DE102011016769A1

DE102011016769A1 - EUV-Spiegelmodul

Info

Publication number: DE102011016769A1
Application number: DE102011016769A
Authority: DE
Inventors: Jacques Kools
Original assignee: Media Lario SRL
Current assignee: Media Lario SRL
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2011-12-15
Anticipated expiration: 2031-04-13
Also published as: NL2006547A; NL2006547C2; US20110255068A1; US8810775B2; JP2011238904A; DE102011016769B4

Abstract

Ein EUV-Spiegelmodul wird offenbart, das ein Substrat mit einer gekrümmten oberen Fläche und einen gekrümmten elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel umfasst. Ein selbstausgleichendes Bondingmaterial wird zwischen dem Substrat und dem elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel angeordnet. Das Bondingmaterial ist bei einer Schmelztemperatur fließfähig und ist selbstausgleichend, um den Bereich zwischen dem Substrat und dem elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel konform auszufüllen, und bindet das Substrat und den elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel. Das Substrat kann mindestens einen Kühlkanal zum Kühlen des Spiegelmoduls aufweisen.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Spiegel und insbesondere auf ein Extrem-Ultraviolett-(EUV)-Spiegelmodul, gebildet aus einer elektrogeformten bzw. galvanogeformten Hülle bzw. Schale, einem Trägersubstrat und einem leitfähigen Bonding-Material, zur Verwendung in einem EUV-Lithographie-System.
HINTERGRUND STAND DER TECHNIK
Die EUV-Lithographie wird gegenwärtig fortgeführt als Lithographieverfahren der nächsten Generation für die Herstellung von Halbleiterschaltkreisen mit Linienbreiten unterhalb 50 nm. Die elektromagnetische EUV-Strahlung hat typischerweise eine Wellenlänge im Bereich von 10 bis 15 nm (z. B. 13,5 nm). Während die EUV-Lithographie ein Drucken von außerordentlich feinen Merkmalen, ohne Verformungen bzw. Verzerrungen aufgrund der Beugung ermöglicht, erfordert diese einen Satz von hochpräzisen Spiegeln, die hohe Formgenauigkeit mit außerordentlich geringer Oberflächenrauhigkeit auf atomarem Niveau kombinieren.
Zusätzlich zu diesen strikten optischen Voraussetzungen müssen die hochpräzisen Spiegel für den Betrieb in einer Hochvakuum-Umgebung geeignet sein. Wo hochpräzise Spiegel als EUV-Kollektoren in einem EUV-Kollektorsystem eingesetzt werden, müssen sie einer aggressiven Plasmaumgebung standhalten, wo hohe thermische Flüsse vorhanden sind. Als eine Folge müssen die EUV-Spiegel unter Verwendung von (Ultra)-Hochvakuum-geeigneten Materialien und Techniken hergestellt werden, wobei auch eine Fähigkeit des thermischen Managements für bestimmte Anwendungen vorliegen muss.
Ein herkömmliches Verfahren zum Bilden eines hochpräzisen EUV-Spiegels ist, ein relativ dickes Substrat maschinell zu bearbeiten und zu polieren. Beispielsweise weist ein typischer polierter Silicium-, ZERODUR- oder Siliciumcarbid-Spiegel eine Substratdicke von etwa 5 bis 10 cm auf. Ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines hochpräzisen Spiegels ist es, einen Spiegel vom dünnen Hüllen- bzw. Schalen-Typ zu bilden, beispielsweise durch Elektro- oder Galvanoformen. Eine elektro- bzw. galvanogeformte Spiegelhülle bzw. -schale weist eine Dicke von etwa 1 bis 2 mm auf. Diese zwei Spiegel-Typen haben deutlich verschiedene thermische Eigenschaften, wie thermische Masse, thermische Leitfähigkeit und thermischer Ausdehnungskoeffizient, genauso wie verschiedene mechanische Eigenschaften, wobei die bemerkenswerteste die strukturelle Steifigkeit bzw. Starrheit darstellt.
Ein Vorteil beim Herstellen eines hochpräzisen Spiegels unter Verwendung eines relativ dicken Substrats ist, dass dessen thermische und mechanische Eigenschaften im Allgemeinen wünschenswerter sind als jene einer elektro- bzw. galvanogeformten Spiegelhülle bzw. -schale, die typischerweise eine gewebeähnliche mechanische Trägerstruktur erfordert. Andererseits ist ein Vorteil des Herstellens eines elektro- bzw. galvanogeformten hochpräzisen Spiegels, dass die Oberflächenform ohne weiteres unter Verwendung einer Spindel reproduziert werden kann, und die Oberfläche mit hoher Präzision, die benötigt wird, um die strikten optischen Leistungsfähigkeitsanforderungen zu erfüllen, hergestellt werden kann.
