WO2016078983A2 - Optisches system und verfahren zur messung der intensität elektromagnetischer strahlung in einem optischen system - Google Patents

Optisches system und verfahren zur messung der intensität elektromagnetischer strahlung in einem optischen system Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to an optical system and a method for measuring the intensity of electromagnetic radiation in an optical system, in particular an optical system of a microlithographic projection illumination system or a mask inspection system.
  • Microlithography is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits or LCDs.
  • the microlithography process is carried out in a so-called projection exposure apparatus, which has an illumination device and a projection objective.
  • Mask inspection equipment is used to inspect reticles for microlithographic projection exposure equipment.
  • EUV-designed optical systems e.g. EUV projection objectives, i. at wavelengths of e.g. about 13 nm or about 7 nm
  • mirrors are used as optical components for the imaging process, due to the lack of availability of suitable translucent refractive materials.
  • the use of faceted mirror arrangements with a multiplicity of mirror elements is also known in particular in the illumination device.
  • Such sensor arrangements are typically based on an interaction of the electromagnetic radiation with a detector material, which interaction eg in a diode-based configuration of the sensor arrangement in the generation of an intensity-dependent photocurrent, in the case of also possible realization of the sensor array in the form of so-called quantum converter in the intensity-dependent generation of electromagnetic Secondary radiation can exist.
  • a problem that arises in practice is that the sensor or detector materials used can in turn prove to be unstable over their service life, which is reflected in a corresponding change in the photosensitivity of the sensor arrangement over the service life.
  • the above-described problem basically exists in all solid-state based detector systems and is used in the so-called standard materials such as e.g. Silicon (Si) is pronounced, e.g. in the case of diode-based configuration of the sensor arrangement based on the presence of a space charge zone (for example in a Schottky diode) or else in the case of realization of the sensor arrangement in the form of so-called quantum converters.
  • the electromagnetic radiation to be detected ejects electrons from the valence band (or an inner electron shell), with the result that an electron transfer from the conduction band into the valence band (or between two electron shells) causes secondary radiation leads.
  • the defects generated by the short-wave EUV radiation act as impurities that affect the electric current flow, in the "quantum converter design" the corresponding Secondary radiation can be recaptured or absorbed by the said defects, with the result that a subsequent detection of this secondary radiation is no longer possible.
  • the problems described above in practice lead to the results provided by the respective measuring arrangement it is not possible to conclude without doubt that the optical component to be monitored (eg a mirror element of a field or pupil facet mirror) is defective, since, for example, a change detected during the measurement is also due to radiation-induced damage to the detector material as in the measuring or detector arrangement itself can be based.
  • the optical component to be monitored eg a mirror element of a field or pupil facet mirror
  • This object is achieved by the optical system according to the features of the independent patent claim 1 and the method according to the features of the independent claim 13.
  • An optical system having at least one arrangement for measuring the intensity of electromagnetic radiation, wherein the optical system for a
  • Working wavelength is designed smaller than 30nm, has a detector material, wherein the measurement of the intensity based on an interaction of the electromagnetic radiation with this detector material, and wherein the detector material comprises a group III nitride.
  • the invention is based in particular on the concept, in an arrangement or a method for measuring the intensity of electromagnetic radiation in a designed for operation in EUV microlithographic projection exposure apparatus or a mask inspection system, the "detector material", which depending on the measuring principle for generating a photocurrent or for generating secondary radiation, from a Group III nitride (ie, a nitride having one or more elements of the third main group in the periodic table) such as gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AIN) or boron nitride (BN) form.
  • a Group III nitride ie, a nitride having one or more elements of the third main group in the periodic table
  • GaN gallium nitride
  • AIN aluminum nitride
  • BN boron nitride
  • the invention is u.a. from the consideration that a material such as e.g. Gallium nitride (GaN) due to the relatively high binding energy or the (for example compared to amorphous silicon) high energy barrier to the displacement of an atom from its grid position (“Atomic Displacement Energy”) is relatively insensitive to electromagnetic radiation and thus a correspondingly high radiation resistance which, in turn, can advantageously be utilized in the inventive use as a detector material in conjunction with electromagnetic EUV radiation.
  • GaN Gallium nitride
  • Atomic Displacement Energy an energy barrier to the displacement of an atom from its grid position
  • the bonding energy for silicon is about 3.6eV, for amorphous silicon (a-Si) about 4eV to 4.8eV, for gallium nitride (GaN) about 8.9eV and for aluminum nitride (AIN) about 1 1 .5eV.
  • a-Si amorphous silicon
  • GaN gallium nitride
  • AIN aluminum nitride
  • the group III nitride may be a binary or a ternary compound.
  • the Group III nitride is selected from the group consisting of Gallium Nitride (GaN), Aluminum Nitride (AIN), Boron Nitride (BN), and Aluminum Gallium Nitride (AIGaN).
  • the interaction of the electromagnetic radiation with the detector material comprises the generation of a photocurrent. This photocurrent can be generated in particular in a space charge zone which has a thickness in the range of 20 nm to 40 nm.
  • the arrangement further comprises a cover layer of electrically conductive material on this space charge zone.
  • this covering layer may have a thickness in the range from 2 nm to 10 nm in order to minimize as far as possible an absorption-related loss of EUV radiation before it enters the respective "detection zone" formed by the space charge zone
  • the interaction of the electromagnetic radiation with the detector material comprises the generation of electromagnetic secondary radiation.
  • the optical system is designed for a working wavelength of less than 15 nm.
  • the optical system is an optical system for microlithography.
