DE102009054653A1

DE102009054653A1 - Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich, Substrat für einen solchen Spiegel, Verwendung einer Quarzschicht für ein solches Substrat, Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie mit einem solchen Spiegel oder einem solchen Substrat und Projetktionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem solchen Projektionsobjektiv

Info

Publication number: DE102009054653A1
Application number: DE102009054653A
Authority: DE
Inventors: Stephan Müllender; Jörn Weber; Wilfried Clauss; Hans-Jochen Paul; Gerhard Braun; Migura Sascha; Aurelian Dodoc; Christoph Zaczek
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2011-06-16
Also published as: US9494718B2; EP2513685A1; WO2011072953A1; CN102713690A; TW201137413A; US20130038929A1; JP5548781B2; EP2513685B1; CN102713690B; TWI556014B; JP2013513955A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich umfassend ein Substrat (S) und eine Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung mindestens ein Schichtteilsystemen (P''') umfasst, welches aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden (P₃) an Einzelschichten besteht, wobei die Perioden (P₃) zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht (H''') und eine niedrig brechende Schicht (L''') umfassen, wobei die Transmission an EUV-Strahlung durch die Schichtanordnung hindurch weniger als 10%, insbesondere weniger als 2% beträgt. Ferner betrifft die Erfindung einen Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich umfassend ein Substrat (S) und eine Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung mindestens ein Schichtteilsystemen (P''') umfasst, welches aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden (P₃) an Einzelschichten besteht, wobei die Perioden (P₃) zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht (H''') und eine niedrig brechende Schicht (L''') umfassen, wobei die Schichtanordnung mindestens eine Schutzschicht (SPL, L_p) oder mindestens ein Schutzschichtteilsystem (SPLS) mit einer Dicke von größer 20 nm, insbesondere 50 nm umfasst, wobei die Schutzschicht (SPL, L_p) oder das Schutzschichtteilsystem (SPLS) unter EUV-Strahlung eine Volumenänderung von weniger als 1%, insbesondere weniger als 0,2% erfahren.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich und eine Substrat für einen solchen Spiegel, sowie die Verwendung einer Quarzschicht für ein solches Substrat. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie mit einem solchen Spiegel oder einem solchen Substrat. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem solchen Projektionsobjektiv.
Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie für den EUV-Wellenlängenbereich sind darauf angewiesen, dass die zur Belichtung bzw. 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. Zur Erzielung einer hohen Reflektivität müssen auch Verluste aufgrund von Streulicht vermieden werden, was zu hohen Anforderungen an die Oberflächenrauhigkeit solcher Spiegel im sogenannten HSFR-Bereich führt, siehe U. Dinger et al. „Mirror substrates for EUV-lithography: Progress in metrology and optical fabrication technology" in Proc. SPIE Vol. 4146, 2000, insbesondere für die Definition der Oberflächenrauhigkeit im HSFR-Bereich mit Ortswellenlängen der Rauhigkeit von 10 nm bis 1 μm und im MSFR-Bereich mit Ortswellenlängen der Rauhigkeit von 1 μm bis 1 mm. Ferner müssen solche Spiegel die hohen Reflektivitätswerte und die gewünschte optischen Abbildungsgüte auch über mehrere Jahre hinweg unter Dauerbestrahlung mit EUV-Licht hoher Intensität gewährleisten.
Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich um 13 nm mit hohen Reflektivitätswerten sind zum Beispiel aus DE 101 55 711 A1 bekannt. Die dort beschriebenen Spiegel bestehen aus einer auf einem Substrat aufgebrachten Schichtanordnung, die eine Abfolge von Einzelschichten aufweist, wobei die Schichtanordnung eine Mehrzahl von Schichtteilsystemen umfasst, die jeweils eine periodische Abfolge von mindestens zwei eine Periode bildenden Einzelschichten unterschiedlicher Materialien aufweisen, wobei die Anzahl der Perioden und die Dicke der Perioden der einzelnen Teilsysteme von dem Substrat zur Oberfläche hin abnehmen. Solche Spiegel weisen eine Reflektivität von größer als 30% bei einem Einfallswinkelintervall zwischen 0° und 20° auf.
Der Einfallswinkel ist hierbei definiert als der Winkel zwischen der Einfallsrichtung eines Lichtstrahls und der Flächennormalen des Spiegels im Auftreffpunkt des Lichtstrahls auf den Spiegel. Das Einfallswinkelintervall ergibt sich dabei aus dem Winkelintervall zwischen dem größten und dem kleinsten jeweils betrachteten Einfallswinkel eines Spiegels.
Nachteilig an den oben erwähnten Schichten ist jedoch, dass deren Reflektivität in dem angegebenen Einfallswinkelintervall nicht konstant ist, sondern variiert. Eine Variation der Reflektivität eines Spiegels über die Einfallswinkel ist für den Einsatz eines solchen Spiegels an Orten mit hohen Einfallswinkeln und mit hohen Einfallswinkeländerungen in einem Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie jedoch nachteilig, da eine solche Variation zum Beispiel zu einer zu großen Variation der Pupillenapodisation eines solchen Projektionsobjektivs führt. Die Pupillenapodisation ist hierbei ein Maß für die Intensitätsschwankung über die Austrittspupille eines Projektionsobjektivs.
Darüber hinaus ist an den oben erwähnten Schichten nachteilig, dass diese zuviel EUV-Licht bis zum Substrat durchlassen, wodurch das Substrat über einen langen Zeitraum hinweg hohen Dosen von EUV-Licht ausgesetzt wird. Substrate für EUV-Spiegel aus Materialien wie z. B. Zerodur^® von Schott AG oder ULE^® von Corning Inc. neigen jedoch unter hohen Dosen von EUV-Licht zu einer Verdichtung in der Größenordnung von Einigen Volumenprozent. Diese Verdichtung führt bei in der Regel ungleichmäßiger Bestrahlung der Spiegel zu einer ungleichmäßigen Änderung ihre Oberflächenform, wodurch die Spiegel in ihren optischen Abbildungseigenschaften während der Betriebsdauer unerwünscht geändert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich bereitzustellen, welcher selbst bei hohen Dosen an EUV-Licht eine hohe Langzeitstabilität seiner optischen Eigenschaften während der Betriebsdauer von einigen Monaten bis zu einigen Jahren aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich umfassend ein Substrat und eine Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung mindestens ein Schichtteilsystemen umfasst, welches aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden an Einzelschichten besteht, wobei die Perioden zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht und eine niedrig brechende Schicht umfassen und wobei die Transmission an EUV-Strahlung durch die Schichtanordnung hindurch weniger als 10%, insbesondere weniger als 2% beträgt.
Bei den Begriffen hoch brechend und niedrig brechend handelt es sich hierbei im EUV-Wellenlängenbereich um relative Begriffe bezüglich der jeweiligen Partnerschicht in einer Periode eines Schichtteilsystems. Schichtteilsysteme funktionieren im EUV-Wellenlängenbereich in der Regel nur, wenn eine optisch hoch brechend wirkende Schicht mit einer relativ dazu optisch niedriger brechenden Schicht als Hauptbestandteil einer Periode des Schichtteilsystems kombiniert wird.
Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass es zum Schutz des Substrates vor zu hohen Dosen an EUV-Licht ausreichend ist, die Schichtanordnung auf dem Substrat des Spiegels so auszulegen, dass nur ein Bruchteil des EUV-Lichts das Substrat erreicht. Hierzu kann entweder die Schichtanordnung oder die Schichtteilsysteme der Schichtanordnung mit entsprechend vielen Perioden an Schichten versehen werden oder es wird eine Schutzschicht (Surface Protecting Layer; SPL) oder eine Schutzschichtteilsystem (Surface Protecting Layer System; SPLS) eingesetzt, so dass in jedem Fall die Transmission an EUV-Strahlung durch die Schichtanordnung hindurch zum Substrat weniger als 10%, insbesondere weniger als 2% beträgt.
Ferner wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst durch einen Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich umfassend ein Substrat und eine Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung mindestens ein Schichtteilsystemen umfasst, welches aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden an Einzelschichten besteht, wobei die Perioden zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht und eine niedrig brechende Schicht umfassen und wobei die Schichtanordnung mindestens eine Schutzschicht SPL oder mindestens ein Schutzschichtteilsystem SPLS mit einer Dicke von größer 20 nm, insbesondere 50 nm umfasst, wobei die Schutzschicht SPL oder das Schutzschichtteilsystem SPLS unter EUV-Strahlung eine irreversible Volumenänderung von weniger als 1%, insbesondere weniger als 0,2% erfahren.
Hierbei wird als irreversible Volumenänderung unter EUV-Strahlung nicht die reversible Volumenänderung aufgrund der thermischen Ausdehnung verstanden, sondern die langfristige irreversible Volumenänderung aufgrund von Strukturänderungen im betrachteten Material hervorgerufen durch hohe Dosen an EUV-Strahlung.
Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass neben einem Schutz des Substrats, wofür bereits eine 20 nm dicke Schutzschicht SPL oder ein 20 nm dickes Schutzschichtsystem SPLS je nach Materialwahl ausreichend sein kann, auch darauf geachtet werden muss, dass die Schutzschicht SPL oder das Schutzschichtteilsystem SPLS selbst unter EUV-Strahlung bei hohen Dosen, welche über die Lebensdauer einer Lithographieanlage aufgesammelt werden, stabil bleiben muss. Ansonsten wird das Problem der irreversiblen Volumenänderung nur vom Substrat auf die Schutzschicht bzw. das Schutzschichtteilsystem verlagert.
Darüber hinaus wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst durch einen Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich umfassend ein Substrat und eine Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung mindestens ein Schichtteilsystemen umfasst, welches aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden an Einzelschichten besteht, wobei die Perioden zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht und eine niedrig brechende Schicht umfassen. Ferner umfasst die Schichtanordnung hierbei mindestens eine Schutzschicht oder mindestens ein Schutzschichtteilsystem mit einer Dicke von größer 20 nm, insbesondere 50 nm, wobei die Schutzschicht oder das Schutzschichtteilsystem vorgesehen ist, eine irreversible Veränderung der Oberfläche des Substrats unter EUV-Strahlung von mehr als 0,1 nm in der Normalenrichtung gemessen an einem Ort innerhalb des bestrahlten Bereichs des Substrats bezogen auf die Oberfläche des Substrats an einem Ort außerhalb des bestrahlten Bereichs in der gleichen Richtung gemessen zu verhindern und zugleich eine Zugspannung zur Kompensation von Schichtspannungen in der Schichtanordnung auszuüben.
Hierbei wurde erfindungsgemäß erkannt, dass neben einem Schutz des Substrats, wofür bereits eine 20 nm dicke Schutzschicht SPL oder ein 20 nm dickes Schutzschichtsystem SPLS je nach Materialwahl ausreichend sein kann, auch darauf geachtet werden muss, dass die Schutzschicht SPL oder das Schutzschichtteilsystem SPLS zugleich zum Ausgleich der Schichtspannungen in der Schichtanordnung angepasst wird, da sich ansonsten das Substrat aufgrund der Schichtspannungen unzulässig verbiegt. Somit muss insbesondere bei der Auslegung eines Schutzschichtteilsystems die daraus resultierende Schichtspannung bei der Optimierung mit berücksichtigt werden. Ferner muss durch die Materialauswahl bei der Schutzschicht SPL und bei dem Schutzschichtteilsystem SPLS darauf geachtet werden, dass diese sich nicht bei EUV-Strahlung hoher Dosen verändern, da dies unweigerlich eine Veränderung der Schichtspannung und somit der Oberflächenform mit sich bringt.
In einer Ausführungsform weist die Schichtanordnung des Spiegels mindestens eine Schicht auf, die gebildet ist oder als Verbindung zusammengesetzt ist aus einem Material der Gruppe: Nickel, Kohlenstoff, Bor-Karbid, Kobalt, Beryllium, Silizium, Silizium-Oxide. Diese Materialien sind einzeln oder in Kombination miteinander für eine Schutzschicht SPL oder ein Schutzschichtteilsystem SPLS geeignet.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Schichtanordnung eines erfindungsgemäßen Spiegels mindestens drei Schichtteilsysteme, wobei die Anzahl der Perioden des dem Substrat am nächsten gelegenen Schichtteilsystems größer ist als für das vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem und/oder größer ist als für das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem.
Durch diese Maßnahmen wird eine Entkopplung der Reflektionseigenschaften des Spiegels von unter der Schichtanordnung liegenden Schichten oder des Substrates begünstigt, so dass andere Schichten mit anderen funktionalen Eigenschaften oder andere Substratmaterialien unterhalb der Schichtanordnung des Spiegels verwendet werden können.
Einerseits können somit Rückwirkungen der unter der Schichtanordnung liegenden Schichten oder des Substrates auf die optischen Eigenschaften des Spiegels und hierbei insbesondere auf die Reflektivität vermieden werden und andererseits können hierdurch unter der Schichtanordnung liegende Schichten oder das Substrat zusätzlich zu den bereits oben erwähnten Maßnahmen vor der EUV-Strahlung geschützt werden.
Hierbei gilt es zu beachten, dass sich die Eigenschaften Reflektivität, Transmission und Absorption einer Schichtanordnung nicht-linear in Bezug auf die Anzahl der Perioden der Schichtanordnung verhalten, insbesondere die Reflektivität zeigt hinsichtlich der Anzahl der Perioden einer Schichtanordnung ein Sättigungsverhalten zu einem Grenzwert hin. Somit kann die oben erwähnte Schutzschicht SPL oder das oben erwähnte Schutzschichtteilsystem SPLS auch dazu eingesetzt werden, die notwendige Anzahl der Perioden einer Schichtanordnung nicht für den Schutz der unter der Schichtanordnung liegenden Schichten oder des Substrates vor EUV-Strahlung ins Unermessliche anwachsen zu lassen, sondern auf die notwendige Anzahl der Perioden zur Erzielung der Reflektivitätseigenschaften zu begrenzen.
In einer anderen Auführungsform umfasst die Schichtanordnung eine Quarzschicht mit einer Dicke von größer 2 μm, insbesondere von größer 5 μm, welche durch ein CVD-Verfahren, insbesondere ein PICVD-, PACVD- oder ein PECVD-Verfahren abgeschieden wurde. Solche Schichten sind unter EUV-Licht langzeitstabil und schützen zugleich durch ihre Absorption das darunter liegende Substrat.
In einer Ausführungsform umfasst die Schichtanordnung eine Quarzschicht, wobei die Quarzschicht eine Oberflächenrauhigkeit von weniger als 0,5 nm rms HSFR, insbesondere weniger als 0,2 nm rms HSFR aufweist. Solche Quarzschichten führen einerseits, wie eingangs erwähnt, zu geringen Streulichtverlusten des Spiegels und können andererseits dazu eingesetzt werden, das in der Regel schwer zu polierende Substratmaterial mit einer Oberflächenschicht zu versehen, welche sich gut polieren lässt.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Schichtanordnung mindestens ein Schutzschichtteilsystemen SPLS, welches aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden an Einzelschichten besteht, wobei die Perioden zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht und eine niedrig brechende Schicht umfassen und wobei die Materialien der zwei die Perioden bildenden Einzelschichten entweder Nickel und Silizium oder Kobalt und Beryllium sind. Vorteilhaft an solchen Schutzschichtteilsystemen SPLS gegenüber einer einzelnen Schutzschicht SPL ist, dass die absorbierenden Schichten des Schutzschichtteilsystems SPLS in ihrer Gesamtdicke zwar für die Absorptionswirkung der Dicke der einzelnen Schutzschicht SPL entspricht, jedoch gegenüber dieser durch andere Schichten aus anderem Material unterbrochen sind, wodurch das Kristallwachstum in den Schichten des Schutzschichtteilsystems SPLS gegenüber dem Kristallwachstum in der Schutzschicht SPL unterbrochen wird. Hierdurch ist es möglich sehr glatte Oberflächen ohne große Streulichtverluste bereitzustellen bzw. beim Beschichtungsprozess durch z. B. einen unterstützenden Ionenbeschuss zu erzeugen.
In einer anderen Ausführungsform sind die Einzelschichten des Schutzschichtteilsystems SPLS durch mindestens eine Barriereschicht getrennt, wobei die Barriereschicht aus einem Material besteht, welches ausgewählt oder als Verbindung zusammengesetzt ist aus der Gruppe der Materialien: B₄C, C, Si-Nitrid, Si-Karbid, Si-Borid, Mo-Nitrid, Mo-Karbid, Mo-Borid, Ru-Nitrid, Ru-Karbid und Ru-Borid. Diese genannten Materialien verhindern die Interdiffusion der Einzelschichten des SPLS.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Schichtanordnung mindestens ein Schutzschichtteilsystemen SPLS, welches aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden an Einzelschichten besteht, wobei die Perioden zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine niedrig brechende Schicht und eine Barriereschicht umfassen. Solche Schutzschichtteilsysteme SPLS sind in ihrem Aufbau recht einfach, da auf die hochbrechende Schicht bzw. den Spacer verzichtet wurde.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Schichtanordnung mindestens ein Schutzschichtteilsystemen SPLS, welches aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden an Einzelschichten besteht, wobei die Perioden zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine niedrig brechende Schicht und eine Barriereschicht umfassen und wobei das Material für die niedrig brechende Schicht aus Nickel besteht und das Material für die Barriereschicht ausgewählt oder als Verbindung zusammengesetzt ist aus der Gruppe der Materialien: B₄C, C, Si-Nitrid, Si-Karbid, Si-Borid, Mo-Nitrid, Mo-Karbid, Mo-Borid, Ru-Nitrid, Ru-Karbid und Ru-Borid. Solche Schutzschichtteilsysteme SPLS stellen eine bevorzugte Materialkombination eines einfachen Schutzschichtteilsystems SPLS dar.
In einer weiteren Ausführungsform weist das mindestens eine Schutzschichtteilsystem SPLS Schichten mit einer Oberflächenrauhigkeit von weniger als 0,5 nm rms HSFR, insbesondere weniger als 0,2 nm rms HSFR auf. Solche Schichten führen, wie eingangs erwähnt, zu niedrigen Streulichtverlusten und lassen sich beim Beschichtungsprozess zum Beispiel durch unterstützenden Ionenbeschuss herstellen.
In einer Ausführungsform umfasst der Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich ein Substrat und eine Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung eine Mehrzahl von Schichtteilsystemen umfasst. Dabei bestehen die Schichtteilsystemen jeweils aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden an Einzelschichten. Hierbei umfassen die Perioden zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht und eine niedrig brechende Schicht und weisen innerhalb eines jeden Schichtteilsystems eine konstante Dicke auf, welche von einer Dicke der Perioden eines benachbarten Schichtteilsystems abweicht. Dabei weist das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem eine derartige Abfolge der Perioden auf, dass die erste hoch brechende Schicht des vom Substrat am weitesten entfernten Schichtteilsystems unmittelbar auf die letzte hoch brechende Schicht des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystems folgt und/oder das vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem weist eine Anzahl der Perioden auf, welche größer ist als die Anzahl der Perioden für das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem.
Hierbei folgen die Schichtteilsysteme der Schichtanordnung des erfindungsgemäßen Spiegels unmittelbar aufeinander und werden durch kein weiteres Schichtsystem getrennt. Ferner wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Schichtteilsystem von einem benachbarten Schichtteilsystem, selbst bei ansonsten gleicher Aufteilung der Perioden zwischen hoch und niedrig brechender Schicht unterschieden, wenn als Abweichung in der Dicke der Perioden der benachbarten Schichtteilsysteme eine Abweichung um mehr als 0,1 nm vorliegt, da ab einer Differenz von 0,1 nm von einer anderen optischen Wirkung der Schichtteilsysteme mit ansonsten gleicher Aufteilung der Perioden zwischen hoch und niedrig brechender Schicht ausgegangen werden kann.
