DE102010019256B4

DE102010019256B4 - Zonenoptimierte Spiegel, optische Systeme mit solchen Spiegeln und Verfahren zur Herstellung solcher Spiegel

Info

Publication number: DE102010019256B4
Application number: DE102010019256.2A
Authority: DE
Inventors: Fabio Zocchi; Jacques Kools
Original assignee: Media Lario SRL
Current assignee: Media Lario SRL
Priority date: 2009-05-05
Filing date: 2010-05-03
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2030-05-04
Also published as: US8050380B2; NL2004619A; US20100284511A1; JP5631049B2; DE102010019256A1; NL2004619C2; JP2010261951A

Abstract

Zonenoptimierter Spiegel (MZ) zum Reflektieren extremer Ultraviolett-Strahlung (EUV-Strahlung) oder Röntgenstrahlung (18, 20) mit einer reflektierenden Oberfläche (S), die zumindest zwei diskrete Zonen (Z1, Z2, ..., Zn mit n ≥ 2) mit zugeordneten Beschichtungen (C1, C2, ..., Cn) aufweist, welche so gestaltet sind, dass sie die auf sie auftreffende extreme Ultraviolett-Strahlung (EUV-Strahlung) oder Röntgenstrahlung (18, 20) in einem ausgewählten Bereich an Einfallswinkeln (Δα1, Δαn; Δφn) reflektieren, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Beschichtungen (C1, C2, ..., Cn) aus einer einzigen Materialschicht besteht und dass zumindest eine der Beschichtungen (C1, C2, ..., Cn) aus mehreren Materialschichten besteht.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Spiegel oder Spiegeleinrichtungen mit einem zonenoptimierten Reflexionsvermögen für äußerstes, fernes oder extremes Ultraviolett (EUV) und für Röntgenstrahlung sowie optische EUV-Systeme und Röntgenstrahlungssysteme mit solchen Spiegeln.
Stand der Technik
Bei optischen EUV-Systemen und Röntgenstrahlungssystemen, wie z. B. bei bestimmten Arten von Teleskopen, Mikroskopen und Lithographie-Systemen, werden wegen der kurzen Wellenlängen üblicherweise anstatt von durchlässigen Linsen reflektierende Spiegel verwendet. Die Oberfläche dieser Spiegel oder Spiegeleinrichtungen ist mit einer speziellen Reflexionsbeschichtung versehen, die für die interessierenden Wellenlängen ein beträchtliches Reflexionsvermögen besitzt.
Es werden zwei Hauptarten von Reflexionsbeschichtungen verwendet: Einfach-, Einzel-, oder Monoschichten oder -beschichtungen und Mehrfach- oder Vielfachschichten oder -beschichtungen. Bei einer Einfachbeschichtung handelt es sich üblicherweise um eine dünne Metallschicht (wie z. B. ein Au-, Ru- oder Pd-Film mit einer Dicke von 100 nm), die für kleine Einfallswinkel bei streifendem Einfall oder Glanzwinkel α ein hohes Reflexionsvermögen besitzt (wobei der Winkel α bezüglich der reflektierenden Oberfläche gemessen wird), wie z. B. mehr als 80% für einen Glanzwinkel α zwischen etwa 0° und 18°. Einfach-Metallbeschichtungen werden bei Spiegeln für streifende Inzidenz oder für streifenden Einfall, wie z. B. Wolter-Spiegel, verwendet, bei denen die Strahlung unter relativ geringen Glanzwinkeln α auftrifft oder einfällt (beispielsweise zwischen etwa 0° und 20°).
1 zeigt den Reflexionskoeffizienten R als Funktion des Glanzwinkels α für zwei Ru-Filme oder Ru-Schichten. Die zwei Ruthenium-Schichten sind unterschiedlich dick und wurden unter Verwendung unterschiedlicher Dünnschicht-Abscheidungsverfahren hergestellt. Das Diagramm zeigt, dass der Reflexionskoeffizient oder das Reflexionsvermögen R für Glanzwinkel α größer als etwa 20° stark abnimmt. Obgleich einer der Filme ein beträchtlich größeres Reflexionsvermögen besitzt als der andere, zeigen beide den charakteristischen Abfall des Reflexionsvermögens mit zunehmendem Glanzwinkel α. Dieser Abfall beruht auf einem fundamentalen physikalischen Effekt, so dass nicht zu erwarten ist, dass zukünftige Fortschritte bei Film-Herstellungsverfahren oder Beschichtungsverfahren zu einer Abschwächung dieses Effekts führen werden.
Mehrfachbeschichtungen, Mehrschichtenbeläge, Mehrschichtenstrukturen oder Multilayers bestehen typischerweise aus einer periodischen oder aperiodischen Aufeinanderfolge dünner Schichten oder Filme (z. B. Mo- und Si-Schichten oder -Filme), die so gestaltet sind, dass sie bei unterschiedlichen Winkeln ein hohes Reflexionsvermögen R besitzen. Mehrfachbeschichtungen werden bei sogenannten Normalwinkelspiegeln oder Normalwinkelspiegeleinrichtungen verwendet, bei denen der Reflexionskoeffizient R für Licht optimiert ist, das in einem Normaleinfallswinkel oder Normalwinkel φ (gemessen bezüglich zur Oberflächennormalen) oder nahezu im Normalwinkel φ einfällt. Das Reflexionsvermögen wird durch Veränderung der Mehrschicht- oder Multilayarperiode abgestimmt. 2 zeigt das EUV-Reflexionsvermögen oder den EUV-Reflexionsgrad als Funktion des Normalwinkels φ für eine Mo/Si-Mehrfachbeschichtung. Es ist ein breites Maximum bei etwa φ = 19° erkennbar.
Den beiden Arten der genannten Spiegelbeschichtungen ist die Tatsache gemeinsam, dass sie über die räumliche Ausdehnung des Spiegels gleichmäßig oder einheitlich ausgebildet sind. Diese Tatsache beschränkt die Verwendung der Spiegel oder Spiegeleinrichtungen auf den begrenzten Winkelbereich, für den die Beschichtung ausgelegt ist. Infolgedessen sind für optische EUV-Systeme und Röntgenstrahlungssysteme mehrere Spiegel erforderlich, wobei jede Spiegelbeschichtung für einen anderen begrenzten Winkelbereich ausgelegt ist. Es ist wünschenswert, die Anzahl an Spiegeln in solchen optischen Systemen zu verringern, da jeder Spiegel das System komplizierter und teurer macht und zudem die optische Gesamttransmission des Systems verringert. Aus der US 2007/0114469 A1 ist ein Spiegel bekannt geworden, der unterschiedliche reflektierende Oberflächen zeigt. In der US 2007/0114469 A1 ist nicht beschrieben, dass unterschiedliche Bereiche unterschiedliche Beschichtungen aufweisen. Die US 5,027,377 A zeigt eine Anzahl separater Spiegel, die aber keinen gemeinsamen Spiegel mit unterschiedlichen Zonen ausbilden.
Die EP 1901126 A1 zeigt einen Spiegel mit Zonen unterschiedlicher Oberflächengestalt aber einer einzigen Ru-Beschichtung.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen zonenoptimierten Spiegel gemäß Anspruch 1 gelöst.
Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden, ausführlichen Beschreibung.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen zonenoptimierten Spiegel zur Reflexion extremer Ultraviolett-Strahlung (EUV-Strahlung) oder Röntgenstrahlung. Der Spiegel umfasst eine reflektierende Oberfläche mit zumindest zwei, im Wesentlichen diskreten Zonen mit zugehörenden oder zugeordneten Beschichtungen, die jeweils so gestaltet sind, dass sie die auf sie auftreffende EUV-Strahlung oder Röntgenstrahlung in einem ausgewählten Einfallswinkelbereich reflektieren. Zumindest eine der Beschichtungen besteht aus einer einzigen Materialschicht und die andere aus mehreren Materialschichten.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Kollektor oder eine Kollektoreinrichtung zum Sammeln der aus einer Strahlungsquelle stammenden EUV-Strahlung oder Röntgenstrahlung. Die Kollektoreinrichtung oder das Kollektorsystem umfasst einen oder mehrere Spiegel, die um eine sich durch die Strahlungsquelle erstreckende optische Achse angeordnet sind. Zumindest ein Spiegel ist ein zonenoptimierter Spiegel der hier beschriebenen Art, mit einer reflektierenden Oberfläche mit zumindest zwei, im Wesentlichen diskreten Zonen. Jede Zone besitzt eine Beschichtung, die so gestaltet ist, dass sie die auf sie auftreffende EUV-Strahlung oder Röntgenstrahlung in einem ausgewählten Winkelbereich reflektiert.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein EUV- oder Röntgenstrahlungs-Lithographie-System. Das System umfasst eine Strahlungsquelle für EUV-Strahlung oder Röntgenstrahlung sowie das oben beschriebene optische Kollektorsystem zum Sammeln der EUV-Strahlung oder Röntgenstrahlung. Das EUV- oder Röntgenstrahlungs-Lithographie-System umfasst auch einen optischen Kondensor oder eine Kondensoreinrichtung, welche die EUV-Strahlung oder Röntgenstrahlung aus dem Kollektor empfängt und sie auf eine reflektierende Maske mit einer Strukturierung richtet, die bei einem Herstellungsverfahren für integrierte Schaltkreise (ICs) auf die photosensitive Oberfläche eines Halbleiterwafers abgebildet wird.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Abbildungssystem für EUV-Strahlung oder Röntgenstrahlung mit zumindest einem zonenoptimierten Spiegel der hier beschriebenen Art.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden betrifft ein Verfahren zu Herstellung eines zonenoptimierten Spiegels der hier beschriebenen Art für EUV-Strahlung oder Röntgenstrahlung. Das Verfahren umfasst die Aufteilung einer Spiegeloberfläche in eine Anzahl n von Zonen Rn und für alle Zonen die Bestimmung eines jeweils zugeordneten oder zugehörenden Bereichs an Einfallswinkeln der auf die Spiegeloberfläche auftreffenden Strahlung. Das Verfahren umfasst auch die Bestimmung einer jeweils optimalen Beschichtung Cn für die Zonen Zn, durch die das Reflexionsvermögen Rn für Strahlung in dem jeweils zugehörenden oder zugeordneten Einfallswinkelbereich im wesentlichen optimiert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst auch die Abscheidung der jeweils zugehörenden Beschichtung Cn für alle Zonen, durch die das Reflexionsvermögen Rn im wesentlichen optimiert wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl die obenstehende allgemeine Beschreibung der vorliegenden Erfindung als auch die nachfolgende Beschreibung vorliegender Ausführungsbeispiele dazu dienen, einen Überblick oder einen Rahmen zum besseren Verständnis der Natur und des Charakters der beanspruchten Erfindung zu vermitteln. Die zugehörenden Zeichnungen dienen zum weiteren Verständnis der vorliegenden Erfindung und werden hier als Bestandteil der Beschreibung aufgenommen. Die Zeichnungen zeigen zahlreiche erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Prinzipien und der Funktionsweise der vorliegenden Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1 die Abhängigkeit des Reflexionskoeffizienten R (in Prozent) vom Glanzwinkel α (in Grad) für zwei Ru-Filme oder Ru-Schichten unterschiedlicher Dicke;
2 das EUV-Reflexionsvermögen R (in Prozent) als Funktion des Normalwinkels φ (in Grad) für eine Mo/Si-Mehrfachbeschichtung;
3 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen EUV- oder Röntgenstrahlungs-Spiegels mit einer räumlich gleichmäßigen oder homogenen Einfachbeschichtung auf einer einzigen Spiegelzone;
4 eine zu 3 vergleichbare schematische Darstellung eines beispielhaften zonenoptimierten Spiegels mit zwei Zonen, die mit unterschiedlichen reflektierenden Beschichtungen versehen sind;
5A die Abhängigkeit des Reflexionsvermögens R (in Prozent) vom Glanzwinkel α (in Grad) für eine Einfachschicht und für unterschiedliche Mehrfach-Reflexionsbeschichtungen zur Veranschaulichung eines optimierten Reflexionsvermögen für 5 Zonen eines zonenoptimierten Spiegels;
5B eine zu 5a vergleichbare, schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels mit stufenlosen oder sanften Übergangsbereichen zwischen benachbarten Zonen;
6 einen schematischen Querschnitt durch ein verallgemeinertes Physikalisches Dampfabscheidungssystem (PVD) zur Herstellung eines Spiegels nach dem Stand der Technik mit einer räumlich gleichmäßigen Beschichtung;
7 eine zu 6 vergleichbare, schematische Darstellung eines beispielhaften modifizierten PVD-Systems zum Aufbringen unterschiedlicher Beschichtungen Cn in unterschiedlichen Spiegelzonen Zn;
8 ein Höhenlinien- oder Schichtliniendiagramm des berechneten Reflexionsvermögens R für Mo/Si-Mehrfachbeschichtungen als Funktion der Mehrschichtperiode (in nm) und des Glanzwinkels α (in Grad) zur Veranschaulichung der Toleranzen bei der Mehrschichtperiode und dem Einfallswinkel;
9A eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften EUV-Kollektoreinrichtung, die aus zwei herkömmlichen Spiegeln und aus zwei zonenoptimierten Spiegel besteht;
9B einen schematischen Querschnitt durch die EUV-Kollektoreinrichtung gemäß 9A;
9C eine Querschnitts-Nahaufnahme des oberen Teils der EUV-Kollektoreinrichtung gemäß den 9A und 9B, welche die den Spiegeln M01, M02, MZ3 und MZ4 zugeordneten Strahlungsquellen-Winkelbereiche Δθ₁, Δθ₂, Δθ₃ und Δθ₄ zeigt;
10A eine perspektivische Ansicht des zonenoptimierten Spiegels MZ3 der EUV-Kollektoreinrichtung gemäß den 9A–9C zur Veranschaulichung der drei Zonen Z1, Z2 und Z3;
10B eine Querschnittsansicht (in der X-Z-Ebene) des zonenoptimierten Spiegels MZ3 der EUV-Kollektoreinrichtung gemäß den 9A–9C zur Veranschaulichung der drei Zonen Z1, Z2 und Z3;
11 den Glanzwinkel α (in Grad) als Funktion des Strahlungsquellen-Emissionswinkels θ (in Grad) für die EUV-Kollektoreinrichtung gemäß den 9A–9C zur Veranschaulichung des Glanzwinkelbereichs für jeden Spiegel;
12 eine schematische Darstellung eines zur Strukturierung eines Halbleiterwafers verwendeten EUV-Lithographie-Systems mit einer EUV-Kollektoreinrichtung gemäß den 9A und 9B;
13 eine erste Tabelle mit Zonenparametern für den Spiegel MZ3;
14 eine zweite Tabelle mit Zonenparametern für den Spiegel MZ4;
15 eine dritte Tabelle mit Entwurfs- oder Konstruktionsparametern für die EUV-Kollektoreinrichtung; und
16 eine vierte Tabelle mit Linsen-Entwurfs- oder -Konstruktionsparametern für eine beispielhafte EUV-Kollektoreinrichtung.