Dem gemäß besteht ein Bedarf nach EUV-Spiegelsystemen und -verfahren, wobei ein relativ dünner elektro- bzw. galvanogeformter Spiegel in einem optischen System, wie einem EUV-Lithographiesystem verwendet werden kann, das ausgestaltet ist, um relativ dicke herkömmliche Spiegel einzusetzen.
ZUSAMMENFASSUNG
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Offenbarung werden in der detaillierten Beschreibung, die folgt, dargestellt und sind teilweise ohne weiteres dem Fachmann im Stand der Technik aus der Beschreibung ersichtlich oder werden durch Umsetzung der Offenbarung, wie hier beschrieben, einschließlich der detaillierten Beschreibung, die folgt, der Ansprüche genauso wie der beigefügten Zeichnungen, in die Praxis erkannt.
Ein Aspekt der Offenbarung ist ein EUV-Spiegelmodul, das ein Substrat umfasst, mit einem Körper mit einer gekrümmten oberen Fläche und einem elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel mit vorder- und rückseitigen gekrümmten Flächen.
Ein selbstausgleichendes bzw. selbstregulierendes Bondingmaterial wird zwischen der Substratoberseite und der elektrogeformten bzw. galvanogeformten Spiegelrückfläche angeordnet. Das Bondingmaterial ist bei einer Schmelztemperatur fließfähig und dient dazu, das Substrat bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts an den elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel zu binden.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist ein EUV-Lithographiesystem zum Beleuchten einer reflexiven beziehungsweise reflektiven Maske. Das System umfasst eine Quelle einer EUV-Strahlung und ein EUV-Kollektorsystem, das das EUV-Spiegelmodul der vorliegenden Offenbarung umfasst. Das EUV-Kollektorsystem ist aufgebaut, um die EUV-Strahlung aufzunehmen und gesammelte EUV-Strahlung zu bilden. Das System umfasst ebenfalls ein Beleuchtungsgerät, beziehungsweise Beleuchtungsvorrichtung aufgebaut, um die gesammelte EUV-Strahlung aufzunehmen und verdichtete EUV-Strahlung zur Beleuchtung des reflexiven beziehungsweise reflektiven Retikels zu bilden.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zum Bilden eines EUV-Spiegelmoduls. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Substrats mit einem Körper mit einer gekrümmten oberen Fläche und Bereitstellen eines elektro- bzw. galvanogeformten Spiegels mit gekrümmten Vorder- und Rückflächen. Das Verfahren umfasst ebenfalls das Anordnen eines selbstausgleichenden Bondingmaterials zwischen der Substratoberfläche und der elektro- bzw. galvanogeformten Spiegelrückfläche, wobei das Bondingmaterial einen Schmelzpunkt aufweist. Das Verfahren umfasst ebenfalls das Erwärmen des Bondingmaterials auf dessen Schmelzpunkt, wodurch bewirkt wird, dass das Bondingmaterial zwischen die Substratoberfläche und die elektro- bzw. galvanogeformte Spiegelrückfläche fließt. Das Verfahren umfasst zusätzlich das Abkühlen des Bondingmaterials unterhalb dessen Schmelzpunktes, wobei eine thermisch leitfähige Bindung zwischen dem elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel und dem Substrat gebildet wird.
