DE102011003357A1

DE102011003357A1 - Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich, Herstellungsverfahren für einen solchen Spiegel, Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie mit einem solchen Spiegel und Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem solchen Projektionsobjektiv

Info

Publication number: DE102011003357A1
Application number: DE201110003357
Authority: DE
Inventors: Stephan Müllender; Hartmut Enkisch; Oliver Dier; Jörn Weber
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2012-08-02
Also published as: WO2012104136A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spiegel (1a; 1b; 1c; 1d) für den EUV-Wellenlängenbereich aufweisend eine Reflektivität von größer 40% für mindestens einen Einfallswinkel zwischen 0° und 25° umfassend ein Substrat (S) und eine Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung mindestens ein Schichtteilsystem (ASL) umfasst, welches aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden (PASL) an Einzelschichten (LASL, B, HASL) aus unterschiedlichen Materialien besteht, und wobei das Schichtteilsystem (ASL) eine Sauerstoffdotierung zwischen 10 ppb und 0,1%, insbesondere zwischen 50 ppb und 50 ppm aufweist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Beschichten eines Spiegels (1a; 1b; 1c; 1d) für den EUV-Wellenlängenbereich, wobei bei der Beschichtung des Schichtteilsystems (ASL) mit Sauerstoffdotierung ein Sauerstoffpartialdruck von größer 10–9 mbar; insbesondere von größer 10–7 mbar vorliegt. Ferner betrifft die Erfindung ein Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie mit einem solchen Spiegel, sowie eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem solchen Projektionsobjektiv.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich und ein Herstellungsverfahren für einen solchen Spiegel. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie mit einem solchen Spiegel. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem solchen Projektionsobjektiv.
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. Als EUV-Wellenlängenbereich wird hierbei der Wellenlängenbereich von Licht mit Wellenlängen zwischen 5 nm und 20 nm verstanden.
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 eine hohe Druckspannung aufweisen und aufgrund dieser Druckspannung das Spiegelsubstrat in unzulässiger Weise verbiegen, so dass das Spiegelsubstrat nach der Beschichtung nicht der gewünschten Oberflächenform mit einer Abweichung von maximal 0,1 nm rms Passe (engl. Figure) folgt.
Daher werden zumeist sogenannte Buffer Layer oder Anti-Stress-Layer (ASL) zwischen Substrat und reflektierender Beschichtung eingesetzt, welche mittels ihrer Zugspannung die Druckspannung der reflektierenden Beschichtung kompensieren. Diese Schichten sind insbesondere bei einem ASL-System aus Molybdän (Mo) und Silizium (Si) in der Regel sehr rau, da für die nötigen Zugspannungen ein hoher Mo-Anteil und somit dicke Molybdänschichten innerhalb eines Schichtpaars des ASL-Systems benötigt werden. Dicke Molybdänschichten sind infolge des einsetzenden Kristallwachstums von Molybdän zunehmend rau.
Raue Schichten im HSFR Ortsfrequenzbereich eines Spiegels für den EUV-Wellenlängenbereich führen zu Streulichtverlusten und somit zu einem Verlust an Gesamttransmission einer Projektionsbelichtungsanlage, 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 Oberflächenrauheit im HSFR-Bereich mit Ortswellenlängen der Rauheit von 10 nm bis 1 μm und im MSFR-Bereich mit Ortswellenlängen der Rauheit von 1 μm bis 1 mm.
Ferner ist an einem ASL-System mit einem hohen Mo-Anteil nachteilig, dass dieses eine große Gesamtdicke des ASL-Systems von weit mehr als 200 nm aufweist, siehe US 7 203 275 B2 . Je größer die Gesamtdicke eines Schichtsystems ist, umso größer wird die Abweichung des Schichtsystems vom gewünschten lateralen Verlauf des Schichtsystems entlang der Oberfläche des Spiegels. Die genaue Anpassung des Verlaufs entlang des Spiegels mittels eines Dickenfaktors ist jedoch für die Bereitstellung eines Spiegels für hohe Einfallswinkel und hohe Einfallswinkeländerungen wichtig, wie in der nachfolgenden Einleitung und in der Diskussion der 9 bis 16 noch näher erläutert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich bereitzustellen, welcher sowohl eine geringe Oberflächenverformung, als auch eine genaue Einhaltung des Dickenfaktors entlang der Spiegeloberfläche ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich aufweisend eine Reflektivität von größer 40% für mindestens einen Einfallswinkel zwischen 0° und 25° umfassend ein Substrat und eine Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung mindestens ein Schichtteilsystem umfasst, welches aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden an Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien besteht, und wobei das Schichtteilsystem eine Sauerstoffdotierung zwischen 10 ppb und 0,1%, insbesondere zwischen 50 ppb und 50 ppm aufweist.