Die in den Figuren dargestellten einzelnen Bestandteile oder Elemente dienen lediglich zur Veranschaulichung und sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht dargestellt. Bestimmte Bereiche können vergrößert werden, während andere verkleinert werden können. Die Zeichnungen dienen zu Darstellung eines beispielhaften, erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, das von Fachleuten auf dem Gebiet verstanden und gegebenenfalls ausgeführt werden kann.
Ausführliche Erfindungsbeschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Spiegel oder Spiegeleinrichtungen und optische Systeme. Sie betrifft insbesondere Spiegel oder Spiegeleinrichtungen mit einem zonenoptimierten Reflexionsvermögen für äußerstes, fernes oder extremes Ultraviolett (EUV) und für Röntgenstrahlung sowie optische EUV-Systeme und Röntgenstrahlungssysteme mit solchen Spiegeln.
Bei der folgenden Diskussion wird der „Einfallswinkel bei streifendem Einfall” oder „Glanzwinkel” mit α bezeichnet. Er wird bezüglich der in Frage stehenden Oberfläche gemessen (d. h. gemessen als Winkel zwischen dem einfallenden Strahl und der Oberfläche). Der „Normaleinfallswinkel” oder „Normalwinkel” wird mit φ bezeichnet und bezüglich der Oberflächennormalen N (siehe 3) der in Frage stehenden Oberfläche gemessen (d. h. gemessen als Winkel zwischen dem einfallenden Strahl und der Oberflächennormalen N). Daher gilt φ = 90° – α. Ein Fachmann auf dem vorliegenden Gebiet wird demgemäß erkennen, dass es sich bei beiden Winkeln um „Einfallswinkel” handelt und dass jeder der beiden Winkel dazu verwendet werden kann, die prinzipielle Funktionsweise der vorliegenden Erfindung zu erklären, und dass die Verwendung des einen oder anderen Winkels nicht beschränkend ist. Ein Fachmann auf dem vorliegenden Gebiet wird auch erkennen, dass die Verwendung eines dieser Winkel in den Patentansprüchen äquivalent zu der Verwendung des anderen Winkels ist. Winkelbereiche werden mit Δ bezeichnet, z. B. als „Normalwinkelbereich Δφ”, „als „Glanzwinkelbereich Δα” und als „Strahlungsquellen-Winkelbereich Δθ”.
Zonenoptimierte Spiegel
3 zeigt eine schematische Darstellung eines EUV- oder Röntgenstrahlungsspiegels MO nach dem Stand der Technik mit einer Oberfläche S, auf die eine Beschichtung C aufgebracht ist. Die Beschichtung C besteht aus einer Einfachschicht (oder aus einem Film), die auf einer einzigen „Spiegelzone” Z im wesentlichen räumlich gleichmäßig oder homogen ausgebildet ist. Der Spiegel MO ist bezüglich einer Strahlungsquelle LS angeordnet, die unter einem Winkel θ bezüglich einer Bezugsachse A_R elektromagnetische EUV-Strahlung oder Röntgenstrahlung 18 in Form von Photonen emittiert. Die emittierte Strahlung 18 ist durch Lichtstrahlen 20 schematisch dargestellt. Sie besitzt eine EUV- oder Röntgenstrahlungswellenlänge λ. Der Spiegel MO ist so gestaltet, dass er die Lichtstrahlen 20 empfängt. Er kann als Einfachzone Z für einen begrenzten Strahlungsquellen-Winkelbereich Δθ₁ beschrieben werden und damit für einen begrenzten Winkelbereich Δφ₁ der Normalwinkel φ.
4 zeigt eine zu 3 vergleichbare schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen, zonenoptimierten Spiegels MZ, bei dem die Oberfläche S in zwei Zonen Z1 und Z2 unterteilt ist. Die Zone Z1 umfasst eine erste Beschichtung C1, d. h. eine Einfachbeschichtung, die so gestaltet ist, dass sie für Lichtstrahlen 20 in einem ersten Strahlungsquellen-Winkelbereich Δθ₁ ein ausgewähltes Reflexionsvermögen R1 besitzt. Die Zone Z2 umfasst eine zweite Beschichtung C2 (z. B. eine Mehrfachbeschichtung), die so gestaltet ist, dass sie für Lichtstrahlen 20 in einem zweiten Strahlungsquellen-Winkelbereich Δθ₂ ein ausgewähltes Reflexionsvermögen R2 besitzt. Bei den Beschichtungen Cn in den unterschiedlichen Zonen Zn kann es sich auch um Einfachbeschichtungen handeln, z. B. eine Mo-Beschichtung für kleinere Glanzwinkel α und eine Ru-Beschichtung für größere Winkel (Glanzwinkel).
Auf Grund der Tatsache, dass der Einfallswinkel φ (der Normalwinkel) der Lichtstrahlen 20, die an bestimmten Punkten des EUV- oder Röntgenstrahlungsspiegels auftreffen, innerhalb eines engen Normalwinkelbereichs Δφ liegt, werden die Beschichtungen C1 und C2 so ausgewählt, dass Orte oder Stellen auf der Oberfläche S des Spiegels MZ auf die zugehörenden Einfallswinkel (Normalwinkel) φ abgebildet werden und auf die verschiedenen Spiegelzonen eine unterschiedliche Beschichtung aufgebracht wird.
Ein beispielhaftes Verfahren zur Bildung eines zonenoptimierten Spiegels MZ umfasst die Unterteilung der Spiegeloberfläche S in eine Anzahl (n) an Spiegelzonen Z1, Z2, ..., Zn. Das Verfahren umfasst auch für jede Zone Zn die Bestimmung des zugehörenden Einfallswinkelbereichs (Normalwinkelbereichs) Δφ_n an Einfallswinkeln (Normalwinkeln) φ für auftreffendes Licht (Strahlung). Das Verfahren umfasst zudem die Bestimmung einer optimalen Beschichtung Cn für jede Zone Zn, die für den zugehörenden Einfallswinkelbereich (Normalwinkelbereich) Δφ_n das Reflexionsvermögen Rn für die Lichtstrahlen im wesentlichen optimiert. Das Verfahren umfasst dann die Abscheidung einer zugeordneten Beschichtung Cn für jede Zone Zn, die das zugeordnete Zonenreflexionsvermögen Rn im wesentlichen optimiert. Das Reflexionsvermögen Rn für eine vorgegebene bestimmte Zone Zn ist im allgemeinen größer als das Zonenreflexionsvermögen benachbarter Zonen (d. h. Rn – 1 für die Zone Zn – 1, Rn + 1 für die Zone Zn + 1, usw.) für den vorgegebenen Zonen-Einfallswinkelbereich (Zonen-Normalwinkelbereich) Δφ_n. Die Zonen Zn sind mit anderen Worten so gestaltet, dass sie für ihren eigenen Einfallswinkelbereich (Normalwinkelbereich) Δφ_n jeweils ein im wesentlichen optimiertes Reflexionsvermögen aufweisen. Das Auftreffenlassen von Strahlung in einem anderen Einfallswinkelbereich (Normalwinkelbereich) (wie z. B. Δφ_n-1) auf diese gleiche Zone Zn würde zu einem geringeren Reflexionsvermögen führen.
