WO2006131093A1 - Method and device for reflection of radiation in the euv or x-ray wavelength range and method for producing a material having a refractive index sutiable therefor - Google Patents

Method and device for reflection of radiation in the euv or x-ray wavelength range and method for producing a material having a refractive index sutiable therefor Download PDF

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WO2006131093A1
WO2006131093A1 PCT/DE2006/000931 DE2006000931W WO2006131093A1 WO 2006131093 A1 WO2006131093 A1 WO 2006131093A1 DE 2006000931 W DE2006000931 W DE 2006000931W WO 2006131093 A1 WO2006131093 A1 WO 2006131093A1
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radiation
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refractive index
incidence
wavelength range
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Hartmut Hillmer
Martin Rohrbach
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Universität Kassel
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70316Details of optical elements, e.g. of Bragg reflectors, extreme ultraviolet [EUV] multilayer or bilayer mirrors or diffractive optical elements
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    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/7095Materials, e.g. materials for housing, stage or other support having particular properties, e.g. weight, strength, conductivity, thermal expansion coefficient
    • G03F7/70958Optical materials or coatings, e.g. with particular transmittance, reflectance or anti-reflection properties

Definitions

  • the invention relates to methods and apparatus of the genera specified in the preambles of claims 1, 15 and 19.
  • the technical problem of the present invention is generally to increase the reflectivity as noticeably as possible, in particular in the wavelength range of about 10 nm to 14 nm or even down to the X-ray range, in order thereby for the application of Method and Devices of the types described at the beginning to provide mirror reflectivities in the value range between 0 and 1, which approach as close as possible to 1.
  • the increased reflectivities or the reflective components having them can be used independently of whether they are z. B. for mirrors, reflection or transmission masks in lithography or for other purposes.
  • the invention is based on the recognition that the above-described problems are at least partly due to the fact that in the art tacitly assumed that the reflection at a reflective interface with an angle of incidence of about 0 ° must be possible (z. B. DE 102 41 330 Al), because even at angles of incidence of 10 ° or more such a steep drop in reflectivity occurs (eg, 101 55 711 Al) that larger angles of incidence must be avoided.
  • the invention proposes to exploit the possible total reflection in the transition from an optically denser medium into an optically thinner medium.
  • the invention provides the significant advantage that the mirrors of EUV lithography systems no longer have to consist of complicated layer bodies, since in principle even a single layer is sufficient for achieving the total reflection.
  • Figure 1 is a schematic diagram of the inventive method for the reflection of radiation in the EUV wavelength range.
  • FIGS. 7 and 8 schematically show two preferred embodiments of an optical component according to the invention, which can be used in the method according to FIG. 1;
  • FIGS. 9 and 10 show the results of theoretical model calculations with respect to the total reflection of moldybdenum at a wavelength of 13.4 nm;
  • FIG. 15 means for polarizing the radiation reflected according to the invention
  • FIG. 16 schematically shows the general course of the refractive index and the extinction coefficient as a function of the frequency
  • FIG. 17 schematically shows an enlarged detail from FIG. 16 for explaining a preferred production of an optical material which is particularly suitable for the purposes of the invention.
  • Fig. 18 and 19 schematically each a lithography system, which is equipped with reflective components according to the invention.
  • Fig. 1 shows a reflective optical component in the form of a mirror with a layer 1, which is surrounded by a medium 2.
  • the layer 1 and the medium 2 form, inter alia, an interface 3 which is flat here and intended for reflection of electromagnetic radiation in a wavelength range between 10 nm and 14 nm (EUV range).
  • a radiation source 4 is provided on a side intended for the incidence of the radiation on the boundary surface 3, preferably a plasma light source which generates an incident beam 5 with a wavelength lying in the EUV range or a corresponding wavelength band.
  • the beam 5 is reflected at the interface 3 and leaves it as a reflected beam 6.
  • a normal 7 to the interface 3 forms with the incident beam 5 an angle of incidence Ce 1 , the same reflection angle a ⁇ between the normal 7 and the reflected beam 6 results.
  • the medium 2 is formed by a first material with a first refractive index% and lies on that side of the interface 3 on which the radiation source 4 and the incident light beam 5 are located.
  • the layer 1 is formed by a second material having a second refractive index n 2 and arranged on the side facing away from the incident beam 5 side of the interface 3.
  • the first material eg air, vacuum or a fluid
  • the second material has a refractive index n 2 ⁇ 1.
  • the beam 5 is totally reflected at an impact point 8 on the interface 3, provided that the angle of incidence a x ⁇ a c , where a c is the critical angle from which the total reflection begins.
  • a c is the critical angle from which the total reflection begins.
  • Fig. 2 Analogous conditions result in the embodiments according to Fig. 2 to 5, in which the same parts have the same, possibly additionally provided with a letter reference numerals.
  • a difference to Fig. 1 is only that there are other geometric relationships.
  • Fig. 2 z. B. a curved interface 3a is provided.
  • Fig. 3 shows two at an angle of 90 °. other standing, respectively planar boundary surfaces 3b and 3c.
  • FIG. 4 shows three boundary surfaces 3d, 3e and 3f which adjoin one another at obtuse angles.
  • Fig. 5 shows a cube corner with three at 90 ° adjacent boundary surfaces 3g, 3h and 3i.
  • all interfaces 3 are formed as transitions from a material with U 1 ⁇ 1 into a material with n 2 ⁇ 1, ie as transitions from an optically denser to an optically thinner medium.
  • the angles of incidence of the beams 5 impinging on these boundary surfaces 3 are each chosen such that total reflection results and, in addition, in FIGS. 3 and 5 the incident electromagnetic radiation is reflected in parallel.
  • the points of impact of the beams 5 on the interfaces 3 are designated in FIGS. 2 to 5 by the reference numerals 8a to 8m.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment in which, between the layer 1 and the surrounding medium 2, a boundary surface 3j which differs in a different way from FIG. 2 is present.
  • This is designed such that incident beams 5 coming from the radiation source 4 are reflected at impact points 8n to 8s and then focused as reflected beams 6 all at a point 9.
  • all involved angles of incidence a v to a 5 above a critical angle a c which results from the material pairing used in the individual case or the refractive indices Ei 1 and n 2 and total reflection has the consequence.
  • the embodiment according to Fig. 7 differs from that of Fig. 1 in that the layer 1 is not formed as a comparatively thick disk, but as a very thin zone Ia applied to a carrier body or a carrier substrate 10 (eg., Silicon) is.
  • a carrier body or a carrier substrate 10 eg., Silicon
  • This has the advantage that the circumstances under comparatively expensive material having a refractive index n 2 ⁇ 1 can be cost-saving applied as a thin film on a thick, solid support material and combined therewith to form a reflective optical component.
  • the embodiment of Fig. 7 is used in the same manner as described above for the embodiment of Fig. 1.
  • the embodiment according to Fig. 8 corresponds to that according to Fig.
  • the cover layer 11 consists of a third material having a third refractive index n 3 , which is preferably significantly greater than the refractive index n 2 .
  • the incident beam 5 in this case is preferably directed onto the boundary surface 12 at such an angle of incidence that a beam 15 penetrating the cover layer 11 in FIG. 8 strikes the boundary surface 3k at an angle of incidence which is equal to or greater than as the critical angle of total reflection.
  • the reflected beam 6 has practically the same intensity as the incident beam 5, provided that the cover layer 11 is adequately selected by suitable choice of the third material, ensuring that it reflects and possibly absorbs it Share is small.
  • the refractive index n 3 could also be smaller than the refractive index U 1 and the angle of incidence ⁇ so chosen that it is smaller than the angle of total reflection at a point of impact on the boundary surface 12.
  • the three layers Ia, 10 and 11 are suitably connected to a compact, designed as a multi-layer body component firmly together.
  • the first material used in all exemplary embodiments is preferably a material with n t ⁇ 1, in particular air with n «1, unless the use of a vacuum or a suitable fluid is preferred.
  • the second material are preferably materials such as molybdenum, ruthenium, rhodium or palladium, all of which have a refractive index n 2 ⁇ 1 in the wavelength range between 10 nm and 14 nm.
  • FIGS. 9, 10 and 11, 12 and 13 and 14 show the dependencies of the reflectivity on the angle of incidence of the electrical radiation for the materials Molybdenum, ruthenium and rhodium in a linear scale, while the same dependencies are shown in Figs. 10, 12 and 14 with a logarithmic plot of reflectivity.
  • a refractive index n ⁇ 0.9199 for molybdenum, n ⁇ 0.8859 for ruthenium and n »0.8734 for rhodium are assumed, each at a wavelength of the incident radiation (beam 5 in FIG.
  • angles of incidence are considered appropriate for the application of the method according to the invention, which are so little below a c that the total reflectivity is well above 80%, such.
  • eleven mirrors of the type described may be used in a stepper such that at least 8.5% (at 80% reflectivity per element) or 31.5% (at 90% reflectivity per element) of the existing radiant energy is present in the wafer which would be a significant step forward from the 2% previously thought possible.
  • angles of incidence between a c and a G by using multilayer bodies having multiple total reflecting interfaces, reflectivities of nearly 100% may be achieved.
  • a resulting, further advantage of the invention is that the thickness of the layer 1 can be chosen comparatively small. It only has to be so large that the total reflection, which is physically a surface effect, can take place. Layer thicknesses of at least 30 nm are hitherto regarded as completely sufficient. For this reason too, the exemplary embodiment according to FIG. 7 is considered best at present, according to which the layer 1a is formed only as a thin film on a carrier substrate 10. Apart from that, an absorption of the order of 1% or 2% would still lead to a reflectivity of about 98%, which means a huge jump compared to the previously possible 70%.
  • FIG. 15 shows schematically a highly reflecting surface of a layer 1 according to the invention adjacent to an interface 3 according to FIG. 1.
  • elements 17 in the form of ribs, lines, lines, trenches or the like are formed with the target, the reflected one Beam 6 ( Figure 1) to be polarized in a preselected manner.
  • These elements 17 suitably have dimensions which are smaller than the wavelengths or wavelength ranges used and can also be produced by nanotechnological self-organization. On the total reflectivity of the interface 3, the elements 17 have no influence.
  • a certain degree of polarization could also be obtained by using a plurality of interfaces of the type described one behind the other.
  • Fig. 16 shows schematically and in general form the course of the refractive indices (refractive indices) and the extinction coefficients of a solid layer as a function of the frequency, for.
  • silicon or molybdenum As for the material silicon or molybdenum. It can be seen that it can be recycled at frequencies f x and f 4 comes to absorption maxima due to resonances which od at the molecular, ionic, atomic or electron oscillations.
  • the largest frequency f j caused by an electron oscillator is particular to the purposes of the invention significant because it corresponds to wavelengths in the described EUV range and can lead to refractive indices of n ⁇ 1.