Es wurde erkannt, dass zur Erzielung einer hohen und gleichmäßigen Reflektivität über ein großes Einfallswinkelintervall hinweg die Anzahl der Perioden für das vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem größer sein muss, als für das vom Substrat am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystems. Ferner wurde erkannt, dass zur Erzielung einer hohen und gleichmäßigen Reflektivität über ein großes Einfallswinkelintervall hinweg alternativ oder zusätzlich zu der vorstehend genannten Maßnahme die erste hoch brechende Schicht des vom Substrat am weitesten entfernten Schichtteilsystems unmittelbar auf die letzte hoch brechende Schicht des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystems folgen sollte.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich ein Substrat und eine Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung eine Mehrzahl von Schichtteilsystemen umfasst. Dabei bestehen die Schichtteilsystemen jeweils aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden an Einzelschichten. Hierbei umfassen die Perioden zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht und eine niedrig brechende Schicht und weisen innerhalb eines jeden Schichtteilsystems eine konstante Dicke auf, welche von einer Dicke der Perioden eines benachbarten Schichtteilsystems abweicht. Dabei weist das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem eine derartige Abfolge der Perioden auf, dass die erste hoch brechende Schicht des vom Substrat am weitesten entfernten Schichtteilsystems unmittelbar auf die letzte hoch brechende Schicht des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystems folgt. Ferner beträgt die Transmission an EUV-Strahlung durch die Schichtteilsysteme hindurch weniger als 10%, insbesondere weniger als 2%.
Es wurde erkannt, dass zur Erzielung einer hohen und gleichmäßigen Reflektivität über ein großes Einfallswinkelintervall hinweg der Einfluss von unter der Schichtanordnung sich befindlichen Schichten oder des Substrates reduziert werden muss. Dies ist vor allem für eine Schichtanordnung notwendig, bei der das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem eine derartige Abfolge der Perioden aufweist, dass die erste hoch brechende Schicht des vom Substrat am weitesten entfernten Schichtteilsystems unmittelbar auf die letzte hoch brechende Schicht des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystems folgt. Eine einfache Möglichkeit, den Einfluss unter der Schichtanordnung liegender Schichten oder des Substrates zu reduzieren, besteht darin, die Schichtanordnung so auszulegen, dass diese möglichst wenig EUV-Strahlung zu den unter der Schichtanordnung liegenden Schichten hindurch lässt. Hierdurch wird diesen unter der Schichtanordnung liegenden Schichten oder dem Substrat die Möglichkeit genommen, zu den Reflektivitätseigenschaften des Spiegels einen signifikanten Beitrag zu leisten.
In einer Ausführungsform sind die Schichtteilsysteme hierbei alle aus den gleichen Materialien für die hoch und niedrig brechenden Schichten aufgebaut, da sich die Herstellung von Spiegeln dadurch vereinfacht.
Ein Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich, dessen Anzahl der Perioden des vom Substrat am weitesten entfernten Schichtteilsystems einem Wert zwischen 9 und 16 entspricht, sowie ein Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich, dessen Anzahl der Perioden des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystems einem Wert zwischen 2 und 12 entspricht, führt zu einer Begrenzung der insgesamt für den Spiegel benötigten Schichten und somit zu einer Reduktion der Komplexität und des Risikos bei der Herstellung des Spiegels.
Ferner wurde erkannt, dass sich besonders hohe Reflektivitätswerte für eine Schichtanordnung bei einer geringen Anzahl von Schichtteilsystemen erzielen lassen, wenn hierbei die Periode für das vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem eine Dicke der hoch brechenden Schicht aufweist, welche mehr als 120%, insbesondere mehr als das Doppelte der Dicke der hoch brechenden Schicht der Periode für das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem beträgt.
Ebenso lassen sich besonders hohe Reflektivitätswerte für eine Schichtanordnung bei einer geringen Anzahl von Schichtteilsystemen in einer weiteren Ausführungsform erzielen, wenn die Periode für das vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem eine Dicke der niedrig brechenden Schicht aufweist, die kleiner ist als 80%, insbesondere kleiner ist als zwei Drittel der Dicke der niedrig brechenden Schicht der Periode für das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem.
In einer weiteren Ausführungsform weist ein Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich für das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem eine Dicke der niedrig brechenden Schicht der Periode auf, welche größer als 4 nm, insbesondere größer als 5 nm ist. Hierdurch ist es möglich, dass das Schichtdesign nicht nur im Hinblick auf die Reflektivität an sich, sondern auch im Hinblick auf die Reflektivität von s-polarisiertem Licht gegenüber der Reflektivität von p-polarisiertem Licht über das angestrebte Einfallswinkelintervall angepasst werden kann. Vor allem für Schichtanordnungen, welche aus nur zwei Schichtteilsystemen bestehen, bietet sich somit die Möglichkeit trotz begrenzter Freiheitsgrade durch die begrenzte Anzahl der Schichtteilsysteme eine Polarisationsanpassung vorzunehmen.
In einer anderen Ausführungsform weist ein Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich eine Dicke der Perioden für das vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem zwischen 7,2 nm und 7,7 nm auf. Hierdurch lassen sich besonders hohe gleichmäßige Reflektivitätswerte für große Einfallswinkelintervalle realisieren.
Des Weiteren weist eine weitere Ausführungsform eine zusätzliche Zwischenschicht oder eine zusätzliche Zwischenschichtanordnung zwischen der Schichtanordnung des Spiegels und dem Substrat auf, welche zur Spannungskompensation der Schichtanordnung dient. Durch eine solche Spannungskompensation lässt sich eine Verformung des Spiegels beim Aufbringen der Schichten vermeiden.
In einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spiegels bestehen die zwei eine Periode bildende Einzelschichten entweder aus den Materialien Molybdän (Mo) und Silizium (Si) oder aus den Materialien Ruthenium (Ru) und Silizium (Si). Hierdurch lassen sich besonders hohe Reflektivitätswerte erzielen und gleichzeitig produktionstechnische Vorteile realisieren, da nur zwei unterschiedliche Materialien für die Erzeugung der Schichtteilsysteme der Schichtanordnung des Spiegels verwendet werden.
Dabei werden in einer weiteren Ausführungsform diese Einzelschichten durch mindestens eine Barriereschicht getrennt, wobei die Barriereschicht aus einem Material besteht, welches ausgewählt oder als Verbindung zusammengesetzt ist aus der Gruppe der Materialien: B₄C, C, Si-Nitrid, Si-Karbid, Si-Borid, Mo-Nitrid, Mo-Karbid, Mo-Borid, Ru-Nitrid, Ru-Karbid und Ru-Borid. Durch eine solche Barriereschicht wird die Interdiffusion zwischen den beiden Einzelschichten einer Periode unterdrückt, wodurch der optische Kontrast beim Übergang der beiden Einzelschichten erhöht wird. Bei der Verwendung von den Materialien Molybdän und Silizium für die beiden Einzelschichten einer Periode genügt eine Barriereschicht oberhalb der Si-Schicht vom Substrat aus gesehen, um für einen genügenden Kontrast zu sorgen. Auf die zweite Barriereschicht oberhalb der Mo-Schicht kann hierbei verzichtet werden. Insofern sollte mindestens eine Barriereschicht zur Trennung der beiden Einzelschichten einer Periode vorgesehen werden, wobei die mindestens eine Barriereschicht durchaus aus verschiedenen der oben angegebenen Materialien oder deren Verbindungen aufgebaut sein kann und hierbei auch einen schichtweisen Aufbau unterschiedlicher Materialen oder Verbindungen zeigen kann.
Barriereschichten, welche das Material B₄C und eine Dicke zwischen 0,35 nm und 0,8 nm, bevorzugt zwischen 0,4 nm und 0,6 nm aufweisen, führen in der Praxis zu hohen Reflektivitätswerten der Schichtanordnung. Insbesondere bei Schichtteilsystemen aus Ruthenium und Silizium zeigen Barriereschichten aus B₄C bei Werten zwischen 0,4 nm und 0,6 nm für die Dicke der Barriereschicht ein Maximum an Reflektivität.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein erfindungsgemäßer Spiegel ein Deckschichtsystem mit mindestens einer Schicht aus einem chemisch innertem Material, welche die Schichtanordnung des Spiegels abschließt. Hierdurch wird der Spiegel gegen Umwelteinflüsse geschützt.
In einer anderen Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Spiegel einen Dickenfaktor der Schichtanordnung entlang der Spiegeloberfläche mit Werten zwischen 0,9 und 1,05, insbesondere mit Werten zwischen 0,933 und 1,018 auf. Hierdurch ist es möglich, unterschiedliche Orte der Spiegeloberfläche an unterschiedliche dort auftretende Einfallswinkel gezielter anzupassen. Dabei kann der Dickenfaktor auch die Schutzschicht SPL bzw. das Schutzschichtteilsystem SPLS, sowie die oben erwähnte zusätzliche Zwischenschicht bzw. die oben erwähnte zusätzliche Zwischenschichtanordnung zur Spannungskompensation umfassen.
Der Dickenfaktor ist dabei der Faktor, mit dem alle Dicken der Schichten eines gegebenen Schichtdesigns multipliziert an einem Ort auf dem Substrat realisiert werden. Ein Dickenfaktor von 1 entspricht somit dem nominellen Schichtdesign.
Durch den Dickenfaktor als weiteren Freiheitsgrad ist es möglich, unterschiedliche Orte des Spiegels an unterschiedliche dort vorkommende Einfallswinkelintervalle gezielter anzupassen, ohne das Schichtdesign des Spiegels an sich ändern zu müssen, so dass der Spiegel letztendlich für höhere Einfallswinkelintervalle über verschiedene Orte auf dem Spiegel hinweg höhere Reflektivitätswerte liefert, als das zugehörige Schichtdesign bei einem festen Dickenfaktor von 1 an sich dies zulässt. Durch die Anpassung des Dickenfaktors lässt sich über die Gewährleistung hoher Einfallswinkel hinaus somit auch eine weitere Reduktion der Variation der Reflektivität des erfindungsgemäßen Spiegels über die Einfallswinkel erreichen.
In einer weiteren Ausführungsform korreliert der Dickenfaktor der Schichtanordnung an Orten der Spiegeloberfläche mit dem dort auftretenden maximalen Einfallswinkel, da für einen höheren maximalen Einfallswinkel ein höherer Dickenfaktor zur Anpassung hilfreich ist.
Ferner wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Substrat für einen Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich, wobei mindestens eine Schutzschicht SPL oder mindestens ein Schutzschichtteilsystem SPLS das Substrat vor einfallender EUV-Strahlung schützt, so dass weniger als 10%, insbesondere weniger als 2% der einfallenden EUV-Strahlung das Substrat erreicht.
Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass es zum Schutz des Substrates vor zu hohen Dosen an EUV-Licht ausreichend ist, das Substrat mit einer Schutzschicht SPL oder einem Schutzschichtteilsystem SPLS zu versehen, so dass in jedem Fall die Transmission an EUV-Strahlung durch diese Schutzschicht SPL oder durch das Schutzschichtteilsystem SPLS hindurch zum Substrat weniger als 10%, insbesondere weniger als 2% beträgt.
Darüber hinaus wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Substrat für einen Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich, wobei mindestens eine Schutzschicht SPL oder mindestens ein Schutzschichtteilsystem SPLS mit einer Dicke von größer 20 nm, insbesondere 50 nm das Substrat vor einer irreversiblen Volumenänderung unter EUV-Strahlung schützt.
Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass für einen Schutz des Substrats bereits eine 20 nm dicke Schutzschicht SPL oder ein 20 nm dickes Schutzschichtteilsystem SPLS je nach Materialwahl ausreichend sein kann, die irreversiblen Volumenänderung des Substrats bei hohen Dosen an EUV-Strahlung zu verhindern.
Ferner wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine Substrat für einen Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich, wobei mindestens eine Schutzschicht SPL oder mindestens ein Schutzschichtteilsystem SPLS mit einer Dicke von größer 20 nm, insbesondere größer 50 nm umfasst, auf dem Substrat vorgesehen ist, eine irreversible Veränderung der Oberfläche des Substrats unter EUV-Strahlung von mehr als 0,1 nm in der Normalenrichtung gemessen an einem Ort innerhalb des bestrahlten Bereichs des Substrats bezogen auf die Oberfläche des Substrats an einem Ort außerhalb des bestrahlten Bereichs in der gleichen Richtung gemessen zu verhindern und zugleich eine Zugspannung zur Kompensation von Schichtspannungen weiterer auf dem Substrat aufzubringenden Schichten auszuüben.
Hierbei wurde erfindungsgemäß erkannt, dass neben einem Schutz des Substrats, wofür bereits eine 20 nm dicke Schutzschicht SPL oder ein 20 nm dickes Schutzschichtsystem SPLS je nach Materialwahl ausreichend sein kann, auch darauf geachtet werden muss, dass die Schutzschicht SPL oder das Schutzschichtteilsystem SPLS zugleich zum Ausgleich von Schichtspannungen von weiteren auf dem Substrate aufzubringenden Schichten angepasst wird, da sich ansonsten das Substrat aufgrund der Schichtspannungen unzulässig verbiegt. Somit muss insbesondere bei der Auslegung eines Schutzschichtteilsystems die daraus resultierende Schichtspannung bei der Optimierung aller aufzubringenden Schichten mit berücksichtigt werden. Ferner muss durch die Materialauswahl bei der Schutzschicht SPL und bei dem Schutzschichtteilsystem SPLS darauf geachtet werden, dass diese sich nicht bei EUV-Strahlung hoher Dosen verändern, da dies unweigerlich eine Veränderung der Schichtspannung und somit der Oberflächenform mit sich bringt.
In einer Ausführungsform weist das Substrat für einen Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich mindestens eine Schutzschicht SPL oder wenigstens eine Schicht eines Schutzschichtteilsystem SPLS auf, die gebildet ist oder als Verbindung zusammengesetzt ist aus einem Material der Gruppe: Nickel, Kohlenstoff, Bor-Karbid, Kobalt, Beryllium, Silizium, Silizium-Oxide.
Ferner wird die Aufgabe der vorlegenden Erfindung gelöst durch die Verwendung einer Quarzschicht mit einer dicke von wenigstens 2 μm zum Schutz eines Substrats für einen Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich vor EUV-Strahlung.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine 2 μm dicke Quarzschicht aufgrund ihrer Absorptionswirkung bereits ausreichend ist, das Substrat dauerhaft vor hohen Dosen an EUV-Strahlung zu schützen.
In einer Ausführungsform wird eine Quarzschicht verwendet, die mittels einem CVD-Verfahren, insbesondere einem PICVD-, PACVD- oder einem PECVD-Verfahren auf dem Substrat abgeschieden wurde und eine Oberflächenrauhigkeit von weniger als 0,5 nm rms HSFR, insbesondere von weniger als 0,2 nm rms HSFR aufweist.
Eine solche Quarzschicht ist in der Regel sehr kompakt und wird selbst bei hohen Dosen an EUV-Strahlung nicht mehr verändert. Dies liegt daran, dass sich die Quarzschichten durch das Abscheidungsverfahren bedingt bereits nahezu in einem thermodynamischen Grundzustand befinden, das Substratmaterial hingegen, welches ebenfalls auf Quarz basiert, durch die hohen Temperaturen bei dessen Herstellung nicht.
Ferner wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Projektionsobjektiv gelöst, welches mindestens einen erfindungsgemäßen Spiegel oder ein erfindungsgemäßes Substrat umfasst.
Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung durch eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem solchen Projektionsobjektiv gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. In diesen zeigt
1 eine schematische Darstellung eines ersten erfindungsgemäßen Spiegels;
1a eine schematische Darstellung des ersten erfindungsgemäßen Spiegels mit einer Schutzschicht SPL;
2 eine schematische Darstellung eines zweiten erfindungsgemäßen Spiegels;
2a eine schematische Darstellung des zweiten erfindungsgemäßen Spiegels mit einem Schutzschichtteilsystem SPLS;
3 eine schematische Darstellung eines dritten erfindungsgemäßen Spiegels;
3a eine schematische Darstellung des dritten erfindungsgemäßen Spiegels mit einem Schutzschichtteilsystem SPLS;
4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Projektionsobjektivs für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie;
5 eine schematische Darstellung des Bildfeldes des Projektionsobjektivs;
6 eine exemplarische Darstellung der maximalen Einfallswinkel und der Intervall-Längen der Einfallswinkelintervalle über den Abstand der Orte eines erfindungsgemäßen Spiegels zur optischen Achse innerhalb eines Projektionsobjektivs;
7 eine schematische Darstellung des optisch genutzten Bereichs auf dem Substrat eines erfindungsgemäßen Spiegels;
8 eine schematische Darstellung einiger Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel des ersten erfindungsgemäßen Spiegels aus 1;
9 eine schematische Darstellung weiterer Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel des ersten erfindungsgemäßen Spiegels aus 1;
10 eine schematische Darstellung einiger Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel des zweiten erfindungsgemäßen Spiegels aus 2;
11 eine schematische Darstellung weiterer Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel des zweiten erfindungsgemäßen Spiegels aus 2;
12 eine schematische Darstellung einiger Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel des dritten erfindungsgemäßen Spiegels aus 3;
13 eine schematische Darstellung weiterer Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel des dritten erfindungsgemäßen Spiegels aus 3;
14 eine schematische Darstellung einiger Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel eines vierten erfindungsgemäßen Spiegels; und
15 eine schematische Darstellung weiterer Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel des vierten erfindungsgemäßen Spiegels.
Nachfolgend wird anhand der 1, 1a, 2, 2a, 3 und 3a jeweils ein erfindungsgemäßer Spiegel 1a, 1a', 1b, 1b', 1c und 1c' beschrieben, wobei die übereinstimmenden Merkmale der Spiegel die gleichen Bezugszeichen in den Figuren besitzen. Ferner werden die übereinstimmenden Merkmale bzw. Eigenschaften dieser erfindungsgemäßen Spiegel zusammenfassend für die 1 bis 3a nachfolgend im Anschluss an die Beschreibung zu 3a erläutert.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Spiegels 1a für den EUV-Wellenlängenbereich umfassend ein Substrat S und eine Schichtanordnung. Dabei umfasst die Schichtanordnung eine Mehrzahl von Schichtteilsystemen P', P'' und P''', die jeweils aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden P₁, P₂ und P₃ an Einzelschichten bestehen, wobei die Perioden P₁, P₂ und P₃ zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht H', H'' und H''' und eine niedrig brechende Schicht L', L'' und L''' umfassen und innerhalb eines jeden Schichtteilsystems P', P'' und P''' eine konstante Dicke d₁, d₂ und d₃ aufweisen, welche von einer Dicke der Perioden eines benachbarten Schichtteilsystems abweicht. Dabei weist das vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem P''' eine Anzahl N₃ der Perioden P₃ auf, welche größer ist als die Anzahl N₂ der Perioden P₂ für das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem P''. Zusätzlich weist das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem P'' eine derartige Abfolge der Perioden P₂ auf, dass die erste hoch brechende Schicht H''' des vom Substrat am weitesten entfernten Schichtteilsystems P''' unmittelbar auf die letzte hoch brechende Schicht H'' des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystems P'' folgt.
Somit ist in 1 die Reihenfolge der hoch H'' und niedrig brechenden L'' Schichten innerhalb der Perioden P₂ im vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem P'' gegenüber der Reihenfolge der hoch H', H''' und niedrig brechenden L', L'' Schichten innerhalb der anderen Perioden P₁, P₃ der anderen Schichtteilsystemen P', P''' umgekehrt, so dass auch die erste niedrig brechende Schicht L'' des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystem P'' optisch wirksam auf die letzte niedrig brechende Schicht L' des dem Substrat am nächsten gelegene Schichtteilsystem P' folgt. Damit unterscheidet sich das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem P'' der 1 in der Reihenfolge der Schichten auch von allen anderen Schichtteilsystemen der 2 und 3, welche nachfolgend beschrieben werden.
