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DE60036510T2 - EUV-lithographische Projektionsvorrichtung mit einem optischen Element mit Deckschicht - Google Patents

EUV-lithographische Projektionsvorrichtung mit einem optischen Element mit Deckschicht Download PDF

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DE60036510T2
DE60036510T2 DE60036510T DE60036510T DE60036510T2 DE 60036510 T2 DE60036510 T2 DE 60036510T2 DE 60036510 T DE60036510 T DE 60036510T DE 60036510 T DE60036510 T DE 60036510T DE 60036510 T2 DE60036510 T2 DE 60036510T2
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Hugo Matthieu Visser
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ASML Netherlands BV
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Deckschichten für optische Elemente, z.B. mehrschichtige Spiegel, zur Verwendung mit extrem ultravioletter (EUV) Strahlung. Insbesondere betrifft die Erfindung die Anwendung von Deckschichten auf optischen Elementen bei lithographischen Projektionsvorrichtungen, mit:
    • • einem Beleuchtungssystem zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls aus Strahlung;
    • • einem ersten Objekttisch, der einen Maskenhalter zum Halten einer Maske aufweist;
    • • einem zweiten Objekttisch, der einen Substrathalter zum Halten eines Substrats aufweist; und
    • • einem Projektionssystem zum Abbilden eines bestrahlten Bereichs der Maske auf einen Zielabschnitt des Substrats.
  • Der Einfachheit halber kann das Projektionssystem im Folgenden als „Linse" bezeichnet werden; jedoch sollte dieser Begriff so weit interpretiert werden, dass er verschiedene Arten von Projektionssystemen umfasst, die beispielsweise Brechungsoptiken, Reflexionsoptiken, katadioptrische Systeme und Optiken mit geladenen Teilchen umfassen. Das Beleuchtungssystem kann auch Elemente umfassen, die nach jedem dieser Prinzipien zum Leiten, Formen oder Steuern des Projektionsstrahls arbeiten, und derartige Elemente können nachstehend auch zusammen oder einzeln als eine „Linse" bezeichnet werden. Ferner können der erste und der zweite Objekttisch jeweils auch als „Maskentisch" und „Substrattisch" bezeichnet werden.
  • Im vorliegenden Dokument wird die Erfindung unter Verwendung eines Referenzsystems aus orthogonalen X-, Y- und Z-Richtungen beschrieben, und die Rotation um eine Achse parallel zur I-Richtung ist mit Ri bezeichnet. Ferner soll sich, sofern im Kontext nicht anders erforderlich, der hierin verwendete Begriff „vertikal" (Z) eher auf die Richtung senkrecht zur Substrat- oder Maskenoberfläche oder parallel zur optischen Achse eines optischen Systems beziehen, als auf jegliche spezielle Ausrichtung der Vorrichtung. Gleichermaßen bezieht sich der Begriff „horizontal" auf eine Richtung parallel zur Substrat- oder Maskenoberfläche oder senkrecht zur optischen Achse und somit senkrecht zur „vertikalen" Richtung.
  • Lithographische Vorrichtungen können zum Beispiel bei der Herstellung integrierter Schaltungen (IC) verwendet werden. In einem derartigen Fall kann die Maske (Reticle) ein Schaltungsmuster enthalten, das einer individuellen Schicht der integrierten Schaltung entspricht, und dieses Muster kann auf einen belichteten Bereich (Die) auf ein Substrat (Silizium-Wafer) abgebildet werden, das mit einer Schicht aus lichtempfindlichem Material (Resist) beschichtet ist. Im allgemeinen enthält ein einzelner Wafer ein ganzes Netzwerk benachbarter Dies, die sukzessive nacheinander durch das Reticle belichtet werden. Bei einer Art von lithographischer Projektionsvorrichtung wird jeder Die belichtet, indem das ganze Reticlemuster in einem Schritt auf den Die aufgebracht wird; eine derartige Vorrichtung wird allgemein als Wafer-Stepper bezeichnet. Bei einer anderen Vorrichtung – die im allgemeinen als Step-and-Scan-Vorrichtung bezeichnet wird – wird jeder Die bestrahlt, indem das Reticlemuster unter dem Projektionsstrahl in einer vorbestimmten Richtung (der „abtastenden" Richtung) schrittweise abgetastet wird, während der Wafer parallel oder antiparallel zu dieser Richtung synchron abgetastet wird; da im allgemeinen das Projektionssystem einen Vergrößerungsfaktor M (im allgemeinen < 1) aufweist, ist die Geschwindigkeit V, bei welcher der Wafer-Tisch abgetastet wird, ist um einen Faktor M mal so groß wie diejenige, bei welcher der Reticletisch abgetastet wird. Weitere Informationen hinsichtlich lithographischer Vorrichtungen, wie sie hier beschrieben sind, können beispielsweise der internationalen Patentanmeldung WO97/33205 entnommen werden.
  • Bis vor kurzem enthielten lithographische Vorrichtungen einen einzelnen Maskentisch und einen einzelnen Substrattisch. Jedoch sind nun Maschinen erhältlich, die wenigstens zwei unabhängig voneinander bewegbare Substrattische aufweisen; siehe zum Beispiel die in den internationalen Patentanmeldungen WO98/28665 und WO98/40791 beschrieben mehrstufigen Vorrichtungen. Das derartigen mehrstufigen Vorrichtungen zugrunde liegende Arbeitsprinzip besteht darin, dass, während sich ein erster Substrattisch bei der Belichtungsstelle unter dem Projektionssystem befindet, damit ein erstes auf diesem Tisch platziertes Substrats belichtet werden kann, ein zweiter Substrattisch zu einer Ladestelle fahren kann, ein vorher belichtetes Substrat abnimmt, ein neues Substrat aufnimmt, einige Anfangsmessungen am neuen Substrat vornimmt und dann bereit ist, das neue Substrat zur Belichtungsstel le unter dem Projektionssystem weiter zu leiten, sobald die Belichtung des ersten Substrats beendet ist; der Zyklus wird dann wiederholt. Auf diese Weise ist es möglich, den Maschinendurchsatz wesentlich zu erhöhen, wodurch wiederum die Investitionskosten für die Maschine verbessert werden. Selbstverständlich könnte das gleiche System mit nur einem Substrattisch verwendet werden, der sich zwischen den Belichtungs- und den Messstellen hin- und herbewegt.
  • Bei einer lithographischen Vorrichtung ist die Größe der Strukturen, die auf den Wafer abgebildet werden können, durch die Wellenlänge der Projektionsstrahlung begrenzt. Um integrierte Schaltungen mit einer höheren Bauteiledichte und somit mit höheren Betriebsgeschwindigkeiten herstellen zu können, ist es wünschenswert, kleinere Strukturen abbilden zu können. Auch wenn die meisten gegenwärtigen lithographischen Projektionsvorrichtungen ultraviolettes Licht verwenden, das durch Quecksilberlampen oder Excimer-Laser erzeugt wird, ist vorgeschlagen worden, Strahlung mit kürzerer Wellenlänge von ungefähr 13 nm zu verwenden. Derartige Strahlung wird extrem ultraviolette (EUV) oder weiche x-Strahlung genannt und mögliche Quellen umfassen Laserplasmaquellen oder Synchrotronstrahlung von Elektronenspeicherringen. Ein Entwurf einer lithographischen Projektionsvorrichtung, die Synchrotronstrahlung verwendet, ist beschrieben in „Synchrotron radiation sources and condensers for projection x-ray lithography", JB Murphy et al, Applied Optics Bd. 32 Nr. 24 Seite 6920–6929 (1993).
  • Optische Elemente zur Verwendung im EUV-Spektralbereich, z.B. mehrschichtige Dünnschichtreflektoren, reagieren besonders empfindlich auf physikalische und chemische Beschädigungen, die ihre Reflexionsfähigkeit und optische Qualität erheblich mindern können. Reflexionsfähigkeiten bei diesen Wellenlängen sind bereits gering, verglichen zu Reflektoren bei längeren Wellenlängen, was ein besonderes Problem ist, seitdem ein typisches lithographisches EUV-System neun Spiegel aufweisen kann; zwei in der Beleuchtungsoptik, sechs in der Abbildungsoptik plus das reflektierende Reticle. Es ist daher evident, dass selbst eine „geringe" Abnahme von 1–2% der Spitzenreflexionsfähigkeit eines einzelnen Spiegels eine signifikante Minderung des Lichtdurchsatzes im optischen System hervorrufen wird.
  • Ein weiteres Problem besteht darin, dass einige Quellen der EUV-Strahlung, z.B. auf Plasma basierte Quellen, dahingehend „schmutzig" sind, dass sie auch signifikante Mengen an schnellen Ionen und anderen Partikeln ausgeben, die optische Elemente im Beleuchtungssystem beschädigen können.
