DE102016212361A1

DE102016212361A1 - Optisches Gitter und optische Anordnung damit

Info

Publication number: DE102016212361A1
Application number: DE102016212361.0A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Brück; Michael Gerhard; Vitaliy Shklover
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2016-07-06
Filing date: 2016-07-06
Publication date: 2018-01-11
Also published as: JP2019521391A; WO2018007086A1; JP7199227B2; US20190137668A1; US10578783B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches Gitter (8), umfassend: ein Substrat (9), an dessen Oberfläche (9a) eine periodische Struktur (10) gebildet ist, die zur Beugung von einfallender Strahlung (11), insbesondere von einfallender EUV-Strahlung, mit einer vorgegebenen Wellenlänge (λT) in eine vorgegebene Beugungsordnung, insbesondere in die erste Beugungsordnung (m = +1), ausgebildet ist. Das optische Gitter (8) umfasst eine auf die periodische Struktur (10) aufgebrachte Beschichtung (12), die mindestens eine Schicht (13, 14) aufweist, die zur Unterdrückung der Beugung der einfallenden Strahlung (11) in mindestens eine höhere Beugungsordnung (m = +2, ...) als in die vorgegebene Beugungsordnung (m = +1) ausgebildet ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein optisches Gitter, umfassend: ein Substrat, an dessen Oberfläche eine periodische Struktur gebildet ist, die zur Beugung von einfallender Strahlung, insbesondere von einfallender EUV-Strahlung, mit einer vorgegebenen Wellenlänge in eine vorgegebene Beugungsordnung, insbesondere in die erste Beugungsordnung, ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch eine optische Anordnung mit einem solchen optischen Gitter.
Das hier beschriebene optische Gitter, genauer gesagt dessen periodische Struktur, weist typischer Weise eine so genannte Blaze-Struktur auf, um die Beugung der einfallenden Strahlung in eine vorgegebene Beugungsordnung zu ermöglichen. Eine Blaze-Struktur bzw. ein Blaze-Gitter ist typischer Weise gestuft und eine jeweilige Struktur weist einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt in der Art eines Sägezahns auf. Die periodische Struktur in Form der Blaze-Struktur ist derart optimiert, dass möglichst viel Intensität der einfallenden Strahlung in einer vorgegebenen Beugungsordnung (typischer Weise in der 1. Beugungsordnung) konzentriert wird, während die Intensität, die in die anderen Beugungsordnungen gebeugt wird, idealer Weise minimiert wird. Da sich dies typischer Weise nur für eine einzige vorgegebene Wellenlänge exakt erreichen lässt, wird ein Blaze-Gitter neben der Beugungsordnung, für welche das optische Gitter optimiert ist, auch durch die vorgegebene Wellenlänge (Blaze-Wellenlänge) charakterisiert, welche in diese Beugungsordnung gebeugt wird.
Optische Gitter mit Blaze-Strukturen können beispielsweise als Monochromatoren für EUV-Strahlung, d.h. für Strahlung bei Wellenlängen zwischen ca. 5 nm und ca. 35 nm, verwendet werden. In diesem Wellenlängenbereich ist das optischen Gitter typischer Weise als reflektierendes Gitter ausgebildet, welches dazu dient, aus der einfallenden Strahlung die vorgegebene Wellenlänge zu selektieren, d.h. die an dem optischen Gitter reflektierte bzw. gebeugte Strahlung weist idealer Weise nur die vorgegebene Wellenlänge auf, d.h. diese ist monochromatisiert. Allerdings können bei derartigen optischen Gittern in der Regel nicht alle Nebenordnungen unterdrückt werden, so dass es in der monochromatisierten EUV-Strahlung zu unerwünschten Strahlungsanteilen bei anderen Wellenlängen kommt, die auf Beugung in höhere Beugungsordnungen zurückzuführen sind.
Ein weiteres Problem stellt die polarisierende Wirkung bei der Reflexion bzw. Beugung an einem solchen optischen Gitter dar, da dieses typischer Weise für eine Polarisationskomponente senkrecht zu einer Einfallsebene der einfallenden Strahlung (s-Polarisation) andere Reflexionseigenschaften aufweist als für eine Polarisationskomponente parallel zu einer Einfallsebene der einfallenden Strahlung (p-Polarisation). Auch bei einer ggf. erfolgenden Totalreflexion kommt es zu einer Polarisierung der an dem optischen Gitter reflektierten bzw. gebeugten Strahlung.
Aus der DE 10 2015 203 572 A1 ist ein optisches Gitter bekannt geworden, welches eine periodische Struktur aufweist, die durch eine Überlagerung einer Blaze-Struktur und einer periodischen Modifikationsstruktur gebildet ist. Die Modifikationsstruktur kann dieselbe Periode wie die Blaze-Struktur und daher eine feste Phasenbeziehung zu der Blaze-Struktur aufweisen. Auf diese Weise soll eine Unterdrückung höherer Beugungsordnungen in dem durch die Blaze-Struktur reflektierten Licht erreicht werden.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein optisches Gitter sowie eine optische Anordnung mit mindestens einem solchen optischen Gitter bereitzustellen, bei denen die Beugung in höhere Beugungsordnungen als in die vorgegebene Beugungsordnung möglichst weitgehend unterdrückt wird.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein optisches Gitter der eingangs genannten Art, bei dem auf die periodische Struktur eine Beschichtung aufgebracht ist, die mindestens eine Schicht aufweist, die zur Unterdrückung der Beugung der einfallenden Strahlung in höhere Beugungsordnungen als in die vorgegebene Beugungsordnung ausgebildet ist.
Bei herkömmlichen Gitter-Monochromatoren werden die Materialien sowie die dort ggf. vorhandenen Beschichtungen typischer Weise unter dem Gesichtspunkt ausgewählt, die Reflektivität bzw. Beugung in die vorgegebene Beugungsordnung zu maximieren. Die hier vorgeschlagene Beschichtung dient demgegenüber zur gezielten Unterdrückung bzw. Minimierung höherer Beugungsordnungen bei möglichst hoher Reflektivität des Gitters für die vorgegebene Wellenlänge. Die hier vorgeschlagene Beschichtung weist zu diesem Zweck mindestens eine (dünne) Schicht auf. Die Dicke der gesamten Beschichtung liegt in der Regel bei weniger als 1 µm. Handelt es sich bei der vorgegebenen Beugungsordnung um die 1. Beugungsordnung, so liegen die Wellenlängen der höheren Beugungsordnungen bei einem ganzzahligen Bruchteil, d.h. der Hälfte, einem Drittel, einem Viertel, ... der 1. Beugungsordnung. Daher können wellenlängenabhängige Eigenschaften der Schicht(en), typischer Weise der Materialien der Schicht(en), ausgenutzt werden, um die gewünschte Unterdrückung höherer Beugungsordnungen zu bewirken.
