DE102009007111A1

DE102009007111A1 - Optische Baugruppe

Info

Publication number: DE102009007111A1
Application number: DE102009007111A
Authority: DE
Inventors: Dirk Heinrich Dr. Ehm; Martin Dr. Endres; Julian Dr. Kaller
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2008-03-06
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2009-09-10

Abstract

Eine optische Baugruppe (36) dient zum Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie. Zur optischen Baugruppe (36) gehören ein optisches Element (8), eine Reinigungseinrichtung (20) zum Reinigen einer optischen Fläche (17) des optischen Elements (8) und eine Depositionseinrichtung (33) zum Beschichten der optischen Fläche (17). Die Reinigungseinrichtung (20) und die Depositionseinrichtung (33) sind derart ausgestaltet, dass sie zum zumindest zeitweiligen Aufbringen einer Oberflächenschicht (34) mit vorgegebener Schichtstärkenverteilung auf der optischen Fläche (17) miteinander zusammenwirken. Die Oberflächenschicht (34) ist so ausgestaltet, dass ein Nutz-Strahlungsbündel (3) der Projektionsbelichtungsanlage zumindest in lokalen Abschnitten (35a) der optischen Fläche (17) geschwächt wird. Es resultiert ein optisches Element als Teil der optischen Baugruppe, dessen optische Eigenschaften so beeinflusst werden können, dass optische Gesamt-Eigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage durch eine im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage unvermeidliche Änderung optischer Eigenschaften einzelner optischer Flächen möglichst wenig beeinflusst werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Baugruppe zum Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie. Ferner betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsoptik sowie eine Projektionsoptik für eine derartige Projektionsbelichtungsanlage. Ferner betrifft die Erfindung eine derartige Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen optischen Baugruppe sowie Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements zum Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie unter Verwendung einer derartigen optischen Baugruppe.
Aus der US 2003/0051739 A1 ist eine optische Baugruppe zum Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie mit einem Spiegel und einer Reinigungseinrichtung bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, optische Elemente mit einer von einem EUV-Nutz-Strahlungsbündel beaufschlagbaren optischen Fläche bereitzustellen, die zu optischen Gesamt-Eigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage führen, die durch eine im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage unvermeidliche Änderung optischer Eigenschaften der einzelnen optischen Flächen möglichst wenig beeinflusst werden.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine optische Baugruppe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine gezielte Ablagerung einer Oberflächenschicht auf der optischen Fläche zumindest eines optischen Elements innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage überraschenderweise zu einer Kompensation anderweitiger, unerwünschter Änderungen der optischen Gesamt-Eigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage insgesamt über deren Betriebsdauer führen kann. Die gezielte Herstellung der Oberflächenschicht auf der optischen Fläche der erfindungsgemäßen optischen Baugruppe erzeugt vorgegebene optische Einzel-Eigenschaften des optischen Elements der optischen Baugruppe. Diese optischen Einzeleigenschaften werden so vorgegeben, dass dies zum Ausgleich von Änderungen optischer Einzel-Eigenschaften anderer optischer Elemente der Projektionsbelichtungsanlage führt, die durch eine nutzungsbedingte Degradation der optischen Flächen der anderen optischen Elemente hervorgerufen werden. Die zusätzliche Schwächung, die durch den gezielten Auftrag der Oberflächenschicht auf der optischen Fläche der optischen Baugruppe resultiert, führt also nicht zum erwarteten negativen Effekt auf die Gesamtleistung der Projektionsbelichtungsanlage, sondern hat überraschend einen positiven Effekt, der negative Auswirkungen durch andere optische Flächen kompensiert. Die mittels der optischen Baugruppe aufzubringende Oberflächenschicht wird durch gezielte Vermessung der von der Schichtstärke der Oberflächenschicht abhängigen optischen Eigenschaften der optischen Elemente bzw. Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage berechnet und vorgegeben. Es resultiert eine Projektionsbelichtungsanlage, deren Standzeit erhöht werden kann, da insbesondere Auswirkungen eines in der Regel unvermeidlichen nutzstrahlungsinduzierten Schichtwachstums mit zunehmender Betriebsdauer der Projektionsbelichtungsanlage dynamisch vorkompensiert werden können. Dies bedeutet, dass eine Kompensation oder eine Vorkompensation von nutzstrahlungsinduzierten Schichtwachstums-Auswirkungen insbesondere auch durch eine Deposition während des Betriebs, also insbesondere während der Projektionsbeaufschlagung, der Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt werden kann. Die erfindungsgemäße optische Baugruppe kommt innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage dort zum Einsatz, wo dies, beispielsweise aufgrund baulicher Gegebenheiten sowie aufgrund der Wirkung der gezielt aufgebrachten Oberflächenschicht, besonders günstig ist. Zur Kompensation von Feldeffekten wird in der Regel ein feldnahes optisches Element herangezogen. Prinzipiell kann auch ein Retikel selbst als optisches Element der erfindungsgemäßen optischen Baugruppe herangezogen werden. In diesem Fall wird das Retikel zu einer erfindungsgemäßen optischen Baugruppe aufgerüstet und gezielt mit einer das Nutz-Strahlungsbündel teilweise schwächenden Oberflächenschicht beaufschlagt. Zur Kompensation von Beleuchtungswinkeleffekten wird insbesondere ein optisches Element herangezogen, welches nahe einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik angeordnet ist.
Bei einer optischen Baugruppe nach Anspruch 2 ist zusätzlich zur Depositionseinrichtung eine Reinigungseinrichtung zum Reinigen der optischen Fläche vorhanden. Im Zusammenwirken der Reinigungseinrichtung mit der Depositionseinrichtung lässt sich eine hinsichtlich ihrer Form auf der optischen Fläche und hinsichtlich ihrer Schichtstärkenverteilung auf der optischen Fläche definierte Oberflächenschicht aufbringen. Die Reinigungseinrichtung kann mit der Depositionseinrichtung zur dynamischen Kompensation oder Vorkompensation von nutzstrahlungsinduzierten Schichtwachstums-Auswirkungen eingesetzt werden, wie dies vorstehend im Zusammenhang mit der Depositionseinrichtung bereits erläutert wurde.
Bei den optischen Komponenten innerhalb einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage handelt es sich in aller Regel um Spiegel. Bei der Ausführung nach Anspruch 3 kann daher in der Regel unter einer Mehrzahl optischer Elemente ausgewählt werden, wenn entschieden werden soll, welche der optischen Elemente durch zusätzliche Reinigungs- und Depositionseinrichtungen zu erfindungsgemäßen optischen Baugruppen aufgerüstet werden.
Bei einem transmissiven Element einer alternativen Ausführung nach Anspruch 4 kann es sich insbesondere um ein Transmissions-Retikel, aber auch um ein sonstiges transmissives optisches Element innerhalb einer Beleuchtungsoptik oder einer Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage, beispielsweise um einen Strahlteiler oder um einen Filter, insbesondere um einen Graufilter, handeln. Der Einsatz einer erfindungsgemäßen optischen Baugruppe zur Erzeugung der gezielt das Nutz-Strahlungsbündel schwächenden Oberflächenschicht auf einem transmissiven optischen Element erlaubt eine feine Beeinflussung des Nutz-Strahlungsbündels, da die Oberflächenschicht auf dem transmissiven optischen Element vom Nutz-Strahlungsbündel in der Regel nur einmal durchlaufen wird.
Eine Reinigungseinrichtung nach Anspruch 5 ermöglicht eine effiziente Reinigung der optischen Fläche. Ein grundsätzlicher Aufbau eines derartigen Reinigungselements ist bekannt aus der US 2003/0051739 A1 . Auch andere Ausführungen der Reinigungseinrichtung sind möglich. So kann die Reinigungseinrichtung als Sputter-Einrichtung ausgeführt sein. Als Sputter-Prozessgase können Edelgase wie Argon, Helium, Neon, Krypton oder auch Stick stoff eingesetzt werden. Bei einer weiteren Variante der Reinigungseinrichtung kann diese ein elektronenstrahlbasiertes Reinigen durchführen. Bei einer weiteren Variante der Reinigungseinrichtung kann diese ein Plasmareinigen durchführen. Für das Plasmareinigen können als Prozessgase Wasserstoff, Argon, Sauerstoff oder Mischungen dieser Gase eingesetzt werden. Bei einer weiteren Variante der Reinigungseinrichtung kann diese ein chemisches Ätzen auf der Basis von Halogeniden durchführen. Einsetzbare Halogenide sind zum Beispiel HBr. Weitere Varianten der Reinigungseinrichtung können ein wärmeinduziertes oder ein strahlungsinduziertes Reinigen durchführen. Mit verschiedenen kohlenstoffhaltigen Gasen kann ein gesteuertes Kohlenstoffwachstum auf der optischen Fläche und damit ein gesteuertes Wachstum der durch die Depositionseinrichtung aufzutragenden Oberflächenschicht erreicht werden. Das Wachstum der Oberflächenschicht hängt davon ab, wie die optische Fläche, die mit der Oberflächenschicht zu versehen ist, genau ausgeführt ist. Soweit die optische Fläche beispielsweise mit einer Mehrlagen-Reflexionsbeschichtung versehen ist, hängt das Wachstum der Oberflächenschicht von der terminierenden Abschlussschicht dieser Mehrlagen-Beschichtung ab. Diese Abschlussschicht wird auch als Cap bezeichnet. Die Beeinflussung des Oberflächen-Schichtwachstums durch die Art, insbesondere das Material, und den Aufbau der zu beschichtenden optischen Oberfläche ergibt sich aufgrund der jeweils unterschiedlichen Dynamik der Adsorptions- und Desorptionsprozesse an der optischen Oberfläche.
Eine Reinigungseinrichtung nach Anspruch 6 erlaubt eine gezielte lokale Strukturierung der aufzubringenden Oberflächenschicht.
Entsprechende Vorteile hat eine Depositionseinrichtung nach den Ansprüchen 7 oder 8.
Eine lokale Reinigung nach Anspruch 6 und/oder eine lokale Deposition nach Anspruch 8 kann auch durch Einsatz einer Maske mit entsprechend der lokalen Beaufschlagung der optischen Fläche ausgebildeter Durchbrechung, über die ein selektiver Zugang der Reinigungseinrichtung und/oder der Depositonseinrichtung hin zur optischen Fläche möglich ist, geschehen.
In einer Beleuchtungsoptik nach Anspruch 9 und/oder einer Projektionsoptik nach Anspruch 10 sowie in einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 11 kommen die Vorteile der erfindungsgemäßen optischen Baugruppe besonders gut zum Tragen.
Die Herstellungsverfahren für das optische Element mit der lokal gezielt schwächenden Oberflächenschicht nach den Ansprüchen 12 bis 15 haben sich als besonders geeignet zur Herstellung der vorgegebenen Oberflächenschicht herausgestellt. Soweit die Herstellungsverfahren sowohl einen Depositionsschritt als auch einen Reinigungsschritt enthalten, können diese zur Herstellung der Oberflächenschicht mit der Schwächungs-Soll-Verteilung auch iterativ, d. h. durch mehrfachen alternierenden Wechsel zwischen Reinigungs- und Depositionsschritten erfolgen, wobei die momentan erreichte Verteilung einer Schwächung des Nutz-Strahlungsbündels durch die jeweils erzeugte Oberflächenschicht in Zwischenschritten des Herstellungsverfahrens kontrolliert werden kann. Diese Kontrolle kann mit Hilfe eines Messverfahrens, insbesondere mit Hilfe eines optischen Messverfahrens geschehen. Die Herstellungsverfahren zur Herstellung der Oberflächenschicht können unter Einbeziehung eines oder mehrer derartiger Kontrollschritte als Regelverfahren (Feedback Loop) zur Herstellung der Oberflächenschicht ausgeführt sein. Ein lokaler Reinigungsschritt nach Anspruch 13 kann mit einem lokalen Deponierschritt nach Anspruch 15 zur Herstellung komplexer strukturierter Oberflächen auch kombiniert werden.