Bei einem beispielhaften zonenoptimierten Spiegel MZ gemäß 4 wäre eine beispielhafte Beschichtung C1 für die Zone Z1 eine Mo-Monoschicht für die kleineren Einfallswinkel (Glanzwinkel) α, während eine beispielhafte Beschichtung C2 für die Zone Z2 eine Mo/Si-Mehrfachbeschichtung für die größeren Einfallswinkel (Glanzwinkel) α wäre. Wie in 4 dargestellt ist, kann der zonenoptimierte Spiegel MZ einen größeren Winkelbereich (Strahlungsquellen-Winkelbereich) Δθ an Lichtstrahlen 20 von der Strahlungsquelle LS empfangen und reflektieren als der herkömmliche Spiegel MO gemäß 3
5A zeigt das Reflexionsvermögen R (in Prozent) als Funktion des Glanzwinkels α (in Grad) für eine Reihe unterschiedlicher Beschichtungen Cn, wie eine Mo-Monoschicht (punktierte Kurve) und eine Reihe von Mo/Si-Mehrfachbeschichtungen mit unterschiedlichen Schichtabständen (Perioden) d. 5A zeigt auch das zugehörende optimierte Reflexionsvermögen R für die Zonen Z1 bis Z5 des zonenoptimierten Spiegels MZ (durchgezogene Linie). Das Diagramm in 5A zeigt, dass der zonenoptimierte Spiegel MZ einen beträchtlich größeren Glanzwinkelbereich Δα aufweist, in dem er Lichtstrahlen 20 empfängt und reflektiert. In 5A ist es bemerkenswert, dass das Reflexionsvermögen in den Zonen Zn nicht konstant sein muss und in den meisten Fällen auch nicht konstant ist. Das Reflexionsvermögen verändert sich stattdessen räumlich in jeder einzelnen Zone, wie es in 5A dargestellt ist. In diesem Fall besitzt jede Zone ein zugeordnetes, mittleres Reflexionsvermögen Rn.
Benachbarte Zonen Zn sind vorzugsweise durch einen relativ scharfen Übergangsbereich bestimmt. Idealerweise würde es sich bei solch einem Übergangsbereich um eine perfekte Kante oder Stufe handeln. Herstellungs- und/oder Verarbeitungsbedingungen führen jedoch häufig zu stufenlosen, gleitenden, verschmierten oder verwischten Übergangsbereichen zwischen benachbarten Zonen. Bei den Zonen Zn handelt es sich somit um „im wesentlichen diskrete oder getrennte” Zonen, da die Übergangsbereiche nicht scharf zu sein brauchen.
5B zeigt eine zu 5A vergleichbare schematische Darstellung mit einem stufenlosen oder gleitenden Übergangsbereich T1 zwischen den Zonen Z1 und Z2 und einem stufenlosen oder gleitenden Übergangsbereich T2 zwischen den Zonen Z2 und Z3. Eine Grenze Bn zwischen benachbarten Zonen Zn kann auf unterschiedliche Art und Weise definiert werden, wenn ein stufenloser oder gleitender Übergangsbereich Tn vorhanden ist, wie z. B. durch ein lokales Minimum des Reflexionsvermögens (wie es z. B. in 5B dargestellt ist), einen Reflexions-Inflexionspunkt usw. Dieser gleitende Übergang führt im Allgemeinen nicht zu einem signifikanten Leistungsverlust oder zu einer signifikanten Verschlechterung des Betriebsverhaltens.
Durch die Fähigkeit des zonenoptimierten Spiegels MZ zum Empfangen und zum Reflektieren von einfallender Strahlung in einem größeren Winkelbereich als bei einem herkömmlichen Spiegel MO erweitert sich der verfügbare Gestaltungsraum für die auf Spiegeln basierenden EUV- und Röntgenstrahlungssysteme. Ein Beispiel für die Auslegung, Konstruktion oder Gestaltung eines optischen Systems mit zwei zonenoptimierten Spiegeln MZ und mit einer geringeren Anzahl an Spiegeln als bei einer herkömmlichen Auslegung wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform arbeitet ein zonenoptimierter Spiegel MZ in einem Glanzwinkelbereich Δα von 0° ≤ α ≤ 30° oder in manchen Fällen von 0° ≤ α ≤ 40°. Im Vergleich hierzu gilt für den Glanzwinkelbereich Δα nach der Stand der Technik etwa 0° ≤ α ≤ 20°. Bei einem beispielhaften zonenoptimierten Spiegel MZ für EUV-Wellenlängen wurde der optische Wirkungsgrad oder der Sammelwirkungsgrad signifikant verbessert, z. B. um etwa 20%. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann eine stärkere Verbesserung des Sammelwirkungsgrads erreicht werden. Ein höherer Sammelwirkungsgrad führt unmittelbar zu einer besseren Leistung oder zu einem besseren Betriebsverhalten des optischen Systems. Eine Zunahme des Sammelwirkungsgrads führt beispielsweise bei einem EUV-Lithographie-System zu einem höheren Durchsatz.
Wie in 5A dargestellt ist, ermöglicht die vorliegende Erfindung die Schaffung eines einfachen zonenoptimierten Spiegels MZ, der in einem sehr breiten Winkelbereich arbeitet. 5A veranschaulicht das Reflexionsvermögen eines zonenoptimierten Spiegels MZ mit einem Glanzwinkelbereich Δα zwischen 5° ≤ α ≤ 35°, der 5 Spiegelzonen Z1 bis Z5 mit ausgewählten Reflexionsvermögen R für zugeordnete Glanzwinkelbereiche Δα₁ bis Δα₅ umfasst. Der gesamte Glanzwinkelbereich Δα kann jedoch so vergrößert werden, das er von etwa 0° am unteren Ende des Winkelbereichs bis etwa 90° am oberen Ende des Winkelbereichs reicht, indem Zonen Z6, Z7, ... Zn mit einem jeweils ausgewählten Reflexionsvermögen R6, R7, ..., Rn auf zugeordneten Einfallswinkelbereichen (Glanzwinkelbereichen) Δα₆, Δα₇, ..., Δα_n hinzugefügt werden. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft den Wegfall der Beschränkung, dass es sich bei einem vorgegebenen EUV- oder Röntgenstrahlungsspiegel um einen „Glanzwinkel-Spiegel” oder um einen „Normalwinkel-Spiegel” handelt. Die vorliegende Erfindung schafft eine neue Art von EUV- oder Röntgenstrahlungs-Hybridspiegeln, die in beiden extremen Winkelbereichen arbeiten oder genutzt werden können.