Bei einer Ausführungsform ist mindestens eine Schicht der Beschichtung als Totalreflexionsschicht mit einem Totalreflexionswinkel ausgebildet, der für die vorgegebene Beugungsordnung kleiner ist als ein Einfallswinkel der einfallenden Strahlung und der für mindestens eine höhere Beugungsordnung größer ist als der Einfallswinkel der einfallenden Strahlung. Die Totalreflexionsschicht dient in diesem Fall dazu, bei der vorgegebenen Wellenlänge einfallende Strahlung total zu reflektieren, um dadurch eine maximale Reflektivität für die vorgegebene Wellenlänge zu erzeugen, während für mindestens eine, typischer Weise zumindest die nächst größere höhere Beugungsordnung (z.B. entsprechend der Hälfte, einem Drittel, einem Viertel, ... der vorgegebenen Wellenlänge) der Totalreflexionswinkel nicht erreicht wird, so dass diese Beugungsordnung(en) bzw. die diesen Beugungsordnungen zugeordneten Wellenlängen an der Totalreflexionsschicht keine Totalreflexion erfahren und daher an dem optischen Gitter mit einer sehr viel geringeren Reflektivität reflektiert werden.
Für die Bereitstellung einer solchen Totalreflexionsschicht kann ausgenutzt werden, dass für den Totalreflexionswinkel α_T gilt: α_T = √2δ(E),
wobei δ(E) den wellenlängenabhängigen Realteil des Brechungsindex des Materials der Totalreflexionsschicht bezeichnet. Durch die Wahl eines geeigneten Materials, bei dem bei kleineren Wellenlängen als der vorgegebenen Wellenlänge der Realteil des Brechungsindex und somit auch der Totalreflexionswinkel α_T deutlich ansteigt, so dass bei höheren Beugungsordnungen der Totalreflexionswinkel α_T größer als der Einfallswinkel ist, während der Totalreflexionswinkel bei der vorgegebenen Wellenlänge kleiner als der Einfallswinkel ist, kann daher die gewünschte Unterdrückung höherer Beugungsordnungen erfolgen.
Der Einfallswinkel liegt innerhalb eines typischer Weise schmalen Arbeitswinkelbereichs des optischen Gitters, der beispielsweise eine Breite von z.B. ca. 10° oder weniger aufweisen kann. Der Arbeitswinkelbereich kann beispielsweise zwischen einem minimalen Einfallswinkel von ca. 70°, 72° oder 74° und einem maximalen Einfallswinkel von ca. 80° oder ca. 78° liegen.
Bei einer Weiterbildung ist die Totalreflexionsschicht aus einem Material gebildet, das bei der vorgegebenen Wellenlänge eine Absorptionslänge von mehr als 10 nm, bevorzugt von mehr als 50 nm, aufweist. Das Material der Totalreflexionsschicht sollte bei der vorgegebenen Wellenlänge nicht zu stark absorbieren, da aufgrund der evaneszenten Welle, d.h. des Teils des E-Feldes, welches bei der Totalreflexion in das Material der Totalreflexionsschicht eindringt, ansonsten zu einer starken Dämpfung der Totalreflexion und somit zu einer Reduzierung der Reflektivität des optischen Gitters für die vorgegebene Wellenlänge kommt. Je größer die Absorptionslänge ist, d.h. die Länge, die benötigt wird, bis die Intensität der auf die Oberfläche der Totalreflexionsschicht einfallenden Strahlung auf 1/e, d.h. auf ca. 63%, abgefallen ist, desto geringer ist die Absorption.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Material der Totalreflexionsschicht ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Zr, Pd, C, Ru, Sn, Cd, Nb, Mo, und deren Verbindungen, insbesondere deren Legierungen, Karbide, Nitride, Boride oder Silizide. Die hier genannten Materialien erfüllen für eine vorgegebene Wellenlänge sowohl die Bedingung an die Totalreflexion als auch die Bedingung der vergleichsweise geringen Absorption bei der vorgegebenen Wellenlänge. Zr, Pd, C, Nb, Mo und Ru, deren Legierungen, Karbide, Nitride, Boride oder Silizide erfüllen diese beiden Bedingungen typischer Weise für eine vorgegebene Wellenlänge zwischen 13 nm und 16 nm, beispielsweise bei ca. 13,5 nm, während Sn und Cd und deren Verbindungen, insbesondere deren Legierungen, Karbide, Nitride, Boride oder Silizide, diese Bedingung bei einer Wellenlänge zwischen 6 nm und 8 nm, beispielsweise bei ca. 6,5 nm, erfüllen.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist mindestens eine Schicht der Beschichtung als Absorberschicht ausgebildet, die für die vorgegebene Beugungsordnung eine größere Absorptionslänge aufweist als für mindestens eine höhere Beugungsordnung. Die Absorberschicht sollte für die vorgegebene Beugungsordnung eine möglichst geringe Absorption aufweisen, die zu höheren Beugungsordnungen (d.h. zu geringeren Wellenlängen) möglichst stark abfällt, was ebenfalls durch die Wahl eines geeigneten Materials für die Absorberschicht erreicht werden kann. Bei der höheren Beugungsordnung kann es sich beispielsweise um die zur vorgegebenen Beugungsordnung nächst größere Beugungsordnung handeln. Handelt es sich bei der vorgegebenen Beugungsordnung um die 1. Beugungsordnung, kann es sich bei der höheren Beugungsordnung z.B. um die 2. Beugungsordnung handeln, deren Wellenlänge der Hälfte der vorgegebenen Wellenlänge entspricht, die an dem optischen Gitter reflektiert bzw. gebeugt werden soll.
Insbesondere für den Fall, dass die Absorberschicht die oberste Schicht der Beschichtung bildet, sollte das Material der Absorberschicht so gewählt werden, dass dieses in der Umgebung, in der das optische Gitter angeordnet ist, möglichst nicht degradiert bzw. nicht oxidiert. Es versteht sich, dass diese Bedingung generell durch die oberste Schicht der Beschichtung erfüllt sein sollte, unabhängig davon, ob es sich bei dieser um eine Absorberschicht handelt.
Bei einer weiteren Weiterbildung weist die Absorberschicht einen Totalreflexionswinkel auf, der für die vorgegebene Beugungsordnung größer ist als ein Einfallswinkel der einfallenden Strahlung, d.h. die Absorberschicht sollte keine Totalreflexion der einfallenden Strahlung bewirken. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass die Absorberschicht auf eine Totalreflexionsschicht aufgebracht wird, da ansonsten die Strahlung nicht bzw. nur in geringem Maß zu der darunter liegenden Totalreflexionsschicht durchdringen kann.