  • FIG. 16 also the great variations in the refractive indices, wherein the turning points of the n-curve at the frequencies f] to f 4 are.
  • Fig. 17 is shown with a solid line 18, the course of the refractive index n greatly enlarged. It is assumed for the illustrated example that there is a comparatively broad frequency band f UG to f 0G above the frequency fj, which is shown in FIG. 17 with a thick line 19 and leads to refractive indices which are significantly less than 1. For the purposes of the invention, this frequency band f UG to f 0G would therefore be particularly well suited. A less suitable material for the same frequency band is shown in Fig. 17 with a dashed line 20.
  • Another possibility would be to use a material that is in a different wavelength range, for. B. in the X-ray region or z. B. 7 nm according to Fig. 16 and 17 is formed, ie correspondingly low refractive indices
  • the frequency band to be used eg. B. UG f to f OG close to f x zoom in Fig. 17
  • suitable material design and / or shift the frequency band to be used tailored completely new materials and.
  • Suitable for this purpose are numerous procedures, which include the alloying includes, in the well-known materials such.
  • molybdenum can be applied. Physically and chemically, this requires the chemical nature, the atoms or molecules (eg the masses) used in the layer, the bonding conditions (effective masses of all electrons and corresponding "spring constants") or the technological production parameters (eg optimization of the Pressure, sputtering angle, temperature, deposition rate or the like in making an alloy).
  • a concrete method for producing such a material may, for. Example, in that first a material is selected, which has a resonant frequency f y in the vicinity of the selected wavelength range. Subsequently, z.
  • the material properties are modified by alloying, wherein by stepwise changing certain parameters, the refractive index in a selected wavelength range (eg, f UG to f 0G ) to a value as far as possible below 1 of z. B. to bring 0.5 ⁇ n ⁇ l.
  • a selected wavelength range eg, f UG to f 0G
  • z. B. an electrical binding state, to de-steam.
  • a material or a combination of materials can be found that meets the requirements.
  • ruthenium, rhodium and palladium are currently considered to be most suitable.
  • the invention is suitable, inter alia, for use in lithographic systems (steppers).
  • Systems of this kind are known per se from DE 198 30 449 A1, DE 102 41 330 A1 and DE 103 09 084 A1, which are hereby incorporated by reference into the subject of the present application.
  • a typical lithographic exposure apparatus of this type is shown schematically in FIGS. 18 and 19, according to which an electromagnetic radiation coming from a radiation source 21 is directed onto a wafer 23 by means of a plurality of mirrors 22, 22a.
  • a photoresist layer 24 on which a radiation path located in the mask 25 is usually shown reduced in size, which in Fig. 18 is a transmission and in Fig. 19 is a reflection mask.
  • the mask 25 it is particularly expedient to also form the mask 25 according to FIGS. 18 and 19 in the manner described.
  • the greatest possible contrast between transparent and reflective mask parts 26 and 27 is desired. If the reflective mask parts 27 are formed in accordance with FIG. 1 and the rays coming from the radiation source 21 or from the last mirror 22a are directed at these mask parts 27 at an angle of incidence which is greater than the angle a G according to FIGS. 9 to 14 Optimum reflectivity of the mask parts 27 is also ensured. If the angle of incidence is ex; > a c , then total reflection occurs with the result that the mask parts 27 are practically opaque to the EUV rays.
  • the invention is not limited to the described embodiments, which can be modified in many ways. This applies in particular to the materials exemplified and the components produced with them.
  • the wavelength range of 10 nm to 14 nm lying in the EUV range is also only an example, since other wavelength ranges can be achieved or adjusted if the features according to the invention are analogously modified.
  • the various features may be applied in combinations other than those described and illustrated.

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Abstract

A description is given of a method for reflection of radiation (5) in the EUV or X-ray wavelength range with the application of at least one reflective interface (3) a first material (2) having a first refractive index (n1) being provided on a side of the interface (3) that is intended for the incidence of the radiation (5) , and a second material (1) having a second refractive index (n2) being provided on that side of the interface (3) which is remote from the incident radiation (5), and a preselected angle (αi) of incidence being used for the incident radiation (5). According to the invention, in the case the wavelength range of the radiation (5) used, the first refractive index (n1) is greater than the second refractive index (n2). Moreover, for the radiation (5) an angle (αi) of incidence is chosen which is greater than 0 and is less than the angle (αc) of total reflection at most by an amount such that the total reflectivity at the interface (3) for the wavelength range chosen is greater than at an angle of incidence αI = 0°. In addition, a description is given of a method for producing a material which is particularly well suited to the method according to the invention, and a device suitable for EUV lithography and for the masking technique (Figure 1).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Reflexion von Strahlung im EUV- oder Röntgen- Wellenlängenbereich sowie Verfahren zur Herstellung eines Materials mit einem dafür geeigneten BrechungsindexMethod and device for reflection of radiation in the EUV or X-ray wavelength range and method for producing a material with a suitable refractive index
Die Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung der in den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 15 und 19 angegebenen Gattungen.The invention relates to methods and apparatus of the genera specified in the preambles of claims 1, 15 and 19.
Aufgrund des Bedarfs an einer weiteren Miniaturisierung von Halbleiterbauelementen, insbesondere integrierten Schaltungen, sieht sich die Halbleitertechnologie vor bisher nicht bekannte Herausforderungen gestellt. Heute erfolgt die Massenanfertigung von Wafern für Halbleiterchips überwiegend mit Belichtungsmaschinen, die elektromagnetische Strahlung (UV-Licht) in Wellenlängenbereichen um 248 nm verwenden und Strukturen etwas unter 100 nm ermöglichen. Um noch kleinere Strukturen wie z. B. kleinere Gate-Längen bei Feldeffekttransistoren herstellen zu können, muss für die nächste Chip-Generation ein Sprung zu erheblich kürzeren Wellenlängenbereichen für die Lithografie vollzogen werden. Internationale Gremien haben beschlossen, hierfür trotz der damit verbundenen Schwierigkeiten und Kosten Lithografieverfahren für den EUV-Wellenlängenbereich (Extreme Ultra Violet oder extrem weiches Röntgenlicht), d. h. für den Wellenlängenbereich von ca. 10 nm bis 14 nm zu entwickeln, was die Herstellung von Strukturen zumindest in derselben Größenordnung erlauben würde (z. B. Lutz Aschke, Stefan Mengel, Jenspeter Rau in "Lithografie am Limit", c't 2003, Heft 13, S. 198 bis 207). Eine zentrale Rolle bei der Anwendung zukünftiger EUV-Lithografieverfahren spielen die dafür benötigten, auch Stepper genannten Belichtungsmaschinen sowie die in diesen verwendeten Masken, insbesondere Reflexionsmasken, mittels derer die Muster von integrierten Schaltkreisen od. dgl. in einer Fotolackschicht auf einem Wafer abgebildet werden. Da für Strahlung im Wellenlängenbereich von 10 nm bis 14 nm keine Linsen zur Verfügung stehen, muss diese Abbildung nach dem bisherigen Kenntnisstand mit reflektierenden Spiegeln durchgeführt werden, die nach Art von Bragg- bzw. DBR-Spiegeln aus Schichtenstapeln mit bis zu einhundert dünnen Schichten aufgebaut sind. Dabei besteht allerdings der Nachteil, dass derartige Spiegel Reflexionsvermögen bzw. Reflektivitäten von maximal ca. 0,7 (= 70 %) aufweisen. Wird daher z. B. ein Stepper mit elf oder mehr Spiegeln benötigt, was in der Regel der Fall sein dürfte, dann resultiert daraus eine Gesamtreflektivität von nur noch (0,7)π = 0,02 oder 2 %. Als Folge davon kommen aus einer 100 W-Strahlungsquelle gerade einmal 2 Watt auf dem Wafer an, was für wirtschaftliche Anwendungen bei weitem nicht ausreicht.Due to the need for further miniaturization of semiconductor devices, particularly integrated circuits, semiconductor technology faces challenges not previously known. Today, mass production of wafers for semiconductor chips is predominantly carried out with exposure machines which use electromagnetic radiation (UV light) in wavelength ranges around 248 nm and enable structures just below 100 nm. To even smaller structures such. B. to produce smaller gate lengths in field effect transistors, a jump to significantly shorter wavelength ranges for lithography must be completed for the next generation of chips. International committees have decided to develop lithographic processes for the EUV wavelength range (Extreme Ultra Violet or extremely soft X-ray light), ie for the wavelength range of approx. 10 nm to 14 nm, despite the difficulties and costs involved in the same order of magnitude (eg Lutz Aschke, Stefan Mengel, Jenspeter Rau in "Lithography on the Limit", c't 2003, Issue 13, pp. 198 to 207). A central role in the application of future EUV lithography processes is played by the exposure machines, also called steppers, and the masks used therein, in particular reflection masks, by means of which the patterns of integrated circuits or the like are imaged in a photoresist layer on a wafer. Since no lenses are available for radiation in the wavelength range from 10 nm to 14 nm, this image must be carried out according to the previous state of knowledge with reflective mirrors, built up in the manner of Bragg or DBR mirrors from layer stacks with up to one hundred thin layers are. However, there is the disadvantage that such mirrors reflectivity or reflectivities of a maximum of about 0.7 (= 70%) have. Is therefore z. B. a stepper with eleven or more mirrors needed, which should be the case in the rule, then results in a total reflectivity of only (0.7) π = 0.02 or 2%. As a result, just 2 watts from a 100 W radiation source arrive on the wafer, which is far from sufficient for economic applications.
Es sind daher bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden, um Spiegel mit höheren Reflektivitäten zur Verfügung zu stellen (z. B. DE 198 30 449 Al, US 6 229 652 Bl, US 6 228 512 Bl, US 6 449 086 Bl, DE 100 11 548 C2, DE 101 55 711 Al, DE 102 41 330 Al, DE 103 09 084 Al). Keine dieser Anstrengungen hat jedoch bisher zu Spiegeln mit Reflektivitäten geführt, die auch nur an 0,8 (= 80 %) heranreichen und daher bei elf Spiegeln wenigstens zu einer Gesamtreflektivität von ca. 0,086 (8,6 %) führen könnten. Daher müssen zukünftig entweder höhere Belichtungszeiten pro Schritt und damit höhere Produktionskosten pro Chip in Kauf genom- men werden, oder es müsste versucht werden, leistungsfähigere, speziell für den EUV-Bereich geeignete, starke Plasmastrahlungsquellen zu schaffen.Considerable efforts have therefore already been made to provide mirrors with higher reflectivities (eg DE 198 30 449 A1, US Pat. No. 6,229,652 Bl, US Pat. No. 6,228,512 Bl, US Pat. No. 6,449,086 Bl, DE 100 11 548 C2, DE 101 55 711 A1, DE 102 41 330 A1, DE 103 09 084 A1). However, none of these efforts has so far led to mirrors with reflectivities that even come close to 0.8 (= 80%) and therefore at eleven mirrors could at least lead to a total reflectivity of about 0.086 (8.6%). Therefore, in the future either higher exposure times per step and thus higher production costs per chip have to be accepted, or it must be attempted to create more powerful, especially for the EUV-suitable, strong plasma radiation sources.