  • Vorschläge zur Minderung dieser Probleme umfassen das Bewahren der optischen Systeme auf sehr hohem Vakuum, wobei besonders dringende Anforderungen an die Teildrücke von Kohlenwasserstoffen gestellt werden, die auf die optischen Elemente adsorbiert und dann durch die EUV-Strahlung gespalten werden können, um opake Karbonschichten zurückzulassen.
  • Die US 5,433,988 offenbart einen mehrschichtigen Reflektor für weiche x-Strahlen, der, bei einem Beispiel, mit einer Deckschicht aus Karbon mit einer Dicke von 10 Å versehen ist.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine lithographische Projektionsvorrichtung zu schaffen, die wenigstens einen mehrschichtigen Spiegel aufweist und für den Projektionsstrahl extrem ultraviolette Strahlung (EUV) verwendet, wobei der Spiegel gegen chemische und physikalische Angriffe widerstandsfähiger ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese und weitere Aufgaben bei der lithographischen Projektionsvorrichtung erreicht, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
  • Der Reflektor kann ein mehrschichtiger Spiegel mit beinahe senkrechtem Einfall oder ein Spiegel mit streifendem Einfall sein, der entweder im Beleuchtungs- oder im Projektionssystem enthalten ist.
  • Das relativ inerte Material sollte oxidationsresistent sein.
  • Die Deckschicht sollte ausreichende Dicke aufweisen, um das darunter liegende optische Element vor einem Angriff zu schützen, so dass die Deckschicht effektiv „chemisch opak" ist, sie sollte jedoch nicht zu dick sein, so dass sie nicht zu viel der einfallenden Strahlung absorbiert. Hierfür kann die Deckschicht eine Dicke im Bereich zwischen 0,5 bis 10 nm aufweisen, vorzugsweise zwischen 0,6 bis 6 nm und am besten zwischen 0,5 bis 3 nm.
  • Die Deckschicht kann selbst einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen, z.B. zwei Schichten, wobei die äußerste Schicht sowohl für eine verbesserte chemische Widerstandsfähigkeit als auch einen niedrigen Brechungsindex bei der Wellenlänge des Projektionsstrahls gewählt ist, um die Reflexionsfähigkeit bzw. Durchlässigkeit zu verbessern.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils wie in den beigefügten Ansprüchen definiert.
  • Bei einem Herstellungsprozess, bei dem eine lithographische Projektionsvorrichtung gemäß der Erfindung eingesetzt wird, wird ein Muster in einer Maske auf ein Substrat abgebildet, das zumindest teilweise von einer Schicht aus energiesensitivem Material (Resist) bedeckt ist. Vor diesem Abbildungsschritt kann das Substrat mehreren Verfahrensschritten unterzogen werden, wie Grundieren, Schutzlackbeschichtung und ein Softbake. Nach der Belichtung kann das Substrat weiteren Verfahrensschritten ausgesetzt werden, wie Post-Exposurebake (PEB), Entwicklung, ein Hardbake und Messen/Inspizieren der abgebildeten Strukturen. Diese Gruppe von Verfahrensschritten wird als Basis verwendet, um eine individuelle Schicht eines Bauelements, z.B. einer integrierten Schaltung, mit einem Muster zu versehen. Eine derart gemusterte Schicht kann dann mehreren Verfahrensschritten wie Ätzen, Ionenimplantation (Doping), Metallisierung, Oxydation, chemo-mechanisches Polieren etc. ausgesetzt werden, die alle dazu dienen, eine individuelle Schicht fertig zu stellen. Sind mehrere Schichten erforderlich, muss die gesamte Prozedur, oder eine Variante davon, für jede neue Schicht wiederholt werden. Schließlich befindet sich eine Gruppe von Bauelementen auf dem Substrat (Wafer). Diese Bauelemente werden dann durch ein Verfahren wie Teilen (Dicing) oder Sägen voneinander getrennt, wonach die einzelnen Elemente auf einen Träger montiert, an Pins angeschlossen etc. werden können. Weitere Informationen hinsichtlich derartiger Verfahrensschritte können zum Beispiel dem Buch „Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", 3. Ausgabe, von Peter van Zant, McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4 entnommen werden.
  • Obwohl in diesem Text speziell auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Herstellung von integrierten Schaltungen hingewiesen werden kann, sollte klar sein, dass eine derartige Vorrichtung weitere Anwendungsmöglichkeiten haben kann. Zum Beispiel kann sie bei der Herstellung von integrierten optischen Systemen, Leit- und Erfassungsmustern für Magnetblasenspeicher, Flüssigkristall-Anzeigetafeln, Dünnschicht-Magnetköpfen und dergleichen verwendet werden. Der Fachmann wird erkennen, dass im Kontext mit derartigen alternativen Anwendungsmöglichkeiten jede Benutzung der Begriffe „Reticle", „Wafer" oder „Die" in diesem Text jeweils durch die allgemeineren Begriffe „Maske", „Substrat" und „Zielabschnitt" ersetzt worden sind.
  • Die vorliegende Erfindung und ihre zugehörigen Vorteile wird nachstehend mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen und die begleitenden schematischen Zeichnungen beschrieben, wobei:
  • 1 eine erfindungsgemäße lithographische Projektionsvorrichtung zeigt;
  • 2 eine graphische Darstellung von Schichtdicken eines für 51 Perioden optimierten erfindungsgemäßen Mo/Si-Stapels ist;
  • 3 eine graphische Darstellung von Schichtdicken eines erfindungsgemäßen 50 Perioden Mo-Ru/Si-Stapels ist;
  • 4 eine graphische Darstellung von R9 über die Wellenlänge im 13,4 nm Bereich für mehrere Spiegel, die die Erfindung verkörpern, und eines herkömmlichen Spiegels zu Vergleichszwecken ist;
  • 5 eine graphische Darstellung von Schichtdicken eines erfindungsgemäßen 50 Perioden Mo-Ru-Sr/Si-Stapels ist;
  • 6 eine graphische Darstellung von Schichtdicken eines erfindungsgemäßen nadeloptimierten 50 Perioden Mo-Ru-Sr/Si-Stapels ist;
  • 7 eine graphische Darstellung von Schichtdicken eines erfindungsgemäßen 80 Perioden Ru-Sr/Be-Stapels ist;
  • 8 eine graphische Darstellung von R9 über die Wellenlänge im 11,3nm-Bereich für mehrere Spiegel, die die Erfindung verkörpern, und eines herkömmlichen Spiegels zu Vergleichszwecken ist;
  • 9 eine graphische Darstellung von R9 über die Wellenlänge für mehrere Spiegel, die sowohl herkömmlicher als auch erfindungsgemäßer Art sind, sowie der Emissionsintensität einer laserinduzierten Xe-Strahl-Plasmaquelle ist;
  • 10 eine graphische Darstellung von R und von R9 über die Wellenlänge eines erfindungsgemäßen Rh-Ru/Sr-Ce-Stapels ist;
  • 11 eine graphische Darstellung von Schichtdicken eines erfindungsgemäßen optimierten Rh-Ru/Sr-Ce-Stapels ist;
  • 12 eine graphische Darstellung von R über die Wellenlänge eines erfindungsgemäßen Rh-Ru/SiO2-Aerostapels ist; und
  • 13 ein Diagramm einer mehrschichtigen Beschichtung ist, die eine erfindungsgemäße Deckschicht aufweist.
  • In den verschiedenen Zeichnungen weisen gleiche Teile gleiche Bezugsziffern auf.
  • Ausführungsform 1
  • 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße lithographische Projektionsvorrichtung. Die Vorrichtung umfasst:
    • • ein Strahlungssystem LA, IL zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls PB aus EUV-Strahlung;
    • • einen ersten Objekttisch (Maskentisch) MT, der einen Maskenhalter zum Halten einer Maske MA (z.B. ein Reticle) aufweist und mit einer ersten Positionierungseinrichtung PM zur genauen Positionierung der Maske im Hinblick auf den Gegenstand PL verbunden ist;
    • • einen zweiten Objekttisch (Substrattisch) WT, der einen Substrathalter zum Halten eines Substrats (z.B. ein mit einer Schutzschicht beschichteter Silizium-Wafer) W aufweist und mit einer zweiten Positioniereinrichtung PW zur genauen Positionierung des Substrats im Hinblick auf den Gegenstand PL verbunden ist;
    • • ein Projektionssystem („Linse") PL (z.B. ein Brechungs- oder katadioptrisches System oder ein Reflexionssystem) zum Abbilden eines bestrahlten Bereichs der Maske MA auf einen Zielabschnitt C (Die) des Substrats W.
  • Das Strahlungssystem umfasst eine Quelle LA (z.B. einen Undulator oder Wiggler, der um den Weg eines Elektronenstrahls in einem Speicherring oder Synchrotron oder einer laserinduzierten Plasmaquelle vorgesehen ist), die einen Strahl aus Strahlung erzeugt. Dieser Strahl wird entlang mehrerer optischer Bauteile im Beleuchtungssystem („Linse") geführt, so dass der daraus resultierende Strahl PB so gesammelt wird, dass er bei der Eingangspupille und der Maske eine einheitliche Beleuchtung abgibt.