Bei einer Weiterbildung ist das Material der Absorberschicht ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Si, Mo, deren Karbide, Nitride, Oxide, Boride und MoSi₂. Diese Materialien erfüllen für jeweils mindestens eine vorgegebene Wellenlänge im EUV-Wellenlängenbereich die weiter oben beschriebenen Bedingungen an die Absorberschicht. Si und seine Verbindungen, insbesondere seine Karbide, Nitride, Oxide, Boride erfüllen diese Bedingungen typischer Weise für eine Wellenlänge zwischen 13 nm und 16 nm, beispielsweise bei ca. 13,5 nm, während Mo und seine Verbindungen, insbesondere deren Karbide, Nitride, Oxide, Boride diese Bedingung bei einer Wellenlänge zwischen 6 nm und 8 nm, beispielsweise bei ca. 6,5 nm, erfüllt. Es hat sich gezeigt, dass das Aufbringen der Absorberschicht auf eine Totalreflexionsschicht bzw. auf die periodische Struktur z.B. aus SiC eine deutlich stärkere Unterdrückung höherer Beugungsordnungen bewirken kann als ein in Transmission betriebener Wellenlängenfilter aus demselben Material mit identischer oder ggf. sogar größerer Dicke. Die Verwendung der Absorberschicht als Teil der Beschichtung ist somit vorteilhaft, weil für die gleiche Dämpfung höherer Beugungsordnungen die Dicke einer solchen Absorberschicht geringer und somit die Reflektivität für die vorgegebene Wellenlänge größer ist als bei der Verwendung eines in Transmission betriebenen Wellenlängenfilters.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Absorberschicht auf die Totalreflexionsschicht aufgebracht. Die Kombination aus der Totalreflexionsschicht mit einer darüber angebrachten Absorberschicht hat sich als besonders vorteilhaft für die Unterdrückung von höheren Beugungsordnungen herausgestellt. Die Absorptionseigenschaften der Absorberschicht für höhere Beugungsordnungen sind gegenüber einem herkömmlichen Transmissionsfilter aus einer Absorberschicht mit identischer Dicke aufgrund des streifenden Einfalls (Totalreflexion) verbessert. Zudem kann durch eine geeignete Wahl der Schichtdicke der Absorberschicht eine destruktive Interferenz für die höheren Beugungsordnungen erzeugt werden (s.u.).
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Beschichtung mindestens eine Schicht auf, die ausgebildet ist, einfallende Strahlung mit einem ersten Polarisationszustand senkrecht zu einer Einfallsebene auf das optische Gitter (s-Polarisation) stärker in die vorgegebene Beugungsordnung zu beugen als einfallende Strahlung mit einem zweiten, zum ersten senkrechten Polarisationszustand (p-Polarisation). Bei der Schicht kann es sich insbesondere um die weiter oben beschriebene Absorberschicht handeln, d.h. die Absorberschicht kann auch dazu dienen, die Polarisation der reflektierten bzw. in die vorgegebene Beugungsordnung gestreuten Strahlung stärker in Richtung zur s-Polarisation zu verschieben bzw. das Verhältnis zwischen dem s-polarisierten Strahlungsanteil und dem p-polarisierten Strahlungsanteil zu erhöhen.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Beschichtung mindestens eine Schicht auf, deren Dicke und Material derart gewählt sind, dass für die einfallende Strahlung in der vorgegebenen Beugungsordnung und mit der vorgegebenen Wellenlänge konstruktive Interferenz und für mindestens eine höhere Beugungsordnung destruktive Interferenz auftritt. Bei der Beugungsordnung, in der konstruktive Interferenz auftritt, kann es sich insbesondere um die 1. Beugungsordnung handeln, bei der höheren Beugungsordnung kann es sich beispielsweise um die 2. Beugungsordnung handeln, in der es aufgrund der destruktiven Interferenz zu einer starken Dämpfung kommt. Bei der Schicht, deren Dicke und Material geeignet gewählt wird, kann es sich beispielsweise um die Absorberschicht handeln, die auf die Totalreflexionsschicht aufgebracht ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform liegt die vorgegebene Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich zwischen 13 nm und 16 nm, bevorzugt bei 13,5 nm. EUV-Strahlung in diesem Wellenlängenbereich wird bei derzeit im Betrieb befindlichen EUV-Lithographiesystemen, insbesondere bei EUV-Lithographieanlagen, als Nutz- bzw. als Betriebswellenlänge verwendet. Ein optisches Gitter, bei dem die vorgegebene Wellenlänge in diesem Wellenlängenbereich liegt, kann daher als Monochromator dienen, um aus der von einer EUV-Strahlungsquelle in einem typischer Weise vergleichsweise breiten Wellenlängenband emittierten Strahlung die Nutzwellenlänge herauszufiltern.
Bei einer Weiterbildung weist die Beschichtung eine Totalreflexionsschicht aus Ru, Zr, Pd, Mo, Nb, deren Karbide, Nitride, Oxide, Boride und C und eine auf die Totalreflexionsschicht aufgebrachte Absorberschicht aus Si, SiC, Si₃N₄, SiO, SiO₂ auf. Es hat sich gezeigt, dass sowohl Ru, Zr, Pd, Mo, Nb, deren Karbide, Nitride, Oxide, Boride und C als Materialien für die Totalreflexionsschicht bzw. SiC und die weiteren hier genannten Materialien als Material für die Absorberschicht die oben beschriebenen Bedingungen bzw. Anforderungen an derartige Schichtmaterialien für den Wellenlängenbereich zwischen ca. 13 nm und ca. 16 nm, insbesondere bei ca. 13,5 nm, für einen geeigneten Einfallswinkel bzw. für einen geeigneten Arbeits-Einfallswinkelbereich erfüllen.
Bei einer alternativen Ausführungsform liegt die vorgegebene Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich zwischen 6 nm und 8 nm, bevorzugt bei 6,5 nm. Zukünftige Lithographiesysteme für den EUV-Wellenlängenbereich werden ggf. mit kleineren Wellenlängen betrieben, die beispielsweise in dem hier angegebenen Wellenlängenbereich liegen können. Ein optisches Gitter, bei dem die vorgegebene Wellenlänge in dem angegebenen Wellenlängenbereich liegt, kann daher als Monochromator zur Filterung einer entsprechenden Nutzwellenlänge aus einem vergleichsweise breiten Wellenlängenband einer EUV-Lichtquelle dienen.
Bei einer Weiterbildung weist die Beschichtung eine Totalreflexionsschicht aus Cd oder Sn und eine Absorberschicht aus Mo auf. Diese Materialien erfüllen für den angegebenen Wellenlängenbereich zwischen 6 nm und 8 nm, insbesondere bei 6,5 nm, die weiter oben angegebenen Bedingungen an die Totalreflexionsschicht bzw. an die Absorberschicht.
