WO2018054795A1 - Reflective optical element - Google Patents
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- G21K2201/064—Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements having a curved surface
Definitions
- the present invention relates to an ultraviolet wavelength reflective optical element having a multi-layer system on a substrate, the multi-layer system having first and second layers of respective refractive index different refractive index materials at a particular wavelength in the extreme ultraviolet wavelength range arranged alternately and wherein between at least a first and a second layer or a second and a first layer, a transition layer is arranged, whose refractive index in the determined
- Wavelength across the thickness of the transition layer is variable. Furthermore, the invention relates to an optical system for EUV lithography and to an EUV lithography apparatus with such a reflective optical element.
- the present application takes priority of German application 10 2016 218 028.2 of 20.
- EUV lithography devices for the lithography of semiconductor devices, reflective optical elements for the extreme ultraviolet (EUV) wavelength range (e.g., wavelengths between about 5 nm and 20 nm) such as photomasks or mirrors based on multilayer systems are employed. Since EUV lithography devices generally have a plurality of reflective optical elements, they must have the highest possible reflectivity in order to ensure a sufficiently high overall reflectivity.
- EUV extreme ultraviolet
- Reflective optical elements for the EUV wavelength range generally have multilayer systems. These are alternately applied layers of a material with a higher real part of the refractive index at the working wavelength (also
- a lower refractive index material at the working wavelength also called an absorber
- an absorber-spacer pair forming a stack or a period. This somehow simulates a crystal whose lattice planes correspond to the absorber layers at which Bragg reflection occurs.
- the thicknesses of the individual layers as well as the repeating stacks may be constant over the entire multi-layer system or even vary depending on which
- time may vary between the two
- Absorber material and silicon calculated as a spacer material. Constant thick mixed layers of molybdenum and silicon or constantly thick barrier layers of boron carbide are taken into account in the calculation of the reflectivity. To increase the reflectivity is trying to optimize the thicknesses of the molybdenum and silicon layers. In a second approach, the reflectivity is calculated with barrier layers of materials other than boron carbide. In Juan I. Larruquert, J. Opt. Soc. At the. A, Vol. 19, no. 2, 391-397, February 2002 is proposed in particular for the wavelengths of 50 nm and 49.3 nm, for
- Reflectivity enhancement Multi-layer systems consisting of stacks of up to seven different materials with different complex indices of refraction at each
- All the stacks of a multi-layer system have the same structure, while the thicknesses of the individual material layers are optimized for maximum reflectivity.
- EP 1 065 532 A2 discloses a reflector for reflecting reflectivity for reflecting radiation in the extreme ultraviolet wavelength range, the reflector comprising a stack of alternating layers of a first and a second material, wherein the first material has a lower real refractive index in the desired wavelength range than the second material and wherein at least one layer of a third material inserted into the stack is provided, the third material being selected from the group consisting of Rb, RbCl, RbBr, Sr, Y, Zr, Ru, Rh, Tc, Pd, Nb and Be and alloys and compounds of these materials.
- the ultraviolet wavelength region having a multilayer system on a substrate, wherein the multilayer system comprises first and second layers of respective different refractive index real refractive index materials at a particular wavelength in the extreme ultraviolet wavelength region, which are alternately arranged, and between at least a first and a second layer or layers a second layer and a first layer, a transition layer is arranged whose refractive index in the determined
- Wavelength is variable across the thickness of the transition layer, and wherein the course of the refractive index across the thickness of an exponential curve, a logarithmic curve, a sinusoidal or a course of a polynomial is approximated.
- Transitional layers which have a refractive index which is variable over their thickness and in which the course of the refractive index is approximated by the thickness to an exponential curve, a logarithmic curve, a sinusoidal curve or a curve of a polynomial, higher reflectivities can be achieved than with reflective optical elements instead of the transition layer (s) each have barrier layers.
- these courses are suitable for manageable expenditure in the
- a transition layer is arranged between each first and second layer and / or each second and first layer whose refractive index is variable over the thickness of the transition layer at the particular wavelength.
- Particularly preferred is between all first and second or second and first layers such
- the reflectivity can be increased particularly well compared with reflective optical elements with conventional barrier layers.
- the at least one transition layer consists of four or more individual layers which are different at the particular wavelength
- the materials for the first layer and for the second layer each have one of the elements of the group consisting of Mo, Nb, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au, Ir, Os, Re, Cr, W, Ta, Fe, Co, Sn, Ni, Si, Cu, Zn, Lu, Er , Tm, Ho, Hf, Tb, T, Zr, C, Sc, B, Y, Nd, Pm, Eu, Sr, Be, La, Ce, Al, Ge, Zb, Pr.
- two elements for each of the first and second layers are combined with each other, both of which have the smallest possible imaginary part and at the same time as different as possible real parts of the refractive index.
- the reflective optical element is preferably designed in such a way that the at least one transition layer consists of further material which has material of neither the first nor the second layer. In this way, more degrees of freedom in the optimization of the transition layer can be exploited.
- the at least one transition layer comprises material of the first and / or the second layer with a variable proportion over the thickness of the transition layer.
- Transition layer allowed to keep the cost of manufacturing less than at
- At least one transition layer consists of material of the first and material of the second layer.
- Such transition layers can be considered as artificial mixed layers, which, however, in view of the
- Transition layer were selectively varied.
- at least one transition layer consists of material of the first layer, of material of the second layer and a third material.
- Transition layer of material of the first layer, of material of the second layer, a third material and a fourth material are also make it possible to keep the outlay in terms of production lower than in the case of transition layers made of any desired materials and yet to provide reflective optical elements with a relatively high reflectivity.
- the third material and possibly the fourth material can be selected with regard to further functions, for example, whether they can act as a diffusion barrier between the materials of the first and second layers.
- the further material or the third material and optionally the fourth material have one or more of carbon, boron carbide, boron, boron nitride, silicon carbide, silicon nitride, silicon boride, molybdenum carbide, molybdenum boride, molybdenum nitride, molybdenum silicide, niobium, niobium carbide, niobium nitride, Niobium boride, niobium silicide, yttrium, yttrium carbide, yttrium boride, yttrium nitride, yttrium silicide, zircon, zirconium boride, zirconium nitride, zirconium carbide, zirconium silicide, tungsten, tantalum.
- their proportion of the transition layer is lower than, for example, in pure barrier layers,
- the reflective optical element presented here is suitable as a mirror for normal or quasi-normal incidence.
- it can also be designed as a mirror for grazing incidence.
- the mirror can enter over the entire optically used area
- the distribution with or without a multilayer system is advantageously adapted to the angle of incidence distribution or the angle of incidence bandwidth distribution over the mirror surface.
- the reflectivity is based on total reflection and with which higher reflectivities than with multilayer systems can be achieved in this range of angles of incidence.
- the object is achieved by an optical system for EUV lithography with a reflective optical element as described above. In a further aspect, the object is also achieved by an EUV
- a lithographic apparatus having a reflective optical element as described or an optical system as mentioned above.
- FIG. 1 schematically shows an EUV lithography device 10.
- Essential components are the illumination system 14, the photomask 17 and the
- the EUV lithography apparatus 10 is operated under vacuum conditions so that the EUV radiation is absorbed as little as possible in its interior.
- a plasma source or a synchrotron can serve as the radiation source 12.
- the example shown here is a plasma source.
- the emitted radiation in the wavelength range of about 5 nm to 20 nm is first from
- Collector mirror 13 bundled.
- the radiation source 12 and the collector mirror 13 are integrated into the illumination system 14.
- Radiation source 12 may be integrated into the illumination system 14. Im in Figure 1
- Collector mirror 13 two mirrors 15, 16, to which the beam from the collector mirror 13 is passed.
- the mirrors 15, 16, in turn, direct the beam onto the photomask 17, which has the structure to be imaged onto the wafer 21.
- the photomask 17 is also a reflective optical element for the EUV wavelength range, which is changed depending on the manufacturing process. With the aid of the projection system 20, the beam reflected by the photomask 17 is projected onto the wafer 21, thereby imaging the structure of the photomask 17 onto it.
- Projection system 20 has two mirrors 18, 19 in the example shown. It should be noted that both the projection system 20 and the illumination system 14 may each have only one or even three, four, five or more mirrors.
- Both the collector mirror 13 and the mirrors 15, 16, 17, 18 and the photomask 17 can be used as a reflective optical element for the extreme ultraviolet
- Wavelength range may be formed with a multilayer system on a substrate, wherein the multi-layer system has first and second layers of respective materials with different real part of the refractive index at a certain wavelength in the extreme ultraviolet wavelength range, which are arranged alternately, and wherein between at least a first and a second layer or a second and a first layer, a transition layer is arranged whose refractive index at the certain
- FIG. 2 schematically shows the structure of a reflective optical element 50.
- the illustrated example is a reflective optical element based on a multi-layer system 51.
- These are, in essence, alternately applied first layers of higher refractive index refractive index material at the operating wavelength at which, for example, the lithographic exposure is performed (also called spacer 54) and second layers of a lower refractive index real material at the operating wavelength (Also called absorber 55), wherein in the example shown here, an absorber-spacer pair forms a stack 53, which corresponds in periodic multi-layer systems of a period. This somehow simulates a crystal whose lattice planes correspond to the absorber layers at which Bragg reflection occurs.
- the thicknesses of the individual layers 54, 55 as well as the repeating stack 53 may be constant over the entire multi-layer system 51 or even vary, depending on which spectral or angle-dependent reflection profile is to be achieved.
- the reflection profile can also be selectively influenced by the basic structure
- Absorber 55 and spacer 54 is supplemented by further absorber or spacer materials in order to increase the maximum possible reflectivity at the respective operating wavelength.
- absorber and / or spacer materials can be exchanged for each other or the stack of more than one absorber and / or
- Spacer material are constructed or have additional layers of other materials.
- the absorber and spacer materials can have constant or varying thicknesses over all stacks in order to optimize the reflectivity.
- transition layers 59, 58 are provided in the present example between all absorber and Spaceriagen 55, 54 and all Spacer and Absoberoberlagen 54, 55. In further variants, only between the absorber and Spaceriagen 55, 54 or only between the spacer and absorber layers 54, 55, a transition layer 59 and 58 may be provided. In other variants are also more or less absorber and
- Spaceriagenpare or spacer and Absorberlagenprese provided between which no transition layer 59 and 58 are arranged.
- the multi-layer system 51 is applied to a substrate 52.
- substrate materials materials with a low thermal expansion coefficient are preferably selected.
- the first layer adjoining the substrate 52 is a spacer layer 54.
- Other variants, not shown, may be an absorber layer 55 or a transition layer 59.
- a protective layer 56 may be provided which protects the reflective optical element 50 against contamination and may be formed in multiple layers.
- Transition layer whose refractive index is variable at a certain wavelength across the thickness of the transition layer, shown schematically. All of the exemplary embodiments shown here are based on transition layers comprising spacer material and absorber layer material having a portion variable over the thickness D of the transition layer. For the sake of clarity, only the proportion C A of the absorber material is plotted over the thickness d.