  • the optical system is an optical system of a microlithographic projection exposure apparatus, in particular a lighting device or a projection objective.
  • the optical system is an optical system of a mask inspection system.
  • the invention further relates to a method for measuring the intensity of electromagnetic radiation in an optical system, wherein the optical system is designed for a working wavelength of less than 30 nm,
  • the measurement of the intensity is based on an interaction of the electromagnetic radiation with a detector material
  • the detector material comprises a group III nitride.
  • the interaction of the electromagnetic radiation with the detector material comprises the generation of a photocurrent.
  • the interaction of the electromagnetic radiation with the detector material comprises the generation of electromagnetic secondary radiation.
  • the method further comprises the steps:
  • the intensities of the secondary radiation are compared at two mutually different wavelengths, preferably one of these wavelengths being the "main emission line" (eg, band edge luminescence) and the other of these wavelengths chosen to be defective at that wavelength contribute to the luminescence (eg at 0.1 eV below the band edge luminescence).
  • the Group III nitride for the detector material of the present invention can be produced, for example, by crystal growth methods (eg, MBE, MOCVD, HVPE).
  • Figure 1 a-b are schematic representations for explaining possible embodiments of the invention.
  • FIG. 2 shows a diagram in which the thickness-dependent transmission is shown for different group III nitrides which can be used within the scope of the invention
  • Figure 3a-b are schematic representations for explaining further embodiments of the invention.
  • Figure 4 is a schematic representation for explaining another
  • Figure 5 is a schematic representation of an exemplary construction of a microlithographic projection exposure apparatus.
  • Fig. 1a shows a schematic representation for explaining a first embodiment of a measuring arrangement according to the invention.
  • the radiation sensor used in the measuring arrangement is designed as a Schottky diode, wherein, according to FIG. 1 a, a metallic contact or a metal layer 12 of this Schottky diode made of platinum (Pt) with a thickness in the range of 2 to 10 nm and the semiconductor 1 1 of this Schottky diode is formed of gallium nitride (GaN).
  • suitable doping profiles can also be selected in order to achieve the largest possible space charge zone (30-40 nm).
  • 1 b shows a schematic representation for explaining a further embodiment of a radiation sensor used in the arrangement according to the invention in the form of a pn diode comprising an n-doped semiconductor 22 and a p-doped semiconductor 21.
  • the formed between the p-type semiconductor 21 and the n-type semiconductor 22 space charge zone may have a width in the range of 20 nm to 40 nm in the exemplary embodiment, in particular in the range of 30 nm to 40 nm.
  • the respective thicknesses are chosen such that an undesired "loss" of EUV radiation due to absorption is minimized, In particular, care must be taken that the least possible loss of EUV radiation occurs before the EUV Radiation passes into the respective "detection zone", the latter being each formed by the space charge zone.
  • the respective "inactive" cover layer eg, the metal layer 12 in Fig. 1 a and the n-doped semiconductor 22 in Fig. 1 b
  • the respective "inactive" cover layer as thin as possible (eg with a thickness in the range of 2 nm to 10 nm) configured whereby the said loss of EUV radiation can be limited to less than 25% (corresponding to a transmission of more than 75%).
  • said "inactive" topcoat may also be porous with still good electrical conductivity (e.g., as a porous metal layer) to minimize absorption.
  • the respective embodiments are designed such that the largest possible space charge zone (eg with a width in the range of 20 to 40 nm) is generated.
  • an undoped region for enlarging the space charge zone can also be added for this purpose.
  • absorption in the region of the space charge region of more than 50% can be achieved.
  • FIG. 2 shows a diagram in which the thickness-dependent transmission is shown for different Group III nitrides which can be used in the context of the invention and for platinum (Pt) as an exemplary metallic material.
  • 3a shows a schematic representation for explaining a construction of a measuring arrangement according to the invention in a further embodiment.
  • This embodiment is based on the functional principle of a "quantum converter", wherein the effect is exploited that the electromagnetic EUV radiation impinging on a semiconductor material "strikes” electrons from the valence band of the semiconductor material and generates holes thereon, whereupon electrons from the conduction band into the valence band accordingly energetically “falling down” and recombining with the holes, with the result that the energy released in the form of secondary radiation (with a band gap of the semiconductor corresponding photon energy) is emitted, so that in particular the corresponding band edge luminescence can be used to measure the EUV intensity ,
  • the wavelength of the secondary radiation or of the luminescence light is dependent on the choice of the Group III nitride, the band gap for example for indium nitride (InN) at 0.7 eV, for gallium nitride (GaN) at 3.4 eV and for aluminum nitride (AIN) at 6.1 eV is located. Furthermore, by alloying the respective material, e.g. To aluminum gallium nitride (AIGaN), the band gap and thus the wavelength of the luminescent light are continuously tuned.
  • the measurement of band edge luminescence can be carried out in the case of gallium nitride (GaN) e.g. be performed with a photodiode, which is "blind" for energies below 3.35 eV.
  • the aging / degradation of the particular detector material used can also be monitored by e.g. In the case of gallium nitride (GaN), the secondary radiation or the luminescent light is measured both at an energy of 3.4 eV and at an energy of 3.3 eV, the ratio of the corresponding measured values being sensitive to crystal defects.
  • GaN gallium nitride
  • the bulk material is undoped (and thus has fewer defects and thus less self-absorption)
  • the EUV radiation impinging on the semiconductor layer 32 is denoted by “35” and the secondary radiation (luminescent light) emerging from the semiconductor layer 32 through the transparent substrate 31 is designated by “36".
