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Die
Erfindung betrifft einen Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Projektionsobjektiv für
die Mikrolithographie mit einem solchen Spiegel. Darüber
hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Projektionsbelichtungsanlage
für die Mikrolithographie mit einem solchen Projektionsobjektiv.
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Projektionsbelichtungsanlagen
für die Mikrolithographie für den EUV-Wellenlängenbereich
sind darauf angewiesen, dass die zur Belichtung bzw. zur Abbildung
einer Maske in eine Bildebene genutzten Spiegel eine hohe Reflektivität
aufweisen, da einerseits das Produkt der Reflektivitätswerte
der einzelnen Spiegeln die Gesamttransmission der Projektionsbelichtungsanlage
bestimmt und da andererseits EUV-Lichtquellen in ihrer Lichtleistung
begrenzt sind.
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Spiegel
für den EUV-Wellenlängenbereich um 13 nm mit hohen
Reflektivitätswerten sind zum Beispiel aus
US 7,474,733 B1 bekannt.
Die in
US 7,474,733
B1 gezeigten Spiegel weisen hohe theoretische Reflektivitätswerte
für Mehrfachbeschichtungen auf, wobei die Mehrfachbeschichtungen
für die höchsten Reflektivitätswerte
aus mehr als 30 gleichen Perioden von Silizium- und Ruthenium-Schichten
(Ru/Si-Multilager) bestehen.
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Nachteilig
an diesen Spiegeln ist jedoch, dass sich diese theoretischen Reflektivitätswerte
in der Praxis nicht erreichen lassen, da abwechselnde Schichten
aus Silizium und Ruthenium zu Interdiffusion neigen, wodurch ein
Kontrastverlust am Übergang der Schichten eintritt, der
wiederum zu einer Reduktion der Reflektivität führt.
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Interdiffusionsbarrieren,
welche eine solche Vermischung von verschiedenen Materialien verhindern können,
sind im Zusammenhang mit anderen chemischen Elementen als Silizium
und Ruthenium aus
US 6,396,900
B1 bekannt. Dabei wird in
US 6,396,900 B1 zur Erzielung von höchsten
Reflektivitäten vorgeschlagen, sehr dünne Barriereschichten
von weniger als 0,35 nm Dicke zu verwenden, da diese Barriereschichten in
der Regel bei einer Wellenlänge um 13 nm absorbierend wirken.
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Ferner
sind aus
US 2005/0270648 Spiegel
für den EUV-Wellenlängenbereich um 13 nm für
Einfallswinkel von bis zu 20° bekannt, welche aus sogenannten
Mo/Si-Mehrfachbeschichtungen (Mo/Si-Multilayer) bestehen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, einen Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich
bestehend aus Silizium- und Ruthenium-Schichten bereitzustellen,
welcher die hohen theoretischen Reflektivitätswerte solcher
Schichten auch in der Praxis gewährleistet.
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Insbesondere
ist es die Aufgabe der Erfindung, einen solchen Spiegel bereitzustellen,
welcher die hohen Reflektivitätswerte auch für
verschiedene Einfallswinkel bei gleichzeitig hoher Variation der
Einfallswinkel für eine Wellenlänge zwischen 13,3
nm und 13,7 nm gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch einen Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich
mit einer auf einem Substrat aufgebrachten Schichtanordnung gelöst,
die eine periodische Abfolge von Einzelschichten umfasst, wobei
die periodische Abfolge mindestens zwei eine Periode bildenden Einzelschichten
aus Silizium und Ruthenium umfasst und wobei sich zwischen den Einzelschichten
aus Silizium und Ruthenium mindestens eine Barriereschicht aus B4C mit einer Dicke von größer
0,35 nm, insbesondere größer 0,4 nm befindet.
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Erfindungsgemäß wurde
erkannt, dass eine Barriereschicht aus B4C
zur Verhinderung der Interdiffusion von Silizium und Ruthenium notwendig
ist und gleichzeitig aus optischen Gründen eine Mindestdicke
von größer 0,35 nm aufweisen muss, da ansonsten
für verschiedene Einfallswinkel keine hohen Reflektivitätswerte resultieren.
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Vorteilhaft
sollte der Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich
dabei eine Barriereschicht aus B4C mit einer
Dicke von kleiner 1 nm, bevorzugt kleiner 0,8 nm, insbesondere bevorzugt
kleiner 0,6 nm aufweisen, da bei größeren Schichtdicken
der Barriereschicht, die durch die Barriereschicht B erzielten hohen
Reflektivitätswerte aufgrund der absorbierenden Wirkung
der Schichten bei 13 nm wieder abnehmen.
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Besonders
vorteilhaft ist es aus produktionstechnischen Gründen,
wenn sich zwischen den Einzelschichten aus Silizium und Ruthenium
jeweils immer eine gleich dicke Barriereschicht aus B4C
mit einer Dicke zwischen 0,4 nm und 0,6 nm befindet, da sich dann
Umstellungen von Beschichtungsprozessen bzw. Beschichtungsanlagen
vermeiden lassen.