- the transition layer consists in the embodiments according to Figures 3 to 8 of absorber and spacer material. In the embodiments according to FIGS. 3 to 8, the proportion of the spacer material corresponds to 1-C A.
- the thickness d is considered starting on the surface of a spacer layer in the direction of the adjacent absorber layer. With the material composition of the transition layer, the refractive index at a constant wavelength changes accordingly.
- the absorber material component C A increases exponentially from 0 to 1 over the thickness D of the transition layer.
- the exponential increase in the proportion of absorber material C A was discretized, specifically in five individual layers of constant thickness in the example shown here. In other variants, four or six or seven or more individual layers can be applied. The thickness of the individual layers does not necessarily have to be constant. Both also apply to the following examples.
- the increase in the proportion of absorber material C A can be logarithmic or approximated by discretization to a logarithmic progression.
- the course of the absorber material component C A is sinusoidal or cosinusoidal. This is based on the so-called rugate design, which was studied for reflective optical elements for the EUV wavelength range in Ronald R. Willey in his presentation at the Conference on Design and Technology of Coatings, 24 September 2003 in Bonassola, Italy the contents of which are referred to in their entirety.
- Sinusoidally variable refractive index filters reflect exactly one wavelength. The zero position of the sine curve is the base refractive index, from which the layer thickness can be derived. The amplitude determines the bandwidth, the period determines the wavelength and the period number determines the notch depth of the filter.
- the course of the absorber material component CA is linear, ie it corresponds to a polynomial of the first degree. In further variants, the course can also correspond to higher-order polynomials. This linear course is discretized in the embodiment of FIG 8 and is different by five individual layers
- Embodiment is modified in the embodiments according to Figures 9 and 10 to the effect that in the present examples in each case a single layer is not composed of a mixture of spacer and absorber material, but of a third material.
- the mixture of spacer and absorber material was replaced by a third material with the spacer material of similar refractive index in the case of the left-hatched single layer; in the embodiment shown in FIG. 10, the mixture of spacer and absorber material was implemented in the right-hatched single layer a third material with the absorber material similar
- Refractive index replaced.
- a single layer of a third material was provided in each case.
- more than one single layer of third material may be provided, which in the context of the approaching
- Refractive index profile can be arranged arbitrarily.
- at least one single layer of third material at least one single layer of a mixture of absorber material with a third material or spacer material with a third material, wherein in the first case, the refractive index of the third material is comparable to that of the spacer material and in the second case the of the absorber material.
- Spacer material is comparable, u.a. Carbon, boron carbide, boron, boron nitride,
- third materials whose refractive index is more comparable to an absorber material for EUV wavelengths, i.a.
- tantalum should be considered.
- the materials mentioned also have the Advantage that act as a barrier material for molybdenum as absorber material and silicon as a spacer material, which are often used for reflective optical elements in the wavelength range around 13.5 nm and thus preferably used in EUV lithography, as a diffusion barrier.
- the materials for absorber and Spaceriagen each one of the elements of the group of Mo, Nb, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au, Ir, Os, Re, Cr, W, Ta, Fe, Co, Sn, Ni, Si, Cu, Zn, Lu, Er, Tm, Ho, Hf, Tb, T, Zr, C, Sc, B, Y, Nd, Pm, Eu, Sr, Be, La, Ce, Al, Ge,
- Pr have Pr.
- the reflectivities for three embodiments of the reflective optical element proposed here and for comparative examples were calculated and shown in FIGS. 11 and 12, wherein in FIG. 11 the reflectivity was plotted over the wavelength range from 12.5 nm to 14.5 nm and in Figure 12 over the wavelength range of 13.4 nm to 13.75 nm. They are based on multi-layer systems with molybdenum as
- Period thickness of 0.4 Period thickness of 0.4.
- the layer roughness was below 200 ⁇ m for all layers.
- the maximum reflectivity is 0.7098.
- FIGS. 11 and 12 the reflectivity is shown with a thick continuous line. This and all the following calculated
- Multi-layer systems complete the vacuum with a silicon layer.
- the substrate used in all multilayer systems was a quartz substrate and all reflectivities were calculated for normal incidence.
- the reflectivity of a Mo / Si multilayer system with carbon barrier layers was calculated. There were 60 Mo / Si periods of a period thickness of 7.02 nm and a molybdenum pad thickness fraction at the period thickness of 0.4. Between all silicon and molybdenum layers, a carbon barrier layer of 0.8 nm thickness was arranged. The layer roughness was below 200 ⁇ m for all layers. The maximum reflectivity is 0.6939. In FIGS. 1 1 and 12, the reflectivity is a thin one
- the transition layer was composed of five individual layers with a thickness of approximately 0.16 nm made of silicon and molybdenum, which had the following silicon components: 0.83 for the first single layer, 0.67 for the second single layer, 0.5 for the third single layer, 0.33 for the fourth single layer and 0.17 for the fifth single layer.
- the layer roughness was below 200 ⁇ m for all layers.
- the maximum reflectivity is 0.7066. In FIGS. 1 1 and 12, the reflectivity is indicated by a dot-dash line.
- the maximum reflectivity is 0.7066.
- the reflectivity is indicated by a dashed line.
- Reflectivity is 0.7066.
- the reflectivity is indicated by a dashed-double-dotted line.
- a slight reflectivity loss It will, however Expects that because of the function of the carbon single cell and the yttrium Einzellage as a diffusion barrier between the adjacent individual layers of silicon and molybdenum, the long-term stability, especially at elevated thermal load should be higher than in the second and the third embodiment.
- the at least one transition layer consists of a further material which has neither the first nor the second layer of material.
- the transition layer when applying the transition layer, such as when the coating process
- FIG. 13 schematically illustrates an exemplary embodiment of the reflective optical element presented here as a grazing incidence mirror 130.
- This mirror 130 is designed in a first region 131 for a narrowband incident angle distribution, in the present example for the angle of incidence a1 between incident beam E1 and surface normal N1 or surface normal N1 and reflected beam A1.
- metallic coatings such as
- Rutheniumbetikept be provided, in which the reflectivity is based on total reflection and in which high angles of incidence, in particular higher than 70 °, higher
- Reflections can be achieved as with multilayer systems in this range of angles of incidence.
- the reflectivity as a function of the angle of incidence at a wavelength of 13.5 nm is shown schematically in FIG. 14 for metallic coatings with a solid line.
- the mirror 130 is for a broader band
- Incident angle distribution designed, in the present example, for a range between the angle of incidence a2 between the incident beam E2 and surface normal N2 or
- This second area 132 is a multi-layer system with
- Transition layer arranged whose refractive index is variable at an operating wavelength of the mirror 130 across the thickness of the transition layer.
- the thicknesses of the first and second layers and the transition layers and their Embodiment can provide reflective optical elements that have in the range of angles of incidence of significantly higher than 20 ° to about 70 ° to the surface normal significant reflectivities that are higher than those achievable with a metallic coating.
- FIG. 14 the reflectivity as a function of the angle of incidence at a wavelength of 13.5 nm for a multilayer system of the type proposed here is shown schematically with a dashed line.
- reflective optical elements as proposed herein are also very well suited for embodiments as mirrors for normal or quasi-normal incidence.
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Abstract
In order to increase reflectivity, a reflective optical element (50) for the extreme ultraviolet wavelength range is proposed, said element comprising a multilayer system (51) on a substrate (52). The multilayer system (51) has first and second layers (54, 55) made of respective materials with different real components of the refractive index at a specific wavelength in the extreme ultraviolet wavelength range, and the layers are arranged in an alternating manner, wherein a transition layer (58, 59) with a refractive index which is variable over the thickness (D) of the transition layer at the specific wavelength is arranged between a first (54) and a second layer (55) or a second (55) and a first layer (54).
Description
Reflektives optisches Element Reflective optical element
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein reflektives optisches Element für den extrem ultravioletten Wellenlängenbereich mit einem Viellagensystem auf einem Substrat, wobei das Viellagensystem erste und zweite Lagen aus jeweils Materialien mit unterschiedlichem Realteil des Brechungsindex bei einer bestimmten Wellenlänge im extrem ultravioletten Wellenlängenbereich aufweist, die abwechselnd angeordnet sind, und wobei zwischen mindestens einer ersten und einer zweiten Lage oder einer zweiten und einer ersten Lage eine Übergangsschicht angeordnet ist, deren Brechungsindex bei der bestimmten The present invention relates to an ultraviolet wavelength reflective optical element having a multi-layer system on a substrate, the multi-layer system having first and second layers of respective refractive index different refractive index materials at a particular wavelength in the extreme ultraviolet wavelength range arranged alternately and wherein between at least a first and a second layer or a second and a first layer, a transition layer is arranged, whose refractive index in the determined
Wellenlänge über die Dicke der Übergangsschicht variabel ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein optisches System für die EUV-Lithographie sowie auf eine EUV- Lithographievorrichtung mit einem solchen reflektiven optischen Element. Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Anmeldung 10 2016 218 028.2 vom 20. Wavelength across the thickness of the transition layer is variable. Furthermore, the invention relates to an optical system for EUV lithography and to an EUV lithography apparatus with such a reflective optical element. The present application takes priority of German application 10 2016 218 028.2 of 20.
September 2017 in Anspruch, auf deren Inhalt vollumfänglich Bezug genommen wird. September 2017, the contents of which are fully incorporated by reference.
In EUV-Lithographievorrichtungen werden zur Lithographie von Halbleiterbauelementen reflektive optische Elemente für den extrem ultravioletten (EUV-)Wellenlängenbereich (z.B. Wellenlängen zwischen ca. 5 nm und 20 nm) wie etwa Photomasken oder Spiegel auf der Basis von Viellagensystemen eingesetzt. Da EUV-Lithographievorrichtungen in der Regel mehrere reflektive optische Elemente aufweisen, müssen diese eine möglichst hohe Reflektivität aufweisen, um eine hinreichend hohe Gesamtreflektivität sicherzustellen. In EUV lithography devices, for the lithography of semiconductor devices, reflective optical elements for the extreme ultraviolet (EUV) wavelength range (e.g., wavelengths between about 5 nm and 20 nm) such as photomasks or mirrors based on multilayer systems are employed. Since EUV lithography devices generally have a plurality of reflective optical elements, they must have the highest possible reflectivity in order to ensure a sufficiently high overall reflectivity.