  • this secondary radiation 36 impinges on a detector 33 which, e.g. as a CCD camera or as a photodiode (for example GaN / InGaN).
  • Photodiode can be configured.
  • the detection of the secondary radiation or of the luminescent light can also take place on the side of the semiconductor layer 37 located on the light entry surface of the semiconductor layer 32.
  • a semiconductor layer 42 may also be formed directly on a photodiode 41 (eg, made of GaN / InGaN), which may be an "integrated" detector Thickness of at least 50 nm .
  • the photodiode 41 may be formed in the embodiment as a GaN / InGaN photodiode.
  • the increased radiation resistance achieved according to the invention by the embodiments described above can be described such that the lifetime of the measuring arrangement is increased by at least a factor of 3 compared to an analogously constructed silicon-based sensor.
  • the definition of the "lifetime" can be based on the criterion that, at the end of the service life, the quantum efficiency or the photocurrent is only 10% of the initial value.
  • a lighting device in a projection exposure apparatus 500 designed for EUV has a field facet mirror 503 and a pupil facet mirror 504.
  • the light of a light source unit comprising a plasma light source 501 and a collector mirror 502 is directed.
  • a first telescope mirror 505 and a second telescope mirror 506 are arranged in the light path after the pupil facet mirror 504.
  • a deflecting mirror 507 is arranged downstream of the light path, which deflects the radiation impinging on it onto an object field in the object plane of a projection objective comprising six mirrors 551-556.
  • a reflective structure-carrying mask 521 is arranged on a mask table 520, which is imaged by means of the projection lens into an image plane in which a photosensitive layer (photoresist) -coated substrate 561 is located on a wafer table 560.
  • the arrangement according to the invention can be used at any suitable positions in the illumination device or the projection objective, wherein positions are respectively selected which can be illuminated during operation of the projection exposure apparatus but in which there is no optical component of the projection exposure apparatus. It is suitable, e.g.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System und ein Verfahren zur Messung der Intensität elektromagnetischer Strahlung in einem optischen System, insbesondere einem optischen System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage oder einer Maskeninspektionsanlage. Ein optisches System mit wenigstens einer Anordnung zur Messung der Intensität elektromagnetischer Strahlung, wobei das optische System für eine Arbeitswellenlänge kleiner als 30nm ausgelegt ist, weist ein Detektormaterial auf, wobei die Messung der Intensität auf Basis einer Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung mit diesem Detektormaterial erfolgt, wobei das Detektormaterial ein Gruppe-lIl-Nitrid aufweist.

Description

Optisches System und Verfahren zur Messung der Intensität elektromagnetischer Strahlung in einem optischen System
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Deutschen Patentanmeldung DE 10 2014 223 41 1 .5, angemeldet am 17. November 2014. Der Inhalt dieser DE-Anmeldung wird durch Bezugnahme („incorporation by refe- rence") mit in den vorliegenden Anmeldungstext aufgenommen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein optisches System und ein Verfahren zur Messung der Intensität elektromagnetischer Strahlung in einem optischen System, insbesondere einem optischen System einer mikrolithographischen Projektionsbe- lichtungsanlage oder einer Maskeninspektionsanlage.
Stand der Technik Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCDs, angewendet. Der Mikro- lithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) proji- ziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
Maskeninspektionsanlagen werden zur Inspektion von Retikeln für mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlagen verwendet.
In für den EUV-Bereich ausgelegten optischen Systemen wie z.B. EUV- Projektionsobjektiven, d.h. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet. Dabei ist insbesondere in der Beleuchtungseinrichtung auch der Einsatz facettierter Spiegelanordnungen mit einer Vielzahl von Spiegelelementen (z.B. in Form eines Feldfacettenspiegels oder eines Pupillenfacettenspiegels) bekannt.
Grundsätzlich besteht bei solchen Spiegeln oder Spiegelanordnungen in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage der Bedarf nach einer Überwachung der ordnungsgemäßen Funktion, insbesondere hinsichtlich einer etwaigen Abnahme der Reflektivität. Hierzu ist der Einsatz von Sensoranordnungen zur Messung der Beleuchtungsstärke bzw. Intensität in dem betreffenden optischen System bekannt, wobei z.B. aus dem Verhältnis der Intensitätsmesswerte, welche bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung vor bzw. nach einem Spiegel oder einem Spiegelelement erhalten werden, auf die Funktionsfähigkeit bzw. Reflektivität des betreffenden optischen Elements geschlossen wird.
Solche Sensoranordnungen basieren typischerweise auf einer Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung mit einem Detektormaterial, wobei diese Wechselwirkung z.B. bei einer diodenbasierten Ausgestaltung der Sensoranordnung in der Erzeugung eines intensitätsabhängigen Photostroms, im Falle der ebenfalls möglichen Realisierung der Sensoranordnung in Form sogenannter Quantenkonverter auch in der intensitätsabhängigen Erzeugung von elektromagnetischer Sekundärstrahlung, bestehen kann. Ein hierbei in der Praxis auftretendes Problem ist jedoch, dass die eingesetzten Sensor- bzw. Detektormaterialien sich ihrerseits über die Lebensdauer als instabil erweisen können, was in einer entsprechenden Änderung der Photo- sensitivität der Sensoranordnung über die Lebensdauer zum Ausdruck kommt. Ursache hierfür sind insbesondere die in einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage infolge der kurzwelligen elektromagnetischen Strahlung hervorgerufenen Strahlenschäden, welche z.B. durch das Aufbrechen chemischer Bindungen oder die Erzeugung von Kristalldefekten (die ihrerseits gegebenenfalls eine unerwünschte Absorptionswirkung aufweisen können) bewirkt werden.