Von den Erfindern wurde erkannt, dass sich die Zugspannung eines an sich bekannten Schichtteilsystems zur Spannungskompensation (ASL-System) durch Zugabe von Sauerstoff beim Beschichten des Schichtteilsystems steigern lässt. Aufgrund der hierbei erreichten Sauerstoffdotierung zwischen 10 ppb und 0,1%, insbesondere zwischen 50 ppb und 50 ppm lässt sich die vorhandene Zugspannung eines solchen Schichtteilsystems nahezu verdoppeln. Hierdurch ist es möglich, die für die Spannungskompensation notwendige Gesamtdicke der bekannten Schichtteilsysteme zu reduzieren. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich die notwendige Anzahl an Perioden des Schichtteilsystems zu begrenzen. Somit kann ein erfindungsgemäßer Spiegel bereitgestellt werden, welcher einerseits aufgrund der Spannungskompensation keine Oberflächenformabweichung aufweist und sich andererseits aufgrund der begrenzten Gesamtdicke des Schichtteilsystems mit Sauerstoffdotierung hinsichtlich des lateralen Verlaufs des Dickenfaktors einfacher kontrollieren lässt. Darüber hinaus führt die Reduzierung der Gesamtdicke zu einer Reduktion der Kosten und der Produktionszeit, sowie zu einer Erhöhung der Prozessstabilität bei der Herstellung solcher Spiegel.
In einer Ausführungsform umfasst die Schichtanordnung mindestens ein zusätzliches Schichtteilsystem, 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. Durch dieses mindestens eine zusätzliche Schichtteilsystem wird die hohe Reflektivität des Spiegels für den EUV-Wellenlängenbereich gewährleistet.
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.
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.
In einer anderen Ausführungsform weist das Schichtteilsystem mit Sauerstoffdotierung eine Gesamtdicke von weniger als 200 nm auf. Hierdurch wird die Einhaltung des Dickenfaktors entlang der Spiegeloberfläche begünstigt.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Schichtteilsystem mit Sauerstoffdotierung eine Spannung auf, welche je nach Molybdänanteil oberhalb einer linearen Spannungskennlinie liegt, welche sich aus dem Eckpunkt von –300 MPa bei einem Molybdänanteil von 0,3 und einer Steigung von 80 MPa pro Zuwachs von 0,1 im Molybdänanteil ergibt. Solche Schichtteilsysteme mit Sauerstoffdotierung weisen mehr Zugspannung auf, als vergleichbare Schichtteilsysteme ohne eine solche Dotierung und eignen sich daher besser zur Spannungskompensation von anderen Schichtteilsystemen. Die Spannung eines Schichtteilsystems wird im Rahmen dieser Anmeldung immer als eine normierte Spannung averstanden, welche auf 1 nm Periodendicke der zugehörigen Periode normiert ist.
In einer Ausführungsform beträgt die Gesamtschichtspannung der Schichtanordnung weniger als 100 MPa, insbesondere weniger als 50 MPa, besonders bevorzugt weniger als 20 MPa. Eine solche Gesamtschichtspannung ermöglicht es, dass die Oberflächenform des Spiegels nach erfolgter Beschichtung von der Oberflächenform des Substrates vor der Beschichtung um weniger als 0,1 nm rms Passe (engl. Figure) abweicht.
In einer anderen Ausführungsform beträgt die Zugspannung des weiteren Schichtteilsystems mit Sauerstoffdotierung mehr als +240 MPa, insbesondere mehr als +400 MPa, besonders bevorzugt mehr als +600 MPa. Eine solch hohe Zugspannung ist sinnvoll, wenn es darum geht, die Druckspannung von sogenannten Schmalband-Beschichtungen zu kompensieren. Dies sind Beschichtungen, welche für Einfallswinkel zwischen 0° und etwa 10° hohe Reflektivitätswerte für den EUV-Wellenlängenbereich aufweisen und welche in der Regel aus sogenannten „Monostacks”, d. h. einem einzigen Schichtteilsystem zur Gewährleistung der hohen Reflektivität aufgebaut sind. Diese Monostacks bestehen in der Regel aus vielen Perioden an Schichten mit einem Molybdänanteil von weniger als 0,4 und weisen deshalb hohe Druckspannungen auf.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Anzahl der Perioden des Schichtteilsystems mit Sauerstoffdotierung 50 oder weniger. Hierdurch ist es zusätzlich möglich, die Prozessstabilität beim Beschichten von Spiegeln für den EUV-Wellenlängenbereich durch eine reduzierte Anzahl von Schichten zu erhöhen.
In einer Ausführungsform weist das Schichtteilsystem mit Sauerstoffdotierung eine Dicke der Perioden von 5 nm oder weniger, insbesondere von 3,5 nm oder weniger auf. Solche dünne Perioden führen selbst bei einem hohen Anteil an Molybdän zu dünnen Molybdänschichten und unterbinden somit das Kristallwachstum in diesem Schichten. Hierdurch lassen sich Schichtteilsysteme mit Sauerstoffdotierung herstellen, welche eine geringe Oberflächenrauheit aufweisen und somit Streulichtverluste vermeiden.
In einer anderen Ausführungsform bestehen die Einzelschichten des Schichtteilsystems mit Saeurstoffdotierung aus Materialien, welche ausgewählt oder als Verbindung zusammengesetzt sind aus der Gruppe der Materialien: Molybdän, Silizium, B₄C, C, Si-Nitrid, Si-Karbid, Si-Borid, Mo-Nitrid, Mo-Karbid, Mo-Borid, Ru-Nitrid, Ru-Karbid und Ru-Borid. Die Spannung solcher Schichtteilsysteme lässt sich durch eine bewusste Auswahl der genannten Materialien für die Schichten der Perioden des Schichtteilsystems mit Sauerstoffdotierung gezielt einstellen.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Reflektivität eines erfindungsgemäßen Spiegels bei senkrechtem Lichteinfall mehr als 60% und die Anzahl der Perioden des Schichtteilsystems mit Sauerstoffdotierung beträgt mehr als 20, insbesondere mehr als 25. Bei einem Spiegel für senkrechten Lichteinfall, d. h. einem Einfallswinkel von 0°, ist es sinnvoll, die für die Spannungskompensation der hohen Druckkräfte solcher in der Regel als Monostack ausgeführten Spiegel notwendigen Zugspannungen auf viele Perioden des Schichtteilsystems mit Sauerstoffdotierung zu verteilen, da ansonsten sehr dicke Molybdänschichten notwendig sind, welche zu Streulichtverlusten aufgrund erhöhter Oberflächenrauheit führen.