Reflektive optische Elemente für den EUV-Wellenlängenbereich weisen in der Regel Viellagensysteme auf. Dabei handelt es sich um alternierend aufgebrachte Lagen eines Materials mit höherem Realteil des Brechungsindex bei der Arbeitswellenlänge (auchReflective optical elements for the EUV wavelength range generally have multilayer systems. These are alternately applied layers of a material with a higher real part of the refractive index at the working wavelength (also
Spacer genannt) und eines Materials mit niedrigerem Realteil des Brechungsindex bei der Arbeitswellenlänge (auch Absorber genannt), wobei ein Absorber-Spacer-Paar einen Stapel bzw. eine Periode bildet. Dadurch wird in gewisser Weise ein Kristall simuliert, dessen Netzebenen den Absorberlagen entsprechen, an denen Bragg-Reflexion stattfindet. Die Dicken der einzelnen Lagen wie auch der sich wiederholenden Stapel können über das gesamte Viellagensystem konstant sein oder auch variieren, je nach dem, welches Spacer) and a lower refractive index material at the working wavelength (also called an absorber), with an absorber-spacer pair forming a stack or a period. This somehow simulates a crystal whose lattice planes correspond to the absorber layers at which Bragg reflection occurs. The thicknesses of the individual layers as well as the repeating stacks may be constant over the entire multi-layer system or even vary depending on which
Reflexionsprofil erreicht werden soll. Reflection profile to be achieved.
Bei reellen reflektiven optischen Elementen können sich mit der Zeit zwischen den For real reflective optical elements, time may vary between the two
Absorber- und Spaceriagen bzw. den Spacer- und Absorberlagen Mischlagen aus beiden
Materialien bilden, was dazu führt, dass die tatsächliche Reflektivität geringer als die theoretisch mögliche Reflektivität liegt. Damit die Reflektivitätseinbußen nicht zu groß werden, können zusätzliche Lagen zwischen den Absorber- und Spaceriagen bzw. den Spacer- und Absorberlagen vorgesehen werden, die als Diffusionsbarrieren wirken. Absorber and Spaceriagen or the spacer and absorber layers mixed layers of both Form materials, which means that the actual reflectivity is less than the theoretically possible reflectivity. Thus, the reflectivity losses are not too large, additional layers between the absorber and Spaceriagen or the spacer and absorber layers can be provided, which act as diffusion barriers.
Allerdings können diese Barrierelagen ihrerseits zu Reflektivitätseinbußen führen. In Juan I. Larruquert, J. Opt. Soc. Am. A, Vol. 21 , No. 9, 1750-1760, September 2004 werden However, these barrier layers can in turn lead to reflectivity losses. In Juan I. Larruquert, J. Opt. Soc. At the. A, Vol. 21, No. 9, 1750-1760, September 2004
Reflektivitäten für reflektive optische Elemente mit insbesondere Molybdän als Reflectivities for reflective optical elements with in particular molybdenum as
Absorbermaterial und Silizium als Spacermaterial berechnet. Dabei werden konstant dicke Mischschichten aus Molybdän und Silizium oder konstant dicke Barrierelagen aus Borkarbid bei der Berechnung der Reflektivität berücksichtigt. Zur Erhöhung der Reflektivität wird versucht, die Dicken der Molybdän- und Siliziumlagen zu optimieren. In einem zweiten Ansatz wird die Reflektivität mit Barrierelagen aus anderen Materialien als Borkarbid berechnet. In Juan I. Larruquert, J. Opt. Soc. Am. A, Vol. 19, No. 2, 391-397, February 2002 wird insbesondere für die Wellenlängen von 50 nm und 49,3 nm vorgeschlagen, zur Absorber material and silicon calculated as a spacer material. Constant thick mixed layers of molybdenum and silicon or constantly thick barrier layers of boron carbide are taken into account in the calculation of the reflectivity. To increase the reflectivity is trying to optimize the thicknesses of the molybdenum and silicon layers. In a second approach, the reflectivity is calculated with barrier layers of materials other than boron carbide. In Juan I. Larruquert, J. Opt. Soc. At the. A, Vol. 19, no. 2, 391-397, February 2002 is proposed in particular for the wavelengths of 50 nm and 49.3 nm, for
Reflektivitätserhöhung Viellagensysteme aus Stapeln mit bis zu sieben verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen komplexen Brechungsindizes bei den jeweiligen Reflectivity enhancement Multi-layer systems consisting of stacks of up to seven different materials with different complex indices of refraction at each
Wellenlängen einzusetzen. Dabei haben alle Stapel eines Viellagensystems den gleichen Aufbau, während die Dicken der einzelnen Materiallagen für maximale Reflektivität optimiert sind. Use wavelengths. All the stacks of a multi-layer system have the same structure, while the thicknesses of the individual material layers are optimized for maximum reflectivity.
Die EP 1 065 532 A2 offenbart zur Reflektivitätserhöhung einen Reflektor zum Reflektieren von Strahlung im extremen ultravioletten Wellenlängenbereich erreicht, wobei der Reflektor einen Stapel abwechselnder Schichten eines ersten und eines zweiten Materials umfasst, wobei das erste Material einen niedrigeren realen Brechungsindex in dem erwünschten Wellenlängenbereich als das zweite Material aufweist und wobei mindestens eine in den Stapel eingefügte Schicht eines dritten Materials vorgesehen ist, wobei das dritte Material aus der Gruppe gewählt ist, die Rb, RbCI, RbBr, Sr, Y, Zr, Ru, Rh, Tc, Pd, Nb und Be sowie Legierungen und Verbindungen dieser Materialien umfasst. EP 1 065 532 A2 discloses a reflector for reflecting reflectivity for reflecting radiation in the extreme ultraviolet wavelength range, the reflector comprising a stack of alternating layers of a first and a second material, wherein the first material has a lower real refractive index in the desired wavelength range than the second material and wherein at least one layer of a third material inserted into the stack is provided, the third material being selected from the group consisting of Rb, RbCl, RbBr, Sr, Y, Zr, Ru, Rh, Tc, Pd, Nb and Be and alloys and compounds of these materials.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives reflektives optisches Element mit möglichst hoher Reflektivität vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein reflektives optisches Element für den extrem It is an object of the present invention to propose an alternative reflective optical element with the highest possible reflectivity. This object is achieved by a reflective optical element for the extreme
ultravioletten Wellenlängenbereich mit einem Viellagensystem auf einem Substrat, wobei das Viellagensystem erste und zweite Lagen aus jeweils Materialien mit unterschiedlichem Realteil des Brechungsindex bei einer bestimmten Wellenlänge im extrem ultravioletten Wellenlängenbereich aufweist, die abwechselnd angeordnet sind, und wobei zwischen mindestens einer ersten und einer zweiten Lage oder einer zweiten und einer ersten Lage eine Übergangsschicht angeordnet ist, deren Brechungsindex bei der bestimmten ultraviolet wavelength region having a multilayer system on a substrate, wherein the multilayer system comprises first and second layers of respective different refractive index real refractive index materials at a particular wavelength in the extreme ultraviolet wavelength region, which are alternately arranged, and between at least a first and a second layer or layers a second layer and a first layer, a transition layer is arranged whose refractive index in the determined
Wellenlänge über die Dicke der Übergangsschicht variabel ist, und wobei der Verlauf des Brechungsindex über die Dicke an einen exponentiellen Verlauf, einen logarithmischen Verlauf, einen sinusförmigen oder einen Verlauf eines Polynoms angenähert ist. Wavelength is variable across the thickness of the transition layer, and wherein the course of the refractive index across the thickness of an exponential curve, a logarithmic curve, a sinusoidal or a course of a polynomial is approximated.
Es hat sich herausgestellt, dass durch das gezielte Anordnen von einer oder mehr It has been proven that by deliberately arranging one or more
Übergangsschichten, die einen über deren Dicke variablen Brechungsindex aufweisen und dabei der Verlauf des Brechungsindex über die Dicke an einen exponentiellen Verlauf, einen logarithmischen Verlauf, einen sinusförmigen oder einen Verlauf eines Polynoms angenähert ist, höhere Reflektivitäten erreicht werden können als bei reflektiven optischen Elementen, die anstelle der Übergangsschichte(n) jeweils Barrierelagen aufweisen. Transitional layers which have a refractive index which is variable over their thickness and in which the course of the refractive index is approximated by the thickness to an exponential curve, a logarithmic curve, a sinusoidal curve or a curve of a polynomial, higher reflectivities can be achieved than with reflective optical elements instead of the transition layer (s) each have barrier layers.
Insbesondere eignen sich diese Verläufe, um bei beherrschbarem Aufwand bei der In particular, these courses are suitable for manageable expenditure in the
Herstellung reflektiver optischer Elemente mit guter Reflektivität bereitzustellen. To provide reflective optical elements with good reflectivity.
Bevorzugt ist zwischen jeder ersten und zweiten Lage und/oder jeder zweiten und ersten Lage eine Übergangsschicht angeordnet, deren Brechungsindex bei der bestimmten Wellenlänge über die Dicke der Übergangsschicht variabel ist. Besonders bevorzugt ist zwischen allen ersten und zweiten bzw. zweiten und ersten Lagen eine solche Preferably, a transition layer is arranged between each first and second layer and / or each second and first layer whose refractive index is variable over the thickness of the transition layer at the particular wavelength. Particularly preferred is between all first and second or second and first layers such
Übergangsschicht vorgesehen. Dadurch lässt sich die Reflektivität besonders gut verglichen mit reflektiven optischen Elementen mit üblichen Barrierelagen erhöhen. Transition layer provided. As a result, the reflectivity can be increased particularly well compared with reflective optical elements with conventional barrier layers.
In bevorzugten Ausführungsformen besteht die mindestens eine Übergangsschicht aus vier oder mehr Einzellagen, die bei der bestimmten Wellenlänge unterschiedliche In preferred embodiments, the at least one transition layer consists of four or more individual layers which are different at the particular wavelength
Brechungsindizes aufweisen. Das Diskretisieren der Übergangsschicht in Einzellagen vereinfacht sowohl Simulationsrechnungen zur Berechnung der zu erwartenden Reflektivität als auch die tatsächliche Herstellung durch übliche physikalische und/oder chemische Abscheidungsverfahren aus der Gasphase. Bevorzugt weisen die Materialien für die erste Lage und für die zweite Lage jeweils eines
der Elemente der Gruppe aus Mo, Nb, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au, Ir, Os, Re, Cr, W, Ta, Fe, Co, Sn, Ni, Si, Cu, Zn, Lu, Er, Tm, Ho, Hf, Tb, T, Zr, C, Sc, B, Y, Nd, Pm, Eu, Sr, Be, La, Ce, AI, Ge, Zb, Pr auf. Vorteilhafterweise werden zwei Elemente für jeweils die ersten und zweiten Lagen miteinander kombiniert, die beide einen möglichst geringen Imaginärteil und gleichzeitig möglichst unterschiedliche Realteile des Brechungsindex aufweisen. Have refractive indices. The discretization of the transition layer in single layers simplifies both simulation calculations to calculate the expected reflectivity and the actual production by conventional physical and / or chemical vapor deposition methods from the gas phase. Preferably, the materials for the first layer and for the second layer each have one of the elements of the group consisting of Mo, Nb, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au, Ir, Os, Re, Cr, W, Ta, Fe, Co, Sn, Ni, Si, Cu, Zn, Lu, Er , Tm, Ho, Hf, Tb, T, Zr, C, Sc, B, Y, Nd, Pm, Eu, Sr, Be, La, Ce, Al, Ge, Zb, Pr. Advantageously, two elements for each of the first and second layers are combined with each other, both of which have the smallest possible imaginary part and at the same time as different as possible real parts of the refractive index.