Das vorstehend beschriebene Problem besteht grundsätzlich bei allen Fest- körper-basierten Detektorsystemen und ist bei den sogenannten Standard- Materialien wie z.B. Silizium (Si) deutlich ausgeprägt, z.B. bei diodenbasierter, auf dem Vorhandensein einer Raumladungszone (z.B. in einer Schottky-Diode) basierender Ausgestaltung der Sensoranordnung oder auch bei Realisierung der Sensoranordnung in Form sogenannter Quantenkonverter. Bei letzteren wird der Effekt ausgenutzt, dass die zu detektierende elektromagnetische Strahlung Elektronen aus dem Valenzband (bzw. einer inneren Elektronenschale) herausschlägt mit der Folge, dass ein hierdurch bewirkter Elektronenübergang vom Leitungsband in das Valenzband (bzw. zwischen zwei Elektronenschalen) zur Emission von Sekundärstrahlung führt. Während bei der zuerst genannten, diodenbasierten bzw. auf der Erzeugung eines elektri- sehen Photostroms beruhenden Ausgestaltung der Sensoranordnung die durch die kurzwellige EUV-Strahlung erzeugten Defekte als Störstellen wirken, die den elektrischen Stromfluss beeinträchtigen, kann in der „Quantenkonverter-Ausführung" die entsprechende Sekundärstrahlung durch die besagten Defekte wieder eingefangen bzw. absorbiert werden mit der Folge, dass eine anschließende Detektion dieser Sekundärstrahlung nicht mehr möglich ist.
Im Ergebnis führen die vorstehend beschriebenen Probleme in der Praxis dazu, dass aus den durch die jeweilige Messanordnung gelieferten Ergebnissen nicht zweifelsfrei auf einen Funktionsausfall der zu überwachenden optischen Komponente (z.B. eines Spiegelelements eines Feld- oder Pupillenfacetten- spiegels) geschlossen werden kann, da z.B. eine bei der Messung festgestellte Änderung auch auf einer strahlungsbedingten Schädigung des Detektormateri- als in der Mess- bzw. Detektoranordnung selbst beruhen kann.
Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2010 006 326 A1 , US 2013/0032724 A1 , US 2013/0099249 A1 sowie die Publikationen A. lo- nascut-Nedelcescu et al.:„Radiation Hardness of Gallium Nitride", IEEE Trans- actions on Nuclear Science Vol. 49 (2002), S. 2733-2738; Xueping Xu et al.: „Fabrication of GaN wafers for electronic and optoelectronic devices", Optical Materials 23 (2003), S. 1 -5 und P.J. Sellin et al.:„New materials for radiation hard semiconductor detectors", CERN-OPEN-2005-005, S. 1 -24 verwiesen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches System und ein Verfahren zur Messung der Intensität elektromagnetischer Strahlung in einem optischen System bereitzustellen, wobei unerwünschte strahlungsinduzierte Veränderungen der Messeigenschaften über die Lebensdauer hinweg vermieden bzw. im Vergleich zu Standard-Materialien wie z.B. Silizium (Si) wesentlich reduziert werden. Diese Aufgabe wird durch das optische System gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 bzw. das Verfahren gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 13 gelöst.
Ein optisches System mit wenigstens einer Anordnung zur Messung der Inten- sität elektromagnetischer Strahlung, wobei das optische System für eine
Arbeitswellenlänge kleiner als 30nm ausgelegt ist, weist ein Detektormaterial auf, wobei die Messung der Intensität auf Basis einer Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung mit diesem Detektormaterial erfolgt, und wobei das Detektormaterial ein Gruppe-Ill-Nitrid aufweist.
Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, in einer Anordnung bzw. einem Verfahren zur Messung der Intensität elektromagnetischer Strahlung in einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage oder einer Maskeninspektionsanlage das„Detek- tormaterial", welches je nach Messprinzip zur Erzeugung eines Photostroms oder zur Erzeugung von Sekundärstrahlung eingesetzt wird, aus einem Gruppe-Ill-Nitrid (d.h. einem Nitrid, welches eines oder mehrere Elemente der dritten Hauptgruppe im Periodensystem aufweist), wie z.B. Galliumnitrid (GaN), Aluminiumnitrid (AIN) oder Bornitrid (BN), zu bilden.
Dabei geht die Erfindung u.a. von der Überlegung aus, dass ein Material wie z.B. Galliumnitrid (GaN) aufgrund der vergleichsweise hohen Bindungsenergie bzw. der (beispielsweise im Vergleich zu amorphem Silizium) hohen energetischen Barriere gegenüber der Verschiebung eines Atoms aus seiner Gitterposition („Atomic Displacement Energy") relativ unempfindlich gegenüber elektromagnetischer Bestrahlung ist und somit eine entsprechend hohe Strahlungsresistenz aufweist, was wiederum beim erfindungsgemäßen Einsatz als Detektormaterial in Verbindung mit elektromagnetischer EUV-Strahlung vorteilhaft ausgenutzt werden kann.
Konkret beträgt die Bindungsenergie für Silizium etwa 3.6eV, für amorphes Silizium (a-Si) etwa 4eV bis 4.8eV, für Galliumnitrid (GaN) etwa 8.9eV und für Aluminiumnitrid (AIN) etwa 1 1 .5eV. Mit solchen Gruppe-Ill-Nitriden durchgeführte Bestrahlungsexperimente mit Ionen, Elektronen etc. haben bereits eine im Vergleich zu herkömmlichen Detektormaterialien höhere Stabilität ergeben.
