DE60126703T2

DE60126703T2 - Mehrschichtsystem mit Schutzschichtsystem und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60126703T2
Application number: DE60126703T
Authority: DE
Inventors: Dr. Frederik Dr. Bijkerk; Dr. Eric Dr. Louis; Dr. Andrey E. Dr. Yakshin; Dr. Peter Cornelis Dr. Görts; Dr. Sebastian Dr. Oestreich
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2021-03-24
Also published as: US20020012797A1; DE60126703D1; ATE354810T1; EP1150139A2; EP1150139B1; TW542920B; US6656575B2; DE10016008A1; EP1150139A3; JP2001330703A

Description

Die Erfindung betrifft reflektierende Mehrschichtsysteme mit einem schützenden Bedeckungsschichtsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft auch das Herstellungsverfahren solcher Mehrschichtsysteme.
Herkömmliche Mehrschichtsysteme werden durch Abscheiden von Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes oder unterschiedlichen Absorptionskoeffizienten aufeinander in mehreren Schichten auf einem Substrat hergestellt. Sie werden insbesondere als Spiegel in dem extrem ultravioletten Bereich benutzt. Der Wellenlängenbereich zwischen 10 nm und 50 nm wird als der extrem ultraviolette Wellenlängenbereich bezeichnet. Andere mögliche Anwendungen von Mehrschichtsystemen sind zum Beispiel im sichtbaren Wellenlängenbereich Antireflexionsbeschichtungen optischer Elemente.
Die Reflexion elektromagnetischer Strahlung auf einem Mehrschichtsystem basiert auf der Interferenz zwischen der Strahlung, die auf den vielen Grenzflächen des Mehrschichtsystems reflektiert wird, und wird durch das Braggsche Gesetz angenähert. Diese Reflexion ist folglich von einer dispersiven Natur. Das Reflexionsvermögen der Grenzfläche zwischen zwei solcher Schichten für elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich < 50 nm beträgt wenige pro Tausend für Winkel, die größer als der Grenzwinkel sind. Für Reflexionswinkel, die größer als der Grenzwinkel sind, können Reflexionsgrade von einer Größe von bis zu 70% erhalten werden. Mehrschichtsysteme werden folglich benutzt, um hohe Reflexionsgrade mit maximalen Winkeln bezüglich der Schichtoberfläche zu erreichen, und können auch als dispersive Elemente benutzt werden.
Ein Mehrschichtsystem zum Reflektieren kurzer Wellenlängen besteht aus aufeinander folgenden Sätzen von jeweils zwei oder mehreren Schichten von Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes und Dicken, zum Beispiel in der Größe der Wellenlänge der reflektierten Strahlung. An jeder der Grenzflächen zwischen den unterschiedlichen Materialien findet eine Teilreflexion statt und mit einer angemessenen Wahl der einzelnen Schichtdicken werden alle Teilreflexionen kohärent zusammenaddiert. Das Gesamtreflexionsvermögen eines Mehrschichtsystems wird durch die Größe der Reflexion pro Grenzfläche bestimmt, das heißt, die Differenz der Brechungsindizes.
Mehrschichtsysteme für den extrem ultravioletten Wellenlängenbereich bestehen im Allgemeinen aus Molybdänsilizium- oder Molybdänberylliumsystemen. Für spezielle Anwendungen werden Mehrschichtsysteme benutzt, die aus mehr als zwei unterschiedlichen Schichtarten bestehen. Die Wahl des Materials mit allen Mehrschichtsystemen hängt stark von dem Wellenlängenbereich der Anwendung ab.
Mehrschichtsysteme werden in der Lithographie zur Herstellung von Halbleiterkomponenten unter anderem für den extrem ultravioletten Bereich bis weichen Röntgenstrahlen-Wellenlängenbereich benutzt. Gerade bei der Verwendung in der Lithographie muss das Mehrschichtsystem eine lange Lebensdauer mit einem maximal möglichen konstanten Reflexionsvermögen aufweisen. Andererseits müssen die Spiegel trotz langer Strahlungszeiträume eine geringstmögliche Beschädigung aufgrund von Strahlung aufweisen. Verunreinigungen oder Beschädigungen aufgrund von Strahlung würden zu einer verkürzten Lebensdauer und einem verkürzten Benutzungszeitraum und somit zu erhöhten Kosten des Lithographieverfahrens führen. Das Reflexionsvermögen fluktuiert nicht, sondern würde stetig abnehmen.