Auch für andere als die beiden hier beschriebenen Wellenlängenbereiche können Materialien für Schichten aufgefunden werden, welche zu einer Unterdrückung der Beugung der einfallenden Strahlung in höhere Beugungsordnungen als in die vorgegebene, beispielsweise in die erste Beugungsordnung ausgebildet sind. Das optische Gitter mit den gewünschten Eigenschaften kann daher auch für eine vorgegebene Wellenlänge im (weichen) Röntgen-Bereich oder ggf. im VUV-Wellenlängenbereich bei Wellenlängen von weniger als 250 nm dienen.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die periodische Struktur eine Blaze-Struktur. Wie weiter oben beschrieben wurde, dient eine Blaze-Struktur dazu, die Intensität der einfallenden Strahlung bei einer vorgegebenen Wellenlänge in einer vorgegebenen Beugungsordnung zu bündeln. Die periodische Struktur kann aus einer einzigen Blaze-Struktur mit typischer Weise im Wesentlichen dreieckförmiger Geometrie und einem einzigen Blaze-Winkel bestehen, es ist aber auch möglich, dass der Blaze-Struktur eine periodische Modifikationsstruktur überlagert ist, beispielsweise wie dies in der eingangs zitierten DE 10 2015 203 572 A1 der Fall ist, welche durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Insbesondere kann die periodische Modifikationsstruktur dieselbe Periodenlänge wie die Blaze-Struktur aufweisen.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist das optische Gitter für einfallende Strahlung mit der vorgegebenen Wellenlänge in der vorgegebenen Beugungsordnung eine Reflektivität von mehr als 50 %, bevorzugt von mehr als 60 %, insbesondere von mehr als 70 % auf. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann durch eine geeignete Wahl der Materialien sowie ggf. der Dicken der Schichten der Beschichtung nicht nur die Beugung in höhere Beugungsordnungen wirksam unterdrückt werden, um dadurch die Kontamination der an dem optischen Gitter gebeugten bzw. reflektierten Strahlung mit anderen Wellenlängen zu verringern, sondern gleichzeitig auch die Reflektivität des Gitters bei der Beugung in die vorgegebene Beugungsordnung auf einem vergleichsweise hohen Wert gehalten werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist realisiert in einer optischen Anordnung, insbesondere einem EUV-Lithographiesystem, umfassend: eine Lichtquelle zur Erzeugung von Strahlung, insbesondere zur Erzeugung von EUV-Strahlung, sowie mindestens ein optisches Gitter wie weiter oben beschrieben zur Beugung von Strahlung der Lichtquelle bei der vorgegebenen Wellenlänge in die vorgegebene Beugungsordnung. Das optische Gitter dient in diesem Fall typischer Weise als Monochromator für die breitbandig emittierte Strahlung der Lichtquelle, um die Nutzwellenlänge aus dem Spektrum der Lichtquelle zu selektieren.
Unter einem EUV-Lithographiesystem wird im Sinne dieser Anmeldung ein optisches System verstanden, welches auf dem Gebiet der EUV-Lithographie eingesetzt werden kann. Neben einer EUV-Lithographieanlage, welche zur Herstellung von Halbleiterbauelementen dient, kann es sich bei dem optischen System beispielsweise um ein Inspektionssystem zur Inspektion einer in einer EUV-Lithographieanlage verwendeten Photomaske (im Folgenden auch Retikel genannt), zur Inspektion eines zu strukturierenden Halbleitersubstrats (im Folgenden auch Wafer genannt) oder um ein Metrologiesystem handeln, welches zur Vermessung einer EUV-Lithographieanlage oder von Teilen davon, beispielsweise zur Vermessung eines Projektionssystems, eingesetzt wird.
Bei einer Ausführungsform ist die optische Anordnung derart ausgebildet, dass die einfallende Strahlung bei mindestens einem Einfallswinkel in einem Einfallswinkelbereich zwischen 70° und 90°, bevorzugt zwischen 72° und 78°, insbesondere zwischen 74° und 76°, oder zwischen 80° und 88°, bevorzugt zwischen 82° und 86° auf das optische Gitter trifft. Das optische Gitter ist zu diesem Zweck bezüglich der einfallenden Strahlung, typischer Weise bezüglich der Lichtquelle, geeignet ausgerichtet. Die einfallende Strahlung kann ggf. auch auf einen kleineren Einfallswinkelbereich von z.B. zwischen ca. 74° und ca. 76° oder zwischen 82° und 86° beschränkt auf das optische Gitter auftreffen. Gegebenenfalls lässt sich der Einfallswinkelbereich durch eine Relativbewegung zwischen dem optischen Gitter und der einfallenden Strahlung, beispielsweise durch ein Verkippen des optischen Gitters, in gewissen Grenzen verändern. In der Regel werden umso größere Einfallswinkel verwendet, je kleiner die vorgegebene Wellenlänge ist.
Die Einfallswinkel werden wie allgemein üblich bezogen auf die Flächennormale der in der Regel planen Oberfläche des Substrats des optischen Gitters gemessen. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann durch den Einsatz des optischen Gitters mit den weiter oben beschriebenen Eigenschaften als Monochromator die Kontamination der in die vorgegebene Beugungsordnung gebeugten Strahlung mit anderen Wellenlängen verhindert werden, ohne dass hierbei die Reflektivität des optischen Gitters für die einfallende Strahlung mit der vorgegebenen Wellenlänge bzw. der Nutzwellenlänge signifikant abnimmt. Das optische Gitter kann ggf. auch zu anderen Zwecken verwendet werden als zur Monochromatisierung von einfallender Strahlung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
1 eine schematische Darstellung einer EUV-Lithographieanlage mit einem Monochromator in Form eines optischen Gitters,
2 eine schematische Darstellung eines Details des optischen Gitters mit einer Beschichtung, die eine Totalreflexionsschicht und eine Absorberschicht aufweist,
3a, b schematische Darstellungen des Totalreflexionswinkels und der Absorptionslänge von ZrN als Material der Totalreflexionsschicht in Abhängigkeit von der Wellenlänge,
4a, b schematische Darstellungen der Reflektivität eines optischen Gitters mit einer Totalreflexionsschicht in Form von ZrN in Abhängigkeit von der Wellenlänge in einer logarithmischen und einer linearen Skala,
5a, b schematische Darstellungen des Totalreflexionswinkels und der Absorptionslänge von SiC als Material der Absorberschicht in Abhängigkeit von der Wellenlänge,
6 eine schematische Darstellung der Reflektivität eines optischen Gitters mit einer Totalreflexionsschicht aus Ru und einer Absorberschicht aus SiC in Abhängigkeit von der Wellenlänge,
7a, b schematische Darstellungen der Reflektivität eines optischen Gitters mit einer Totalreflexionsschicht aus ZrN und einer Absorberschicht aus SiC in Abhängigkeit von der Wellenlänge mit einer logarithmischen sowie mit einer linearen Skala,
8a, b schematische Darstellungen der Dämpfung der Absorberschicht aus SiC sowie eines Transmissionsfilters aus SiC in Abhängigkeit von der Wellenlänge,
9a, b schematische Darstellungen des Totalreflexionswinkels und der Absorptionslänge von Mo als Material der Absorberschicht in Abhängigkeit von der Wellenlänge,
10a, b schematische Darstellungen der Reflektivität eines optischen Gitters mit einer Totalreflexionsschicht aus Cd und einer Absorberschicht aus Mo in Abhängigkeit von der Wellenlänge in einer logarithmischen sowie in einer linearen Skala,
11a, b schematische Darstellungen der Reflektivität eines optischen Gitters mit einer Totalreflexionsschicht aus Sn und einer Absorberschicht aus Mo in Abhängigkeit von der Wellenlänge in einer logarithmischen sowie in einer linearen Skala, sowie
12 eine schematische Darstellung der Reflektivität einer Absorberschicht aus SiC bei zwei unterschiedlichen Schichtdicken.
