Mo/Si-Schichtsysteme für die EUV-Lithographie

Die Anwendung von Multilayeroptiken für die EUV-Lithographie erfordert höchst mögliche Reflektivität und thermische Strahlungsstabilität bei Arbeitstemperatur. Besonders gilt dies für den Kollektorspiegel des Beleuchtungssystems, da wegen seiner unmittelbaren Nähe zur EUV-Quelle ein vorzeitiger Reflektivitätsverlust erfolgen kann. So zeichnen sich herkömmliche Mo/Si-Schichtsysteme bei thermischer Beanspruchung (T > 200 °C) durch eine Instabilität der Schichtstruktur mit daraus resultierendem Verlust der Reflektivität sowie einer Verschiebung der Peak-Wellenlänge aus. Dies limitiert die Anwendung von Mo/Si-Systemen für Beschichtungen von EUVL-Kollektorspiegeln.

Zur Verbesserung der thermischen Stabilität wurden zwei alternative Schichtsysteme auf Silizium-Basis entwickelt: MoSi2/Si und Mo/C/Si/C. Die Schichtdesigns sowie die Beschichtungsparameter wurden für eine Maximalreflexion bei einer Wellenlänge um 13,5 nm sowie einer Arbeitstemperatur von 400 °C optimiert. Die Untersuchung der thermischen Stabilität erfolgte unter Hochvakuumbedingungen bis T = 500 °C und bis zu 100 h.

Die untersuchten MoSi2/Si-Systeme zeigen nur geringfügige thermisch induzierte Änderungen der Schichtstruktur. Die hauptsächlich auf Kristallisierungsprozesse der MoSi2-Schicht zurückzuführenden Strukturveränderungen sind im untersuchten Temperaturbereich von 250 °C bis 500 °C zeitlich invariant. Während sich nach einer 100-stündigen Temperatureinwirkung von T = 500 °C die Peak-Wellenlänge um ca. 1,7 % verringert, konnte ein Reflektivitätsverlust von lediglich 1,0 % nachgewiesen werden.

Die optischen Eigenschaften von Mo/C/Si/C-Schichtsystemen sind bei Temperaturen bis T = 300 °C stabil. Eine Verringerung der Peak-Wellenlänge von 2,1 % sowie ein Reflektivitätsverlust von nur 1,5 % wurden nach einer 100-stündigen Temperatureinwirkung von T = 500 °C gemessen, wobei für Temperaturen T > 400 °C eine zeitliche Abhängigkeit thermisch induzierter Strukturveränderungen zu beobachten ist. Die Kombination von thermischer Stabilität und optischen Eigenschaften von MoSi2/Si- und Mo/C/Si/C- Schichtsystemen unterstreicht ihre potenzielle Nutzung als Beschichtung von EUVL-Kollektorspiegeln.