  • Der Strahl PB trifft dann auf die Maske MA auf, die in einem Maskenhalter auf dem Maskentisch MT gehalten wird. Nachdem er von der Maske MA selektiv reflektiert worden ist, läuft der Strahl PB durch die Linse PL, die den Strahl PB auf einen Zielabschnitt C des Substrats W fokussiert. Mit Hilfe der ersten Positioniereinrichtung PW und der interferometrischen Verschiebungsmesseinrichtung IF kann der Substrattisch WT genau bewegt werden, zum Beispiel um unterschiedliche Zielabschnitte C im Weg des Strahls PB zu positionieren. Auf gleiche Weise kann die Positioniereinrichtung PM verwendet werden, um die Maske MA im Hinblick auf den Weg des Strahls PB genau zu positionieren, zum Beispiel nachdem die Maske MA mechanisch aus einer Maskenbibliothek geholt worden ist. Im allgemeinen wird die Bewegung der Objekttische MT, WT mit Hilfe eines langhubigen Moduls (Grobpositionierung) und eines kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung) durchgeführt, die in 1 nicht explizit dargestellt sind.
  • Die gezeigte Vorrichtung kann auf zwei unterschiedliche Arten eingesetzt werden:
    • • Im Step-Modus wird der Maskentisch MT im wesentlichen stationär gehalten und ein ganzes Maskenbild in einem Schritt (d.h. einem einzelnen „Flash") auf einen Zielabschnitt C projiziert. Der Substrattisch WT wird dann in x- und/oder y-Richtung verschoben, so dass ein anderer Zielabschnitt C durch den Strahl PB bestrahlt werden kann;
    • • Im Scan-Modus geschieht im wesentlichen das Gleiche, mit der Ausnahme, dass ein bestimmter Zielabschnitt C nicht in einem einzigen „Flash" belichtet wird. Stattdessen ist der Maskentisch MT in einer vorgegebenen Richtung (der sogenannten „Abtastrichtung", z.B.. der x-Richtung) mit einer Geschwindigkeit ν bewegbar, um zu veranlassen, dass der Projektionsstrahl PB ein Maskenbild abtastet; gleichzeitig wird der Substrattisch WT simultan in die gleiche oder entgegengesetzte Richtung mit einer Geschwindigkeit V = Mν bewegt, wobei M die Vergrößerung der Linse PL ist (gewöhnlich M = ¼ oder 1/5). Auf diese Weise kann ein relativ großer Zielabschnitt C belichtet werden, ohne dass hinsichtlich der Auflösung Kompromisse eingegangen werden müssen.
  • Das Beleuchtungssystem IL kann wie in der anhängenden Europäischen Patentanmeldung 00300784.6 (Referenz der Anmelderin P-0129) konstruiert sein.
  • Beispiele
  • Die im Folgenden beschriebenen Beispiele der Erfindung sind durch Berechnungen erhalten worden, die unter Verwendung des Entwicklungsprogramms für dünne Schichten TFCaIc (Software Spectra Inc.) durchgeführt und unter Verwendung von Lpro (4D Technology Ltd.) verifiziert worden sind. Die eingebauten Global- und Nadeloptimierungsroutinen von TFCaIc wurden für die Optimierungsprozesse verwendet, wie sie in A. V. Tikhonravov, Appl. Opt. 32, 5417 (1993), A.V. Tikhonravov, M. K. Trubetskov und GM. DeBell, Appl. Opt. 35, 5493 (1996) und J. A. Dobrowski und R. A. Kemp, Appl. Opt. 29, 2876 (1990) beschrieben sind. Die optischen Konstanten der verschiedenen Materialien, nämlich der komplexe Brechungsindex N = n – ik sind von atomaren Streufaktoren von Henke et. al abgeleitet und wurden vom CXRO-Webserver in Berkley (B. L. Henke, E. M. Gullikson und J. C. Davis, Atomic Data and Nucelar Data Tables, 54(2), 181–342 (1993) erhalten; http://www.cxro.Ibl.gov/optical constants/). Die Werte von n und k für die verwendeten Materialien sind als Wellenlängenfunktionen von 6 nm bis 42 nm heruntergeladen worden und als solches ist die Wellenlängenabhängigkeit von n und k bei allen Berechnungen impliziert. Die Werte von n und k für verschiedene Materialien bei eini gen Wellenlängen von besonderem Interesse sind in der nachstehenden Tabelle 1 tabellarisch aufgeführt. Um die Leistungsverstärkung der Reflektoren gemäß der Erfindung demonstrieren zu können, ist bei den nachstehenden Beispielen ideale „weiße" Lichtillumination gegeben.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Vergleichsbeispiel 1 ist ein Si-basierter Standard-Mehrschichtstapel mit einem nicht optimierten 50-Perioden Mo/Si-System, das auf einem Zerodur (RTM) Glassubstrat gewachsen ist, mit einem Trennungsverhältnis Γ = 0,4, das eine dMo = 2,8 nm und eine dSi = 4,1 nm ergibt. Darüber hinaus soll die finale Si-Schicht Oxidation ausgesetzt sein und eine ~2 nm Schicht aus nativem Oxid effektiv bilden. Eine Analyse eines derartigen Stapels ergibt eine Spitzenreflexionsfähigkeit bei ~13,4 nm von R = 0,731. Dieser Stapel liefert die Referenz für Leistungsvergleiche von Stapeln gemäß der Erfindung.
  • Beispiele 2 bis 23
  • Die illustrativen Beispiele 2 bis 4 und die Beispiele 5 bis 23 gemäß der Erfindung bestehen aus Variationen des Stapels des Referenzbeispiels 1, wie in der nachstehenden Tabelle 2 genauer beschrieben. In Tabelle 2 zeigt Spalte 2 die bei den Schichten des Stapels verwendeten Materialien; Spalte 3 zeigt die angewandte Optimierung: N bezeichnet keine, Y bezeichnet Globaloptimierung und Y(n) bezeichnet Nadeloptimierung (weiter unten beschrieben); Spalte 4 zeigt die verwendete Deckschicht; Spalte 5 zeigt die Spitzenreflexionsfähigkeit R; Spalte 6 zeigt die R9-Spitzenreflexionsfähigkeit in relativen Einheiten und Spalte 7 zeigt die R9int (integrierte) Reflexionsfähigkeit in relativen Einheiten.
  • Für ein 9-Reflektorsystem ist der Wert R9, der die Nettoreflexionsfähigkeit einer Reihe von neun Reflektoren ist, ein sinnvolleres Maß des optischen Durchsatzes. R9int ist der Bereich unter der Kurve im R9vs·λ (Wellenlängen)-Spektrum. Die Variation zwischen R9peak und R9int für einen bestimmten Stapel ist ein Hinweis auf eine Variation in der spektralen Halbwertsbreite, die eine Funktion des Optimierungspro zesses ist, oder der eingefügten Materialien, oder des Deckschichtmaterials, oder jeder Kombination aus den dreien.
  • Die finalen Oberflächenschicht aller Beispiele 2 bis 20 ist eine 4.1–4,5 nm Si-Schicht, auf die die in Spalte 4 spezifizierte Deckschicht aufgebracht oder auf der sie im Falle von SiO2 gewachsen ist. Ein Anwachsen von SiO2 verbraucht die Si-Schicht, so dass im Falle von Beispiel 2 die beiden oberen Schichten 2 nm Si sind, die Reste der ungefähr 4 nm Si-Schicht vor der Oxidation und die als finale Schicht der Mehrfachschicht betrachtet werden kann, und 2 nm SiO2. Die Beispiele 21 bis 23 enden mit einer 4,0 bis 4,4 nm Rb-Schicht, auf welche die in Spalte 4 spezifizierte Deckschicht aufgebracht ist.
  • Das illustrative Beispiel 2 ist ein nicht optimierter Mo/Si-Stapel, bei dem ein 2 nm natives Oxid auf einer oberen 6 nm Si-Schicht wachsen kann (verglichen zu der oberen 4 nm Schicht des Vergleichsbeispiels 1), resultierend in einem 1%igen Zuwachs an R, einem 13%igen Zuwachs an R9peak und einem 7%igen Zuwachs an R9int.
  • Bei dem illustrativen Beispiel 3 wird ein 25%iger Zuwachs an R9int durch Aufbringen einer 2 nm B-Deckschicht erzielt. Weitere Zuwächse in den Beispielen 4 bis 7 folgen, indem Rh oder Ru als Deckschicht gewählt werden und der Stapel optimiert wird. Ein Zuwachs von bis zu 36% für einen Zweikomponenten-Mehrschichtstapel (Mo/Si) kann durch Optimierung erzielt werden, wie durch Beispiel 7 gezeigt.