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Ebenso
vorteilhaft sollten die Einzelschichten aus Silizium eine Dicke
zwischen 4 nm und 7 nm und die Einzelschichten aus Ruthenium eine
Dicke zwischen 2,5 nm und 4,5 nm aufweisen. Ferner sollte ein Deckschichtsystem
die Schichtanordnung des Spiegels abschließen und dabei
mindestens eine Schicht aus einem chemisch innertem Material umfassen,
um den Spiegel gegen Umwelteinflüsse und die dadurch bedingten
Reflektivitätsverluste zu schützen.
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Ferner
wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Projektionsobjektiv gelöst,
welches mindestens einen erfindungsgemäßen Spiegel
umfasst.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungsformen eines erfindungsgemäßen
Spiegels bzw. eines erfindungsgemäßen Projektionsobjektivs
ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
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Darüber
hinaus wird die Aufgabe der Erfindung durch eine erfindungsgemäße
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie
mit einem solchen Projektionsobjektiv gelöst.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher
erläutert. In diesen zeigt
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Spiegels;
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2 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Projektionsobjektivs für eine Projektionsbelichtungsanlage
für die Mikrolithographie;
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3 eine
schematische Darstellung des Bildfeldes des Projektionsobjektivs;
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4 eine
exemplarische Darstellung der maximalen Einfallswinkel und des Einfallswinkelintervalls über
den Abstand der Orte eines erfindungsgemäßen Spiegels
zur optischen Achse innerhalb eines Projektionsobjektivs;
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5 eine
schematische Darstellung des optisch genutzten Bereichs (schraffiert)
auf dem Substrat eines erfindungsgemäßen Spiegels;
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6 eine
schematische Darstellung der Reflektivitätswerte eines
Spiegels gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel über
die Austrittspupille des Projektionsobjektivs für den zentralen
Bildfeldpunkt;
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7 eine
schematische Darstellung der Reflektivitätswerte eines
Spiegels gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel über
die Austrittspupille des Projektionsobjektivs für den zentralen
Bildfeldpunkt;
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8 eine
schematische Darstellung der Reflektivitätswerte eines
Spiegels gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel über
die Austrittspupille des Projektionsobjektivs für den zentralen
Bildfeldpunkt; und
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9 eine
schematische Darstellung der Reflektivitätswerte eines
Spiegels gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel über
die Austrittspupille des Projektionsobjektivs für den zentralen
Bildfeldpunkt.
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Die 1 zeigt
eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Spiegels 1 für den EUV-Wellenlängenbereich
mit einer auf einem Substrat S aufgebrachten Schichtanordnung P,
die eine periodische Abfolge von Einzelschichten umfasst, wobei
die periodische Abfolge mindestens zwei eine Periode bildende Einzelschichten
aus Silizium Si und Ruthenium Ru umfasst und wobei sich zwischen
den Einzelschichten aus Silizium Si und Ruthenium Ru mindestens
eine Barriereschicht B aus B4C mit einer
Dicke von größer 0,35 nm, insbesondere größer
0,4 nm befindet. Die Schichtanordnung P kann dabei bis zu 100 Perioden
der dargestellten Ru/Si-Einzelperiode umfassen. Ferner kann zwischen
der Schichtanordnung P und dem Substrat S eine Zwischenschicht oder
eine Zwischenschichtanordnung vorgesehen werden, welche zur Spannungskompensation
der Schichtanordnung dient. Die Schichtanordnung P des Spiegels 1 wird
in 1 von einem Deckschichtsystem C abgeschlossen,
welches zumindest eine Schicht aus einem chemisch innertem Material, wie
z. B. Rh, Pl, Pd, Ru, Au, SiO2 usw. als Abschlussschicht umfasst.
Bei Schichtdicken der Silizium-Schichten Si und Ruthenium-Schichten
Ru, wie sie in den Ausführungsbeispielen zu den 6 bis 9 angegeben sind,
weist die Reflektivität eines solchen Spiegels 1,
dargestellt über die Austrittspupille des zentralen Feldpunktes
des Projektionsobjektivs 2, mehr als 30% über
alle Orte der Austrittspupille auf, siehe 6 bis 9. Dabei
sind Reflektivitätswerte von mehr als 50% über
die gesamte Austrittspupille des zentralen Feldpunktes für
das Ausführungsbeispiel nach 6 möglich.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den 7 bis 9 sind
solche Reflektivitätswerte nur für Teilbereiche
der Austrittspupille möglich. Diese Teilbereiche umfassen jedoch
den Rand der Austrittspupille, der für die Abbildungstheorie
bei der Lithographie eine große Rolle spielt. Bevorzugt
sollte der Spiegel 1 für den EUV-Wellenlängenbereich
eine Barriereschicht B aus B4C mit einer
Dicke von kleiner 1 nm, bevorzugt kleiner 0,8 nm, insbesondere bevorzugt
kleiner 0,6 nm aufweisen, da bei größeren Schichtdicken
der Barriereschicht B die durch die Barriereschicht B erzielten
Vorteile in der Reflektivität wieder abnehmen.