Es ist zu verstehen, dass sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung Ausführungsformen der Offenbarung darlegt, und einen Überblick oder Rahmen zum Verständnis der Art und des Charakters der Offenbarung, wie sie hier beansprucht wird, bereitstellen soll. Die beigefügten Zeichnungen sollen weiteres Verständnis der Offenbarung bereitstellen und sind in diese Beschreibung einbezogen oder stellen einen Teil dieser dar. Die Zeichnungen veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung und zusammen mit der Beschreibung dienen sie dazu, die Prinzipien und Betriebsweisen der Offenbarung zu erläutern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Explosions-Querschnittsansicht eines beispielhaften EUV-Spiegelmoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 zeigt das zusammengebaute EUV-Spiegelmodul von 1;
3A ist eine schematische Seitenansicht des EUV-Spiegelmoduls und zeigt das Bondingmaterial, angeordnet zwischen dem elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel und dem Substrat im Bereich R vor dem Schmelzen und Fließen des Bondingmaterials;
3B ist dieselbe wie 3A, aber zeigt die Anwendung von Wärme auf das Bondingmaterial;
3C ist ähnlich zu 1 und zeigt die Bondingschicht, wie sie geflossen ist, und konform bzw. oberflächengetreu den Bereich R ausfüllt;
4 ist ähnlich zu 2 und veranschaulicht eine Beispielausführungsform, worin das Substrat mindestens einen Kühlkanal aufweist;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Substrats mit einer Vielzahl von radialen Kühlkanälen, die sich zu einem außenseitigen Kühlkanal in Flüssigkeitsaustausch-zulassender Verbindung befinden;
6 ist eine Querschnittsansicht eines beispielhaften EUV-Spiegelmoduls mit Eintritts- und Austrittskühlleitungen, jeweils verbunden mit Eintritts- und Austrittskühlflüssigkeitsquellen;
7 ist eine schematische Ansicht des EUV-Spiegelmoduls von oben und veranschaulicht den Kühlflüssigkeits-Fließweg, der radiale Fließpfade (FPR) (radial flow paths) aufweist, die sich mit einem Außenseitenfließpfad (FPO) (outside flow path) kreuzen;
8 ist eine Ansicht eines beispielhaften EUV-Spiegelmoduls mit konzentrisch angeordneten Kühlkanälen von oben; und
9 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften EUV-Lithographiesystems, das das EUV-Spiegelmodul der vorliegenden Offenbarung einsetzt.
Die verschiedenen in der Zeichnung dargestellten Elemente sind nur repräsentativ und nicht notwendigerweise im Maßstab gezeichnet. Bestimmte Abschnitte hiervon können übertrieben sein, während andere minimiert sein können. Die Zeichnung soll eine Beispielausführungsform der Offenbarung veranschaulichen, die vom Fachmann im Stand der Technik verstanden und in geeigneter Weise durchgeführt werden kann.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 ist eine Explosions-Querschnittsansicht eines beispielhaften EUV-Spiegelmoduls (”Spiegelmodul”) 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung. 2 ist eine Querschnittsansicht des zusammengebauten Spiegelmoduls 10.
Das Spiegelmodul 10 weist eine zentrale Achse A1 auf und enthält ein relativ dickes Trägersubstrat (”Substrat”) 20 mit einem Substratkörper 21 mit einer gekrümmten oberen Fläche 22 und einer äußeren Kante 26. Das Spiegelmodul 10 umfasst ebenfalls einen relativ dünnen elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel 30 mit einer vorderen Fläche 32, einer rückwärtigen Fläche 34 und einer äußeren Kante 36. Das Spiegelmodul 10 umfasst ebenfalls ein selbstregulierendes bzw. selbstausgleichendes Bondingmaterial 40, angeordnet zwischen der oberen Substratfläche 22 und der elektro- bzw. galvanogeformten Spiegelrückfläche 34, das das Substrat an den elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel bindet.
In einer Beispielausführungsform weist das Bondingmaterial 40 gute thermische Leitfähigkeit auf, die zwischen der oberen Substratfläche 22 und der elektro- bzw. galvanogeformten Spiegelrückfläche 34 thermische Leitfähigkeit bereitstellt. Ein Bereich R, in dem sich das Bondingmaterial 40 befindet, ist zwischen der oberen Substratfläche 22 und der Spiegelfläche 34 gezeigt. Dieser Bereich R ist in der Praxis relativ schmal, und das Bondingmaterial 40 ist selbstjustierend bzw. selbstausgleichend, um den Bereich konform aufzufüllen, wenn das Spiegelmodul zusammengesetzt wird, wie nachfolgend in Zusammenhang mit den 3A bis 3C beschrieben.
In einer Beispielausführungsform beziehungsweise beispielhaften Ausführungsform weist das Spiegelmodul 10 im Wesentlichen die selben mechanischen Abmessungen, relevanten physikalischen Eigenschaften und optischen Funktionen auf wie ein einzelner dicker monolithischer Spiegel, der unter Verwendung herkömmlicher Spiegelherstellungsverfahren hergestellt wurde. Eine beispielhafte Dicke eines Substrats 20 beträgt zwischen 5 und 10 cm. Eine beispielhafte Dicke eines elektro- bzw. galvanogeformten Spiegels 30 beträgt zwischen 1 und 2 mm. Eine beispielhafte Dicke eines Bondingmaterials 40 beträgt zwischen 10 μm und 1000 μm.