  • 2 zeigt die Schichtstruktur eines 51-Perioden (102 Schicht)optimierten Mo/Si-Stapels mit einer 1,5 nm Deckschicht. In der Figur ist die Schicht 0 die Substratoberfläche. Wie ersichtlich, führt die Optimierung des Mo/Si-Stapels zu einer graduellen, gleichmäßigen Variation der Schichtdicke durch den Stapel, während die Periodenbreite nominell konstant bei ca. 6,8 bis 7,0 nm bleibt. In der Nähe des Substrats ändert sich dMo≈ dSi ≈ 3,5 nm zu dMo ≈ 2,7 nm und dSi ≈ 4,2 nm nahe der Oberfläche. Bei dem in 2 dargestellten Stapel bleibt das Trennungsverhältnis Γ bei ca. 0,4 für die ersten 20 Perioden von der Oberfläche (eine Periode = ein Schichtpaar, d.h. eine Mo-Schicht und eine Si-Schicht) und ändert sich danach graduell auf ca. 0,5 bei dem Substrat. Somit scheint es, dass je höher die Absorption im Material ist, umso gerin ger ist die Dicke nahe der Oberfläche für eine optimale Reflexionsreaktion. Dieses Phänomen wird nachstehend erörtert.
  • Das Dreikomponentensystem der Beispiele 8 bis 12 ist zunächst als ein Zweikomponenten Mo/Si-Stapel eingerichtet worden, wobei das dritte Material zwischen den Mo- und Si-Schichten angeordnet und seine Ausgangsdicke auf Null gesetzt ist. Der globale Optimierungsprozess variiert dann die Dicke aller Schichten, bis sie sich einem vorab eingestellten Reflexionsziel nähert. Im Falle von Mo-Rh/Si und Mo-Ru/Si wird Mo nahe der Oberfläche und Rh oder Ru werden nahe des Substrats favorisiert, wohingegen bei dem Mo-RbCl/Si-System RbCl (was eine Einzeleinheit ist) Si im Zentrum des Stapels teilweise ersetzt, d.h. die Summe der Dicken der benachbarten RbCl- und Si-Schichten nähert sich der Dicke von Si in einem Standardstapel an. Die Schichtstruktur für den Mo-Ru/Si-Stapel ist in 3 gezeigt. Dieser Stapel hat 50 Si-Schichten, einschließlich der obersten Schicht, und weist daher 148 Schichten insgesamt plus einer 1,5 nm Ru-Deckschicht auf. In der Figur ist die Schicht 0 die Substratoberfläche. Es ist ein 50%iger Zuwachs im berechneten Durchsatz für das Mo-Ru/Si-System gegenüber dem Standard-Mo/Si-Stapel beobachtet worden.
  • Beispiel 12 zeigt eine weitere Verbesserung von R9int für das Mo-Ru/Si-System unter Verwendung der Nadeloptimierung. Bei der Nadeloptimierungsroutine werden zusätzliche Schichten aus bestimmten Materialien, in diesem Fall Mo, Ru und Rh mit verschwindend geringer Dicke, dem Stapel periodisch hinzugefügt. Diese Schichten dürfen dann gemäß einem lokalen Optimierungsprozess wachsen oder werden abgewiesen. Der nadeloptimierte Stapel enthält daher ebenfalls Rh und zusätzliche Mo-Schichten, wobei das Nettoergebnis davon ein 59%iger Zuwachs an R9int verglichen mit dem Standardstapel ist. Es ist auch wert festzustellen, dass in diesem Fall R9int > R9peak, wobei die Spitzenreflexionsfähigkeit von 0,764 nur marginal unter dem für den optimierten Standard-Mo-Ru/Si-Stapel liegt. Dies zeigt, dass aus dem Nadeloptimierungsprozess eine wesentlich größere spektrale Halbwertsbreite resultiert, wie in 4 zu sehen, die eine graphische Darstellung einer R9 über die Wellenlänge im 13,4nm-Bereich ist. Linie A zeigt den Standard-Mo/Si-Stapel, Referenzbeispiel 1; B ist optimiertes Mo/Si, Beispiel 4; C ist Mo-Ru/Si-nadeloptimiert, Beispiel 12; D ist Mo-Ru-Sr/Si-nadeloptimiert, Beispiel 19, und E ist Mo/Rb-optimiert, Beispiel 22.
  • Die Reihenfolge der Schichten in den Dreikomponentenstapeln kann variiert werden. Beispielsweise kann Rh-Mo/Si anstelle von Mo-Rh/Si und Ru-Mo/Si anstelle von Mo-Ru/Si verwendet werden.
  • Die Vierkomponentenstapel, Beispiele 13 bis 20, sind in ähnlicher Weise wie die vorstehend beschriebenen Dreikomponentenstapel aufgebaut. Die am stärksten favorisierte Kombination ist Mo-Ru-Sr/Si mit einem relativen Zuwachs an Ausgangsintensität von bis zu 88%. 5 zeigt die Schichtdicken (nm) eines 50-Perioden Mo-Ru-Sr/Si-Stapels mit einer Ru-Deckschicht. Wie vorher bezeichnet die Schicht 0 die Substratoberfläche. Wieder überwiegt innerhalb der ersten 50 Substratschichten Ru gegenüber Mo. Die Spitzen im Mo-Schichtdickenprofil zeigen die Schichten an, bei denen die Ru-Schicht vollständig durch Mo ersetzt worden ist, wie durch das numerische Optimierungsverfahren empfohlen. Dies ist für den Zuwachs von R9int nicht essentiell, und die relevanten Mo-Schichten können durch Mo- und Ru-Schichtpaare ersetzt werden. Sr erfüllt eine ähnliche Funktion für Si im Stapel, da es einen hohen Wert n und einen niedrigen Extinktionskoeffizienten k aufweist (siehe Tabelle 1). Die geringe Absorption innerhalb der Sr-Schichten bewirkt eine Bevorzugung in der oberen Hälfte des Stapels. Wie bei dem vorstehend erörterten Mo-Ru/Si-Beispiel nähern sich die Summen der Dicken von Si und Sr und Ru und Mo jeweils den in 2 gezeigten optimierten Si- und Mo-Dicken an. Die bevorzugte Reihenfolge der Elemente ist: Ru-Mo-Sr-Si. Die Gruppierung von Schichten kann auch variiert werden, z.B. Ru-Mo-Sr/Si kann für Berechnungszwecke als Ru-Mo/Sr-Si angesehen werden.
  • 6 zeigt die Schichtdicken eines nadeloptimierten 50-Perioden (50 Si-Schichten) Mo-Ru-Sr/Si-Stapels. Rh ist nur in der unteren Stapelhälfte vorhanden und in den ersten 40 Schichten vorherrschend. Bei den untersten Schichten wird Rh gegenüber Ru wegen seines höheren optischen Kontrasts mit Si trotz seines höheren Extinktionskoeffizienten vorgezogen.
  • Sr und Y sind aufgrund der komplexen Chemie von Y und der hohen Reaktionsfähigkeit von Sr weniger leicht aufzubringen, daher weniger bevorzugt, zeigen jedoch immer noch Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Stapel. Mo-Ru-Zr/Si und Mo-Ru-RbCl/Si sind besonders vielversprechend, ebenso wie die gleichen Schichten in der Reihenfolge Ru-Mo-Zr/Si und Ru-Mo-RbCl/Si.
  • Ein Vergleich der optischen Konstanten von Rb und Si (Tabelle 1) zeigt, dass Rb im Prinzip ein optimaleres Material als eine Abstandsschicht ist. Mit einem Wert n von 13,4 nm ähnlich zu dem von Si (beinahe Eins) würde Rb den optimalen Kontrast mit z.B. Mo und Ru aufrecht erhalten. Darüber hinaus macht der niedrigere Wert des Extinktionskoeffizienten k, verglichen zu dem von Si, Rb zu einem beinahe optimalen Abstandsmaterial. Dies wird durch die Beispiele 21 bis 23 bekräftigt, wie aus Tabelle 2 ersichtlich. Ein Zuwachs an Spitzenreflexionsfähigkeit von 5% ist für den Mo/Rb-Stapel zu finden, verglichen zu dem äquivalenten Mo/Si-Stapel, der einen Wert von R9int erbringt, der um mehr als einen Faktor 2 höher ist als der des Standard-Mo/Si-Stapels. Allerdings ergeben Rb-basierte Systeme aufgrund der hohen Reaktionsfähigkeit und des extrem niedrigen Schmelzpunktes (39°C) von Rb bauliche und betriebliche Schwierigkeiten.