Das reflektive optische Element ist bevorzugt derart ausgebildet, dass die mindestens eine Übergangsschicht aus weiterem Material besteht, das Material weder der ersten noch der zweiten Lage aufweist. Auf diese Weise können mehr Freiheitsgrade bei der Optimierung der Übergangsschicht ausgenutzt werden. The reflective optical element is preferably designed in such a way that the at least one transition layer consists of further material which has material of neither the first nor the second layer. In this way, more degrees of freedom in the optimization of the transition layer can be exploited.
In bevorzugten Ausführungsformen weist die mindestens eine Übergangsschicht Material der ersten und/oder der zweiten Lage mit über die Dicke der Übergangsschicht variablem Anteil auf. Das Vorsehen von Material der ersten und/oder zweiten Lage in der In preferred embodiments, the at least one transition layer comprises material of the first and / or the second layer with a variable proportion over the thickness of the transition layer. The provision of material of the first and / or second layer in the
Übergangsschicht erlaubt, den Aufwand bei der Herstellung geringer zu halten als beiTransition layer allowed to keep the cost of manufacturing less than at
Übergangsschichten aus beliebigen Materialien und dennoch reflektive optische Elemente mit relativ hoher Reflektivität bereitzustellen. To provide transition layers of any materials and yet reflective optical elements with relatively high reflectivity.
In bevorzugten Ausführungsvarianten besteht dabei mindestens eine Übergangsschicht aus Material der ersten und Material der zweiten Lage. Derartige Übergangsschichten können als artifizielle Mischschichten betrachtet werden, die allerdings in Hinblick auf die In preferred embodiments, at least one transition layer consists of material of the first and material of the second layer. Such transition layers can be considered as artificial mixed layers, which, however, in view of the
Reflektivität optimiert wurden, indem die Materialanteile über die Dicke der Reflectivity were optimized by the material proportions across the thickness of
Übergangsschicht gezielt variiert wurden. In weiteren bevorzugten Ausführungsvarianten besteht mindestens eine Übergangsschicht aus Material der ersten Lage, aus Material der zweiten Lage und einem dritten Material. In noch weiteren bevorzugten Ausführungsvarianten besteht mindestens eine Transition layer were selectively varied. In further preferred embodiments, at least one transition layer consists of material of the first layer, of material of the second layer and a third material. In still other preferred embodiments, there is at least one
Übergangsschicht aus Material der ersten Lage, aus Material der zweiten Lage, einem dritten Material und einem vierten Material. Auch diese Varianten erlauben, den Aufwand bei der Herstellung geringer zu halten als bei Übergangsschichten aus beliebigen Materialien und dennoch reflektive optische Elemente mit relativ hoher Reflektivität bereitzustellen. Außerdem können das dritte Material und ggf. das vierte Material in Hinblick auf weitere Funktionen ausgewählt werden, beispielsweise ob sie als Diffusionsbarriere zwischen den Materialien der ersten und zweiten Lagen wirken können.
Besonders vorteilhaft weisen das weitere Material oder das dritte Material und ggf. das vierte Material eins oder mehrere der Gruppe aus Kohlenstoff, Borkarbid, Bor, Bornitrid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Siliziumborid, Molybdänkarbid, Molybdänborid, Molybdännitrid, Molybdänsilizid, Niob, Niobkarbid, Niobnitrid, Niobborid, Niobsilizid, Yttrium, Yttriumkarbid, Yttriumborid, Yttriumnitrid, Yttriumsilizid, Zirkon, Zirkonborid, Zirkonnitrid, Zirkonkarbid, Zirkonsilizid, Wolfram, Tantal auf. Beim dritten und ggf. vierten Material ist ihr Anteil an der Übergangsschicht geringer als beispielsweise in reinen Barriereschichten, so dass mögliche negative Einflüsse auf die Reflektivität geringer sind. Das weitere Material kann in Hinblick auf möglichst hohe Reflektivität und möglichst geringe Diffusion ausgewählt werden. Transition layer of material of the first layer, of material of the second layer, a third material and a fourth material. These variants also make it possible to keep the outlay in terms of production lower than in the case of transition layers made of any desired materials and yet to provide reflective optical elements with a relatively high reflectivity. In addition, the third material and possibly the fourth material can be selected with regard to further functions, for example, whether they can act as a diffusion barrier between the materials of the first and second layers. Particularly advantageously, the further material or the third material and optionally the fourth material have one or more of carbon, boron carbide, boron, boron nitride, silicon carbide, silicon nitride, silicon boride, molybdenum carbide, molybdenum boride, molybdenum nitride, molybdenum silicide, niobium, niobium carbide, niobium nitride, Niobium boride, niobium silicide, yttrium, yttrium carbide, yttrium boride, yttrium nitride, yttrium silicide, zircon, zirconium boride, zirconium nitride, zirconium carbide, zirconium silicide, tungsten, tantalum. In the case of the third and possibly fourth material, their proportion of the transition layer is lower than, for example, in pure barrier layers, so that possible negative influences on the reflectivity are less. The further material can be selected with regard to the highest possible reflectivity and the lowest possible diffusion.
Das hier vorgestellte reflektive optische Element ist als Spiegel für normalen bzw. quasinormalen Einfall geeignet. Vorteilhafterweise kann es auch als Spiegel für streifenden Einfall ausgebildet sein. Der Spiegel kann über die gesamte optisch genutzte Fläche ein The reflective optical element presented here is suitable as a mirror for normal or quasi-normal incidence. Advantageously, it can also be designed as a mirror for grazing incidence. The mirror can enter over the entire optically used area
Viellagensystem aufweisen oder es kann sein, dass auf mindestens einer Teilfläche des Substrats des Spiegels für streifenden Einfall kein Viellagensystem vorgesehen ist. In diesem Fall wird vorteilhafterweise die Verteilung mit oder ohne Viellagensystem an die Einfallswinkelverteilung bzw. die Einfallswinkelbandbreitenverteilung über die Spiegelfläche angepasst. Durch geeignete Wahl der Dicken der ersten und zweiten Lagen sowie der Übergangsschichten und ihrer Ausgestaltung lassen sich reflektive optische Elemente bereitstellen, die im Bereich von Einfallswinkeln von deutlich höher als 20° zur A multi-layer system or it may be that on at least a partial surface of the substrate of the mirror for grazing incidence no multilayer system is provided. In this case, the distribution with or without a multilayer system is advantageously adapted to the angle of incidence distribution or the angle of incidence bandwidth distribution over the mirror surface. By suitable choice of the thicknesses of the first and second layers as well as of the transition layers and their configuration, it is possible to provide reflective optical elements which, in the range of angles of incidence of significantly higher than 20 ° to
Oberflächennormalen signifikante Reflektivitäten aufweisen. Für Teilflächen mit Have surface normal significant reflectivities. For partial surfaces with
Einfallswinkeln von über 70° können beispielsweise metallische Beschichtungen Incidence angles of over 70 °, for example, metallic coatings
vorgesehen sein, bei denen die Reflektivität auf Totalreflexion beruht und mit denen höhere Reflektivitäten als mit Viellagensystemen in diesen Einfallswinkelbereich erreicht werden können. be provided, in which the reflectivity is based on total reflection and with which higher reflectivities than with multilayer systems can be achieved in this range of angles of incidence.
In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein optisches System für die EUV- Lithographie mit einem reflektiven optischen Element wie zuvor beschrieben. In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe außerdem gelöst durch eine EUV-In a further aspect, the object is achieved by an optical system for EUV lithography with a reflective optical element as described above. In a further aspect, the object is also achieved by an EUV
Lithographievorrichtung mit einem reflektiven optischen Element wie zu beschreiben oder einem optischen System wie zuvor genannt. A lithographic apparatus having a reflective optical element as described or an optical system as mentioned above.
Die vorliegende Erfindung soll unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Dazu zeigen
schematisch eine Ausführungsform einer EUV-Lithographievorrichtung mit optischen Systemen; schematisch eine Ausführungsform eines reflektiven optischen Elements; einen ersten Verlauf des Brechungsindex über die Dicke; einen zweiten Verlauf des Brechungsindex über die Dicke; einen dritten Verlauf des Brechungsindex über die Dicke; einen vierten Verlauf des Brechungsindex über die Dicke; einen fünften Verlauf des Brechungsindex über die Dicke; einen sechsten Verlauf des Brechungsindex über die Dicke; einen siebten Verlauf des Brechungsindex über die Dicke; einen achten Verlauf des Brechungsindex über die Dicke; The present invention will be explained in more detail with reference to preferred embodiments. Show this schematically an embodiment of an EUV lithography device with optical systems; schematically an embodiment of a reflective optical element; a first course of the refractive index across the thickness; a second course of the refractive index across the thickness; a third course of the refractive index across the thickness; a fourth course of the refractive index across the thickness; a fifth course of the refractive index across the thickness; a sixth course of the refractive index across the thickness; a seventh course of the refractive index across the thickness; an eighth course of the refractive index across the thickness;
Reflektivitätsverläufe in Abhängigkeit der Wellenlänge für Reflectivity gradients as a function of the wavelength for
verschiedene Ausführungsformen eines reflektiven optischen various embodiments of a reflective optical
Elements; die Reflektivitätsverläufe aus Figur 1 1 für einen engeren element; the Reflektivitätsverläufe from Figure 1 1 for a narrower
Wellenlängenbereich; eine Ausführung eines reflektiven optischen Elements als Spiegel für streifenden Einfall; und schematisch die Reflektivität in Abhängigkeit vom Einfallswinkel für den Spiegel aus Figur 13.
In Figur 1 ist schematisch eine EUV-Lithographievorrichtung 10 dargestellt. Wesentliche Komponenten sind das Beleuchtungssystem 14, die Photomaske 17 und das Wavelength range; an embodiment of a reflective optical element as a mirror for grazing incidence; and schematically the reflectivity as a function of the angle of incidence for the mirror from FIG. 13. FIG. 1 schematically shows an EUV lithography device 10. Essential components are the illumination system 14, the photomask 17 and the
Projektionssystem 20. Die EUV-Lithographievorrichtung 10 wird unter Vakuumbedingungen betrieben, damit die EUV-Strahlung in ihrem Inneren möglichst wenig absorbiert wird. Projection System 20. The EUV lithography apparatus 10 is operated under vacuum conditions so that the EUV radiation is absorbed as little as possible in its interior.