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht das technische Problem der vorliegenden Erfindung allgemein darin, die Reflektivität insbesondere in dem Wellen- längenbereich von ca. 10 nm bis 14 nm oder auch darunter bis in den Röntgenbereich möglichst spürbar zu erhöhen, um dadurch für die Anwendung der Verfahren und Vorrichtungen der eingangs bezeichneten Gattungen Spiegel-Reflektivitäten im Wertebereich zwischen 0 und 1 zur Verfügung zu stellen, die möglichst nahe an 1 herankommen. Dabei sollen die erhöhten Reflektivitäten bzw. die sie aufweisenden, reflektierenden Komponenten unabhängig davon nutzbar gemacht werden können, ob sie z. B. für Spiegel, Reflexions- oder Transmissionsmasken in Lithografieanlagen oder für andere Zwecke angewendet werden.Starting from this prior art, the technical problem of the present invention is generally to increase the reflectivity as noticeably as possible, in particular in the wavelength range of about 10 nm to 14 nm or even down to the X-ray range, in order thereby for the application of Method and Devices of the types described at the beginning to provide mirror reflectivities in the value range between 0 and 1, which approach as close as possible to 1. In this case, the increased reflectivities or the reflective components having them can be used independently of whether they are z. B. for mirrors, reflection or transmission masks in lithography or for other purposes.
Zur Lösung dieses Problems dienen die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 15, 16 und 20.To solve this problem, the characterizing features of claims 1, 15, 16 and 20 serve.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die oben erläuterten Probleme zumindest teilweise darauf zurückzuführen sind, dass in der Fachwelt bisher stillschweigend davon ausgegangen wird, dass die Reflexion an einer reflektierenden Grenzfläche mit einem Einfallswinkel von möglichst ca. 0° erfolgen muss (z. B. DE 102 41 330 Al), weil bereits bei Einfallswinkeln von 10° oder mehr ein so steiler Einbruch der Reflektivität auftritt (z. B. 101 55 711 Al), dass größere Einfallswinkel unbedingt vermieden werden müssen. Demgegenüber schlägt die Erfindung vor, die beim Übergang von einem optisch dichteren Medium in ein optisch dünneres Medium mögliche Totalreflexion auszunutzen. Da beim Übergang in ein optisch dünneres Medium das Überschreiten eines Grenzwinkels zur Folge hat, dass ein Eintritt in das dünnere Medium nicht mehr möglich ist, ist an jeder totalreflektierenden Grenzfläche eine Reflektivität von Eins (= 100 %) oder zumindest nahezu von Eins erreichbar, so dass auch bei Anwendung einer Vielzahl von Spiegeln eine hohe Strahlungsenergie auf den Wafer übertragen werden kann. Abgesehen davon ergibt sich durch die Erfindung der wesentliche Vorteil, dass die Spiegel von EUV-Lithografieanlagen nicht mehr aus komplizierten Schichtenkörpern bestehen müssen, da im Prinzip bereits eine einzige Schicht für das Erreichen der Totalreflexion ausreicht.The invention is based on the recognition that the above-described problems are at least partly due to the fact that in the art tacitly assumed that the reflection at a reflective interface with an angle of incidence of about 0 ° must be possible (z. B. DE 102 41 330 Al), because even at angles of incidence of 10 ° or more such a steep drop in reflectivity occurs (eg, 101 55 711 Al) that larger angles of incidence must be avoided. In contrast, the invention proposes to exploit the possible total reflection in the transition from an optically denser medium into an optically thinner medium. Since the transition into an optically thinner medium, the exceeding of a critical angle has the consequence that entry into the thinner medium is no longer possible, at each total reflecting interface a reflectivity of one (= 100%) or at least almost reach one, so that a high radiation energy can be transmitted to the wafer even when using a plurality of mirrors. Apart from that, the invention provides the significant advantage that the mirrors of EUV lithography systems no longer have to consist of complicated layer bodies, since in principle even a single layer is sufficient for achieving the total reflection.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous features of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen und in Verbindung mit Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to the accompanying drawings and in Connection with exemplary embodiments explained in more detail. Show it:
Abb. 1 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reflexion von Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich;Figure 1 is a schematic diagram of the inventive method for the reflection of radiation in the EUV wavelength range.
Abb. 2 bis 6 unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten für das erfindungsgemäße Verfahren;Fig. 2 to 6 different applications for the inventive method;
Abb. 7 und 8 schematisch zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele einer erfindungs- gemäßen, optischen Komponente, die bei dem Verfahren nach Abb. 1 angewendet werden kann;FIGS. 7 and 8 schematically show two preferred embodiments of an optical component according to the invention, which can be used in the method according to FIG. 1;
Abb. 9 und 10 die Ergebnisse von theoretischen Modellrechnungen im Hinblick auf die Totalreflexion an Moldybdän bei einer Wellenlänge von 13,4 nm;FIGS. 9 and 10 show the results of theoretical model calculations with respect to the total reflection of moldybdenum at a wavelength of 13.4 nm;
Abb. 11, 12 und 13, 14 die Ergebnisse von den Abb. 9 und 10 entsprechenden Modellrechnungen, jedoch für Ruthenium bzw. Rhodium;Fig. 11, 12 and 13, 14 the results of the Fig. 9 and 10 corresponding model calculations, but for ruthenium or rhodium;
Abb. 15 Mittel zur Polarisierung der erfindungsgemäß reflektierten Strahlung;FIG. 15 means for polarizing the radiation reflected according to the invention;
Abb. 16 schematisch den allgemeinen Verlauf des Brechungsindex und des Extinktionskoeffizienten in Abhängigkeit von der Frequenz;FIG. 16 schematically shows the general course of the refractive index and the extinction coefficient as a function of the frequency;
Abb. 17 schematisch einen vergrößerten Ausschnitt aus Abb. 16 zur Erläuterung einer bevorzugten Herstellung eines für die Zwecke der Erfindung besonders gut geeigneten, optischen Materials; undFIG. 17 schematically shows an enlarged detail from FIG. 16 for explaining a preferred production of an optical material which is particularly suitable for the purposes of the invention; and
Abb. 18 und 19 schematisch je eine Lithografieanlage, die mit erfindungsgemäß reflektierenden Komponenten ausgestattet ist.Fig. 18 and 19 schematically each a lithography system, which is equipped with reflective components according to the invention.
Abb. 1 zeigt eine reflektierende, optische Komponente in Form eines Spiegels mit einer Schicht 1, die von einem Medium 2 umgeben ist. Die Schicht 1 und das Medium 2 bilden u. a. eine hier ebene Grenzfläche 3, die zur Reflexion einer elektromagnetischen Strahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen 10 nm und 14 nm (EUV-Be- reich) bestimmt ist. Auf einer für den Einfall der Strahlung auf die Grenzfläche 3 bestimmten Seite ist eine Strahlungsquelle 4 vorgesehen, vorzugsweise eine Plasmalichtquelle, die einen einfallenden Strahl 5 mit einer im EUV-Bereich liegenden Wellenlänge bzw. einem entsprechenden Wellenlängenband erzeugt. Der Strahl 5 wird an der Grenzfläche 3 reflektiert und verläset diese als reflektierter Strahl 6. Eine Normale 7 zur Grenzfläche 3 bildet mit dem einfallenden Strahl 5 einen Einfallswinkel Ce1, der einen genau so großen Reflexionswinkel a{ zwischen der Normalen 7 und dem reflektierten Strahl 6 zur Folge hat. Das Medium 2 ist von einem ersten Material mit einem ersten Brechungsindex % gebildet und liegt auf derjenigen Seite der Grenzfläche 3, auf der sich die Strahlungsquelle 4 und der einfallende Lichtstrahl 5 befinden. Dagegen ist die Schicht 1 von einem zweiten Material mit einem zweiten Brechungsindex n2 gebildet und auf der vom einfallenden Strahl 5 abgewandten Seite der Grenzfläche 3 angeordnet. Bei alledem ist vorausgesetzt, dass das erste Material (z. B. Luft, Vakuum oder ein Fluid) einen Brechungsindex nx _>. 1 besitzt, wohingegen das zweite Material einen Brechungsindex n2 < 1 hat.Fig. 1 shows a reflective optical component in the form of a mirror with a layer 1, which is surrounded by a medium 2. The layer 1 and the medium 2 form, inter alia, an interface 3 which is flat here and intended for reflection of electromagnetic radiation in a wavelength range between 10 nm and 14 nm (EUV range). A radiation source 4 is provided on a side intended for the incidence of the radiation on the boundary surface 3, preferably a plasma light source which generates an incident beam 5 with a wavelength lying in the EUV range or a corresponding wavelength band. The beam 5 is reflected at the interface 3 and leaves it as a reflected beam 6. A normal 7 to the interface 3 forms with the incident beam 5 an angle of incidence Ce 1 , the same reflection angle a { between the normal 7 and the reflected beam 6 results. The medium 2 is formed by a first material with a first refractive index% and lies on that side of the interface 3 on which the radiation source 4 and the incident light beam 5 are located. In contrast, the layer 1 is formed by a second material having a second refractive index n 2 and arranged on the side facing away from the incident beam 5 side of the interface 3. In all of this, it is assumed that the first material (eg air, vacuum or a fluid) has a refractive index n x _> . 1, whereas the second material has a refractive index n 2 <1.
Unter diesen Voraussetzungen wird der Strahl 5 an einem Auftreffpunkt 8 auf die Grenzfläche 3 totalreflektiert, sofern der Einfallswinkel ax ≥ ac ist, wobei ac der Grenzwinkel ist, ab dem die Totalreflexion einsetzt. Eine Folge der Totalreflexion ist, dass die Intensität des reflektierten Strahls 6 praktisch dieselbe wie die Intensität des einfallenden Strahls 5 ist, da bei Totalreflexion im Prinzip keine Brechung in das optisch dünnere, zweite Material der Schicht 1 eintritt.Under these conditions, the beam 5 is totally reflected at an impact point 8 on the interface 3, provided that the angle of incidence a x ≥ a c , where a c is the critical angle from which the total reflection begins. A consequence of the total reflection is that the intensity of the reflected beam 6 is practically the same as the intensity of the incident beam 5, since in total reflection, in principle, no refraction occurs in the optically thinner, second material of the layer 1.