In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
In 1 ist schematisch ein EUV-Lithographiesystem in Form einer EUV-Lithographieanlage 1 gezeigt, welche aus einem Strahlformungssystem 2, einem Beleuchtungssystem 3 und einem Projektionssystem 4 besteht, die in separaten Vakuum-Gehäusen untergebracht und aufeinander folgend in einem von einer EUV-Lichtquelle 5 des Strahlformungssystems 2 ausgehenden Strahlengang 6 angeordnet sind. Als EUV-Lichtquelle 5 kann beispielsweise eine Plasmaquelle oder ein Synchrotron dienen. Die aus der EUV-Lichtquelle 5 austretende Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen ca. 5 nm und ca. 20 nm wird zunächst in einem Kollimator 7 gebündelt. Mit Hilfe eines nachfolgenden Monochromators in Form eines optischen Gitters 8 kann die gewünschte Nutzwellenlänge λ_T herausgefiltert werden. Gegebenenfalls kann hierbei eine Variation des Einfallswinkelbereichs erfolgen, wie durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Im EUV-Wellenlängenbereich sind der Kollimator 7 und der Monochromator 8 üblicherweise als reflektive optische Elemente ausgebildet.
Die im Strahlformungssystem 2 im Hinblick auf Wellenlänge und räumliche Verteilung behandelte EUV-Strahlung bei der Nutzwellenlänge λ_T wird in das Beleuchtungssystem 3 eingeführt, welches ein erstes und zweites reflektives optisches Element M1, M2 aufweist. Die beiden reflektiven optischen Elemente M1, M2 leiten die Strahlung auf eine Fotomaske M als weiterem reflektiven optischen Element, welche eine Struktur aufweist, die mittels des Projektionssystems 4 in verkleinertem Maßstab auf einen Wafer W abgebildet wird. Hierzu sind im Projektionssystem 4 ein drittes und viertes reflektives optisches Element M3, M4 vorgesehen. Die reflektiven optischen Elemente M1 bis M4, M weisen jeweils eine optische Oberfläche auf, die im Strahlengang 6 der EUV-Lithographieanlage 1 angeordnet sind.
Der Monochromator des EUV-Lithographiesystems 1 von 1 ist als optisches Gitter 8 ausgebildet, das nachfolgend anhand von 2 näher beschrieben wird.
Wie in 2 zu erkennen ist, weist das optische Gitter 8 im gezeigten Beispiel ein Substrat 9 aus Quarzglas auf. Es versteht sich, dass das Substrat 9 auch aus einem anderen Material, beispielsweise aus einer Glaskeramik, oder aus dotiertem Quarzglas gebildet sein kann. An der Oberfläche 9a des Substrats 9 ist eine periodische Struktur in Form einer Blaze-Struktur 10 mit im Querschnitt dreieckigen Stufen gebildet, die eine Periodenlänge bzw. einen Gitterabstand d und einen Blaze-Winkel θ_B aufweisen, unter dem die Stufen zur in 2 gestrichelt dargestellten Horizontalen geneigt sind, entlang derer sich das Substrat 9 bzw. das optische Gitter 8 erstreckt.
Für die Blaze-Struktur gilt die allgemeine Gittergleichung: d × (sin(α) + sin(β_m)) = m λ_T, wobei α den Einfallswinkel und β_m den Ausfallswinkel von einfallender Strahlung 11 sowie m die Beugungsordnung bezeichnen und λ_T die Nutzwellenlänge bzw. eine vorgegebene Wellenlänge bezeichnet, für welche die Blaze-Struktur 10 optimiert ist. Der Ausfallswinkel β, der in 2 gezeigt ist, bezeichnet hierbei den Ausfallswinkel der ersten Beugungsordnung (eigentlich β₁, d.h. m = +1). Für höhere Beugungsordnungen m = +2, m = +3, etc. nehmen die entsprechenden, in 2 nicht gezeigten Ausfallswinkel β₂, β₃, etc. zu.
Die Blaze-Struktur 10, d.h. insbesondere die Gitterkonstante d und der Blaze-Winkel θ_B, sind für die vorgegebene Wellenlänge λ_T und einen vorgegebenen Einfallswinkelbereich derart optimiert, dass die Intensität der einfallenden Strahlung 11 in genau einer Beugungsordnung, im gezeigten Beispiel in der ersten Beugungsordnung (m = +1), konzentriert wird, während die Beugung in die höheren Beugungsordnungen (m = +2, m = +3, ...), bei denen die gebeugte Strahlung Wellenlängen aufweist, die bei ganzzahligen Bruchteilen 1/m der vorgegebenen Wellenlänge λ_T liegen, minimiert werden soll.
Die Beugung von auf das optische Gitter 8 einfallender Strahlung 11 lässt sich mit Hilfe der Blaze-Struktur 10 jedoch nicht für alle höheren Beugungsordnungen m = +2, m = +3, ... vollständig unterdrücken. Daher kann es in der an dem optischen Gitter 8 gebeugten bzw. reflektierten Strahlung 11a zu unerwünschten Wellenlängen-Anteilen kommen, die von der vorgegebenen Wellenlänge λ_T abweichen, so dass die an dem optischen Gitter 8 reflektierte bzw. gebeugte Strahlung 11a nicht vollständig monochromatisiert ist.
Bei dem in 2 gezeigten Beispiel ist auf das Substrat 9 des optischen Gitters 8, genauer gesagt auf die Blaze-Struktur 10, eine Beschichtung 12 aufgebracht, die aus einer Totalreflexionsschicht 13 sowie einer auf die Totalreflexionsschicht 13 aufgebrachten Absorberschicht 14 besteht, die beide zur Unterdrückung der Beugung von einfallender Strahlung 11 an dem optischen Gitter 8 in höhere als in die 1. Beugungsordnung (m = +1) dienen, wie nachfolgend näher beschrieben wird. Die Art der Materialien der Totalreflexionsschicht 13 sowie der Absorberschicht 14 hängt vom der vorgegebenen Wellenlänge λ_T ab, für welche das optische Gitter 8 optimiert ist.
Wie weiter oben erwähnt wurde, liegt die Nutzwellenlänge λ_T der EUV-Lithographieanlage 1, die mit der vorgegebenen Wellenlänge λ_T übereinstimmt, im gezeigten Beispiel bei 13,5 nm. Für diese vorgegebene Wellenlänge λ_T, genauer gesagt für eine vorgegebene Wellenlänge λ_T, die in einem Arbeits-Wellenlängenbereich Δλ₁ zwischen ca. 13 nm und 16 nm liegt, kann als Material für die Totalreflexionsschicht 13 ZrN verwendet werden, wie nachfolgend anhand von 3a, b und 4a, b beschrieben wird.