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Die 2 zeigt
eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Projektionsobjektivs 2 für eine Projektionsbelichtungsanlage
für die Mikrolithographie mit sechs Spiegeln 1, 11,
darunter mindestens ein erfindungsgemäßer Spiegel 1.
Aufgabe einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie
ist es, die Strukturen einer Maske, welche auch als Reticle bezeichnet
wird, lithographisch auf einen sogenannten Wafer in einer Bildebene
abzubilden. Dazu bildet ein erfindungsgemäßes
Projektionsobjektiv 2 in 2 ein Objektfeld 3,
das in der Objektebene 5 angeordnet ist, in ein Bildfeld
in der Bildebene 7 ab. Am Ort des Objektfeldes 3 in
der Objektebene 5 kann die strukturtragende Maske, welche
der Übersichtlichkeit halber nicht in der Zeichnung dargestellt
ist, angeordnet werden. Zur Orientierung ist in 2 ein
kartesisches Koordinatensystem dargestellt, dessen x-Achse in die
Figurenebene hinein zeigt. Die x-y-Koordinatenebene fällt
dabei mit der Objektebene 5 zusammen, wobei die z-Achse
senkrecht auf der Objektebene 5 steht und nach unten zeigt.
Das Projektionsobjektiv besitzt eine optische Achse 9,
die nicht durch das Objektfeld 3 verläuft. Die
Spiegel 1, 11 des Projektionsobjektivs 2 besitzen
eine Design-Oberfläche, die rotationssymmetrisch bezüglich
der optischen Achse ist. Dabei darf diese Design-Oberfläche
nicht mit der physikalischen Oberfläche eines fertigen
Spiegels verwechselt werden, da letztere zur Gewährleistung
von Lichtpassagen am Spiegel vorbei gegenüber der Design-Oberfläche
beschnitten ist. Auf dem im Lichtweg von der Objektebene zur Bildebene
zweiten Spiegel 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel
die Aperturblende 13 angeordnet. Die Wirkung des Projektionsobjektivs 2 ist mit
Hilfe von drei Strahlen, dem Hauptstrahl 15 und den beiden
Aperturrandstrahlen 17 und 19 dargestellt, welche
alle in der Mitte des Objektfeldes 3 ihren Ausgang nehmen.
Der Hauptstrahl 15, der unter einem Winkel von 6° zur
Senkrechten auf der Objektebene verläuft, schneidet die
optische Achse 9 in der Ebene der Aperturblende 13.
Von der Objektebene 5 aus betrachtet scheint der Hauptstrahl 15 die
optische Achse in der Eintrittspupillenebene 21 zu schneiden.
Dies ist in 2 durch die gestrichelte Verlängerung des
Hauptstrahls 15 durch den ersten Spiegel 11 hindurch
angedeutet. In der Eintrittspupillenebene 21 liegt somit
das virtuelle Bild der Aperturblende 13, die Eintrittspupille.
Ebenso ließe sich mit der gleichen Konstruktion in der
rückwärtigen Verlängerung des Hauptstrahls 15 von
der Bildebene 7 ausgehend die Austrittspupille des Projektionsobjektivs finden.
Allerdings ist der Hauptstrahl 15 in der Bildebene 7 parallel
zur optischen Achse 9, woraus folgt, dass die rückwärtige
Projektion dieser beiden Strahlen einen Schnittpunkt im Unendlichen
vor dem Projektionsobjektiv 2 ergibt und sich somit die
Austrittspupille des Projektionsobjektivs 2 im Unendlichen
befindet. Daher handelt es sich bei diesem Projektionsobjektiv 2 um
ein sogenanntes bildseitig telezentrisches Objektiv. Die Mitte des
Objektfeldes 3 hat einen Abstand R zur optischen Achse 9 und
die Mitte des Bildfeldes 7 hat einen Abstand r zur optischen
Achse 9, damit bei der reflektiven Ausgestaltung des Projektionsobjektivs
keine unerwünschte Vignettierung der vom Objektfeld ausgehenden
Strahlung auftritt.
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3 zeigt
eine Aufsicht auf ein bogenförmiges Bildfeld 7a,
wie es bei dem in 2 dargestellten Projektionsobjektiv 2 vorkommt
und ein kartesisches Koordinatensystem, dessen Achsen denen aus 2 entsprechen.