In einer Ausführungsform beträgt die mittlere Reflektivität bei einem Einfallswinkelintervall von 4,8° oder größer und bei einem maximalen Einfallswinkel von 27,2° mehr als 39,2%, wobei die Anzahl der Perioden des weiteren Schichtteilsystems mit Sauerstoffdotierung mehr als 15, insbesondere mehr als 20 beträgt. Da Breitband-Beschichtungen, dies sind Beschichtungen, welche eine möglichst gleichförmige Reflektivität über ein größeres Einfallswinkelintervall selbst für hohe Einfallswinkel aufweisen, in der Regel einen Spiegel weniger verbiegen, als Schmalband-Beschichtungen, ist es sinnvoll die Anzahl der Perioden des Schichtteilsystems mit Sauerstoffdotierung bei diesen Beschichtungen zu begrenzen. Hierdurch ist es möglich, die Prozessstabilität für die Beschichtung solcher Breitband-Spiegel weiter zu erhöhen.
In einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spiegels bestehen die zwei eine Periode bildende Einzelschichten des mindestens einen zusätzlichen Schichtteilsystems 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 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.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein erfindungsgemäßer Spiegel ein Deckschichtsystem mit mindestens einer Schicht aus einem chemisch inertem Material, welche die Schichtanordnung des Spiegels zum Vakuum hin abschließt. Hierdurch wird der Spiegel gegen Umwelteinflüsse geschützt.
In einer Ausführungsform ist das Schichtteilsystem mit Sauerstoffdotierung zwischen, dem Substrat und dem mindestens einen zusätzlichen Schichtteilsystem angeordnet. Durch eine entsprechende Auslegung des mindestens einen Schichtteilsystems kann hierdurch sichergestellt werden, dass das Schichtteilsystem mit Sauerstoffdotierung lediglich zur Spannungskompensation und nicht zur Reflektivität des Spiegels beiträgt.
In einer anderen Ausführungsform beträgt die Oberflächenrauheit der die Schichtanordnung abschließenden Schicht weniger als 0,2 nm rms HSFR, insbesondere weniger als 0,1 nm rms HSFR. Hierdurch lassen sich Streulichtverluste vermeiden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich ein Substrat und eine Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung eine Mehrzahl von Schichtteilsystemen umfasst. Dabei ist 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, als für das vom Substrat am zweitweitesten entfernten Schichtteilsystems. Ferner folgt 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.
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.
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.
Besonders hohe Reflektivitätswerte für eine Schichtanordnung bei einer geringen Anzahl von Schichtteilsystemen lassen sich erzielen, wenn 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 einen 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.
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.
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.
Des weiteren wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zum Beschichten eines erfindungsgemäßen Spiegels für den EUV-Wellenlängenbereich gelöst, wobei zur Beschichtung des Schichtteilsystems mit Sauerstoffdotierung ein Sauerstoffpartialdruck von größer 1E-9 mbar, insbesondere von größer 1E-7 mbar vorliegt. Durch eine solche Zugabe an Sauerstoff wird die Zugspannung des Schichtteilsystems erhöht, wie von den Erfindern erkannt wurde.
In einer Ausführungsform wird die Beschichtung des weiteren Schichtteilsystems mit Sauerstoffdotierung durch Magnetronsputtern bei einem Arbeitsgasdruck von wenigstens 1E-4 mbar vorgenommen. Aufgrund der hohen Wiederholgenauigkeit dieses Prozess bei höheren Raten gegenüber anderen Verfahren wie z. B. Ionenstrahlsputtern oder Puls-Laser-Deposition eignet sich Magnetronsputtern insbesondere für die industrielle Herstellung von EUV-Schichten.
Ferner wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Projektionsobjektiv gelöst, welches mindestens einen erfindungsgemäßen Spiegel 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;
2 eine schematische Darstellung eines zweiten erfindungsgemäßen Spiegels;
3 eine schematische Darstellung eines dritten erfindungsgemäßen Spiegels;
4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Spiegels mit expliziter schematischer Darstellung eines weiteren Schichtteilsystems (ASL) mit Sauerstoffdotierung;
5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Projektionsobjektivs für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie;
6 eine schematische Darstellung des Bildfeldes des Projektionsobjektivs;
7 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;
8 eine schematische Darstellung des optisch genutzten Bereichs auf dem Substrat eines erfindungsgemäßen Spiegels;
9 eine schematische Darstellung einiger Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel des ersten erfindungsgemäßen Spiegels aus 1;
10 eine schematische Darstellung weiterer Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel des ersten erfindungsgemäßen Spiegels aus 1;
11 eine schematische Darstellung einiger Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel des zweiten erfindungsgemäßen Spiegels aus 2;
12 eine schematische Darstellung weiterer Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel des zweiten erfindungsgemäßen Spiegels aus 2;
13 eine schematische Darstellung einiger Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel des dritten erfindungsgemäßen Spiegels aus 3;
14 eine schematische Darstellung weiterer Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel des dritten erfindungsgemäßen Spiegels aus 3;
15 eine schematische Darstellung einiger Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel eines vierten erfindungsgemäßen Spiegels; und
16 eine schematische Darstellung weiterer Reflektivitätswerte über die Einfallswinkel des vierten erfindungsgemäßen Spiegels.
