DE102014219775A1 - MIRROR SUBSTRATE FOR A MIRROR OF AN EUV PROJECTION EXPOSURE PLANT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Spiegelsubstrats, insbesondere eines Spiegelsubstrats für einen Spiegel einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, vorzugsweise einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, sowie entsprechend ein Spiegelsubstrat und eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage mit einem Spiegel mit einem Spiegelsubstrat, wobei bei dem Verfahren ein inhomogenes Grundsubstrat (1) bereitgestellt wird und mit einer Spiegelgrundformfläche (2) versehen wird, und wobei das Grundsubstrat mit einer Beschichtung (5) aus einem homogenen Material versehen wird, welche an einer vom Grundsubstrat (1) abgewandten Seite so bearbeitet wird, dass eine Spiegelsubstratformfläche (6) ausgebildet wird.The present invention relates to a method for producing a mirror substrate, in particular a mirror substrate for a mirror of a projection exposure system for microlithography, preferably an EUV projection exposure system, and correspondingly a mirror substrate and an EUV projection exposure system with a mirror with a mirror substrate, with the method being a inhomogeneous base substrate (1) is provided and is provided with a mirror base surface (2), and wherein the base substrate is provided with a coating (5) made of a homogeneous material, which is processed on a side facing away from the base substrate (1) so that a Mirror substrate mold surface (6) is formed.
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spiegelsubstrat für einen Spiegel, vorzugsweise einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben und eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage mit einem entsprechenden Spiegel.The present invention relates to a mirror substrate for a mirror, preferably an EUV projection exposure apparatus, and a method for producing the same and an EUV projection exposure apparatus with a corresponding mirror.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Zur Herstellung von nanostrukturierten und mikrostrukturierten Bauteilen der Elektrotechnik und Mikrosystemtechnik werden mikrolithographische Verfahren eingesetzt, bei denen Strukturen eines Retikels durch eine Projektionsbelichtungsanlage auf einen Wafer abgebildet werden. Da die Strukturbreiten der abzubildenden Struktur mit dem Fortschritt der technischen Entwicklung immer kleinere Dimensionen aufweisen, müssen die Projektionsbelichtungsanlagen entsprechend höhere Auflösungen bereitstellen. Zu diesem Zweck wird für die Abbildung der Strukturen Licht, beziehungsweise allgemein elektromagnetische Strahlung verwendet, die möglichst kurze Wellenlängen aufweist, wie beispielsweise elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereichen der extrem ultravioletten Strahlung (EUV-Strahlung) mit einem Wellenlängenbereich von 5 nm bis 15 nm.For the production of nanostructured and microstructured components of electrical engineering and microsystem technology, microlithographic methods are used in which structures of a reticle are imaged onto a wafer by a projection exposure apparatus. Since the structure widths of the structure to be imaged have progressively smaller dimensions with the progress of technical development, the projection exposure systems must accordingly provide higher resolutions. For this purpose, light, or generally electromagnetic radiation, which has the shortest possible wavelengths, such as electromagnetic radiation in the wavelength ranges of extreme ultraviolet radiation (EUV radiation) having a wavelength range of 5 nm to 15 nm is used for the image of the structures.
Bei Verwendung derartiger Wellenlängen müssen die in den EUV-Projektionsbelichtungsanlagen eingesetzten Komponenten auch sehr hohen Anforderungen an die Genauigkeit hinsichtlich ihrer Form einhalten, um die gewünschten Abbildungsgenauigkeiten der EUV-Projektionsbelichtungsanlagen zu erzielen. Diese Formgenauigkeit insbesondere der abbildenden Komponenten, wie z.B. Spiegel, muss auch während des Betriebs der EUV-Projektionsbelichtungsanlage beibehalten werden. So dürfen beispielsweise in der EUV-Projektionsbelichtungsanlage eingesetzte Spiegel auch bei Temperaturänderungen keine Formänderungen über einem bestimmten Grenzwert erfahren, um die Abbildungsgenauigkeit der EUV-Projektionsbelichtungsanlage nicht zu gefährden. Aus diesem Grund werden beispielsweise als Spiegelsubstrate Materialien mit sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet, wie beispielsweise Titanoxid-Silikat-Gläser mit dem Handelsnamen ULE (Ultra Low Expansion) der Firm Corning oder glaskeramische Substrate, mit dem Handelsnamen Zerodur der Firma Schott. Alternativ können auch Materialien mit einer guten Wärmeleitfähigkeit eingesetzt werden, die durch Temperierung auf einer konstanten Temperatur gehalten werden können. When using such wavelengths, the components used in the EUV projection exposure systems must also comply with very high accuracy requirements in terms of their shape in order to achieve the desired imaging accuracy of the EUV projection exposure systems. This dimensional accuracy, in particular of the imaging components, such as e.g. Mirror, must also be maintained during operation of the EUV projection exposure system. Thus, for example, mirrors used in the EUV projection exposure apparatus must not undergo changes in shape above a certain limit even in the case of temperature changes so as not to jeopardize the imaging accuracy of the EUV projection exposure apparatus. For this reason, for example, as mirror substrates materials with very low thermal expansion coefficients are used, such as titanium oxide-silicate glasses with the trade name ULE (Ultra Low Expansion) Firm Corning or glass-ceramic substrates, with the trade name Zerodur from Schott. Alternatively, it is also possible to use materials with good thermal conductivity, which can be kept at a constant temperature by means of temperature control.