  • Referenzbeispiel 24
  • Das Referenzbeispiel 24 ist ein Mehrschichtstapel zur Verwendung mit 11,3 nm, der ein nicht optimiertes 80-Perioden-Mo/Be-System umfasst, das auf einem Zerodur(RTM) Glassubstrat gewachsen ist, mit einem Trennungsverhältnis Γ = 0,4, das eine dMo =2,3 nm und eine dBe = 3,4 nm ergibt. Dies ist die Referenz für die Beispiele 25 bis 40, die für eine Verwendung bei 11,3 nm eingestellt sind.
  • Beispiele 25 bis 40
  • Tabelle 3 entspricht Tabelle 2, enthält jedoch Daten für das illustrative Beispiel 26 und die Beispiele 25 und 27 bis 40 gemäß der Erfindung, die Reflektorstapel sind, die für eine Verwendung bei 11,3 nm abgestimmt sind.
  • Die Optimierungseffekte und die Deckschichtaufbringung sind bei 11,3 nm weniger wichtig als bei 13,4 nm, wobei nur eine 8%ige Verbesserung von R9int gegeben ist.
  • Allerdings werden Ru und Rh bei dem 11,3 nm Fenster Mo vorgeszogen. Der Ru/Be-Stapel weist einen relativen optischen Durchsatz auf, der bis zu 70% größer ist als der im Vergleich zu dem Mo/Be-Referenzbeispiel, wohingegen der Durchsatz des Rh/Be-Stapels um 33% größer ist. Auch wenn dies erheblich weniger ist als für Ru/Be, kann diese Kombination bei einigen Anwendungen der Erfindung aufgrund von Faktoren wie der Chemie der Schichtgrenzen von Rh-Be vorzuziehen sein.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist der „nadeloptimierte" Rh/Be-Stapel, der einen riesigen Zuwachs an Reflexionsfähigkeit ergibt. Dies ist auf die Aufnahme von Pd-, Ru- und Mo-Schichten während des Optimierungsprozesses zurückzuführen, wodurch eine effektive Umwandlung in einen Rh-Ru-Pd-Mo/Be- oder Pd-Rh-Ru-Mo/Be-Multikomponentenstapel erfolgt.
  • Die Schichtdicken eines 80-Perioden (80 Be-Schichten) Ru-Sr/Be-Stapels, der eine 1,5 nm Ru-Deckschicht aufweist, sind in 7 gezeigt. Ähnliche Ergebnisse können mit Ru/Sr-Be erzielt werden. Wie vorher ist die Substratoberfläche als Schicht 0 dargestellt. Aufgrund ihrer ähnlichen optischen Konstanten, üben Be und Sr ähnliche Funktionen im Stapel aus, wobei Ru in der Nähe des Substrats vorherrscht. Die Summe der Be- und Sr-Dicken nahe der Oberfläche beträgt ca. 4,1 nm, wohingegen die Ru-Dicke ca. 1,7 nm beträgt. Diese unterscheiden sich erheblich von den Dicken des Mo/Be-Stapels mit Γ = 0,4. Dies ist auf den höheren Extinktionskoeffizienten von Ru zurückzuführen, verglichen zu Mo, so dass eine geringere Ru-Dicke bevorzugt wird. Der Zuwachs bei der Verwendung von Ru anstelle von Mo ist zurückzuführen auf die daraus resultierende Zunahme des optischen Kontrasts mit Be. Die bevorzugte Stapelperiode ist: Ru-Sr-Be.
  • Ausgewählte Spektren von Be-basierten Mehrfachschichten sind in 8 gezeigt. Diese Figur zeigt Aufzeichnungen von R9 über die Wellenlänge im 11,3 nm Bereich für fünf Stapel. A ist der Mo/Be-Referenzstapel, B ist ein optimierter Mo/Be-Stapel mit einer Ru-Deckschicht, C ist ein optimierter Ru/Be-Stapel, D ist ein nadeloptimierter Rh/Be-Stapel und E ist ein optimierter R-Sr/Be-Stapel mit Ru-Deckschicht.
  • Die Beispiele 35 bis 40 sind Strontium enthaltende Dreikomponentensysteme, die Durchsatzerhöhung von bis zu einem Faktor 2 erreichen.
  • Rh und Ru sind für diesen Wellenlängenbereich als Deckschichten optimal und ergeben einen Ru-Zuwachs von 0,7–1,0%.
  • Illustrative Beispiele 41 bis 44
  • Aus der vorstehenden Berechnungsanalyse der verschiedenen Mehrschichtsysteme für den EUV-Bereich zwischen 11 nm und 14 nm scheint es, dass signifikante Zunahmen der Spitzenreflexionsfähigkeiten und der integrierten Reflexionsfähigkeiten für ein optisches 9-Spiegelsystem möglich sind. Eine Kombination aus Deckschichtwahl, global- und nadeloptimierten Routinen und, was am wichtigsten ist, die Aufnahme zusätzlicher oder ersetzender Materialien in den Stapel scheint das Rezept für eine Reflexionszunahme zu sein. Metalle wie Rh und Ru, die im allgemeinen unter Verwendung verschiedener Vakuumbedampfungsverfahren leicht aufgebracht werden, ergeben Vorteile, insbesondere in Verbindung mit Be für den 11,3 nm Bereich, wo sie Mo in theoretischen Versuchen übertreffen. Ferner ist es denkbar, dass durch die Verwendung der verschiedenen vorstehend erörterten Kombinationen Probleme der Schichtgrenzenrauhigkeit, die mit Mo/Si(Be) verbunden sind, etwas gemindert werden können.
  • Beispielsweise in den Mo-Rh/Si- und Mo-Ru/Si-Stapeln werden verbesserte Ergebnisse gegeben, wobei Rh(Ru) nahe des Substrats und umgekehrt nahe der Oberfläche gegenüber Mo vorherrscht. Dies kann so sein, weil Rh und Ru bei 13,4 nm einen höheren optischen Kontrast mit Si darstellen als Mo, wohingegen der Extinktionskoeffizient k, und daher die Absorption innerhalb der Schicht, für Mo niedriger ist als für Rh und Ru. In der Nähe der Oberfläche des Stapels ist eine geringe Absorption wichtig, so dass die auftreffende Strahlung so tief wie möglich in den Stapel eindringt, damit die maximale Phasenaddition erreicht wird. Jedoch wird tief im Stapel, wo die Intensität gering ist, ein erhöhter optischer Kontrast favorisiert, damit die reflektierte Intensität maximiert werden kann.
  • Wenn Sr in der Struktur enthalten ist, ist sie vorzugsweise im Bereich nahe der Oberfläche des Stapels angeordnet und ersetzt teilweise Si. Dies kann durch ähnliche Argumente erklärt werden, der Wert von n für Sr liegt unter dem von Si und daher bedeutet, während der optische Kontrast der Materialien mit niedrigem n etwas gesenkt ist, der niedrigere Wert von k für Sr, verglichen mit Si (siehe Tabelle 1), dass die Absorption innerhalb der Schicht geringer ist, weshalb Sr nahe der Oberfläche des Stapels favorisiert wird. Die für Be-basierte Stapel für einen 11,3nm-Betrieb erhaltenen Daten zeigen, dass ähnliche Effekte auftreten.
  • Die Beispiele 41 bis 44 sind für die Verwendung einer Xenon-Strahl laserinduzierten Plasmaquelle (Xe-Strahl LPS) entwickelt, die eine Spitzenausgangsintensität von ca. 10,9 nm aufweist, etwas unterhalb des Bereichs, für den die vorstehend beschriebenen Reflektoren konstruiert waren.
  • 9 zeigt die R9-Reflexionsfähigkeiten (linke Achse) verschiedener Reflektoren und die relative Xe-Strahl LPS Emissionsintensität (rechte Achse) über die Wellenlänge in nm (X-Achse). In 9 ist:
    • (a) die Spektralempfindlichkeit des konventionellen nicht optimierten Mo/Si-Stapels und wird als Referenz für relative Reflexionsfähigkeitszahlen verwendet;
    • (b) ein optimierter Mo/Si-Stapel ähnlich dem vorstehenden Beispiel 7;
    • (c) ein optimierter Rh-Ru-Mo/Sr-Si-Stapel;
    • (d) ein konventioneller, nicht optimierter Mo/Be-Stapel ähnlich dem vorstehenden Vergleichsbeispiel 24;
    • (e) ein optimierter Rh-Mo/Be-Stapel ähnlich dem vorstehenden Beispiel 40;
    • (f) ein optimierter Pd-Rh-Ru-Mo/Be-Stapel;
    • (g) ein optimierter Pd-Rh-Ru/RbCl-Stapel, der Beispiel 41 der Erfindung bildet;
    • (h) ein optimierter Rh-Ru/P-Stapel, der Beispiel 42 der Erfindung bildet;
    • (i) ein optimierter Rh-Ru/Sr-Stapel, der Beispiel 43 der Erfindung bildet,
  • Auch wenn die Beispiele 41 bis 43 ein geringeres R9peak und R9int aufweisen als andere vorstehend beschriebene Beispiele, haben sie den Vorteil, dass ihre Spitzenreflexionsfähigkeit dem Emissionsmaximum des Xe-Strahls LPS sehr nahe kommt. Sie sind daher ideal für die Verwendung mit dieser Quelle. Wenn der Durchsatz des nicht optimierten Mo/Si-Stapels 1,0 beträgt, stellen die Beispiele 41 (g), 42 (h) und 43 (i) jeweils relative Durchsätze von 3,0, 5,7 und 6,5 bereit. Dies kann auch gut mit dem Durchsatz des Mo/Be-Stapels (d) verglichen werden, der 5,7 beträgt und die Verwendung von Be, das hochtoxisch ist, vermeidet.