Die 1a zeigt den erfindungsgemäßen Spiegel 1a', der weitestgehend dem erfindungsgemäßen Spiegel 1a der 1 entspricht. Der Unterschied zwischen diesen Spiegeln besteht lediglich darin, dass bei dem Spiegel 1a' sich eine Schutzschicht SPL mit der Dicke d_p zwischen den oberen drei Schichtteilsystemen P', P'' und P''' und dem Substrat S befindet. Eine solche Schutzschicht SPL dient dazu, das Substrat vor zu hohen Dosen an EUV-Licht zu schützen, da Spiegelsubstrate aus z. B. Zerodur^® oder ULE^® bei hohen Dosen an EUV-Licht eine irreversible Verdichtung in der Größenordnung von Eingen Volumenprozent zeigen. Eine Spiegelschutzschicht SPL aus einem Metall wie z. B. Nickel (Ni) mit einer Dicke von etwa 50 bis 100 nm weist dabei genügend Absorption auf, so dass nur ganz wenig EUV-Licht bis zum darunterliegenden Substrat S durchdringt. Hierdurch ist das Substrat selbst bei hohen Dosen an EUV-Licht, welche im langjährigen Betrieb einer Mikrolithographieanlage auftreten, ausreichend geschützt. Somit kann verhindert werden, dass die optischen Abbildungseigenschaften eines Spiegels bereits nach wenigen Monaten oder Jahren aufgrund der irreversiblen Oberflächenänderung des Substrates nicht mehr zum Betrieb der Mikrolithographieanlage genügen. Ebenso weist eine 2 bis 5 μm dicke Quarzschicht als eine Schutzschicht SPL genügend Absorption auf, um das Substrat ausreichend zu schützen. Eine solche Quarzschicht sollte mittels einem CVD-Verfahren, insbesondere einem PICVD-, PACVD- oder einem PECVD-Verfahren auf dem Substrat aufgetragen werden, da diese genannten Beschichtungsverfahren zu sehr kompakten Schichten führen, welche selbst unter EUV-Strahlung stabil sind und keine irreversiblen Verdichtungen zeigen. Ebenso sind die genannten Metallschichten, wie z. B. Nickel, unter EUV-Strahlung stabil und zeigen keine irreversible Verdichtung.
Die Erklärung, warum Quarzschichten im Gegensatz zum Substratmaterial unter hohen Dosen von EUV-Strahlung stabil sind, obwohl die Substratmaterialien ebenso auf dem Grundmaterial Quarz basieren, liegt vermutlich in dem Herstellungsprozess der Substratmaterialien begründet, welcher bei hohen Temperaturen stattfindet. Hierdurch wird vermutlich ein intermediärer thermodynamischer Zustand im Substratmaterial eingefroren, welcher unter hohen Dosen an EUV-Strahlung in einen thermodynamischen Grundzustand übergeht, wodurch das Substratmaterial kompakter wird. Umgekehrt werden die Quarzschichten durch die genannten Verfahren bei niedrigen Temperaturen aufgebracht, wodurch vermutlich von Anfang an ein thermodynamischer Grundzustand des Materials realisiert wird, der durch hohe Dosen an EUV-Strahlung nicht in einen weiteren thermodynamisch tiefer liegenden Grundzustand übergeführt werden kann.
Alternativ zu einer einzigen Schutzschicht SPL kann auch ein Schichtteilsystem P' des Spiegels 1a aus 1 derart ausgelegt werden, dass es aufgrund seiner Absorption ausreichend Schutz für das darunter liegende Substrat bietet. Hierzu sollte das Schichtteilsystem entsprechend viele Schichten aufweisen. Insbesondere eine Schichtteilsystem P' dessen Anzahl an Perioden die Anzahl an Perioden der Schichtteilsysteme P'' und P''' einer Schichtanordnung für einen EUV-Spiegel übersteigt, ist hierfür geeignet.
Dabei müssen bei jeder Gesamtoptimierung einer Schichtanordnung gleichzeitig die Reflektivitätseigenschaften, die Transmissionseigenschaften und die Spannungseigenschaften aller Schichten berücksichtigt werden.
Ebenso sind spezielle Schutzschichtteilsysteme SPLS, wie sie nachfolgend anhand der 2a und 3a diskutiert werden, dazu geeignet das Substrat des Spiegels 1a der 1 ausreichend vor EUV-Strahlung zu schützen.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Spiegels 1b für den EUV-Wellenlängenbereich umfassend ein Substrat S und eine Schichtanordnung. Dabei umfasst die Schichtanordnung eine Mehrzahl von Schichtteilsystemen P', P''' und P''', die jeweils aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden P₁, P₂ und P₃ an Einzelschichten bestehen, wobei die Perioden P₁, P₂ und P₃ zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht H', H'' und H''' und eine niedrig brechende Schicht L', L'' und L''' umfassen und innerhalb eines jeden Schichtteilsystems P', P'' und P''' eine konstante Dicke d₁, d₂ und d₃ aufweisen, welche von einer Dicke der Perioden eines benachbarten Schichtteilsystems abweicht. Dabei weist das vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem P''' eine Anzahl N₃ der Perioden P₃ auf, welche größer ist als die Anzahl N₂ der Perioden P₂ für das vorn Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem P''. Hierbei weist das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem P'' anders als beim Ausführungsbeispiel zu 1 eine Abfolge der Perioden P₂ auf, die der Abfolge der Perioden P₁ und P₃ der anderen Schichtteilsysteme P' und P''' entspricht, so dass die erste hoch brechende Schicht H''' des vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem P''' optisch wirksam auf die letzte niedrig brechende Schicht L'' des vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem P'' folgt.
Die 2a zeigt einen erfindungsgemäßen Spiegel 1b' entsprechend dem erfindungsgemäßen Spiegel 1b der 2, dessen drittes Schichtteilsystem P' als ein Schutzschichtteilsystem SPLS ausgelegt ist. Das Schutzschichtteilsystem SPLS umfasst dabei mehrere Perioden einer hoch brechende Schicht H_p, einer niedrig brechende Schicht L_p und zweier Barrierschichten B. Die niedrig brechende Schicht besteht dabei aus einem Metall, wie z. B. Nickel oder Kobalt, und weist dementsprechend eine hohe Absorption für EUV-Strahlung auf, siehe Tabelle 2a Die Gesamtdicke der Schichten Lp des Schutzschichtteilsystems SPLS entspricht dabei in etwa der Dicke der Schutzschicht SPL gemäß dem erfindungsgemäßen Spiegels 1a' aus 1a. Es versteht sich, dass zwischen der Schichtanordnung des Spiegels 1b und dem Substrat eine Schutzschicht SPL gemäß dem Ausführungsbeispiel 1a' der 1a bzw. als Ersatz des Schutzschichtteilsystems SPLS des Spiegels 1b' der 2a eingesetzt werden kann.
Der Vorteil eines Schutzschichtteilsystems SPLS gegenüber einer einzelnen Schutzschicht SPL liegt darin, dass durch die hoch brechenden Schichten ein etwaiges Kristallwachstum der Metallschichten unterbunden wird. Ein solches Kristallwachstum führt zu rauen Oberflächen der Metallschichten und dies wiederum zu unerwünschten Streulichtverlusten, wie eingangs bereits erwähnt. Für das Metall Nickel ist Silizium als Material einer hoch brechenden Schicht einer Periode geeignet, hingegen ist Beryllium als hoch brechende Schicht für das Metall Kobalt geeignet.
Zur Verhinderung von Interdiffusion dieser genannten Schichten können Barriereschichten B eingesetzt werden, wie sie im weiteren Zusammenhang mit anderen hoch und niedrig brechenden Schichten im Rahmen dieser Anmeldung diskutiert werden.
Die 3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Spiegels 1c für den EUV-Wellenlängenbereich umfassend ein Substrat S und eine Schichtanordnung. Dabei umfasst die Schichtanordnung eine Mehrzahl von Schichtteilsystemen P'' und P''', die jeweils aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden P₂ und P₃ an Einzelschichten bestehen, wobei die Perioden P₂ und P₃ zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht H'' und H''' und eine niedrig brechende Schicht L'' und L''' umfassen und innerhalb eines jeden Schichtteilsystems P'' und P''' eine konstante Dicke d₂ und d₃ aufweisen, welche von einer Dicke der Perioden eines benachbarten Schichtteilsystems abweicht. Dabei weist das vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem P''' in einem vierten Ausführungsbeispiel gemäß der Beschreibung zu den 14 und 15 eine Anzahl N₃ der Perioden P₃ auf, welche größer ist als die Anzahl N₂ der Perioden P₂ für das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem P''. Dieses vierte Ausführungsbeispiel beinhaltet auch als Variante zu der Darstellung des Spiegels 1c in 3 entsprechend Spiegel 1a die umgekehrte Reihenfolge der Schichten im vom Substrat S am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystem P'', so dass dieses vierte Ausführungsbeispiel auch das Merkmal aufweist, dass die erste hoch brechende Schicht H''' des vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem P''' optisch wirksam auf die letzte niedrig brechende Schicht L'' des vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem P'' folgt.
Insbesondere bei einer geringen Anzahl von Schichtteilsystemen von zum Beispiel nur zwei Schichtteilsystemen zeigt sich, dass hohe Reflektivitätswerte erzielt werden, wenn die Periode P₃ für das vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem P''' eine Dicke der hoch brechenden Schicht H''' aufweist, welche mehr als 120%, insbesondere mehr als das Doppelte der Dicke der hoch brechenden Schicht H'' der Periode P₂ des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystems P'' beträgt.
Die 3a zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Spiegels 1c', welcher sich von dem Spiegel 1c der 3 darin unterscheidet, dass das dem Substrat am nächsten gelegene Schichtteilsystem P'' als ein Schutzschichtteilsystem SPLS ausgebildet ist. Dieses Schutzschichtteilsystem SPLS besteht in 3a lediglich aus von Barriereschichten B unterbrochenen Schichten L_p. Die Barriereschichten B dienen dazu, wie bereits oben zu 2a besprochen, das Kristallwachstum der Schichten L_p zu unterbrechen. Es versteht sich, dass das in 3a dargestellte Schutzschichtteilsystem SPLS durch andere Schutzschichten SPL oder andere Schutzschichtteilsysteme SPLS, wie sie im Zusammenhang mit 1a und 2a diskutiert wurden, ersetzt werden kann. Das in 3a dargestellte Schutzschichtteilsystem SPLS stellt dabei lediglich ein vereinfachtes Schutzschichtteilsystem SPLS gegenüber dem in 2a dargestellten Schutzschichtteilsystem dar, bei dem auf die hoch brechenden Schichten H verzichtet wurde.
Somit ist das Schutzschichtteilsystem SPLS der 3a entsprechend der Schutzschicht SPL der 1a rein auf die Schutzfunktion für das Substrat (S) durch Absorption beschränkt und weist daher nur eine geringe Wechselwirkung auf die optischen Eigenschaften der anderen Schichtteilsysteme auf. Hingegen hat das Schutzschichtteilsystem der 2a eine Doppelfunktion, indem es durch seine Absorptionseigenschaften für den Schutz des Substrates sorgt und indem es durch seine Reflektionseigenschaften zur Reflektion und somit zur optischen Leistungsfähigkeit des Spiegels beiträgt. Der Übergang der Bezeichnung eines Schichtsystems von einem Schutzschichtteilsystems SPLS zu einem Schichtteilsystem P', P'' oder P''' der Schichtanordnung ist hierbei fließend, da, wie oben im Zusammenhang mit 1a bereits diskutiert, auch ein Schichtteilsystem P' des Spiegels 1a bei entsprechender Auslegung mit einer Vielzahl an Perioden sowohl zur Reflektivitätswirkung des Spiegels beiträgt, als auch aufgrund der erhöhten Absorption der Vielzahl an Perioden eine Schutzwirkung gegenüber dem Substrat übernimmt. Im Gegensatz zur Reflektivität müssen alle Schichten einer Schichtanordnung bei der Betrachtung der Schichtspannungen eines Schichtdesigns berücksichtigt werden.
Die Schichtteilsysteme der Schichtanordnung der erfindungsgemäßen Spiegel zu den 1, 2 und 3 folgen unmittelbar aufeinander und werden durch kein weiteres Schichtsystem getrennt. Eine Trennung der Schichtteilsysteme durch eine einzelne Zwischenschicht ist jedoch zur Anpassung der Schichtteilsysteme aneinander bzw. zur Optimierung der optischen Eigenschaften der Schichtanordnung denkbar. Letzteres gilt jedoch nicht für die beiden Schichtteilsysteme P'' und P''' des ersten Ausführungsbeispiels zu 1 und des vierten Ausführungsbeispiels als Variante zu 3, da hierdurch der gewünschte optische Effekt durch die Umkehrung der Abfolge der Schichten in P'' unterbunden würde.
Bei den in den 1 bis 3a mit H, H_p, H', H'' und H''' bezeichneten Schichten handelt es sich um Schichten aus Materialien, welche im EUV-Wellenlängenbereich im Vergleich mit den als L, L_p, L', L'' und L''' bezeichneten Schichten des gleichen Schichtteilsystems als hoch brechend bezeichnet werden können, siehe die komplexen Brechzahlen der Materialien in Tabelle 2 und Tabelle 2a. Umgekehrt handelt es sich bei den in den 1 bis 3a mit L, L_p, L', L'' und L''' bezeichneten Schichten um Schichten aus Materialien, welche im EUV-Wellenlängenbereich im Vergleich mit den als H, H_p, H', H'' und H''' bezeichneten Schichten des gleichen Schichtteilsystems als niedrig brechend bezeichnet werden können.
Somit handelt es sich bei den Begriffen hoch brechend und niedrig brechend im EUV-Wellenlängenbereich um relative Begriffe bezüglich der jeweiligen Partnerschicht in einer Periode eines Schichtteilsystems. Schichtteilsysteme funktionieren im EUV-Wellenlängenbereich in der Regel nur, wenn eine optisch hoch brechend wirkende Schicht mit einer relativ dazu optisch niedriger brechenden Schicht als Hauptbestandteil einer Periode des Schichtteilsystems kombiniert wird. Im Allgemeinen wird für hoch brechende Schichten das Material Silizium verwendet. In Kombination mit Silizium sind die Materialien Molybdän und Ruthenium als niedrig brechende Schichten zu bezeichnen, siehe die komplexen Brechzahlen der Materialien in Tabelle 2.
Zwischen den Einzelschichten einer Periode befindet sich in den 1 bis 3a jeweils eine Barriereschicht B, welche aus einem Material besteht, welches ausgewählt oder als Verbindung zusammengesetzt ist aus der Gruppe der Materialien: B₄C, C, Si-Nitrid, Si-Karbid, Si-Borid, Mo-Nitrid, Mo-Karbid, Mo-Borid, Ru-Nitrid, Ru-Karbid und Ru-Borid. Durch eine solche Barriereschicht wird die Interdiffusion zwischen den beiden Einzelschichten einer Periode unterdrückt, wodurch der optische Kontrast beim Übergang der beiden Einzelschichten erhöht wird. Bei der Verwendung von den Materialien Molybdän und Silizium für die beiden Einzelschichten einer Periode genügt eine Barriereschicht oberhalb der Silizium-Schicht vom Substrat aus gesehen, um für einen genügenden Kontrast zu sorgen. Auf die zweite Barriereschicht oberhalb der Molybdän-Schicht kann hierbei verzichtet werden. Insofern sollte mindestens eine Barriereschicht zur Trennung der beiden Einzelschichten einer Periode vorgesehen werden, wobei die mindestens eine Barriereschicht durchaus aus verschiedenen der oben angegebenen Materialien oder deren Verbindungen aufgebaut sein kann und hierbei auch einen Schichtweisen Aufbau unterschiedlicher Materialien oder Verbindungen zeigen kann.
Barriereschichten, welche das Material B₄C und eine Dicke zwischen 0,35 nm und 0,8 nm, bevorzugt zwischen 0,4 nm und 0,6 nm aufweisen, führen in der Praxis zu hohen Reflektivitätswerten der Schichtanordnung. Insbesondere bei Schichtteilsystemen aus Ruthenium und Silizium zeigen Barriereschichten aus B₄C bei Werten zwischen 0,4 nm und 0,6 nm für die Dicke der Barriereschicht ein Maximum an Reflektivität.
Die Anzahl N_p, N₁, N₂ und N₃ der Perioden P_p, P₁, P₂ und P₃ der Schichtteilsysteme SPLS, P', P'' und P''' kann bei den erfindungsgemäßen Spiegeln 1a, 1a', 1b, 1b', 1c und 1c' jeweils bis zu 100 Perioden der in den 1 bis 3a dargestellten Einzelperioden P_p, P₁, P₂ und P₃ umfassen. Ferner kann zwischen den in den 1 bis 3a dargestellten Schichtanordnungen und dem Substrat S eine zusätzliche Zwischenschicht oder eine zusätzliche Zwischenschichtanordnung vorgesehen werden, welche zur Spannungskompensation der Schichtanordnung bezüglich dem Substrat dient.
Als Materialien für die zusätzliche Zwischenschicht bzw. die zusätzliche Zwischenschichtanordnung zur Spannungskompensation können die gleichen Materialien in der gleichen Abfolge wie für die Schichtanordnung selbst verwendet werden. Bei der Zwischenschichtanordnung kann allerdings auf die Barriereschicht zwischen den Einzelschichten verzichtet werden, da die Zwischenschicht bzw. die Zwischenschichtanordnung in der Regel vernachlässigbar zur Reflektivität des Spiegels beiträgt und somit die Frage einer Kontrasterhöhung durch die Barriereschicht hierbei unerheblich ist. Ebenso wären Mehrfachschichtanordnungen aus alternierenden Chrom- und Scandium-Schichten oder amorphe Molybdän- oder Ruthenium-Schichten als zusätzliche Zwischenschicht bzw. Zwischenschichtanordnung zur Spannungskompensation denkbar. Letztere können gleichfalls in ihrer Dicke so gewählt werden, z. B. größer als 20 nm, so dass ein darunter liegendes Substrat ausreichend vor EUV-Strahlung geschützt wird. In diesem Falle würden die zusätzliche Zwischenschicht bzw. die zusätzliche Zwischenschichtanordnung gleichfalls als eine Schutzschicht SPL bzw. als ein Schutzschichtteilsystem SPLS wirken und das Substrat vor EUV-Strahlung schützen.
Die Schichtanordnungen der erfindungsgemäßen Spiegel 1a, 1a', 1b, 1b', 1c und 1c' werden in den 1 bis 3a von einem Deckschichtsystem C abgeschlossen, welches zumindest eine Schicht aus einem chemisch innertem Material, wie z. B. Rh, Pt, Ru, Pd, Au, SiO2 usw. als Abschlussschicht M umfasst. Diese Abschlussschicht M verhindert somit die chemische Veränderung der Spiegeloberfläche aufgrund von Umwelteinflüssen. Das Deckschichtsystem C in den 1 bis 3a besteht neben der Abschlussschicht M aus einer hoch brechenden Schicht H, einer niedrig brechenden Schicht L und einer Barriereschicht B.
Die Dicke einer der Perioden P_p, P₁, P₂, und P₃ ergibt sich aus den 1 bis 3a als Summe der Dicken der einzelnen Schichten der entsprechenden Periode, d. h. aus der Dicke der hoch brechenden Schicht, der Dicke der niedrig brechenden Schicht und der Dicke von zwei Barriereschichten. Somit können die Schichtteilsysteme SPLS, P', P'' und P''' in den 1 bis 3a bei gleicher Materialwahl dadurch voneinander unterschieden werden, dass ihre Perioden P_p, P₁, P₂ und P₃ eine unterschiedliche Dicke d₁, d₂ und d₃ aufweisen. Als unterschiedliche Schichtteilsysteme SPLS, P', P'' und P''' bei gleicher Materialwahl werden somit im Rahmen der vorliegenden Erfindung Schichtteilsysteme verstanden, deren Perioden P_p, P₁, P₂ und P₃ sich in ihren Dicken d₁, d₂ und d₃ um mehr als 0,1 nm unterscheiden, da unterhalb einer Differenz von 0,1 nm nicht mehr von einer anderen optischen Wirkung der Schichtteilsysteme bei ansonsten gleicher Aufteilung der Perioden zwischen hoch und niedrig brechender Schicht ausgegangen werden kann. Ferner können an sich gleiche Schichtteilsysteme auf unterschiedlichen Produktionsanlagen bei ihrer Herstellung um diesen Betrag in ihren Periodendicken schwanken. Für den Fall eines Schichtteilsystems SPLS, P', P'' und P''' mit einer Periode aus Molybdän und Silizium kann wie oben bereits beschrieben auch auf die zweite Barriereschicht innerhalb der Periode P_p, P₁, P₂ und P₃ verzichtet werden, so dass sich in diesem Fall die Dicke der Perioden P_p, P₁, P₂ und P₃ aus der Dicke der hoch brechenden Schicht, der Dicke der niedrig brechenden Schicht und der Dicke von einer Barriereschicht ergibt.
Die 4 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Projektionsobjektivs 2 für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit sechs Spiegeln 1, 11, darunter mindestens ein Spiegel 1, welcher gemäß den Ausführungsbeispielen zu den 8 bis 15 anhand der erfindungsgemäßen Spiegel 1a, 1a', 1b, 1b', 1c oder 1c' ausgestaltet ist. 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 4 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 4 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 5 zur Bildebene 7 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 4 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.
5 zeigt eine Aufsicht auf ein bogenförmiges Bildfeld 7a, wie es bei dem in 4 dargestellten Projektionsobjektiv 2 vorkommt und ein kartesisches Koordinatensystem, dessen Achsen denen aus 4 entsprechen. Das Bildfeld 7a ist ein Ausschnitt aus einem Kreisring, dessen Zentrum durch den Schnittpunkt der optischen Achse 9 mit der Objektebene gegeben 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.
6 zeigt eine exemplarische Darstellung der maximalen Einfallswinkel (Rechtecke) und der Intervall-Längen der Einfallswinkelintervalle (Kreise) in der Einheit Grad [°] über verschiedene Radien oder Abständen der Orte der Spiegeloberfläche 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 4. Dieser Spiegel 1 ist in der Regel bei einem Projektionsobjektiv 2 für die Mikrolithographie, welches sechs Spiegel 1, 11 für den EUV-Wellenlängenbereich aufweist, derjenige Spiegel, welcher die größten Einfallswinkel und die größten Einfallswinkelintervalle bzw. die größte Variation an Einfallswinkeln gewährleisten muss. Als Intervall-Länge eines Einfallswinkelintervalls als Maß für die Variation an Einfallswinkeln wird im Rahmen dieser Anmeldung die Anzahl der Winkelgrade des Winkelbereichs 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. Das Einfallswinkelintervall wird abkürzend auch als AOI-Intervall bezeichnet.