Als Strahlungsquelle 12 kann beispielsweise eine Plasmaquelle oder auch ein Synchrotron dienen. Im hier dargestellten Beispiel handelt es sich um eine Plasmaquelle. Die emittierte Strahlung im Wellenlängenbereich von etwa 5 nm bis 20 nm wird zunächst vom For example, a plasma source or a synchrotron can serve as the radiation source 12. The example shown here is a plasma source. The emitted radiation in the wavelength range of about 5 nm to 20 nm is first from
Kollektorspiegel 13 gebündelt. Im hier dargestellten Beispiel sind die Strahlungsquelle 12 und der Kollektorspiegel 13 in das Beleuchtungssystem 14 integriert. In Varianten können auch nur der Kollektorspiegel 13 oder weder der Kollektorspiegel 13 noch die Collector mirror 13 bundled. In the example shown here, the radiation source 12 and the collector mirror 13 are integrated into the illumination system 14. In variants, only the collector mirror 13 or neither the collector mirror 13 nor the
Strahlungsquelle 12 in das Beleuchtungssystem 14 integriert sein. Im in Figur 1 Radiation source 12 may be integrated into the illumination system 14. Im in Figure 1
dargestellten Beispiel weist das Beleuchtungssystem 14 im Strahlengang hinter dem illustrated example, the illumination system 14 in the beam path behind the
Kollektorspiegel 13 zwei Spiegel 15, 16 auf, auf die der Strahl vom Kollektorspiegel 13 geleitet wird. Die Spiegel 15, 16 leiten ihrerseits den Strahl auf die Photomaske 17, die die Struktur aufweist, die auf den Wafer 21 abgebildet werden soll. Bei der Photomaske 17 handelt es sich ebenfalls um ein reflektives optisches Element für den EUV- Wellenlängenbereich, das je nach Herstellungsprozess ausgewechselt wird. Mit Hilfe des Projektionssystems 20 wird der von der Photomaske 17 reflektierte Strahl auf den Wafer 21 projiziert und dadurch die Struktur der Photomaske 17 auf ihn abgebildet. Das Collector mirror 13 two mirrors 15, 16, to which the beam from the collector mirror 13 is passed. The mirrors 15, 16, in turn, direct the beam onto the photomask 17, which has the structure to be imaged onto the wafer 21. The photomask 17 is also a reflective optical element for the EUV wavelength range, which is changed depending on the manufacturing process. With the aid of the projection system 20, the beam reflected by the photomask 17 is projected onto the wafer 21, thereby imaging the structure of the photomask 17 onto it. The
Projektionssystem 20 weist im dargestellten Beispiel zwei Spiegel 18, 19 auf. Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl das Projektionssystem 20 als auch das Beleuchtungssystem 14 jeweils nur einen oder auch drei, vier, fünf und mehr Spiegel aufweisen können. Projection system 20 has two mirrors 18, 19 in the example shown. It should be noted that both the projection system 20 and the illumination system 14 may each have only one or even three, four, five or more mirrors.
Sowohl der Kollektorspiegel 13 als auch die Spiegel 15, 16, 17, 18 sowie die Photomaske 17 können als reflektives optisches Element für den extrem ultravioletten Both the collector mirror 13 and the mirrors 15, 16, 17, 18 and the photomask 17 can be used as a reflective optical element for the extreme ultraviolet
Wellenlängenbereich mit einem Viellagensystem auf einem Substrat ausgebildet sein, wobei das Viellagensystem erste und zweite Lagen aus jeweils Materialien mit unterschiedlichem Realteil des Brechungsindex bei einer bestimmten Wellenlänge im extrem ultravioletten Wellenlängenbereich aufweist, die abwechselnd angeordnet sind, und wobei zwischen mindestens einer ersten und einer zweiten Lage oder einer zweiten und einer ersten Lage eine Übergangsschicht angeordnet ist, deren Brechungsindex bei der bestimmten Wavelength range may be formed with a multilayer system on a substrate, wherein the multi-layer system has first and second layers of respective materials with different real part of the refractive index at a certain wavelength in the extreme ultraviolet wavelength range, which are arranged alternately, and wherein between at least a first and a second layer or a second and a first layer, a transition layer is arranged whose refractive index at the certain
Wellenlänge über die Dicke der Übergangsschicht variabel ist.
In Figur 2 ist schematisch die Struktur eines reflektiven optischen Elements 50 dargestellt. Bei dem dargestellten Beispiel handelt es sich um ein reflektives optisches Element, das auf einem Viellagensystem 51 basiert. Dabei handelt es sich im wesentlichen um alternierend aufgebrachte erste Lagen eines Materials mit höherem Realteil des Brechungsindex bei der Arbeitswellenlänge, bei der beispielsweise die lithographische Belichtung durchgeführt wird, (auch Spacer 54 genannt) und zweite Lagen eines Materials mit niedrigerem Realteil des Brechungsindex bei der Arbeitswellenlänge (auch Absorber 55 genannt), wobei im hier dargestellten Beispiel ein Absorber-Spacer-Paar einen Stapel 53 bildet, der bei periodischen Viellagensystemen einer Periode entspricht. Dadurch wird in gewisser Weise ein Kristall simuliert, dessen Netzebenen den Absorberlagen entsprechen, an denen Bragg-Reflexion stattfindet. Die Dicken der einzelnen Lagen 54, 55 wie auch der sich wiederholenden Stapel 53 können über das gesamte Viellagensystem 51 konstant sein oder auch variieren, je nach dem, welches spektrale oder winkelabhängige Reflexionsprofil erreicht werden soll. Das Reflexionsprofil kann auch gezielt beeinflusst werden, indem die Grundstruktur aus Wavelength across the thickness of the transition layer is variable. FIG. 2 schematically shows the structure of a reflective optical element 50. The illustrated example is a reflective optical element based on a multi-layer system 51. These are, in essence, alternately applied first layers of higher refractive index refractive index material at the operating wavelength at which, for example, the lithographic exposure is performed (also called spacer 54) and second layers of a lower refractive index real material at the operating wavelength (Also called absorber 55), wherein in the example shown here, an absorber-spacer pair forms a stack 53, which corresponds in periodic multi-layer systems of a period. This somehow simulates a crystal whose lattice planes correspond to the absorber layers at which Bragg reflection occurs. The thicknesses of the individual layers 54, 55 as well as the repeating stack 53 may be constant over the entire multi-layer system 51 or even vary, depending on which spectral or angle-dependent reflection profile is to be achieved. The reflection profile can also be selectively influenced by the basic structure
Absorber 55 und Spacer 54 um weitere Absorber- oder Spacer-Materialien ergänzt wird, um die mögliche maximale Reflektivität bei der jeweiligen Arbeitswellenlänge zu erhöhen. Dazu können in manchen Stapeln Absorber und/oder Spacer-Materialien gegeneinander ausgetauscht werden oder die Stapel aus mehr als einem Absorber- und/oder Absorber 55 and spacer 54 is supplemented by further absorber or spacer materials in order to increase the maximum possible reflectivity at the respective operating wavelength. For this purpose, in some stacks absorber and / or spacer materials can be exchanged for each other or the stack of more than one absorber and / or
Spacermaterial aufgebaut werden oder zusätzliche Lagen aus weiteren Materialien aufweisen. Die Absorber- und Spacermaterialien können über alle Stapel konstante oder auch variierende Dicken aufweisen, um die Reflektivität zu optimieren. Spacer material are constructed or have additional layers of other materials. The absorber and spacer materials can have constant or varying thicknesses over all stacks in order to optimize the reflectivity.
Außerdem sind im vorliegenden Beispiel zwischen allen Absorber- und Spaceriagen 55, 54 sowie allen Spacer- und Absoberlagen 54, 55 Übergangsschichten 59, 58 vorgesehen. In weiteren Varianten kann auch nur zwischen den Absorber- und Spaceriagen 55, 54 oder nur zwischen den Spacer- und Absorberlagen 54, 55 eine Übergangsschicht 59 bzw. 58 vorgesehen sein. In anderen Varianten sind auch mehr oder weniger Absorber- und In addition, transition layers 59, 58 are provided in the present example between all absorber and Spaceriagen 55, 54 and all Spacer and Absoberoberlagen 54, 55. In further variants, only between the absorber and Spaceriagen 55, 54 or only between the spacer and absorber layers 54, 55, a transition layer 59 and 58 may be provided. In other variants are also more or less absorber and
Spaceriagenpaare bzw. Spacer- und Absorberlagenpaare vorgesehen, zwischen denen keine Übergangsschicht 59 bzw. 58 angeordnet sind. Spaceriagenpaare or spacer and Absorberlagenpaare provided between which no transition layer 59 and 58 are arranged.
Das Viellagensystem 51 ist auf einem Substrat 52 aufgebracht. Als Substratmaterialien werden bevorzugt Materialien mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten gewählt. Im hier dargestellten Beispiel handelt es sich bei der ersten an das Substrat 52 grenzenden Lage um eine Spacerlage 54. In anderen, nicht dargestellten Varianten kann es sich um eine Absorberlage 55 oder eine Übergangsschicht 59 handeln. Auf dem Viellagensystem 51
kann eine Schutzschicht 56 vorgesehen sein, die das reflektive optische Element 50 u.a. vor Kontamination schützt und mehrlagig ausgebildet sein kann. The multi-layer system 51 is applied to a substrate 52. As substrate materials, materials with a low thermal expansion coefficient are preferably selected. In the example shown here, the first layer adjoining the substrate 52 is a spacer layer 54. Other variants, not shown, may be an absorber layer 55 or a transition layer 59. On the multi-layer system 51 For example, a protective layer 56 may be provided which protects the reflective optical element 50 against contamination and may be formed in multiple layers.
In den Figuren 3 bis 10 sind verschiedene beispielhafte Ausführungen der In the figures 3 to 10 are different exemplary embodiments of
Übergangsschicht, deren Brechungsindex bei einer bestimmten Wellenlänge über die Dicke der Übergangsschicht variabel ist, schematisch dargestellt. Alle hier dargestellten beispielhaften Ausführungen basieren auf Übergangsschichten, die Material der Spacerund Absorberlagen mit über die Dicke D der Übergangsschicht variablem Anteil aufweisen. Der Übersichtlichkeit halber ist nur der Anteil CA des Absorbermaterials über die Dicke d aufgetragen. Die Übergangsschicht besteht in den Ausführungen gemäß den Figuren 3 bis 8 aus Absorber- und Spacermaterial. In den Ausführungen gemäß den Figuren 3 bis 8 entspricht der Anteil des Spacermaterials entsprechend 1-CA. Die Dicke d wird betrachtet startend auf der Oberfläche einer Spacerlage in Richtung zur angrenzenden Absorberlage. Mit der Materialzusammensetzung der Übergangsschicht ändert sich entsprechend auch der Brechungsindex bei konstanter Wellenlänge. Transition layer whose refractive index is variable at a certain wavelength across the thickness of the transition layer, shown schematically. All of the exemplary embodiments shown here are based on transition layers comprising spacer material and absorber layer material having a portion variable over the thickness D of the transition layer. For the sake of clarity, only the proportion C A of the absorber material is plotted over the thickness d. The transition layer consists in the embodiments according to Figures 3 to 8 of absorber and spacer material. In the embodiments according to FIGS. 3 to 8, the proportion of the spacer material corresponds to 1-C A. The thickness d is considered starting on the surface of a spacer layer in the direction of the adjacent absorber layer. With the material composition of the transition layer, the refractive index at a constant wavelength changes accordingly.