Die obere Substratfläche 22 muss nicht die exakte Oberflächengestalt wie der elektro- bzw. galvanogeformte Spiegel 30 aufweisen, da das Bondingmaterial 40 als ursprünglich deformierbare Zwischenschicht zwischen dem Substrat und dem elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel dient, wie nachfolgend beschrieben. In einem Beispiel weist die obere Substratfläche 22 eine intermediäre Oberflächengenauigkeit von z. B. 10 μm auf. Eine derartige Oberflächengenauigkeit kann mit herkömmlichen Verarbeitungsverfahren mit vernünftigen Kosten erreicht werden. Versuche an einem beispielhaften Spiegelmodul 10 zeigen, dass die Formgenauigkeit der elektro- bzw. galvanogeformten Spiegelvorderfläche 32 viel besser aufrechterhalten werden kann als die Oberflächengenauigkeit einer maschinell bearbeiteten Substratfläche 22, d. h. auf etwa 1 μm des quadratischen Mittels (RMS) (root-mean square). Somit weisen in einem Beispiel die elektro- bzw. galvanogeformten Spiegelvorder- und -rückflächen 32 und 34 eine Krümmung (Oberflächengestalt) auf, die nur in etwa oder im Wesentlichen mit der Substratfläche 22 übereinstimmt.
In einer Beispielausführungsform werden das Substrat 20 und der elektro- bzw. galvanogeformte Spiegel 30 aus dem gleichen Material hergestellt, so dass mindestens diese zwei Komponenten des Spiegelmoduls einen im Wesentlichen gleichförmigen thermischen Ausdehnungskoffizienten (CTE) (coefficient of thermal expansion) aufweisen.
Beispielmaterialien für das Substrat 20 umfassen Nickel, Nickellegierungen, Kupfer und Kupferlegierungen, Silicium, Siliciumcarbid und ZERODUR. Beispielhafte Materialien für einen elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel 30 umfassen Nickel, Nickellegierungen, Kupfer und Kupferlegierungen.
Ein beispielhaftes Bondingmaterial 40 ist ein Niedertemperatur-Bonding-Lötzinn, wie jene, die Indium umfassen (z. B. Indalloy 3, das aus 90% In und 10% Ag besteht). In einem Beispiel liegt das Bondingmaterial 40 in der Form einer metallischen Folie (z. B. eine Indiumfolie oder eine Folie auf Indiumbasis) vor, z. B. mit 200 μm Dicke. Das Bondingmaterial 40 weist bevorzugt einen relativ niedrigen Schmelzpunkt T₄₀ auf, z. B. im Bereich von 140 bis 250°C. Ein typischer Schmelzpunkt T₄₀ eines Lötzinns auf Indiumbasis beträgt etwa 150°C. Ein relativ niedriger Schmelzpunkt T₄₀ ermöglicht, dass das Bondingmaterial 40 in seiner festen Form in einem Bereich R zwischen dem Substrat 20 und einem elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel 30 bei Raumtemperatur angeordnet werden kann. Ein Beispiel für diesen Aufbau ist in der schematischen Querschnittsansicht von 3A veranschaulicht. Es ist festzuhalten, dass im Beispiel von 3A der Bereich R zu diesem Zeitpunkt nicht vollständig mit Bondingmaterial 40 versehen ist. Dies könnte beispielsweise der Fall sein, wo das Bondingmaterial 40 in Form einer metallischen Folie vorliegt. Andere beispielhafte Bondingmaterialien 40 umfassen Gallium, Zinn und Blei.
Die Bondingmaterialien 40 in Form eines metallisch-leitenden Materials, wie Indium, haben den Vorteil, dass sie für den Betrieb in einem ultra hohen Vakuum oder einer aggressiven Plasmaumgebung geeignet sind. Anders als organische Epoxide zersetzt sich oder entgast Indium nicht, selbst wenn es einem Plasma ausgesetzt wird.
Wenn das Bondingmaterial 40 einmal so angeordnet ist, dann wird mit Bezug auf 3B das Bondingmaterial 40 mit einer Hitze H auf dessen Schmelztemperatur T₄₀ erhitzt (z. B. in einem Vakuumofen), wobei es sein Fließen selbst abgleicht und den Bereich R zwischen dem Substrat 20 und dem elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel 30 konform auffüllt, wie in 3C gezeigt. Das Spiegelmodul 10 wird dann unterhalb der Schmelztemperatur T₄₀ abgekühlt, wobei das Bondingmaterial 40 in feste Form übergeht und dazu dient, das Substrat 20 an den elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel 30 zu binden, wodurch das endgültige Spiegelmodul 10 gebildet wird.