Beispielhaftes Herstellungsverfahren
Bei einem Ausführungsbeispiel werden die Beschichtungen Cn für zonenoptimierte Glanzwinkel- und Normalwinkel-EUV- und -Röntgenstrahlungsspiegel durch ein Physikalisches Dampfabscheidungsverfahren (PVD = Physical Vapour Deposition) auf die Spiegeloberfläche aufgebracht, das auch als Magnetronzerstäubung oder Magnetronsputtern bekannt ist. Alternativ hierzu können die Beschichtungen Cn bei anderen beispielhaften Ausführungsformen durch andere Abscheidungsverfahren aufgebracht werden, wie z. B. durch Elektroformung oder Galvanoplastik, Aufdampfen oder Bedampfen, oder Ionenstrahlabscheidung (IBD = ion beam deposition). Bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird die reflektierende Oberfläche des zonenoptimierten Spiegels MZ von einer monolithischen Struktur getragen oder gehalten, die durch ein Elektroformungsverfahren aufgebracht wurde. Bei dieser monolithischen Struktur handelt es sich beispielsweise um eine starre Außenhaut, Hülle oder Schale oder um einen starren Mantel, der so gestaltet ist, dass die reflektierende Oberfläche eine ausgewählte Krümmung besitzt.
6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein verallgemeinertes PVD-System 8, das zur Bildung oder Herstellung einer räumlich einheitlichen Beschichtung bei einem herkömmlichen Spiegel MO verwendet wird. Ein Target 10 ist gegenüberliegend zu den Seiten S des zu beschichtenden Spiegels MO in einer (nicht dargestellten) Vakuumkammer angebracht, Es sind die zwei Hälften des Schalen-Spiegels MO dargestellt. Ein Plasma 29 wird gezündet und die von dem Plasma ausgehenden Ionen erodieren das Target 10. Dies führt zu einem atomaren Strom 30, der die Vakuumkammer durchquert und auf der Oberfläche S eine Beschichtung C abscheidet. Eine mechanische Blende 40 wird dazu verwendet, den Stromfluss selektiv zu unterbrechen und den Abscheidungsvorgang zu steuern. Dies führt zu einer im Wesentlichen einheitlichen Beschichtung C. Bei Spiegeln mit Zylindersymmetrie, wie z. B. bei dem Schalen-Spiegel MO, lässt man den Spiegel (oder die Plasmaquelle) um die vertikale Achse rotieren, um bei unterschiedlichen Polwinkeln eine gleichmäßige oder einheitliche Abscheidung zu gewährleisten.
Zum Aufbringen einer Mehrfachbeschichtung C wird die Anordnung gemäß 6 so erweitert, dass sie ein zweites Target 10 und eine zweite Blende 40 umfasst, welche das gleichmäßige Abscheiden von mehreren individuellen und im Wesentlichen räumlich gleichmäßigen Schichten bei einem einzigen Vakuumdurchlauf ermöglichen. Die zwei Targets 10 können gleichzeitig betrieben werden, wobei die Periode der Mehrfachbeschichtung durch die Rotationsgeschwindigkeit und die jeweiligen Abscheidungsraten bestimmt ist. Die meisten modernen PVD-Systeme besitzen ein hohes Maß an Automation. Alle wesentlichen Arbeitsabläufe, wie z. B. die Bewegung oder Betätigung der Blende und die Aktivierung des Targets, sind computergesteuert.
Bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel werden das oben beschriebene PVD-System und das Verfahren zur Schaffung zonenoptimierter Spiegel MZ so modifiziert, dass in mehreren Spiegelzonen Zn Beschichtungen Cn abgeschieden werden. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das modifizierte PVD-Verfahren die Beschichtung der gesamten Spiegeloberfläche S mit einem Material, vorzugsweise dem Mehrfachschichtmaterial oder Multilayermaterial. Dann wird ein Teil der Spiegeloberfläche S maskiert, z. B. durch das Aufbringen einer mechanischen Maske oder durch das Abdecken oder Maskieren der Oberfläche mit einer Ablöse-Opferschicht oder Maskierungsschicht, wie z. B. eine Photoresistschicht, die später wieder entfernt wird. In den unmaskierten Bereichen werden dann auf der ersten Schicht eine oder mehrere zusätzliche Schichten abgeschieden. Wie oben bereits diskutiert wurde, können die Grenzen zwischen benachbarten Zonen Zn auf Grund von Herstellungs- und Verfahrensbeschränkungen nicht genau scharf ausgebildet sein.
Bei einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel werden die Beschichtungen Cn bei einem einfachen Durchlauf des PVD-Systems abgeschieden. 7 zeigt ein schematisches Diagramm eines zu 6 vergleichbaren, beispielhaften PVD-Systems 8, dass aber modifiziert wurde, um in unterschiedlichen Spiegelzonen Zn unterschiedliche Beschichtungen Cn zu erzeugen. Das modifizierte PVD-System 8 umfasst zwei Targets 10A und 10B, die aus unterschiedlichen Beschichtungsmaterialien (z. B. Molybdän und Silizium) bestehen. Das PVD-System 8 umfasst auch eine modifizierte Blendeneinrichtung 40, die so gestaltet ist, dass sie auch als Schattenmaske dient. Sie ermöglicht somit eine räumliche Variation des atomaren Stroms 30 für jedes einzelne Target 10A und 10B. In der einfachsten Ausführungsform wird der atomare Strahl 30, d. h. die Silizium-Atome, für einen Teil der Spiegeloberfläche S vollständig blockiert.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform besitzt die Blendeneinrichtung für das Target 10A eine andere Durchlässigkeit als für das Target 10B. Infolgedessen wird auf einem Teil der Spiegeloberfläche S eine einfache Materialschicht (z. B. reines Molybdän) abgeschieden, während ein anderer Teil mit einer Mehrfachbeschichtung (z. B. Mo/Si) beschichtet wird. In einer Weiterentwicklung wird die Blendenöffnung in Abhängigkeit von der Position oder Stellung verändert. Hierdurch werden die effektiven Mo- und Si-Abscheidungsraten bei unterschiedlichen Höhen variiert und damit auch die entstehenden Mehrfachschichtperioden bei unterschiedlichen Höhen. Bei einem Ausführungsbeispiel werden die Abschattungs- und Blenden-Funktionen durch Einführung eines (nicht dargestellten) mechanischen Bauteils entkoppelt.
Zonentoleranzen
8 zeigt ein Höhen- oder Schichtliniendiagramm des berechneten Reflexionsvermögens R für Mo/Si-Mehrfachschichten als Funktion der Mehrfachschichten-Periode oder Multilayerperiode (in nm) und des Glanzwinkels α (in Grad). Die zwei Ellipsen E1 und E2 repräsentieren Bereiche, in denen in einem vorgegebenen Glanzwinkelbereich Δα ein optimales Reflexionsvermögen R erreicht werden kann. Die Ellipse E1 besitzt einen zugeordneten Glanzwinkelbereich Δα₁ von etwa 20° ≤ α ≤ 22,5°, während die Ellipse E2 einen zugeordneten Glanzwinkelbereich Δα₂ von etwa 22,5° ≤ α ≤ 25° aufweist. Fluktuationen im Bereich von +/–1% in der Mehrfachschichten- oder Mutilayerperiode (d. h. bei der vertikalen Abmessung der Ellipse) führen nicht zu einer signifikanten Verringerung des Reflexionsvermögens R. Es besteht daher eine angemessene Toleranz für die Veränderung der Mehrfachschichten- oder Mutilayerperiode für einen vorgegebenen Glanzwinkelbereich Δα.