Bei dem der 6 zugrunde gelegten Spiegels 1 gelten die optische Daten des Projektionsobjektivs gemäß Tabelle 1. Dabei sind die Asphären der Spiegel 1, 11 des optischen Designs als rotationssymmetrische Flächen durch den lotrechten Abstand Z(h) eines Asphärenpunktes gegenüber der Tangentialebene im Asphärenscheitel als Funktion des lotrechten Abstandes h des Asphärenpunktes zur Normalen im Asphärenscheitel gemäß der nachfolgenden 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, c₁, c₂, c₃, c₄, c₅, und c₆ in der Einheit [mm] angegeben. Hierbei sind die genannten Parameter c_n bezüglich der Einheit [mm] gemäß [1/mm²ⁿ ⁺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 c_n
Objektebene 5	unendlich	697.657821079643
1. Spiegel 11	-3060.189398512395	494.429629463009
			k_y = 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
			k_y = 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
			k_y = -7.80082610035452E-01
			c₁ = 3.12944645776932E-10
			c₂ = -1.32434614339199E-14
			c₃ = 9.56932396033676E-19
			c₄ = -3.13223523243916E-23
			c₅ = 4.73030659773901E-28
			c₆ = -2.70237216494288E-33
4. Spiegel 11	-513.327287349838	892.674538915941
			k_y = -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
			k_y = 0.00000000000000E+00
			c₁ = 9.27754883183223E-09
			c₂ = 5.96362556484499E-13
			c₃ = 1.56339572303953E-17
			C₄ = -1.4116832F383233E-21
			c₅ = 5.98677250336455E-25
			c₆ = -630124060830317E-29
5. Spiegel 11	-367.938526548613	325.746354374172
			k_y = 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 Figur 6 gemäß der schematischen Darstellung des Designs anhand von Figur 4.

