Schutzschichten für EUV-Lithographie-Optiken

Lebensdauer und Kontamination der Optiken sind eine der größten Herausforderungen für die EUV-Lithographie. Am Fraunhofer IOF wurden Lösungsansätze zur Verbesserung der Optiklebensdauer – wie die Optimierung von Capping-Schichten und die Entwicklung effizienter Reinigungstechniken – erarbeitet. Zum Vergleich der Lebensdauern von Mo/Si-Multilayerschichten mit verschiedenen Capping-Schichten (Ru, TiO2, …) wurde ein neuer EUV-Teststand (ETS) aufgebaut.

Dieser basiert auf einer gepulsten EUV-Quelle, die eine EUV-Leistung ≥ 50 W/2π liefert. Er ermöglicht die gleichzeitige Bestrahlung von bis zu vier Spiegeln mit Intensitäten von
25 - 100 mW/cm² für vergleichende Untersuchungen. So wurden die strahlungsinduzierte Kohlenstoffkontamination und -reinigung auf Mo/Si-Spiegeln mit Ru- und TiO2-Capping-Schichten untersucht. Kohlenstoffkontaminationen mit Dicken > 5 nm wurden durch Bestrahlung mit geringen EUV-Dosen in einer Tert-Butyl-Benzol-Atmosphäre erzeugt. EUV-Bestrahlung in verschiedenen Atmosphären wurde für die In-situ-Reinigung der so kontaminierten Spiegel genutzt. Die gleichen Mo/Si-Spiegel wurden in Umgebungsbedingungen mit hohem Wasserpartialdruck Synchrotronstrahlung mit hoher EUV-Intensität bis zu 8 x 103 mW/cm² ausgesetzt.

Dabei zeigte sich bei Mo/Si-Spiegeln mit Ru-Capping-Schicht und einer anfänglichen Reflexion von 67,2 % ein Reflexionsverlust von ~ 6,0 % nach einer Bestrahlung mit einer Dosis von 1,5 x 105 J/cm². Hingegen zeigten Spiegel mit Nb2O5- und TiO2-Capping-Schichten und einer anfänglichen Reflexion von 67,0 % keinen Reflexionsverlust.