Thermisch stabile Schichtsysteme für den EUV-Spektralbereich

Ausgangsleistung und Lebensdauer von EUV-Quellen sowie die Lebensdauer von Kollektorspiegeln sind wesentliche Herausforderungen bei der industriellen Einführung der EUV-Lithographie. Um den industriellen Anforderungen an EUV-Kollektorspiegel gerecht zu werden, wurden am Fraunhofer IOF in den vergangenen Jahren sowohl Reflexion als auch thermische Langzeitstabilität grundlegend verbessert.

Elliptische Kollektorsubstrate verschiedener Materialien wie Siliziumkarbid und monokristallines Silizium mit einem Außendurchmesser von ca. 650 mm (entspricht einem Raumwinkel von 1,6 sr) wurden mit lateralen Hochtemperatur-Gradientensystemen beschichtet. Die barriereoptimierten Mo/Si-Multilayerbeschichtungen sind für eine maximale Reflexion bei 13,5 nm und eine Arbeitstemperatur über 400 °C optimiert. Die EUV-Reflexion der Hochtemperatur-LPP-Kollektorspiegel wurde nach Tempern bei 400 °C für verschiedene Radien entlang vier orthogonaler Linien auf der Kollektoroberfläche in einem Wellenlängenbereich von 12,5 nm bis 14,5 nm gemessen. Hierbei erfolgten die Messungen jeweils unter den aus optischem Spiegeldesign und Fokus-Spiegel-Abstand berechneten Einfallswinkeln. Die gemessene Peakreflexion des Kollektorspiegels ist
Rp ≈ 57 %. Die thermische Stabilität der Beschichtung wurde während zahlreicher Temperzyklen bis 600 °C nachgewiesen. Nach Langzeitnutzung der Kollektorspiegel im Quellenmodul konnte die ursprüngliche EUV-Reflexion durch ex-situ Reinigungsmethoden wiederhergestellt werden.

Die erfolgreiche Realisierung von Hochtemperatur-LPP-Kollektorspiegeln stellt einen wesentlichen Schritt für die industrielle Umsetzung des patentierten
Hochtemperaturkollektorkonzepts dar und unterstreicht das Potenzial thermisch stabiler EUV-Multilayer für die EUV-Volumenproduktion.