Untersuchungen (J. H. Underwood et al., Applied Optics, Band 32, 1993, S. 6985-6990) haben gezeigt, dass das Reflexionsvermögen bei Lagerung in Luft mit der Zeit abnimmt. Molybdänsilizium-Mehrschichtspiegel wurden untersucht. Insbesondere wurde Molybdän, das als die äußerste Schicht benutzt wurde, vollständig zu Molybdäntrioxid und Molybdändioxid oxidiert und mit kohlenstoffhaltigen Verbindungen verunreinigt, so dass das absolute Reflexionsvermögen um 10 bis 12% abnahm. Die Oxidation der Siliziumschicht in Siliziumdioxid bewirkte eine Abnahme des Reflexionsvermögens von 4 bis 5%.
Um diesem entgegenzuwirken, wird in US-5,310,603 vorgeschlagen, dass die Spiegel mit einer Schutzschicht aus Kohlenstoff mit einer Dicke von 0,5 bis 1 nm versehen werden sollten. Bei solchen Spiegeln geht es um ein Mehrschichtsystem für den weichen Röntgenstrahlenbereich bis zum extrem ultravioletten Wellenlängenbereich. Zum Schichten von Materialien wird hier zum Beispiel Ruthenium und Siliziumdioxid oder sogar Siliziumkarbid und Hafnium benutzt.
Außerdem haben C. Montcalm et al., SPIE, Band 3331, S. 42–51, das Problem der Verminderung des Reflexionsvermögens durch Oxidation und Verunreinigung der obersten Schicht (S. 44) kritisch betrachtet. Theoretische Simulationen wurden für Schutzschichten aus Siliziumdioxid, Borkarbid, Bornitrid, Kohlenstoff, Palladium, Molybdänkarbid und Molybdänborid ausgeführt.
Darüber hinaus prüften C. Montcalm et al. experimentell und spezifisch zum ersten Mal, wie sich das Reflexionsvermögen von Mehrschichtsystemen verändert, wenn sie im Kontext der Lithographie mit extrem ultravioletten Wellenlängen benutzt werden. Messungen wurden über einen langen Zeitraum unter echten Arbeitsbedingungen ausgeführt. Im Laufe dieser Messungen wurde entdeckt, dass das Reflexionsvermögen durch Verunreinigung der Mehrschichtsysteme durch Restsubstanzen in einem Vakuum bedeutend abnimmt.
WO 99/24851 beschreibt eine Passivierung von zwei oder mehreren Schichten für Mehrschichtreflektoren für den weichen Röntgenstrahlen- und extrem ultravioletten Wellenlängenbereich. Die Passivierung besteht mindestens aus einer unteren Beschichtung und einer oberen Beschichtung. Im Falle der unteren Beschichtung handelt es sich um ein weniger absorbierendes Material des Mehrschichtreflektors, das heißt, Silizium im Falle von Molybdänsilizium-Spiegeln und Beryllium im Falle von Molybdänberyllium-Spiegeln. Im Falle der oberen Beschichtung handelt es sich um ein Material, das nicht oxidiert oder eine Oxidationssperre bildet und die darunter liegenden Schichten vor Oxidation schützt. Im Allgemeinen können diese reine Elemente, Karbide, Oxide oder Nitride sein. Zum Beispiel werden insbesondere Siliziumkarbid, Siliziumdioxid oder sogar Molybdänkarbid vorgeschlagen. Die Dicken der Schutzschichten variieren innerhalb des Bereichs von 0,5 bis 5 nm und werden auf den zu schützenden Spiegeln besonders optimiert. Die obere Beschichtung wird durch Fällung aus der Gasphase oder sogar gesteuerte Oxidation aufgebracht, wobei das Verfahren zur gesteuerten Oxidation nicht weiter im Detail erläutert werden wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mehrschichtsysteme insbesondere für den extrem ultravioletten Wellenlängenbereich mit einer längeren Lebensdauer und mit einem Reflexionsvermögen herzustellen, das so konstant wie möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Mehrschichtsystem nach Anspruch 1 gelöst. Darüber hinaus wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtsystemen gemäß der Erfindung nach Anspruch 2 gelöst.