Aus 6 ist zu erkennen, dass maximale Einfallswinkel von 24° und Intervall-Längen von 11° an verschiedenen Orten des Spiegels 1 auftreten. Somit muss die Schichtanordnung des Spiegels 1 an diesen verschiedenen Orten für verschiedene Einfallswinkel und verschiedene Einfallswinkelintervalle hohe und gleichmäßige Reflektivitätswerte liefern, da ansonsten eine hohe Gesamttransmission und eine akzeptable Pupillenapodisation des Projektionsobjektivs 2 nicht gewährleistet werden können.
Als Maß für die Variation der Reflektivität eines Spiegels über die Einfallswinkel wird der sogenannte PV-Wert verwendet. Der PV-Wert ist hierbei definiert als die Differenz der maximalen Reflektivität R_max und der minimalen Reflektivität R_min im betrachteten Einfallswinkelintervall geteilt durch die mittlere Reflektivität R_mittel im betrachteten Einfallswinkelintervall. Somit gilt PV = (R_max – R_min)/R_mittel.
Hierbei ist zu beachten, dass hohe PV-Werte für einen Spiegel 1 des Projektionsobjektivs 2 als vorletztem Spiegel vor der Bildebene 7 gemäß 4 bzw. des Design der Tabelle 1 zu hohen Werten für die Pupillenapodisation führen. Dabei besteht eine Korrelation zwischen dem PV-Wert des Spiegels 1 und dem Abbildungsfehler der Pupillenapodisation des Projektionsobjektivs 2 für hohe PV-Werte von größer als 0,25, da ab diesem Wert der PV-Wert die Pupillenapodisation gegenüber anderen Fehlerursachen dominiert.
In der 6 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 der zugehörigen Intervall-Länge von 11° gegenüber der optischen Achse markiert. Diesem markierten Radius entsprechen in der nachfolgend beschriebenen 7 die Orte auf dem gestrichelt dargestellten Kreis 23a innerhalb des schraffierten Bereichs 20, der den optisch genutzten Bereich 20 des Spiegels 1 darstellt.
7 zeigt das Substrat S des vorletzten Spiegels 1 im Lichtweg von der Objektebene 5 zur Bildebene 7 des Projektionsobjektivs 2 aus 4 als 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 7 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 6 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 6 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 der Intervall-Länge von 11° aus dem maximalen Einfallswinkel von 21° aus 6. Die Orte auf dem gestichelten Kreis an denen die beiden genannten Extremwerte der Einfallswinkel auftreten, sind in der 7 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 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 entlang der Orte des gestrichelten Kreises 23a in 7 aus ein und derselben Schichtanordnung, wie sie in ihrem prinzipiellen Aufbau in den 1 bis 3a gezeigt ist und in Form konkreter Ausführungsbeispiele anhand der 8 bis 15 erläutert wird. Hierbei ist zu beachten, dass eine rotationssymmetrische Beschichtung des Substrates S bezüglich der Symmetrieachse 9 des Substrates S mit der Schichtanordnung dazu führt, dass die periodische Abfolge der Schichtteilsysteme SPLS, P', P'' und P''' der Schichtanordnung an allen Orten des Spiegels erhalten bleibt und lediglich die Dicke der Perioden der Schichtanordnung in Abhängigkeit vom Abstand zur Symmetrieachse 9 einen rotationssymmetrischen Verlauf über das Substrat S erhält, wobei die Schichtanordnung am Rand des Substrates S dünner ist als im Zentrum des Substrates S bei der Symmetrieachse 9.
Es ist zu beachten, dass es durch eine geeignete Beschichtungstechnologie möglich ist, zum Beispiel durch die Verwendung von Verteilerblenden, den rotationssymmetrischen radialen Verlauf der Dicke einer Beschichtung über das Substrat anzupassen. Somit steht, neben dem Design der Beschichtung an sich, mit dem radialen Verlauf des sogenannten Dickenfaktors des Beschichtungsdesigns über das Substrat, ein weiterer Freiheitsgrad für die Optimierung des Beschichtungsdesigns zur Verfügung.
Für die Berechnung der in den 8 bis 15 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 8 bis 15 dargestellten theoretischen Reflektivitätswerten niedriger ausfallen können, da insbesondere die Brechzahlen von realen dünnen Schichten von den in der Tabelle 2 genannten Literaturwerten abweichen können.

In Tabelle 2a sind die verwendeten Brechzahlen für die Materialien der Schutzschicht SPL, L_p bzw. das Schutzschichtteilsystem SPLS angegeben.

Material	Symbol chemisch	Symbol Schichtdesign	n	k
Substrat			0.973713	0.0129764
Silizium	Si	H, H', H'', H'''	0.999362	0.00171609
Borcarbid	B₄C	B	0.963773	0.0051462
Molybdän	Mo	L, L', L'', L'''	0.921252	0.0064143
Ruthenium	Ru	M, L, L', L'', L'''	0.889034	0.0171107
Vakuum			1	0

Tabelle 2: verwendete Brechzahlen n ~ = n – i·k für 13.5 nm

Material	Symbol chemisch	Symbol Schichtdesign	n	k
Quarz	SiO₂	SPL, L_p	0.9784	0.0107
Nickel	Ni	SPL, L_p	0.9483	0.0727
Kobalt	Co	SPL, L_p	0.9335	0.0660
Silizium	Si	H_p	0.9994	0.0017
Beryllium	Be	H_p	0.9888	0.0018
Borcarbid	B₄C	B	0.9638	0.0051
Kohlenstoff	C	B	0.9617	0.0069

Tabelle 2a: verwendete Brechzahlen n ~ = n – i·k für 13.5 nm für Materialien für die Schutzschicht SPL bzw. das Schutzschichtteilsystem SPLS