Eine flächige Deposition nach Anspruch 14 führt zu exakt reproduzierbaren Ausgangsbedingungen für das Herstellen der Oberflächenschicht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen
1 schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie, wobei eine Beleuchtungsoptik im Meridionalschnitt dargestellt ist;
2 schematisch einen Ausschnitt durch einen Querschnitt eines Spiegels als optisches Element zum Einsatz in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1 mit einer Reinigungseinrichtung zum Reinigen einer optischen Fläche des Spiegels in zwei Betriebspositionen und einer Depositionseinrichtung zum Aufbringen einer Oberflächenschicht auf der optischen Fläche in einer Ruheposition;
3 in einer zu 2 ähnlichen Darstellung den Spiegelausschnitt mit einer weiteren Ausführung einer Reinigungseinrichtung;
4 schematisch einen Ausschnitt durch einen Querschnitt eines Spiegels als optisches Element zum Einsatz in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1 mit einer Depositionseinrichtung zum Aufbringen einer Oberflächenschicht auf der optischen Fläche in zwei Betriebspositionen und einer Reinigungseinrichtung zum Reinigen einer optischen Fläche des Spiegels in einer Ruheposition;
5 in einer zu 4 ähnlichen Darstellung den Spiegelausschnitt mit einer weiteren Ausführung einer Depositionseinrichtung;
6 ein Diagramm mit einfallswinkelabhängigen Reflektivitätskurven für EUV-Nutzstrahlung an unterschiedlich dicken Kohlenstoffschichten auf einem Spiegel für streifenden Einfall (Grazing Incidence Spiegel) der Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage nach 1;
7 ein Diagramm, welches eine Intensitätsverteilung von EUV-Nutzstrahlung auf einer Reflexionsfläche des Spiegels für streifenden Einfall darstellt;
8 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit einer Uniformitätsänderung ΔU von einer Feldhöhe x auf dem Spiegel für streifenden Einfall für Oberflä chenschichten mit verschiedenen maximalen Kohlenstoffdicken und einer Schichtdickenverteilung, die der Intensitätsverteilung nach 7 entspricht, darstellt;
9 ein Diagramm, welches die Änderung einer Reflektivität R auf dem Spiegel für streifenden Einfall für verschiedene Kohlenstoffdicken darstellt;
10 ein Diagramm, welches einen Telezentriewert tx auf dem Spiegel für streifenden Einfall abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 8 darstellt;
11 ein Diagramm, welches einen Telezentriewert ty auf dem Spiegel für streifenden Einfall abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 8 darstellt;
12 ein Diagramm, welches einen Elliptizitätswert Ellx (E090) auf dem Spiegel für streifenden Einfall abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 8 darstellt;
13 ein Diagramm, welches einen Elliptizitätswert Elly (E45) auf dem Spiegel für streifenden Einfall abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 8 darstellt;
14 ein Diagramm einer Intensitätsverteilung der Nutzstrahlung auf einem drittletzten Spiegel für im Wesentlichen senkrechten Einfall (Normal Incidence Spiegel) der Beleuchtungsoptik vor einem zu beleuchtenden Objektfeld;
15 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit der Uniformitätsänderung ΔU von einer Feldhöhe x für den Spiegel nach 14 für Oberflächenschichten mit verschiedenen maximalen Kohlenstoffdicken und einer Schichtdickenverteilung, die der Intensitätsverteilung nach 14 entspricht, darstellt;
16 ein Diagramm, welches die Änderung der Reflektivität R auf dem Spiegel nach 14 für verschiedene Kohlenstoffdicken darstellt;
17 ein Diagramm, welches den Telezentriewert tx auf dem Spiegel nach 14 abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 15 darstellt;
18 ein Diagramm, welches den Telezentriewert ty auf dem Spiegel nach 14 abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 15 darstellt;
19 ein Diagramm, welches den Elliptizitätswert Ellx (E090) auf dem nach 14 abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 15 darstellt;
20 ein Diagramm, welches den Elliptizitätswert Elly (E45) auf dem Spiegel nach 14 abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 15 darstellt;
21 ein Diagramm einer Intensitätsverteilung der Nutzstrahlung auf einem vorletzten Spiegel für im Wesentlichen senkrechten Einfall (Normal Incidence Spiegel) der Beleuchtungsoptik vor einem zu beleuchtenden Objektfeld;
22 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit der Uniformitätsänderung ΔU von einer Feldhöhe x für den Spiegel nach 21 für Oberflächenschichten mit verschiedenen maximalen Kohlenstoffdicken und einer Schichtdickenverteilung, die der Intensitätsverteilung nach 21 entspricht, darstellt;
23 ein Diagramm, welches die Änderung der Reflektivität R auf dem Spiegel nach 21 für verschiedene Kohlenstoffdicken darstellt;
24 ein Diagramm, welches den Telezentriewert tx auf dem Spiegel nach 21 abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 22 darstellt;
25 ein Diagramm, welches den Telezentriewert ty auf dem Spiegel nach 21 abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 22 darstellt;
26 ein Diagramm, welches den Elliptizitätswert Ellx (E090) auf dem nach 21 abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 22 darstellt;
27 ein Diagramm, welches den Elliptizitätswert Elly (E45) auf dem Spiegel nach 21 abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 22 darstellt;
28 ein Diagramm, welches eine Intensitätsverteilung der EUV-Nutzstrahlung auf einer Reflexionsfläche eines auch als erstes Spiegelelement bezeichneten Feldfacettenspiegels der Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage darstellt;
29 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit der Uniformitätsänderung ΔU von einer Feldhöhe für den Feldfacettenspiegel für Oberflächenschichten mit verschiedenen maximalen Kohlenstoffdicken und einer Schichtdickenverteilung, die der Intensitätsverteilung nach 28 entspricht, darstellt;
30 ein Diagramm, welches die Änderung der Reflektivität R auf dem Feldfacettenspiegel für verschiedene Kohlenstoffdicken darstellt;
31 ein Diagramm, welches den Telezentriewert tx auf dem Feldfacettenspiegel abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 29 darstellt;
32 ein Diagramm, welches den Telezentriewert ty auf dem Feldfacettenspiegel abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 29 darstellt;
33 ein Diagramm, welches den Elliptizitätswert Ellx (E090) auf dem Feldfacettenspiegel abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 29 darstellt;
34 ein Diagramm, welches den Elliptizitätswert Elly (E45) auf dem Feldfacettenspiegel abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 29 darstellt;
35 ein Diagramm, welches eine Intensitätsverteilung der EUV-Nutzstrahlung auf einer Reflexionsfläche eines auch als zweites Spiegelelement bezeichneten Pupillenfacettenspiegels der Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage darstellt;
36 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit der Uniformitätsänderung ΔU von einer Feldhöhe x für den Pupillenfacettenspiegel für Oberflächenschichten mit verschiedenen maximalen Kohlenstoffdicken und einer Schichtdickenverteilung, die der Intensitätsverteilung nach 35 entspricht, darstellt;
37 ein Diagramm, welches die Änderung der Reflektivität R auf dem Pupillenfacettenspiegel für verschiedene Kohlenstoffdicken darstellt;
38 ein Diagramm, welches den Telezentriewert tx auf dem Pupillenfacettenspiegel abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 36 darstellt;
39 ein Diagramm, welches den Telezentriewert ty auf dem Pupillenfacettenspiegel abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 36 darstellt;
40 ein Diagramm, welches den Elliptizitätswert Ellx (E090) auf dem Pupillenfacettenspiegel abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 36 darstellt;
41 ein Diagramm, welches den Elliptizitätswert Elly (E45) auf dem Pupillenfacettenspiegel abhängig von der Feldhöhe x auf dem Spiegel für die verschieden dicken Oberflächenschichten nach 36 darstellt;
42 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit der Uniformitätsänderung ΔU von der Feldhöhe x als gewichteten Gesamteffekt für alle Spiegel der Beleuchtungsoptik sowie einer Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage für Oberflächenschichten auf den Spiegeln mit entsprechender Gewichtung verschiedenen maximalen Kohlenstoffdicken und einer Schichtdickenverteilung, die der Intensitätsverteilung auf den jeweiligen Spiegeln entspricht, darstellt;
43 ein Diagramm, welches den Telezentriewert tx entsprechend 42 als gewichteten Gesamteffekt für alle Spiegel der Beleuchtungsoptik sowie einer Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage abhängig von der Feldhöhe x darstellt;
44 ein Diagramm, welches den Telezentriewert ty entsprechend 42 als gewichteten Gesamteffekt für alle Spiegel der Beleuchtungsoptik sowie einer Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage abhängig von der Feldhöhe x darstellt;
45 ein Diagramm, welches den Elliptizitätswert Ellx (E090) entsprechend 42 als gewichteten Gesamteffekt für alle Spiegel der Beleuchtungsoptik sowie einer Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage abhängig von der Feldhöhe x darstellt;
46 ein Diagramm, welches den Elliptizitätswert Elly (E45) entsprechend 42 als gewichteten Gesamteffekt für alle Spiegel der Beleuchtungsoptik sowie einer Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage abhängig von der Feldhöhe x darstellt; und
47 bis 50 vergrößert Ausführungsvarianten von Masken, die bei einer lokalen Reinigung und/oder einer lokalen Deposition auf der optischen Fläche zum Einsatz kommen können.
1 zeigt schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die EUV-Mikrolithographie. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 hat eine EUV-Strahlungsquelle 2 zur Erzeugung eines Nutz-Strahlungsbündels 3. Die Wellenlänge des Nutz-Strahlungsbündels 3 liegt insbesondere zwischen 5 nm und 30 nm.
Das Nutz-Strahlungsbündel 3 wird von einem Kollektor 4 gesammelt. Entsprechende Kollektoren sind beispielsweise aus der EP 1 225 481 A und der US 2003/0043455 A bekannt. Nach dem Kollektor 4 propagiert das Nutz-Strahlungsbündel 3 zunächst durch eine Zwischenfokusebene 5 und trifft dann auf einen Feldfacettenspiegel 6. Letzterer wird nachfolgend im Zusammenhang mit der 28 noch näher beschrieben. Nach Reflexion am Feldfacettenspiegel 6 trifft das Nutz-Strahlungsbündel 3 auf einen Pupillenfacettenspiegel 7. Letzterer wird nachfolgend im Zusammenhang mit 35 noch näher beschrieben.
Nach Reflexion am Pupillenfacettenspiegel 7 wird das Nutz-Strahlungsbündel 3 zunächst an zwei weiteren Spiegeln 8, 9 reflektiert. Der dem Pupillenfacettenspiegel 7 direkt nachgeordnete Spiegel 8 wird nachfolgend auch als N1-Spiegel bezeichnet. Der auf den N1-Spiegel folgende Spiegel 9 wird nachfolgend auch als N2-Spiegel bezeichnet. Nach dem N2-Spiegel trifft das Nutz-Strahlungsbündel 3 auf einen Spiegel 10 für streifenden Einfall (Grazing Incidence Spiegel). Dieser Spiegel 10 wird nachfolgend auch als G-Spiegel bezeichnet.