Das Mehrschichtsystem gemäß der Erfindung kann aus zwei oder mehreren Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes oder Absorptionskoeffizienten bestehen. Durch Aufbringen einer schützenden Bedeckungsschicht werden die Spiegel nicht nur gegen Schäden aufgrund von Strahlung und gegen chemische und mechanische Einflüsse passiviert, sondern das Reflexionsvermögen wird sogar in geringem Maße erhöht. Im Gegensatz zu herkömmlichen Mehrschichtsystemen ohne Schutzschicht wird die Lebensspanne zum Beispiel um einen Faktor von drei erhöht.
Die Mehrschichtsysteme gemäß der Erfindung haben den Vorteil, dass sie ohne Verluste des Reflexionsvermögens gereinigt werden können. Hier können verschiedene Optionen für Reinigungsverfahren eingesetzt werden, sei es zum Beispiel die Ozonreinigung oder chemisches Nass- oder Trockenätzen.
Darüber hinaus hat das Mehrschichtsystem gemäß der Erfindung im Vergleich zu den Mehrschichtsystemen des Standes der Technik die positive Eigenschaft einer erhöhten Unempfindlichkeit gegenüber dem Partialdruck von Wasser und/oder wasserhaltigen Bestandteilen, die während der Benutzung des Mehrschichtsystems in einer Vakuumkammer zu finden sind. Dies führt zu einer Verringerung des Risikos der Oxidation durch Wasser.
Der wichtigste Vorteil des Mehrschichtsystems gemäß der Erfindung ist eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber Oxidation und Verunreinigung.
Ruthenium ist ein inertes Material, das gegenüber der Oberflächenverschlechterung, die zum Beispiel durch Oxidation verursacht wird, resistent ist. In optischen Anwendungen ist es bisher als eine Schicht mit einem kleinen Brechungsindex in Mehrschichtsystemen benutzt worden. Insbesondere für Synchrotronstrahlung werden Mehrschichtsysteme aus Ruthenium und zum Beispiel Siliziumoxid benutzt, da die Wärmebelastung bei Synchrotronstrahlung, die andere Mehrschichtsysteme schneller beschädigen kann, besonders groß ist. Außerdem wird Ruthenium auch als eine chemisch inerte Grenzfläche zwischen dem Substrat und dem tatsächlichen Mehrschichtsystem benutzt.
Aluminiumoxid, das auch als Tonerde bekannt ist, liegt in verschiedenen modifizierten Formen vor. Aluminiumoxid in Form von Korund wird aufgrund seiner Härte als Tragstein in Uhren oder elektrischen Messinstrumenten sowie als ein Schleifmittel für Edelsteine und Metalle benutzt. Keramische Substanzen werden aus Aluminiumoxid hergestellt. Andere Anwendungen sind Adsorptionsmittel bei der Adsorptionschromatographie und auch Katalysatoren.
Titannitrid dient als das Hauptmaterial für die Herstellung von härtenden und Verschleißschutz-Oberflächenbeschichtungen auf Präzisionsmaschinenlagern, Walzenlagern, Schneidewerkzeugen und dergleichen, als Auskleidung für Reaktionsbehälter, insbesondere für flüssige Metalle wie Aluminium, Kupfer und Eisen und für die Beschichtung von Uhrengehäusen und Schmuckstücken. Dünne Beschichtungen aus Titannitrid können zum Beispiel durch Gasphasenfällung erzeugt werden.
Titandioxid zeichnet sich durch einen sehr hohen Brechungsindex aus. Es ist als ausgezeichnetes weißes Pigment von besonderer technischer Bedeutung. Weiße Titandioxidpigmente werden zum Weißen oder Aufhellen von farbigen Pigmenten benutzt. In der Chemie dient Titandioxid auch als ein Mittel für Katalysatoren.
Kohlenstoff besitzt bekanntermaßen geeignete Eigenschaften als eines der Materialien in Mehrschichtsystemen, da er als eine amorphe, dichte Schicht mit geringem chemischem Reaktionsvermögen hergestellt wird. Außerdem weist er geeignete optische Eigenschaften in dem EW- und Röntgenstrahlen-Wellenlängenbereich auf.