Nachfolgend wird anhand der 1, 2, 3 und 4 jeweils ein erfindungsgemäßer Spiegel 1a, 1b, 1c und 1d 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 4 nachfolgend im Anschluss an die Beschreibung zu 4 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 bis 4, welche nachfolgend beschrieben werden.
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 vom 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 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 15 und 16 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 Schichtteilsysteme der Schichtanordnung der erfindungsgemäßen Spiegel zu den 1 bis 4 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 4 mit H, H', H'' und H''' bezeichneten Schichten handelt es sich um Schichten aus Materialien, welche im EUV-Wellenlängenbereich im Vergleich mit den als L, L', L'' und L''' bezeichneten Schichten des gleichen Schichtteilsystems als hoch brechend bezeichnet werden können, siehe die komplexen Brechzahlen der Materialien in Tabelle 2. Umgekehrt handelt es sich bei den in den 1 bis 4 mit L, L', L'' und L''' bezeichneten Schichten um Schichten aus Materialien, welche im EUV-Wellenlängenbereich im Vergleich mit den als H, 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.
Bei den Schichten L_ASL und H_ASL des Schichtteilsystem ASL mit Sauerstoffdotierung in 4 kann es sich entsprechend um niedrig und hoch brechende Schichten im EUV-Wellenlängenbereich handeln. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, da die Schichten des Schichtteilsystems ASL zur Spannungskompensation der Schichtanordnung vorgesehen sind und somit nicht notwendigerweise zur Reflektivität der Schichtanordnung beitragen.
Zwischen den Einzelschichten einer Periode, entweder aus Silizium und Molybdän oder aus Silizium und Ruthenium, befindet sich in den 1 bis 4 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. Diese Aussagen gelten entsprechend für die Barriereschichten im weiteren Schichtteilsystem ASL mit Sauerstoffdotierung der 4.
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 N₁, N₂ und N₃ der Perioden P₁, P₂ und P₃ der Schichtteilsysteme P', P'' und P''' kann bei den erfindungsgemäßen Spiegeln 1a, 1b, 1c und 1d jeweils bis zu 100 Perioden der in den 1 bis 4 dargestellten Einzelperioden P₁, P₂ und P₃ umfassen. Ferner können die in den 1 bis 3 dargestellten Schichtanordnungen ein gemäß der 4 dargestelltes Schichtteilsystem ASL mit Sauerstoffdotierung zwischen den Schichtteilsystemen P', P'' und P''' und dem Substrat umfassen, welches aufgrund seiner Zugspannung die Druckspannung der Schichtteilsysteme P', P'' und P''' kompensiert.
Die 4 zeigt ein Schichtteilsystem ASL mit Sauerstoffdotierung der Gesamtdicke D_ASL mit einer Anzahl N_ASL an Perioden P_ASL von Einzelschichten L_ASL, B, H_ASL mit einer Periodendicke d_ASL, welches sich zwischen dem Schichtteilsystem P''' und dem Substrat S befindet und die Druckspannung des Schichteilsystems P''' durch seine Zugspannung derart kompensiert, dass die resultierende Gesamtschichtspannung der Schichtanordnung weniger als 100 MPa, insbesondere weniger als 50 MPa, besonders bevorzugt weniger als 20 MPa beträgt. Dieses Schichtteilsystem ASL mit Sauerstoffdotierung weist eine Dotierung zwischen 10 ppb und 0,1% Sauerstoff, insbesondere zwischen 50 ppb und 50 ppm Sauerstoff und eine höhere Spannung im Sinne von höherer Zugspannung auf, als ein gleich aufgebautes Schichtteilsystem ohne eine solche Dotierung. Ein solches Schichtteilsystem ASL kann auch zwischen den in den 1 bis 3 dargestellten Schichtteilsystemen P', P'', P''' und dem Substrat S zur Spannungskompensation sinnvoll eingesetzt werden. Ferner kann auch eines der Schichtteilsystem P' und P'' der 1 bis 3 ein solches Schichtteilsystem ASL mit Sauerstoffdotierung sein. Dabei ist es wichtig, dass bei der Herstellung des Schichtteilsystems ASL mit Sauerstoffdotierung eine Dotierung mit Sauerstoff und damit verbunden einer Erhöhung der Zugspannung erfolgt, so dass eine Zugspannung von mehr als +240 MPa, insbesondere von mehr als +400 MPa bei einer Gesamtdicke D_ASL von weniger als 200 nm und/oder bei einer Anzahl N_ASL von 50 Perioden oder weniger resultiert, siehe hierzu auch die Diskussion der experimentellen Ergebnisse der Proben 1 bis 5 in Tabelle 7.