Es ist festzuhalten, dass das Bondingmaterial 40, wenn es geschmolzen ist, dazu in der Lage ist, zu fließen und jegliche Oberflächenunregelmäßigkeiten in der oberen Substratfläche 22 aufzufüllen und so im Allgemeinen Unterschiede in der Krümmung zwischen der oberen Substratfläche und der Krümmung der elektro- bzw. galvanogeformten Spiegelrückfläche 34 auszugleichen. In der Ausführungsform, wo das Bondingmaterial 40 gute thermische Leitfähigkeit besitzt, dient es auch dazu, ausreichenden thermischen Kontakt zwischen dem Substrat 20 und dem elektrogeformten Spiegel 30 bereitzustellen.
Während dieses selbstausgleichenden Schritts besteht keine Notwendigkeit für eine starre mechanische Verformungsbehinderung des Spiegelmoduls 10, weil das fließende Bondingmaterial keine Steifigkeit aufweist. Daher neigt der elektro- bzw. galvanogeformte Spiegel 30 dazu, sich auf seine intrinsische freistehende Form einzustellen, mit einigen vorhersehbaren und systematisch weitreichenden Einstellungen für die Kapillarkräfte und thermische Expansion. Das fließende Bondingmaterial 40 stellt sich auf Fluktuationen für kurze Strecken im Bereich R zwischen der oberen Substratfläche 22 und der Spiegelfläche 34 selbst ein.
In einem Beispiel wird/werden eine oder beide Substratflächen 22 und die elektro- bzw. galvanogeformte Spiegelrückfläche 34 behandelt, um das Bondingverfahren zu erleichtern, indem eine Adhäsions- oder Benetzungsschicht auf einer oder beiden dieser Flächen abgeschieden wird.
Gekühltes Spiegelmodul
Es gibt viele optische Systemumgebungen, wie jene im Zusammenhang mit einem EUV-Lithographiesystem, Laserfusionssystemen oder Synchrotronspiegeln, in denen ein Erhitzen die Temperatur des Spiegelmoduls 10 über die Bondingmaterial-Schmelztemperatur T₄₀ hinaus erhöhen könnte, oder die Spiegelfläche deformieren könnte. Mit Bezug auf 4 ist somit ein beispielhaftes Spiegelmodul 10 ähnlich zu 1 gezeigt, aber dieses umfasst weiterhin mindestens einen Kühlkanal 100, gebildet im Substrat 20. Wo multiple Kühlkanäle 100 verwendet werden, oder wo Bereiche desselben Kühlkanals angrenzend vorliegen, ist es bevorzugt, dass die Kühlkanäle (oder Kühlkanalbereiche) ausreichend voneinander beabstandet sind, um ein schädliches „Durchdrücken” bzw. „Durchschlagen” der Kühlkanäle zu reduzieren oder zu eliminieren. „Durchdrücken” beziehungsweise „Durchschlagen” ist ein Phänomen, wobei eine Spiegelfläche während des Betriebs an Orten entsprechend dem darunter liegenden Kühlkanälen aufgrund einer nicht gleichförmigen Flächentemperatur geringfügig deformiert wird. Die Oberflächendeformationen liegen nur unter einer Wärmebelastung vor, und sind daher im Allgemeinen nicht durch visuelle Inspektion der Spiegelfläche sichtbar, aber sie können ausreichend groß sein, um eine Abweichung im Lichtpfad des Lichts, das auf den Spiegel auftrifft, bewirken, bis zu dem Punkt, wo die Spiegelleistungsfähigkeit unter thermischer Belastung ernsthaft beeinträchtigt wird.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Substrats 20 und zeigt radial orientierte Kühlkanäle 100, gebildet im Substratkörper 21. Eine Kühlflüssigkeit 110 (z. B. Wasser) fließt durch die radialen Kühlkanäle 100 vom Substratkörperzentrum radial nach außen und fließt um einen Außenseitenkühlkanal 100, der mit äußeren offenen Enden 102 der radialen Kühlkanäle in Flüssigkeitsaustauschzulassender Verbindung steht, um einen kontinuierlichen Kühlpfad durch das Substrat zu bilden. Diese spezielle Kühlkanalkonfiguration weist den Vorteil auf, dass höchste Kühlflüssigkeitsdichte und ein geringstes Durchschlagen nahe dem Spiegelmodulzentrum bereitgestellt wird, wodurch diese Ausgestaltung für Anwendungen bestens geeignet ist, bei denen die thermische Belastung im Zentrum des Spiegelmoduls am höchsten ist.