Allen Beschichtungsmaterialien ist gemeinsam, dass sie zum Passivieren der Oberfläche des Mehrschichtsystems benutzt werden.
Das schützende Bedeckungssystem der Erfindung besteht aus Kohlenstoff, der mit Ruthenium abgedeckt ist, Siliziumkarbid, das mit Ruthenium abgedeckt ist, Molybdänkarbid, das mit Ruthenium abgedeckt ist, Aluminiumoxid, das mit Ruthenium abgedeckt ist, Titannitrid, das mit Ruthenium abgedeckt ist, oder Titandioxid, das mit Ruthenium abgedeckt ist.
Für spezielle Anwendungen kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn zu der schützenden Beschichtung zusammen mit Aluminiumoxid, Titannitrid, Titandioxid, Siliziumkarbid, Molybdänkarbid, Kohlenstoff oder Ruthenium eine weitere Substanz hinzugegeben wird, die nicht nur ein Gemisch, sondern auch eine Legierung oder eine Verbindung mit dem Ruthenium, Aluminiumoxid, Titannitrid, Siliziumkarbid, Molybdänkarbid, Kohlenstoff oder Titandioxid bilden kann.
Das Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtsystems für den extrem ultravioletten Bereich, das aus abwechselnden Schichten von Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes oder Absorptionskoeffizienten mit einem Schutzschichtsystem, das aus mehreren Schichten besteht, hergestellt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie direkt auf die äußerste Schicht des Mehrschichtsystems aufgebracht werden und dass einige oder alle mit Ionenstrahlunterstützung während ihrer Herstellung hergestellt werden.
Mehrschichtsysteme für den extrem ultravioletten Bereich können durch Aufbringen einer Schutzschicht, die aus mindestens Ruthenium, mindestens Aluminiumoxid, mindestens Titannitrid, mindestens Siliziumkarbid, mindestens Molybdänkarbid, mindestens Titandioxid oder mindestens Kohlenstoff besteht, direkt auf die äußere Schicht des Mehrschichtsystems durch Ionenstrahl während der Abscheidung einer oder aller der obersten Schichten (ionenstrahlgestützte Abscheidung, IBAD) hergestellt werden. Die bereits bekannte Schutzschicht aus Siliziumkarbid kann durch dieses Verfahren ebenfalls mit guten Ergebnissen hergestellt werden.
Die Ionenbestrahlung während dieser Dünnschichtherstellung ist ein wirksames Mittel zum Steuern der Struktur und der Zusammensetzung der Dünnschicht.
Die Benutzung eines oder mehrerer inerter Gase für den Ionenstrahl hat sich als besonders erfolgreich erwiesen. Ein Ionenstrahl, der Ar, Kr, Sauerstoff, Kohlenstoff oder Stickstoff enthält, wird bevorzugt.
In einem Vergleichsbeispiel wird zur Bildung der Schutzschicht Kohlenstoff in eine Silizium- oder Molybdänschicht oder Sauerstoff in eine Aluminium- oder Titanschicht oder Stickstoff in eine Titanschicht eingeführt, wobei die Schicht mit einem kohlenstoff-, sauerstoff- oder stickstoffhaltigen Ionenstrahl geschliffen wird. Die Siliziumschicht kann die oberste Schicht in dem Mehrschichtsystem sein. Methanionen können zum Beispiel für einen kohlenstoffhaltigen Ionenstrahl benutzt werden. Andererseits werden Kohlenstoff, Sauerstoff oder Stickstoff in die Silizium-, Molybdän-, Titan- oder Aluminiumschicht aufgenommen, so dass eine Grenzfläche aus SiC, Al₂O₃, Mo₂C, TiO₂ oder TiN gebildet wird. Andererseits wird die Oberfläche der obersten Schicht durch Energieeingabe geglättet.
Ein anderes mögliches Vergleichsverfahren zur Herstellung eines Mehrschichtsystems mit einer schützenden Schicht aus mindestens Aluminiumoxid, Titandioxid, Titannitrid oder Siliziumkarbid besteht aus dem Aufbringen einer dünnen Schicht des Metalls mit Atomdicke auf die oberste Schicht des Mehrschichtsystems. Danach wird das Metall oxidiert oder nitridiert oder karbonisiert, das heißt, in einen Zustand von zum Beispiel Aluminiumoxid oder Titannitrid oder Siliziumkarbid verwandelt, indem Sauerstoff- oder Stickstoff- oder Kohlenstoffionen mit niedriger Energie aufgebracht werden. Die Bildung dieser chemischen Verbindungen kann während oder genau nach der Herstellung der einzelnen Metallschichten stattfinden.