Die Schichtanordnungen der erfindungsgemäßen Spiegel 1a, 1b, 1c und 1d werden in den 1 bis 4 von einem Deckschichtsystem C zum Vakuum hin abgeschlossen, welches zumindest eine Schicht aus einem chemisch inertem 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 4 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_ASL, P₁, P₂ und P₃ ergibt sich aus den 1 bis 4 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 ASL, P', P'' und P''' in den 1 bis 4 dadurch voneinander unterschieden werden, dass ihre Perioden P_ASL, P₁, P₂ und P₃ eine unterschiedliche Dicke d_ASL, d₁, d₂ und d₃ aufweisen. Als unterschiedliche Schichtteilsysteme ASL, P', P'' und P''' werden somit im Rahmen der vorliegenden Erfindung Schichtteilsysteme verstanden, deren Perioden P_ASL, P₁, P₂ und P₃ sich in ihren Dicken d_ASL, 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 ASL, 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_ASL, P₁, P₂ und P₃ verzichtet werden, so dass sich in diesem Fall die Dicke der Perioden P_ASL, 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 5 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 9 bis 16 anhand der erfindungsgemäßen Spiegel 1a, 1b, 1c oder 1d 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 5 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 5 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 5 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.
6 zeigt eine Aufsicht auf ein bogenförmiges Bildfeld 7a, wie es bei dem in 5 dargestellten Projektionsobjektiv 2 vorkommt und ein kartesisches Koordinatensystem, dessen Achsen denen aus 5 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.
7 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 5. 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 7 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 + k_y)·(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.

Tabelle 1: Daten des optischen Designs zu den Einfallswinkeln des Spiegels 1 in Figur 7 gemäß der schematischen Darstellung des Designs anhand von Figur 5.
Aus 7 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 5 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 7 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 8 die Orte auf dem gestrichelt dargestellten Kreis 23a innerhalb des schraffierten Bereichs 20, der den optisch genutzten Bereich 20 des Spiegels 1 darstellt.
8 zeigt das Substrat S des vorletzten Spiegels 1 im Lichtweg von der Objektebene 5 zur Bildebene 7 des Projektionsobjektivs 2 aus 5 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 8 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 7 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 7 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 7. Die Orte auf dem gestichelten Kreis an denen die beiden genannten Extremwerte der Einfallswinkel auftreten, sind in der 8 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 8 aus ein und derselben Schichtanordnung, wie sie in ihrem prinzipiellen Aufbau in den 1 bis 4 gezeigt ist und in Form konkreter Ausführungsbeispiele anhand der 9 bis 16 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 P_ASL, 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 entsprechend am Rand des Substrates S dünner oder dicker als im Zentrum des Substrates S bei der Symmetrieachse 9 ist.
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 9 bis 16 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 9 bis 16 dargestellten theoretischen Reflektivitätswerten niedriger ausfallen können, da insbesondere die Brechzahlen von realen dünnen Schichten von den in der Tabelle 2 genannten Literaturwerten abweichen können.

Material	Symbol chemisch	Symbol Schichtdesign	n	k
Substrat			0.973713	0.0129764
Silizium	Si	H_ASL, H, H', H'', H'''	0.999362	0.00171609
Borcarbid	B₄C	B	0.963773	0.0051462
Molybdän	Mo	L_ASL, 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

Darüber hinaus wird für die zu den 9 bis 16 gehörigen Schichtdesigns folgende Kurzschreibweise entsprechend der Schichtabfolge der 1 bis 3 vereinbart: Substrat /.../ (P₁)·N₁/(P₂)·N₂/(P₃)·N₃/Deckschichtsystem C mit
P1 = H' B L' B; P2 = H'' B L'' B; P3 = H''' B L''' B; C = H B L M;
für die 2 und 3 und mit
P1 = B H' B L'; P2 = B L'' B H''; P3 = H'''' B L''' B; C = H B L M;
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 bis 3.
Dabei gilt für die in den Klammern angegebenen Dicken der Einzelschichten die Einheit [nm]. Das zu den 9 bis 10 verwendete Schichtdesign lasst 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 9 und 10 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 11 und 12 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 11 und 12 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 13 und 14 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 15 und 16 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.
9 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 9 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 9 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 9 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 10 zeigt bei einer Wellenlänge von 13,5 nm und einem Dickenfaktor von 1,018 entsprechend 9 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 9 und 10 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 9 und Figur 10 gegenüber dem Einfallswinkelintervall in Grad und dem gewähltem Dickenfaktor.
11 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 11 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 11 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 11 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 12 zeigt bei einer Wellenlänge von 13,5 nm und einem Dickenfaktor von 1,018 entsprechend 11 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 11 und 12 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 11 und Figur 12 gegenüber dem Einfallswinkelintervall in Grad und dem gewähltem Dickenfaktor.
13 zeigt Reflektivitätswerte für unpolarisierte Strahlung in der Einheit [%] des dritten Ausführungsbeispiels 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 13 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 13 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 13 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 14 zeigt entsprechend 13 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 13 und 14 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 13 und Figur 14 gegenüber dem Einfallswinkelintervall in Grad und dem gewähltem Dickenfaktor.
15 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 15 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 15 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 15 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 16 zeigt entsprechend 15 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 15 und 16 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 15 und Figur 16 gegenüber dem Einfallswinkelintervall in Grad und dem gewähltem Dickenfaktor.
