Die nutzbare Leistung einer Hochleistungs-EUV-Quelle bei 13,5 nm sowie die Lebenszeit von Quelle und Kollektoroptik stellen gegenwärtig eine der größten Herausforderungen beim Übergang der EUV-Lithographie vom Entwicklungsstatus in die Produktion dar. Im Auftrag der Cymer Inc. wurden am Fraunhofer IOF Technologien zur definierten Beschichtung hochreflektierender lateraler Gradientenschichtsysteme auf stark gekrümmten Kollektorsubstraten sowie ein Verfahren zur Charakterisierung der Hochfrequenzrauheit von EUV-Substraten entwickelt.
Zur Herstellung hochreflektierender EUV-Spiegel sind Substrate mit hoher Oberflächenqualität (rms-Rauheiten < 0,2 nm) erforderlich. Dies bei gleichzeitig sehr großer und komplexer Oberflächengeometrie zu realisieren, stellt eine enorme technologische Herausforderung dar und macht eine genaue Prüfung der Substrate vor der Beschichtung hinsichtlich anwendungsrelevanter Nanorauheit und Homogenität unabdingbar.
Am Fraunhofer IOF wird dazu ein neuartiges Verfahren eingesetzt, das auf der Analyse von gestreutem Licht basiert. Mit dem am Fraunhofer IOF entwickelten System ALBATROSS werden dazu winkelaufgelöste Streulichtmessungen bei einer Wellenlänge von 442 nm (HeCd-Laser) durchgeführt. Das Messsystem ist selbst zur Untersuchung komplexer Probengeometrien geeignet und weist dabei gleichzeitig eine enorme Sensitivität bis hin zu Oberflächenrauheiten unter 0,1 nm auf. Aus den Streulichtdaten werden anschließend Leistungsspektraldichtefunktionen (PSD) der Oberfläche durch Anwendung von Vektorstreutheorien berechnet. Durch Analyse dieser Rauheitsspektren und Ausnutzung der fraktalen Oberflächenstruktur kann die Rauheit bis in den für die Anwendung bei
13,5 nm relevanten Ortsfrequenzbereich ermittelt werden. Das inzwischen routinemäßig eingesetzte Verfahren ermöglicht somit eine schnelle und genaue Prüfung der Oberflächenqualität der Substrate vor der Beschichtung sowie quantitative Vorhersagen der erreichbaren optischen Eigenschaften bei der Anwendungswellenlänge.
Besonderheit bei der Beschichtung der 5,5 sr LPP Kollektorspiegel für das NXE:3100 EUV Tool ist die extreme Variation des Einfallswinkels auf der Spiegeloberfläche mit dem Spiegelradius. Dies erfordert die Realisierung eines lateralen Schichtdickegradienten, wobei an jedem Ort der Spiegeloberfläche Schichtdickegenauigkeiten von weniger als 0,015 nm eingehalten werden müssen. Das EUV-Schichtsystem reflektiert auf einem Spiegelradius von 50 bis 230 mm ca. 64 bis 65 % und zwischen 240 bis 320 mm ca. 57 bis 64 % bei einer Wellenlänge von (13,50 ± 0,02) nm. Der 5,5 sr Kollektorspiegel ist mit einem Durchmesser von über 660 mm, einer Pfeilhöhe von über 150 mm sowie einer Masse von ca. 50 kg der weltweit größte EUV-Spiegel, der bisher für die EUV-Lithographie hergestellt und mit einem Multilayer beschichtet wurde.