  • Weitere Verbesserungen der Spitzenreflexionsfähigkeit mit Werten über 0,75 im 9,0 bis 12nm-Bereich können in Vierkomponentenstapeln erzielt werden, die P und Sr kombinieren, z.B. Rh-Ru/P-Sr.
  • Ein weiterer Fortschritt ist durch Beispiel 44 gezeigt. Beispiel 44 ist ein nadeloptimierter Rh-Ru/Sr-Ce-Stapel mit einer Spitzenreflexionsfähigkeit von R = 0,776 bei 10,9 nm. 10 zeigt die volle Wellenlängenabhängigkeit von R (linke Achse) und R9 (rechte Achse) von Beispiel 44 im 10–12nm-Bereich. 11 zeigt Schichtdicken in diesem Stapel.
  • Beispiele 45 bis 48
  • Einige weitere alternative Stapelkonfigurationen sind in Tabelle 4 gezeigt. In dieser Tabelle ist das erfindungsgemäße Beispiel 45 ein Dreischichtenstapel aus Ru-Nb/Si, wodurch demonstriert ist, das Niobium einen Si-basierten Stapel ebenfalls verbessern kann, ist ansonsten aber das gleiche wie die Beispiele 8 bis 12 von Tabelle 2.
  • Zur Verwendung bei 12,8 nm können unterschiedliche Mehrfachschichten optimal sein. Zwei derartige Mehrfachschichten sind die erfindungsgemäßen Beispiele 47 und 48 von Tabelle 5. Bei 46 ist der R-Wert von konventionellem So/Si (äquivalent zum Vergleichsbeispiel 1) bei 12,8 nm gegeben. Es ist leicht zu erkennen, dass das Hinzufügen von Ru, das Mo teilweise ersetzt, bei dieser Frequenz die Reflexionsfähigkeit verbessert, während die Verwendung von Beryllium als Abstandsmaterial, das Silizium teilweise ersetzt, weitere Verbesserungen schafft.
  • Im allgemeinen können die Lanthaniden (seltene Erdmetalle) guten optischen Kontrast mit Metallen wie Mo, Ru und Rh bereitstellen und können bei Reflektoren näher beim Substrat bevorzugt werden. Bei dieser Position ist optischer Kontrast bereitgestellt, weil die Lanthaniden einen Brechungsindex n sehr nahe Eins aufweisen, was den Nachteil überwiegt, dass ihre Extinktionskoeffizientenwerte k nicht so niedrig sind wie einige andere Materialien im 9–16nm-Bereich. Lanthan wird bei oder nahe 13 nm besonders bevorzugt.
  • Weitere alternative Abstandshalter, die bei der Erfindung verwendet werden können, sind poröse Materialien wie Siliziumdioxid (Aerogel) geringer Dichte, mit einer Dichte von ca. einem Zehntel von dem von festem Siliziumdioxid. 12 zeigt die Wellenlängensensitivität eines Rh-Ru/SiO2-Aerostapels, der derartige poröse Siliziumdioxide verwendet. Seine relativ breite Reflexionsfähigkeitsspitze unter 11 nm ist festzustellen. Weitere Materialien geringer Dichte, die verwendet werden können, sind: Titan- und Aluminium-Aerogele; nano-poröses Silizium, mesoporöses Silizium, Nanocluster aus Silizium und weiterer Halbleiter. Diese Materialien können zur Herstellung von Reflektoren verwendet werden, die auf spezielle Wellenlängen durch den 8 bis 20nm-Wellenlängenbereich eingestellt sind. Die Materialien sind sinnvoll, da die Werte für n und k dichteabhängig sind. Mit abnehmender Dichte geht der Brechungsindex n auf Eins und der Extinktionskoeffizient k auf Null. Die Dichte eines typischen Si-Aerogels beträgt 0,2 gcm–3, während die von porösem Si 1,63 gcm–3 beträgt.
  • Beispiele 49 bis 65
  • Weitere Beispiele sinnvoller Deckschichten sind in den Tabellen 5 und 6 angegeben, welche die gleichen Daten wie vorherige Tabelle enthalten.
  • In Tabelle 5 ist 49 ein Vergleichsbeispiel eines optimierten (für 13,4 nm) 50-Perioden Mo/Si-Stapels, dessen äußerste Schicht 2 nm von SiO2 gebildet durch natürliche Oxidation der finalen Si-Schicht im Stapel ist. Dieses Vergleichsbeispiel bildet die Referenz für Relativwerte von R9peak und R9int für die illustrativen Beispiele 50-53, 55 und 56 sowie die Beispiele 54 und 57 der Erfindung. Diese Beispiele unterschei den sich vom Vergleichsbeispiel 49 nur in der angezeigten Deckschicht, die auf die finale Si-Schicht des Stapels aufgebracht wird, bevor diese Schicht oxidieren kann. Es ist zu sehen, dass sowohl Palladium (Pd), Boronkarbid (B4C), Boronnitrid (BN), Siliziumkarbid (SiC), Siliziumnitrid (Si3N4) als auch diamantartiges Karbon (dl-C) eine verbesserte Reflexionsfähigkeit bzw. eine akzeptable Minderung schaffen, während sie einen hohen Widerstandsgrad auf chemische Angriffe aufweisen.
  • In Tabelle 6 ist 58 ein Vergleichsbeispiel, das aus einem 80-Perioden optimierten (für 11,3 nm) Mo/Be-Stapel besteht, ähnlich mit einer äußersten Schicht aus 2 nm Be0, gebildet durch natürliche Oxidation der finalen Be-Schicht. Dieses Vergleichsbeispiel bildet die Referenz für die Relativwerte von R9peak und R9int für die illustrativen Beispiele 59 bis 63 und die Beispiele 64 und 65 der Erfindung. Die Beispiele 59 bis 65 unterscheiden sich vom Vergleichsbeispiel 58 durch die angezeigte Deckschicht, die aufgebracht wird, bevor die äußere Be-Schicht oxidieren kann. Wiederum ist zu erkennen, dass die spezifizierten Schichten eine verbesserte Reflexionsfähigkeit bzw. eine akzeptable Minderung schaffen, während sie einen hohen Widerstandsgrad auf chemische Angriffe aufweisen.
  • Beispiele 66 bis 76
  • In den Beispielen 66 bis 76 enthält die Deckschicht eine modifizierte finale Schicht der Mehrfachbeschichtung sowie eine zugeordnete Deckunterschicht, um eine zwei- oder dreischichtige Schutzstruktur zu bilden, wodurch die Gesamtdicke der oberen Schichten erhöht und die Wahrscheinlichkeit einer unvollständigen Abdeckung durch Aufbringen von Mehrfachschichten reduziert wird. Dies ist in 13 dargestellt.
  • Der Reflektor der Beispiele 66 bis 76 der Erfindung umfasst das Substrat 10, auf das N Perioden abwechselnder Schichten aus einem ersten Material 11 und einem zweiten Material 12 aufgebracht worden sind. In 13 ist nur die erste Periode 13 gezeigt, es sind jedoch alle Perioden außer der letzten gleich. Die letzte Nte Periode umfasst eine Schicht 15 aus dem ersten Material, eine Schicht 16 aus einem dritten Material und eine Deckunterschicht 17 aus einem Deckmaterial. Im Folgenden ist das erste Material mit X, das zweite Material mit Y und das dritte Material mit Z bezeichnet.