3a zeigt den Totalreflexionswinkel α_T von ZrN in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ für einen Wellenlängenbereich zwischen ca. 2 nm und ca. 18 nm. Wie in 3a zu erkennen ist, nimmt der Totalreflexionswinkel α_T hin zu kleineren Wellenlängen zu, wobei der Totalreflexionswinkel α_T in dem Arbeits-Wellenlängenbereich Δλ₁ kleiner ist als der Einfallswinkel α der einfallenden Strahlung 11, so dass ZrN für die 1. Beugungsordnung bzw. für eine vorgegebene Wellenlänge λ_T, die in dem Arbeits-Wellenlängenbereich Δλ₁ liegt, als Totalreflexionsschicht 13 wirkt. Für die Unterdrückung der 2. Beugungsordnung, die einem Wellenlängenbereich Δλ₂ zwischen 6,5 nm und 8 nm entspricht, sollte der Totalreflexionswinkel α_T größer sein als der Einfallswinkel α, damit an der Totalreflexionsschicht 13 keine Totalreflexion der 2. Beugungsordnung stattfindet. Wie in 3a zu erkennen ist, ist diese Bedingung für einen Arbeits-Einfallswinkelbereich Δα zwischen einem minimalen Einfallswinkel von ca. 72° und einem maximalen Einfallswinkel von ca. 80° erfüllt. Für einfallende Strahlung 11 mit einem Einfallswinkel α, der zwischen dem minimalen Einfallswinkel α_MIN und dem maximalen Einfallswinkel α_MAX des Arbeits-Einfallswinkelbereichs Δα liegt und welche eine vorgegebene Wellenlänge λ_T aufweist, die in dem Arbeits-Wellenlängenbereich Δλ₁ liegt, unterdrückt die Totalreflexionsschicht 13 aus ZrN somit die Beugung der einfallenden Strahlung 11 in die 2. Beugungsordnung.
3b zeigt die Absorptionslänge L in nm, d.h. diejenige Länge, bei der die Intensität von in das ZrN-Material eindringender Strahlung auf 1/e, d.h. auf ca. 63% der Intensität an der Oberfläche des ZrN-Materials abgefallen ist. Wie in 3b zu erkennen ist, liegt die Absorptionslänge für die vorgegebene Wellenlänge λ_T bzw. für den gesamten Arbeits-Wellenlängenbereich Δλ₁ zwischen ca. 13 nm und ca. 16 nm bei mehr als 50 nm, d.h. die Absorption der Totalreflexionsschicht 13 ist vergleichsweise gering. Entsprechend ergeben sich für drei Einfallswinkel α₁ = 76°, α₂ = 74°, α₃ = 78°aus dem Arbeits-Einfallswinkelbereich die in 4a, b gezeigte Reflektivität R in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ für die hier relevanten Wellenlängen zwischen 2 nm und 18 nm. Wie sich insbesondere aus 4b ergibt, liegt die Reflektivität R der Totalreflexionsschicht 13 bei Wellenlängen im Arbeits-Wellenlängenbereich zwischen 13 nm und 16 nm, insbesondere bei 13,5 nm, bei mehr als ca. 50 %, für den dritten Einfallswinkel α₃ von ca. 78° sogar bei mehr als ca. 70 %.
Bei dem hier beschriebenen Beispiel, bei dem der Arbeits-Wellenlängenbereich zwischen 13 nm und 16 nm liegt, ist die Absorberschicht 14 aus SiC gebildet. Die Absorberschicht 14 aus diesem Material ermöglicht es ebenfalls, höhere Beugungsordnungen m = +2, m = +3, ... zu unterdrücken, wie nachfolgend anhand von 5a, b beschrieben wird, welche analog zu 3a, b den Totalreflexionswinkel α_T sowie die Absorptionslänge L von SiC zeigen. Wie in 5a zu erkennen ist, liegt für eine vorgegebene Wellenlänge von ca. 13 nm bzw. von λ_T = 13,5 nm der Totalreflexionswinkel α_T bei mehr als ca. 80° und ist somit größer als der Einfallswinkel α in einem Arbeits-Einfallswinkelbereich Δα des optischen Gitters 8 zwischen ca. 72° und ca. 78°. Dies gilt ebenfalls für die halbe vorgegebene Wellenlänge λ_T von ca. 6,5 nm bzw. 6,75 nm, d.h. die Absorberschicht 14 ist sowohl für die 1. Beugungsordnung als auch für die 2. Beugungsordnung nicht totalreflektierend für die einfallende Strahlung 11.
Wie in 5b zu erkennen ist, ist die Absorptionslänge L für den Arbeits-Wellenlängenbereich Δλ₁ zwischen ca. 13 nm und ca. 16 nm groß (Absorptionslänge zwischen ca. 240 nm und ca. 270 nm), während die Absorptionslänge L im Wellenlängenbereich Δλ₂ mit den halben Wellenlängen des Arbeits-Wellenlängenbereichs Δλ₂ zwischen ca. 6,5 nm und ca. 8 nm um ungefähr einen Faktor 4 kleiner ist (Absorptionslänge zwischen ca. 40 nm und ca. 60 nm). Entsprechend ist die Absorption der Absorberschicht 14 für einfallende Strahlung 11, die in die 2. Beugungsordnung gebeugt wird, ca. vier Mal so groß wie für einfallende Strahlung 11, die in die 1. Beugungsordnung gebeugt wird.
Trotz des Vorhandenseins der Absorberschicht 14 nimmt die Reflektivität R des optischen Gitters 8 bzw. dessen Beugungseffizienz nicht signifikant ab, wie anhand von 6 zu erkennen ist, welche die Reflektivität R einer Absorberschicht aus SiC mit einer Dicke d₂ (vgl. 2) von ca. 7,5 nm auf einer Totalreflexionsschicht 13 aus Ruthenium mit einer Dicke d₁ von ca. 30 nm zeigt, welches für den Arbeits-Wellenlängenbereich zwischen ca. 13 nm und ca. 16 nm die oben beschriebenen Anforderungen an die Totalreflexionsschicht 13 ebenfalls erfüllt.
Wie in 6 zu erkennen ist, ist die Reflektivität R für den Wellenlängenbereich der 2. Beugungsordnung, d.h. zwischen 6,5 nm und 8 nm, um ca. einen Faktor 60 gegenüber dem Arbeits-Wellenlängenbereich zwischen 13 nm und 16 nm gedämpft, in dem die Reflektivität R bei mehr als ca. 60 % liegt.
7a, b zeigt die Reflektivität R eines optischen Gitters 8, welches eine Beschichtung 12 aus einer Totalreflexionsschicht 13 aus ZrN mit einer Dicke d₁ von ca. 100 nm und einer auf diese aufgebrachten Absorberschicht 14 aus SiC mit einer Dicke d₂ von ca. 3,0 nm aufweist. Wie sich durch einen Vergleich mit 6 ergibt, weist das optische Gitter 8 mit der Beschichtung 12 von 7a, b eine noch bessere Performance auf, d.h. eine stärkere Unterdrückung der 2. Beugungsordnung bei Wellenlängen zwischen ca. 6,5 nm und ca. 8 nm sowie eine höhere Reflektivität R im Arbeits-Wellenlängenbereich zwischen ca. 13 nm und ca. 16 nm, die für den dritten Winkel α₃ bei mehr als ca. 75 % liegt.
8a zeigt die Dämpfung D, d.h. das Verhältnis zwischen der Reflektivität des optischen Gitters 8 mit der Absorberschicht 14 aus SiC mit einer Dicke d₂ von 7 nm im Verhältnis zur Reflektivität ohne eine solche Absorberschicht 14. Wie in 8a zu erkennen ist, erzeugt die Absorberschicht 14 in dem zweiten Wellenlängenbereich Δλ₂ zwischen ca. 6,5 nm und ca. 8 nm eine Dämpfung D zwischen einem Faktor 15 und einem Faktor 45, d.h. die Unterdrückung der 2. Beugungsordnung wird durch die Absorberschicht 14 für den hier gewählten Einfallswinkel α von 77,5° erheblich vergrößert. Im Vergleich dazu ist bei einem in 8b gezeigten Transmissionsfilter in Form von SiC mit einer Dicke von ca. 30 nm die Dämpfung D in dem zweiten Wellenlängenbereich Δλ₂ erheblich geringer und erreicht nicht einmal einen Faktor 2,0. Die Absorberschicht 14 ist daher für die Unterdrückung der Beugung in die 2. Beugungsordnung im Vergleich mit einem transmissiven Wellenlängenfilter wesentlich effektiver.