Gemeinsam mit dem Pupillenfacettenspiegel 7 bilden die weiteren Spiegel 8 bis 10 Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 6 in ein Objektfeld 11 in einer Objektebene 12 der Projektionsbelichtungsanlage 1 ab. Im Objektfeld 11 ist ein abzubildender Oberflächenabschnitt eines reflektierenden Retikels 12a angeordnet.
Die Spiegel 6 bis 10 und in einem weiteren Sinne auch der Kollektor 4 gehören zu einer Beleuchtungsoptik 13 der Projektionsbelichtungsanlage 1.
Eine Projektionsoptik 14 bildet das Objektfeld 11 in ein in der 1 nicht dargestelltes Bildfeld in einer Bildebene 15 ab. Der Pupillenfacettenspiegel 7 liegt in einer optischen Ebene, die zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 14 optisch konjugiert ist.
Das Objektfeld 11 ist bogenförmig, wobei der in der 1 dargestellte Meridionalschnitt der Beleuchtungsoptik 13 durch eine Spiegelsymmetrieachse des Objektfelds 11 verläuft. Eine typische Erstreckung des Objektfeldes in der Zeichenebene der 1 beträgt 8 mm. Senkrecht zur Zeichenebene der 1 beträgt eine typische Erstreckung des Objektfeldes 104 mm. Auch ein rechteckiges Objektfeld, beispielsweise mit einem entsprechenden Aspektverhältnis von 8 mm × 104 mm ist möglich.
Bei der Projektionsoptik 14 handelt es sich um eine Spiegeloptik. Ein letzter Spiegel 16 der Projektionsoptik 14, der nachfolgend auch als Spiegel M6 bezeichnet wird, ist in der 1 gestrichelt dargestellt. Vor diesem Spiegel M6 sind in der Projektionsoptik 14 fünf weitere, in der 1 nicht dargestellte Spiegel M1 bis M5 angeordnet.
Jeder der Spiegel 6 bis 10 der Beleuchtungsoptik 13 sowie M1 bis M6 der Projektionsoptik 14 stellt ein optisches Element mit einer von dem Nutz-Strahlungsbündel 3 beaufschlagbaren optischen Fläche 17 dar. Auch das Retikel 12a stellt ein derartiges optisches Element dar.
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen ist in den nachfolgenden Figuren ein sich auf die jeweilige optische Fläche 17 beziehendes lokales kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der 2 nach rechts. Die y-Achse ist in der 2 perspektivisch dargestellt und verläuft an sich senkrecht zur Zeichenebene der 2. Die z-Achse verläuft in der 2 nach oben. Der jeweils betrachtete Bereich der optischen Fläche 17, die insgesamt natürlich auch gekrümmt sein kann, liegt in der x-y-Ebene.
2 zeigt am Beispiel des N1-Spiegels, also des Spiegels 8, eine Variante von Einrichtungen zur Reinigung der optischen Fläche 17 sowie zum zeitweiligen Aufbringen einer Oberflächenschicht auf der optischen Fläche 17. Die nachfolgenden Ausführungen, die im Zusammenhang mit diesen Einrichtungen am Beispiel des Spiegels 8 erläutert werden, gelten genauso für entsprechende Einrichtungen, die bei den anderen Spiegeln 6 bis 10 sowie M1 bis M6 der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie auch beim Retikel 12a vorgesehen sein können.
Dargestellt ist in der 2 ein Ausschnitt der optischen Fläche 17 mit einem zugehörigen Grundkörper 18 des Spiegels 8. Die optische Fläche 17 weist eine Reflexionsbeschichtung 19 auf, die vom Grundkörper 18 getragen ist. Bei der Reflexionsbeschichtung 19 handelt es sich um eine Multilager-Beschichtung mit einer Mehrzahl, beispielsweise mehreren zehn bis einigen hundert, alternierend aufeinanderfolgenden Bilayern aus jeweils zwei Schichten unterschiedlichen Materials. Die Reflexionsbeschichtung 19 ist auf die Wellenlänge des Nutz-Strahlungsbündels 3 sowie auf dessen Einfallswinkel auf der optischen Fläche 17 optimiert.
Dem Spiegel 8 zugeordnet ist zunächst eine Reinigungseinrichtung 20 zum Reinigen der optischen Fläche 17. Die Reinigungseinrichtung 20 ist in der 2 durchgezogen in einer ersten Betriebsposition und gestrichelt in einer dieser gegenüber verlagerten zweiten Betriebsposition dargestellt.
In einem Gehäuse 21 der Reinigungseinrichtung 20 ist eine Quelle zur Erzeugung eines Reinigungsgases untergebracht. Diese Quelle z. B. für Wasserstoffradikale ist in der 2 im Gehäuse 21 gestrichelt bei 21a angedeutet. Die Quelle 21a kann ausgeführt sein, wie in der US 2003/0051739 A1 prinzipiell erläutert. Beim Beispiel der 2 handelt es sich beim Reinigungsgas um Wasserstoff-Radikale. Auch andere Reinigungsgase, wie beispielsweise in der US 2003/0051739 A angesprochen, können eingesetzt werden. Das Reinigungsgas wird der optischen Fläche 17 von der Reinigungseinrichtung 20 aus über eine Düse 22 zugeführt. Letztere beaufschlagt einen lokalen Abschnitt 23 auf der optischen Fläche 17, dessen Begrenzungen im Schnitt der 2 schematisch angedeutet sind. Je nach der Auslegung der Düse 22 und dem z-Abstand der Düse 22 von der optischen Fläche 17 ist die Fläche des lokalen Abschnitts 23 vorgegeben. Eine typische Fläche des lokalen Abschnitts 23 beträgt 1 mm × 1 mm.
Die Düse 22 stellt eine Zuführeinrichtung für das Reinigungsgas hin zur optischen Fläche 17 dar.
Die Reinigungseinrichtung 20 kann in x-Richtung verlagert werden (Doppelpfeil 24), in y-Richtung verlagert werden (Doppelpfeil 25) und in z-Richtung verlagert werden (Doppelpfeil 26). Zudem kann die Reinigungseinrichtung 20 um die x-Achse verkippt bzw. verschwenkt werden (Richtungspfeil 27) und um die y-Achse verkippt werden (Richtungspfeil 27a). Für den Fall, dass die Düse 22 einen nicht zur z-Achse rotationssymmetrischen Strahlquerschnitt für das Reinigungsgas aufweist, kann die Reinigungseinrichtung 20 zusätzlich um ihre Längsachse, also um z-Achse, verschwenkt werden.
Über eine Signalleitung 29 steht die Reinigungseinrichtung 20 mit einer Steuereinrichtung 30 in Signalverbindung. Über die Steuereinrichtung 30 erfolgt eine Bewegungssteuerung der Reinigungseinrichtung 20 um die vorstehend angesprochenen Translations- und Kipp- bzw. Schwenk-Freiheitsgrade. Ferner erfolgt über die Steuereinrichtung 30 eine Ansteuerung der Quelle 21a sowie eines nicht dargestellten Verschlussorgans der Düse 22.
Über eine Signalleitung 31 steht die lokale Steuereinrichtung 30 mit einer zentralen Steuereinrichtung 32 der Projektionsbelichtungsanlage 1 in Signalverbindung.
Dem Spiegel 8 weiterhin zugeordnet ist eine Depositionseinrichtung 33 zum zumindest zeitweiligen Aufbringen einer Oberflächenschicht 34 mit Schichtstärke d auf die optische Fläche 17. Diese Oberflächenschicht 34 ist in den 2 und 4 gestrichelt angedeutet. Die Depositionseinrichtung 33 ist in der 2 in einer Ruheposition dargestellt.
Erläutert wird die Depositionseinrichtung 33 nachfolgend anhand der 4. Komponenten der Depositionseinrichtung 33, die denjenigen entsprechen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die 2 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Depositionseinrichtung 33 ist in der 4 durchgezogen in einer ersten Betriebsposition und gestrichelt in einer dieser gegenüber verlagerten zweiten Betriebsposition dargestellt. In der 4 ist die Reinigungseinrichtung 20 in einer Ruheposition dargestellt.
Das Gehäuse 21 der Depositionseinrichtung 33 umschließt eine gestrichelt angedeutete Quelle 35 für ein kohlenwasserstoffhaltiges Gas, z. B. für ein Gas mit einem Bestandteil C_nH_2n+2. Insbesondere kann es sich bei der Quelle 35 um eine Quelle für ein Depositionsgas handeln, welches z. B. Nonan C₉H₁₈ oder ein anderes Alkan, z. B. Methan CH₄, beinhaltet. Auch fluorhaltige Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffe mit Benzolgruppen können als Depositionsgas eingesetzt werden. Bei den kohlenwasserstoffhaltigen Gasen kann es sich auch um substituierte Kohlenwasserstoffe, also um solche mit funktionalen Gruppen, handeln. Als Depositionsgase können auch salzhaltige Gase oder metallhydridhaltige Gase zum Einsatz kommen. Über die Düse 22 der Depositionseinrichtung 33 kann wiederum ein lokaler Abschnitt 35a der optischen Fläche 17 des Spiegels 8 beaufschlagt werden. Die Depositionseinrichtung 33 hat dieselben Translations- und Kipp- bzw. Schwenk-Freiheitsgrade wie die Reinigungseinrichtung 20.
Bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat jeder der Spiegel 6 bis 10 sowie M1 bis M6 jeweils eine Reinigungseinrichtung 20 und jeweils eine Depositionseinrichtung 33, die wie vorstehend erläutert aufgebaut sind. Zusammen mit dem jeweiligen Spiegel 6 bis 10 sowie M1 bis M6 bilden die zugehörige Reinigungseinrichtung 20 und die zugehörige Depositionseinrichtung 33 eine optische Baugruppe 36. Auch das Retikel 12a kann Bestandteil einer derartigen optischen Baugruppe 36 sein. Andere Varianten erfindungsgemäßer Projektionsbelichtungsanlagen 1 haben Spiegel mit und andere Spiegel ohne eine derartige optische Baugruppe 36. Mindestens eine derartige optische Baugruppe 36 ist bei jeder dieser Varianten von Projektionsbelichtungsanlagen vorhanden.
Über eine Signalleitung 37 ist die Depositionseinrichtung 33 mit einer lokalen Steuereinrichtung 38 verbunden. Letztere steuert die Translation, Kippung bzw. Schwenkung der Depositionseinrichtung 33 sowie die Quelle 35 und ein nicht dargestelltes Verschlussorgan in der Düse 22. Über eine weitere Signalleitung 39 steht die lokale Steuereinrichtung 38 mit der zentralen Steuereinrichtung 32 in Verbindung.
Nachfolgend wird am Beispiel des Spiegels 8 die Herstellung eines optischen Elements für die Projektionsbelichtungsanlage 1 erläutert.