Analoge Verhältnisse ergeben sich bei den Ausführungsbeispielen nach Abb. 2 bis 5, bei denen gleiche Teile dieselben, ggf. zusätzlich mit einem Buchstaben versehene Bezugszeichen aufweisen. Ein Unterschied zu Fig. 1 besteht lediglich darin, dass andere geometrische Verhältnisse vorliegen. In Fig. 2 ist z. B. eine gekrümmte Grenzfläche 3a vorgesehen. Abb. 3 zeigt zwei unter einem Winkel von 90° aufein- ander stehende, jeweils ebene Grenzflächen 3b und 3c. In Abb. 4 sind drei unter stumpfen Winkeln aneinander grenzende Grenzflächen 3d, 3e und 3f dargestellt. Abb. 5 zeigt eine Würfelecke mit drei unter jeweils 90° aneinander grenzenden Grenzflächen 3g, 3h und 3i. Dabei sind bezüglich der Strahlungsquelle 4 alle Grenzflächen 3 als Übergänge von einem Material mit U1 ≥ 1 in ein Material mit n2 < 1, d. h. als Übergänge von einem optisch dichteren in ein optisch dünneres Medium ausgebildet. Außerdem sind die Einfallswinkel der auf diese Grenzflächen 3 auftreffenden Strahlen 5 jeweils so gewählt, dass sich Totalreflexion ergibt und in Abb. 3 und 5 außerdem die einfallende, elektromagnetische Strahlung jeweils parallel zurückgeworfen wird. Die Auftreffstellen der Strahlen 5 auf die Grenzflächen 3 sind in Abb. 2 bis 5 mit den Bezugszeichen 8a bis 8m bezeichnet.Analogous conditions result in the embodiments according to Fig. 2 to 5, in which the same parts have the same, possibly additionally provided with a letter reference numerals. A difference to Fig. 1 is only that there are other geometric relationships. In Fig. 2 z. B. a curved interface 3a is provided. Fig. 3 shows two at an angle of 90 °. other standing, respectively planar boundary surfaces 3b and 3c. FIG. 4 shows three boundary surfaces 3d, 3e and 3f which adjoin one another at obtuse angles. Fig. 5 shows a cube corner with three at 90 ° adjacent boundary surfaces 3g, 3h and 3i. With reference to the radiation source 4, all interfaces 3 are formed as transitions from a material with U 1 ≥ 1 into a material with n 2 <1, ie as transitions from an optically denser to an optically thinner medium. In addition, the angles of incidence of the beams 5 impinging on these boundary surfaces 3 are each chosen such that total reflection results and, in addition, in FIGS. 3 and 5 the incident electromagnetic radiation is reflected in parallel. The points of impact of the beams 5 on the interfaces 3 are designated in FIGS. 2 to 5 by the reference numerals 8a to 8m.
Abb. 6 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwischen der Schicht 1 und dem umgebenden Medium 2 eine im Vergleich zu Abb. 2 anders gekrümmte Grenz- fläche 3j vorhanden ist. Diese ist so gestaltet, dass von der Strahlungsquelle 4 kommende, einfallende Strahlen 5 an Auftreffpunkten 8n bis 8s reflektiert und dann als reflektierte Strahlen 6 sämtlich in einem Punkt 9 fokussiert werden. Auch hier liegen alle beteiligten Einfallswinkel av bis a5 oberhalb eines Grenzwinkels ac, der sich aus der im Einzelfall verwendeten Materialpaarung bzw. den Brechungsindizes Ei1 und n2 ergibt und Totalreflexion zur Folge hat.Finally, FIG. 6 shows an exemplary embodiment in which, between the layer 1 and the surrounding medium 2, a boundary surface 3j which differs in a different way from FIG. 2 is present. This is designed such that incident beams 5 coming from the radiation source 4 are reflected at impact points 8n to 8s and then focused as reflected beams 6 all at a point 9. Again, all involved angles of incidence a v to a 5 above a critical angle a c , which results from the material pairing used in the individual case or the refractive indices Ei 1 and n 2 and total reflection has the consequence.
Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 7 unterscheidet sich von dem nach Abb. 1 dadurch, dass die Schicht 1 nicht als vergleichsweise dicke Scheibe ausgebildet, sondern als eine sehr dünne Zone Ia auf einen Trägerkörper bzw. ein Trägersubstrat 10 (z. B. Silizium) aufgebracht ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das unter Umständen vergleichsweise teure Material mit einem Brechungsindex n2 < 1 kostensparend als dünner Film auf ein dickes, massives Trägermaterial aufgebracht und mit diesem zu einer reflektierenden, optischen Komponente vereinigt werden kann. Im übrigen wird das Ausführungsbeispiel nach Abb. 7 in derselben Weise verwendet, wie oben für das Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 beschrieben ist. Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 8 entspricht dem nach Abb. 7 mit dem Unterschied, dass auf die dünne Schicht Ia noch eine für den EUV- Wellenlängenbereich transparente Schutz- oder Deckschicht 11 aufgebracht ist, und zwar auf der der Strahlungsquelle 4 zugewandten Seite. Bei der Schicht 11 kann es sich z. B. auch um eine Immersionsflüssigkeit handeln. Hierdurch entsteht eine Komponente mit drei Schichten 10, Ia und 11. Die Deckschicht 11 besteht aus einem dritten Material, das einen dritten Brechungsindex n3 aufweist, der vorzugsweise deutlich größer als der Brechungsindex n2 ist. Dadurch wird der unter einem Einfallswinkel ß einfallende Strahl 5 an einer Grenzfläche 12 zwischen der Deckschicht 11 und dem umgebenden Medium 2 relativ zu einem Einfallslot 14 gebrochen, bevor er auf eine Grenzfläche 3k zwischen den beiden Schichten 11 und Ia auftrifft, was in Abb. 8 allerdings der Einfachheit halber nicht dargestellt ist. Erfindungsgemäß wird der einfallende Strahl 5 in diesem Fall vorzugsweise unter einem solchen Einfallswinkel ß auf die Grenzfläche 12 gerichtet, dass ein in Abb. 8 ungebrochen dargestellter, in die Deckschicht 11 eindringender Strahl 15 unter einem Einfallswinkel auf die Grenzfläche 3k auftrifft, der gleich oder größer als der Grenzwinkel der Totalreflexion ist. Dadurch wird wie im Fall der Abb. 1 bis 7 erreicht, dass der reflektierte Strahl 6 praktisch dieselbe Intensität wie der einfallende Strahl 5 hat, sofern durch geeignete Wahl des dritten Materials der Deckschicht 11 sichergestellt wird, dass der von dieser reflektierte und ggf. absorbierte Anteil klein ist. Theoretisch könnte bei diesem Ausführungsbeispiel der Brechungsindex n3 auch kleiner als der Brechungsindex U1 sein und der Einfallswinkel ß so gewählt werden, dass er an einem Auftreffpunkt auf die Grenzfläche 12 kleiner als der Winkel der Totalreflexion ist. Für praktische Zwecke eignen sich z. B. Materialien, für die n2 < U1 < n3 gilt. Außerdem sind die drei Schichten Ia, 10 und 11 zweckmäßig zu einer kompakten, als Mehrschichtkörper ausgebildeten Komponente fest miteinander verbunden.The embodiment according to Fig. 7 differs from that of Fig. 1 in that the layer 1 is not formed as a comparatively thick disk, but as a very thin zone Ia applied to a carrier body or a carrier substrate 10 (eg., Silicon) is. This has the advantage that the circumstances under comparatively expensive material having a refractive index n 2 <1 can be cost-saving applied as a thin film on a thick, solid support material and combined therewith to form a reflective optical component. Moreover, the embodiment of Fig. 7 is used in the same manner as described above for the embodiment of Fig. 1. The embodiment according to Fig. 8 corresponds to that according to Fig. 7 with the difference that on the thin layer Ia is still a transparent for the EUV wavelength range protective or cover layer 11 is applied, on the radiation source 4 side facing. In the layer 11 may be z. B. also act as an immersion liquid. This results in a component with three layers 10, Ia and 11. The cover layer 11 consists of a third material having a third refractive index n 3 , which is preferably significantly greater than the refractive index n 2 . As a result, the beam 5 incident at an angle of incidence β is refracted at an interface 12 between the cover layer 11 and the surrounding medium 2 relative to an incidence solder 14 before it strikes an interface 3k between the two layers 11 and 1a, which is shown in FIG however, for the sake of simplicity is not shown. According to the invention, the incident beam 5 in this case is preferably directed onto the boundary surface 12 at such an angle of incidence that a beam 15 penetrating the cover layer 11 in FIG. 8 strikes the boundary surface 3k at an angle of incidence which is equal to or greater than as the critical angle of total reflection. As a result, as in the case of FIGS. 1 to 7, it is achieved that the reflected beam 6 has practically the same intensity as the incident beam 5, provided that the cover layer 11 is adequately selected by suitable choice of the third material, ensuring that it reflects and possibly absorbs it Share is small. Theoretically, in this embodiment, the refractive index n 3 could also be smaller than the refractive index U 1 and the angle of incidence β so chosen that it is smaller than the angle of total reflection at a point of impact on the boundary surface 12. For practical purposes are z. B. Materials for which n 2 <U 1 <n 3 applies. In addition, the three layers Ia, 10 and 11 are suitably connected to a compact, designed as a multi-layer body component firmly together.
Im übrigen ist für den Fachmann klar, daß der aus Abb. 7 und Abb. 8 ersichtliche Schichtenaufbau auch bei den Ausführungsbeispielen nach Abb. 2 bis 6 verwirklicht werden kann. Als erstes Material wird bei allen Ausfuhrungsbeispielen vorzugsweise ein Material mit nt ≥ 1 , insbesondere Luft mit n « 1 verwendet, sofern nicht die Anwendung eines Vakuums oder eines geeigneten Fluids bevorzugt wird. Für das zweite Material eignen sich bevorzugt Materialien wie Molybdän, Ruthenium, Rhodium oder Palladi- um, die im Wellenlängenbereich zwischen 10 nm und 14 nm sämtlich einen Brechungsindex n2 < 1 aufweisen.Incidentally, it is clear to those skilled in the art that the apparent from Fig. 7 and Fig. 8 layer structure can also be realized in the embodiments of Fig. 2 to 6. The first material used in all exemplary embodiments is preferably a material with n t ≥ 1, in particular air with n «1, unless the use of a vacuum or a suitable fluid is preferred. For the second material are preferably materials such as molybdenum, ruthenium, rhodium or palladium, all of which have a refractive index n 2 <1 in the wavelength range between 10 nm and 14 nm.
Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile ergeben sich insbesondere aus Abb. 9, 10 bzw. 11, 12 bzw. 13 und 14. Dabei zeigen die Abb. 9, 11 und 13 die Abhängig- keiten der Reflektivität vom Einfallswinkel der elektrischen Strahlung für die Materialien Molybdän, Ruthenium und Rhodium in einem linearen Maßstab, während dieselben Abhängigkeiten in Abb. 10, 12 und 14 mit einer logarithmischen Darstellung für die Reflektivität gezeigt sind. Dabei wird von einem Brechungsindex n « 0,9199 für Molybdän, n « 0,8859 für Ruthenium und n » 0,8734 für Rhodium ausgegan- gen, jeweils bei einer Wellenlänge der einfallenden Strahlung (Strahl 5 in Fig. 1) von λ = 13,4 nm. Die Absorptionskoeffizienten γ betragen in den drei Fällen bei der angegebenen Wellenlänge γ « 61000 cm"1 für Molybdän, γ « 168800 cm"1 für Ruthenium und γ « 300000 cm"1 für Rhodium. In den Abb. 9 bis 14 bedeuten außerdem die durchgezogenen Linien die Reflektivitäten für eine transversale elek- trische Welle TE und die gestrichelten Linien die Reflektivität für eine transversale magnetische Welle TM der elektromagnetischen Strahlung. Entsprechende Abhängigkeiten und Vorteile können mit neuen Materialien erzielt werden, die nach dem weiter unten anhand der Fig. 16 und 17 erläuterten Verfahren oder anderswie maßgeschneidert werden.The advantages which can be achieved by the invention can be seen in particular from FIGS. 9, 10 and 11, 12 and 13 and 14. FIGS. 9, 11 and 13 show the dependencies of the reflectivity on the angle of incidence of the electrical radiation for the materials Molybdenum, ruthenium and rhodium in a linear scale, while the same dependencies are shown in Figs. 10, 12 and 14 with a logarithmic plot of reflectivity. In this case, a refractive index n << 0.9199 for molybdenum, n <0.8859 for ruthenium and n »0.8734 for rhodium are assumed, each at a wavelength of the incident radiation (beam 5 in FIG. 1) of λ = The absorption coefficients γ in the three cases at the specified wavelength γ are "61000 cm " 1 for molybdenum, γ "168800 cm " 1 for ruthenium and γ "300000 cm " 1 for rhodium 14, the solid lines represent the reflectivities for a transverse electric wave TE and the dashed lines the reflectivity for a transverse magnetic wave TM of the electromagnetic radiation, and corresponding dependencies and advantages can be obtained with new materials described below with reference to FIGS Figs. 16 and 17 explained methods or otherwise tailor made.
Wie Abb. 9 und 10 für Molybdän zeigen, ist bei einem Einfallswinkel Oi1 = 0° eine vergleichsweise geringe Gesamtreflektivität vorhanden. Bei größeren Einfallswinkeln steigt die Reflektivität der TE- Welle stetig an, während die Reflektivität der TM- Welle bis zum sog. Brewsterwinkel aB allmählich abfällt. Im Fall von Molybdän liegt der Brewsterwinkel, bei dem die Reflektivität für die TM- Welle minimal und praktisch 0 ist, bei ca. 42,6 °. Ab diesem Winkel steigt die Reflektivität der TM- Welle steil und stetig an, wobei sie zunächst an einem Punkt 16 in Abb. 10, der einem Einfallswinkel Ce1 » 51,4° entspricht, denselben Wert erreicht, den sie auch beim Einfallswinkel Qi1 = 0° hat. Für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung wird der Winkel am Punkt 16 als Winkel aG bezeichnet. Wird der Einfallswinkel «; noch mehr vergrößert, dann steigen die beiden TE- und TM-Wellen stark an, bis sie den Grenzwinkel αjj = ac erreichen, bei dem Totalreflexion eintritt, wie schon anhand der Abb. 1 erläutert wurde. Beim Grenzwinkel ac und allen größeren Einfallswinkeln a{ bis zum Erreichen des maximal möglichen Einfallswinkels a-t = 90° ist die Gesamtreflexion, die hier durch eine Luft/Molybdän-Grenzfläche 3 in Verbindung mit einer von der Luftseite her einfallenden Strahlung mit der Wellenlänge λ = 13,4 um erzeugt wird, praktisch 100 %.As shown in FIGS. 9 and 10 for molybdenum, a comparatively low total reflectivity is present at an incident angle Oi 1 = 0 °. With larger angles of incidence, the reflectivity of the TE wave steadily increases, while the reflectivity of the TM wave gradually drops to the so-called Brewster angle a B. In the case of molybdenum, the Brewster angle, where the reflectivity for the TM wave is minimal and practically zero, is about 42.6 °. From this angle, the reflectivity of the TM wave increases steep and continuous, whereby it first at a point 16 in Fig. 10, which corresponds to an angle of incidence Ce 1 »51.4 °, reaches the same value that it has at the angle of incidence Qi 1 = 0 °. For the purposes of the present application, the angle at point 16 is referred to as angle a G. If the angle of incidence «; increased even more, then the two TE and TM waves rise sharply until they reach the critical angle αj j = a c , occurs at the total reflection, as already explained with reference to Fig. 1. At the critical angle a c and all larger angles of incidence a { until reaching the maximum possible angle of incidence a- t = 90 °, the total reflection, here by an air / molybdenum interface 3 in conjunction with a radiation incident on the air side with the wavelength λ = 13.4μm is generated, practically 100%.
Entsprechende Verhältnisse ergeben sich Abb. 11 und 12 für Ruthenium und Abb. 13, 14 für Rhodium. Unterschiedlich sind lediglich die Brewsterwinkel αB, die Winkel aG und die Grenzwinkel ac, wie aus der folgenden Tabelle ersichtlich ist:Corresponding conditions are shown in Fig. 11 and 12 for ruthenium and Fig. 13, 14 for rhodium. The only differences are the Brewster angles α B , the angles a G and the critical angles a c , as can be seen from the following table:
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Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird aus Abb. 9 bis 14 die Erkenntnis abgeleitet, dass auch schon bei etwas kleineren Winkeln, als dem jeweiligen Grenzwinkel ac entspricht, wesentlich höhere Reflektivitäten erzielt werden können, als dies für den bisher angestrebten Einfallswinkel Ot1 = 0° gilt. Insbesondere bei Einfallswinkeln Ct1 > aG ist die Gesamtreflektivität, wie auch Abb. 9, 11 und 13 zeigen, größer als die Gesamtreflektivität bei a{ = 0°. Allerdings zeigen Abb. 9, 11 und 13 auch, dass die Gesamtreflektivität bei Werten für a-v die nur geringfügig kleiner als die Grenzwinkel aλ = αc sind, steil abfällt. Daher werden für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur solche Einfallswinkel für zweckmäßig gehalten, die um so wenig unterhalb von ac liegen, dass die Gesamtreflektivität deutlich über 80 % liegt, wie z. B. Abb. 10 rechts vom Punkt 16 zeigt. Dadurch würde erreicht, wenn z. B. elf Spiegel der beschriebenen Art in einem Stepper verwendet werden, daß von der vorhandenen Strahlungsenergie wenigstens 8,5 % (bei einer 80 %igen Reflektivität pro Element) oder 31,5 % (bei einer 90 %igen Reflektivität pro Element) beim Wafer ankommen, was gegenüber den bisher für möglich gehaltenen 2 % ein erheblicher Fortschritt wäre. Außerdem ließe sich bei der Anwendung von Einfallswinkeln, die zwischen ac und aG liegen, durch Anwendung von Mehrschichtkörpern, die mehrere totalreflektierende Grenzflächen aufweisen, unter Umständen Reflektivitä- ten von insgesamt nahezu 100 % erzielen.For the purposes of the present invention, it is derived from FIGS. 9 to 14 that even at slightly smaller angles than the respective critical angle a c , significantly higher reflectivities can be achieved than for the previously intended angle of incidence Ot 1 0 ° applies. In particular, at angles of incidence Ct 1 > a G , the total reflectivity, as shown in Fig. 9, 11 and 13, greater than the total reflectivity at a { = 0 °. However, Figs. 9, 11 and 13 also show that the total reflectivity decreases steeply at values for a- v which are only slightly smaller than the critical angles a λ = α c . Therefore, only those angles of incidence are considered appropriate for the application of the method according to the invention, which are so little below a c that the total reflectivity is well above 80%, such. B. Fig. 10 right from point 16 shows. This would be achieved if z. For example, eleven mirrors of the type described may be used in a stepper such that at least 8.5% (at 80% reflectivity per element) or 31.5% (at 90% reflectivity per element) of the existing radiant energy is present in the wafer which would be a significant step forward from the 2% previously thought possible. In addition, using angles of incidence between a c and a G , by using multilayer bodies having multiple total reflecting interfaces, reflectivities of nearly 100% may be achieved.
Wie die Kurven der Abb. 10, 12 und 14 weiter zeigen, ist die Reflektivität der Materialien Molybdän, Ruthenium und Rhodium beim Grenzwinkel o;c der Totalreflexion, der aus den gegebenen Brechungsindizes berechnet wird, nicht exakt Eins, sondern geringfügig kleiner. Das ist eine Folge davon, daß die Strahlung trotz Totalreflexion geringfügig in das Material eindringt und daher die Absorption beim Grenzwinkel ac nicht Null ist. Rechnungen zeigen jedoch, daß bei einem Einfallswinkel «j des Strahls 5 (Abb. 1), der etwas größer als der Grenzwinkel ac ist, der auf eine Absorption der Strahlung entfallende Anteil sehr schnell abnimmt. Ist der Einfallswinkel z. B. aλ = ac + 0,1°, dann ist die Intensität der Strahlung in der Schicht 2 (Abb. 1), ausgehend von der Grenzfläche 3, in einer Tiefe von 200 nm bereits auf 1 % und in einer Tiefe von 500 nm bereits auf 1 %o der auftretenden Strahlung abgefallen. Noch günstigere Verhältnisse ergeben sich bei noch größeren Einfallswinkeln. Das bedeutet, daß bei Totalreflexion die Eindringtiefe der Strahlung in die Schicht 1 (Abb. 1) außerordentlich klein ist und daher der auf die Absorption entfallende Anteil weitgehend vernachlässigt werden kann, selbst wenn der Extinktionsfaktor γ entsprechend Abb. 9 bis 14 beachtlich ist. Die geringe Eindringtiefe verhindert damit sozusagen die Entstehung einer beachtenswerten Absorption.As the curves of Figs. 10, 12 and 14 further show, the reflectivity of the materials molybdenum, ruthenium and rhodium is at the critical angle o; c is the total reflection, which is calculated from the given refractive indices, not exactly one, but slightly smaller. This is a consequence of the fact that the radiation penetrates slightly into the material despite total reflection and therefore the absorption at the critical angle a c is not zero. However, calculations show that at an angle of incidence j j of the beam 5 (Fig. 1), which is slightly larger than the critical angle a c , the proportion attributable to absorption of the radiation decreases very rapidly. If the angle of incidence z. B. a λ = a c + 0.1 °, then the intensity of the radiation in the layer 2 (Fig. 1), starting from the interface 3, at a depth of 200 nm already to 1% and at a depth of 500 nm already dropped to 1% o of the radiation occurring. Even more favorable conditions arise at even greater angles of incidence. This means that in total reflection, the penetration depth of the radiation into the layer 1 (Fig. 1) is extremely small and therefore the proportion attributable to the absorption can be largely neglected, even if the extinction factor γ as shown in Fig. 9 to 14 is considerable. The low penetration depth thus prevents the emergence of a remarkable absorption, so to speak.