Eine auf den oben genannten Konstruktions- und Toleranzbetrachtungen basierende, beispielhafte Verteilung von Zonen Zn auf einem zonenoptimierten Spiegel MZ für Glanzwinkel α von bis zu etwa 25° lautet wie folgt: Für Δα₁ (0° < α < 20°) eine reine Mo-Beschichtung, für Δα₂ (20° ≤ α ≤ 22,5°) eine Mo/Si-Mehrfachbeschichtung mit einer Periode von 22,5 nm und einer Toleranz von +/–1% und für Δα₃ (22,5° ≤ α ≤ 25°) eine Mo/Si-Mehrfachbeschichtung mit einer Periode von 19,4 nm und einer Toleranz von +/–1%. Dies ergibt eine einfache und robuste Konstruktion für einen zonenoptimierten Spiegel MZ mit einem Reflexionsvermögen R nahe am Maximalwert auf einem Gesamt-Glanzwinkelbereich Δα = Δα₁ + Δα₂ + Δα₃ für etwa 0° ≤ α ≤ 25°.
Optisches System mit zonenoptimierten Spiegeln
Aspekte der vorliegenden Erfindung umfassen optische EUV- und Röntgenstrahlungssysteme mit zumindest einem zonenoptimierten Spiegel MZ. Ein Beispiel eines solchen optischen Systems wird anhand eines EUV-Kollektors oder einer EUV-Kollektoreinrichtung beschrieben. Eine solche Kollektoreinrichtung kann beispielsweise in einem EUV-Mikrolithographie-System Verwendung finden. Die beispielhafte Kollektoreinrichtung umfasst eine Kombination aus Mo/Si- und Ru-Reflexionsbeschichtungen und kann auf einem Winkelbereich von Δα ~ 40° betrieben werden. Im Vergleich zu ähnlichen Konstruktionen mit einer einzigen Ru-Beschichtung, bei denen normalerweise acht bis zwölf Spiegel verwendet werden, werden für die vorliegende Konstruktion nur vier Spiegel verwendet.
9A zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften EUV-Kollektoreinrichtung 10, die zwei herkömmliche Spiegel MO und zwei zonenoptimierte Spiegel MZ umfasst. Als Bezugssystem sind kartesische Koordinaten (X-Y-Z) dargestellt. 9B zeigt einen schematischen Querschnitt durch die EUV-Kollektoreinrichtung 10 gemäß 9A in der X-Z-Ebene. Die EUV-Kollektoreinrichtung 10 umfasst eine Gruppe von vier elliptischen Spiegeln, die konzentrisch um eine optische Achse A1 angeordnet sind. Bei den beiden inneren Spiegeln MO1 und MO2 handelt es sich um herkömmliche Spiegel mit einer einfachen Ru-Beschichtung. Die beiden äußeren Spiegel MZ3 und MZ4 sind zonenoptimierte Spiegel mit jeweils mehreren Zonen Z1, ..., Zx und Z1, ..., Zy, so wie dies nachstehend noch ausführlicher diskutiert wird. Die Kollektoreinrichtung 10 besitzt eine freie Öffnung (clear aperture) CA, die gleich dem Durchmesser des äußersten zonenoptimierten Spiegels MZ4 ist. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist CA = 698 mm.
Die EUV-Kollektoreinrichtung 10 umfasst entlang einer optischen Achse A1 einen Strahlungsquellenbrennpunkt oder Strahlungsquellenfokus SF (source focus) und einen zugeordneten (d. h. konjugierten) Zwischenbrennpunkt oder Zwischenfokus IF (intermediate focus). Am Strahlungsquellenfokus SF ist eine Lichtquelle LS (light source) dargestellt. Die Lichtquelle LS erzeugt eine Strahlung 18 mit zugeordneten Lichtstrahlen 20. Der axiale Abstand zwischen der Lichtquelle LS und dem Spiegel M ist der „Strahlungsquellen-Optik-Abstand” SD (source-optics distance). Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt SD = 200 nm.
9c zeigt eine Großaufnahme eines Querschnitts (X-Z-Ebene) durch den oberen Bereich der EUV-Kollektoreinrichtung 10, welcher die Strahlungsquellen-Winkelbereiche Δθ₁, Δθ₂, Δθ₃ und Δθ₄ zeigt, die zu den Spiegeln MO1, MO2, MZ3 und MZ4 gehören. Das Licht 20 wird in jedem dieser Winkelbereiche durch den jeweils zugeordneten Spiegel so fokussiert, dass an dem Zwischenbrennpunkt IF ein Zwischen-Strahlungsquellenbild IS (intermediate source image) erzeugt wird, so wie dies in 9B. dargestellt ist. Der Abstand zwischen dem Strahlungsquellen-Brennpunkt SF und dem Zwischenbrennpunkt IF ist DF. Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt DF = 2200 mm. Es sei darauf hingewiesen, dass es bei der EUV-Kollektoreinrichtung 10 um eine Konstruktion mit einer einfachen Reflexion handelt, bei der die Lichtstrahlen zwischen der Lichtquelle LS und dem Zwischenbild IS (d. h. zwischen den konjugierten Brennpunkten SF und IF nur einmal reflektiert werden.
10A zeigt eine perspektivische Ansicht eines zonenoptimierten Spiegels MZ3 mit drei Zonen Z1, Z2 und Z3. 10B zeigt einen Querschnitt durch diesen Spiegel (in der X-Z-Ebene). Die Daten der Beschichtungen C1, C2 und C3 in den Zonen Z1 bis Z3 sind in Tab. 1 in 13 zusammenfassend dargestellt. Die Daten der Beschichtungen C1 und C2 in den Zonen Z1 und Z2 für den Spiegel MZ4 sind in Tab. 2 in 14 zusammenfassend dargestellt. 10B zeigt auch einen streifend einfallenden, beispielhaften Lichtstrahl 20 mit seinem Glanzwinkel α, wobei der Normalwinkel φ als Bezugswinkel angegeben ist. Die Beschichtungen Cn werden von einer, durch ein Elektroformungsverfahren hergestellten, schalenförmigen monolithischen Struktur getragen, welche die erforderliche Krümmung aufweist, so wie dies nachstehend angegeben ist.
Die Konstruktionsparameter der EUV-Kollektoreinrichtung 10 sind in Tab. 3 in 15 zusammengefasst.
Es sei darauf hingewiesen, dass die optische Konstruktion es ermöglicht, mit nur vier Spiegeln bis zu einem Sammelwinkel von 76,3° zu arbeiten. Es ergibt sich daher ein bemerkenswerter Vorteil im Vergleich zu den auf zwei reflektierenden Spiegeln (z. B. Wolter-Spiegeln), basierenden herkömmlichen Konstruktionen, bei denen sehr viel mehr Spiegel benötigt werden, um vergleichbare Sammelwinkel abzudecken. Bei einem entsprechenden herkömmlichen System würde die Anzahl an Spiegeln zwischen zehn und vierzehn liegen. Die geometrischen Abmessungen der elliptischen Kollektoreinrichtung und das erforderliche Volumen sind vergleichbar zu herkömmlichen Konstruktionen. Der größte Durchmesser im System beträgt beispielsweise etwa 700 mm. Das ist typisch für eine Konfiguration mit zweifacher Reflexion. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die Konstruktion mit vier Spiegeln so verändert werden kann, dass sie üblicherweise zwischen vier und sechs Spiegel umfasst.