Zunächst wird der Grundkörper 18 entsprechend der Vorgabe an seine abbildende Wirkung geformt, beispielsweise poliert. Anschließend wird der Grundkörper 18 mit der Reflexionsbeschichtung 19 beschichtet. Dann wird, gegebenenfalls nach vorheriger Reinigung der Reflexionsbeschichtung 19, mit Hilfe der Depositionseinrichtung 33 die Oberflächenschicht 34 aufgebracht. Durch Beaufschlagung der optischen Fläche 17 mit dem Depositionsgas lagert sich auf der Reflexionsbeschichtung 19 die Oberflächenschicht 34 in Form einer Kohlenstoffschicht an, die beispielsweise einige nm stark ist. Die Deposition der Oberflächenschicht 34 kann homogen auf der gesamten optischen Fläche 17 erfolgen, so dass dort eine Kohlenstoffschicht mit einheitlicher Stärke entsteht. Hierzu kann die Depositionseinrichtung 33 über die optische Fläche 17 gescannt werden. Alternativ ist es möglich, mit der Depositionseinrichtung 33 die Oberflächenschicht 34 an einer Stelle oder an mehreren Stellen der optischen Fläche 17 lokal aufzubringen. Dabei kann die Stärke der Oberflächenschicht 34 sich an den jeweiligen lokalen Positionen unterscheiden.
Die Oberflächenschicht 34 kann mit gezielt über die optische Fläche 17 variierender Stärke bzw. Dicke erzeugt werden. Dies wird beispielsweise erreicht, indem die Depositionseinrichtung 33 dort, wo die Oberflächenschicht 34 mit geringerer Schichtstärke erzeugt werden soll, kürzer verweilt als an den Stellen, an denen eine größere Schichtstärke erwünscht ist. Die Verweildauer kann beispielsweise über eine Translationsgeschwindigkeit der Depositionseinrichtung 33 über die optische Fläche 17 mit Hilfe der Steuereinrichtung 38 vorgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Stärke der Oberflächenschicht 34 über den z-Abstand der Düse 22 der Depositionseinrichtung 33 von der optischen Fläche 17 oder auch über die Gaszusammensetzung des Depositionsgases einzustellen. Schließlich kann die Stärke der Oberflächenschicht 34 auch über den Abstand nebeneinanderliegender Scanwege der Depositionseinrichtung 33 eingestellt werden.
Nach dem Aufbringen der Oberflächenschicht 34 erfolgt mit der Reinigungseinrichtung 20 ein lokales Reinigen der optischen Fläche 17 zur Verringerung der Schwächung des Nutz-Strahlungsbündels 3 in den lokal gereinigten Abschnitten 23 der optischen Fläche 17, bis eine Soll-Verteilung einer Schwächung des Nutz-Strahlungsbündels 3 über die optische Fläche 17 erreicht ist.
Die lokale Reinigung der optischen Fläche 17 mit der Reinigungseinrichtung 20 erfolgt durch Ansteuerung der vorgegebenen lokalen Abschnitte 23 und gezielte Beaufschlagung von diesen mit dem Reinigungsgas. Die Beaufschlagungsdauer wird dabei abhängig von einer ggf. gewünschten Rest-Schichtstärke der Oberflächenschicht 34 gewählt. Die maximale Beaufschlagungsdauer ist erreicht, wenn die gesamte Oberflächenschicht 34 im lokalen Abschnitt 23 abgetragen ist. Die Größe des Abtrags der Oberflächenschicht 34 durch die Reinigungseinrichtung 20 kann auch über die Zusammensetzung des Reinigungsgases gesteuert werden. Beispielsweise kann dann, wenn ein höherer Abtrag der Oberflächenschicht 34 gewünscht ist, ein höherer Anteil an Wasserstoffradikalen im Reinigungsgas vorgesehen sein.
Bei einem alternativen Herstellungsverfahren für den Spiegel 8 wird nach der Herstellung der Reflexionsbeschichtung 19 dessen Oberfläche mit der Reinigungseinrichtung 20 zunächst flächig gereinigt, so dass auf der Reflexionsbeschichtung 19 keine Ablagerungen vorliegen. Anschließend erfolgt ein lokales Deponieren der das Nutz-Strahlungsbündel 3 schwächenden Oberflächenschicht 34 auf der optischen Fläche 17 mit der Depositionseinrichtung 33, bis eine Soll-Verteilung einer Schwächung des Nutz-Strahlungsbündels 3 über die optische Fläche 17 erreicht ist. Diese lokale Deposition erfolgt insbesondere hinsichtlich der Schichtstärkenerzeugung entsprechend dem, was vorstehend im Zusammenhang mit dem ersten Herstellungsverfahren schon erläutert wurde.
Eine auch bei diesem zweiten Reinigungsverfahren ggf. erwünschte lokale Reinigungswirkung oder lokale Deposition wird mit den Methoden zum Verfahren sowie zur Beaufschlagungssteuerung der Reinigungseinrichtung 20 sowie der Depositionseinrichtung 33 erzielt, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf das erste Herstellungsverfahren erläutert wurden.
3 zeigt eine alternative Reinigungseinrichtung 20, wiederum am Beispiel des Spiegels 8. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erste Variante der Reinigungseinrichtung 20 schon erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Das Gehäuse 21 der Reinigungseinrichtung 20 nach 3 steht über eine Gasleitung 40, in der als Verschlussorgan ein nicht dargestelltes Ventil angeordnet ist, mit einem Innenraum 41 in Fluidverbindung. Die Gasleitung 40 verläuft durch einen Deckelabschnitt 43 und ist nach außen gegen diesen abgedichtet. Das Ende der Gasleitung 40 mündet in den Innenraum 41 aus. Der Innenraum 41 wird begrenzt von einem Begrenzungstopf 42 mit dem Deckelabschnitt 43 und einem Mantelabschnitt 44. Die umlaufende Form des Mantelabschnitts 44 ist an die Form der mit dem Nutz-Strahlungsbündel 3 zu beaufschlagenden optischen Fläche 17 des Spiegels 8 angepasst, so dass der Mantelabschnitt 44 diesen genutzten Abschnitt der optischen Fläche 17 vollständig umschließt. Im Falle eines in etwa rechteckigen genutzten Abschnitts der optischen Fläche 17 ist der Deckelabschnitt 43 also hierzu passend rechteckig geformt.
Stirnseitig, also der optischen Fläche 17 zugewandt, trägt der Mantelabschnitt 44 umlaufend ein Dichtprofil 45. In der in der 3 dargestellten Betriebsposition des Begrenzungstopfes 42 liegt das Dichtprofil 45 an der optischen Fläche 17 an und dichtet somit den Begrenzungstopf 42 gegen den Spiegel 8 ab.
Mit der Reinigungseinrichtung 20 nach 3 ist eine homogene flächige Reinigung der optischen Fläche 17 möglich. Hierzu wird der Begrenzungstopf 42 auf die optische Fläche 17 aufgesetzt und dann über die Gasleitung 40 das Reinigungsgas in den Innenraum 41 eingeleitet. Das Reinigungsgas kann dann im Innenraum eine vorgegebene Zeit auf die optische Fläche 17 und eine ggf. dort vorliegende Oberflächenschicht 34, beispielsweise eine Kohlenstoffschicht, einwirken. Nach der Einwirkungsdauer wird der Begrenzungstopf 42 dann entfernt. Das Reinigungsgas kann zusammen mit den von der Reflexionsbeschichtung 19 bei der Reinigung abgelösten Molekülen abgesaugt oder durch Spülen mit einem inerten Gas beseitigt werden.
Die Reinigungseinrichtung 20 nach 3 kann im Rahmen der vorstehend erläuterten Herstellungsverfahren dort eingesetzt werden, wo eine homogene flächige Reinigung der optischen Fläche 17 gefordert ist. Die Reinigungsgeschwindigkeit kann über die Zusammensetzung des Reinigungsgases im Innenraum 41 eingestellt werden. Die Reinigungswirkung kann zudem über die Dauer der Beaufschlagung der optischen Fläche 17 mit dem Reinigungsgas im Innenraum 41 eingestellt werden. Im Innenraum 41 kann eine gezielte Reinigungsgasströmung herbeigeführt werden, um eine dynamische Wechselwirkung des Reinigungsgases mit der Oberflächenschicht 34 auf der Reflexionsbeschichtung 19 herbeizuführen.
5 zeigt eine weitere Ausführung einer Depositionseinrichtung 33, die anstelle der Depositionseinrichtung 33 nach den 2 und 4 eingesetzt werden kann. Komponenten der Depositionseinrichtung 33 nach 5, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 schon erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Depositionseinrichtung 33 nach 5 ist, was die im Gehäuse 21 untergebrachten Komponenten und was die Ansteuerung angeht, aufgebaut wie die Depositionseinrichtung 33 nach den 2 und 4. Was die Beaufschlagungsseite hin zur optischen Fläche 17 angeht, ist die Depositionseinrichtung 33 nach 5 so aufgebaut wie die Reinigungseinrichtung 20 nach 3, wobei natürlich Anpassungen in Bezug auf das zusammen mit der Depositionseinrichtung 33 eingesetzte Depositionsgas vorgenommen sind, welches sich vom Reinigungsgas natürlich unterscheidet.
Die Depositionseinrichtung 33 nach 5 kann bei den vorstehend erläuterten Herstellungsverfahren überall dort zum Einsatz kommen, wo eine flächige, homogene Deposition der Oberflächenschicht 34 auf der optischen Fläche 17 gefordert ist. Die Stärke der Oberflächenschicht 34, die auf diese Weise aufgetragen wird, kann über die Zusammensetzung des Depositionsgases im Innenraum 41, über die Zeitdauer der Beaufschlagung der optischen Fläche 17 mit dem Depositionsgas sowie über die Herbeiführung einer dynamischen Wechselwirkung des Depositionsgases mit der Oberfläche der Reflexionsbeschichtung 19 durch Erzeugung einer Bewegung bzw. Strömung des Depositionsgases im Innenraum 41 eingestellt werden.
Nachfolgend wird anhand der 6 ff. erläutert, wie optische Parameter, mit denen die der optischen Eigenschaften der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 beschrieben werden können, als Folge einer Kohlenstoff-Oberflächenschicht auf den optischen Flächen 17 der beteiligten optischen Komponenten, die mit dem Nutz-Strahlungsbündel 3 beaufschlagt werden, variieren. Anhand dieser herausgearbeiteten Abhängigkeiten lässt sich, ausgehend von Soll-Spezifikationen für die zu erreichenden optischen Parameter für die Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage 1, für jede der optischen Flächen 17 eine Soll-Verteilung einer durch die jeweilige Oberflächenschicht 34 hervorzurufenden Schwächung des Nutz-Strahlungsbündels 3 über die optische Fläche 17 berechnen. Oberflächenschichten 34 mit dieser Soll-Verteilung können dann mit einem der vorstehend genannten Herstellungsverfahren eingestellt werden.
6 zeigt Reflektivitätskurven für unterschiedlich dicke homogene Kohlenstoff-Oberflächenschichten auf dem Spiegel 10, also auf dem G-Spiegel. Angenommen wird bei diesen Reflektivitätskurven eine konstante Schichtstärke der Oberflächenschicht 34 über den G-Spiegel. Die Kurve „0 nm” zeigt die Reflektivität des G-Spiegels, ohne dass dort eine Oberflächenschicht 34 vorliegt. Mit steigender Stärke der Oberflächenschicht 34 nimmt die Reflektivität immer stärker ab. Bei einem Einfallswinkel α von etwa 69° ist der Einfluss der Stärke der Oberflächenschicht 34 auf die Reflektivität am größten. Schon bei einer Stärke der Oberflächenschicht 34 von 20 nm hat bei diesem Einfallswinkel die Reflektiviät auf weniger als 0,1 abgenommen.
