ＥＵＶ 스펙트럼 영역을 위한 내열성 다중층 미러 document_id A220623038211

약 10nm 내지 약 50nm의 파장 범위를 갖는 극자외선 스펙트럼 영역(EUV)에서 사용하기 위한 반사 광학 소자는 통상 다수의 박막 쌍들로 이루어진 주기적 층 시퀀스를 포함하는 다중층 미러를 구비하도록 구현될 수 있다. 1개의 박막 쌍은 보통 상이한 재료로 형성된 2개의 층을 포함하며, 상기 재료들은 소자의 사용을 위해 제공된 파장 영역에서 최대한 차이가 큰 광학 상수를 가져야 한다. 상기 재료들 중 적어도 1개는 전술한 파장에서 최대한 낮은 흡수도를 나타내야 한다. 따라서 다중층 미러를 위한 재료의 선택은 무엇보다 광학 소자가 사용될 파장에 따라 좌우된다. EUV 스펙트럼 영역에서는 대부분 수 나노미터밖에 되지 않는 특정 파장 범위에 대해 층 재료들의 광학 콘트라스트로 인해 높은 반사도를 보증하는 최적의 재료 조합이 이루어진다. 특히 EUV 리소그래피에서 사용하기 위한 광학 시스템의 개발에 있어서 중요한 약 12.5nm 내지 14nm의 파장 영역에서는 바람직하게 몰리브덴과 실리콘의 재료 조합으로 형성된 다중층 미러가 사용되며, 이때 상기 재료들 사이에서는 전술한 파장 영역에서 매우 우수한 광학 콘트라스트가 형성된다. Mo/Si(몰리브덴-실리콘) 다중층 미러에 의해 예컨대 13.5nm의 파장에서 약 70%의 반사도가 획득될 수 있다. 그러한 높은 반사도는 다중층 미러에서 수회의 반사가 이루어지는 응용예의 경우에 특히 중요한데, 그 이유는 상기와 같은 경우 미러의 수에 따라 공통 광학 시스템의 반사도가 지수적으로 감소하기 때문이다. 그러므로 다수의 미러로 이루어진 구조에서는 이미 개별 미러의 미세한 반사도의 개선이 광학 시스템의 전체 반사도에 상당한 영향을 미친다. 이는 특히 예컨대 11개의 다중층 미러가 사용되는 EUV 리소그래피용 광학 시스템에 적용된다. 높은 반사도를 획득하기 위해서는, 특히 몰리브덴 층들과 실리콘 층들 사이의 층 전이 영역들에 최대한 매끄러운 경계면들이 필요하다. 그러나 다른 측면에서는 몰리브덴과 실리콘이 규화 몰리브덴(특히 MoSi2)을 형성하려는 경향 및 경계면들에서의 상호 확산(interdiffusion) 프로세스 경향(DE 100 11 547 C2)이 있음이 공지되어 있다. 따라서, 특히 사용 온도가 높아지면 전술한 다중층 미러의 기능이 저하될 위험이 있고, 이는 반사도를 현저히 감소시킨다. 상호 확산 프로세스 및 규화 몰리브덴 형성에 기인한 기능 저하는 반사도의 저하 외에 주기 두께(period thickness)라고도 불리는 층 쌍들의 두께 감소와도 관련이 있다. 이러한 주기 두께의 감소로 인해 최대 반사도가 더 짧은 파장으로 전위된다. 이와 같은 다중층 미러에 기반한 광학 시스템의 기능은 상기 유형의 기능 저하 프로세스에 의해 크게 손상되거나, 심지어 완전히 상실될 수 있다. DE 100 11 547 C2로부터, Mo/Si 다중층 미러의 내열성을 높이기 위해 몰리브덴 층들과 실리콘 층들 사이의 경계면들에 각각 Mo2C로 이루어진 1개의 배리어 층을 삽입하는 방법이 공지되어 있다. 또한, DE 100 11 548 C2에는 내열성을 높이기 위해 MoSi2로 이루어진 배리어 층을 사용하는 것이 기술되어 있다. 상기 두 문서에 공개된 층 시스템은 적어도 수 시간의 타임 프레임에서 약 500℃ 이하의 내열성을 보인다. 물론 반사도는 60% 미만으로서, 종래의 Mo/Si 다중층 미러에 비해 비교적 낮다. 그 외에도 US 6,396,900 B1으로부터 반사도 및/또는 내열성을 높이기 위해 Mo/Si 다중층 미러 내에 B4C로 이루어진 배리어 층을 삽입하는 것이 공지되어 있다. 이러한 층 시스템은 약 70%의 비교적 높은 반사도를 특징으로 하는데, 이 경우 약 400℃ 이상의 온도에서는 내열성, 특히 장시간 내열성이 보증되지 않는다. EUV 리소그래피용 광학 시스템의 구동을 위해, 광원으로서 특히 약 13.5nm의 파장에서 방출하는 LPS(Laser Plasma Source)가 제공된다. EUV 리소그래피에서 전체 광학 시스템의 반사도는 다수의 미러로 인해 비교적 낮기 때문에, 상기 광학 시스템 내에서 발생하는 반사 손실을 보상하기 위해서는 상기 유형의 EUV 광원을 구동하는데 높은 출력이 사용되어야 한다. 그러한 고출력 EUV 광원의 근처에서는 EUV 다중층 미러가 고온에 노출될 수 있다. 이는 특히 빔 형성을 위해, 예컨대 소위 집광 미러로서, EUV 광원에 밀접하게 배치되는 EUV 다중층 미러의 경우에 적용된다. 따라서 높은 내열성뿐만 아니라 높은 반사도를 특징으로 하는 다중층 미러가 요구된다.