Light scattering and roughness properties of optical components for 13.5 nm

Trost, Marcus

Die stetige Reduzierung der Belichtungswellenlängen in der optischen Lithographie, motiviert durch die Herstellung immer kleinerer Halbleiterbauelemente, zieht enorme Herausforderungen an optische Komponenten nach sich. Insbesondere Streulicht an optischen Oberflächen stellt durch die starke Wellenlängenabhängigkeit gegenüber Oberflächenimperfektionen (~1/λ4) einen kritischen Faktor dar. Das Ziel dieser Arbeit besteht daher in der Untersuchung der Rauheits- und Streulichteigenschaften von Mo/Si Mehrschichtsystemen für die nächste geplante Lithographiewellenlänge 13,5 nm. Neben der Charakterisierung und Klassifizierung der wesentlichen Streulichtmechanismen wurden neue Lösungsstrategien erarbeitet, um Streulicht von Mehrschichtsystemen gezielt zu minimieren. Darüber hinaus wurde ein neuartiges Messverfahren entwickelt, welches basierend auf winkelaufgelösten Streulichtmessungen eine flächendeckende Charakterisierung der Oberflächenrauheit großer und komplex geformter EUV-Substrate ermöglicht. Somit können die Grenzen klassischer, hochauflösender Rauheitsmessverfahren, wie der Rasterkraftmikroskopie, überwunden werden, die aufgrund ihrer langen Messzeiten in der Regel nur für stichprobenartige Messungen geeignet sind. Im Zusammenspiel mit der Modellierung der Streulichteigenschaften des Mehrschichtsystems können so schon vor der Beschichtung Aussagen über den späteren EUV-Reflexionsgrad getroffen werden. Dadurch wird bereits früh im gesamten Herstellungsprozess eine zielgerichtete Optimierung möglich. Ein weiteres, sehr junges Forschungsfeld sind optische Komponenten für eine Wellenlänge von 6,x nm, die derzeit als nächste Lithographiewellenlänge nach 13,5 nm intensiv diskutiert wird. Um eine erste Abschätzung der Streulichteigenschaften und kritischen Rauheitsparameter zu ermöglichen, wird am Ende der Arbeit auch auf die Rauheitsentwicklung von Mehrschichtsystemen für diesen Wellenlängenbereich eingegangen.

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Trost, Marcus: Light scattering and roughness properties of optical components for 13.5 nm. 2015.

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