Darüber hinaus wird für die zu den 8 bis 15 gehörigen Schichtdesigns folgende Kurzschreibweise entsprechend der Schichtabfolge der 1, 2 und 3 vereinbart:
Substrat/.../(P₁)·N₁/(P₂)·N₂/(P₃)·N₃/Deckschichtsystem C
mit
P1 = H'BL'B; P2 = H''BL''B; P3 = H'''BL'''B; C = HELM;
für die 2 und 3 und mit
P1 = BH'BL'; P2 = BL''BH''; P3 = H'''BL'''B; C = HBLM;
für die 1 und für das vierte Ausführungsbeispiel als Variante zu 3.
Hierbei stehen die Buchstaben H symbolisch für die Dicke hoch brechende Schichten, die Buchstaben L für die Dicke niedrig brechende Schichten, der Buchstabe B für die Dicke der Barriereschicht und der Buchstabe M für die Dicke der chemisch innerten Abschlussschicht gemäß Tabelle 2 bzw. der Figurenbeschreibung zu den 1, 2 und 3.
Dabei gilt für die in den Klammern angegebenen Dicken der Einzelschichten die Einheit [nm]. Das zu den 8 bis 9 verwendete Schichtdesign lässt sich somit in der Kurzschreibweise folgendermaßen angeben:
Substrat/.../(0,4 B₄C 2,921 Si 0,4 B₄C 4,931 Mo)·8/(0,4 B₄C 4,145 Mo 0,4 B₄C 2,911 Si)·5/(3,509 Si 0,4 B₄C 3,216 Mo 0,4 B₄C)·16/2,975 Si 0,4 B₄C 2 Mo 1,5 Ru
Da die Barriereschicht B₄C in diesem Beispiel immer 0,4 nm dick ist, kann sie auch zur Veranschaulichung des prinzipiellen Aufbaus der Schichtanordnung weggelassen werden, so dass das Schichtdesign zu den 8 und 9 gekürzt wie folgt angegeben werden kann:
Substrat/.../(2,921 Si 4,931 Mo)·8/(4,145 Mo 2,911 Si)·5/(3,509 Si 3,216 Mo)·16/2,975 Si 2 Mo 1,5 Ru
Es ist an diesem ersten Ausführungsbeispiel entsprechend 1 zu erkennen, das die Reihenfolge der hoch brechenden Schicht Si und der niedrig brechenden Schicht Mo im zweiten fünf Perioden umfassenden Schichtteilsystem gegenüber den anderen Schichtteilsystemen umgekehrt wurde, so dass die erste hoch brechende Schicht des vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem mit einer Dicke von 3,509 nm unmittelbar auf die letzte hoch brechende Schicht des vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem mit einer Dicke von 2,911 nm folgt.
Entsprechend lässt sich das zu den 10 und 11 verwendete Schichtdesign als zweites Ausführungsbeispiel gemäß 2 in der Kurzschreibweise angeben zu:
Substrat/.../(4,737 Si 0,4 B₄C 2,342 Mo 0,4 B₄C)·28/(3,443 Si 0,4 B₄C 2,153 Mo 0,4 B₄C)·5/(3,523 Si 0,4 B₄C 3,193 Mo 0,4 B₄C)·15/2,918 Si 0,4 B₄C 2 Mo 1,5 Ru
Da die Barriereschicht B₄C in diesem Beispiel wiederum immer 0,4 nm dick ist, kann sie zur Veranschaulichung dieser Schichtanordnung auch weggelassen werden, so dass das Schichtdesign zu den 10 und 11 gekürzt wie folgt angegeben werden kann:
Substrat/.../ (4,737 Si 2,342 Mo)·28/(3,443 Si 2,153 Mo)·5 /(3,523 Si 3,193 Mo)·15/2,918 Si 2 Mo 1,5 Ru
Dementsprechend lässt sich das zu den 12 und 13 verwendete Schichtdesign als drittes Ausführungsbeispiel gemäß 3 in der Kurzschreibweise angeben zu:
Substrat/.../(1,678 Si 0,4 B₄C 5,665 Mo 0,4 B₄C)·27/(3,798 Si 0,4 B₄C 2,855 Mo 0,4 B₄C)·14/1,499 Si 0,4 B₄C 2 Mo 1,5 Ru
und unter Vernachlässigung der Barriereschicht B₄C zur Veranschaulichung angeben zu:
Substrat/.../(1,678 Si 5,665 Mo)·27/(3,798 Si 2,855 Mo)·14/1,499 Si 2 Mo 1,5 Ru
Ebenfalls lässt sich das zu den 14 und 15 verwendete Schichtdesign als viertes Ausführungsbeispiel gemäß einer Variante zu 3 in der Kurzschreibweise angeben zu:
Substrat/.../ (0,4 B₄C 4,132 Mo 0,4 B₄C 2,78 Si)·6/(3,608 Si 0,4 B₄C 3,142 Mo 0,4 B₄C)·16/2,027 Si 0,4 B₄C 2 Mo 1,5 Ru
und unter Vernachlässigung der Barriereschicht B₄C zur Veranschaulichung angeben zu:
Substrat/.../(4,132 Mo 2,78 Si)·6/(3,609 Si 3,142 Mo)·16/2,027 Si 2 Mo 1,5 Ru
Es ist an diesem vierten Ausführungsbeispiel zu erkennen, das die Reihenfolge der hoch brechenden Schicht Si und der niedrig brechenden Schicht Mo im sechs Perioden umfassenden Schichtteilsystem P'' gegenüber dem anderen Schichtteilsystem P''' mit 16 Perioden umgekehrt wurde, so dass die erste hoch brechende Schicht des vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem P''' mit einer Dicke von 3,609 nm unmittelbar auf die letzte hoch brechende Schicht des vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem P'' mit einer Dicke von 2,78 nm folgt.
Dieses vierte Ausführungsbeispiel ist damit eine Variante des dritten Ausführungsbeispiels, bei dem die Reihenfolge der hoch und niedrig brechenden Schichten im vom Substrat am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystem P'' entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel zu 1 umgekehrt wurde.
Es versteht sich, dass die oben angegebenen Schichtdesigns auch mit einer Schutzschicht SPL oder einem Schutzschichtteilsystem SPLS versehen werden können, so dass z. B. das erste Schichtdesign zu den 8 bis 9 mit einer 2 μm dicken Quarzschicht gemäß 1a angegeben werden kann zu:
Substrat/2000 SiO₂/(0,4 B₄C 2,921 Si 0,4 B₄C 4,931 Mo)·8/(0,4 B₄C 4,145 Mo 0,4 B₄C 2,911 Si)·5/(3,509 Si 0,4 B₄C 3,216 Mo 0,4 B₄C)·16/2,975 Si 0,4 B₄C 2 Mo 1,5 Ru
Entsprechend lässt sich dieses Schichtdesign mit einer 100 nm dicken Nickelschicht als Schutzschicht SPL angeben gemäß 1a zu:
Substrat/100 Ni/(0,4 B₄C 2,921 Si 0,4 B₄C 4,931 Mo)·8/(0,4 B₄C 4,145 Mo 0,4 B₄C 2,911 Si)·5/(3,509 Si 0,4 B₄C 3,216 Mo 0,4 B₄C)·16/2,975 Si 0,4 B₄C 2 Mo 1,5 Ru
Alternativ lässt sich dieses Schichtdesign mit einem Schutzschichtteilsystem SPLS bestehend aus 20 Perioden von 5 nm dicken Nickel- und 3 nm dicken Kohlenstoffschichten gemäß 3a angeben zu:
Substrat/(5 Ni 3 C)·20/(0,4 B₄C 2,921 Si 0,4 B₄C 4,931 Mo)·8/(0,4 B₄C 4,145 Mo 0,4 B₄C 2,911 Si)·5/(3,509 Si 0,4 B₄C 3,216 Mo 0,4 B₄C)·16/2,975 Si 0,4 B₄C 2 Mo 1,5 Ru
Dabei ist zu beachten, dass einzelne Schutzschichten SPL aus Quarz oder Nickel nur einen geringen Einfluss auf die Reflektivitätskurven der Schichtdesigns zu den 8 bis 15 ausüben. Die Veränderung der Reflektivitätswerte liegt hierbei bei etwa 1%.
Hingegen führt ein Schutzschichtteilsystem SPLS aus 20 Perioden von 5 nm dicken Nickel- und 3 nm dicken Kohlenstoffschichten dazu, dass sich die Reflektivitätskurven der Schichtdesigns zu den 8 bis 15 um etwa einen Einfallswinkel von 2° verschieben, so dass bei einem fest vorgegebenen Einfallswinkelintervall hierbei eine Nachoptimierung des Schichtdesign notwendig wird. Nach der Durchführung einer solchen Optimierung liegt die Veränderung der Reflektivitätswerte dieser Schichtdesigns mit dem Schutzschichtteilsystem SPLS gegenüber den Schichtdesigns zu den 8 bis 15 bei etwa 2%.
8 zeigt Reflektivitätswerte für unpolarisierte Strahlung in der Einheit [%] des ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Spiegels 1a gemäß 1 aufgetragen gegenüber dem Einfallswinkel in der Einheit [°] Dabei besteht das erste Schichtteilsystem P' der Schichtanordnung des Spiegels 1a aus N₁ = 8 Perioden P₁, wobei die Periode P₁ aus 2,921 nm Si als hoch brechender Schicht und 4,931 nm Mo als niedrig brechender Schicht, sowie aus zwei Barriereschichten mit jeweils 0,4 nm B₄C besteht. Die Periode P₁ hat folglich eine Dicke d₁ von 8,652 nm. Das zweite Schichtteilsystem P'' der Schichtanordnung des Spiegels 1a mit der umgekehrten Reihenfolge der Schichten Mo und Si besteht aus N₂ = 5 Perioden P₂, wobei die Periode P₂ aus 2,911 nm Si als hoch brechende Schicht und 4,145 nm Mo als niedrig brechende Schicht, sowie aus zwei Barriereschichten mit jeweils 0,4 nm B₄C besteht. Die Periode P₂ hat folglich eine Dicke d₂ von 7,856 nm. Das dritte Schichtteilsystem P''' der Schichtanordnung des Spiegels 1a besteht aus N₃ = 16 Perioden P₃, wobei die Periode P₃ aus 3,509 nm Si als hoch brechende Schicht und 3,216 nm Mo als niedrig brechende Schicht, sowie aus zwei Barriereschichten mit jeweils 0,4 nm B₄C besteht. Die Periode P₃ hat folglich eine Dicke d₃ von 7,525 nm. Die Schichtanordnung des Spiegels 1a wird von einem Deckschichtsystem C abgeschlossen, das in der angegebenen Reihenfolge aus 2,975 nm Si, 0,4 nm B₄C, 2 nm Mo und 1,5 nm Ru besteht. Somit weist das vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem P''' eine Anzahl N₃ der Perioden P₃ auf, welche größer ist als die Anzahl N₂ der Perioden P₂ für das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem P und die erste hoch brechende Schicht H''' des vom Substrat am weitesten entfernten Schichtteilsystems P folgt unmittelbar auf die letzte hoch brechende Schicht H'' des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystems P''.
Die Reflektivitätswerte dieses nominellen Schichtdesigns mit dem Dickenfaktor 1 in der Einheit [%] bei einer Wellenlänge von 13,5 nm sind in der 8 als durchgezogene Linie gegenüber den Einfallswinkel in der Einheit [°] dargestellt. Darüber hinaus ist die mittlere Reflektivität dieses nominellen Schichtdesigns für das Einfallswinkelintervall von 14,1° bis 25,7° als durchgezogener waagrechter Balken eingezeichnet. Ferner sind in 8 bei einer Wellenlänge von 13,5 nm und einem Dickenfaktor von 0,933 als gestrichelte Linie die Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel und als gestrichelter Balken die mittlere Reflektivität des oben angegebenen Schichtdesigns für das Einfallswinkelintervall von 2,5° bis 7,3° entsprechend angegeben. Somit betragen die Dicken der Perioden der Schichtanordnung zu den in 8 gestrichelt dargestellten Reflektivitätswerten nur 93,3% der entsprechenden Dicken der Perioden des nominellen Schichtdesigns. D. h., die Schichtanordnung ist an der Spiegeloberfläche des Spiegels 1a an den Orten um 6,7% dünner als das nominelle Schichtdesign, an denen Einfallswinkel zwischen 2,5° und 7,3° gewährleistet werden müssen.
Die 9 zeigt bei einer Wellenlänge von 13,5 nm und einem Dickenfaktor von 1,018 entsprechend 8 als dünne Linie die Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel und als dünner Balken die mittlere Reflektivität des oben angegebenen Schichtdesigns für das Einfallswinkelintervall von 17,8° bis 27,2°, sowie bei einem Dickenfaktor von 0,972 entsprechend als dicke Linie die Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel und als dicker Balken die mittlere Reflektivität des oben angegebenen Schichtdesigns für das Einfallswinkelintervall von 8,7° bis 21,4°. Somit ist die Schichtanordnung an der Spiegeloberfläche des Spiegels 1a an den Orten um 1,8% dicker als das nominelle Schichtdesign, an denen Einfallswinkel zwischen 17,8° und 27,2° gewährleistet werden müssen und entsprechend an den Orten um 2,8% dünner als das nominelle Schichtdesign, an denen Einfallswinkel zwischen 8,7° und 21,4° gewährleistet werden müssen.
Die durch die Schichtanordnung zu 8 und 9 erzielbaren mittleren Reflektivitäts- und PV-Werte sind gegenüber den Einfallswinkelintervallen und den Dickenfaktoren in der Tabelle 3 zusammengestellt. Es ist zu erkennen, dass der Spiegel 1a mit der oben angegebenen Schichtanordnung bei einer Wellenlänge von 13,5 nm für Einfallswinkel zwischen 2,5° und 27,2° eine mittlere Reflektivität von mehr als 43% und eine Variation der Reflektivität als PV-Wert von kleiner oder gleich 0,21 aufweist.

AOI-Intervall [°] _Dickenfaktor R_mittel [%] _PV

17.8–27.2 1.018 43.9 0.14

14.1–25.7 1 44.3 0.21

8.7–21.4 0.972 46.4 0.07

2.5–7.3 0.933 46.5 0.01

Tabelle 3: mittlere Reflektivitäts- und PV-Werte des Schichtdesigns zu Figur 8 und Figur 9 gegenüber dem Einfallswinkelintervall in Grad und dem gewähltem Dickenfaktor.
10 zeigt Reflektivitätswerte für unpolarisierte Strahlung in der Einheit [%] des zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Spiegels 1b gemäß 2 aufgetragen gegenüber dem Einfallswinkel in der Einheit [°]. Dabei besteht das erste Schichtteilsystem P' der Schichtanordnung des Spiegels 1b aus N₁ = 28 Perioden P₁, wobei die Periode P₁ aus 4,737 nm Si als hoch brechender Schicht und 2,342 nm Mo als niedrig brechender Schicht, sowie aus zwei Barriereschichten mit jeweils 0,4 nm B₄C besteht. Die Periode P₁ hat folglich eine Dicke d₁ von 7,879 nm. Das zweite Schichtteilsystem P'' der Schichtanordnung des Spiegels 1b besteht aus N₂ = 5 Perioden P₂, wobei die Periode P₂ aus 3,443 nm Si als hoch brechende Schicht und 2,153 nm Mo als niedrig brechende Schicht, sowie aus zwei Barriereschichten mit jeweils 0,4 nm B₄C besteht. Die Periode P₂ hat folglich eine Dicke d₂ von 6,396 nm. Das dritte Schichtteilsystem P''' der Schichtanordnung des Spiegels 1b besteht aus N₃ = 15 Perioden P₃, wobei die Periode P₃ aus 3,523 nm Si als hoch brechende Schicht und 3,193 nm Mo als niedrig brechende Schicht, sowie aus zwei Barriereschichten mit jeweils 0,4 nm B₄C besteht. Die Periode P₃ hat folglich eine Dicke d₃ von 7,516 nm. Die Schichtanordnung des Spiegels 1b wird von einem Deckschichtsystem C abgeschlossen, das in der angegebenen Reihenfolge aus 2,918 nm Si, 0,4 nm B₄C, 2 nm Mo und 1,5 nm Ru besteht. Somit weist das vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem P''' eine Anzahl N₃ der Perioden P₃ auf, welche größer ist als die Anzahl N₂ der Perioden P₂ für das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem P''.
Die Reflektivitätswerte dieses nominellen Schichtdesigns mit dem Dickenfaktor 1 in der Einheit [%] bei einer Wellenlänge von 13,5 nm sind in der 10 als durchgezogene Linie gegenüber den Einfallswinkel in der Einheit [°] dargestellt. Darüber hinaus ist die mittlere Reflektivität dieses nominellen Schichtdesigns für das Einfallswinkelintervall von 14,1° bis 25,7° als durchgezogener waagrechter Balken eingezeichnet. Ferner sind in 10 bei einer Wellenlänge von 13,5 nm und einem Dickenfaktor von 0,933 als gestrichelte Linie die Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel und als gestrichelter Balken die mittlere Reflektivität des oben angegebenen Schichtdesigns für das Einfallswinkelintervall von 2,5° bis 7,3° entsprechend angegeben. Somit betragen die Dicken der Perioden der Schichtanordnung zu den in 10 gestrichelt dargestellten Reflektivitätswerten nur 93,3% der entsprechenden Dicken der Perioden des nominellen Schichtdesigns. D. h., die Schichtanordnung ist an der Spiegeloberfläche des Spiegels 1b an den Orten um 6,7% dünner als das nominelle Schichtdesign, an denen Einfallswinkel zwischen 2,5° und 7,3° gewährleistet werden müssen.
Die 11 zeigt bei einer Wellenlänge von 13,5 nm und einem Dickenfaktor von 1,018 entsprechend 10 als dünne Linie die Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel und als dünner Balken die mittlere Reflektivität des oben angegebenen Schichtdesigns für das Einfallswinkelintervall von 17,8° bis 27,2°, sowie bei einem Dickenfaktor von 0,972 entsprechend als dicke Linie die Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel und als dicker Balken die mittlere Reflektivität des oben angegebenen Schichtdesigns für das Einfallswinkelintervall von 8,7° bis 21,4°. Somit ist die Schichtanordnung an der Spiegeloberfläche des Spiegels 1b an den Orten um 1,8% dicker als das nominelle Schichtdesign, an denen Einfallswinkel zwischen 17,8° und 27,2° gewährleistet werden müssen und entsprechend an den Orten um 2,8% dünner als das nominelle Schichtdesign, an denen Einfallswinkel zwischen 8,7° und 21,4° gewährleistet werden müssen.
Die durch die Schichtanordnung zu 10 und 11 erzielbaren mittleren Reflektivitäts- und PV-Werte sind gegenüber den Einfallswinkelintervallen und den Dickenfaktoren in der Tabelle 4 zusammengestellt. Es ist zu erkennen, dass der Spiegel 1b mit der oben angegebenen Schichtanordnung bei einer Wellenlänge von 13,5 nm für Einfallswinkel zwischen 2,5° und 27,2° eine mittlere Reflektivität von mehr als 45% und eine Variation der Reflektivität als PV-Wert von kleiner oder gleich 0,23 aufweist.