Das Bildfeld 7a ist ein Ausschnitt aus einem Kreisring,
dessen Zentrum durch den Schnittpunkt der optischen Achse 9 mit
der Objektebene ist. Der mittlere Radius r beträgt im dargestellten
Fall 34 mm. Die Breite des Feldes in y-Richtung d ist hier 2 mm.
Der zentrale Feldpunkt des Bildfeldes 7a ist als kleiner
Kreis innerhalb des Bildfeldes 7a markiert. Alternativ
kann ein gebogenes Bildfeld auch durch zwei Kreisbögen
begrenzt werden, die den gleichen Radius besitzen und in y-Richtung
gegeneinander verschoben sind. Wird die Projektionsbelichtungsanlage
als Scanner betrieben, so verläuft die Scanrichtung in
Richtung der kürzeren Ausdehnung des Objektfeldes, das
heißt in Richtung der y-Richtung.
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4 zeigt
eine exemplarische Darstellung der maximalen Einfallswinkel (Rechtecke)
und der Einfallswinkelintervalle (Kreise) in der Einheit [°] über
verschiedene Radien oder Abständen der Orte zur optischen Achse,
angegeben in der Einheit [mm], des vorletzten Spiegels 1 im
Lichtweg von der Objektebene 5 zur Bildebene 7 des
Projektionsobjektivs 2 aus 2. Dieser
Spiegel 1 ist in der Regel bei einem Projektionsobjektiv für
die Mikrolithographie 2, welches sechs Spiegel für
den EUV-Wellenlängenbereich 1, 11 aufweist,
derjenige Spiegel, welcher die größten Einfallswinkel
und die größten Einfallswinkelintervalle bzw.
die größte Variation an Einfallswinkeln gewährleisten
muss. Als Einfallswinkelintervall bzw. Variation an Einfallswinkeln
wird im Rahmen dieser Anmeldung der Winkelbereich in Grad zwischen
dem maximalen und dem minimalen Einfallswinkel verstanden, den die
Beschichtung des Spiegels für einen gegebenen Abstand von
der optischen Achse aufgrund der Anforderungen des optischen Designs
zu gewährleisten hat.
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Bei
dem der
4 zugrunde gelegten Spiegels
1 gelten
die optische Daten des Projektionsobjektivs gemäß Tabelle
1. Dabei sind die Asphären Z(h) der Spiegel
1,
11 des
optischen Designs als Funktion des Abstandes h eines Asphärenpunktes
des einzelnen Spiegels zur optischen Achse, angegeben in der Einheit [mm],
gemäß der Asphärengleichung:
Z(h) = (rho·h2)/(1
+ [1 – (1 + ky)·(rho·h)2]0.5) + + c1·h4 + C2·h6 + c3·h8 + c4·h10 +
c5·h12 +
c6·h14 mit
dem Radius R = 1/rho des Spiegels und den Parametern k
y,
c
1, c
2, c
3, c
4, c
5,
und c
6 gegeben. Hierbei sind die genannten
Parameter c
n bezüglich der Einheit
[mm] gemäß [1/mm
2n +2] so normiert, dass die Asphäre
Z(h) als Funktion des Abstandes h auch in der Einheit [mm] resultiert.
| Bezeichnung
der Fläche gemäß Fig. 2 | Radius
R in [mm] | Abstand
zur nächsten Fläche in [mm] | Asphärenparameter
mit der Einheit [1/mm2n +2]
für cn |
| Objektebene
5 | unendlich | 697.657821079643 | |
| 1.
Spiegel 11 | –3060.189398512395 | 494.429629463009 | |
| | | | ky = 0.00000000000000E + 00 |
| | | | c1 = 8.46747658600840E – 10 |
| | | | c2 = –6.38829035308911E – 15
c3 = 2.99297298249148E – 20 |
| | | | c4 = 4.89923345704506E – 25 |
| | | | c5 = –2.62811636654902E – 29 |
| | | | c6 = 4.29534493103729E – 34 |
| 2.
Spiegel 11 – Blende – | –1237.831140064837 | 716.403660000000 | |
| | | | ky = 3.05349335818189E + 00 |
| | | | c1 = 3.01069673080653E – 10 |
| | | | c2 = 3.09241275151742E – 16 |
| | | | c3 = 2.71009214786939E – 20 |
| | | | c4 = –5.04344434347305E – 24 |
| | | | c5 = 4.22176379615477E – 28 |
| | | | c6 = –1.41314914233702E – 32 |
| 3.
Spiegel 11 | 318.277985359899 | 218.770165786534 | |
| | | | ky = –7.80082610035452E – 01 |
| | | | C1 = 3.12944645776932E – 10 |
| | | | c2 = –1.32434614339199E – 14 |
| | | | c3 = 9.56932396033676E – 19 |
| | | | c4 = –3.13223523243916E-23 |
| | | | c5 = 4.73 030659773 901E – 28 |
| | | | c6 = –2.70237216494288E – 33 |
| 4.