Die Absorberschicht 14 aus SiC ist auch ausgebildet, einfallende Strahlung 11 mit einem ersten Polarisationszustand (s-Polarisation) senkrecht zu einer Einfallsebene X, Y (vgl. 2) auf das optische Gitter 8 stärker in die vorgegebene Beugungsordnung m = +1 zu beugen als einfallende Strahlung 11 mit einem zweiten, zum ersten senkrechten Polarisationszustand (p-Polarisation).
Die polarisierende Wirkung der Absorberschicht 14 kann durch deren Dicke d₂ verändert werden, wie sich aus nachfolgender Tabelle 1 ergibt, die für den zweiten Einfallswinkel α₂ von 76° bei einer vorgegebenen Wellenlänge λ_T von 13,5 nm berechnet wurde:

SiC Dicke d₂ 2nm 3nm 4nm 6nm

s/p-Verhältnis 1.033 1.031 1.029 1.025

Tabelle 1
Für die Variation der Dicke d₂ der Absorberschicht 14 zwischen 2 nm und 6 nm kann somit die polarisierende Wirkung des optischen Gitters 8 um ca. 0,8 % verändert werden. Es versteht sich, dass zur Erzeugung dieses Effekts an Stelle einer Absorberschicht 14 eine polarisierende Schicht verwendet werden kann, die keine bzw. nur eine vernachlässigbare Wirkung auf die Absorption der 1. Beugungsordnung bzw. der 2. Beugungsordnung aufweist. Gegebenenfalls kann die Beschichtung 12 nur eine solche polarisierende Schicht aufweisen bzw. aus einer solchen polarisierenden Schicht bestehen. Die Absorberschicht 14 kann an Stelle von SiC auch aus einem anderen Silizium enthaltenden Material, beispielsweise aus Si, Si₃N₄, SiO, SiO₂ gebildet sein.
9a, b zeigen analog zu 5a, b den Totalreflexionswinkel α_T sowie die Absorptionslänge L von Mo in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ zwischen 2 nm und 10 nm bzw. zwischen 2 nm und 18 nm. Wie aus 9a ersichtlich ist, liegt bei einer vorgegebenen Wellenlänge λ_T von ca. 6,5 nm der Totalreflexionswinkel α_T bei mehr als 80° und ist somit größer als die Einfallswinkel α der auf das optische Gitter 8 einfallenden Strahlung 11, die typischer Weise ebenfalls in einem Arbeits-Einfallswinkelbereich Δα zwischen ca. 70° und 80°, insbesondere zwischen ca. 74° und ca. 78°, liegen. Wie in 9b zu erkennen ist, ist die Absorptionslänge L im Arbeits-Wellenlängenbereich zwischen ca. 6 nm und ca. 8 nm ungefähr um einen Faktor 4,5 größer als für die Wellenlängen der 2. Beugungsordnung zwischen 3 nm und 4 nm. Während die weiter oben beschriebenen Beispiele eines optischen Gitters 8 bzw. der Beschichtung 12 jeweils für einen Arbeits-Wellenlängenbereich zwischen 13 nm und 16 nm, beispielsweise bei ca. 13,5 nm, optimiert sind, ist in 10a, b ein Beispiel für eine Beschichtung 12 gezeigt, die für einen Arbeits-Wellenlängenbereich Δλ₁ zwischen ca. 6 nm und ca. 8 nm optimiert ist. Die Beschichtung 12 weist eine Totalreflexionsschicht 13 aus Cd sowie eine Absorberschicht 14 aus Mo mit einer Schichtdicke d₂ = 1,5 nm auf. In 10a, b ist die Reflektivität R der Beschichtung 12 für drei Einfallswinkel α₁ = 82°, α₂ = 80°, α₃ = 84° aus einem Arbeits-Einfallswinkelbereich zwischen 80° und 90° in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ dargestellt. Wie insbesondere in 10b zu erkennen ist, liegt die Reflektivität R sowohl bei dem ersten Einfallswinkel α₁ als auch bei dem dritten Einfallswinkel α₃ für den Arbeits-Wellenlängenbereich Δλ₁ bei mehr als ca. 50 % und ist für den Wellenlängenbereich der 2. Beugungsordnung, d.h. zwischen 3 nm und 4 nm, deutlich reduziert.
11a, b zeigen analog zu 10a, b eine ein Beispiel für eine Beschichtung 12, die für einen Arbeits-Wellenlängenbereich Δλ₁ zwischen ca. 6 nm und ca. 8 nm optimiert ist. Die Beschichtung 12 weist eine Totalreflexionsschicht 13 aus Sn mit einer Dicke d₁ = 100 nm sowie eine Absorberschicht 14 aus Mo mit einer Dicke d₂ = 2,0 nm auf. Wie anhand eines Vergleichs zwischen 10a, b und 11a, b zu erkennen ist, ist die Reflektivität R und somit die Unterdrückung der 2. Beugungsordnung für die in Zusammenhang mit 11a, b beschriebene Beschichtung 12 ähnlich zur in Zusammenhang mit 10a, b beschriebenen Beschichtung 12, d.h. beide Beschichtungen 12 weisen eine hohe Unterdrückung der 2. Beugungsordnung bei einer gleichzeitig hohen Reflektivität R bei der 1. Beugungsordnung auf.
Die Dicke d₂ der Absorberschicht 14 sowie deren Material können derart gewählt werden, dass für die einfallende Strahlung 11 mit der vorgegebenen Wellenlänge λ_L in der vorgegebenen 1. Beugungsordnung m = +1 konstruktive Interferenz und zumindest für die 2. Beugungsordnung m = +2 destruktive Interferenz, d.h. eine minimale Reflektivität auftritt, wodurch die 2. Beugungsordnung ebenfalls wirksam unterdrückt werden kann.
12 zeigt die Reflektivität R für eine Absorberschicht 14 aus SiC bei einer Dicke d₂ von 9 nm (gestrichelte Linie) und bei einer Dicke d₂ von 13 nm (durchgezogene Linie). Bei der Dicke d₂ der Absorberschicht 14 von 9 nm liegt das Minimum der Reflektivität R bei einer Wellenlänge λ von ca. 8 nm, während bei der Dicke d₂ von 13 nm das Minimum der Reflektivität R bei einer Wellenlänge λ von ca. 11 nm liegt. Durch eine geeignete Wahl der Dicke d₂ der Absorberschicht 14 kann somit die Lage des Minimums der Reflektivität R zu derjenigen Wellenlänge λ verschoben werden, an der die 2. Beugungsordnung maximal unterdrückt werden soll. Gegebenenfalls kann dieser Effekt durch eine oder ggf. zwei oder mehr Schichten mit geeigneten Materialien und Dicken erreicht werden, die nicht die weiter oben beschriebenen Anforderungen an die Totalreflexionsschicht 13 und an die Absorberschicht 14 erfüllen.