Bei allen vier gezeigten Ausführungsbeispielen entsprechend den 1 bis 3 können auch Schichtteilsysteme ASL mit Sauerstoffdotierung zum Spannungsausgleich zwischen den Schichtteilsystemen der 1 bis 3 und dem Substrat S verwendet werden, welche selbst aufgrund eines für den Spannungsausgleich notwendigen hohen Molybdänanteils oder aufgrund einer anderen Materialauswahl für das Schichtteilsystem ASL keine hohe Reflektivitäten für den EUV-Wellenlängebereich aufweisen.
Zum Beispiel kann bei dem zu den 11 und 12 verwendeten Schichtdesign als zweites Ausführungsbeispiel gemäß 2 mit der Schichtabfolge: 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 ein Schichtteilsystem ASL mit Sauerstoffdotierung, welches 10 bis 15 Perioden der Schichtabfolge (1 Si 0,5 C 2 Mo) mit Zahlenangaben in der Einheit [nm] aufweist, wie folgt verwendet werden: Substrat /.../ (1 Si 0,5 C 2 Mo)·10/(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
Entsprechend lässt sich das zu den 13 und 14 verwendete Schichtdesign als drittes Ausführungsbeispiel gemäß 3 mit einem weiteren Schichtteilsystem ASL angeben zu: Substrat /.../ (1 Si 0,5 C 2 Mo)·10/(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
Während bei diesen beiden genannten Breitband-Beschichtungen bereits 10 bis 15 Perioden eines Schichtteilsystems ASL mit Sauerstoffdotierung genügen, die Druckspannungen der Breitband-Beschichtungen durch die mittels Sauerstoffdotierung verstärkten Zugspannungen des Schichtteilsystems ASL auszugleichen, müssen hingegen etwa 20 bis 25 Perioden eines solchen Schichtteilsystems ASL bei einer Schmalband-Beschichtung, welche für Einfallswinkel von 0° bis etwa 10° optimiert ist, eingesetzt werden. Dies liegt daran, dass solche Schmalband-Beschichtungen in der Regel als sogenannte „Monostacks” mit vielen Perioden einer bestimmten Schichtabfolge mit geringem Molybdänanteil ausgeführt sind und somit durch die vielen Perioden eine hohe Druckspannung aufweisen.
Tabelle 7 gibt eine Übersicht von solchen Schmalband-Beschichtungen mit unterschiedlichen Schichtteilsystemen ASL mit Sauerstoffdotierung im Vergleich zu einem Schichtteilsystem ASL des Standes der Technik (Probe 1) ohne eine solche Dotierung. Dabei umfassen die Schmalband-Beschichtungen jeweils ein aus 50 Perioden P₃ bestehendes Schichtteilsystem P''' gemäß 4 mit der Schichtabfolge (3,8 Si 0,5 C 2,2 Mo 0,5 C) mit Zahlenangaben in der Einheit [nm] und weisen eine Reflektivität von mehr als 60% für den EUV-Wellenlängenbereich bei einem Einfallswinkel von 0° auf. Alle Proben 1 bis 5 umfassen entsprechend 4 ein Schichtteilsystem ASL, welches 50 Perioden der Schichtabfolge (1 Si 0,5 C 2 Mo) mit Zahlenangaben in der Einheit [nm] aufweist. Bei der Beschichtung der Proben 2 bis 5 wurde ein unterschiedlicher Sauerstoffpartialdruck zwischen 1·10^–7 mbar und 1·10^–5 mbar durch Zugabe von Sauerstoff in die Beschichtungsanlage eingestellt. Hierdurch sind die unterschiedlichen Schichtteilsystem ASL der Proben 2 bis 5 mit Sauerstoff zwischen 10 ppb und 0,1%, insbesondere zwischen 50 ppb und 50 ppm dotiert. Das Schichtteilsystem ASL der Probe 1 wurde hingegen bei einem normalen Restgasdruck einer Beschichtungsanlage entsprechend einem Sauerstoffpartialdruck von weniger als 10^–9 mbar beschichtet. Daher wird dieses Schichtsystem ASL der Probe 1 als ein bekanntes Schichtsystem des Stand der Technik angesehen, da sich die Periodendicken und der Molybdänanteil dieses Schichtsystems nicht von bekannten Schichtsystemen ASL zur Spannungskompensation unterscheidet. Die Beschichtung aller Proben 1 bis 5 erfolgte dabei durch Magnetronsputtern bei einem Arbeitsdruck von 4·10^–4 mbar des Arbeitsgases Krypton.