Spiegel 11 | –513.327287349838 | 892.674538915941 | |
| | | | ky = –1.05007411819774E – 01 |
| | | | c1 = –1.33355977877878E – 12 |
| | | | c2 = –1.71866358951357E – 16 |
| | | | c3 = 6.69985430179187E – 22 |
| | | | c4 = 5.40777151247246E – 27 |
| | | | c5 = –1.16662974927332E – 31 |
| | | | c6 = 4.19572235940121E – 37 |
| Spiegel
1 | 378.800274177878 | 285.840721874570 | |
| | | | ky = 0.00000000000000E + 00 |
| | | | c1 = 9.27754883183223E – 09 |
| | | | c2 = 5.96362556484499E – 13 |
| | | | c3 = 1.56339572303953E – 17 |
| | | | c4 = –1.41 168321383233E – 21 |
| | | | c5 = 5.98677250336455E – 25 |
| | | | c6 = –6.30124060830317E – 29 |
| 5.
Spiegel 11 | –367.938526548613 | 325.746354374172 | |
| | | | ky = 1.07407597789597E – 01 |
| | | | C1 = 3.87917960004046E – 11 |
| | | | c2 = –3.43420257078373E – 17 |
| | | | c3 = 2.26996395088275E – 21 |
| | | | c4 = –2.71360350994977E – 25 |
| | | | c5 = 9.23791176750829E – 30 |
| | | | c6 = –1.37746833100643E – 34 |
| Bildebene
7 | unendlich | | |
Tabelle
1: Daten des optischen Designs zu den Einfallswinkeln des Spiegels
1 in Fig. 4 gemäß der schematischen Darstellung
des Designs anhand von Fig. 2.
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Aus 4 ist
zu erkennen, dass maximale Einfallswinkel von 24° und Intervall-Längen
der Einfallswinkelintervalle von 11° an verschiedenen Orten
des Spiegels 1 auftreten. Somit muss die Schichtanordnung
des Spiegels an diesen verschiedenen Orten für verschiedene
Einfallswinkel und verschiedene Einfallswinkelintervalle hohe Reflektivitätswerte
liefern, da ansonsten eine hohe Gesamttransmission des Projektionsobjektivs 2 nicht
gewährleistet werden kann. In der 4 ist mit
einem Balken 23 exemplarisch ein bestimmter Radius bzw.
ein bestimmter Abstand der Orte des Spiegels 1 mit dem
zugehörigen maximalen Einfallswinkel von etwa 21° und
dem zugehörigen Einfallswinkelintervall mit einer Intervall-Länge
von 11° gegenüber der optischen Achse markiert.
Diesem markierten Radius entsprechen in 5 die Orte
auf dem gestrichelt dargestellten Kreis 23a innerhalb des
schraffierten Bereichs 20, der den optisch genutzten Bereich 20 des
Spiegels 1 darstellt.
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5 zeigt
das vollständige Substrat S des vorletzten Spiegels 1 im
Lichtweg von der Objektebene zur Bildebene des Projektionsobjektivs 2 aus 2 als
ausgefüllten Kreis zentriert zur optischen Achse 9 in der
Aufsicht. Dabei stimmt die optische Achse 9 des Projektionsobjektivs 2 mit
der Symmetrieachse 9 des Substrates überein. Des
Weiteren ist in 5 der zur optischen Achse versetzte
optisch genutzte Bereich 20 des Spiegels 1 schraffiert
und ein Kreis 23a gestrichelt eingezeichnet. Der Teil des
gestrichelten Kreises 23a innerhalb des optisch genutzten
Bereichs entspricht dabei den Orten des Spiegels 1, welche
in 4 durch den eingezeichneten Balken 23 gekennzeichnet
sind. Somit muss die Schichtanordnung des Spiegels 1 entlang des
Teilbereichs des gestrichelten Kreises 23a innerhalb des
optisch genutzten Bereichs 20 gemäß den
Daten aus 4 hohe Reflektivitätswerte
sowohl für einen maximalen Einfallswinkel von 21° als
auch für einen minimalen Einfallswinkel von etwa 10° gewährleisten.
Dabei ergibt sich der minimalen Einfallswinkel von etwa 10° aufgrund
des Einfallswinkelintervalls der Intervall-Länge von 11° aus
dem maximalen Einfallswinkel von 21° aus 4.