Ein sich daraus ergebender, weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Dicke der Schicht 1 vergleichsweise klein gewählt werden kann. Sie muß nur so groß sein, daß die Totalreflexion, die physikalisch ein Oberflächeneffekt ist, stattfinden kann. Schichtdicken von wenigstens 30 nm werden bisher als vollkommen ausreichend angesehen. Auch aus diesem Grund wird das Ausführungsbeispiel nach Abb. 7 für derzeit am besten gehalten, wonach die Schicht Ia nur als dünner Film auf einem Trägersubstrat 10 ausgebildet wird. Abgesehen davon würde eine Absorption in der Größenordnung von 1 % oder 2 % immer noch zu einer Reflektivität von ca. 98 % führen, was im Vergleich zu den bisher möglichen 70 % einen gewaltigen Sprung bedeutet.A resulting, further advantage of the invention is that the thickness of the layer 1 can be chosen comparatively small. It only has to be so large that the total reflection, which is physically a surface effect, can take place. Layer thicknesses of at least 30 nm are hitherto regarded as completely sufficient. For this reason too, the exemplary embodiment according to FIG. 7 is considered best at present, according to which the layer 1a is formed only as a thin film on a carrier substrate 10. Apart from that, an absorption of the order of 1% or 2% would still lead to a reflectivity of about 98%, which means a huge jump compared to the previously possible 70%.
Abb. 15 zeigt schematisch eine an eine Grenzfläche 3 gemäß Abb. 1 angrenzende, hochreflektierende Oberfläche einer erfindungsgemäßen Schicht 1. In dieser Oberfläche sind Elemente 17 in Form von Rippen, Linien, Strichen, Gräben od. dgl. mit dem Ziel ausgebildet, den reflektierten Strahl 6 (Fig. 1) in vorgewählter Weise zu polarisieren. Diese Elemente 17 haben zweckmäßig Abmessungen, die kleiner als die verwendeten Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche sind und können auch durch nanotechnische Selbstorganisation erzeugt werden. Auf die Gesamtreflektivität der Grenzfläche 3 haben die Elemente 17 keinen Einfluss. Eine gewisse Polarisation könnte auch durch Anwendung von mehreren, hintereinander angeordneten Grenzflächen der beschriebenen Art erhalten werden.FIG. 15 shows schematically a highly reflecting surface of a layer 1 according to the invention adjacent to an interface 3 according to FIG. 1. In this surface, elements 17 in the form of ribs, lines, lines, trenches or the like are formed with the target, the reflected one Beam 6 (Figure 1) to be polarized in a preselected manner. These elements 17 suitably have dimensions which are smaller than the wavelengths or wavelength ranges used and can also be produced by nanotechnological self-organization. On the total reflectivity of the interface 3, the elements 17 have no influence. A certain degree of polarization could also be obtained by using a plurality of interfaces of the type described one behind the other.
Abb. 16 zeigt schematisch und in allgemeiner Form den Verlauf der Brechungsindizes (Brechzahlen) und der Extinktionskoeffizienten einer Festkörperschicht in Abhängigkeit von der Frequenz, z. B. für das Material Silizium oder Molybdän. Daraus ist ersichtlich, dass es bei Frequenzen fx bis f4 zu Absorptionsmaxima infolge von Resonanzen kommt, die auf Molekül-, Ionen-, Atom- oder Elektronenschwingungen od. dgl. zurückgeführt werden können. Die größte Frequenz fj, die durch einen Elektronenoszillator verursacht wird, ist für die Zwecke der Erfindung besonders bedeutsam, da sie Wellenlängen im beschriebenen EUV-Bereich entspricht und zu Brechungsindizes von n < 1 fuhren kann. Auffallend sind in Abb. 16 außerdem die großen Schwankungen der Brechungsindizes, wobei die Wendepunkte der n-Kurve bei den Frequenzen f] bis f4 liegen. In Abb. 17 ist mit einer durchgezogenen Linie 18 der Verlauf des Brechungsindex n stark vergrößert dargestellt. Dabei ist für das dargestellte Beispiel angenommen, dass es oberhalb der Frequenz fj ein vergleichsweise breites Frequenzband fUG bis f0G gibt, das in Abb. 17 mit einer dicken Linie 19 dargestellt ist und zu Brechzahlen führt, die deutlich unter 1 liegen. Für die Zwecke der Erfindung wäre dieses Frequenzband fUG bis f0G daher besonders gut geeignet. Ein für dasselbe Frequenzband weniger gut geeignetes Material ist in Abb. 17 mit einer gestrichelten Linie 20 dargestellt.Fig. 16 shows schematically and in general form the course of the refractive indices (refractive indices) and the extinction coefficients of a solid layer as a function of the frequency, for. As for the material silicon or molybdenum. It can be seen that it can be recycled at frequencies f x and f 4 comes to absorption maxima due to resonances which od at the molecular, ionic, atomic or electron oscillations. Like.. The largest frequency f j caused by an electron oscillator is particular to the purposes of the invention significant because it corresponds to wavelengths in the described EUV range and can lead to refractive indices of n <1. Are strikingly in fig. 16 also the great variations in the refractive indices, wherein the turning points of the n-curve at the frequencies f] to f 4 are. In Fig. 17 is shown with a solid line 18, the course of the refractive index n greatly enlarged. It is assumed for the illustrated example that there is a comparatively broad frequency band f UG to f 0G above the frequency fj, which is shown in FIG. 17 with a thick line 19 and leads to refractive indices which are significantly less than 1. For the purposes of the invention, this frequency band f UG to f 0G would therefore be particularly well suited. A less suitable material for the same frequency band is shown in Fig. 17 with a dashed line 20.
Entsprechende Überlegungen gelten auch für aus einem Flüssigkeitsfilm hergestellte Schichten Ia in Abb. 7 und 8. Ferner ist in der Zukunft eine nanosystemtechnologi- sehe Aktuation von Komponenten eines Arrays zur Reduktion des Brechungsindexes in einem Bereich weit unter Eins denkbar.Corresponding considerations also apply to layers Ia produced from a liquid film in FIGS. 7 and 8. Furthermore, in the future a nanosystem technology actuation of components of an array for the reduction of the refractive index in a range far below one is conceivable.
Im Hinblick auf die technische Anwendung der erfindungsgemäßen, die Totalreflexion ausnutzenden Verfahren, beispielsweise in einem Stepper, kann es erwünscht sein, Materialien mit möglichst kleinen Grenzwinkeln ac der Totalreflexion vorzusehen. Erfindungsgemäß wird daher weiter vorgeschlagen, an sich bekannte Materialien durch materialwissenschaftliche, chemische und physikalische Verfahren mit einem Brechungsindex zu versehen, der in einem Frequenzband fUG bis f0G, insbesondere in dem hier interessierenden Wellenlängenbereich von 10 nm bis 14 nm, deutlich kleiner als Eins ist. Das könnte z. B. dadurch erreicht werden, daß bei einem Material, bei dem die höchste Frequenz fj in dem avisierten EUV-Bereich liegt, der zugehörige Oszillator entdämpft wird. In diesem Fall wäre das Material für bestehende EUV- Lithografieanlagen geeignet. Eine andere Möglichkeit würde darin bestehen, ein Material zu verwenden, das in einem anderen Wellenlängenbereich, z. B. im Röntgen- bereich oder bei z. B. 7 nm entsprechend Abb. 16 und 17 ausgebildet ist, d. h. entsprechend niedrige Brechzahlen | n | < 1 oder | n | <4 1 aufweist, und die Lithogra- fieanlage auf diese neue Wellenlänge einzurichten, falls sich hierdurch bessere Ergebnisse als im EUV-Bereich erzielen lassen.With regard to the technical application of the method according to the invention which makes use of the total reflection, for example in a stepper, it may be desirable to provide materials with the smallest possible critical angles a c of the total reflection. According to the invention, it is therefore further proposed to provide materials known per se by material science, chemical and physical methods having a refractive index which is significantly less than unity in a frequency band f UG to f 0G , in particular in the wavelength range of 10 nm to 14 nm of interest here is. That could be z. B. be achieved in that in a material in which the highest frequency fj is in the averted EUV range, the associated oscillator is attenuated. In this case, the material would be suitable for existing EUV lithography equipment. Another possibility would be to use a material that is in a different wavelength range, for. B. in the X-ray region or z. B. 7 nm according to Fig. 16 and 17 is formed, ie correspondingly low refractive indices | n | <1 or | n | <4 1, and the lithography To set up a new facility for this new wavelength, if this results in better results than in the EUV area.
In beiden Fällen können durch geeignetes Materialdesign und/oder Verschiebung des Frequenzbandes (z. B. fUG bis fOG dicht an fx heran in Abb. 17) auch völlig neuartige Materialien maßgeschneidert und angewendet werden. Geeignet für diesen Zweck sind zahlreiche Verfahrensweisen, zu denen u. a. die Legierungsbildung zählt, bei der auch bekannte Materialien wie z. B. Molybdän angewendet werden können. Physikalisch und chemisch müssen dazu die chemische Natur, der in die Schicht eingesetzten Atome oder Moleküle (z. B. die Massen), die Bindungsverhältnisse (effektive Massen aller Elektronen und korrespondierende "Federkonstanten") oder die technologischen Herstellungsparameter (z. B. Optimierung des Drucks, des Sputterwinkels, der Temperatur, der Depositionsgeschwindigkeit od. dgl. beim Herstellen einer Legierung) in Betracht gezogen werden. Dabei wird durch das Design des Materials erreicht, dass sich in dem gewählten Frequenzband ein betragsmäßig möglichst kleiner Brechungsindex ergibt und daher ein vergleichsweise kleiner Grenzwinkel ac der Totalreflexion erhalten wird. Da allerdings nach Abb. 16 im Bereich von fx eine große Absorption auftritt, muss das Design auch auf die Erzielung einer möglichst kleinen Absorption abzielen, wobei theoretische Modellrechnungen behilflich sein können, wie z. B. in Abb. 9 bis 14 gezeigt ist.In both cases, by suitable material design and / or shift the frequency band to be used (eg. B. UG f to f OG close to f x zoom in Fig. 17) tailored completely new materials and. Suitable for this purpose are numerous procedures, which include the alloying includes, in the well-known materials such. As molybdenum can be applied. Physically and chemically, this requires the chemical nature, the atoms or molecules (eg the masses) used in the layer, the bonding conditions (effective masses of all electrons and corresponding "spring constants") or the technological production parameters (eg optimization of the Pressure, sputtering angle, temperature, deposition rate or the like in making an alloy). In this case, it is achieved by the design of the material that results in the smallest possible refractive index in the selected frequency band and therefore a comparatively small critical angle a c of the total reflection is obtained. Since, however, according to Fig. 16, a large absorption occurs in the region of f x , the design must also aim at achieving the smallest possible absorption, theoretical model calculations may help, such. B. in Fig. 9 to 14 is shown.