Die relativ dünne Schicht an Bondingmaterial 40 liefert einen ausreichenden thermischen Kontakt zwischen dem Substrat 20 und dem elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel 30 in der axialen Richtung, um zu ermöglichen, dass die Kühlkanäle 100 relativ nahe an der Substratfläche 22 angeordnet werden können, während ein Durchschlagen verhindert wird. In einem Beispiel sind die Kanäle 100 in einem Abstand D1 von der oberen Substratfläche 22 angeordnet, wobei der Abstand D1 im Bereich von 5 bis 20 mm liegt. Zusätzlich liefert das Substrat 20 eine effiziente laterale Wärmediffusion, die dazu dient, die Durchschlagseffekte durch Verwischen ihrer Druckbogen beziehungsweise „signature” abzuschwächen. Zusammengefasst können die Kühlkanäle 100 aufgebaut werden, um kurze und effiziente thermische Diffusionspfade vom elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel 30 zu den Kühlkanälen 100 bereitzustellen.
6 ist eine Seitenansicht eines beispielhaften Spiegelmoduls 10 und zeigt den Fließpfad einer Kühlflüssigkeit 110 durch das Substrat 20, wenn das Substrat die Kühlkanalkonfiguration, die in 4 gezeigt ist, aufweist. 7 ist eine Ansicht eines Spiegelmoduls 10 von oben, das schematisch die radialen und kreisförmigen Kühlflüssigkeitsfließpfade FPR und FPO durch das Substrat veranschaulicht.
Das Spiegelmodul 10 von 6 umfasst Eintritts- und Austrittskühlflüssigkeitseinheiten 120A und 120B, die die Kühlkanäle 100 über jeweilige Kühlleitungen 130A und 130B verbinden und die jeweils Kühlflüssigkeit 110 bereitstellen und aufnehmen.
8 ist eine Ansicht eines beispielhaften Spiegelmoduls 10 von oben, das konzentrische Kühlkanäle 100 aufweist, jeweils verbunden mit Eintritts- und Austrittskühlflüssigkeitseinheiten 120A und 120B. Hier dienen die Kühlflüssigkeitseinheiten als Kühlflüssigkeitssammelleitungen, die jeweils Kühlflüssigkeit 110 vom jeweiligen Kühlkanal bereitstellen und aufnehmen. Die Kühlkanäle 100 müssen nicht gleichmäßig voneinander beabstandet sein, und in den beispielhaften Ausführungsformen sind sie entweder näher am Zentrum des Spiegelmoduls 10 (wie definiert durch Achse A1) oder näher zur Kante (wie definiert durch die Substratkante 26) konzentriert, abhängig von der thermischen Belastungsverteilung über das Spiegelmodul.
Beispielsweise, wenn man eine Anwendung betrachtet, bei der das Spiegelmodul 10 verwendet wird, um einen kollimierten und im Wesentlichen gleichförmigen Lichtstrahl hoher Intensität zu reflektieren, durch den das Spiegelmodul 10 einer im Wesentlichen gleichförmigen Wärmebelastung unterzogen wird. In diesem Fall sind die Kühlkanäle 100 bevorzugt aufgebaut, um gleichmäßige Kühlung über den größten Teil, wenn nicht gar die gesamte Fläche, der elektro- bzw. galvanogeformten Spiegelvorderfläche 32 bereitzustellen. Andererseits, wenn man eine Anwendung betrachtet, in der das Spiegelmodul 10 verwendet wird, um einen im Wesentlichen nicht gleichförmigen Lichtstrahl hoher Intensität zu reflektieren, der das Spiegelmodul einer im Wesentlichen nicht gleichförmigen Wärmebelastung unterzieht. In diesem Fall sind die Kühlkanäle 100 bevorzugt aufgebaut, um eine nicht gleichförmige Kühlung über den größten Teil, wenn nicht gar die gesamte Fläche, der elektro- bzw. galvanogeformten Spiegelvorderfläche 32 in einer Art und Weise zu kühlen, die der erwarteten nicht gleichförmigen thermischen Belastung entspricht.
EUV-Lithographiesystem
9 ist ein beispielhaftes EUV-Lithographiesystem (”System”) 200 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Beispielhafte EUV-Lithographiesysteme sind beispielsweise offenbart in den US-Patentanmeldungen Nr. US 2004/0265712 A1, US 2005/0016679 A1 und US 2005/0155624 A1, wobei die Anmeldungen hier durch Bezugnahme einbezogen werden.