In Figur 3 steigt der Absorbermaterialanteil CA an der Übergangsschicht über deren Dicke D exponentiell von 0 auf 1 an. Im in Figur 4 dargestellten Verlauf wurde der exponentielle Anstieg des Absorbermaterialanteils CA diskretisiert und zwar im hier dargestellten Beispiel in fünf Einzellagen konstanter Dicke. In weiteren Varianten können auch vier oder sechs oder sieben oder mehr Einzellagen angesetzt werden. Die Dicke der Einzellagen muss nicht zwingend konstant sein. Beides gilt auch für die nachfolgenden Beispiele. Ferner kann in weiteren hier nicht dargestellten Varianten der Anstieg des Absorbermaterialanteils CA logarithmisch verlaufen oder durch Diskretisierung an einen logarithmischen Verlauf angenähert sein. In FIG. 3, the absorber material component C A increases exponentially from 0 to 1 over the thickness D of the transition layer. In the course shown in FIG. 4, the exponential increase in the proportion of absorber material C A was discretized, specifically in five individual layers of constant thickness in the example shown here. In other variants, four or six or seven or more individual layers can be applied. The thickness of the individual layers does not necessarily have to be constant. Both also apply to the following examples. Furthermore, in other variants, not shown here, the increase in the proportion of absorber material C A can be logarithmic or approximated by discretization to a logarithmic progression.
In der in Figur 5 dargestellten Ausführung ist der Verlauf des Absorbermaterialanteils CA sinus- bzw. kosinusförmig. Dies ist angelehnt an das sogenannten Rugate-Design, das für reflektive optische Elemente für den EUV-Wellenlängenbereich in Ronald R. Willey in seinem Vortrag auf der Conference on Design and Technology of Coatings, 24. September 2003 in Bonassola, Italien untersucht wurde, auf dessen Inhalt vollumfänglich Bezug genommen wird. Filter mit sinusförmig variablem Brechungsindex reflektieren genau eine Wellenlänge. Die Nulllage der Sinuskurve ist der Grundbrechungsindex, aus dem sich die Schichtdicke ableiten lässt. Die Amplitude bestimmt die Bandbreite, die Periode bestimmt die Wellenlänge und die Periodenanzahl bestimmt die Kerbtiefe des Filters. Im in Figur 6
dargestellten Verlauf des Absorbermaterialanteils CA wurde der sinusförmige Verlauf entsprechend Figur 5 diskretisiert und durch sechs Einzellagen angenähert. In weiteren Varianten kann der Verlauf des Absorbermaterialanteils CA bzw. des Brechungsindex über die Dicke d ganz frei sein. In the embodiment shown in FIG. 5, the course of the absorber material component C A is sinusoidal or cosinusoidal. This is based on the so-called rugate design, which was studied for reflective optical elements for the EUV wavelength range in Ronald R. Willey in his presentation at the Conference on Design and Technology of Coatings, 24 September 2003 in Bonassola, Italy the contents of which are referred to in their entirety. Sinusoidally variable refractive index filters reflect exactly one wavelength. The zero position of the sine curve is the base refractive index, from which the layer thickness can be derived. The amplitude determines the bandwidth, the period determines the wavelength and the period number determines the notch depth of the filter. Im in Figure 6 shown course of Absorbermaterialanteils C A , the sinusoidal course was discretized according to Figure 5 and approximated by six individual layers. In further variants, the course of the absorber material component C A or of the refractive index can be completely free over the thickness d.
In der in Figur 7 dargestellten Ausführung ist der Verlauf des Absorbermaterialanteils CA linear, entspricht also einem Polynom ersten Grades. In weiteren Varianten kann der Verlauf auch höhergradigen Polynomen entsprechen. Dieser lineare Verlauf ist in der Ausführung gemäß Figur 8 diskretisiert und wird durch fünf Einzellagen unterschiedliche In the embodiment shown in FIG. 7, the course of the absorber material component CA is linear, ie it corresponds to a polynomial of the first degree. In further variants, the course can also correspond to higher-order polynomials. This linear course is discretized in the embodiment of FIG 8 and is different by five individual layers
Zusammensetzung und damit unterschiedlichen Brechungsindex angenähert. Diese Composition and thus different refractive index approximated. These
Ausführung wird in den Ausführungen gemäß den Figuren 9 und 10 dahingehend abgewandelt, dass in den vorliegenden Beispielen jeweils eine Einzellage nicht aus einer Mischung aus Spacer- und Absorbermaterial zusammengesetzt ist, sondern aus einem dritten Material. In der in Figur 9 dargestellten Ausführung wurde bei der linksschraffierten Einzellage die Mischung aus Spacer- und Absorbermaterial durch ein drittes Material mit dem Spacermaterial ähnlichem Brechungsindex ersetzt, in der in Figur 10 dargestellten Ausführung wurde bei der rechtsschraffierten Einzellage die Mischung aus Spacer- und Absorbermaterial durch ein drittes Material mit dem Absorbermaterial ähnlichem Embodiment is modified in the embodiments according to Figures 9 and 10 to the effect that in the present examples in each case a single layer is not composed of a mixture of spacer and absorber material, but of a third material. In the embodiment shown in FIG. 9, the mixture of spacer and absorber material was replaced by a third material with the spacer material of similar refractive index in the case of the left-hatched single layer; in the embodiment shown in FIG. 10, the mixture of spacer and absorber material was implemented in the right-hatched single layer a third material with the absorber material similar
Brechungsindex ersetzt. In den hier dargestellten Beispielen wurde jeweils eine Einzellage aus einem dritten Material vorgesehen. In Varianten können auch mehr als eine Einzellage aus drittem Material vorgesehen sein, die im Rahmen des anzunähernden Refractive index replaced. In the examples shown here, a single layer of a third material was provided in each case. In variants, more than one single layer of third material may be provided, which in the context of the approaching
Brechungsindexverlauf beliebig angeordnet sein können. In weiteren Varianten kann statt mindestens einer Einzellage aus drittem Material mindestens eine Einzellage aus einer Mischung aus Absorbermaterial mit einem dritten Material oder aus Spacermaterial mit einem dritten Material, wobei im ersten Fall der Brechungsindex des dritten Materials dem des Spacermaterial vergleichbar ist und im zweiten Fall dem des Absorbermaterials. Refractive index profile can be arranged arbitrarily. In further variants, instead of at least one single layer of third material at least one single layer of a mixture of absorber material with a third material or spacer material with a third material, wherein in the first case, the refractive index of the third material is comparable to that of the spacer material and in the second case the of the absorber material.
Als dritte Materialien, deren Brechungsindex für EUV-Wellenlängen eher einem As third materials, their refractive index for EUV wavelengths rather a
Spacermaterial vergleichbar ist, können u.a. Kohlenstoff, Borkarbid, Bor, Bornitrid, Spacer material is comparable, u.a. Carbon, boron carbide, boron, boron nitride,
Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Siliziumborid, Yttrium, Yttriumkarbid, Yttriumborid, Yttriumnitrid, Yttriumsilizid, Zirkon, Zirkonkarbid, Zirkonborid, Zirkonnitrid, Zirkonsilizid in Betracht gezogen werden. Als dritte Materialien, deren Brechungsindex für EUV-Wellenlängen eher einem Absorbermaterial vergleichbar ist, können u.a. Molybdänkarbid, Molybdänborid, Molybdännitrid, Molybdänsilizid, Niob, Niobkarbid, Niobnitrid, Niobborid, Niobsilizid, Silicon carbide, silicon nitride, silicon boride, yttrium, yttrium carbide, yttrium boride, yttrium nitride, yttrium silicide, zircon, zirconium carbide, zirconium boride, zirconium nitride, zirconium silicide. As third materials whose refractive index is more comparable to an absorber material for EUV wavelengths, i.a. Molybdenum carbide, molybdenum boride, molybdenum nitride, molybdenum silicide, niobium, niobium carbide, niobium nitride, niobium boride, niobium silicide,
Wolfram, Tantal in Betracht gezogen werden. Die genannten Materialien haben ferner den
Vorteil, dass für Molybdän als Absorbermaterial und Silizium als Spacermaterial, die oft für reflektive optische Elemente im Wellenlängenbereich um 13,5 nm eingesetzt werden und somit bevorzugt in der EUV-Lithographie eingesetzt werden, als Diffusionsbarriere wirken. Allgemein können die Materialien für Absorber- und Spaceriagen jeweils eines der Elemente der Gruppe aus Mo, Nb, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au, Ir, Os, Re, Cr, W, Ta, Fe, Co, Sn, Ni, Si, Cu, Zn, Lu, Er, Tm, Ho, Hf, Tb, T, Zr, C, Sc, B, Y, Nd, Pm, Eu, Sr, Be, La, Ce, AI, Ge, Zb, Pr aufweisen. Tungsten, tantalum should be considered. The materials mentioned also have the Advantage that act as a barrier material for molybdenum as absorber material and silicon as a spacer material, which are often used for reflective optical elements in the wavelength range around 13.5 nm and thus preferably used in EUV lithography, as a diffusion barrier. In general, the materials for absorber and Spaceriagen each one of the elements of the group of Mo, Nb, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au, Ir, Os, Re, Cr, W, Ta, Fe, Co, Sn, Ni, Si, Cu, Zn, Lu, Er, Tm, Ho, Hf, Tb, T, Zr, C, Sc, B, Y, Nd, Pm, Eu, Sr, Be, La, Ce, Al, Ge, For example, have Pr.
Es wurden die Reflektivitäten für drei Ausführungsformen des hier vorgeschlagenen reflektiven optischen Elements und für Vergleichsbeispiele berechnet und in den Figuren 1 1 und 12 dargestellt, wobei in Figur 1 1 die Reflektivität über den Wellenlängenbereich von 12,5 nm bis 14,5 nm aufgetragen wurde und in Figur 12 über den Wellenlängenbereich von 13,4 nm bis 13,75 nm. Sie basieren auf Viellagensystemen mit Molybdän als The reflectivities for three embodiments of the reflective optical element proposed here and for comparative examples were calculated and shown in FIGS. 11 and 12, wherein in FIG. 11 the reflectivity was plotted over the wavelength range from 12.5 nm to 14.5 nm and in Figure 12 over the wavelength range of 13.4 nm to 13.75 nm. They are based on multi-layer systems with molybdenum as
Absorbermaterial und Silizium als Spacermaterial. Konkret wurde zunächst die Reflektivität eines idealen Molybdän-Silizium-Viellagensystems berechnet, das sechzig Mo/Si-Perioden mit einer Periodendicke von 6,99 nm und einem Molybdänlagendickenanteil an der Absorber material and silicon as spacer material. Specifically, the reflectivity of an ideal molybdenum-silicon multilayer system was first calculated, the sixty Mo / Si periods with a period thickness of 6.99 nm and a Molybdänlagendickenanteil at the
Periodendicke von 0,4 aufweist. Die Lagenrauheit lag für alle Lagen unter 200 pm. Die maximale Reflektivität beträgt 0,7098. In den Figuren 1 1 und 12 ist die Reflektivität mit einer dicken durchgehenden Linie eingezeichnet. Dieses und alle folgenden berechneten Period thickness of 0.4. The layer roughness was below 200 μm for all layers. The maximum reflectivity is 0.7098. In FIGS. 11 and 12, the reflectivity is shown with a thick continuous line. This and all the following calculated
Viellagensysteme schließen zum Vakuum mit einer Siliziumlage ab. Als Substrat diente bei allen Viellagensystemen ein Quarzsubstrat und alle Reflektivitäten wurden für normalen Einfall berechnet. Multi-layer systems complete the vacuum with a silicon layer. The substrate used in all multilayer systems was a quartz substrate and all reflectivities were calculated for normal incidence.