Die Spiegelsubstrate aus entsprechenden Materialien müssen zudem mit einer Formfläche versehen werden, die der Form der Spiegelfläche entspricht, um die Abbildungsbedingungen der EUV-Projektionsbelichtungsanlage zu erfüllen. Auf der Formfläche des Spiegelsubstrats wird die Spiegelfläche aufgebracht, beispielsweise in Form einer Vielzahl alternierender Schichten aus unterschiedlichen Materialien, um einen Bragg-Reflektor zu bilden. Allerdings kann bei bestimmten Substratmaterialien, die keinen homogenen Aufbau zeigen, ein Problem darin bestehen, dass die Herstellung der Formfläche des Spiegelsubstrats aufgrund der Inhomogenitäten des Spiegelsubstratmaterials schwierig ist. Die Materialinhomogenität können bei der mechanischen Bearbeitung zu Formfehlern führen, die zu unzulässigen Abweichungen der Formfläche des Spiegelsubstrats und somit auch der dreidimensionalen Form der Spiegelfläche führt, was die Abbildungseigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage negativ beeinflusst.The mirror substrates of corresponding materials must also be provided with a molding surface corresponding to the shape of the mirror surface to meet the imaging conditions of the EUV projection exposure apparatus. On the molding surface of the mirror substrate, the mirror surface is applied, for example in the form of a plurality of alternating layers of different materials, to form a Bragg reflector. However, with certain substrate materials which do not exhibit a homogeneous structure, there may be a problem that the production of the molding surface of the mirror substrate is difficult due to the inhomogeneities of the mirror substrate material. The material inhomogeneity can lead to form errors in the mechanical processing, which leads to impermissible deviations of the mold surface of the mirror substrate and thus also the three-dimensional shape of the mirror surface, which negatively influences the imaging properties of the projection exposure apparatus.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Spiegelsubstrats und ein entsprechendes Spiegelsubstrat, insbesondere für Spiegel von Projektionsbelichtungsanlagen und bevorzugt für Spiegel von EUV-Projektionsbelichtungsanlagen bereitzustellen, bei denen das Spiegelsubstrat sowohl einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten und/oder eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist als auch eine exakte Bearbeitung zur Einstellung einer definierten Formfläche des Spiegelsubstrats und somit nachfolgend einer Spiegelfläche ermöglicht. Gleichzeitig soll das entsprechende Verfahren einfach und zuverlässig durchführbar sein. It is therefore an object of the present invention to provide a method for producing a mirror substrate and a corresponding mirror substrate, in particular for mirrors of projection exposure apparatuses and preferably for mirrors of EUV projection exposure apparatuses, in which the mirror substrate has both a low thermal expansion coefficient and / or a high thermal conductivity as well an exact processing for setting a defined shape surface of the mirror substrate and thus subsequently allows a mirror surface. At the same time, the corresponding method should be simple and reliable.
TECHNISCHE LÖSUNGTECHNICAL SOLUTION
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Spiegelsubstrat mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a method having the features of
Die Erfindung schlägt vor, auf einem inhomogenen Material eines Spiegelgrundsubstrats, welches einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und/oder eine hohe Wärmeleitfähigkeit bereitstellt, eine Schicht aus homogenem Material vorzusehen, welches eine exakte Bearbeitung zur Ausbildung einer Formfläche für die nachfolgende Aufbringung des Spiegelmaterials ermöglicht. Ähnlich wie in der
Das inhomogene Material des Grundsubstrats kann beispielsweise ein Glas-Keramik-Material, wie das Material Zerodur der Firma Schott oder ein Titanoxid-Silikat-Glas, wie das Material ULE der Firma Corning beziehungsweise ein polykristallines Material, wie beispielsweise ein Kupfer-Material sein.The inhomogeneous material of the base substrate may be, for example, a glass-ceramic material, such as the Zerodur material from Schott or a titanium oxide-silicate glass, such as the ULE material Corning or a polycrystalline material, such as a copper material.
