) uitstrekt over een hoofdvlak (2), waarbij de lange zijden (3) van het zaagtandprofiel een bepaalde scherpe hoek (de blazehoek (γ)) insluiten met het hoofdvlak (2), gekenmerkt door de stappen van (i) het bepalen van de blazehoek (γ) van een optisch 15 tralie (1) van het type blazed grating op zodanige wijze, dat van een gegenereerde bundel (5), die ten opzichte van de normaal (4) op het hoofdvlak (2) invalt op het tralie (1) onder een invalshoek die in een projectie op een vlak loodrecht op de lijnen van het tralie (2) gelijk is aan, en 20 overigens nagenoeg gelijk is aan de blazehoek (γ) , de primaire straling in een projectie op een vlak loodrecht op de lijnen van het tralie (1) in een richting (6) tegengesteld aan die van de invallende bundel wordt gereflecteerd, en de parasitaire straling onder een aantal van de invalshoek 25 verschillende hoeken (eg, a2, an, waarbij n een geheel getal is) door het tralie (1) wordt gereflecteerd, (ii) het verschaffen van een optisch tralie (1) van het type blazed grating met een volgens de stap (i) bepaalde waarde van de blazehoek (γ), en 30 (iii) het plaatsen van het optische tralie (1) in de optische inrichting (10) onder een zodanige hoek ten opzichte van een gegenereerde bundel (5), dat deze bundel (5) ten opzichte van de normaal (4) op het hoofdvlak (2) onder de blazehoek (γ) invalt op het tralie (1).

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de lijnafstand (a) ten minste 10 μιη bedraagt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het oppervlak van het optische tralie (1) is bedekt met een stapeling van 5 dunne films (14) die in hoofdzaak de EUV-straling verstrooien, welke dunne films (14) zijn gescheiden door scheidingslagen (13) met een dikte in de orde van grootte van een kwart van de golflengte van de straling, welke scheidingslagen (13) in hoofdzaak de EUV-straling niet 10 verstrooien.

4. Optisch tralie (1) van het type blazed grating, dat in een dwarsdoorsnede een zaagtandprofiel vertoont dat zich met een bepaalde periodiciteit (de lijnafstand (a) van het tralie (1)) uitstrekt over een hoofdvlak (2), waarbij de lange 15 zijden (3) van het zaagtandprofiel een bepaalde scherpe hoek (de blazehoek (γ)) insluiten met het hoofdvlak (2), voor het uitvoeren van een werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de lijnafstand (a) ten minste 10 pm bedraagt.

5. Optisch tralie (17) voor het uitvoeren van een werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat dit gevormd door een substraat (12) dat bedekt is met een aantal op onderling gelijke afstand aangebrachte evenwijdige stroken met gelijke breedte van stapelingen van dunne films 25 (14) die in hoofdzaak de EUV-straling verstrooien, welke dunne films (14) zijn gescheiden door scheidingslagen (13) met een dikte in de orde van grootte van een kwart van de golflengte van de straling, welke scheidingslagen (13) in hoofdzaak de EUV-straling niet verstrooien.

6. Optisch tralie (1, 17) volgens een der conclusies 4- 5, met het kenmerk, dat het oppervlak ervan is bedekt met een stapeling van dunne films (14) die in hoofdzaak de EUV-straling verstrooien, welke dunne films (14) zijn gescheiden door scheidingslagen (13) met een dikte in de orde van 35 grootte van een kwart van de golflengte van de straling, welke scheidingslagen (13) in hoofdzaak de EUV-straling niet verstrooien.

7. Optisch tralie (1, 17) volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de dunne films (14) in hoofdzaak zijn vervaardigd uit ten minste een van de materialen uit de groepen overgangselementen uit de vierde, vijfde en zesde 5 periode en uit de reeks van de zeldzame aarden van het periodiek systeem der elementen.

8. Optisch tralie (1, 17) volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de dunne films (14) in hoofdzaak zijn vervaardigd uit ten minste een van de materialen cobalt (Co), 10 nikkel (Ni), niobium (Nb), molybdeen (Mo), wolfraam (W), renium (Re), iridium (Ir) en lanthaan (La).

9. Optisch tralie (1, 17) volgens een der conclusies 4- 8, met het kenmerk, dat de scheidingslagen (13) zijn vervaardigd uit ten minste een van de materialen uit de groep 15 lithium (Li), lithiumhalogeniden, beryllium (Be), borium (B), boriumcarbide (B4C), koolstof (C), silicium (Si) en gepassiveerd silicium (Si:H).

10. Optisch tralie (1, 17) volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat dit een als blazed grating gevormd substraat 20 (12) van siliciumoxide (Si02) omvat waarop een stapeling van dunne films (14) molybdeen (Mo), gescheiden door scheidingslagen (13) van silicium (Si) is gedeponeerd.

11. Optisch tralie (1, 17) volgens een der conclusies 4- 9, met het kenmerk, dat de scheidingslagen (13) telkens aan 25 ten minste één zijde zijn bedekt door een tussenlaag van een van de materialen van de dunne films en de scheidingslagen verschillend materiaal.

12. Optisch tralie (1, 17) volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de scheidingslagen zijn vervaardigd uit ten 30 minste een van de materialen uit de groep koolstof (C) en gepassiveerd silicium (Si:H), en het materiaal van de tussenlaag silicium (Si) is.

13. Optisch tralie (1, 17) volgens een der conclusies 4-12, met het kenmerk, dat het hoofdvlak (2) een plat vlak is.

14. Optisch tralie volgens een der conclusies 4-12, met het kenmerk, dat het hoofdvlak een gekromd vlak is.

15. Optische inrichting (10) voor het uitvoeren van een werkwijze volgens een der conclusies 1-3, voorzien van een optisch tralie (1, 17) volgens een der conclusies 4-14, met het kenmerk, dat het tralie (1) in thermisch contact is met warmte-afvoermiddelen voor het afvoeren van door een op het 5 tralie (1) invallende bundel (5) gegenereerde warmte.