Die Orte auf dem gestichelten Kreis an denen die beiden genannten
Extremwerte der Einfallswinkel auftreten, sind in der 5 durch
die Spitze des Pfeils 26 für den Einfallswinkel
von 10° und durch die Spitze des Pfeils 25 für
den Einfallswinkel von 21° hervorgehoben. Da eine Schichtanordnung
P nicht ohne großen technologischen Aufwand lokal über
die Orte eines Substrats S variiert werden kann und in der Regel Schichtanordnungen
rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse 9 des Substrates
aufgebracht werden, besteht die Schichtanordnung P entlang der Orte
des gestrichelten Kreises 23a in 5 aus ein
und derselben Schichtanordnung P, wie sie in ihrem prinzipiellen
Aufbau in 1 gezeigt ist und in Form konkreter
Ausführungsbeispiele anhand der 7 bis 9 erläutert
wird. Hierbei ist zu beachten, dass eine rotationssymmetrische Beschichtung
des Substrates S bezüglich der Symmetrieachse 9 des
Substrates S mit der Schichtanordnung P dazu führt, dass
die streng periodische Abfolge der Schichten der Schichtanordnung
P an allen Orten des Spiegels erhalten bleibt und lediglich die
Dicke der Perioden der Schichtanordnung in Abhängigkeit vom
Abstand zur Symmetrieachse einen rotationssymmetrischen Verlauf über
das Substrat S erhält. Nur beim Ausführungsbeispiel
der Schichtanordnung zu 6 ist zum Vergleich eine Schichtanordnung
mit einer Verschiebung der Symmetrieachse der Schichtanordnung gegenüber
der Symmetrieachse 9 des Substrates S angegeben. Auch hierbei
bleibt die streng periodische Abfolge der Schichtanordnung an allen
Orten des Spiegels 1 erhalten. Lediglich die Dicke der
Schichtanordnung ist bei diesem Ausführungsbeispiel zu 6 im
Vergleich zu den anderen Ausführungsbeispielen entlang
des gestrichelten Kreises 23a in 5 aufgrund
der Verschiebung der Symmetrieachse der Schichtanordnung gegenüber
der Symmetrieachse 9 des Substrates nicht mehr konstant.
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6 zeigt
die Reflektivität eines erfindungsgemäßen
Spiegels 1 dargestellt über die Austrittspupille des
zentralen Feldpunktes des Projektionsobjektivs 2. Hierbei
befindet sich der Spiegel 1 im Lichtweg von der Objektebene 5 zur
Bildebene 7 des Projektionsobjektivs 2 entsprechend
der 2 an vorletzter Position der Spiegel 1,11 des
Projektionsobjektivs 2 vor der Bildebene 7. Dabei
muss der Spiegel 1 innerhalb dem in 5 schraffiert
gezeigten optischen Bereichs die in 4 dargestellten
Einfallswinkel gewährleisten. Diese Einfallswinkel sind
aufgrund der Position des Spiegels 1 innerhalb des optischen
Designs des Projektionsobjektivs 2 entsprechend Tabelle
1 festgelegt.
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Der
erfindungsgemäße Spiegel 1 zu 6 umfasst
eine Schichtanordnung P, die aus 23 Perioden einer Einzelperiode
bestehend aus 5,4348 nm Si, 0,4 nm B4C,
3,0701 nm Ru und 0,4 nm B4C gebildet ist.
Darüber hinaus umfasst der Spiegel 1 ein Deckschichtsystem
C, welches aus 5,4348 nm Si, 0,4 nm B4C
und 3,0701 nm Ru gebildet ist und die Schichtanordnung P abschließt.
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Ferner
werden die Einzelschichten dier Schichtanordnung des erfindungsgemäßen
Spiegels 1 zur Erzielung der in 6 dargestellten
Reflektivitätswerte entlang der Spiegeloberfläche
in ihrer Dicke DES gemäß dem
Koordinatensystem der 5 anhand der folgenden Modulationsfunktion
variiert: DES(x, y) =
DES0·(K1 + K2·x2 + K4·(y – K3)2)mit der oben angegebenen Dicke DES0 einer Einzelschicht der Schichtanordnung
in [nm] und K1 = 0.920177068719E + 000, K2 = –0.262733379546E – 005/mm2, K3 = 0.203407200000E
+ 003 mm, sowie K4 = –0.262733379546E – 005/mm2.
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Somit
hat die Dicke der Schichtanordnung P zum Ausführungsbeispiel
zu 6 einen parabolischen Verlauf über das
Substart S, bei dem die Dicke der Schichtanordnung P zum Rand des
Substrates S hin abnimmt und bei dem die Symmetrieachse der Schichtanordnung
P gegenüber der Symmetrieachse 9 des Substrates
S um etwa 203 mm in Y-Richtung versetzt ist.
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In 6 ist
dem Rand der Austrittspupille der numerische Wert 0.3 zur Orientierung
zugeordnet. Darüber hinaus sind in 6 die Bereiche
der Austrittspupille mit unterschiedlichen Reflektivitätswerten
unterschiedlich stark gepunktet dargestellt, wobei die Reflektivitätswerte
in 6 zwischen 0,54 bzw. 54% und 0,64 bzw. 64% betragen.
Somit ist in 6 zu erkennen, dass über
alle Orte der Austrittspupille eine Reflektivität von größer
als 50% für das angegebene Schichtdesign realisiert wird.