Das homogene Material, welches auf dem Grundsubstrat aus dem inhomogenen Material durch Beschichtung aufgebracht wird, kann ein amorphes Siliziumdioxid bzw. Quarzglas oder ein anderes homogenes amorphes Glas sein. Dieses homogene Material kann dann entsprechend durch mechanische Bearbeitung, also durch Schleifen, insbesondere Feinschleifen und/oder Läppen und/oder Polieren so bearbeitet werden, dass in der Beschichtung eine Spiegelsubstratformfläche ausgebildet wird, die eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen kann und als Basis für die nachfolgende Aufbringung von Spiegelschichten, wie beispielsweise Schichten eines Bragg-Reflektors dienen kann. Durch die homogene Beschichtung kann eine besonders exakte Spiegelsubstratformfläche in einfacher Weise hergestellt werden.The homogeneous material applied to the base substrate of the inhomogeneous material by coating may be an amorphous silica, or other homogeneous amorphous glass. This homogeneous material can then be processed by mechanical processing, ie by grinding, in particular fine grinding and / or lapping and / or polishing so that a mirror substrate molding surface is formed in the coating, which can have any three-dimensional shape and as a basis for the subsequent Application of mirror layers, such as layers of a Bragg reflector can serve. Due to the homogeneous coating, a particularly accurate mirror substrate molding surface can be produced in a simple manner.
Demgegenüber muss das Grundsubstrat aus dem inhomogenen Material weniger genau bearbeitet werden, um eine der Spiegelsubstratformfläche angenäherte Spiegelgrundformfläche des Grundsubstrats zu erzeugen. Auch die Spiegelgrundformfläche kann wie die Spiegelsubstratformfläche durch geeignete mechanische Bearbeitungsverfahren, wie Schleifen, insbesondere Feinschleifen und/oder Läppen erzeugt werden, wobei durch den erfindungsgemäßen Ansatz mit einer homogenen Beschichtung auf den inhomogenen Material des Grundsubstrats der Aufwand für die Bearbeitung des Grundsubstrats zur Erstellung der Spiegelgrundformfläche verringert werden kann und die Feinbearbeitung in dem Material der Beschichtung zur Erzeugung der Spiegelsubstratformfläche erfolgt. In contrast, the base substrate of the inhomogeneous material needs to be machined less accurately to produce a mirror base molding surface of the base substrate that approximates the mirror substrate forming surface. The mirror base molding surface, like the mirror substrate molding surface, can also be produced by suitable mechanical processing methods, such as grinding, in particular fine grinding and / or lapping, whereby the effort for processing the base substrate to produce the mirror base molding surface is achieved by the inventive approach with a homogeneous coating on the inhomogeneous material of the base substrate can be reduced and the fine machining takes place in the material of the coating to produce the mirror substrate molding surface.
Da die Spiegelgrundformfläche bereits eine vergleichbare dreidimensionale Form wie die zu erzeugende Spiegelsubstratformfläche entsprechend der späteren Spiegelfläche aufweist, kann die Beschichtung in gleichmäßiger Dicke aufgebracht werden, beispielsweise durch Dampfphasenabscheidungsverfahren, wie CVD(chemical vapour deposition)- oder PVD(physical vapour deposition)-Verfahren, wobei die Dicke die Beschichtung in einem Bereich von 10 µm bis 150 µm, insbesondere 30 µm bis 100 µm und vorzugsweise 50 µm bis 75 µm gewählt werden kann.Since the mirror base molding surface already has a comparable three-dimensional shape as the mirror substrate molding surface to be produced corresponding to the later mirror surface, the coating can be applied in a uniform thickness, for example by vapor deposition methods, such as CVD (chemical vapor deposition) or PVD (physical vapor deposition) method, wherein the thickness of the coating in a range of 10 .mu.m to 150 .mu.m, in particular 30 .mu.m to 100 .mu.m and preferably 50 .mu.m to 75 .mu.m can be selected.