Bei dem Gruppe-Ill-Nitrid kann es sich insbesondere um eine binäre oder eine ternäre Verbindung handeln. Gemäß einer Ausführungsform ist das Gruppe-Ill- Nitrid aus der Gruppe ausgewählt, die Galliumnitrid (GaN), Aluminiumnitrid (AIN), Bornitrid (BN) und Aluminium-Gallium-Nitrid (AIGaN) enthält. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung mit dem Detektormaterial die Erzeugung eines Photostroms. Dieser Photostrom kann insbesondere in einer Raumladungszone erzeugt werden, welche eine Dicke im Bereich von 20 nm bis 40 nm besitzt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Anordnung ferner auf dieser Raumladungszone eine Deckschicht aus elektrisch leitfähigem Material auf. Diese Deckschicht kann insbesondere eine Dicke im Bereich von 2nm bis 10nm auf- weisen, damit ein absorptionsbedingter Verlust von EUV-Strahlung vor deren Eintritt in die jeweilige, durch die Raumladungszone gebildete„Detektionszone" möglichst gering gehalten wird. Des Weiteren kann die Deckschicht zur Minimierung der Absorption porös ausgestaltet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung mit dem Detektormaterial die Erzeugung von elektromagnetischer Sekundärstrahlung.
Gemäß einer Ausführungsform ist das optische System für eine Arbeitswellen- länge kleiner als 15nm ausgelegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist das optische System ein optisches System für die Mikrolithographie. Gemäß einer Ausführungsform ist das optische System ein optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere eine Beleuchtungseinrichtung oder ein Projektionsobjektiv.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das optische System ein optisches System einer Maskeninspektionsanlage. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Messung der Intensität elektromagnetischer Strahlung in einem optischen System, wobei das optische System für eine Arbeitswellenlänge kleiner als 30nm ausgelegt ist,
- wobei die Messung der Intensität auf Basis einer Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung mit einem Detektormaterial erfolgt; und
- wobei das Detektormaterial ein Gruppe-Ill-Nitrid aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung mit dem Detektormaterial die Erzeugung eines Photostroms.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung mit dem Detektormaterial die Erzeugung von elektromagnetischer Sekundärstrahlung.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner die Schritte auf:
- Ermitteln der Intensitätswerte dieser Sekundärstrahlung für wenigstens zwei voneinander verschiedene Wellenlängen; und - Abschätzen einer strahlungsbedingten Alterung bzw. Degradation des Detektormaterials auf Basis eines Vergleichs dieser Intensitätswerte.
Gemäß diesem Aspekt werden somit die Intensitäten der Sekundärstrahlung bei zwei voneinander verschiedenen Wellenlängen miteinander verglichen, wobei es sich vorzugsweise bei der einen dieser Wellenlängen um die„Hauptemissionslinie" (z.B. Bandkantenlumineszenz) handelt und die andere dieser Wellenlängen so gewählt wird, dass bei dieser Wellenlänge Defekte zur Lumineszenz beitragen (z.B. bei 0.1 eV unterhalb der Bandkantenlumineszenz). Das Gruppe-Ill-Nitrid für das erfindungsgemäße Detektormaterial kann z.B. durch Kristallwachstumsverfahren (z.B. MBE, MOCVD, HVPE) hergestellt werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
Figur 1 a-b schematische Darstellungen zur Erläuterung möglicher Ausführungsformen der Erfindung;
Figur 2 ein Diagramm, in welchem die dickenabhängige Transmission für unterschiedliche im Rahmen der Erfindung einsetzbare Gruppe-Ill Nitride dargestellt ist;
Figur 3a-b schematische Darstellungen zur Erläuterung weiterer Ausführungsformen der Erfindung;
Figur 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung; und
Figur 5 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Aufbaus einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage. DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
Fig. 1 a zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messanordnung. In dieser Ausführungsform ist der in der Messanordnung eingesetzte Strahlungssensor als Schottky-Diode ausgestaltet, wobei gemäß Fig. 1 a ein metallischer Kontakt bzw. eine Metallschicht 12 dieser Schottky-Diode aus Platin (Pt) mit einer Dicke im Bereich von 2 bis 10 nm und der Halbleiter 1 1 dieser Schottky-Diode aus Galliumnitrid (GaN) gebildet ist. Dieses Galliumnitrid (GaN) kann in einer Ausführungsform eine Elektronenkonzentration von n = 1018cm"3 aufweisen. In weiteren Ausführungsformen kann das Galliumnitrid (GaN) zur Erzielung einer höheren elektrischen Leitfähigkeit auch n-dotiert sein und z.B. eine Elektronenkonzentration von n = 1019cm"3 aufweisen. Die sich in dem Halbleiter 1 1 ausbildende Raumladungszone (= "Verarmungszone") kann im Ausführungsbeispiel eine Breite von ca. 30 nm bis 40 nm aufweisen.
In weiteren Ausführungsformen können auch geeignete Dotierprofile gewählt werden, um eine möglichst große Raumladungszone (30 - 40 nm) zu errei- chen. Hierbei ist die Raumladungszone vorzugsweise nahezu undotiert, wobei daran anschließend sofort eine hohe Dotierkonzentration für eine Ladungsträgerdichte z.B. von n = 1019cm"3 eingestellt werden kann. Hierdurch kann eine weite Raumladungszone erhalten werden, von deren Grenzen die erzeugten Ladungsträger gut abgeführt werden können.