Das System 200 umfasst eine Systemachse AS und eine EUV-Lichtquelle LS, wie eine heiße Plasmaquelle, die eine EUV-Arbeitsstrahlung 202 bei λ = 13,5 nm emittiert. Die EUV-Strahlung 202 wird beispielsweise durch eine elektrische Entladungsquelle (z. B. ein entladungserzeugtes Plasma oder eine DPP-Quelle) oder durch einen Laserstrahl (lasererzeugtes Plasma oder LPP-Quelle) auf einem Target aus Lithium, Xenon oder Zinn erzeugt. Die EUV-Strahlung 202, die von einer derartigen LPP-Quelle emittiert wird, ist annähernd isotrop und in gängigen DPP-Quellen beschränkt durch die Entladungselektroden auf einen Quell-Emissionswinkel von etwa 60° oder mehr von der optischen Achse AS. Es ist festzuhalten, dass die Isotropie der LPP-Quelle, die Targetpellets verwendet, von der Masse des Targetpellets abhängt. Für Targets mit relativ hoher Masse ist die Emission anistrop, wobei der größte Teil der aufkommenden Strahlung aufgrund der Absorption in Vorwärtsrichtung durch die Targetmasse in Richtung des Laserstrahls zurück geworfen wird. Für ein LPP-Target mit geringer Masse, das fast vollständig durch den Laser ionisiert wird, ist die Emission viel näher an der Isotropie.
Das System 200 umfasst ein Spiegelmodul 10, wie oben beschrieben, das als ein EUV-Kollektorsystem 210 dient. Das Kollektorsystem 210 ist, angrenzend und stromabwärts der EUV-Lichtquelle LS (light source) angeordnet, wobei die Kollektorachse AC entlang der Systemachse AS liegt. Das EUV-Kollektorsystem 210 sammelt die EUV-Arbeits- bzw. -Betriebsstrahlung 202 von der EUV-Lichtquelle LS, die am Quellfokus SF (source focus) angeordnet ist, und bildet das Zwischenfokusbild SI (intermediate source Image) am Zwischenfokus IF (intermediate focus) aus.
Ein Beleuchtungssystem 216 mit einem Eintrittsende 217 und einem Austrittsende 218 ist entlang der Systemachse AS und angrenzend und stromabwärts des EUV-Kollektorsystems 210 angeordnet mit dem Eintrittsende 217 angrenzend an das EUV-Kollektorsystem. Das Beleuchtungssystem 216 nimmt am Eintrittsende 217 EUV-Strahlung 202 vom Zwischenquellbild SI auf und gibt einen im Wesentlichen gleichförmigen EUV-Strahlungsstrahl 220 (d. h. verdichtete EUV-Strahlung) am Austrittsende 218 aus. Im Falle das System 200 ein System vom Scan-Typ darstellt, wird der EUV-Strahlungsstrahl 220 typischerweise als eine im Wesentlichen gleichförmige Linie einer EUV-Strahlung 202 am reflexiven beziehungsweise reflektiven Retikel 236 gebildet, die über das Retikel scannt.
Ein optisches Projektionssystem 226 ist entlang einer (gefalteten) Systemachse AS stromabwärts des Beleuchtungssystems 216 angeordnet. Das optische Projektionssystem 226 weist ein Eintrittsende 227, gegenüberliegend dem Beleuchtungssystem-Austrittsende 218 auf, sowie ein entgegen gesetztes Ausgabeende 228. Ein reflexives Retikel 236 ist angrenzend an das optische Projektionssystem-Eingabeende 227 angeordnet und ein Halbleiterwafer 240 ist angrenzend an das optische Projektionssystem-Ausgabeende 228 angeordnet. Das Retikel 236 umfasst ein Muster (nicht gezeigt), das auf einen Wafer 240, der eine photosensitive Beschichtung (z. B. Photoresistschicht 242) umfasst, übertragen wird.
Im Betrieb bestrahlt der gleichförmig gebildete EUV-Strahlungstrahl 220 das Retikel 236 und wird hiervon reflektiert, und das Muster darauf wird auf der photosensitiven Fläche 242 des Wafers 240 durch das optische Projektionssystem 226 abgebildet. In einem Scan-System 200 scannt das Retikelbild über die photosensitive Fläche, um das Muster über dem Beleuchtungsfeld auszubilden. Das Scannen wird typischerweise erreicht durch Bewegen des Retikels 236 und des Wafers 240 in synchroner Art und Weise.