Die in der Tabelle 7 angegebenen Gesamtschichtspannung der Schichtanordnung und die Reflektivität wurden nach der Beschichtung jeder einzelnen Probe gemessen. Aus dieser gemessenen Gesamtschichtspannung resultiert unter Berücksichtigung der theoretischen Druckspannung des jeweiligen Schichtteilsystems P''' die angegebene Zugspannung des Schichtteilsystems ASL. Dabei sind alle angegebenen Spannungen zum Vergleich auf 1 nm Periodendicke der jeweiligen Periode normiert. Es ist deutlich anhand dieser berechneten Zugspannung des Schichtteilsystems ASL in Tabelle 7 zu erkennen, dass bei einem an sich gleichen Schichtteilsystem ASL mit der gleichen Periodenanzahl und der gleichen Schichtabfolge durch die Sauerstoffzugabe während der Beschichtung aufgrund der hierbei stattfindenden Dotierung sich die jeweilige Zugspannung innerhalb des Schichtteilsystems ASL einstellt. Somit lässt sich die Zugspannung durch Sauerstoffdotierung innerhalb des weiteren Schichtteilsystems ASL derart erhöhen, dass bereits bei einer Gesamtdicke D_ASL des Schichtteilsystems von unter 200 nm eine nahezu spannungsfreie Schichtanordnung resultiert. Ohne eine solche Dotierung sind hierzu etwa 70–80 Perioden des angegebenen Schichtteilsystems ASL mit einer Gesamtdicke von 245–280 nm notwendig. Neben einer Reduzierung der Anzahl der Perioden bzw. der Gesamtdicke des weiteren Schichtteilsystems ASL lässt sich somit auch aufgrund dünner bzw. weniger Perioden die Rauheit des weiteren Schichtteilsystems reduzieren, so dass die Oberflächenrauheit der die Schichtanordnung abschließenden Schicht weniger als 0,2 nm rms HSFR, insbesondere weniger als 0,1 nm rms HSFR beträgt. Die Dicke der Perioden des Schichtteilsystems ASL kann hierbei auf 5 nm oder weniger, insbesondere auf 3,5 nm oder weniger begrenzt werden, wodurch dicke und somit raue Molybdänschichten vermieden werden. Die Zugspannung des Schichtteilsystems ASL mit den angegebenen 50 Perioden lasst sich durch die Dotierung von einer leichten Druckspannung der Probe 1 bei –12 MPa auf Zugspannungen von + 241 MPa bei Probe 2 bis hin zu 760 MPa bei Probe 5 erhöhen. Dementsprechend lassen sich Schichtteilsystem ASL mit Sauerstoffdotierung erzeugen, deren normierte Spannung je nach Molybdänanteil oberhalb einer linearen Spannungskennlinie liegt, welche sich aus dem Eckpunkt von –300 MPa bei einem Molybdänanteil von 0,3 und einer Steigung von 80 MPa pro Zuwachs von 0,1 im Molybdänanteil ergibt.

Proben-Nr.	1 Stand der Technik	2	3	4	5
O₂-Partialdruck	< 1E-9 mbar	1E-7 mbar	5E-7 mbar	1E-6 mbar	1E-5 mbar
P''' = 50 × P₃ P₃ d₃ [nm]	Si/C/Mo/C 3,8/0,5/2,2/0,5	Si/C/Mo/C 3,8/0,5/2,2/0,5	Si/C/Mo/C 3,8/0,5/2,2/0,5	Si/C/Mo/C 3,8/0,5/2,2/0,5	Si/C/Mo/C 3,8/0,5/2,2/0,5
ASL = 50 × P_ASL P_ASL d_ASL [nm]	Si/C/Mo 1/0,5/2	Si/C/Mo 1/0,5/2	Si/C/Mo 1/0,5/2	Si/C/Mo 1/0,5/2	Si/C/Mo 1/0,5/2
Spannung gesamt [MPa]	–307	–224	–170	–100	–47
Spannung P''' [MPa]	–450	450	–450	–450	–450
berechnete Spannung ASL [MPa]	–12	+241	+406	+600	+760
Reflektivität bei 0°	67,4	66,7%	66,7%	66,5%	66,4%

Tabelle 7: Übersicht von Proben 2 bis 5 von Schmalband-Beschichtungen mit unterschiedlichen Schichtteilsystemen ASL mit Sauerstoffdotierung aufgrund unterschiedlicher Sauerstoffzugabe im Vergleich zum Stand der Technik (Probe 1).

Prinzipiell ist es auch denkbar, das Schichtteilsystem P''' mit Sauerstoff zu dotieren, um dessen Druckspannung zu erniedrigen. Jedoch führt dies zu hohen Reflektivitätsverlusten, welche für einen Spiegel für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage unerwünscht sind.
Darüber hinaus ist es möglich, innerhalb eines Schichtteilsystems P''', welches zur hohen Reflektivität eines EUV-Spiegels beiträgt, einen z. B. graduellen Übergang der Sauerstoffdotierung zu realisieren, so dass die dem Substrat am nächsten gelegenen Schichten des Schichtteilsystems P''' eine höhere Sauerstoffdotierung aufweisen, als die dem Substrat am Entferntesten gelegenen Schichten. In diesem Fall bilden die dem Substrat am nächsten gelegenen und mit Sauerstoff dotierten Schichten des Schichtteilsystems P''' das Schichtteilsystem ASL im Sinne dieser Anmeldung, sofern die Sauerstoffdotierung dieser Schichten mehr als 10 ppb und weniger als 0,1%, insbesondere mehr als 50 ppb und weniger als 50 ppm beträgt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10155711 A1 [0003]
US 7203275 B2 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

U. Dinger et al. „Mirror substrates for EUV-lithography: progress in metrology and optical fabrication technology” in Proc. SPIE Vol. 4146, 2000 [0008]

Claims

Spiegel (1a; 1b; 1c; 1d) für den EUV-Wellenlängenbereich aufweisend eine Reflektivität von größer 40% für mindestens einen Einfallswinkel zwischen 0° und 25° umfassend ein Substrat (S) und eine Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung mindestens ein Schichtteilsystem (ASL) umfasst, welches aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden (P_ASL) an Einzelschichten (L_ASL, B, H_ASL) aus unterschiedlichen Materialien besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtteilsystem (ASL) eine Sauerstoffdotierung zwischen 10 ppb und 0,1%, insbesondere zwischen 50 ppb und 50 ppm aufweist.