Dabei ist zu beachten, dass das Schichtdesign diese Reflektivitätswerte
bei den verschiedenen Einfallswinkeln und den verschiedenen Einfallswinkelintervallen
der 4 gewährleistet, da bei der Betrachtung
der Reflektivität des Spiegels 1 in der Austrittspupille
des zentralen Feldpunktes des Projektionsobjektivs 2 diese
Einfallswinkel und Einfallswinkelintervalle in die Darstellung der
Reflektivität in 6 einbezogen
sind. Insofern gewährleistet das zu 6 angegebene Schichtdesign
für Einfallswinkel von bis zu 24° Reflektivitätswerte
von größer als 50%. Ferner gewährleistet das
angegebene Schichtdesign für Einfallswinkelintervalle mit
Intervall-Längen von bis zu 11° Reflektivitätswerte
von größer als 50%.
-
Für
die Berechnung der in den
6 bis
9 dargestellten
Reflektivitätswerte wurden die in Tabelle 2 angegebenen
komplexen Brechzahlen n = n – i·k für
die genutzten Materialien bei der Wellenlänge von 13,5 nm
verwendet. Hierbei ist zu beachten, dass Reflektivitätswerte
von realen Spiegeln gegenüber den in den
6 bis
9 dargestellten
theoretischen Reflektivitätswerten niedriger ausfallen
können, da insbesondere die Brechzahlen von realen dünnen
Schichten von den in der Tabelle 2 genannten Literaturwerten abweichen können.
| Material | chemisch | Schichtdesign | n | k | k/n |
| Substrat | | | 0.973713 | 0.0129764 | 0.0133 |
| Silizium | Si | Si | 0.999362 | 0.00171609 | 0.0053 |
| Borcarbid | B4C | B | 0.963773 | 0.0051462 | 0.0070 |
| Ruthenium | Ru | Ru | 0.889034 | 0.0171107 | 0.0192 |
| Vakuum | | | 1 | 0 | 0.0000 |
Tabelle
2: verwendete Brechzahlen n = n – i·k für
13.5 nm
-
7 zeigt
entsprechend zu 6 die Reflektivität
eines weiteren erfindungsgemäßen Spiegels dargestellt über
die Austrittspupille des zentralen Feldpunktes des Projektionsobjektivs 2,
bei dem die Schichtanordnung P aus 25 Perioden einer Einzelperiode
bestehend aus 6,615 nm Si, 0,4 nm B4C, 4,3691
nm Ru und 0,4 nm B4C gebildet ist, und bei
dem ein Deckschichtsystem C gebildet aus 6,7949 nm Si, 0,4 nm B4C und 3,5 nm Ru die Schichtanordnung abschließt.
-
Ferner
werden die Einzelschichten der Schichtanordnung des erfindungsgemäßen
Spiegels 1 zur Erzielung der in 7 dargestellten
Reflektivitätswerte entlang der Spiegeloberfläche
in ihrer Dicke DES gemäß dem
Koordinatensystem der 5 anhand der oben angegebenen
Modulationsfunktion variiert. Hierbei gelten für die Parameter
K1 bis K4 der Schichtanordnung P zum Ausführungsbeispiel
zu 7 folgende Werte: K1 = 0.651952190741E
+ 000, K2 = –0.201085612884E – 004/mm2, K3 = 0.000000000000E
+ 000 mm, sowie K4 = –0.201085612884E – 004/mm2.
-
Somit
hat die Dicke der Schichtanordnung P zum Ausführungsbeispiel
zu 7 einen parabolischen Verlauf über das
Substart S, bei dem die Dicke der Schichtanordnung P zum Rand des
Substrates S hin abnimmt und bei dem die Symmetrieachse der Schichtanordnung
P mit der Symmetrieachse 9 des Substrates S zusammen fällt.
-
Es
ist in 7 zu erkennen, dass über alle Orte der
Austrittspupille eine Reflektivität von größer
als 30% für das angegebene Schichtdesign realisiert wird.
Hierbei ist zu bemerken, dass der für die Abbildungstheorie
wichtige Rand der Pupille in 7 ebenso,
wie das Ausführungsbeispiel zu 6, eine
Reflektivität von größer als 50% aufweist.
Insofern gewährleistet das zu 7 angegebene
Schichtdesign für Einfallswinkel von bis zu 24° Reflektivitätswerte
von größer als 30%. Ferner gewährleistet
das angegebene Schichtdesign für Einfallswinkelintervalle
mit einer Intervall-Länge von bis zu 11° Reflektivitätswerte
von größer als 30%.