Tab. 4 in 16 zeigt die Linsenkonstruktionswerte („Vorschrift”) für eine beispielhafte EUV-Kollektoreinrichtung 10.
11 zeigt den Glanzwinkel α (in Grad) in Abhängigkeit vom Strahlungsquellen-Emissionswinkel θ (in Grad) für die vier Spiegel MO1, MO2, MZ3 und MZ4, um für jeden Spiegel den Glanzwinkelbereich Δα in Abhängigkeit von dem zugehörenden Strahlungsquellen-Emissionswinkelbereich Δθ zu veranschaulichen. Das Diagramm zeigt, dass der Glanzwinkelbereich Δα für den zonenoptimierten Spiegel MZ3 etwa 20° ≤ α ≤ 25° beträgt (wie oben bereits im Zusammenhang mit den 10A und 10B diskutiert wurde), während er für den zonenoptimierten Spiegel MZ4 etwa 33° ≤ α ≤ 41° beträgt. In diesen Glanzwinkelbereich Δα ist das Reflexionsvermögen R einer Einfachbeschichtung mit Ru relativ klein für den Spiegel MZ3 und praktisch Null für den Spiegel MZ4. Ohne entsprechende zonenoptimierte, reflektierende Beschichtungen für die Spiegel MZ3 und MZ4 ist für die EUV-Kollektoreinrichtung 10 eine Einfachreflexion mit vier Spiegeln nicht möglich, so dass eine herkömmliche Bauart mit einer Zweifachreflexion und mit mehr Spiegeln (typischerweise acht bis zwölf schalenförmigen Spiegeln) verwendet werden muss.
Ein anderes wichtiges Merkmal einer EUV-Kollektoreinrichtung 10 mit einer Einfachreflexion besteht darin, dass sie weniger Spiegelkanten-Abschattungen oder -Verdunklungen aufweist, wodurch sich die optische Leistungsfähigkeit oder das optische Betriebsverhalten verbessert. Da bei der EUV-Kollektoreinrichtung 10 mit vier Spiegeln und Einfachreflexion jeder Spiegel Strahlung über einen größeren Raumwinkel sammelt als bei einer herkömmlichen Konstruktion mit zwei Spiegeln, ist die thermische Belastung der Spiegel höher. Ein Fachmann auf diesem Gebiet wird jedoch erkennen, dass auf der Rückseite jedes Spiegels und benachbart zu der Rückseite mehr Platz verfügbar ist für geeignete Spiegel-Kühlvorrichtungen, um die höhere thermische Belastung in den Griff zu bekommen.
EUV-Lithographie-System
12 zeigt ein beispielhaftes, erfindungsgemäßes EUV-Lithographie-System („System”) 200. Das System 200 umfasst eine Systemachse AS und eine EUV-Lichtquelle 206, wie z. B. eine heiße Plasmaquelle, die Strahlung 18 mit einer Wellenlänge von λ = 13,5 nm emittiert. Die Strahlung 18 wird beispielsweise durch eine elektrische Entladungsquelle (wie z. B. durch eine Plasmaentladung (discharged produced plasma oder DPP-Quelle) oder durch einen Laserstrahl (laser-produced plasma oder LPP-Quelle) auf einem Target aus Lithium, Xenon oder Zinn erzeugt. Die von einer solchen Quelle emittierte Strahlung 18 ist annähernd isotrop. Bei gegenwärtigen DPP-Quellen ist sie durch die Entladungselektroden auf einen Strahlungsquellen-Emissionswinkel θ von etwa 60° oder mehr bezüglich der optischen Achse AS begrenzt. Beispielhafte EUV-Lithographie-Systeme werden beispielsweise in den amerikanischen Patentanmeldungen Nr. US2004/0265712A1, US2005/0016679A1 und US2005/0155624A1 offenbart, deren Offenbarungsgehalt hier durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Das System 200 umfasst eine EUV-Kollektoreinrichtung 10 der oben beschriebenen Art mit zumindest einem zonenoptimierten Spiegel MZ. Die EUV-Kollektoreinrichtung 10 ist stromabwärts unmittelbar benachbart zu der EUV-Lichtquelle 206 so angeordnet, dass sich die Kollektorachse A1 entlang der Systemachse AS erstreckt. Die EUV-Kollektoreinrichtung 10 sammelt Strahlung 18 (d. h. Lichtstrahlen 20) von der EUV-Lichtquelle 206, die an dem Strahlungsquellenbrennpunkt SF angeordnet ist. Die gesammelte Strahlung bildet an einem Zwischenbrennpunkt IF ein Strahlungsquellen-Zwischenbild IS. Ein Beleuchtungssystem 216 mit einem Eingangsende 217 und einem Ausgangsende 218 ist stromabwärts entlang der Systemachse AS unmittelbar benachbart zu der EUV-Kollektoreinrichtung 10 so angeordnet, dass sich das Eintrittsende 217 unmittelbar benachbart zu der EUV-Kollektoreinrichtung 10 befindet. Das Beleuchtungssystem 216 empfängt am Eintrittsende 217 Lichtstrahlen 20 von dem Strahlungsquellenbild IS und emittiert am Austrittsende 218 einen im Wesentlichen gleichförmigen, einheitlichen EUV-Strahlungsstrom 20.
Ein optisches Projektionssystem 226 ist stromab entlang der (geknickten oder umgelenkten) Systemachse A1 des Beleuchtungssystems 216 angeordnet. Das optische Projektionssystem 226 besitzt ein Eintrittsende 227, das sich gegenüberliegend zu dem Austrittsende 218 des Beleuchtungssystems 216 befindet. Gegenüberliegend zu dem Eintrittsende 227 des Projektionssystems 226 befindet sich ein Austrittsende 228. Benachbart zu dem Eintrittsende 227 des optischen Projektionssystems 226 ist eine reflektierende Belichtungs- oder Zwischenschablone 236 angeordnet. Benachbart zu dem Austrittsende 228 des optischen Projektionssystems 226 ist ein Halbleiterwafer 240 angeordnet. Die Zwischenschablone oder das Retikel 236 umfasst eine (nicht dargestellte) Strukturierung, die auf den Wafer 240 übertragen wird, der eine photosensitive Beschichtung 242 (wie z. B. eine Photoresistschicht) aufweist. Im Betrieb wird das Retikel 236 durch den gleichmäßigen oder homogenen EUV-Lichtstrahl 20 bestrahlt, der reflektiert wird. Die Strukturierung wird hierbei durch das optische Projektionssystem 226 auf die photosensitive Oberfläche 242 des Wafers 240 abgebildet. Der strukturierte Wafer 240 wird dann unter Verwendung herkömmlicher Photolithographie-Verfahren und Halbleiter-Verarbeitungsverfahren verarbeitet, um einen integrierten Schaltkreischip (IC) herzustellen.
Durch die Verwendung der EUV-Kollektoreinrichtung 10 arbeitet das System 200 effizienter als herkömmliche Gegenstücke. Die führt dazu, dass durch das System 200 eine größere Menge an EUV-Strahlung übertragen wird, was einen höheren Durchsatz (z. B. verarbeitete Wafer pro Zeiteinheit) bewirkt.