7 zeigt eine beim Einsatz der Projektionsbelichtungsanlage 1 typische Intensitätsverteilung des Nutz-Strahlungsbündels 3 auf dem Spiegel 10, also auf dem G-Spiegel. Rechts ist in der 7 ein Balken dargestellt, dem die Zuordnung der jeweiligen Schraffuren dieser Verteilung zu den relativen Intensitäten zu entnehmen ist. Der G-Spiegel wird bogenförmig etwa in Form des bogenförmigen Objektfeldes 11 mit dem Nutz-Strahlungsbündel 3 beaufschlagt. Nachfolgend wird eine Schichtdickenverteilung der Oberflächenschicht 34 auf dem G-Spiegel angenommen, die proportional zur Intensitätsverteilung des Nutz-Strahlungsbündels 3 auf dem G-Spiegel nach 7 ist. In den am intensivsten beaufschlagten Abschnitten des G-Spiegels wird daher die stärkste Oberflächenschicht 34 und in den nur gering intensiv beaufschlagten Abschnitten des G-Spiegels eine entsprechend weniger starke Oberflächenschicht 34 angenommen. Diese Annahme ist zur Betrachtung eines zunächst ungestörten Systems realistisch, da sich auf den Spiegeln der Projektionsbelichtungsanlage 1, soweit keine Eingriffe durch Reinigung oder zusätzliche Deposition vorgenommen werden, dort die meisten Kohlenstoffablagerungen auf den optischen Flächen 17 bilden, wo die höchste Intensität des Nutz-Strahlungsbündels 3 vorliegt.
Für die nachfolgende Beschreibung von Lagebeziehungen innerhalb des Objektfeldes 11 wird ein lokales xy-Koordinatensystem des Objektfeldes 11 herangezogen, wobei das Objektfeld 11 in der x-y-Ebene liegt und die y-Achse senkrecht zur Scanrichtung der Projektionsbelichtungsanlage 1 verläuft. Die x-Position auf dem Objektfeld 11 wird nachfolgend auch als Feldhöhe bezeichnet. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist als Scanner ausgeführt. Während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage 1 werden sowohl ein Retikel in der Objektebene 12 als auch ein Wafer in der Bildebene 15 in einer Scanrichtung, nämlich in y-Richtung, verlagert.
8 zeigt die Änderung des optischen Parameters Uniformität (uniformity) ΔU, gemessen im Objektfeld 11, in Abhängigkeit von den verschiedenen maximalen Kohlenstoff-Oberflächenschichtstärken auf dem G-Spiegel, abhängig von der Feldhöhe x. Gezeigt ist die Änderung der Uniformität gegenüber einer Uniformität des nicht beschichteten G-Spiegels. Die Uniformitätsänderung ist jeweils in % angegeben. Die verschiedenen Kohlenstoff- Oberflächenschichten 34 sind charakterisiert durch ihre jeweilige maximale Kohlenstoffdicke und durch eine Schichtdicken- bzw. Schichtstärkenverteilung, die der Intensitätsverteilung auf dem jeweiligen Spiegel entspricht. Orte auf den Spiegeln mit hoher Intensitätsbeaufschlagung haben also eine größere Kohlenstoffdicke als Orte mit geringerer Intensitätsbeaufschlagung. In der 8 dargestellt ist die Uniformitätsänderung für Kohlenstoff-Oberflächenschichten 34 mit den maximalen Kohlenstoffdicken 2 nm, 4 nm, 6 nm, 8 nm und 10 nm. In den folgenden Figuren werden ebenfalls schichtstärkenabhängige optische Parameter diskutiert, wobei jeweils wieder eine Schichtstärkenverteilung der Kohlenstoffschicht entsprechend der Intensitätsverteilung auf dem jeweils betrachteten Spiegel vorausgesetzt ist. Einige der nachfolgenden Diagramme zeigen die Abhängigkeit der optischen Parameter von den maximalen Kohlenstoff-Oberflächenschichtstärken für Schichtstärken, die zu einer Reflektivitätsminderung von 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% und 10% führen.
Die Uniformität U ist in Abhängigkeit von einer in Scanrichtung (y-Richtung) integrierten Energie an jedem x-Wert des Objektfeldes, SE (x) wie folgt definiert: U in % = = 100 (SE (x) max – SE (x) min)/(SE (x) max + SE (x) min)
SE (x) max stellt dabei den in y-Richtung aufintegrierten Energiewert am Ort der höchsten auftreffenden Nutz-Strahlungsenergie dar. SE (x) min stellt dabei den in y-Richtung aufintegrierten Energiewert am Ort der niedrigsten auftreffenden Nutz-Strahlungsenergie dar.
Bei einer maximalen Kohlenstoff-Oberflächenschichtdicke von 2 nm macht sich die Uniformitätsänderung durch die Oberflächenschicht 34 nur geringfügig am Rand bemerkbar. Mit zunehmender maximaler Schichtdicke der Oberflächenschicht 34 steigt die Uniformitätsänderung am Feldrand weiter an, wobei sich zusätzlich zwischen den beiden Feldrändern und der Feldmitte eine gegenläufige Änderung einstellt.
Mit zunehmender Schichtdicke der Oberflächenschicht 34 nimmt die Reflektivität des G-Spiegels im mittleren, mit hoher Intensität beaufschlagten Abschnitt stärker ab. Am Rand ist die Reflektivitätsminderung gering, so dass der Randbereich des Objektfeldes relativ eine immer größere Scanenergie (SE) erfährt.
9 zeigt die Änderung einer über den Spiegel gemittelten Reflektivität R der Oberflächenschicht 34 auf dem G-Spiegel als Funktion der Stärke d der Oberflächenschicht 34 in nm. Die Reflektivität des G-Spiegels nimmt von einem Wert 1 bei einer Stärke der Oberflächenschicht 34 von 0 bis hin zu einem Wert von 0,90 bei einer Stärke der Oberflächenschicht 34 von 10 nm ab.
Bei den nachfolgend diskutierten weiteren optischen Kenngrößen bzw. Beleuchtungsparametern handelt es sich um Telezentriewerte tx, ty und um Elliptizitätswerte E090 (Ellx), E45 (Elly).
tx und ty sind folgendermaßen definiert:
In jedem Feldpunkt des ausgeleuchteten Objektfeldes ist ein Schwerstrahl eines diesem Feldpunkt zugeordneten Lichtbüschels definiert. Der Schwerstrahl hat dabei die energiegewichtete Richtung des von diesem Feldpunkt ausgehenden Lichtbüschels. Im Idealfall verläuft bei jedem Feldpunkt der Schwerstrahl parallel zum von der Beleuchtungsoptik bzw. der Projektionsoptik vorgegebenen Hauptstrahl.
Die Richtung des Hauptstrahls s →₀(x, y) ist anhand der Designdaten der Beleuchtungsoptik bzw. der Projektionsoptik bekannt. Der Hauptstrahl ist an einem Feldpunkt definiert durch die Verbindungslinie zwischen dem Feldpunkt und dem Mittelpunkt der Eintrittspupille der Projektionsoptik. Die Richtung des Schwerstrahls an einem Feldpunkt x, y im Objektfeld in der Objektebene berechnet sich zu:
E (u, v, x, y) ist die Energieverteilung für den Feldpunkt x, y in Abhängigkeit von den Pupillenkoordinaten u, v, also in Abhängigkeit vom Beleuchtungswinkel, den der entsprechende Feldpunkt x, y sieht.
E ~(x, y) = ∫dudvE(u, v, x, y) ist dabei die Gesamtenergie, mit der der Punkt x, y beaufschlagt wird.
Ein mittiger Objektfeldpunkt x₀, y₀ sieht z. B. die Strahlung von Strahlungs-Teilbündeln aus Richtungen u, v, die durch die Position der jeweiligen Pupillenfacetten definiert ist. Der Schwerstrahl s verläuft bei dieser Beleuchtung nur dann längs des Hauptstrahls, wenn sich die verschiedenen Energien bzw. Intensitäten der den Pupillenfacetten zugeordneten Strahlungs-Teilbündel zu einer über alle Pupillenfacetten integrierten Schwerstrahlrichtung zusammensetzen, die parallel zur Hauptstrahlrichtung verläuft. Dies ist nur im Idealfall so. In der Praxis existiert eine Abweichung zwischen der Schwerstrahlrichtung s →(x, y) und der Hauptstrahlrichtung s →₀(x, y), die als Telezentriefehler t →(x, y) bezeichnet wird: t →(x, y) = s →(x, y) – s →0(x, y)
Korrigiert werden muss im praktischen Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage nicht der statische Telezentriefehler bei einem bestimmten Objektfeld, sondern der bei x = x₀ scanintegrierte Telezentriefehler. Dieser ergibt sich zu:
Es wird also der Telezentriefehler korrigiert, den ein durch das Objektfeld in der Objektebene während des Scannens laufender Punkt (x, z. B. x₀) auf dem Retikel energiegewichtet aufintegriert erfährt. Unterschieden wird dabei zwischen einem x-Telezentriefehler (tx) und einem y-Telezentriefehler (ty). Der x-Telezentriefehler ist als Abweichung des Schwerstrahls vom Hauptstrahl senkrecht zur Scanrichtung y definiert. Der y-Telezentriefehler ist als die Abweichung des Schwerstrahls vom Hauptstrahl in Scanrichtung y definiert.
Die Elliptizität ist eine weitere Messgröße zur Beurteilung der Qualität der Ausleuchtung des Objektfeldes in der Objektebene. Die Bestimmung der Elliptizität erlaubt dabei eine genauere Aussage über die Verteilung der Energie bzw. Intensität über die Eintrittspupille der Projektionsoptik. Hierzu wird die Eintrittspupille in acht Oktanten unterteilt, die wie mathematisch üblich entgegen dem Uhrzeigersinn von O₁ bis O₈ durchnumeriert sind. Der Energie- bzw. Intensitätsbeitrag, den die Oktanten O₁ bis O₈ der Eintrittspupille zur Beleuchtung eines Feldpunktes beitragen, wird nachfolgend als Energie- bzw. Intensitätsbeitrag I₁ bis I₈ bezeichnet.
Man bezeichnet als –45°/45°-Elliptizität (E45, Elly) nachfolgende Größe
und als 0°/90°-Elliptizität (E090, Ellx) nachfolgende Größe
Entsprechend zum vorstehend in Bezug auf den Telezentriefehler Ausgeführten kann auch die Elliptizität für einen bestimmten Objektfeldpunkt x₀, y₀ oder aber auch für eine scanintegrierte Ausleuchtung (x = x₀, y-integriert) bestimmt werden.
10 zeigt die Abhängigkeit des Telezentriewertes tx in mrad von den verschiedenen maximalen Kohlenstoff-Oberflächenschichtstärken auf dem G-Spiegel als Funktion der Feld höhe. Mit zunehmender maximaler Stärke der Oberflächenschicht 34 ergibt sich von der Mitte des Objektfeldes 11 zum in der 10 linken Feldrand ein immer stärkerer Anstieg des tx-Wertes und von der Feldmitte zum in der 10 rechten Feldrand ein immer stärkerer Abfall des tx-Wertes. In der Feldmitte bleibt der tx-Wert unabhängig von der maximalen Schichtstärke konstant.