Als weiteres Vergleichsbeispiel wurde die Reflektivität eines Mo/Si-Viellagensystems mit Kohlenstoffbarrierelagen berechnet. Es lagen 60 Mo/Si-Perioden einer Periodendicke von 7,02 nm und einem Molybdänlagendickenanteil an der Periodendicke von 0,4 vor. Zwischen allen Silizium- und Molybdänlagen war eine Kohlenstoffbarrierelage einer Dicke von 0,8 nm angeordnet. Die Lagenrauheit lag für alle Lagen unter 200 pm. Die maximale Reflektivität beträgt 0,6939. In den Figuren 1 1 und 12 ist die Reflektivität mit einer dünnen As a further comparative example, the reflectivity of a Mo / Si multilayer system with carbon barrier layers was calculated. There were 60 Mo / Si periods of a period thickness of 7.02 nm and a molybdenum pad thickness fraction at the period thickness of 0.4. Between all silicon and molybdenum layers, a carbon barrier layer of 0.8 nm thickness was arranged. The layer roughness was below 200 μm for all layers. The maximum reflectivity is 0.6939. In FIGS. 1 1 and 12, the reflectivity is a thin one
durchgehenden Linie eingezeichnet. continuous line drawn.
Als erste Ausführungsform des hier vorgeschlagenen reflektiven optischen Elements mit Übergangsschicht mit variablem Brechungsindex wurde ein Mo/Si-Viellagensystem mit Übergangsschicht mit durch Einzellagen angenähertem exponentiellen As a first embodiment of the refractive index transition layer-type reflective optical element proposed herein, a transition layer type Mo / Si multilayer system having single-layer approximated exponential
Brechungsindexverlauf betrachtet. Es lagen 60 Mo/Si-Perioden einer Periodendicke von
6,99 nm und einem Molybdänlagendickenanteil an der Periodendicke von 0,3 vor. Zwischen allen Silizium- und Molybdänlagen war eine Übergangsschicht einer Dicke von 0,8 nm angeordnet. Die Übergangsschicht war aus sechs Einzellagen einer Dicke von ca. 0,13 nm aus Silizium und Molybdän aufgebaut, die folgende Siliziumanteile aufwiesen: 0,46 für die erste Einzellage, 0,22 für die zweite Einzellage, 0, 1 für die dritte Einzellage, 0,05 für die vierte Einzellage und 0,01 für die fünfte Einzellage. Die Lagenrauheit lag für alle Lagen unter 200 pm. Die maximale Reflektivität beträgt 0,7084. In den Figuren 1 1 und 12 ist die Considered refractive index profile. There were 60 Mo / Si periods of a period thickness of 6.99 nm and a molybdenum layer thickness proportion at the period thickness of 0.3 before. Between all silicon and molybdenum layers, a transition layer with a thickness of 0.8 nm was arranged. The transition layer was composed of six individual layers of a thickness of approximately 0.13 nm made of silicon and molybdenum, which had the following silicon proportions: 0.46 for the first single layer, 0.22 for the second single layer, 0.1 for the third single layer, 0.05 for the fourth single layer and 0.01 for the fifth single layer. The layer roughness was below 200 μm for all layers. The maximum reflectivity is 0.7084. In the figures 1 1 and 12 is the
Reflektivität mit einer punktierten Linie eingezeichnet. Als zweite Ausführungsform des hier vorgeschlagenen reflektiven optischen Elements mit Übergangsschicht mit variablem Brechungsindex wurde ein Mo/Si-Viellagensystem mit durch Einzelllagen angenähertem linearem Brechungsindexverlauf betrachtet. Es lagen 60 Mo/Si-Perioden einer Periodendicke von 6,99 nm und einem Molybdänlagendickenanteil an der Periodendicke von 0,34 vor. Zwischen allen Silizium- und Molybdänlagen war eine Übergangsschicht einer Dicke von 0,8 nm angeordnet. Die Übergangsschicht war aus fünf Einzellagen einer Dicke von ca. 0,16 nm aus Silizium und Molybdän aufgebaut, die folgende Siliziumanteile aufwiesen: 0,83 für die erste Einzellage, 0,67 für die zweite Einzellage, 0,5 für die dritte Einzellage, 0,33 für die vierte Einzellage und 0,17 für die fünfte Einzellage. Die Lagenrauheit lag für alle Lagen unter 200 pm. Die maximale Reflektivität beträgt 0,7066. In den Figuren 1 1 und 12 ist die Reflektivität mit einer strichpunktierten Linie eingezeichnet. Reflectivity drawn with a dotted line. As a second embodiment of the refractive index transition layer-type reflective optical element proposed here, a monolayer Si / Si multilayer linear refractive index gradient approximation system was considered. There were 60 Mo / Si periods of a period thickness of 6.99 nm and a molybdenum pad thickness fraction at the period thickness of 0.34. Between all silicon and molybdenum layers, a transition layer with a thickness of 0.8 nm was arranged. The transition layer was composed of five individual layers with a thickness of approximately 0.16 nm made of silicon and molybdenum, which had the following silicon components: 0.83 for the first single layer, 0.67 for the second single layer, 0.5 for the third single layer, 0.33 for the fourth single layer and 0.17 for the fifth single layer. The layer roughness was below 200 μm for all layers. The maximum reflectivity is 0.7066. In FIGS. 1 1 and 12, the reflectivity is indicated by a dot-dash line.
Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform The third embodiment is different from the second embodiment
dahingehend, dass die dritte Einzellage aus Kohlenstoff war. Die maximale Reflektivität beträgt 0,7066. In den Figuren 1 1 und 12 ist die Reflektivität mit einer gestrichelten Linie eingezeichnet. Zwar ist gegenüber der zweiten Ausführungsform eine leichte to the effect that the third single layer was made of carbon. The maximum reflectivity is 0.7066. In FIGS. 11 and 12, the reflectivity is indicated by a dashed line. Although it is a slight over the second embodiment
Reflektivitätseinbuße zu beobachten. Es wird allerdings erwartet, dass wegen der Funktion der Kohlenstoffeinzellage als Diffusionsbarriere zwischen den benachbarten Einzellagen aus Silizium und Molybdän die Langzeitstabilität, insbesondere bei erhöhter thermischer Last, höher als bei der zweiten Ausführungsform sein sollte. Observe reflectivity loss. However, it is expected that because of the function of the carbon monolayers as a diffusion barrier between the adjacent individual layers of silicon and molybdenum, the long-term stability, especially at elevated thermal load, should be higher than in the second embodiment.
Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform The fourth embodiment is different from the third embodiment
dahingehend, das zusätzlich die zweite Einzellage aus Yttrium war. Die maximale to that effect, which was additionally the second single layer of yttrium. The maximal
Reflektivität beträgt 0,7066. In den Figuren 1 1 und 12 ist die Reflektivität mit einer gestrichelt-doppelpunktierten Linie eingezeichnet. Zwar ist gegenüber der zweiten und dritten Ausführungsform eine leichte Reflektivitätseinbuße zu beobachten. Es wird allerdings
erwartet, dass wegen der Funktion der Kohlenstoffeinzellage und der Yttriumeinzellage als Diffusionsbarriere zwischen den benachbarten Einzellagen aus Silizium und Molybdän die Langzeitstabilität, insbesondere bei erhöhter thermischer Last höher als bei der zweiten und auch der dritten Ausführungsform sein sollte. Reflectivity is 0.7066. In FIGS. 1 1 and 12, the reflectivity is indicated by a dashed-double-dotted line. Although it is observed with respect to the second and third embodiments, a slight reflectivity loss. It will, however Expects that because of the function of the carbon single cell and the yttrium Einzellage as a diffusion barrier between the adjacent individual layers of silicon and molybdenum, the long-term stability, especially at elevated thermal load should be higher than in the second and the third embodiment.
Es sei darauf hingewiesen, dass die den Figuren 3 bis 8 entsprechenden It should be noted that the figures 3 to 8 corresponding
Brechungsindexverläufe auch ganz ohne Materialwechsel erreichen kann, insbesondere wenn die mindestens eine Übergangsschicht aus einem weiterem Material besteht, das Material weder der ersten noch der zweiten Lage aufweist. Beispielsweise können beim Aufbringen der Übergangsschicht, etwa wenn der Beschichtungsvorgang It is also possible to achieve refractive index profiles completely without material change, in particular if the at least one transition layer consists of a further material which has neither the first nor the second layer of material. For example, when applying the transition layer, such as when the coating process
ionenstrahlunterstützt durchgeführt wird, entsprechende Dichteschwankungen über die Übergangsschichtdicke eingebracht werden. carried out ion-beam assisted, corresponding density variations over the transition layer thickness are introduced.
In Figur 13 ist eine beispielhafte Ausführungsform des hier vorgestellten reflektiven optischen Elements als Spiegel 130 für streifenden Einfall schematisch dargestellt. Dieser Spiegel 130 ist in einem ersten Bereich 131 für eine schmalbandige Einfallswinkelverteilung ausgelegt, im vorliegenden Beispiel für den Einfallswinkel a1 zwischen einfallendem Strahl E1 und Flächennormale N1 bzw. Flächennormale N1 und reflektiertem Strahl A1. In diesem ersten Bereich 131 können beispielsweise metallische Beschichtungen wie etwa FIG. 13 schematically illustrates an exemplary embodiment of the reflective optical element presented here as a grazing incidence mirror 130. This mirror 130 is designed in a first region 131 for a narrowband incident angle distribution, in the present example for the angle of incidence a1 between incident beam E1 and surface normal N1 or surface normal N1 and reflected beam A1. In this first region 131, for example, metallic coatings such as
Rutheniumbeschichtungen vorgesehen sein, bei denen die Reflektivität auf Totalreflexion beruht und bei denen hohen Einfallswinkeln, insbesondere höher als 70°, höhere Rutheniumbeschichtungen be provided, in which the reflectivity is based on total reflection and in which high angles of incidence, in particular higher than 70 °, higher
Reflektivitäten als mit Viellagensystemen in diesen Einfallswinkelbereich erreicht werden können. Die Reflektivität in Abhängigkeit vom Einfallswinkel bei einer Wellenlänge von 13,5 nm ist schematisch in Figur 14 für metallische Beschichtungen mit einer durchgezogenen Linie eingezeichnet. Reflections can be achieved as with multilayer systems in this range of angles of incidence. The reflectivity as a function of the angle of incidence at a wavelength of 13.5 nm is shown schematically in FIG. 14 for metallic coatings with a solid line.