Spiegel (1a; 1b; 1c; 1d) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, wobei die Schichtanordnung mindestens ein zusätzliches Schichtteilsystem (P', P'', P''') umfasst, welches aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden (P₁, P₂, P₃) an Einzelschichten besteht, wobei die Perioden (P₁, P₂, P₃) zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht (H', H'', H''') und eine niedrig brechende Schicht (L', L'', L''') umfassen.
Spiegel (1a; 1b; 1c; 1d) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, wobei das Schichtteilsystem (ASL) mit Sauerstoffdotierung eine Gesamtdicke (D_ASL) von weniger als 200 nm aufweist.
Spiegel (1a; 1b; 1c; 1d) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, wobei das Schichtteilsystem (ASL) mit Sauerstoffdotierung eine Spannung aufweist, welche je nach Molybdänanteil oberhalb einer linearen Spannungskennlinie liegt, welche sich aus dem Eckpunkt von –300 MPa bei einem Molybdänanteil von 0,3 und einer Steigung von 80 MPa pro Zuwachs von 0,1 im Molybdänanteil ergibt.
Spiegel (1a; 1b; 1c; 1d) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, wobei der Betrag der Gesamtschichtspannung der Schichtanordnung weniger als 100 MPa, insbesondere weniger als 50 MPa, besonders bevorzugt weniger als 20 MPa beträgt.
Spiegel (1a; 1b; 1c; 1d) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, wobei der Betrag der Zugspannung des Schichtteilsystems (ASL) mit Sauerstoffdotierung mehr als 240 MPa, insbesondere mehr als 400 MPa, besonders bevorzugt mehr als 600 MPa beträgt.
Spiegel (1a; 1b; 1c; 1d) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, wobei die Anzahl (N_ASL) der Perioden (P_ASL) des Schichtteilsystems (ASL) mit Sauerstoffdotierung 50 oder weniger beträgt.
Spiegel (1a; 1b; 1c; 1d) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, wobei das Schichtteilsystem (ASL) mit Sauerstoffdotierung eine Dicke (d_ASL) der Perioden (P_ASL) von 5 nm oder weniger, insbesondere von 3,5 nm oder weniger aufweist.
Spiegel (1a; 1b; 1c; 1d) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, wobei die Einzelschichten des Schichtteilsystems (ASL) mit Sauerstoffdotierung aus Materialien bestehen, welche ausgewählt oder als Verbindung zusammengesetzt sind aus der Gruppe der Materialien: Molybdän, Silizium, 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; 1d) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, wobei die Reflektivität bei senkrechtem Lichteinfall mehr als 60% und die Anzahl (N_ASL) der Perioden (P_ASL) des Schichtteilsystems (ASL) mit Sauerstoffdotierung mehr als 20, insbesondere mehr als 25 beträgt.
Spiegel (1a; 1b; 1c; 1d) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, wobei eine mittlere Reflektivität bei einem Einfallswinkelintervall von 4,8° oder größer und bei einem maximalen Einfallswinkel von 27,2° mehr als 39,2%, sowie die Anzahl (N_ASL) der Perioden (P_ASL) des Schichtteilsystems (ASL) mit Sauerstoffdotierung mehr als 15, insbesondere mehr als 20 beträgt.
Spiegel (1a; 1b; 1c; 1d) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 2, wobei die Materialien der zwei die Perioden (P₁, P₂, P₃) bildenden Einzelschichten (L', H', L'', H'', L''', H''') des mindestens einen Schichtteilsystems (P', P'', P''') 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.
Spiegel (1a; 1b; 1c; 1d) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 2, wobei das Schichtteilsystem (ASL) mit Sauerstoffdotierung zwischen dem Substrat und dem mindestens einen Schichtteilsystem (P', P'', P''') angeordnet ist.
Spiegel (1a; 1b; 1c; 1d) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Oberflächenrauheit der die Schichtanordnung abschließenden Schicht weniger als 0,2 nm rms HSFR, insbesondere weniger als 0,1 nm rms HSFR beträgt.
Verfahren zum Beschichten eines Spiegels (1a; 1b; 1c; 1d) für den EUV-Wellenlängenbereich nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass bei der Beschichtung des Schichtteilsystems (ASL) mit Sauerstoffdotierung ein Sauerstoffpartialdruck von größer 10^–9 mbar, insbesondere von größer 10^–7 mbar vorliegt.
Verfahren zum Beschichten eines Spiegels (1a; 1b; 1c; 1d) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 15, wobei die Beschichtung des Schichtteilsystems (ASL) mit Sauerstoffdotierung durch Magnetronsputtern bei einem Arbeitsgasdruck von wenigstens 10 mbar vorgenommen wird.
Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie umfassend einen Spiegel (1a; 1b; 1c; 1d) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, sowie einen mit einem Verfahren gemäß der Ansprüche 15 bis 16 hergestellten Spiegel (1a; 1b; 1c; 1d).
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie umfassend ein Projektionsobjektiv nach Anspruch 17.