  • Das erste Material X ist eines oder mehrere von: Mo, Ru, Rh, Nb, Pd, Y und Zr, und das zweite Material Y ist eines oder mehrere von: Be, Si, Sr, Rb, RbCl und P. Die finale Periode ist so konstruiert, dass die Substanz X wie vorher gewählt ist, das dritte Material Z andererseits ist aus einem Satz Materialien mit einem moderat hohen Brechungsindexwert n (> 0,96), ausreichend geringem Extinktionskoeffizientenwert k (< 0,01) ausgewählt, die für ihre chemische Trägheit und Stabilität bekannt sind. Für den 10–15nm-Spektralbereich sind folgende Materialien geeignet: B4C, BN, diamantartiges C, Si3N4 und SiC. Auch wenn diese Materialien keine idealen „Abstandshalter" sind, kann der Reflexionsverlust durch Absorption in Schicht 16 zugunsten einer langen chemischen und strukturellen Integrität der Mehrfachschicht toleriert werden. Darüber hinaus weist die Kombination der Schichten 15 und 16 eine optische Gesamtdicke von ~2 Viertelwellenlängen auf (wobei die Dicke der optischen Viertelwellenlänge gegeben ist durch: QW = 4nd/λ), wodurch sie zum Reflexionskoeffizienten beiträgt und eine drastische Minderung der Reflexionsfähigkeit verhindert, die durch relativ dicke (> 3 nm) Deckschichten hervorgerufen werden kann. Darüber hinaus weist das Material der Deckschicht 17 einen niedrigen n auf, so dass ein großer optischer Kontrast zwischen den Schichten 16 und 17 aufrecht erhalten bleibt. Die Grenze zwischen den Schichten 16 und 17 dient auch dem Lokalisieren des Knotens der stehenden Welle, geformt durch die Überlagerung der einfallenden und reflektierten Wellen. Geeignete Materialien für die Deckschicht 17 bei dieser Konfiguration sind: Ru, Rh, Pd und diamantartiges C.
  • Tabelle 7 zeigt Schichtmaterialien und -dicken für die Beispiele 66 bis 71, die 79 Perioden von Mo/Be plus die zusätzliche Periode X/Z, die wie vorstehend beschrieben konstruiert ist, umfassen. Diese Beispiele sind bei der Verwendung bei 11,3 nm gedacht. In Beispiel 66 ist die gesamte Be-Schicht oxidiert und eine Ru-Deckschicht aufgebracht worden. Dieses ist das Referenzbeispiel. Beispiel 67 zeigt, dass SiC für den 11,3nm-Bereich nicht ideal ist. Allerdings zeigen die Beispiele 70 und 71 eindeutig, dass Werte von R, die 75,5% übersteigen, bei einer derartigen Konfiguration immer noch möglich sind. Rh wird für den Ersatz der Mo-Schicht wegen seiner Träg heit verwendet, und C oder B4C wird als Schicht 16 mit einer zusätzlichen Beschichtung von Ru als Schicht 17 aufgebracht. Dadurch ergibt sich eine Dreifachschicht einer Dicke von 7,7 nm, welche die schützende Schichtstruktur ergibt. Die Beispiele 68 und 69 sind jeweils analog zu 70 und 71, mit der wichtigen Unterscheidung, dass die Dicke der Schicht 17 um 2QW erhöht ist, was zu geringeren, aber immer noch respektablen, Reflexionswerten und zu einer wesentlich höheren Dreischichtdicke von 13,7 nm führt.
  • Auf gleiche Weise zeigt Tabelle 8 Materialien und Dicken für die Beispiele 72 bis 76, die 49 Perioden von Mo/Si mit der zusätzlichen Periode, die durch die X/Z-Kombination gebildet ist, umfassen und wiederum mit einer Ru-Deckschicht enden. Das Referenzbeispiel 72 zeigt eine vollständig oxidierte obere Si-Schicht, auf die eine Ru-Deckschicht aufgebracht ist. SiC und B4C sind die am stärksten favorisierten Materialien für die Z-Schicht 16. Jedoch kann bei 13,4, für das diese Beispiele beabsichtigt sind, Mo nicht durch das viel trägere Metall Rh ausgetauscht werden, daher ist eine zweischichtige Schutzstruktur gebildet, bei der die kombinierte Dicke aus den Schichten 16 und 17 (dZ + dCL) ca. 5,5–6,0 nm beträgt. Bei Beispiel 73 ist die Dicke der SiC-Schicht um 2QW erhöht, was zu einer zweischichtigen 12,6 nm Schutzschicht auf Kosten der Reflexionsfähigkeit führt.
  • Weitere geeignete Materialien für die Deckschicht sind Au, MgF2, LiF, C2F4 (Teflon) und TiN.
  • Obwohl vorstehend spezielle Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, ist festzustellen, dass die Erfindung auch anders als beschrieben durchgeführt werden kann. Die Beschreibung soll die Erfindung nicht eingrenzen. Tabelle 1
    10.9 nm 11.3 nm 13.4 nm
    n k n k n k
    B 0.9786 0.0023 0.9689 0.0040
    B4C 0.9753 0.0029 0.9643 0.0050
    Be 1.0092 0.0196 1.0081 0.0010 0.9892 0.0018
    BeO 0.9785 0.0102 0.9587 0.0171
    BN 0.9740 0.0050 0.9633 0.0086
    C 0.9732 0.0040 0.9622 0.0067
    Ce 1.0522 0.0197 1.0380 0.0159 1.0074 0.0062
    Eu 0.9902 0.0062 0.9883 0.0074 0.9812 0.0123
    La 1.0777 0.0601 1.0460 0.0200 1.0050 0.0065
    Mo 0.9514 0.0046 0.9227 0.0062
    P 0.9949 0.0014
    Pd 0.9277 0.0099 0.9198 0.0135 0.8780 0.0443
    Pr 1.0167 0.0119 1.0115 0.0125 0.9840 0.0072
    Rb 0.9974 0.0014 0.9941 0.0007
    RbCl 0.9943 0.0023 0.9941 0.0022 0.9895 0.0019
    Rh 0.9313 0.0068 0.9236 0.0089 0.8775 0.0296
    Ru 0.9373 0.0056 0.9308 0.0063 0.8898 0.0165
    Si 1.0055 0.0146 0.9999 0.0018
    Si aerogel 0.9988 0.6011
    Porous Si 1.0015 0.0049
    Si3N4 0.9864 0.0173 0.9741 0.0092
    SiC 0.9936 0.0159 0.9831 0.0047
    SiO2 0.9865 0.0123 0.9787 0.0106
    Sr 0.9936 0.0011 0.9928 0.0011 0.9880 0.0013
    Y 0.9835 0.0020 0.9742 0.0023
    Zr 0.9733 0.0029 0.9585 0.0037
    Tabelle 2
    R R9peak R9int
    1 Mo/Si N 2 nm SiO2 0731 1.00 1.00
    2 Mo/Si N (2 nm Si +) 2 nm SiO2 0.741 1.13 1.07
    3 Mo/Si N 2 nm B 0.751 1.27 1.25
    4 Mo/Si Y 2 nm B 0.752 1.29 1.26
    5 Mo/Si Y 1.5 nm Rh 0.754 1.32 1.27
    6 Mo/Si N 1.5 nm Ru 0.757 1.37 1.35
    7 Mo/Si Y 1.7 nm Ru 0.758 1.39 1.36
    8 Mo-Rh/Si Y 1.7 nm Ru 0.762 1.45 1.38
    9 Mo-RbCl/Si Y 1.5 nm Ru 0.761 1.44 1.39
    10 Mo-Ru/Si Y 1.5 nm Rh 0.760 1.42 1.41
    11 Mo-Ru/Si Y 1.7 nm Ru 0.765 1.51 1.50
    12 Mo-Ru/Si Y(n) 1.5 nm Ru 0.764 1.48 1.59
    13 Mo-Rh-RbCl/Si Y 1.7 nm Ru 0.764 1.49 1.38
    14 Mo-Ru-Zr/Si Y 1.7 nm Ru 0.764 1.49 1.44
    15 Mo-Ru-V/Si Y 1.5 nm Ru 0.770 1.60 1.55
    16 Mo-Ru-RbCl/Si Y 1.5 nm Ru 0.767 1.54 1.56
    17 Mo-Rh-Sr/Si Y 1.6 nm Ru 0.779 1.77 1.56
    18 Mo-RuSr/Si Y 1.5 nm Rh 0.776 1.71 1.57
    19 Mo-Ru-Sr/Si Y 1.5 nm Ru 0.791 1.81 1.68
    20 Mo-Ru-Sr/Si Y(n) 1.5 nm Ru 0.781 1.81 1.85
    21 Ru/Rb Y 1.5 nm Ru 0.779 1.77 1.41
    22 Mo/Rb Y 1.5 nm Ru 0.809 2.49 2.13
    23 Mo-Ru-Sr/Rb Y 1.5 nm Ru 0.814 2.63 2.20
    Tabelle 3
    R R9peak R9int
    24 Mo/Be N None 0.775 1.00 1.00
    25 Mo/Be N 1.5 nm Rh 0.782 1.08 1.08
    26 Mo/Be Y None 0.780 1.06 1.00
    27 Mo/Be Y 1.5 nm Rh 0.787 1.15 1.06
    28 Mo/Be Y 1.5 nm Ru 0.788 1.16 1.08
    29 Ru/Be Y 1.5 nm Rh 0.810 1.49 1.68