In einem zweiten Bereich 132 ist der Spiegel 130 für eine breitbandigere In a second region 132, the mirror 130 is for a broader band
Einfallswinkelverteilung ausgelegt, im vorliegenden Beispiel für einen Bereich zwischen dem Einfallswinkel a2 zwischen einfallendem Strahl E2 und Flächennormale N2 bzw. Incident angle distribution designed, in the present example, for a range between the angle of incidence a2 between the incident beam E2 and surface normal N2 or
Flächennormale N2 und reflektiertem Strahl A2 und zwischen dem Einfallswinkel a3 zwischen einfallendem Strahl E3 und Flächennormale N2 bzw. Flächennormale N2 und reflektiertem Strahl A3. In diesem zweiten Bereich 132 ist ein Viellagensystem mit Surface normal N2 and reflected beam A2 and between the angle of incidence a3 between incident beam E3 and surface normal N2 or surface normal N2 and reflected beam A3. In this second area 132 is a multi-layer system with
Übergangsschicht angeordnet, deren Brechungsindex bei einer Arbeitswellenlänge des Spiegels 130 über die Dicke der Übergangsschicht variabel ist. Durch geeignete Wahl der Dicken der ersten und zweiten Lagen sowie der Übergangsschichten und ihrer
Ausgestaltung lassen sich reflektive optische Elemente bereitstellen, die im Bereich von Einfallswinkeln von deutlich höher als 20° bis ca. 70° zur Oberflächennormalen signifikante Reflektivitäten aufweisen, die höher sind als die mit einer metallischen Beschichtung erreichbaren. In Figur 14 ist die Reflektivität in Abhängigkeit vom Einfallswinkel bei einer Wellenlänge von 13,5 nm für ein Viellagensystem der hier vorgeschlagenen Art schematisch mit einer gestrichelten Linie eingezeichnet. Transition layer arranged whose refractive index is variable at an operating wavelength of the mirror 130 across the thickness of the transition layer. By a suitable choice of the thicknesses of the first and second layers and the transition layers and their Embodiment can provide reflective optical elements that have in the range of angles of incidence of significantly higher than 20 ° to about 70 ° to the surface normal significant reflectivities that are higher than those achievable with a metallic coating. In FIG. 14, the reflectivity as a function of the angle of incidence at a wavelength of 13.5 nm for a multilayer system of the type proposed here is shown schematically with a dashed line.
Es sei darauf hingewiesen, dass reflektive optische Elemente wie hier vorgeschlagen auch sehr gut für Ausführungen als Spiegel für normalen oder quasi-normalen Einfall geeignet sind.
It should be noted that reflective optical elements as proposed herein are also very well suited for embodiments as mirrors for normal or quasi-normal incidence.
Bezugszeichen reference numeral
10 EUV-Lithographievorrichtung10 EUV lithography device
12 Strahlungsquelle 12 radiation source
13 Kollektorspiegel 13 collector mirror
14 Beleuchtungssystem 14 lighting system
15 Spiegel 15 mirrors
16 Spiegel 16 mirrors
17 Photomaske 17 photomask
18 Spiegel 18 mirrors
19 Spiegel 19 mirrors
20 Projektionssystem 20 projection system
21 Wafer 21 wafers
50 reflektives optisches Element 51 Viellagensystem 50 reflective optical element 51 multi-layer system
52 Substrat 52 substrate
53 Stapel 53 stacks
54 Spacer 54 spacers
55 Absorber 55 absorber
56 Schutzschicht 56 protective layer
58 Übergangsschicht 58 transition layer
59 Übergangsschicht d Dicke 59 transitional layer d thickness
D Dicke ÜbergangsschichtD thick transition layer
CA Anteil AbsorbermaterialCA content of absorber material
N1 , N2 Flächennormale N1, N2 surface normals
E1. E2, E3 einfallender Strahl E1. E2, E3 incident beam
A1 , A2, A3 reflektierter Strahl α1 , 2, α3 Einfallswinkel
A1, A2, A3 reflected beam α1, 2, α3 angle of incidence
Claims
1. Reflektives optisches Element für den extrem ultravioletten Wellenlängenbereich mit einem Viellagensystem auf einem Substrat, wobei das Viellagensystem erste und zweite Lagen aus jeweils Materialien mit unterschiedlichem Realteil des Brechungsindex bei einer bestimmten Wellenlänge im extrem ultravioletten Wellenlängenbereich aufweist, die abwechselnd angeordnet sind, wobei zwischen mindestens einer ersten und einer zweiten Lage oder einer zweiten und einer ersten Lage eine Übergangsschicht angeordnet ist, deren Brechungsindex bei der bestimmten Wellenlänge über die Dicke (D) der Übergangsschicht variabel ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Brechungsindex über die Dicke (d) an einen exponentiellen Verlauf, einen An ultraviolet wavelength reflective optical element having a multi-layer system on a substrate, the multi-layer system comprising first and second layers of different refractive index different refractive index materials at a particular wavelength in the extreme ultraviolet wavelength range, which are alternately arranged, between at least a first and a second layer or a second and a first layer, a transition layer is arranged, whose refractive index at the particular wavelength over the thickness (D) of the transition layer is variable, characterized in that the course of the refractive index over the thickness (d) to an exponential course, a
logarithmischen Verlauf, einen sinusförmigen oder einen Verlauf eines Polynoms angenähert ist. logarithmic course, a sinusoidal or a course of a polynomial is approximated.
2. Reflektives optisches Element nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeder ersten (54) und zweiten Lage (55) und/oder jeder zweiten (55) und ersten Lage (54) eine Übergangsschicht (58, 59) angeordnet ist, deren Brechungsindex bei der bestimmten Wellenlänge über die Dicke (D) der Übergangsschicht (58, 59) variabel ist. 2. Reflective optical element according to claim 1, characterized in that between each first (54) and second layer (55) and / or each second (55) and first layer (54) a transition layer (58, 59) is arranged, whose Refractive index at the particular wavelength over the thickness (D) of the transition layer (58, 59) is variable.
3. Reflektives optisches Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Übergangsschicht (58, 59) aus vier oder mehr Einzellagen besteht, die bei der bestimmten Wellenlänge unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen. 3. Reflective optical element according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one transition layer (58, 59) consists of four or more individual layers, which have different refractive indices at the particular wavelength.
4. Reflektives optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien für die erste Lage (54) und für die zweite Lage (55) jeweils eines der Elemente der Gruppe aus Mo, Nb, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au, Ir, Os, Re, Cr, W, Ta, Fe, Co, Sn, Ni, Si, Cu, Zn, Lu, Er, Tm, Ho, Hf, Tb, T, Zr, C, Sc, B, Y, Nd, Pm, Eu, Sr, Be, La, Ce, AI, Ge, Zb, Pr aufweisen. 4. Reflective optical element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the materials for the first layer (54) and for the second layer (55) each one of the elements of the group of Mo, Nb, Ru, Rh, Pd , Ag, Pt, Au, Ir, Os, Re, Cr, W, Ta, Fe, Co, Sn, Ni, Si, Cu, Zn, Lu, Er, Tm, Ho, Hf, Tb, T, Zr, C , Sc, B, Y, Nd, Pm, Eu, Sr, Be, La, Ce, Al, Ge, Zb, Pr.
5. Reflektives optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Übergangsschicht (58, 59) aus weiterem Material besteht, das Material weder der ersten noch der zweiten Lage aufweist.
5. Reflective optical element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one transition layer (58, 59) consists of further material, the material has neither the first nor the second layer.
6. Reflektives optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Übergangsschicht (58, 59) Material der ersten und/oder der zweiten Lage (54, 55) mit über die Dicke (D) der Übergangsschicht (58, 59) variablem Anteil aufweist. 6. Reflective optical element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one transition layer (58, 59) material of the first and / or the second layer (54, 55) with over the thickness (D) of the transition layer ( 58, 59) variable portion.
7. Reflektives optisches Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Übergangsschicht (58, 59) aus Material der ersten und Material der zweiten Lage (54, 55) besteht. 7. Reflective optical element according to claim 6, characterized in that at least one transition layer (58, 59) consists of material of the first and material of the second layer (54, 55).
8. Reflektives optisches Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Übergangsschicht (58, 59) aus Material der ersten Lage (54), aus Material der zweiten Lage (55) und einem dritten Material besteht. 8. Reflective optical element according to claim 6, characterized in that at least one transition layer (58, 59) consists of material of the first layer (54), of material of the second layer (55) and a third material.
9. Reflektives optisches Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Übergangsschicht (58, 59) aus Material der ersten Lage (54), aus9. Reflective optical element according to claim 6, characterized in that at least one transition layer (58, 59) of material of the first layer (54), from
Material der zweiten Lage (55), einem dritten Material und einem vierten Material besteht. Material of the second layer (55), a third material and a fourth material.
10. Reflektives optisches Element nach Anspruch 5, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Material oder das dritte Material und ggf. das vierte Material eins oder mehrere der Gruppe aus Kohlenstoff, Borkarbid, Bor, Bornitrid, Siliziumkarbid, 10. Reflective optical element according to claim 5, 8 or 9, characterized in that the further material or the third material and optionally the fourth material one or more of the group of carbon, boron carbide, boron, boron nitride, silicon carbide,
Siliziumnitrid, Siliziumborid, Molybdänkarbid, Molybdänborid, Molybdännitrid, Silicon nitride, silicon boride, molybdenum carbide, molybdenum boride, molybdenum nitride,
Molybdänsilizid, Niob, Niobkarbid, Niobnitrid, Niobborid, Niobsilizid, Yttrium, Molybdenum silicide, niobium, niobium carbide, niobium nitride, niobium boride, niobium silicide, yttrium,
Yttriumkarbid, Yttriumborid, Yttriumnitrid, Yttriumsilizid, Zirkon, Zirkonborid, Zirkonnitrid, Zirkonkarbid, Zirkonsilizid, Wolfram, Tantal aufweist. Yttrium carbide, yttrium boride, yttrium nitride, yttrium silicide, zircon, zirconium boride, zirconium nitride, zirconium carbide, zirconium silicide, tungsten, tantalum.
1 1 . Reflektives optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es als Spiegel (130) für streifenden Einfall ausgebildet ist. 1 1. Reflective optical element according to one of claims 1 to 10, characterized in that it is designed as a mirror (130) for grazing incidence.
12. Optisches System für die EUV-Lithographie mit einem reflektiven optischen Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1. 12. An optical system for EUV lithography with a reflective optical element according to one of claims 1 to 1 1.
13. EUV-Lithographievorrichtung mit einem reflektiven optischen Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 oder einem optischen System gemäß Anspruch 12.
13. EUV lithography apparatus with a reflective optical element according to any one of claims 1 to 1 1 or an optical system according to claim 12.
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