AOI-Intervall [°] Dickenfaktor R_mittel [%] PV

17.8–27.2 1.018 45.2 0.17

14.1–25.7 1 45.7 0.23

8.7–21.4 0.972 47.8 0.18

2.5–7.3 0.933 45.5 0.11

Tabelle 4: mittlere Reflektivitäts- und PV-Werte des Schichtdesigns zu Figur 10 und Figur 11 gegenüber dem Einfallswinkelintervall in Grad und dem gewähltem Dickenfaktor.
12 zeigt Reflektivitätswerte für unpolarisierte Strahlung in der Einheit [%] des dritten Ausfürungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Spiegels 1c gemäß 3 aufgetragen gegenüber dem Einfallswinkel in der Einheit [°]. Dabei besteht das Schichtteilsystem P'' der Schichtanordnung des Spiegels 1c aus N₂ = 27 Perioden P₂, wobei die Periode P₂ aus 1,678 nm Si als hoch brechende Schicht und 5,665 nm Mo als niedrig brechende Schicht, sowie aus zwei Barriereschichten mit jeweils 0,4 nm B₄C besteht. Die Periode P₂ hat folglich eine Dicke d₂ von 8,143 nm. Das Schichtteilsystem P''' der Schichtanordnung des Spiegels 1c besteht aus N₃ = 14 Perioden P₃, wobei die Periode P₃ aus 3,798 nm Si als hoch brechende Schicht und 2,855 nm Mo als niedrig brechende Schicht, sowie aus zwei Barriereschichten mit jeweils 0,4 nm B₄C besteht. Die Periode P₃ hat folglich eine Dicke d₃ von 7,453 nm. Die Schichtanordnung des Spiegels 1c wird von einem Deckschichtsystem C abgeschlossen, das in der angegebenen Reihenfolge aus 1,499 nm Si, 0,4 nm B₄C, 2 nm Mo und 1,5 nm Ru besteht. Somit weist das vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem P''' eine Dicke der hoch brechenden Schicht H''' auf, welche mehr als das Doppelte der Dicke der hoch brechenden Schicht H'' des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystems P'' beträgt.
Die Reflektivitätswerte dieses nominellen Schichtdesigns mit dem Dickenfaktor 1 in der Einheit [%] bei einer Wellenlänge von 13,5 nm sind in der 12 als durchgezogene Linie gegenüber den Einfallswinkel in der Einheit [°] dargestellt. Darüber hinaus ist die mittlere Reflektivität dieses nominellen Schichtdesigns für das Einfallswinkelintervall von 14,1° bis 25,7° als durchgezogener waagrechter Balken eingezeichnet. Ferner sind in 12 bei einer Wellenlänge von 13,5 nm und einem Dickenfaktor von 0,933 entsprechend als gestrichelte Linie die Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel und als gestrichelter Balken die mittlere Reflektivität des oben angegebenen Schichtdesigns für das Einfallswinkelintervall von 2,5° bis 7,3° angegeben. Somit betragen die Dicken der Perioden der Schichtanordnung zu den in 12 gestrichelt dargestellten Reflektivitätswerten nur 93,3% der entsprechenden Dicken der Perioden des nominellen Schichtdesigns. D. h., die Schichtanordnung ist an der Spiegeloberfläche des Spiegels 1c an den Orten um 6,7% dünner als das nominelle Schichtdesign, an denen Einfallswinkel zwischen 2,5° und 7,3° gewährleistet werden müssen.
Die 13 zeigt entsprechend 12 bei einer Wellenlänge von 13,5 nm und einem Dickenfaktor von 1,018 als dünne Linie die Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel und als dünner Balken die mittlere Reflektivität des oben angegebenen Schichtdesigns für das Einfallswinkelintervall von 17,8° bis 27,2°, sowie entsprechend bei einem Dickenfaktor von 0,972 als dicke Linie die Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel und als dicker Balken die mittlere Reflektivität des oben angegebenen Schichtdesigns für das Einfallswinkelintervall von 8,7° bis 21,4°. Somit ist die Schichtanordnung an der Spiegeloberfläche des Spiegels 1c an den Orten um 1,8% dicker als das nominelle Schichtdesign, an denen Einfallswinkel zwischen 17,8° und 27,2° gewährleistet werden müssen und entsprechend an den Orten um 2,8% dünner als das nominelle Schichtdesign, an denen Einfallswinkel zwischen 8,7° und 21,4° gewährleistet werden müssen.
Die durch die Schichtanordnung zu 12 und 13 erzielbaren mittleren Reflektivitäts- und PV-Werte sind gegenüber den Einfallswinkelintervallen und den Dickenfaktoren in der Tabelle 5 zusammengestellt. Es ist zu erkennen, dass der Spiegel 1c mit der oben angegebenen Schichtanordnung bei einer Wellenlänge von 13,5 nm für Einfallswinkel zwischen 2,5° und 27,2° eine mittlere Reflektivität von mehr als 39% und eine Variation der Reflektivität als PV-Wert von kleiner oder gleich 0,22 aufweist.

AOI-Intervall [°] Dickenfaktor R_mittel [%] PV

17.8–27.2 1.018 39.2 0.19

14.1–25.7 1 39.5 0.22

8.7–21.4 0.972 41.4 0.17

2.5–7.3 0.933 43.9 0.04

Tabelle 5: mittlere Reflektivitäts- und PV-Werte des Schichtdesigns zu Figur 12 und Fgur 13 gegenüber dem Einfallswinkelintervall in Grad und dem gewähltem Dickenfaktor.
14 zeigt Reflektivitätswerte für unpolarisierte Strahlung in der Einheit [%] des vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Spiegels als Variante des Spiegels 1c, bei der die Reihenfolge der Schichten im Schichtteilsystem P'' umgekehrt wurde, aufgetragen gegenüber dem Einfallswinkel in der Einheit [°]. Dabei besteht das Schichtteilsystem P'' der Schichtanordnung des Spiegels aus N₂ = 6 Perioden P₂, wobei die Periode P₂ aus 2,78 nm Si als hoch brechende Schicht und 4,132 nm Mo als niedrig brechende Schicht, sowie aus zwei Barriereschichten mit jeweils 0,4 nm B₄C besteht. Die Periode P₂ hat folglich eine Dicke d₂ von 7,712 nm. Das Schichtteilsystem P''' der Schichtanordnung des Spiegels besteht aus N₃ = 16 Perioden P₃, wobei die Periode P₃ aus 3,608 nm Si als hoch brechende Schicht und 3,142 nm Mo als niedrig brechende Schicht, sowie aus zwei Barriereschichten mit jeweils 0,4 nm B₄C besteht. Die Periode P₃ hat folglich eine Dicke d₃ von 7,55 nm. Die Schichtanordnung des Spiegels wird von einem Deckschichtsystem C abgeschlossen, das in der angegebenen Reihenfolge aus 2,027 nm Si, 0,4 nm B₄C, 2 nm Mo und 1,5 nm Ru besteht. Somit weist das vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem P''' eine Dicke der hoch brechenden Schicht H''' auf, welche mehr als 120% der Dicke der hoch brechenden Schicht H'' des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystems P'' beträgt. Ferner weist das vom Substrat am weitesten entfernte Schichtteilsystem P''' eine Anzahl N₃ der Perioden P₃ auf, welche größer ist als die Anzahl N₂ der Perioden P₂ für das vom Substrat am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem P'' und die erste hoch brechende Schicht H''' des vom Substrat am weitesten entfernten Schichtteilsystems P''' folgt unmittelbar auf die letzte hoch brechende Schicht H'' des vom Substrat am zweitweitesten. entfernten Schichtteilsystems P''.
Die Reflektivitätswerte dieses nominellen Schichtdesigns mit dem Dickenfaktor 1 in der Einheit [%] bei einer Wellenlänge von 13,5 nm sind in der 14 als durchgezogene Linie gegenüber den Einfallswinkel in der Einheit [°] dargestellt. Darüber hinaus ist die mittlere Reflektivität dieses nominellen Schichtdesigns für das Einfallswinkelintervall von 14,1° bis 25,7° als durchgezogener waagrechter Balken eingezeichnet. Ferner sind in 14 bei einer Wellenlänge von 13,5 nm und einem Dickenfaktor von 0,933 entsprechend als gestrichelte Linie die Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel und als gestrichelter Balken die mittlere Reflektivität des oben angegebenen Schichtdesigns für das Einfallswinkelintervall von 2,5° bis 7,3° angegeben. Somit betragen die Dicken der Perioden der Schichtanordnung zu den in 14 gestrichelt dargestellten Reflektivitätswerten nur 93,3% der entsprechenden Dicken der Perioden des nominellen Schichtdesigns. D. h., die Schichtanordnung ist an der Spiegeloberfläche des erfindungsgemäßen Spiegels an den Orten um 6,7% dünner als das nominelle Schichtdesign, an denen Einfallswinkel zwischen 2,5° und 7,3° gewährleistet werden müssen.
Die 15 zeigt entsprechend 14 bei einer Wellenlänge von 13,5 nm und einem Dickenfaktor von 1,018 als dünne Linie die Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel und als dünner Balken die mittlere Reflektivität des oben angegebenen Schichtdesigns für das Einfallswinkelintervall von 17,8° bis 27,2°, sowie entsprechend bei einem Dickenfaktor von 0,972 als dicke Linie die Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel und als dicker Balken die mittlere Reflektivität des oben angegebenen Schichtdesigns für das Einfallswinkelintervall von 8,7° bis 21,4°. Somit ist die Schichtanordnung an der Spiegeloberfläche dieses erfindungsgemäßen Spiegels an den Orten um 1,8% dicker als das nominelle Schichtdesign, an denen Einfallswinkel zwischen 17,8° und 27,2° gewährleistet werden müssen und entsprechend an den Orten um 2,8% dünner als das nominelle Schichtdesign, an denen Einfallswinkel zwischen 8,7° und 21,4° gewährleistet werden müssen.
Die durch die Schichtanordnung zu 14 und 15 erzielbaren mittleren Reflektivitäts- und PV-Werte sind gegenüber den Einfallswinkelintervallen und den Dickenfaktoren in der Tabelle 6 zusammengestellt. Es ist zu erkennen, dass der erfindungsgemäße Spiegel mit der oben angegebenen Schichtanordnung bei einer Wellenlänge von 13,5 nm für Einfallswinkel zwischen 2,5° und 27,2° eine mittlere Reflektivität von mehr als 42% und eine Variation der Reflektivität als PV-Wert von kleiner oder gleich 0,24 aufweist.

AOI-Intervall [°] Dickenfaktor R_mittel [%] PV

17.8–27.2 1.018 42,4 0.18

14.1–25.7 1 42,8 0.24

8.7–21.4 0.972 44,9 0.15

2.5–7.3 0.933 42,3 0.04

Tabelle 6: mittlere Reflektivitäts- und PV-Werte des Schichtdesigns zu Figur 14 und Figur 15 gegenüber dem Einfallswinkelintervall in Grad und dem gewähltem Dickenfaktor.
Bei allen vier gezeigten Ausführungsbeispielen kann die Anzahl der Perioden des jeweils dem Substrat am nächsten gelegenen Schichtteilsystems derart erhöht werden, dass die Transmission an EUV-Strahlung durch die Schichtteilsysteme hindurch weniger als 10%, insbesondere weniger als 2% beträgt.
Einerseits können somit, wie bereits eingangs erwähnt, Rückwirkungen der unter der Schichtanordnung liegenden Schichten oder des Substrates auf die optischen Eigenschaften des Spiegels und hierbei insbesondere auf die Reflektivität vermieden werden und andererseits können hierdurch unter der Schichtanordnung liegende Schichten oder das Substrat vor der EUV-Strahlung ausreichend geschützt werden.
Die 18 nachfolgend durchnummerierten Sätze stellen weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar, gemäß der Entscheidung J15/88 der Beschwerdekammern des europäischen Patentsamts. Insbesondere gilt dies in Kombination mit den Patentansprüchen der vorliegenden Erfindung.

1. Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich umfassend ein Substrat (S) und eine Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung eine Mehrzahl von Schichtteilsystemen (P'', P''') umfasst, die jeweils aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden (P₂, P₃) an Einzelschichten bestehen, wobei die Perioden (P₂, P₃) zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht (H'', H''') und eine niedrig brechende Schicht (L'', L''') umfassen und innerhalb eines jeden Schichtteilsystems (P'', P''') eine konstante Dicke (d₂, d₃) aufweisen, welche von einer Dicke der Perioden eines benachbarten Schichtteilsystems abweicht, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Substrat (S) am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem (P'') eine derartige Abfolge der Perioden (P₂) aufweist, dass die erste hoch brechende Schicht (H''') des vom Substrat (S) am weitesten entfernten Schichtteilsystems (P''') unmittelbar auf die letzte hoch brechende Schicht (H'') des vom Substrat am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystems (P'') folgt und/oder das vom Substrat (S) am weitesten entfernte Schichtteilsystem (P'') eine Anzahl (N₃) der Perioden (P₃) aufweist, welche größer ist als die Anzahl (N₂) der Perioden (P₂) für das vom Substrat (S) am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem (P'').
2. Spiegel (1a; 1a') für den EUV-Wellenlängenbereich umfassend ein Substrat (S) und eine Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung eine Mehrzahl von Schichtteilsystemen (P'', P''') umfasst, die jeweils aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden (P₂, P₃) an Einzelschichten bestehen, wobei die Perioden (P₂, P₃) zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht (H'', H''') und eine niedrig brechende Schicht (L'', L''') umfassen und innerhalb eines jeden Schichtteilsystems (P'', P''') eine konstante Dicke (d₂, d₃) aufweisen, welche von einer Dicke der Perioden eines benachbarten. Schichtteilsystems abweicht, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Substrat (S) am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem (P'') eine derartige Abfolge der Perioden (P₂) aufweist, dass die erste hoch brechende Schicht (H''') des vom Substrat (S) am weitesten entfernten Schichtteilsystems (P''') unmittelbar auf die letzte hoch brechende Schicht (H'') des vom Substrat (S) am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystems (P'') folgt und die Transmission an EUV-Strahlung durch die Schichtteilsysteme (P'', P''') der Schichtanordnung hindurch weniger als 10%, insbesondere weniger als 2% beträgt.
3. Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Satz 1 oder 2, wobei die Schichtteilsysteme (P'', P''') aus den gleichen Materialien für die hoch brechende Schicht (H'', H''') und die niedrig brechende Schicht (L'', L''') aufgebaut sind.
4. Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Satz 1 oder 2, wobei die Anzahl (N₃) der Perioden (P₃) des vom Substrat (S) am weitesten entfernten Schichtteilsystems (P''') zwischen 9 und 16 beträgt und wobei die Anzahl (N₂) der Perioden (P₂) des vom Substrat (S) am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystems (P'') zwischen 2 und 12 beträgt.
5. Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Satz 1 oder 2, wobei die Schichtanordnung mindestens drei Schichtteilsysteme (P', P'', P''') umfasst und die Anzahl (N₁) der Perioden (P₁) des dem Substrat (S) am nächsten gelegenen Schichtteilsystems (P') größer ist als für das vom Substrat (S) am weitesten entfernte Schichtteilsystem (P''') und/oder größer ist als für das vom Substrat (S) am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem (P'').
6. Spiegel (1a; 1a'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Satz 1 oder 2, wobei die Periode (P₃) für das vom Substrat (S) am weitesten entfernte Schichtteilsystem (P''') eine Dicke der hoch brechenden Schicht (H''') aufweist, welche mehr als 120%, insbesondere mehr als das Doppelte der Dicke der hoch brechenden Schicht (H'') der Periode (P₂) für das vom Substrat (S) am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem (P'') beträgt.
7. Spiegel (1a; 1a'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Satz 1 oder 2, wobei die Periode (P₃) für das vom Substrat (S) am weitesten entfernte Schichtteilsystem (P''') eine Dicke der niedrig brechenden Schicht (L''') aufweist, welche kleiner ist als 80%, insbesondere kleiner ist als zwei Drittel der Dicke der niedrig brechenden Schicht (L'') der Periode (P₂) für das vom Substrat (S) am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem (P'').
8. Spiegel (1a; 1a'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Satz 1 oder 2, wobei die Periode (P₂) für das vom Substrat (S) am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem (P'') eine Dicke der niedrig brechenden Schicht (L'') aufweist, welche größer als 4 nm, insbesondere größer als 5 nm ist.
9. Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Satz 1 oder 2, wobei das vom Substrat (S) am weitesten entfernte Schichtteilsystem (P''') eine Dicke (d₃) der Periode (P₃) aufweist, welche zwischen 7,2 nm und 7,7 nm beträgt.
10. Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Satz 1 oder 2, wobei zwischen der Schichtanordnung und dem Substrat (S) eine Zwischenschicht oder eine Zwischenschichtanordnung vorgesehen ist, welche zur Spannungskompensation der Schichtanordnung dient.
11. Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Satz 1 oder 2, wobei zwischen der Schichtanordnung und dem Substrat (S) eine Metallschicht mit einer Dicke von größer 20 nm, insbesondere von größer 50 nm vorgesehen ist.
12. Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Satz 1 oder 2, wobei die Materialien der zwei die Perioden (P₂, P₃) bildenden Einzelschichten (L'', H'', L''', H''') entweder Molybdän und Silizium oder Ruthenium und Silizium sind und wobei die Einzelschichten durch mindestens eine Barriereschicht (B) getrennt sind und die Barriereschicht (B) aus einem Material besteht, welches ausgewählt oder als Verbindung zusammengesetzt ist aus der Gruppe der Materialien: B₄C, C, Si-Nitrid, Si-Karbid, Si-Borid, Mo-Nitrid, Mo-Karbid, Mo-Borid, Ru-Nitrid, Ru-Karbid und Ru-Borid.
13. Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Satz 12, wobei die Barriereschicht (B) das Material B₄C aufweist und eine Dicke zwischen 0,35 nm und 0,8 nm, bevorzugt zwischen 0,4 nm und 0,6 nm aufweist.
14. Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Satz 1 oder 2, wobei ein Deckschichtsystem (C) mindestens eine Schicht (M) aus einem chemisch innertem Material umfasst und die Schichtanordnung des Spiegels abschließt.
15. Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Satz 1 oder 2, wobei ein Dickenfaktor der Schichtanordnung entlang der Spiegeloberfläche Werte zwischen 0,9 und 1,05, insbesondere Werte zwischen 0,933 und 1,018 annimmt.
16. Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Satz 15, wobei der Dickenfaktor der Schichtanordnung an einem Ort der Spiegeloberfläche mit dem dort zu gewährleistenden maximalen Einfallswinkel korreliert.
17. Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Satz 1 oder 2, wobei die Schichtanordnung mindestens drei Schichtteilsysteme (P', P'', P''') umfasst und wobei die Transmission an EUV-Strahlung durch die mindestens drei Schichtteilsysteme (P', P'', P''') hindurch weniger als 10%, insbesondere weniger als 2% beträgt.
18. Spiegel (1a; 1a') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Satz 2, wobei die Schichtteilsystemen (P'', P''') aus den gleichen Materialien für die hoch brechende Schicht (H'', H''') und die niedrig brechende Schicht (L'', L''') aufgebaut sind und das vom Substrat (S) am weitesten entfernte Schichtteilsystem (P''') eine Anzahl (N₃) der Perioden (P₃) aufweist, welche größer ist als die Anzahl (N₂) der Perioden (P₂) für das vom Substrat (S) am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem (P'').

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10155711 A1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Mirror substrates for EUV-lithography: Progress in metrology and optical fabrication technology” in Proc. SPIE Vol. 4146, 2000 [0002]

Claims

Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich umfassend ein Substrat (S) und eine Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung mindestens ein Schichtteilsystemen (P''') umfasst, welches aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden (P₃) an Einzelschichten besteht, wobei die Perioden (P₃) zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht (H''') und eine niedrig brechende Schicht (L''') umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmission an EUV-Strahlung durch die Schichtanordnung hindurch weniger als 10%, insbesondere weniger als 2% beträgt.
Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich umfassend ein Substrat (S) und eine Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung mindestens ein Schichtteilsystemen (P''') umfasst, welches aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden (P₃) an Einzelschichten besteht, wobei die Perioden (P₃) zwei Einzelschichten aus untersehiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht (H''') und eine niedrig brechende Schicht (L''') umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtanordnung mindestens eine Schutzschicht (SPL, L_p) oder mindestens ein Schutzschichtteilsystem (SPLS) mit einer Dicke von größer 20 nm, insbesondere 50 nm umfasst, wobei die Schutzschicht (SPL, L_p) oder das Schutzschichtteilsystem (SPLS) unter EUV-Strahlung eine irreversible Volumenänderung von weniger als 1%, insbesondere weniger als 0,2% erfahren.
Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich umfassend ein Substrat (S) und eine Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung mindestens ein Schichtteilsystemen (P''') umfasst, welches aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden (P₃) an Einzelschichten besteht, wobei die Perioden (P₃) zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht (H''') und eine niedrig brechende Schicht (L''') umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtanordnung mindestens eine Schutzschicht (SPL, L) oder mindestens ein Schutzschichtteilsystem (SPLS) mit einer Dicke von größer 20 nm, insbesondere von größer 50 nm umfasst, wobei die Schutzschicht (SPL, L_p) oder das Schutzschichtteilsystem (SPLS) vorgesehen ist, eine irreversible Veränderung der Oberfläche des Substrats (S) unter EUV-Strahlung von mehr als 0,1 nm in der Normalenrichtung gemessen an einem Ort innerhalb des bestrahlten Bereichs des Substrats (S) bezogen auf die Oberfläche des Substrats (S) an einem Ort außerhalb des bestrahlten Bereichs in der gleichen Richtung gemessen zu verhindern und zugleich eine Zugspannung zur Kompensation von Schichtspannungen in der Schichtanordnung auszuüben.
Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Schichtanordnung mindestens eine Schicht umfasst, die gebildet ist oder als Verbindung zusammengesetzt ist aus einem Material der Gruppe: Nickel, Kohlenstoff, Bor-Karbid, Kobalt, Beryllium, Silizium, Silizium-Oxide.
Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Schichtanordnung mindestens drei Schichtteilsysteme (SPL, P', P'', P''') umfasst und die Anzahl (N_p; N₁) der Perioden (P_p; P₁) des dem Substrat (S) am nächsten gelegenen Schichtteilsystems (SPL; P') größer ist als für das vom Substrat (S) am weitesten entfernte Schichtteilsystem (P''') und/oder größer ist als für das vom Substrat (S) am zweitweitesten entfernte Schichtteilsystem (P'').
Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1c) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Schichtanordnung eine Quarzschicht mit einer Dicke von größer 2 μm, insbesondere von größer 5 μm umfasst, welche durch ein CVD-Verfahren, insbesondere ein PICVD-, PACVD- oder ein PECVD-Verfahren abgeschieden wurde.
Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1c) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 6, wobei die Quarzschicht eine Oberflächenrauhigkeit von weniger als 0,5 nm rms HSFR, insbesondere von weniger als 0,2 nm rms HSFR aufweist.
Spiegel (1a; 1b; 1b'; 1c) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Schichtanordnung mindestens ein Schutzschichtteilsystemen (SPLS) umfasst, welches aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden (P_p) an Einzelschichten besteht, wobei die Perioden (P_p) zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht (H_p) und eine niedrig brechende Schicht (L_p) umfassen, wobei die Materialien der zwei die Perioden (P_p) bildenden Einzelschichten (L_p, H_p) entweder Nickel und Silizium oder Kobalt und Beryllium sind.
Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Materialien der zwei die Perioden (P₂, P₃) bildenden Einzelschichten (L'', H'', L''', H''') entweder Molybdän und Silizium oder Ruthenium und Silizium sind und wobei ein Deckschichtsystem (C) mindestens eine Schicht (M) aus einem chemisch innertem Material umfasst und die Schichtanordnung des Spiegels abschließt.
Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Einzelschichten durch mindestens eine Barriereschicht (B) getrennt sind und die Barriereschicht (B) aus einem Material besteht, welches ausgewählt oder als Verbindung zusammengesetzt ist aus der Gruppe der Materialien: B₄C, C, Si-Nitrid, Si-Karbid, Si-Borid, Mo-Nitrid, Mo-Karbid, Mo-Borid, Ru-Nitrid, Ru-Karbid und Ru-Borid.
Spiegel (1a; 1b; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Schichtanordnung mindestens ein Schutzschichtteilsystemen (SPLS) umfasst, welches aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden (P_p) an Einzelschichten besteht, wobei die Perioden (P_p) zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine niedrig brechende Schicht (L_p) und eine Barriereschicht (B) umfassen.
Spiegel (1a; 1b; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 11, wobei das Material für die niedrig brechende Schicht (L_p) aus Nickel besteht und das Material für die Barriereschicht (B) ausgewählt oder als Verbindung zusammengesetzt ist aus der Gruppe der Materialien: B₄C, C, Si-Nitrid, Si-Karbid, Si-Borid, Mo-Nitrid, Mo-Karbid, Mo-Borid, Ru-Nitrid, Ru-Karbid und Ru-Borid.
Spiegel (1a; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 8 oder 11, wobei das mindestens eine Schutzschichtteilsystem (SPLS) Schichten mit einer Oberflächenrauhigkeit von weniger als 0,5 nm HSFR rms, insbesondere von weniger als 0,2 nm rms HSFR aufweist.
Spiegel (1a; 1b; 1c) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei ein Dickenfaktor der Schichtanordnung entlang der Spiegeloberfläche Werte zwischen 0,9 und 1,05, insbesondere Werte zwischen 0,933 und 1,018 annimmt und an einem Ort der Spiegeloberfläche mit dem dort zu gewährleistenden maximalen Einfallswinkel korreliert.
Substrat (S) für einen Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schutzschicht (SPL, L_p) oder mindestens ein Schutzschichtteilsystem (SPLS) das Substrat (S) vor einfallender EUV-Strahlung schützt, so dass weniger als 10%, insbesondere weniger als 2% der einfallenden EUV-Strahlung das Substrat (S) erreichen.
Substrat (S) für einen Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schutzschicht (SPL, L_p) oder mindestens ein Schutzschichtteilsystem (SPLS) mit einer Dicke von größer 20 nm, insbesondere 50 nm das Substrat (S) vor einer irreversiblen Volumenänderung unter EUV-Strahlung schützt.
Substrat (S) für einen Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schutzschicht (SPL, L_p) oder mindestens ein Schutzschichtteilsystem (SPLS) mit einer Dicke von größer 20 nm, insbesondere von größer 50 nm umfasst, auf dem Substrat (S) vorgesehen ist, eine irreversible Veränderung der Oberfläche des Substrats (S) unter EUV-Strahlung von mehr als 0,1 nm in der Normalenrichtung gemessen an einem Ort innerhalb des bestrahlten Bereichs des Substrats (S) bezogen auf die Oberfläche des Substrats (S) an einem Ort außerhalb des bestrahlten Bereichs in der gleichen Richtung gemessen zu verhindern und zugleich eine Zugspannung zur Kompensation von Schichtspannungen weiterer auf dem Substrat aufzubringender Schichten auszuüben.
Substrat (S) für einen Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 14, 15 oder 16, wobei die mindestens eine Schutzschicht (SPL, L_p) oder wenigstens eine Schicht des mindestens einen Schutzschichtteilsystem (SPLS) gebildet ist oder als Verbindung zusammengesetzt ist aus einem Material der Gruppe: Nickel, Kohlenstoff, Bor-Karbid, Kobalt, Beryllium, Silizium, Silizium-Oxide.
Verwendung einer Quarzschicht (SPL, L_p) mit einer Dicke von wenigstens 2 μm zum Schutz eines Substrats (S) für einen Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich vor EUV-Strahlung.
Verwendung einer Quarzschicht (SPL, L_p) nach Anspruch 19, wobei die Quarzschicht mittels einem CVD-Verfahren, insbesondere einem PICVD-, PACVD- oder einem PECVD-Verfahren auf dem Substrat (S) abgeschieden wurde und eine Oberflächenrauhigkeit von weniger als 0,5 nm rms HSFR, insbesondere von weniger als 0,2 nm rms HSFR aufweist.
Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie umfassend einen Spiegel (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') nach einem der Ansprüche 1 bis 14 oder ein Substrat (S) nach einem der Ansprüche 15 bis 18 oder unter Verwendung einer Quarzschicht (SPL, L_p) für ein Substrat (S) eines Spiegels (1a; 1a'; 1b; 1b'; 1c; 1c') für den EUV-Wellenlängenbereich nach einem der Ansprüche 19 bis 20.
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie umfassend ein Projektionsobjektiv nach Anspruch 21.