Fig. 1 b zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer weiteren Ausgestaltung eines in der erfindungsgemäßen Anordnung eingesetzten Strahlungssensors in Form einer pn-Diode aus einem n-dotierten Halbleiter 22 und einem p-dotierten Halbleiter 21.
Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 b ist der n-dotierte Halbleiter aus n-dotiertem Galliumnitrid mit einer Elektronenkonzentration von n = 1019cm"3 und einer Dicke im Bereich von 2 nm bis 10 nm gebildet. Der p-dotierte Halbleiter ist aus p- dotiertem Galliumnitrid mit einer Lochkonzentration von p = 1018cm"3 gebildet. Die zwischen dem p-dotierten Halbleiter 21 und dem n-dotierten Halbleiter 22 ausgebildete Raumladungszone kann im Ausführungsbeispiel eine Breite im Bereich von 20 nm bis 40 nm, insbesondere im Bereich von 30 nm bis 40 nm, aufweisen.
Grundsätzlich werden in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die jeweiligen Dicken so gewählt, dass ein unerwünschter„Verlust" von EUV- Strahlung infolge Absorption minimiert wird. Insbesondere ist dafür Sorge zu tragen, dass ein möglichst geringer Verlust an EUV-Strahlung auftritt, bevor die EUV-Strahlung in die jeweilige„Detektionszone" gelangt, wobei letztere jeweils durch die Raumladungszone gebildet ist. Hierzu wird einerseits die jeweils„inaktive" Deckschicht (z.B. die Metallschicht 12 in Fig. 1 a bzw. der n-dotierte Halbleiter 22 in Fig. 1 b) möglichst dünn (z.B. mit einer Dicke im Bereich von 2 nm bis 10 nm) ausgestaltet, womit der besagte Verlust an EUV-Strahlung auf weniger als 25% (entsprechend einer Transmission von mehr als 75%) begrenzt werden kann.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann die besagte, jeweils„inaktive" Deck- schicht zur Minimierung der Absorption auch porös mit dennoch guter elektrischer Leitfähigkeit (z.B. als poröse Metallschicht) ausgestaltet sein.
Zugleich sind die jeweiligen Ausführungsformen derart ausgelegt, dass eine möglichst große Raumladungszone (z.B. mit einer Breite im Bereich von 20 bis 40 nm) erzeugt wird. Hierzu kann insbesondere auch ein undotierter Bereich zur Vergrößerung der Raumladungszone hinzugefügt werden. Im Ergebnis kann eine Absorption im Bereich der Raumladungszone von mehr als 50% erzielt werden. Fig. 2 zeigt ein Diagramm, in welchem die dickenabhängige Transmission für unterschiedliche im Rahmen der Erfindung einsetzbare Gruppe-Ill Nitride sowie für Platin (Pt) als beispielhaftes metallisches Material dargestellt ist. Fig. 3a zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Aufbaus einer erfindungsgemäßen Messanordnung in einer weiteren Ausführungsform. Diese Ausführungsform beruht auf dem Funktionsprinzip eines„Quantenkonverters", wobei der Effekt ausgenutzt wird, dass die auf ein Halbleitermaterial auftreffende elektromagnetische EUV-Strahlung Elektronen aus dem Valenzband des Halbleitermaterials„herausschlägt" und dort Löcher generiert, woraufhin dementsprechend Elektronen aus dem Leitungsband in das Valenzband energetisch „herabfallen" und mit den Löchern rekombinieren mit der Folge, dass die dabei freigesetzte Energie in Form von Sekundärstrahlung (mit einer der Bandlücke des Halbleiters entsprechenden Photonenenergie) emittiert wird, so dass insbesondere die entsprechende Bandkantenlumineszenz zur Messung der EUV-Intensität verwendet werden kann.
Die Wellenlänge der Sekundärstrahlung bzw. des Lumineszenzlichtes ist ab- hängig von der Wahl des Gruppe Ill-Nitrids, wobei die Bandlücke beispielsweise für Indiumnitrid (InN) bei 0.7 eV, für Galliumnitrid (GaN) bei 3.4 eV und für Aluminiumnitrid (AIN) bei 6.1 eV liegt. Des Weiteren kann durch Legierung des jeweiligen Materials, z.B. zu Aluminiumgalliumnitrid (AIGaN), die Bandlücke und damit die Wellenlänge des Lumineszenzlichtes kontinuierlich durchge- stimmt werden. Die Messung der Bandkantenlumineszenz kann im Falle von Galliumnitrid (GaN) z.B. mit einer Photodiode durchgeführt werden, welche „blind" für Energien unterhalb 3.35 eV ist.
In Ausführungsformen der Erfindung kann auch die Alterung/Degradierung des jeweils verwendeten Detektormaterials überwacht werden, indem z.B. im Falle von Galliumnitrid (GaN) die Sekundärstrahlung bzw. das Lumineszenzlichtes sowohl bei einer Energie von 3.4 eV als auch bei einer Energie von 3.3 eV gemessen wird, wobei das Verhältnis der entsprechenden Messwerte sensitiv auf Kristalldefekte ist.
Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, dass die Erzeugung von Kristalldefekten auch zu einer Änderung der elektronischen Zustandsdichte führt, insbesondere in der Nähe der Bandkante, was wiederum zu „Ausläufern" der Bandkante führt. Ursache hierfür sind z.B. Abweichungen der atomaren Bindungslängen oder auch von Bindungswinkeln. Dieser Effekt führt dazu, dass unterhalb der Bandlücke Egap die Absorption bzw. Emission eine exponentielle Abhängigkeit von der Energie E zeigt (auch„Urbach tail" genannt), wobei der Exponent („Ur- bach-Energie Eo") sensitiv für die Defektdichte ist. Der Absorptionskoeffizient bzw. Emissionskoeffizient ist hierbei proportional zu exp((E-Egap)/Eo) (vgl. hierzu die Publikation„Urbach Tails and Disorder", Comments Cond. Mat Phys. 1987, Vol. 13, No. 1 , S. 35-48). Im Ausführungsbeispiel von Fig. 3a ist die verwendete Halbleiterschicht aus Galliumnitrid (GaN) gebildet und befindet sich in der dargestellten Ausführungsform auf einem transparenten Substrat 31 , welches lediglich beispielhaft aus Saphir (AI2O3) gebildet sein kann. Die Halbleiterschicht 32 aus Galliumnitrid kann in Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise eine Dicke im Bereich von 50 nm bis 100 nm aufweisen, wobei die Elektronenkonzentration z.B. im Bereich von n = 1017cm"3 bis n = 1019cm"3 liegen kann. Im Falle der Quantenkonverter-Ausführung ist es dabei bevorzugt, wenn das Bulk-Material undotiert ist (und somit weniger Defekte und damit weniger Selbst-Absorption aufweist), wobei die Oberfläche (z.B. über eine Dicke von wenigen nm, z.B. 5nm) hoch dotiert sein kann (z.B. n=1019 cm"3), um Aufladungseffekte infolge des Umstandes, dass Elektronen durch Photonen herausgeschlagen werden können, gering zu halten. Hierdurch wird die Gefahr verringert, dass Elektronen aus der Umgebung angezogen werden und diese dann auch Sekundärstrahlung induzieren, wodurch die Messgenauigkeit reduziert würde.
In Fig. 3a ist die auf die Halbleiterschicht 32 auftreffende EUV-Strahlung mit „35" und die von der Halbleiterschicht 32 durch das transparente Substrat 31 hindurch austretende Sekundärstrahlung (Lumineszenzlicht) mit„36" bezeichnet. Diese Sekundärstrahlung 36 trifft gemäß Fig. 3a auf einen Detektor 33, welcher z.B. als CCD-Kamera oder als Photodiode (z.B. GaN/InGaN-
Photodiode) ausgestaltet sein kann. In einer weiteren Konfiguration kann gemäß Fig. 3b die Detektion der Sekundärstrahlung bzw. des Lumineszenzlichtes auch auf der auf der Lichteintrittsfläche der Halbleiterschicht 32 befindlichen Seite der Halbleiterschicht 37 erfolgen.
In einer weiteren, in Fig. 4 schematisch dargestellten Ausführungsform kann eine Halbleiterschicht 42 auch unmittelbar auf einer (gewissermaßen einen„integrierten" Detektor bildenden) Photodiode 41 (z.B. aus GaN/InGaN) ausgebildet sein. Die Halbleiterschicht 42 kann hier undotiert sein und z.B. eine Dicke von wenigstens 50 nm aufweisen. Die Photodiode 41 kann im Ausführungsbeispiel als GaN/InGaN-Photodiode ausgebildet sein.
Quantitativ kann die gemäß der Erfindung durch die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen erzielte vergrößerte Strahlungsresistenz so beschrieben werden, dass die Lebensdauer der Messanordnung im Vergleich zu einem analog aufgebauten Silizium-basierten Sensor wenigstens um den Faktor 3 erhöht wird. Dabei kann zur Definition der„Lebensdauer" z.B. das Kriterium zugrundegelegt werden, dass zum Ende der Lebensdauer die Quanteneffizienz bzw. der Photostrom nur noch 10% des anfänglichen Wertes beträgt.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die vorliegende Erfindung realisierbar ist. Gemäß Fig. 5 weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 500 einen Feldfacettenspiegel 503 und einen Pupillenfacettenspiegel 504 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 503 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 501 und einen Kollektorspiegel 502 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacetten- spiegel 504 sind ein erster Teleskopspiegel 505 und ein zweiter Teleskopspiegel 506 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 507 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 551 -556 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 521 auf einem Maskentisch 520 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 561 auf einem Wafertisch 560 be- findet.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann grundsätzlich an beliebigen geeigneten Positionen in der Beleuchtungseinrichtung oder dem Projektionsobjektiv eingesetzt werden, wobei jeweils Positionen gewählt werden, die zwar im Be- trieb der Projektionsbelichtungsanlage beleuchtet werden können, in denen sich jedoch keine optische Komponente der Projektionsbelichtungsanlage befindet. Geeignet ist z.B. die Platzierung anstelle eines Spiegelelements bzw. Mikrospiegels des Feldfacettenspiegels 503 oder des Pupillenfacettenspiegel 504 oder im Bereich zwischen zwei benachbarten Spiegelelementen bzw. Mik- rospiegeln, wobei die im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage stattfindende „Überstrahlung" der Spiegelelemente sowie der geringe, für eine erfindungsgemäße Anordnung erforderliche Bauraum (von z.B. 5mm*5mm) für die erfindungsgemäße Intensitätsmessung ausgenutzt werden kann. In Ausführungsformen kann im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage auch eine Auskopplung von EUV-Strahlung auf ein separates System bzw. -Modul, welches eine erfindungsgemäße Anordnung aufweist, erfolgen. In weiteren Ausführungsformen kann auch eine z.B. rasterförmige Anordnung bzw. ein Ar- ray aus einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen Anordnungen eingesetzt wer- den, um die Beleuchtungsstärke bzw. Intensität in einem größeren Bereich zu vermessen. Ferner kann ein Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung grundsätzlich auch im Projektionsobjektiv erfolgen, wobei lediglich beispielhaft eine erfindungsgemäße Anordnung einschwenkbar zur Messung der Beleuchtungsstärke bzw. Intensität auf Wafer-Ebene vorgesehen sein kann.