    30 Ru/Be Y 1.5 nm Ru 0.811 1.50 1.70
    31 Rh/Be N 1.5 nm Rh 0.793 1.10 1.33
    32 Rh/Be Y 1.5 nm Rh 0.793 1.23 1.29
    33 Rh/Be Y 1.5 nm Ru 0.794 1.24 1.31
    34 Rh/Be Y(n) 1.5 nm Rh 0.811 1.50 1.77
    35 Ma-Sr/Be Y 1.5 nm Rh 0.799 1.32 1.21
    36 Ru-Sr/Be Y 1.5 nm Rh 0.822 1.70 1.97
    37 Ru-Sr/Be Y 1.5 nm Ru 0.823 172 2.00
    38 Rh-Sr/Be Y 1.5 nm Rh 0.810 1.49 1.64
    39 Rh-Sr/Be Y 1.5 nm Ru 0.811 1.50 1.67
    40 Ru-Mo/Be Y(n) 1.5 nm Ru 0.812 1.52 1.72
    Tabelle 4
    R R9peak R9int
    45 Ru-Nb/Si Y 2 nm Rh 0.754 1.20 1.27
    46 Mo/Si N 2 nm Si + 2 nm SiO2 0.738 1.00 1.00
    47 Ru-Mo/Si Y 2 nm Rh 0.768 1.43 1.48
    48 Ru-Mo/Be-Si Y 2 nm Rh 0.778 1.61 1.63
    Tabelle 5
    R R9peak R9int
    49 Mo/Si Y 2 nm SiO2 0.745 1.00 1.00
    50 Mo/Si Y 2 nm Pd 0.743 0.97 0.92
    51 Mo/Si Y 2 nm Si3N4 0.747 1.01 1.02
    52 Mo/Si Y 2 nm SiC 0.748 1.03 1.04
    53 Mo/Si Y 2 nm BN 0.749 1.04 1.05
    54 Mo/Si Y 2 nm Rh 0.751 1.06 1.05
    55 Mo/Si Y 2 nm (dl-)C 0.750 1.06 1.08
    56 Mo/Si Y 2 nm B4C 0.751 1.07 1.10
    57 Mo/Si Y 2 nm Ru 0.758 1.16 1.17
    Tabelle 6
    R R9peak R9int
    58 Mo/Be Y 2 nm BeO 0.774 1.00 1.00
    59 Mo/Be Y 2 nm SiC 0.769 0.94 0.92
    60 Mo/Be Y 2 nm BN 0.779 1.06 1.09
    61 Mo/Be Y 2 nm Pd 0.781 1.09 1.10
    62 Mo/Be Y 2 nm (dl-)C 0.781 1.08 1.11
    63 Mo/Be Y 2 nm B4C 0.782 1.09 1.13
    64 Mo/Be Y 2 nm Rh 0.786 1.15 1.18
    65 Mo/Be Y 2 nm Ru 0.788 1.17 1.21
    Tabelle 7
    X/Y X Z CL R R9peak R9int
    66 Mo/Be 2.05 nm (0.69QW) Mo 3.77 nm (1.31 QW) BeO 2.03 nm Ru 0.717 1.00 1.00
    67 Mo/Be 4.12 nm (1.35QW) Rh 1.93 nm (0.68QW) SiC 2.04 nm Ru 0.713 0.95 0.91
    68 Mo/Be 1.70 nm (0.56QW) Rh 9.95 nm (3.43QW) C 2.03 nm Ru 0.721 1.05 1.09
    69 Mo/Be 1.56 nm (0.51QW) Rh 10.06 nm (3.47QW) B4C 1.96 nm Ru 0.739 1.30 1.25
    70 Mo/Be 1.70 nm (0.56QW) Rh 4.15 nm (1.43QW) C 1.90 nm Ru 0.756 1.61 1.57
    71 Mo/Be 1.56 nm (0.51QW) Rh 4.27 nm (1.47QW) B4C 1.85 nm Ru 0.765 1.78 1.73
    Tabelle 8
    X/Y X Z CL R R9peak R9int
    72 Mo/Si 2.84 nm (0.78QW) Mo 4.24 nm (1.24QW) SiO2 2.05 nm Ru 0.699 1.00 1.00
    73 Mo/Si 3.28 nm (0.90QW) Mo 10.63 nm (3.12QW) SiC 2.06 nm Ru 0.696 0.97 0.93
    74 Mo/Si 3.87 nm (1.07QW) Mo 3.38nm (0.97QW) C 1.97 nm Ru 0.716 1.24 1.21
    75 Mo/Si 3.23 nm (0.89QW) Mo 3.95 nm (1.14QW) B4C 1.92 nm Ru 0.725 1.39 1.36
    76 Mo/Si 3.28 nm (0.90QW) Mo 3.82 nm (1.12QW) SiC 1.87 nm Ru 0.735 1.57 1.53

Claims (7)

  1. Lithographische Projektionsvorrichtung, mit: • einem Beleuchtungssystem (IL) zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls aus Strahlung; • einem ersten Objekttisch (MT), der mit einem ersten Objekthalter zum Halten einer Maske versehen ist; • einem zweiten Objekttisch (WT), der mit einem zweiten Objekthalter zum Halten eines Substrats versehen ist; • einem Projektionssystem (PL) zum Abbilden eines bestrahlten Bereichs der Maske auf einen Zielabschnitt des Substrats; und • wenigstens einem Reflektor, der eine mehrschichtige reflektierende Beschichtung auf einer Oberfläche aufweist, wobei der Projektionsstrahl auf diese Oberfläche auftrifft und von dieser reflektiert wird, und wobei eine Deckschicht (16) diese Oberfläche bedeckt, dadurch gekennzeichnet, dass: diese Deckschicht aus Ruthenium (Ru) oder Rhodium (Rh) besteht.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Deckschicht eine Dicke in dem Bereich zwischen 0,5 bis 10 nm, vorzugsweise zwischen 0,5 bis 6 nm und am besten zwischen 0,5 bis 3 nm aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Deckschicht zwei oder drei Unterschichten aus unterschiedlichen Materialien aufweist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die mehrschichtige reflektierende Beschichtung eine Vielzahl von Schichten aus einem ersten Material mit einem relativ niedrigen Brechungsindex bei der Wellenlänge des Projektionsstrahls enthält, die sich mit Schichten aus einem zweiten Material mit einem relativ hohen Brechungsindex bei der Wellenlänge abwechseln; und wobei die Deckschicht umfasst: eine erste Unterschicht aus dem ersten Material, eine zweite Unterschicht aus einem dritten Material, dessen Brechungsindex bei der Wellenlänge über dem des ersten Materials liegt und das inerter ist als das zweite Material, und eine dritte Unterschicht aus Ruthenium (Ru) oder Rhodium (Rh), wobei die erste, zweite und dritte Unterschicht in der Reihenfolge angeordnet sind, dass sich die dritte Unterschicht am weitesten außen befindet.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei: das erste Material ein Material ist oder mehrere Materialien sind, die aus der Gruppe aus Mo, Ru, Rh, Nb, Pd, Y und Zr ausgewählt sind, sowie Verbindungen und Legierungen dieser Elemente; das zweite Material ein Material ist oder mehrere Materialien sind, die aus der Gruppe aus Be, Si, Sr, Rb, RbCL und P ausgewählt sind, sowie Verbindungen und Legierungen dieser Elemente; und das dritte Material aus der Gruppe aus B4C, BN, diamantartigem C, Si3N4 und SiC ausgewählt ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Beleuchtungssystem angepasst ist, um einen Projektionsstrahl bereitzustellen, der extrem ultraviolette Strahlung, z.B. mit einer Wellenlänge im Bereich von 8 bis 20 nm, insbesondere 9 bis 16 nm, enthält.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils unter Verwendung einer lithographischen Vorrichtung, mit: • einem Beleuchtungssystem zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls aus Strahlung; • einem ersten Objekttisch mit einem ersten Objekthalter zum Halten einer Maske; • einem zweiten Objekttisch mit einem zweiten Objekthalter zum Halten eines Substrats; und einem Projektionssystem zum Abbilden eines bestrahlten Be reichs der Maske auf einen Zielabschnitt des Substrats; wobei das Verfahren folgende Schritte enthält: • Bereitstellen einer ein Muster aufweisenden Maske für den ersten Objekttisch; • Bereitstellen eines zumindest teilweise von einer Schicht aus energieempfindlichem Material bedeckten Substrats für den zweiten Objekttisch; • Bestrahlen der Maske und Abbilden bestrahlter Bereiche des Musters auf das Substrat; wobei die lithographische Projektionsvorrichtung wenigstens einen Reflektor aufweist, der eine mehrschichtige reflektierende Beschichtung auf einer Oberfläche aufweist, wobei der Projektionsstrahl auf diese Oberfläche auftrifft, und eine diese Oberfläche bedeckende Deckschicht, wobei diese Deckschicht aus Ruthenium (Ru) oder Rhodium (Rh) besteht.
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