Je nach dem, wie der Ionenstrahl ausgewählt wird oder ob neben den Kohlenstoff-, Sauerstoff- oder Stickstoffschichten auch Schichten anderer Substanzen aufgebracht werden, wird entweder eine reine Siliziumkarbid-, Aluminiumoxid-, Molybdänkarbid-, Titandioxid- oder Titannitridschicht oder eine schützende Siliziumkarbid-, Aluminiumoxid-, Molybdänkarbid-, Titandioxid- oder Titannitridschicht gebildet.
Ein Vorteil, der im Allgemeinen aus der Behandlung der schützenden Schicht mit Ionenstrahlen entsteht, ist, dass die Oberflächenrauheit verringert wird, was das Reflexionsvermögen des Mehrschichtsystems erhöht. Der wichtigste Einfluss ist jedoch eine Verbesserung der Umweltschutzeigenschaften der Schicht aufgrund der Schichtverdichtung und der Verbesserung der Schichtmorphologie. Dadurch kann der Brechungsindex in gewissem Maße beeinflusst werden. Weitere Besonderheiten hinsichtlich der Behandlung der Oberfläche mit Ionenstrahlen sind zum Beispiel in M. Cilia et al., J. Appl.-Phys. 82 (9), 1997, S. 4137–4142, zu finden.
Die Dicke der schützenden Schicht kann ebenso durch die Oberflächenbehandlung mittels eines Ionenstrahls eingestellt werden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, für den Ionenstrahl entweder ein oder mehrere inerte Gase oder Ionenstrahle zu benutzen, die Ar, Kr, Sauerstoff oder Stickstoff enthalten. In letzterem Fall kann die schützende Schicht zunächst durch das Aufbringen von Aluminium oder Titan und Bilden einer entsprechenden Schutzschicht aus Aluminiumdioxid, Titannitrid oder Titandioxid durch eine Abscheidung mit Zugabe von Sauerstoff oder Stickstoff aus dem Ionenstrahl hergestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die schützende Kohlenstoffschicht mindestens EUV-Strahlung, einem Elektronenstrahl oder erhöhten Temperaturen ausgesetzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Aussetzungen in der Umgebung von sauerstoffhaltigen Gasen ausgeführt.
Die Vorteile der Erfindung werden durch das folgende Beispiel und die folgenden Vergleichsbeispiele verdeutlicht.
Vergleichsbeispiel 1
101 Schichten mit einer Dicke von 2,6 nm oder 4 nm aus Molybdän und Silizium werden durch Dampf auf ein Siliziumsubstrat abgeschieden. Die oberste Schicht ist eine Siliziumschicht. Eine 1,5 nm dicke Kohlenstoffschicht wird darauf durch Dampf abgeschieden. Mit einem Kryptonionenstrahl werden die Kohlenstoff- und die Siliziumschicht gleichzeitig an ihrer Grenzfläche vermischt, um eine 1 nm dicke Siliziumkarbidschicht zu bilden, wobei gleichzeitig der überschüssige Kohlenstoff entfernt wird und wobei die Siliziumkarbidoberfläche auf eine Rauheit von weniger als 0,25 nm geschliffen wird. Mit einer Wellenlänge von 13,2 nm beträgt das Reflexionsvermögen bei Lagerung in Luft sowohl nach der Herstellung als auch 200 Tage später 70%.
Vergleichsbeispiel 2
101 Schichten mit einer Dicke von 2,6 nm oder 4 nm aus Molybdän und Silizium werden durch Dampf auf ein Siliziumsubstrat abgeschieden. Die oberste Schicht ist eine Siliziumschicht. Eine 1,5 nm dicke Aluminiumschicht wird darauf durch Dampf abgeschieden. Gleichzeitig wird die schützende Schicht mit einem Kryptonionenstrahl auf ihrer Oberfläche auf eine Rauheit von weniger als 0,25 nm geschliffen. Mit einer Wellenlänge von 13,2 nm beträgt das Reflexionsvermögen bei Lagerung in Luft sowohl nach der Herstellung als auch 200 Tage später 70%.