11 zeigt die Abhängigkeit des Telezentriewertes ty in mrad von den verschiedenen maximalen Kohlenstoff-Oberflächenschichtstärken auf dem G-Spiegel als Funktion der Feldhöhe. Der ty-Wert nimmt mit zunehmender maximaler Kohlenstoff-Oberflächenschichtstärke auf dem G-Spiegel über das gesamte Objektfeld 11 ab, wobei bei stärkeren Schichtstärken die Abhängigkeit des ty-Wertes von der Feldhöhe, also vom x-Wert des Feldes, die Form einer Badewannenfunktion annimmt.
12 zeigt die Abhängigkeit des Elliptizitätswertes E090 in Prozent als Funktion der Feldhöhe von der maximalen Schichtstärke der Kohlenstoff-Oberflächenschicht 34 auf dem G-Spiegel. Diese Abhängigkeit zeigt qualitativ einen ähnlichen Verlauf wie die Abhängigkeit des ty-Wertes, wobei nahe der beiden Feldränder x-Werte existieren, bei denen nur eine sehr geringe Abhängigkeit des Elliptizitätswertes E090 von der Schichtstärke der Oberflächenschicht 34 vorliegt.
13 zeigt die Abhängigkeit des Elliptizitätswertes E45 in Prozent als Funktion der Feldhöhe von der maximalen Schichtstärke der Kohlenstoff-Oberflächenschicht 34 auf dem G-Spiegel. Für die in der 3 linke Hälfte des Objektfeldes 11 ähnelt diese Abhängigkeit qualitativ der Abhängigkeit der Uniformity nach 8. Die Abhängigkeit des Elliptizitätswertes E45 ist jedoch nicht spiegelsymmetrisch zur Feldmitte (Feldhöhe = 0), sondern punktsymmetrisch hierzu.
14 zeigt eine beim Einsatz der Projektionsbelichtungsanlage 1 typische Intensitätsverteilung des Nutz-Strahlungsbündels 3 auf dem Spiegel 8, also auf dem N1-Spiegel in einer zur 7 ähnlichen Darstellung. Der N1-Spiegel wird näherungsweise rechteckig mit dem Nutz-Strahlungsbündel 3 beaufschlagt.
15 zeigt in einer zu 8 ähnlichen Darstellung die Uniformitätsänderung für die verschiedenen maximalen Oberflächenschichtstärken auf dem N1-Spiegel als Funktion der Feldhöhe x. Mit zunehmender maximaler Schichtstärke der Oberflächenschicht 34 wird die Uniformitätsänderung in der Feldmitte immer stärker negativ. An den Feldrändern nimmt die Uniformitätsänderung mit zunehmender Schichtstärke immer stärker zu. Zwischen der Feldmitte und den beiden Feldrändern existieren Feldhöhen –x, x, bei denen die Uniformitätsänderung unabhängig von der maximalen Schichtstärke der Oberflächenschicht 34 ist.
16 zeigt in einer zu 9 ähnlichen Darstellung die Änderung der über den Spiegel gemittelten Reflektivität R der Oberflächenschicht 34 auf dem N1-Spiegel als Funktion einer relativen Reflektivitätsänderung
am Ort einer maximalen absoluten Reflektivitätsänderung ΔR_max aufgrund der Stärke der Oberflächenschicht 34 in nm. Diese maximale Reflektivitätsänderung tritt in der Regel dort auf, wo die Oberflächenschicht 34 am stärksten ist. Die über den Spiegel gemittelte Reflektivität nimmt mit zunehmender relativer Reflektivitätsänderung linear von einem Wert 1 bis hin zu einem Wert von etwa 0,94 ab.
17 zeigt in einer zu 10 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit des Telezentriewertes tx in mrad von den verschiedenen maximalen Kohlenstoff-Oberflächenschichtstärken auf dem N1-Spiegel. Mit zunehmender maximaler Stärke der Oberflächenschicht 34 auf dem N1-Spiegel ergibt sich von der Feldmitte zum in der 17 linken Feldrand hin ein immer stärkerer Anstieg des tx-Wertes und von der Feldmitte zum in der 17 rechten Feldrand hin ein immer stärkerer Abfall des tx-Wertes. In der Feldmitte bleibt der tx-Wert unabhängig von der maximalen Schichtstärke konstant.
18 zeigt in einer zu 11 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit des Telezentriewertes ty in mrad von den verschiedenen maximalen Kohlenstoff-Oberflächenschichtstärken auf dem N1-Spiegel als Funktion der Feldhöhe. Der ty-Wert nimmt mit zunehmender Schichtstärke über das gesamte Objektfeld 11 zu, wobei diese Zunahme am Feldrand größer ist als in der Feldmitte, so dass bei stärkeren Schichtstärken die Abhängigkeit des ty-Wertes von der Feldhöhe die Form einer Badewannenfunktion annimmt.
19 zeigt in einer zu 12 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit des Elliptizitätswertes E090 in % als Funktion der Feldhöhe von der maximalen Schichtstärke der Kohlenstoff-Oberflächenschicht 34 auf dem N1-Spiegel. Der E090-Wert nimmt mit zunehmender maximaler Schichtstärke immer mehr ab, wobei diese Abnahme in der Feldmitte etwa doppelt so groß ist wie am Feldrand.
20 zeigt in einer zu 19 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit des Elliptizitätswertes E45 in % als Funktion der Feldhöhe von der maximalen Schichtstärke der Kohlenstoff-Oberflächenschicht 34 auf dem N1-Spiegel. Mit zunehmender maximaler Stärke der Oberflächenschicht 34 ergibt sich von der Feldmitte zum in der 20 linken Rand hin ein immer stärkerer Abfall des E45-Wertes und von der Feldmitte zum in der 20 rechten Feldrand hin ein immer stärkerer Anstieg des E45-Wertes. In der Feldmitte ist der E45-Wert unabhängig von der maximalen Schichtstärke.
21 zeigt eine beim Einsatz der Projektionsbelichtungsanlage 1 typische Intensitätsverteilung des Nutz-Strahlungsbündels 3 auf dem Spiegel 9, also auf dem N2-Spiegel in einer zur 7 ähnlichen Darstellung. In der Darstellung nach 14 ist diese Verteilung in x-Richtung gestaucht. Der N2-Spiegel wird näherungsweise rechteckig mit dem Nutz-Strahlungsbündel 3 beaufschlagt.
22 zeigt in einer zu 8 ähnlichen Darstellung die Uniformitätsänderung für die verschiedenen maximalen Oberflächenschichtstärken auf dem N2-Spiegel als Funktion der Feldhöhe x. Mit zunehmender maximaler Schichtstärke der Oberflächenschicht 34 wird die Uniformitätsänderung in der Feldmitte immer stärker negativ. An den Feldrändern nimmt die Uniformitätsänderung mit zunehmender Schichtstärke immer stärker zu. Zwischen der Feldmitte und den beiden Feldrändern existieren Feldhöhen –x, x, bei denen die Uniformitätsänderung unabhängig von der maximalen Schichtstärke der Oberflächenschicht 34 ist.
23 zeigt in einer zu 9 ähnlichen Darstellung die Änderung der über den Spiegel gemittelten Reflektivität R der Oberflächenschicht 34 auf dem N2-Spiegel als Funktion einer relativen Reflektivitätsänderung
am Ort einer maximalen absoluten Reflektivitätsänderung
ΔR_max aufgrund der Stärke der Oberflächenschicht 34 in nm. Diese maximale Reflektivitätsänderung tritt in der Regel dort auf, wo die Oberflächenschicht 34 am stärksten ist. Die über den Spiegel gemittelte Reflektivität nimmt mit zunehmender relativer Reflektivitätsänderung linear von einem Wert 1 bis hin zu einem Wert von etwa 0,93 ab.
24 zeigt in einer zu 10 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit des Telezentriewertes tx in mrad von den verschiedenen maximalen Kohlenstoff-Oberflächenschichtstärken auf dem N2-Spiegel. Mit zunehmender maximaler Stärke der Oberflächenschicht 34 auf dem N2-Spiegel ergibt sich von der Feldmitte zum in der 17 linken Feldrand hin ein immer stärkerer Anstieg des tx-Wertes und von der Feldmitte zum in der 17 rechten Feldrand hin ein immer stärkerer Abfall des tx-Wertes. In der Feldmitte bleibt der tx-Wert unabhängig von der maximalen Schichtstärke konstant. Diese Unabhängigkeit liegt nicht nur in der Feldmitte sondern auch bei benachbarten geringen Feldhöhen vor, so dass der tx-Wert längs eines Plateaus konstant bleibt.
25 zeigt in einer zu 11 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit des Telezentriewertes ty in mrad von den verschiedenen maximalen Kohlenstoff-Oberflächenschichtstärken auf dem N2-Spiegel als Funktion der Feldhöhe. Der ty-Wert nimmt mit zunehmender Schichtstärke über das gesamte Objektfeld 11 zu, wobei diese Zunahme am Feldrand größer ist als in der Feldmitte, so dass bei stärkeren Schichtstärken die Abhängigkeit des ty-Wertes von der Feldhöhe die Form einer Badewannenfunktion annimmt.
26 zeigt in einer zu 12 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit des Elliptizitätswertes E090 in % als Funktion der Feldhöhe von der maximalen Schichtstärke der Kohlenstoff-Oberflächenschicht 34 auf dem N2-Spiegel. Der E090-Wert nimmt mit zunehmender maximaler Schichtstärke immer mehr ab, wobei diese Abnahme in der Feldmitte etwa doppelt so groß ist wie am Feldrand.
27 zeigt in einer zu 19 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit des Elliptizitätswertes E45 in % als Funktion der Feldhöhe von der maximalen Schichtstärke der Kohlenstoff-Oberflächenschicht 34 auf dem N2-Spiegel. Mit zunehmender maximaler Stärke der Oberflächenschicht 34 ergibt sich von der Feldmitte zum in der 20 linken Rand hin ein Abfall des E45-Wertes und von der Feldmitte zum in der 20 rechten Feldrand hin ein Anstieg des E45-Wertes. In der Feldmitte ist der E45-Wert unabhängig von der maximalen Schichtstärke.
Die Abhängigkeit der optischen Parameter von den Schichtstärken ist beim N2-Spiegel qualitativ derjenigen des N1-Spiegels sehr ähnlich. Insgesamt ist der Einfluss des N2-Spiegels bei der Schichtstärkenvariation etwas geringer als der des N1-Spiegels.
28 zeigt in einer zu 7 ähnlichen Darstellung eine beim Einsatz der Projektionsbelichtungsanlage 1 typische Intensitätsverteilung des Nutz-Strahlungsbündels 3 auf dem Feldfacettenspiegel 6. Der Feldfacettenspiegel 6 hat eine Mehrzahl von Feldfacetten 46 mit einem xy-Aspektverhältnis, welches dem xy-Aspektverhältnis des Objektfeldes 11 entspricht. Die Feldfacetten 46 sind spalten- und zeilenweise gruppiert. In Bereichen 47 ist der Feldfacettenspiegel 6 von Tragstrukturen des Kollektors 4 abgeschattet, so dass dort keine Intensitätsbeaufschlagung mit dem Nutz-Strahlungsbündel 3 erfolgt. Der Feldfacettenspiegel 6 wird abgesehen von den Bereichen 47 mit einer in etwa rotationssymmetrischen Intensitätsverteilung beaufschlagt, wobei die Intensität im Zentrum des Feldfacettenspiegels 6 am größten ist und nach außen hin von einem Wert Imax hin zu einem Wert Imin abfällt.