Verfahren zum Design neuartiger Materialien mit wesentlich kleineren Brechungsindizes, als sie bis heute bekannt sind, können neben der Legierungsbildung mit verschiedenen Elementen, der Verschiebung des Frequenzbandes fUG - f0G und den oben erläuterten, optimierten Herstellungsmethoden auch völlig neuartige Herstellungsprozesse und die Maßschneiderung neuartiger Materialklassen umfassen. Dabei ist bei den in Frage kommenden kleinen Wellenlängen im EUV- oder Röntgenbereich wiederum vorzugsweise ein möglichst kleiner Brechungsindex anzustreben, um hierdurch, was für viele praktische Anwendungen zweckmäßig wäre, vergleichsweise kleine Grenzwinkel der Totalreflexion zu erhalten. Ein konkretes Verfahren zur Herstellung eines solchen Materials kann z. B. darin bestehen, dass zunächst ein Material ausgesucht wird, das in der Nähe des ausgewählten Wellenlängenbereichs eine Resonanzfrequenz fy hat. Daran anschließend werden z. B. durch Legierungsbildungen die Materialeigenschaften modizifiziert, wobei durch schrittweises Verändern bestimmter Parameter versucht wird, den Brechungsindex in einem ausgewählten Wellenlängenbereich (z. B. fUG bis f0G) auf einen möglichst weit unter 1 liegenden Wert von z. B. 0,5 < n < l zu bringen. Zur Reduzierung des Einflusses der spektralen Absorption können außerdem Maßnahmen ergriffen werden, um den zur Frequenz ft führenden Oszillator, z. B. einen elektrischen Bindungs- zustand, zu entdämpfen. Auf diese Weise lässt sich letztendlich ein Material bzw. eine Materialkombination finden, die den gestellten Anforderungen entspricht. Als Ausgangsmaterialien hierfür werden derzeit Molybdän, Ruthenium, Rhodium und Palladium für am besten geeignet gehalten.Method for design of novel materials with significantly smaller refractive indexes than those known to date, in addition to the alloying with various elements, the displacement of the frequency band f UG - f 0G and explained above, the optimized production methods also completely novel manufacturing processes, and the tailoring of novel classes of materials include. In this case, the smallest possible wavelengths in the EUV or X-ray range should again preferably be striven for as small a refractive index as possible in order to obtain comparatively small critical angles of total reflection, which would be expedient for many practical applications. A concrete method for producing such a material may, for. Example, in that first a material is selected, which has a resonant frequency f y in the vicinity of the selected wavelength range. Subsequently, z. For example, the material properties are modified by alloying, wherein by stepwise changing certain parameters, the refractive index in a selected wavelength range (eg, f UG to f 0G ) to a value as far as possible below 1 of z. B. to bring 0.5 <n <l. To reduce the influence of the spectral absorption measures can also be taken to the leading to the frequency f t oscillator, z. B. an electrical binding state, to de-steam. In this way, ultimately, a material or a combination of materials can be found that meets the requirements. As starting materials for this molybdenum, ruthenium, rhodium and palladium are currently considered to be most suitable.
Die Erfindung eignet sich u. a. zur Anwendung in Lithografieanlagen (Steppern). Anlagen dieser Art sind an sich aus DE 198 30 449 Al, DE 102 41 330 Al und DE 103 09 084 Al bekannt, die hiermit durch Referenz zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht werden. Eine typische Lithografie-Belichtungsanlage dieser Art ist in Abb. 18 und 19 schematisch dargestellt, wonach eine von einer Strahlungsquelle 21 kommende, elektromagnetische Strahlung mittels einer Mehrzahl von Spiegeln 22, 22a auf einen Wafer 23 gelenkt wird. Auf diesem befindet sich eine Fotoresistschicht 24, auf der eine im Strahlungsweg befindliche Maske 25 meist verkleinert abgebildet wird, die in Abb. 18 eine Transmissions- und in Abb. 19 eine Reflexionsmaske ist. Zur Vereinfachung der Darstellung sind hier nur insgesamt vier der meistens mindestens zehn Spiegel 22, 22a dargestellt. Erfmdungsgemäß sind alle Spiegel 22, 22a entsprechend den oben beschriebenen Komponenten mit totalreflektierenden Schichten 1, Ia versehen, und die Einfallswinkel sind bei allen Spiegeln 22, 22a bzw. deren z. B. im Sinne der Abb. 1 bis 8 ausgebildeten Grenzflächen 3 bzw. 3a bis 3k so gewählt, dass sich Totalreflexion ergibt. Dadurch wird erreicht, dass tatsächlich nahezu 100 % der von der Strahlungsquelle 21 abgegebenen Energie und nicht nur die bisher für realisierbar gehaltenen ca. 2 % davon (bei elf Spiegeln 22) den Wafer 23 erreichen.The invention is suitable, inter alia, for use in lithographic systems (steppers). Systems of this kind are known per se from DE 198 30 449 A1, DE 102 41 330 A1 and DE 103 09 084 A1, which are hereby incorporated by reference into the subject of the present application. A typical lithographic exposure apparatus of this type is shown schematically in FIGS. 18 and 19, according to which an electromagnetic radiation coming from a radiation source 21 is directed onto a wafer 23 by means of a plurality of mirrors 22, 22a. On this is a photoresist layer 24, on which a radiation path located in the mask 25 is usually shown reduced in size, which in Fig. 18 is a transmission and in Fig. 19 is a reflection mask. To simplify the illustration, only four of the generally at least ten mirrors 22, 22a are shown here. According to the invention, all mirrors 22, 22a corresponding to the components described above are provided with totally reflecting layers 1, 1a, and the angles of incidence are at all mirrors 22, 22a or their z. B. in the sense of Fig. 1 to 8 formed interfaces 3 and 3a to 3k chosen so that total reflection results. As a result, it is achieved that virtually 100% of the energy emitted by the radiation source 21 and not only the previously considered feasible about 2% thereof (at eleven mirrors 22) reach the wafer 23.
Besonders zweckmäßig ist es, die Maske 25 nach Abb. 18 und 19 ebenfalls auf die beschriebene Weise auszubilden. Für Reflexions- und Transmissionsmasken ist ein möglichst großer Kontrast zwischen transparenten und reflektierenden Maskenteilen 26 bzw. 27 erwünscht. Werden die reflektierenden Maskenteile 27 entsprechend Abb. 1 ausgebildet und die von der Strahlungsquelle 21 bzw. die vom letzten Spiegel 22a kommenden Strahlen unter einem Einfallswinkel auf diese Maskenteile 27 gerichtet, der entsprechend Abb. 9 bis 14 größer als der Winkel aG ist, dann wird auch ein optimales Reflexionsvermögen der Maskenteile 27 sichergestellt. Ist der Einfallswinkel ex; > ac, dann tritt Totalreflexion mit der Folge ein, dass die Maskenteile 27 für die EUV-Strahlen praktisch undurchlässig sind.It is particularly expedient to also form the mask 25 according to FIGS. 18 and 19 in the manner described. For reflection and transmission masks, the greatest possible contrast between transparent and reflective mask parts 26 and 27 is desired. If the reflective mask parts 27 are formed in accordance with FIG. 1 and the rays coming from the radiation source 21 or from the last mirror 22a are directed at these mask parts 27 at an angle of incidence which is greater than the angle a G according to FIGS. 9 to 14 Optimum reflectivity of the mask parts 27 is also ensured. If the angle of incidence is ex; > a c , then total reflection occurs with the result that the mask parts 27 are practically opaque to the EUV rays.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden können. Dies gilt insbesondere für die beispielhaft angegebenen Materialien und die mit ihnen hergestellten Komponenten. Auch der im EUV-Bereich liegende Wellenlängenbereich von 10 nm bis 14 nm ist nur beispielhaft, da bei sinngemäßer Abwandlung der erfindungsgemäßen Merkmale auch andere Wellenlängenbereiche erreichbar bzw. einstellbar sind. Weiterhin ist klar, dass anstelle von Luft oder Vakuum für das Medium 2 auch andere Materialien, insbesondere verschiedene Fluide in Betracht kommen. Möglich wäre ferner, andere als die in Abb. 1 bis 6 beispielhaft angegebenen, geometrischen Strahlengänge vorzusehen. Schließlich versteht sich, dass die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und dargestellten Kombinationen angewendet werden können. The invention is not limited to the described embodiments, which can be modified in many ways. This applies in particular to the materials exemplified and the components produced with them. The wavelength range of 10 nm to 14 nm lying in the EUV range is also only an example, since other wavelength ranges can be achieved or adjusted if the features according to the invention are analogously modified. Furthermore, it is clear that instead of air or vacuum for the medium 2, other materials, in particular different fluids come into consideration. It would also be possible to provide other than the in Fig. 1 to 6 exemplified, geometric beam paths. Finally, it is understood that the various features may be applied in combinations other than those described and illustrated.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Reflexion von Strahlung im EUV- oder Röntgen-Wellenlängenbe- reich unter Anwendung wenigstens einer reflektierenden Grenzfläche (3, 3a bis 3k), indem auf einer für den Einfall der Strahlung (5) bestimmten Seite der Grenzfläche (3, 3a bis 3k) ein erstes Material mit einem ersten Brechungsindex (nx) und auf der von der einfallenden Strahlung abgewandten Seite der Grenzfläche (3, 3a bis 3k) ein zweites Material mit einem zweiten Brechungsindex (n2) vorgesehen und für die einfallende Strahlung (5) ein vorgewählter Einfallswinkel (a) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien derart gewählt werden, dass für den Wellenlängenbereich der verwendeten Strahlung (5) der erste Brechungsindex (Xi1) größer als der zweite Brechungsindex (n2) ist, und dass für die Strahlung (5) ein Einfallswinkel (a) gewählt wird, der größer als 0 und höchstens um so viel kleiner als der Grenzwinkel (αc) der Totalreflexion ist, dass die Gesamtreflektivität an der Grenzfläche (3, 3a bis 3k) größer als bei einem Einfallswinkel von (X1 = 0° ist.1. A method for the reflection of radiation in the EUV or X-ray wavelength range using at least one reflective interface (3, 3a to 3k), by determining on a side of the interface (3, 3a to 3f) intended for the incidence of the radiation (5) 3k) a first material having a first refractive index (n x ) and on the side facing away from the incident radiation of the interface (3, 3a to 3k) a second material having a second refractive index (n 2 ) and for the incident radiation (5 ) a preselected angle of incidence (a) is used, characterized in that the materials are chosen such that for the wavelength range of the radiation (5) used the first refractive index (Xi 1 ) is greater than the second refractive index (n 2 ) and for the radiation (5) an angle of incidence (a) is selected which is greater than 0 and at most is so much smaller than the critical angle (α c) of the total reflection that the Gesamtreflektivit t is greater than at the boundary surface (3, 3a to 3k) at an incident angle of (X 1 = 0 °.