Vergleichsbeispiel 3
101 Schichten mit einer Dicke von 2,6 nm oder 4 nm aus Molybdän und Silizium werden durch Dampf auf ein Siliziumsubstrat abgeschieden. Die oberste Schicht ist eine Siliziumschicht. Unterstützt durch einen Stickstoffionenstrahl wird Titan durch Dampf darauf abgeschieden, so dass eine 1,2 nm dicke Titannitridschicht gebildet wird. Gleichzeitig wird die schützende Schicht mit einem Ionenstrahl auf ihrer Oberfläche auf eine Rauheit von weniger als 0,25 nm geschliffen. Mit einer Wellenlänge von 12,9 nm beträgt das Reflexionsvermögen bei Lagerung in Luft sowohl nach der Herstellung als auch 200 Tage später 68%.
Vergleichsbeispiel 4
101 Schichten mit einer Dicke von 2,6 nm oder 4 nm aus Molybdän und Silizium werden durch Dampf auf ein Siliziumsubstrat abgeschieden. Die oberste Schicht ist eine Silizium- oder Molybdänschicht. Unterstützt durch einen Ionenstrahl wird eine 1 nm dicke Rutheniumschicht darauf aufgebracht. Die Energieeingabe des Ionenstrahls führt zu einer Verdichtung der Rutheniumschicht und zu einer Glättung der Oberfläche der Rutheniumschicht auf eine Rauheit von weniger als 0,25 nm. Mit einer Wellenlänge von 13,0 nm beträgt das Reflexionsvermögen nach mehrstündiger Aussetzung einer EUV-Strahlung in einer Vakuumumgebung 69,5%.
Vergleichsbeispiel 5
Insgesamt 101 Schichten aus Molybdän und Silizium von jeweils 2,6 und 4 nm wurden auf ein Siliziumsubstrat abgeschieden. Die oberste Schicht ist eine Siliziumschicht. Danach wird eine dünne, 2 nm dicke Kohlenstoffschicht unter gleichzeitiger Verwendung eines Ionenstrahls, der auf die gerade hergestellte Schicht aufgebracht wird, abgeschieden. Die von dem Ionenstrahl bereitgestellte Energie führt zu einer dichten und verschlossenen Kohlenstoffschicht mit einer vorteilhaften atomaren Struktur, die sie gegen Oxidation in einer sauerstoff- oder wasserhaltigen Umgebung, zum Beispiel bei einem Partialdruck von 10^–6 mbar resistent macht. Für eine Wellenlänge von 13,5 nm beträgt das Reflexionsvermögen sowohl kurz nach der Herstellung des Mehrschichtsystems als auch nach der Aussetzung des Mehrschichtsystems einer EUV-Strahlung in einer Vakuumumgebung mit bestimmten Partialdrücken von Wasser oder Sauerstoff 68,0%. Wenn die Kohlenstoffschicht während der Herstellung unter zusätzlicher Verwendung eines Ionenstrahls hergestellt wird, hat sie das Mehrschichtsystem gegen Zersetzung oder Verunreinigung unter EUV-Aussetzung resistent gemacht.
Vergleichsbeispiel 6
Das Mehrschichtsystem aus Beispiel 5 wird mit einem gesteuerten Umgebungsdruck von Sauerstoff während der Aussetzung der EUV-Strahlung in einer Vakuumumgebung gehalten. Das Reflexionsvermögen des Mehrschichtsystems verschlechtert sich während der Aussetzung nicht, was einen Ausgleich von Verunreinigung und In-Situ-Reinigungsprozessen suggeriert.