29 zeigt in einer zu 8 ähnlichen Darstellung die Uniformitätsänderung, gemessen im Objektfeld 11 in Abhängigkeit von den verschiedenen maximalen Kohlenstoff-Oberflächenschichtstärken auf dem Feldfacettenspiegel 6 als Funktion der Feldhöhe. Die Uniformitätsänderung nimmt in der Feldmitte sowie an den Feldrändern mit steigender Schichtstärke zu, wobei diese Zunahme in der Feldmitte größer ist als an den Feldrändern. In den beiden Feldbereichen zwischen der Feldmitte und den beiden Feldrändern wird die Uniformitätsänderung mit zunehmender Schichtstärke immer stärker negativ, wobei der Betrag dieser Änderung in etwa so groß ist wie die Zunahme in der Feldmitte.
30 zeigt die Änderung der über den Spiegel gemittelten Reflektivität R der Oberflächenschicht 34 auf dem Feldfacettenspiegel 6 als Funktion einer relativen Reflektivitätsänderung
am Ort einer maximalen absoluten Reflektivitätsänderung ΔR_max aufgrund der Stärke der Oberflächenschicht 34. Diese maximale Reflektivitätsänderung tritt dort auf, wo die Oberflächenschicht 34 am stärkten ist.
31 zeigt in einer zu 10 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit des Telezentriewertes tx in mrad von den verschiedenen maximalen Kohlenstoff-Oberflächenschichtstärken auf dem Feldfacettenspiegel 6 als Funktion der Feldhöhe. Mit zunehmender maximaler Stärke der Oberflächenschicht 34 ergibt sich von der Feldmitte zum in der 31 linken Rand hin ein nicht monotoner Anstieg des tx-Wertes und von der Feldmitte zum in der 31 rechten Feldrand hin ein nicht monotoner Abfall des tx-Wertes.
32 zeigt die Abhängigkeit des Telezentriewertes ty in mrad von den verschiedenen maximalen Kohlenstoff-Oberflächenschichtstärken auf dem Feldfacettenspiegel 6 als Funktion der Feldhöhe. Der ty-Wert nimmt mit zunehmender maximaler Kohlenstoff-Oberflächenschichtstärke auf dem Feldfacettenspiegel 6 immer stärker ab, wobei diese Abnahme an den Feldrändern geringer ist als in den dazwischenliegenden Feldbereichen.
33 zeigt in einer zu 12 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit des Elliptizitätswertes E090 in % als Funktion der Feldhöhe von der maximalen Schichtstärke der Kohlenstoff-Oberflächenschicht 34 auf dem Feldfacettenspiegel 6. Im Bereich der Feldmitte resultiert eine Zunahme des E090-Wertes mit zunehmender Schichtstärke. Nahe des in der 33 linken Feldrandes resultiert eine mit zunehmender Schichtstärke immer stärkere Abnah me des E090-Wertes. Zwischen diesem linken Feldbereich und der Feldmitte existiert ein Punkt, an dem der E090-Wert schichtstärkenun-abhängig ist. Nahe des rechten Feldrandes nimmt der E090-Wert mit zunehmender Schichtstärke zu. Zwischen diesem rechten Feldbereich und der Feldmitte liegt ein weiterer Feldbereich, in dem der E090-Wert mit zunehmender Schichtstärke abnimmt. Zwischen diesem letzten Feldbereich und dem Bereich um die Feldmitte einerseits und dem Bereich nahe des rechten Feldrandes andererseits liegen zwei weitere Feldpunkte, deren E090-Wert schichtstärkenunabhänig ist.
34 zeigt in einer zu 13 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit des Elliptizitätswertes E45 in % als Funktion der Feldhöhe von der maximalen Schichtstärke der Kohlenstoff-Oberflächenschicht auf dem Feldfacettenspiegel 6. Im Bereich der Feldmitte nimmt der E45-Wert mit zunehmender Schichtstärke ab. An den Feldrändern ist die Abhängigkeit des E45-Wertes von der Schichtstärke gering.
35 zeigt in einer zu 7 ähnlichen Darstellung eine beim Einsatz der Projektionsbelichtungsanlage 1 typische Intensitätsverteilung des Nutz-Strahlungsbündels 3 auf dem Pupillenfacettenspiegel 7. Der Pupillenfacettenspiegel 7 hat eine Mehrzahl von Pupillenfacetten 48. Die Pupillenfacetten 48 sind rund und in konzentrischen Ringen angeordnet. Das Zentrum der äußeren Facettenringe verschiebt sich, je weiter außen der jeweilige Pupillenfacettenring liegt, in positiver y-Richtung immer stärker vom Zentrum des innersten Facettenrings. Was die Bestrahlung mit dem Nutz-Strahlungsbündel 3 angeht, ist jede Pupillenfacette 48 genau einer Feldfacette 46 zugeordnet. Entsprechend dieser Zuordnung ist die Intensitätsbeaufschlagung der Pupillenfacetten 48. Pupillenfacetten 48 mit relativ starker Intensitätsbeaufschlagung werden von den inneren Feldfacetten beaufschlagt. Pupillenfacetten 48 mit geringerer Intensitätsbeaufschlagung werden von den äußeren Feldfacetten 46 beaufschlagt. Die Pupillenfacetten 48 sind in Form mehrerer konzentrischer Ringe gruppiert.
36 zeigt in einer zu 8 ähnlichen Darstellung die Uniformitätsänderung, gemessen im Objektfeld 11, in Abhängigkeit von den verschiedenen maximalen Kohlenstoff-Oberflächenschichtstärken auf dem Pupillenfacettenspiegel, abhängig von der Feldhöhe.
Die Uniformitätsänderung ist im Bereich der Feldmitte nahe 0 und unabhängig von der Schichtstärke. Am rechten Feldrand nimmt die Uniformitätsänderung mit zunehmender Schichtstärke zu. Am linken Feldrand ist die Uniformitätsänderung unabhängig von der Schichtstärke. Zwischen dem linken Feldrand und der Feldmitte liegt ein Bereich, in dem die Uniformitätsänderung mit zunehmender Schichtstärke negativer wird.
37 zeigt die Änderung der über den Spiegel gemittelten Reflektivität R der Oberflächenschicht 34 auf dem Pupillenfacettenspiegel 7 als Funktion einer relativen Reflektivitätsänderung
am Ort einer maximalen absoluten Reflektivitätsänderung ΔR_max aufgrund der Stärke der Oberflächenschicht 34 auf diesem. Diese maximale Reflektivitätsänderung tritt dort auf, wo die Oberflächenschicht 34 am stärkten ist.
38 zeigt in einer zu 10 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit des Telezentriewertes tx in mrad von den verschiedenen maximalen Kohlenstoff-Oberflächenschichtstärken auf dem Pupillenfacettenspiegel 7 als Funktion der Feldhöhe. Zwischen der Feldmitte und dem linken Feldrand existiert eine Feldhöhe, bei der der tx-Wert schichtstärkenunabhängig ist. Von dieser Feldhöhe aus nimmt der tx-Wert zum in der 38 linken Feldrand hin mit zunehmender Schichtstärke immer stärker zu und zum rechten Feldrand hin mit zunehmender Schichtstärke immer stärker ab.
39 zeigt in einer zu 11 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit des Telezentriewertes ty in mrad von den verschiedenen maximalen Kohlenstoff-Oberflächenschichtstärken auf dem Pupillenfacettenspiegel 7 als Funktion der Feldhöhe. Der ty-Wert nimmt mit zunehmender maximaler Kohlenstoff-Oberflächenschichtstärke auf dem Pupillenfacettenspiegel 7 über das gesamte Objektfeld 11 ab. Am in der 39 rechten Feldrand ist dieser Abfall etwas geringer als im Bereich des sonstigen Feldes.
40 zeigt in zu 12 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit des Elliptizitätswertes E090 in % als Funktion der Feldhöhe von der maximalen Schichtstärke der Kohlenstoff- Oberflächenschicht 34 auf dem Pupillenfacettenspiegel 7. Bis auf eine Feldhöhe zwischen der Feldmitte und dem in der 40 linken Feldrand, an dem der E090-Wert schichtstärkenunabhängig ist, nimmt der E090-Wert über das gesamte Feld mit zunehmender Schichtstärke zu, wobei diese Zunahme am rechten Feldrand am größten ist.
41 zeigt in einer zu 13 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit des Elliptizitätswertes E45 in % als Funktion der Feldhöhe von der maximalen Schichtstärke der Kohlenstoff-Oberflächenschicht auf dem Pupillenfacettenspiegel 7. In einem Bereich nahe des in der 41 linken Feldrandes nimmt der E45-Wert mit zunehmender Schichtstärke zu. Ansonsten ist die Abhängigkeit des E45-Wertes von der Schichtstärke marginal.
Insgesamt ist die Abhängigkeit der vorstehend diskutierten optischen Parameter bei den Facettenspiegeln 6 und 7 von den Schichtstärken geringer als bei den anderen untersuchten Spiegeln.
Die schichtstärkenabhängigen Effekte der Oberflächenschichten 34 auf den diskutierten Spiegeln 6 bis 10 können nicht einfach addiert werden, da sie mit verschiedenen Gewichten zu den optischen Gesamt-Eigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage 1 beitragen.

Um aus den Einzeleffekten einen Effekt auf die optischen Gesamt-Eigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage 1 zu ermitteln, wird daher z. B. eine Gewichtung entsprechend folgender Tabelle vorgenommen:

Spiegel	Gewichtsfaktor
Feldfacettenspiegel	5,1
Pupillenfacettenspiegel	3,6
N1-Spiegel	4,0
N2-Spiegel	1,2
G-Spiegel	4,3
M1-Spiegel	0,7
M2-Spiegel	0,6
M3-Spiegel	0,6
M4-Spiegel	0,6
M5-Spiegel	0,6
M6-Spiegel	0,5

Anhand dieser Verteilung dieser Gewichtungen wird auf jedem dieser optischen Elemente eine andere maximale Schichtstärke für die Berechnung der optischen Gesamt-Eigenschaften eingesetzt. Auf dem G-Spiegel wird beispielsweise mit einer Schichtstärke von 4,3 nm und auf dem N2-Spiegel mit einer Schichtstärke von 1,2 nm gerechnet. Die 42 bis 46 zeigen in einer zu den 8 bis 13 ähnlichen Darstellung die Schichtstärkenabhängigkeiten der optischen Parameter Uniformitätsänderung (42), tx-Wert (43), ty-Wert (44), E090-Wert (45) und E45-Wert (46). Dabei wird eine Verteilung der Schichtstärken entsprechend den vorstehend tabellierten Gewichtsfaktoren zugrundegelegt. Einer Gesamt-Reflektivitätsänderung direkt zugeordnet ist natürlich eine Transmissionsänderung für die gesamte Optik der Projektionsbelichtungsanlage 1 mit den vorstehend tabellierten Spiegeln.
Die Gesamt-Uniformitätsänderung (42) hat über das Feld in etwa die Form einer Badewannenfunktion. Die Gesamt-Reflektivität nimmt mit zunehmender maximaler gesamter relativer Reflektivitätsänderung linear ab und kann beispielsweise einen Wert im Bereich von 0,92 und 1 erreichen. Der Gesamt-tx-Wert (43) nimmt vom linken Feldrand hin zum rechten Feldrand linear ab und hat in der Feldmitte den Wert 0. Der Gesamt-ty-Wert (44) hat über das Feld in etwa die Form einer Badewannenfunktion. Dies gilt auch für den Gesamt-E090-Wert (45). Der Gesamt-E45-Wert (46) hat über das Feld in etwa die Form einer negativen Sinuskurve.