Da durch die Verwendung einer Beschichtung aus homogenem Material auf einem Grundsubstrat aus inhomogenem Material eine Grenzfläche zwischen Beschichtung und Grundsubstrat geschaffen wird, welche aufgrund unterschiedlicher Brechzahlen bei der interferometrischen Oberflächenqualifizierung eine Reflexion des einfallenden Lichts beziehungsweise der elektromagnetischen Strahlung bewirkt, kann die Grenzfläche zwischen Beschichtung und Grundsubstrat konturiert werden, um eine Streuung des reflektierten Lichts zu bewirken, sodass der Anteil des an der Grenzfläche zwischen Beschichtung und Grundsubstrat reflektierten Lichts an der Gesamtreflexion eines entsprechenden Spiegels mit einem erfindungsgemäßen Spiegelsubstrat minimiert wird. Die Konturierung der Spiegelgrundformfläche kann vorzugsweise durch chemischen Abtrag erfolgen, beispielsweise durch Ätzen mit Flusssäure, wenn als homogenes Beschichtungsmaterial Quarzglas Verwendung findet.Since the use of a coating of homogeneous material on a base substrate of inhomogeneous material creates an interface between the coating and the base substrate, which causes reflection of the incident light or the electromagnetic radiation due to different refractive indices in the interferometric surface qualification, the interface between the coating and the base substrate be contoured to cause scattering of the reflected light, so that the proportion of the light reflected at the interface between the coating and the base substrate is minimized in the total reflection of a corresponding mirror with a mirror substrate according to the invention. The contouring of the mirror base molding surface can preferably be carried out by chemical removal, for example by etching with hydrofluoric acid, if quartz glass is used as the homogeneous coating material.
Insbesondere kann durch die Konturierung eine Vielzahl von konkaven Flächen, insbesondere konkaven Kugelsegmentflächen ausgebildet werden, deren Form und Anzahl gemäß dem Ziel einer maximalen Streuung des an der Grenzfläche zwischen Beschichtung und Grundsubstrat reflektierten Lichts eingestellt werden kann.In particular, the contouring can be used to form a multiplicity of concave surfaces, in particular concave spherical segment surfaces, the shape and number of which can be set in accordance with the goal of maximum scattering of the light reflected at the interface between the coating and the base substrate.
Die Konturierung kann so eingestellt werden, dass eine Vermessung der auf der Beschichtung aus homogenem Material zu erzeugten Spiegelsubstratformfläche mit einem Interferometer während und nach der Herstellung der Spiegelsubstratformfläche ohne Störung durch die Grenzfläche zwischen der Beschichtung aus homogenem Material und dem Grundsubstrat aus inhomogenem Material möglich ist. Die Konturierung kann dabei so eingestellt werden, dass bei dem zur Vermessung der Spiegelsubstratformfläche verwendeten Interferometer das an der Grenzfläche zwischen Beschichtung und Grundsubstrat reflektierte Licht durch Streuung ausgeblendet werden kann. The contouring may be adjusted to allow measurement of the mirror substrate forming surface formed on the homogeneous material coating with an interferometer during and after production of the mirror substrate forming surface without interference from the interface between the homogeneous material coating and the base substrate of inhomogeneous material. The contouring can be adjusted in such a way that, in the interferometer used for measuring the mirror substrate forming surface, the light reflected at the interface between the coating and the base substrate can be masked out by scattering.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in The accompanying drawings show in a purely schematic manner in FIG
AUSFÜHRUNGSBEISPIELEEMBODIMENTS
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmal der vorliegenden Erfindung werden bei der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele deutlich, wobei die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Further advantages, characteristics and feature of the present invention will become apparent in the following detailed description of the embodiments, and the invention is not limited to the embodiments.
Die
Die
In das Grundsubstrat wird mittels mechanischer Bearbeitung, insbesondere durch Schleifen und/oder Läppen eine Spiegelgrundformfläche
Nachdem die Spiegelgrundformfläche
Nach der Konturierung der Spiegelgrundformfläche
Die
In
Die
Die
Die Bearbeitung mit der Flusssäure
Eine zu lange Bearbeitung mit Flusssäure verkleinert die Streubreite und lenkt bei der Oberflächenqualifizierung zu viel Streulicht in das Interferometer.Excessive working with hydrofluoric acid reduces the spread and directs too much stray light into the interferometer during surface qualification.
Durch die konturierte Spiegelgrundformfläche
Die
Wie in
Die nach der Beschichtung vorliegende Spiegelsubstratformfläche
Die
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es können Abweichungen in der Form vorgenommen werden, dass einzelne Merkmale weggelassen oder auch andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Die vorliegende Offenbarung umschließt sämtliche Kombinationen aller vorgestellter Einzelmerkmale mit ein.Although the present invention has been described in detail with reference to the embodiments, the invention is not limited to these embodiments, but deviations in the form may be made that individual features omitted or other types of combinations of features are realized, as long as the scope of the appended claims will not leave. The present disclosure includes all combinations of all presented individual features.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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