-
8 zeigt
entsprechend zu 6 die Reflektivität
eines weiteren erfindungsgemäßen Spiegels dargestellt über
die Austrittspupille des zentralen Feldpunktes des Projektionsobjektivs 2,
bei dem die Schichtanordnung P aus 25 Perioden einer Einzelperiode
bestehend aus 6,6203 nm Si, 0,4 nm B4C,
4,3688 nm Ru und 0,4 nm B4C gebildet ist,
und bei dem ein Deckschichtsystem C gebildet aus 6,6203 nm Si, 0,4
nm B4C und 3,5407 nm Ru die Schichtanordnung
abschließt.
-
Ferner
werden die Einzelschichten der Schichtanordnung des erfindungsgemäßen
Spiegels 1 zur Erzielung der in 8 dargestellten
Reflektivitätswerte entlang der Spiegeloberfläche
in ihrer Dicke DES gemäß dem Koordinatensystem
der 5 anhand der oben angegebenen Modulationsfunktion
variiert. Hierbei gelten für die Parameter K1 bis K4 der
Schichtanordnung P zum Ausführungsbeispiel zu 8 folgende
Werte: K1 = 0.651948722164E + 000, K2 = –0.201333506323E – 004/mm2, K3 = 0.000000000000E
+ 000 mm, sowie K4 = –0.201333506323E – 004/mm2.
-
Somit
hat die Dicke der Schichtanordnung P zum Ausführungsbeispiel
zu 8 einen parabolischen Verlauf über das
Substart S, bei dem die Dicke der Schichtanordnung P zum Rand des
Substrates S hin abnimmt und bei dem die Symmetrieachse der Schichtanordnung
P mit der Symmetrieachse 9 des Substrates S zusammen fällt.
-
Es
ist in 8 zu erkennen, dass über alle Orte der
Austrittspupille eine Reflektivität von größer
als 30% für das angegebene Schichtdesign realisiert wird.
Hierbei ist zu bemerken, dass der für die Abbildungstheorie
wichtige Rand der Pupille in 8 ebenso,
wie das Ausführungsbeispiel zu 6, eine
Reflektivität von größer als 50% aufweist.
Insofern gewährleistet das zu 8 angegebene
Schichtdesign für Einfallswinkel von bis zu 24° Reflektivitätswerte
von größer als 30%. Ferner gewährleistet
das angegebene Schichtdesign für Einfallswinkelintervalle
mit einer Intervall-Länge von bis zu 11° Reflektivitätswerte
von größer als 30%.
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9 zeigt
entsprechend zu 6 die Reflektivität
eines weiteren erfindungsgemäßen Spiegels dargestellt über
die Austrittspupille des zentralen Feldpunktes des Projektionsobjektivs 2,
bei dem die Schichtanordnung P aus 23 Perioden einer Einzelperiode
bestehend aus 4,1755 nm Si, 0,4 nm B4C,
2,6914 nm Ru und 0,4 nm B4C gebildet ist,
und bei dem ein Deckschichtsystem C gebildet aus 4,1755 nm Si, 0,4
nm B4C und 2,6914 nm Ru die Schichtanordnung
abschließt.
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Ferner
werden die Einzelschichten der Schichtanordnung des erfindungsgemäßen
Spiegels 1 zur Erzielung der in 9 dargestellten
Reflektivitätswerte entlang der Spiegeloberfläche
in ihrer Dicke DES gemäß dem Koordinatensystem
der 5 anhand der oben angegebenen Modulationsfunktion
variiert. Hierbei gelten für die Parameter K1 bis K4 der
Schichtanordnung P zum Ausführungsbeispiel zu 9 folgende
Werte: K1 = 0.100032068804E + 001, K2 = –0.309146083180E – 004/mm2, K3 = 0.000000000000E
+ 000 mm, sowie K4 = –0.309146083180E – 004/mm2.
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Somit
hat die Dicke der Schichtanordnung P zum Ausführungsbeispiel
zu 9 einen parabolischen Verlauf über das
Substart S, bei dem die Dicke der Schichtanordnung P zum Rand des
Substrates S hin abnimmt und bei dem die Symmetrieachse der Schichtanordnung
P mit der Symmetrieachse 9 des Substrates S zusammen fällt.
-
Es
ist in 9 zu erkennen, dass über alle Orte der
Austrittspupille eine Reflektivität von größer
als 30% für das angegebene Schichtdesign realisiert wird.
Hierbei ist zu bemerken, dass der für die Abbildungstheorie
wichtige Rand der Pupille in 9 ebenso,
wie das Ausführungsbeispiel zu 6, eine
Reflektivität von größer als 50% aufweist.
Insofern gewährleistet das zu 9 angegebene
Schichtdesign für Einfallswinkel von bis zu 24° Reflektivitätswerte
von größer als 30%. Ferner gewährleistet
das angegebene Schichtdesign für Einfallswinkelintervalle
mit einer Intervall-Länge von bis zu 11° Reflektivitätswerte
von größer als 30%.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 7474733
B1 [0003, 0003]
- - US 6396900 B1 [0005, 0005]
- - US 2005/0270648 [0006]