Werden andere Schichtstärken und andere Schichtstärkenverteilungen als vorstehend diskutiert über die Reinigungseinrichtungen 20 sowie die Depositionseinrichtungen 33 erzeugt, resultieren entsprechend andere optische Gesamt-Eigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage 1.
Das in den 42 bis 46 dargestellte Verhalten simuliert aufgrund der vorgenommenen Gewichtung und der Annahme der Kohlenstoff-Schichtstärkenverteilung entsprechend der Intensitätsbelastung auf den Spiegeln die betriebsbedingte Degradation der Projektionsbelichtungsanlage 1 aufgrund des durch die Intensitätsbeaufschlagung durch das Nutz-Strahlungsbündel 3 hervorgerufene Kohlenstoff-Schichtwachstum auf den optischen Flächen 17. Durch den Auftrag entsprechender Oberflächenschichten 34 auf den optischen Flächen 17 können diese zu erwartenden Änderungen der optischen Gesamt-Eigenschaften über die Feldhöhe kompensiert werden. Auf dem N1-Spiegel führt beispielsweise eine zunehmende Schichtstärke zu einer Vergrößerung des ty-Wertes. Dies kann zur Kompensation der Verringerung des ty-Wertes, der durch die betriebsbedingte Degradation hervorgerufen wird (vgl. 44) genutzt werden. Auch die Schichtstärkenabhängigkeit beim Pupillenfacettenspiegel 7 in Bezug auf die Elliptizitätswerte E090 und E45 ist in etwa gegenläufig zum Gesamt-Effekt nach den 45 und 46. Auch dies kann für ein gezieltes Vorhalten durch entsprechende Beschichtung des Pupillenfacettenspiegels 7 während des Betriebs der Anlage genutzt werden.
Alternativ zu einer Beschichtung über ein kohlenwasserstoffhaltiges Gas ist auch eine Metallbeschichtung, z. B. durch Aufbringen von Aluminium möglich. Eine derartige Metallbeschichtung kann in Form eines Metalldampfes über die Depositionseinrichtung 33 aufgetragen werden und durch die Reinigungseinrichtung 20 beispielsweise durch selektives Ätzen entfernt werden. Alternativ ist eine gezielte Reinigung denkbar.
Im Lichtweg für das Nutz-Strahlungsbündel 3 kann auch ein für dieses transmissives Element angeordnet sein. Ein derartiges Element 16a ist in der 1 als Bestandteil der Projektionsoptik 14 angedeutet. Ein derartiges transmissives optisches Element 16a kann auch in der Beleuchtungsoptik 13 vorhanden sein. Schließlich kann es sich auch bei einem im Objektfeld 11 angeordneten Retikel um ein derartiges transmissives Element handeln.
Die Soll-Verteilung kann auch auf dem transmissiven Element 16a aufgebracht werden. Insbesondere kann die Soll-Verteilung auch auf dem (Transmissions- oder Reflexions-)Retikel aufgebracht sein.
Die zentrale Steuereinrichtung 32 kann mit einer nicht dargestellten Detektionseinrichtung zur Vermessung der momentan erzeugten Verteilung einer Schwächung des Nutz-Strahlungsbündels 3 über die momentan erzeugte Oberflächenschicht 34 in Signalverbindung stehen. Die Detektionseinrichtung kann eingesetzt werden, um den momentanen Stand bei der Herstellung der Oberflächenschicht 34 zu Vermessen. Auf diese Weise kann die Oberflächenschicht 34 mit der vorgegebenen Schwächungs-Soll-Verteilung beispielsweise im Rahmen eines geschlossenen Regelkreises (Feedback Loop) erzeugt werden.
Die Reflektivität einzelner Spiegel kann, wie vorstehend ausgeführt, insbesondere während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage 1 gezielt eingestellt werden. Dies ist insbesondere dynamisch möglich.
Durch den Einsatz der optischen Baugruppe 36 kann die Reflektivität der Spiegel insbesondere gezielt in selektiven Abschnitten der Optiken erhöht werden.
Anstelle einer gezielten Beaufschlagung der optischen Flächen einzelner Spiegel mit einem Reinigungsgas und/oder einem Depositionsgas zur örtlich selektiven Reinigung und/oder zur örtlich selektiven Schicht-Deposition kann eine lokale Reinigung und/oder eine lokale Deposition eines Spiegels auch anders erfolgen. Hierzu wird zwischen der Reinigungseinrichtung 20 und der optischen Fläche 17 oder zwischen der Depositionseinrichtung 33 und der optischen Fläche 17 eine Maske 49 angeordnet. Ausführungsbeispiele für derartige Masken 49 zeigen vergrößert die 47 bis 50. Jede dieser Masken 49 hat eine zentrale Durchbrechung mit innerer Berandung in einem einheitlichen, im Ausführungsbeispiel quadratischen Trägerplättchen 50. Das Trägerplättchen 50 wird von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Halteeinrichtung über der optischen Fläche 17 gehalten.
Eine innere Berandung 51 einer Durchbrechung ist bei der Ausführung nach 47 quadratisch. Eine innere Berandung 52 der Durchbrechung ist bei der Ausführung nach 48 rechteckig. Eine innere Berandung 53 der Durchbrechung ist bei der Ausführung nach 49 kreisrund. Eine innere Berandung 54 ist bei der Durchbrechung der Ausführung nach 50 elliptisch.
Die Durchbrechungen mit den inneren Berandungsvarianten 51 bis 54 der Masken 49 nach den 47 bis 50 geben selektiv zu reinigende oder mit Depositionsgas zu versehende Flächenabschnitte auf der optischen Fläche 17 vor. Bei einer selektiven Reinigung wird die Maske 49 mit der gewünschten Durchbrechungsform zwischen die Reinigungseinrichtung 20 und die optische Fläche 17 eingebracht, sodass Reinigungsgas nur im Bereich der Durchbrechung der Maske 49 auf die optische Fläche 17 gelangen kann. Bei einer selektiven Deposition sorgt die Maske 49 dafür, dass Depositionsgas nur im Bereich der Durchbrechung auf die optische Fläche 17 gelangen kann.
Auch andere Varianten von entsprechenden Masken 49 mit anders geformten inneren Berandungen, zum Beispiel mit mehreckigen oder linienhaften Berandungen sind möglich. Weitere Ausführungsformen der Maske 49 können pro Trägerplättchen 50 auch mehrere Durchbrechungen aufweisen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2003/0051739 A1 [0002, 0009, 0077]
- EP 1225481 A [0065]
- US 2003/0043455 A [0065]
- US 2003/0051739 A [0077]

Claims

Optische Baugruppe (36) zum Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage (1) für die EUV-Mikrolithographie – mit einem optischen Element (6 bis 10; M1 bis M6) mit einer von einem Nutz-Strahlungsbündel (3) der Projektionsbelichtungsanlage (1) beaufschlagbaren optischen Fläche (17), – mit einer Depositionseinrichtung (33) zum Beschichten der optischen Fläche (17) mit einer Oberflächenschicht (34) mit vorgegebener Schichtstärkenverteilung, – wobei die Oberflächenschicht (34) derart ausgestaltet ist, dass das Nutz-Strahlungsbündel (3) zumindest in lokalen Abschnitten (35a) der optischen Fläche (17) geschwächt wird.
Optische Baugruppe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Reinigungseinrichtung (20) zum Reinigen der optischen Fläche (17), wobei die Reinigungseinrichtung (20) und die Depositionseinrichtung (33) derart ausgestaltet sind, dass sie zum zumindest zeitweiligen Aufbringen der Oberflächenschicht (34) mit vorgegebener Schichtstärkenverteilung auf der optischen Fläche (17) miteinander zusammenwirken.
Optische Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem optischen Element (6 bis 10; M1 bis M6) um einen Spiegel handelt.
Optische Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem optischen Element um ein für das Nutz-Strahlungsbündel (3) transmissives Element (16a) handelt.
Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (20) umfasst: – eine Quelle (21a) für ein Reinigungsgas, insbesondere für Wasserstoffradikale, – eine Zuführeinrichtung (22) für das Reinigungsgas hin zur optischen Fläche (17).
Optische Baugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (20) zum lokalen Reinigen der optischen Fläche (17) ausgestaltet ist.
Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Depositionseinrichtung (33) umfasst: – eine Quelle (35) für ein Depositionsgas, insbesondere für Kohlenwasserstoffe, – eine Zuführeinrichtung (22) für das Depositionsgas hin zur optischen Fläche (17).
Optische Baugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Depositionseinrichtung (33) zur lokalen Aufbringung der Oberflächenschicht (34) ausgestaltet ist.
Beleuchtungsoptik (13) für eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithorgraphie, gekennzeichnet durch mindestens eine optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Projektionsoptik (14) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) für die EUV-Mikrolithographie, gekennzeichnet durch mindestens eine optische Baugruppe (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Projektionsbelichtungsanlage (1) – mit einer Strahlungsquelle (2) zur Erzeugung eines Nutz-Strahlungsbündels (3), – mit einer Beleuchtungsoptik (13) zum Beleuchten eines Objektfeldes (11) in einer Objektebene (12), – mit einer Projektionsoptik (14) zum Abbilden des Objektfeldes (11) in ein Bildfeld in einer Bildebene (15), gekennzeichnet durch eine optische Baugruppe (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements (6 bis 10; M1 bis M6) mit einer Oberflächenschicht (34) zum Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage (1) für die EUV-Mikrolithographie mit einer optischen Baugruppe (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit folgenden Schritten: – Bereitstellen einer von einem Nutz-Strahlungsbündel (3) beaufschlagbaren Fläche (17), – Deponieren einer das Nutz-Strahlungsbündel (3) schwächenden Oberflächenschicht (34) mit der Depositionseinrichtung (33).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim Deponieren zunächst eine das Nutz-Strahlungsbündel (3) schwächende Roh-Oberflächenschicht mit der Depositionseinrichtung (33) aufgebracht wird, wobei sich ein lokales Reinigungen der optischen Fläche (17) mit der Reinigungseinrichtung (20) anschließt zur Verringerung der Schwächung des Nutz-Strahlungsbündels (3) in den lokal gereinigten Abschnitten (23) der optischen Fläche (17), bis die Oberflächenschicht (34) mit einer Soll-Verteilung einer Schwächung des Nutz-Strahlungsbündels (3) über die optische Fläche (17) erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem lokalen Reinigen eine flächige Deposition der das Nutz-Strahlungsbündel (3) schwächenden Roh-Oberflächenflächenschicht mit der Depositionseinrichtung (33) erfolgt.
Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements (6 bis 10; M1 bis M6) mit einer Oberflächenschicht (34) zum Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage (1) für die EUV-Mikrolithographie mit einer optischen Baugruppe (36) nach einem der Ansprüche 2 bis 8 mit folgenden Schritten: – Bereitstellen einer von einem Nutz-Strahlungsbündel (3) beaufschlagbaren Fläche (17), – Reinigen der optischen Fläche (17) mit der Reinigungseinrichtung (20), – lokales Deponieren einer das Nutz-Strahlungsbündel (3) schwächenden Oberflächenschicht (34) auf der optischen Fläche (17) mit der Depositionseinrichtung (33), bis die Oberflächenschicht (34) mit einer Soll-Verteilung einer Schwächung des Nutz-Strahlungsbündels (3) über die optische Fläche (17) fertiggestellt ist.