Vergleichsbeispiel 7
Insgesamt 101 Schichten aus Molybdän und Silizium von jeweils 2,6 und 4 nm wurden auf ein Siliziumsubstrat abgeschieden. Die oberste Schicht ist eine Siliziumschicht. Danach wird eine dünne, 2 nm dicke Kohlenstoffschicht unter gleichzeitiger Verwendung eines Ionenstrahls abgeschieden. Danach wird die Oberfläche mehrere Stunden lang einer EUV-Strahlung von 13,5 nm in einem Vakuum mit einem Partialdruck von Wasser bei 10^–6 mbar und einem Partialdruck von Sauerstoff von 10^–4 mbar ausgesetzt. Der Sauerstoff verteilt sich in den Kohlenstoff- und Siliziumschichten und reagiert mit diesen, was zu einer Passivierungsschicht führt, die gegen Oxidation unter EUV-Strahlung in einer sauerstoffhaltigen Umgebung resistent ist. Für eine Wellenlänge von 13,5 nm beträgt das Reflexionsvermögen nach Herstellung des Mehrschichtsystems 68$ und kann nach der Aussetzung der EUV-Strahlung etwa 0,5% ab- oder zunehmen, wonach es unter EUV-Strahlung und bei Lagerung in Luft konstant bleiben wird.
Beispiel
Insgesamt 101 Schichten aus Molybdän und Silizium von jeweils 2,6 und 4 nm wurden auf ein Siliziumsubstrat abgeschieden. Die oberste Schicht ist eine Silizium- oder Molybdänschicht. Danach wurden zwei schützende Schichten beginnend mit einer Kohlenstoffschicht von 2 nm gefolgt von einer Rutheniumschicht von 2 nm abgeschieden. Die Kohlenstoff- und Rutheniumschichten werden unter gleichzeitiger Verwendung eines Ionenstrahls abgeschieden. Für eine Wellenlänge von 13,5 nm beträgt das Reflexionsvermögen nach der Herstellung 70% und bleibt bei Lagerung in Luft konstant und kann sich um weniger als 0,5% (Zunahme oder Abnahme) unter EUV-Strahlung verändern.
Vergleichsbeispiel 8
Ein Molybdänsiliziumspiegel aus 50 Schichtpaaren, die aus 2,6 nm Mo und 4 nm Si und Molybdän als die äußerste Schicht bestehen, weist unmittelbar nach der Herstellung, vor Inkontakttreten mit Luft, ein Reflexionsvermögen von 69% mit einer Wellenlänge von jeweils 13 nm und nach mehrstündiger Aussetzung einer EUV-Strahlung in einer Vakuumumgebung ein Reflexionsvermögen von 55% mit einer Wellenlänge von jeweils 13 nm auf.

Claims

Reflektives Mehrschichtsystem für den extrem ultravioletten Wellenlängenbereich, hergestellt aus 1.1 abwechselnden Schichten von Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes oder Absorptionskoeffizienten und aus 1.2 einem schützenden Bedeckungsschichtsystem, dadurch gekennzeichnet, dass das schützende Bedeckungsschichtsystem aus: Kohlenstoff, der mit Ruthenium abgedeckt ist, Siliziumkarbid, das mit Ruthenium abgedeckt ist, Molybdänkarbid, das mit Ruthenium abgedeckt ist, Aluminiumoxid, das mit Ruthenium abgedeckt ist, Titannitrid, das mit Ruthenium abgedeckt ist, oder Titandioxid, das mit Ruthenium abgedeckt ist besteht.
Herstellungsverfahren für ein reflektives Mehrschichtsystem für den extrem ultravioletten Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzschichtsystem direkt auf die äußerste Schicht des Mehrschichtsystems aufgebracht wird und dass einige oder alle Schichten des Schutzschichtsystems während ihrer Herstellung mit Ionenstrahlunterstützung hergestellt werden.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere inerte Gase für den Ionenstrahl benutzt werden.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ionenstrahl benutzt wird, der Ar, Kr, Sauerstoff, Kohlenstoff oder Stickstoff enthält. der Ar, Kr, Sauerstoff, Kohlenstoff oder Stickstoff enthält.
Herstellungsverfahren nach einem Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzschichtsystem mindestens eine Kohlenstoffschicht umfasst, die mit Ionenstrahlunterstützung abgeschieden wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffschutzschicht nach der Abscheidung mindestens einer extrem ultravioletten Strahlung, einem Elektronenstrahl oder erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussetzung in einer Umgebung sauerstoffhaltiger Gase durchgeführt wird.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der schützenden Bedeckungsschicht mit Atomdicke abgeschieden wird und dass danach das Metall in einen Oxid- oder Nitrid- oder Karbidzustand verwandelt wird, indem Sauerstoff- oder Stickstoff- oder Kohlenstoffionen mit niedriger Energie aufgebracht werden.