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalen- te beschränkt ist.

Claims

Patentansprüche
Optisches System mit wenigstens einer Anordnung zur Messung der Intensität elektromagnetischer Strahlung, wobei das optische System für eine Arbeitswellenlänge kleiner als 30nm ausgelegt ist, mit
• einem Detektormaterial, wobei die Messung der Intensität auf Basis einer Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung mit diesem Detektormaterial erfolgt;
• wobei das Detektormaterial ein Gruppe-Ill-Nitrid aufweist.
Optisches System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gruppe-Ill-Nitrid aus der Gruppe ausgewählt ist, die Galliumnitrid (GaN), Aluminiumnitrid (AIN), Bornitrid (BN) und Aluminium-Gallium-Nitrid (Al- GaN) enthält.
Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung mit dem Detektormaterial die Erzeugung eines Photostroms umfasst.
Optisches System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Photostrom in einer Raumladungszone erzeugt wird, welche eine Dicke im Bereich von 20 nm bis 40 nm besitzt.
Optisches System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung ferner auf dieser Raumladungszone eine Deckschicht aus elektrisch leitfähigem Material aufweist.
Optisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese Deckschicht eine Dicke im Bereich von 2nm bis 10nm aufweist.
Optisches System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese Deckschicht porös ist.
8. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung mit dem Detektormaterial die Erzeugung von elektromagnetischer Sekundärstrahlung umfasst.
9. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses für eine Arbeitswellenlänge kleiner als 15nm ausgelegt ist.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein optisches System für die Mikrolithogra- phie ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage (500), insbesondere eine Beleuchtungseinrichtung oder ein Projektionsobjektiv, ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein optisches System einer Maskeninspektionsanlage ist.
Verfahren zur Messung der Intensität elektromagnetischer Strahlung in einem optischen System, wobei das optische System für eine Arbeitswellenlänge kleiner als 30nm ausgelegt ist,
• wobei die Messung der Intensität auf Basis einer Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung mit einem Detektormaterial erfolgt;
• wobei das Detektormaterial ein Gruppe-Ill-Nitrid aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung mit dem Detektormaterial die Erzeugung eines Photostroms umfasst.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung mit dem Detektormaterial die Erzeugung von elektromagnetischer Sekundärstrahlung um- fasst.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ferner die Schritte aufweist:
- Ermitteln der Intensitätswerte dieser Sekundärstrahlung für wenigstens zwei voneinander verschiedene Wellenlängen; und
- Abschätzen einer strahlungsbedingten Alterung bzw. Degradation des Detektormaterials auf Basis eines Vergleichs dieser Intensitätswerte.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107678158B (zh) * 2017-10-10 2020-02-07 长春理工大学 基于qiga的宽带euv多层膜的离散化膜系设计方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010006326A1 (de) 2010-01-29 2011-08-04 Asml Netherlands B.V. Anordnung zur Verwendung in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem reflektiven optischen Element
US20130032724A1 (en) 2011-08-05 2013-02-07 Canon Kabushiki Kaisha Detection apparatus configured to detect soft x-ray radiation and detection system configured to detect soft x-ray radiation
US20130099249A1 (en) 2011-10-24 2013-04-25 Rosestreet Labs, Llc Nitride uv light sensors on silicon substrates

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6998620B2 (en) * 2001-08-13 2006-02-14 Lambda Physik Ag Stable energy detector for extreme ultraviolet radiation detection
JP3564104B2 (ja) * 2002-01-29 2004-09-08 キヤノン株式会社 露光装置及びその制御方法、これを用いたデバイスの製造方法
US6781135B2 (en) * 2002-11-21 2004-08-24 Euv, Llc Universal EUV in-band intensity detector
US7498645B2 (en) * 2006-10-04 2009-03-03 Iii-N Technology, Inc. Extreme ultraviolet (EUV) detectors based upon aluminum nitride (ALN) wide bandgap semiconductors
US20130292685A1 (en) * 2012-05-05 2013-11-07 Texas Tech University System Structures and Devices Based on Boron Nitride and Boron Nitride-III-Nitride Heterostructures

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010006326A1 (de) 2010-01-29 2011-08-04 Asml Netherlands B.V. Anordnung zur Verwendung in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem reflektiven optischen Element
US20130032724A1 (en) 2011-08-05 2013-02-07 Canon Kabushiki Kaisha Detection apparatus configured to detect soft x-ray radiation and detection system configured to detect soft x-ray radiation
US20130099249A1 (en) 2011-10-24 2013-04-25 Rosestreet Labs, Llc Nitride uv light sensors on silicon substrates

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Urbach Tails and Disorder", COMMENTS COND. MAT PHYS, vol. 13, no. 1, 1987, pages 35 - 48
A. LONASCUT-NEDELCESCU ET AL.: "Radiation Hardness of Gallium Nitride", IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE, vol. 49, 2002, pages 2733 - 2738
P.J. SELLIN ET AL.: "New materials for radiation hard semiconductor detectors", CERN-OPEN-2005-005, pages 1 - 24
XUEPING XU ET AL.: "Fabrication of GaN wafers for electronic and optoelectronic devices", OPTICAL MATERIALS, vol. 23, 2003, pages 1 - 5

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