Claims

Zonenoptimierter Spiegel (MZ) zum Reflektieren extremer Ultraviolett-Strahlung (EUV-Strahlung) oder Röntgenstrahlung (18, 20) mit einer reflektierenden Oberfläche (S), die zumindest zwei diskrete Zonen (Z1, Z2, ..., Zn mit n ≥ 2) mit zugeordneten Beschichtungen (C1, C2, ..., Cn) aufweist, welche so gestaltet sind, dass sie die auf sie auftreffende extreme Ultraviolett-Strahlung (EUV-Strahlung) oder Röntgenstrahlung (18, 20) in einem ausgewählten Bereich an Einfallswinkeln (Δα₁, Δα_n; Δ_φn) reflektieren, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Beschichtungen (C1, C2, ..., Cn) aus einer einzigen Materialschicht besteht und dass zumindest eine der Beschichtungen (C1, C2, ..., Cn) aus mehreren Materialschichten besteht.
Zonenoptimierter Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Beschichtungen (C1, C2, ..., Cn) aus einer einzigen Mo-Schicht besteht und dass zumindest eine der Beschichtungen (C1, C2, ..., Cn) aus einer einzigen Ru-Schicht besteht.
Zonenoptimierter Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien für die Einfach- und Mehrfachbeschichtungen (C1, C2, ..., Cn) aus einer Materialgruppe stammen, die Mo, Ru und Si umfasst.
Zonenoptimierter Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Oberfläche (S) eine Form aufweist, die durch einen Ellipsoidschnitt bestimmt ist.
Zonenoptimierter Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Oberfläche (S) von einer monolithischen Struktur getragen wird.
Zonenoptimierter Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Zonen (Zn – 1, Zn) durch einen sich allmählich verändernden Übergangsbereich (Tn – 1) voneinander getrennt sind.
Zonenoptimierter Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zone (Z1, Z2, ..., Zn) ein sich räumlich veränderndes Reflexionsvermögen (R1, R2, ..., Rn) aufweist.
Abbildungssystem zum Abbilden extremer Ultraviolett-Strahlung (EUV-Strahlung) oder Röntgenstrahlung (18, 20) mit zumindest einem zonenoptimierten Spiegel (MZ) nach Anspruch 1.
Kollektoreinrichtung (10) zum Sammeln extremer Ultraviolett-Strahlung (EUV-Strahlung) oder Röntgenstrahlung (18, 20) von einer Strahlungsquelle (LS, 206), umfassend einen oder mehrere Spiegel (MO, MZ), die um eine sich durch die Strahlungsquelle (LS, 206) erstreckende optische Achse (AS) angeordnet sind, wobei zumindest einer der Spiegel (MO, MZ) ein zonenoptimierter Spiegel (MZ) nach Anspruch 1 mit einer reflektierenden Oberfläche (S) ist, die zumindest zwei, im Wesentlichen diskrete Zonen (Z1, Z2, ..., Zn mit n ≥ 2) umfasst, wobei jede Zone (Z1, Z2, ..., Zn) eine Beschichtung (C1, C2, ..., Cn) aufweist, die so gestaltet ist, dass sie die einfallende Strahlung (18, 20) in einem ausgewählten Einfallswinkelbereich (Δα₁, ..., Δα_n; Δ_φ1, ..., Δ_φn) reflektiert.
Kollektoreinrichtung nach Anspruch 9 mit 4 bis 6 konzentrisch angeordneten Spiegeln (MO, MZ), deren Form jeweils durch einen Ellipsoidschnitt bestimmt ist, wobei zumindest zwei dieser Spiegel (MO, MZ) zonenoptimierte Spiegel (MZ) sind.
Kollektoreinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegel (MO, MZ) zwei konjugierende Brennpunkte (SF, IF) bestimmen und dass die Strahlung (18, 20) zwischen diesen beiden Brennpunkten (SF, IF) nicht mehr als einmal reflektiert wird.
Kollektoreinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweitäußerste Spiegel (MZ3) drei Zonen (Z1, Z2, Z3) umfasst.
Kollektoreinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweitäußerste zonenoptimierte Spiegel (MZ3) so gestaltet ist, dass er in einem ersten Glanzwinkelbereich (Δα₁) zwischen 20° und 25° selektiv reflektiert; und dass der äußerste zonenoptimierte Spiegel (MZ4) so gestaltet ist, dass er in einem zweiten Glanzwinkelbereich (Δα₂) zwischen 33° und 41° selektiv reflektiert.
Kollektoreinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Zonen (Zn – 1, Zn) durch einen Übergangsbereich (Tn – 1) mit einem sich allmählich verändernden Reflexionsvermögen bestimmt wird.
Lithographie-System (200) für extreme Ultraviolett-Strahlung (EUV-Strahlung) oder Röntgenstrahlung (18, 20) zur Bestrahlung einer Reflexionsmaske (236) mit: – einer EUV- oder Röntgenstrahlungsquelle (LS, 206); – einer optischen Kollektoreinrichtung (10) nach Anspruch 9 zum Empfangen und zum Sammeln von Strahlung (18, 20); und – einer optischen Kondensoreinrichtung (216) zum Empfangen der gesammelten Strahlung (18, 20) und zur Bildung konzentrierter Strahlung (18, 20) zum Bestrahlen der Reflexionsmaske (236).
Lithographie-System nach Anspruch 15 zur Bildung eines strukturierten Bildes auf einem photosensitiven Halbleiterwafer (240) mit einem optischen Projektionssystem (226), das der Reflexionsmaske (236) nachgeschaltet und so gestaltet ist, dass es reflektiertes Licht (20) von der Reflexionsmaske (236) empfängt und auf dem photosensitiven Halbleiterwafer (240) das strukturierte Bild erzeugt.
Verfahren zur Herstellung eines zonenoptimierten Spiegels (MZ) nach Anspruch 1 für extreme Ultraviolett-Strahlung (EUV-Strahlung) oder Röntgenstrahlung (18, 20) mit folgenden Verfahrensschritten: a. Unterteilung der Spiegeloberfläche (S) in eine Anzahl n (n ≥ 2) an Zonen (Z1, ..., Zn); b. Bestimmung eines Einfallswinkelbereichs (Δα₁, ..., Δα_n; Δ_φ1, ..., Δ_φn) für die auf die Spiegeloberfläche (S) auftreffende Strahlung (18, 20) für jede einzelne Zone (Z1, ..., Zn); c. Bestimmung einer zugeordneten optischen Beschichtung (C1, ..., Cn) für jede einzelne Zone (Z1, ..., Zn), welche das Reflexionsvermögen (R1, ..., Rn) für Strahlung (18, 20) in dem zugeordnete Einfallswinkelbereich ((Δα₁, Δα_n; Δ_φ1, ..., Δ_φn) optimiert; und d. Ausbilden einer reflektierenden Oberfläche durch Abscheidung der zugeordneten optischen Beschichtung (C1, ..., Cn) für jede Zone (Z1, ..., Cn) für jede Zone (Z1, ..., Zn), die das Reflexionsvermögen (R1, ..., Rn) optimiert.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Zonen (Zn – 1, Zn) durch Übergangsbereiche (Tn – 1) voneinander getrennt sind, in denen sich das Reflexionsvermögen (Rn – 1) allmählich ändert.
Verfahren nach Anspruch 17, zusätzlich umfassend die Kombination mehrerer zonenoptimierter Spiegel (MZ) nach Anspruch 1, die jeweils gemäß den Verfahrensschritten a bis d nach Anspruch 17 hergestellt wurden.