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einfallswinkel Qj1 gewählt wird, der größer als ein Winkel αG > αB ist, worin αB der Brewsterwinkel und aG ein Winkel ist, bei dem die Reflektivität der transversalen magnetischen Welle (TM) der Strahlung (5) wenigstens genau so groß wie bei einem .Einfallswinkel «i = 0° ist.2. The method according to claim 1, characterized in that an angle of incidence Qj 1 is selected which is greater than an angle α G > α B , where α B is the Brewster angle and a G is an angle at which the reflectivity of the transverse magnetic wave (TM) of the radiation (5) is at least as large as at a .Einfallswinkel «i = 0 °.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Einfallswinkel (a) der Strahlung (5) ein Winkel gewählt wird, der größer als der Grenzwinkel (ac) der Totalreflexion ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that as the angle of incidence (a) of the radiation (5) an angle is selected which is greater than the critical angle (a c ) of the total reflection.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Material Luft, Vakuum oder ein Fluid verwendet wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that as the first material air, vacuum or a fluid is used.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Material ein Material mit U1 > 1 verwendet wird.5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that as first material is a material with U 1 > 1 is used.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Material eine Immersionsflüssigkeit verwendet wird.6. The method according to claim 5, characterized in that as the first material, an immersion liquid is used.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Komponente verwendet wird, die ein Trägersubstrat (10) aufweist, auf das eine dünne Schicht (Ia) des zweiten Materials aufgebracht ist.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that an optical component is used which has a carrier substrate (10) on which a thin layer (Ia) of the second material is applied.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Komponente verwendet wird, die auf der von der einfallenden Strahlung (5) abgewandten Seite der Grenzfläche (3, 3a bis 3k) eine Schicht aus dem zweiten Material und auf der der einfallenden Strahlung (5) zugewandten Seite eine Deckschicht (11) aus einem dritten Material mit einem dritten Brechungsindex (n3) auf- weist, der größer als der zweite Brechungsindex (n2) ist.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that an optical component is used, on the side facing away from the incident radiation (5) side of the interface (3, 3a to 3k) a layer of the second material and on the side facing the incident radiation (5) has a cover layer (11) of a third material having a third refractive index (n 3 ) which is greater than the second refractive index (n 2 ).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für den dritten Bre- chungsindex (n3) n2 < U1 < n3 gilt.9. Method according to claim 8, characterized in that n 2 <U 1 <n 3 applies to the third refractive index (n 3 ).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die einfallende Strahlung (5) mit einer in Luft oder Vakuum angeordneten und die Strahlung (5) auf das erste oder dritte Material richtenden Strahlungsquelle (4) erzeugt wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the incident radiation (5) with a arranged in air or vacuum and the radiation (5) directed to the first or third material radiation source (4) is generated.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als zweites Material ein Material aus der Gruppe Molybdän, Ruthenium, Rhodium und Palladium ausgewählt wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that a material selected from the group consisting of molybdenum, ruthenium, rhodium and palladium as the second material.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mehrschichtkörper verwendet wird, der mehrere, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildete Grenzflächen (3, 3a bis 3k) enthält. 12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that a multi-layer body is used which contains a plurality of, according to one or more of claims 1 to 11 formed interfaces (3, 3a to 3k).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Polarisation der reflektierten Strahlung (6) dadurch vorgesehen wird, dass in der reflektierenden Grenzfläche (3, 3a bis 3k) durch nanotechnologische Selbstorganisation eine ausgerichtete Anordnung von Elementen (17) aus der Gruppe Rippen, Linien, Striche oder Gräben angebracht wird.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that a polarization of the reflected radiation (6) is provided by the fact that in the reflective interface (3, 3a to 3k) by nanotechnology self-organization an aligned arrangement of elements (17) from the group ribs, lines, lines or ditches is attached.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisation der Strahlung durch Anwendung mehrerer Grenzflächen (3, 3a bis 3k) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 erhalten wird.14. The method according to claim 13, characterized in that the polarization of the radiation by use of a plurality of interfaces (3, 3a to 3k) is obtained according to one of claims 1 to 13.
15. Verfahren zur Herstellung eines Materials mit einem Brechungsindex n < 1 gegenüber elektromagnetischer Strahlung im EUV- Wellenlängenbereich, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material ausgewählt wird, das zumindest in der Nähe eines dem gewählten EUV- oder Röntgen- Wellenlängenbereich der Strahlung zugeordneten Frequenzbandes eine Resonanzfrequenz (Y1) besitzt, und dass mit Hilfe materialwissenschaftlicher Verfahren der Brechungsindex | n | für diese Resonanzfrequenz (fx) der Ungleichung | n| < 1, vorzugsweise |n| <ξ 1 genügt.15. A method for producing a material having a refractive index n <1 with respect to electromagnetic radiation in the EUV wavelength range, characterized in that a material is selected which, at least in the vicinity of a the EUV or X-ray wavelength range of the radiation associated frequency band has a resonant frequency (Y 1 ), and that with the help of materials science methods the refractive index | n | for this resonance frequency (f x ) of the inequality | n | <1, preferably | n | <ξ 1 is enough.
16. Verfahren zur Herstellung eines Materials mit einem Brechungsindex n < 1 gegenüber elektromagnetischer Strahlung im EUV- oder Röntgen- Wellenlängenbereich, dadurch gekennzeichnet, dass durch Materialdesign, insbesondere durch Variation der Herstellungsparameter und/oder der Materialzusammensetzung, Materialien geschaffen werden, die zumindest in der Nähe eines dem gewählten EUV- oder Röntgen- Wellenlängenbereich der Strahlung zugeordneten Frequenzbandes eine Resonanzfrequenz Cf1) besitzen, und dass unter diesen Materialien dasjenige Material ausgesucht wird, das bei der Resonanzfrequenz (f{) einen Brechungsindex |n| aufweist, der der Ungleichung | n| < 1, vorzugsweise |n| < 1 genügt.16. A method for producing a material having a refractive index n <1 to electromagnetic radiation in the EUV or X-ray wavelength range, characterized in that materials are created by material design, in particular by varying the production parameters and / or the material composition, at least in the Near a frequency band associated with the selected EUV or X-ray wavelength range of the radiation have a resonant frequency Cf 1 ), and that among these materials is selected that material which at the resonant frequency (f { ) has a refractive index | n | that of the inequality | n | <1, preferably | n | <1 is enough.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Bre- chungsindex |n| dadurch auf einen kleineren Wert gebracht wird, dass der zur17. The method according to claim 15 or 16, characterized in that the refractive index | n | is brought to a smaller value, that the
Resonanzfrequenz Cf1) gehörige Oszillator entdämpft wird. Resonant frequency Cf 1 ) associated oscillator is attenuated.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Material auf der Basis eines Materials aus der Gruppe Molybdän, Ruthenium, Rhodium und Palladium hergestellt wird.18. The method according to any one of claims 15 to 17, characterized in that the material is prepared on the basis of a material from the group molybdenum, ruthenium, rhodium and palladium.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Material eine im EUV- oder Röntgen- Wellenlängenbereich reflektierende optische Komponente hergestellt wird, indem das Material als dünne Schicht auf ein massives Trägersubstrat (10) aufgebracht wird.19. The method according to any one of claims 15 to 18, characterized in that from the material in the EUV or X-ray wavelength range reflective optical component is prepared by the material is applied as a thin layer on a solid support substrate (10).
20. Vorrichtung zur Reflexion von Strahlung im EUV- oder Röntgen- Wellenlängenbereich mit wenigstens einer reflektierenden Komponente (22, 22a, 25), insbesondere für die Lithografie, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (22, 22a, 25) wenigstens eine reflektierende Grenzfläche (3, 3a bis 3k) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 aufweist und die Strahlung (5) unter einem Einfallswinkel auf die reflektierende Grenzfläche (3, 3a bis 3k) gerichtet wird, der größer als 0 und höchstens um so viel kleiner als der Winkel (ctc) der Totalreflexion ist, dass die Gesamtreflektivität an der Grenzfläche (3, 3a bis 3k) größer als bei einem Einfallswinkel von (X1 = 0° ist.20. An apparatus for reflecting radiation in the EUV or X-ray wavelength range with at least one reflective component (22, 22a, 25), in particular for lithography, characterized in that the component (22, 22a, 25) has at least one reflective interface ( 3, 3a to 3k) according to one or more of claims 1 to 14 and the radiation (5) is directed at an angle of incidence on the reflecting interface (3, 3a to 3k), which is greater than 0 and at most by less than the angle (ct c ) of the total reflection is that the total reflectivity at the interface (3, 3a to 3k) is greater than at an angle of incidence of (X 1 = 0 °.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mehrzahl von Komponenten (22, 22a, 25) mit reflektierenden Grenzschichten (3, 3a bis 3k) aufweist, wobei die Strahlung (5) an allen Grenzflächen (3, 3a bis 3k) der Totalreflexion unterworfen ist.21. The device according to claim 20, characterized in that it comprises a plurality of components (22, 22a, 25) with reflective boundary layers (3, 3a to 3k), wherein the radiation (5) at all interfaces (3, 3a to 3k ) is subjected to total reflection.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Komponenten (22, 22a, 25) jeweils ein massives Trägersubstrat (10) aufweisen, das mit einer dünnen, die Grenzfläche (3, 3a bis 3k) ausbildenden Oberflächenschicht versehen ist.22. The device according to claim 20 or 21, characterized in that the reflective components (22, 22a, 25) each have a solid carrier substrate (10) which is provided with a thin, the interface (3, 3a to 3k) forming surface layer ,
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Komponente (22, 22a, 25) ein Spiegel oder eine Maske ist. 23. Device according to one of claims 20 to 22, characterized in that at least one component (22, 22 a, 25) is a mirror or a mask.
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