An Stelle einer Totalreflexionsschicht 13 aus einem der weiter oben genannten Materialien kann die Totalreflexionsschicht 13 auch aus einer chemischen Verbindung, beispielsweise einer Legierung, einem Karbid, Nitrid, Oxid, Borid oder einem Silizid gebildet sein, welches die weiter oben beschriebenen Anforderungen erfüllt. Gleiches gilt für die Absorberschicht 14, die ebenfalls aus einem Karbid, Nitrid, Oxid, Borid von Si oder C oder beispielsweise aus MoSi₂ gebildet sein kann.
Obwohl die obigen Beispiele ein optisches Gitter 8 für Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich zum Gegenstand haben, kann das optische Gitter 8 und somit auch die Materialien der Beschichtung 12 für vorgebbare Wellenlängen λ_T in anderen Wellenlängenbereichen optimiert werden, beispielsweise bei kleineren Wellenlängen im Röntgen-Bereich oder bei größeren Wellenlängen im VUV-Wellenlängenbereich bis ca. 250 nm. In Wellenlängenbereichen mit größeren Wellenlängen als im EUV-Wellenlängenbereich kann an Stelle eines optischen Gitters 8, das in Reflexion betrieben wird, ggf. auch ein in Transmission betriebenes optisches Gitter 8 verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015203572 A1 [0005, 0027]

Claims

Optisches Gitter (8), umfassend: ein Substrat (9), an dessen Oberfläche (9a) eine periodische Struktur (10) gebildet ist, die zur Beugung von einfallender Strahlung (11), insbesondere von einfallender EUV-Strahlung, mit einer vorgegebenen Wellenlänge (λ_T) in eine vorgegebene Beugungsordnung, insbesondere in die erste Beugungsordnung (m = +1), ausgebildet ist, gekennzeichnet durch eine auf die periodische Struktur (10) aufgebrachte Beschichtung (12), die mindestens eine Schicht (13, 14) aufweist, die zur Unterdrückung der Beugung der einfallenden Strahlung (11) in mindestens eine höhere Beugungsordnung (m = +2, ...) als in die vorgegebene Beugungsordnung (m = +1) ausgebildet ist.
Optisches Gitter nach Anspruch 1, bei dem mindestens eine Schicht der Beschichtung (12) als Totalreflexionsschicht (13) mit einem Totalreflexionswinkel (α_T) ausgebildet ist, der für die vorgegebene Beugungsordnung (m = +1) kleiner ist als ein Einfallswinkel (α) der einfallenden Strahlung (11) und der für mindestens eine höhere Beugungsordnung (m = +2, ...) größer ist als der Einfallswinkel (α) der einfallenden Strahlung (11).
Optisches Gitter nach Anspruch 2, bei dem die Totalreflexionsschicht (13) aus einem Material gebildet ist, das bei der vorgegebenen Wellenlänge (λ_T) eine Absorptionslänge (L) von mehr als 10 nm, bevorzugt von mehr als 50 nm aufweist.
Optisches Gitter nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem das Material der Totalreflexionsschicht (13) ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Zr, Pd, C, Ru, Mo, Nb, Sn, Cd, deren Legierungen, Karbide, Nitride, Oxide, Boride und Silizide.
Optisches Gitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens eine Schicht der Beschichtung (12) als Absorberschicht (14) ausgebildet ist, die für die vorgegebene Beugungsordnung (m = +1) eine größere Absorptionslänge (L) aufweist als für mindestens eine höhere Beugungsordnung (m = +2).
Optisches Gitter nach Anspruch 5, bei dem die Absorberschicht (14) einen Totalreflexionswinkel (α_T) aufweist, der für die vorgegebene Beugungsordnung (m = +1) größer ist als ein Einfallswinkel (α) der einfallenden Strahlung (11).
Optisches Gitter nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem das Material der Absorberschicht (14) ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Si, Mo, deren Karbide, Nitride, Oxide, Boride und MoSi₂.
Optisches Gitter nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem die Absorberschicht (14) auf die Totalreflexionsschicht (13) aufgebracht ist.
Optisches Gitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Beschichtung (12) mindestens eine Schicht (14) aufweist, die ausgebildet ist, einfallende Strahlung (11) mit einem ersten Polarisationszustand (s) senkrecht zu einer Einfallsebene (X, Y) auf das optische Gitter (8) stärker in die vorgegebene Beugungsordnung (m = +1) zu beugen als einfallende Strahlung (11) mit einem zweiten, zum ersten senkrechten Polarisationszustand (p).
Optisches Gitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Beschichtung (12) mindestens eine Schicht (14) aufweist, deren Dicke (d₂) und deren Material derart gewählt ist, dass für die einfallende Strahlung (11) mit der vorgegebenen Wellenlänge (λ_L) in der vorgegebenen Beugungsordnung (m = +1) konstruktive Interferenz und für mindestens eine höhere Beugungsordnung (m =+2) destruktive Interferenz auftritt.
Optisches Gitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die vorgegebene Wellenlänge (λ_T) in einem Wellenlängenbereich zwischen 13 nm und 16 nm, bevorzugt bei 13,5 nm, liegt.
Optisches Gitter nach Anspruch 11, bei dem die Beschichtung (12) eine Totalreflexionsschicht (13) aus Ru, Zr, Pd, Nb, Mo, deren Legierungen, Karbide, Nitride, Oxide, Boride, Silizide oder C und eine auf die Totalreflexionsschicht (13) aufgebrachte Absorberschicht (14) aus Si, SiC, Si₃N₄, SiO, SiO₂ aufweist.
Optisches Gitter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die vorgegebene Wellenlänge (λ_L) in einem Wellenlängenbereich zwischen 6 nm und 8 nm, bevorzugt bei 6,5 nm, liegt.
Optisches Gitter nach Anspruch 13, bei dem die Beschichtung (12) eine Totalreflexionsschicht (13) aus Cd oder Sn und eine Absorberschicht (14) aus Mo aufweist.
Optisches Gitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die periodische Struktur eine Blaze-Struktur (10) umfasst.
Optisches Gitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches für einfallende Strahlung mit der vorgegebenen Wellenlänge (λ_T) in der vorgegebenen Beugungsordnung (+1) eine Reflektivität (R) von mehr als 50 %, bevorzugt von mehr als 60 %, insbesondere von mehr als 70 % aufweist.
Optische Anordnung, insbesondere EUV-Lithographiesystem (1), umfassend: eine Lichtquelle (5) zur Erzeugung von Strahlung (11), insbesondere zur Erzeugung von EUV-Strahlung, sowie mindestens ein optisches Gitter (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Beugung von Strahlung (11) der Lichtquelle (5) mit der vorgegebenen Wellenlänge (λ_T) in die vorgegebene Beugungsordnung (+1).
Optische Anordnung nach Anspruch 17, bei dem die einfallende Strahlung (11) bei mindestens einem Einfallswinkel (α) in einem Einfallswinkelbereich (Δα) zwischen 70° und 90° auf das optische Gitter (8) trifft.