Wenn das Retikelmuster einmal abgebildet und auf dem Wafer 240 aufgezeichnet ist, wird der mit Muster versehene Wafer 240 dann unter Verwendung von standard-photolithographischen und Halbleiterverarbeitungstechniken verarbeitet, um integrierte Schaltungs-(IC)-Chips zu bilden.
Es ist festzuhalten, dass im Allgemeinen die Komponenten des Systems 200 entlang einer gemeinsamen gefalteten Achse AS in 9 aus Zwecken der Veranschaulichung gezeigt sind. Ein Fachmann im Stand der Technik wird verstehen, dass eine Abweichung zwischen Eintritts- und Austrittsachsen für verschiedene Komponenten vorliegen kann, wie für das Beleuchtungssystem 216 und für das optische Projektionssystem 226.
EUV-Spiegelmodul-Vorteile
In der Vergangenheit erforderte das Ersetzen eines herkömmlichen Spiegels durch einen elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel in einem optischen System mit hoher Leistungsfähigkeit wesentliche Systemänderungen. Zumindest musste die mechanische Montagestruktur für den Spiegel geändert werden. Wenn auch ein aktives thermisches Kontrollsystem verwendet wurde, musste dieses Kontrollsystem modifiziert werden, um die beträchtlich andere thermische Masse und den rückseitigen Infrarot-Reflexionskoeffizienten zu berücksichtigen. Als Folge war es sehr wahrscheinlich, dass andere Systemkomponenten, wie die Montagestufe, die Heizungsanordnung und die Kontrollelektronik, ebenfalls wesentlich modifiziert oder insgesamt geändert werden mussten.
Das Spiegelmodul 10 vereinfacht im hohen Maße das Vorhaben des Austauschs des herkömmlichen Spiegels durch einen elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel in einem optischen System. Das Spiegelmodul 10 kann gebildet werden, um Abmessungen, eine thermische Masse, einen rückseitigen Reflexionskoeffizienten und andere Eigenschaften aufzuweisen, die sehr nahe an jenen eines insbesondere herkömmlichen Spiegels liegen. Beispielsweise im Falle eines Spiegelkollektors für eine lasererzeugte Plasma-(LPP)-Lichtquelle können 96 bis 99% des Volumens des Spiegelmoduls sehr nahe oder identisch ausgelegt werden zu demjenigen des Gegenstücks des herkömmlichen Spiegels. Weiterhin können die thermischen Eigenschaften des Spiegelmoduls ausreichend nahe an denjenigen des Gegenstücks des herkömmlichen Spiegels ausgelegt werden, so dass das thermische Verhalten der zwei Spiegel im optischen System im Wesentlichen dasselbe wäre. Somit kann vom Gesichtspunkt des optischen Systems her gesehen, ein Spiegelmodul der vorliegenden Offenbarung in einem optischen System mit sehr geringen Unterschieden und mit minimaler Einstellung oder Modifikation des optischen Systems und seiner Komponenten verwendet werden.
Auch weil die präzise maschinellen Bearbeitung und Superpolierung wesentliche Faktoren bei den Kosten herkömmlicher Spiegel darstellen, kann die Verwendung eines Spiegelmoduls für viele optische Systemanwendungen, die gegenwärtig herkömmliche Spiegel erfordern, kosteneffektiv sein.
Dem gemäß können kosteneffektive Module auf Basis von elektro- bzw. galvanogeformten Spiegeln als Ersatzteile von optischen Systemen verwendet werden, die ursprünglich ausgestaltet wurden, um einen herkömmlichen Spiegel einzusetzen.
Ein weiterer Vorteil des Spiegelmoduls 10 ist, dass die Verwendung eines Niedertemperatur-Bondingmaterials 40 es ermöglicht, das Spiegelmodul schnell auseinander zu nehmen, indem das Substrat 20 vom elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel 30 durch Erhitzen des Spiegelmoduls auf eine moderate Temperatur ”entbondet” bzw. ausgelöst wird. Dieses Auseinanderbauen kann beispielsweise zum Ende der Haltbarkeitsdauer des elektro- bzw. galvanogeformten Spiegels 30 oder dessen reflexiver Beschichtung durchgeführt werden, so dass ein neuer elektro- bzw. galvanogeformter Spiegel an das Substrat 20 gebondet werden kann, um ein überholtes Spiegelmodul zu bilden.
Es ist dem Fachmann im Stand der Technik offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Somit ist beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung die Modifikationen und Variationen dieser Offenbarung abdeckt, vorausgesetzt, sie liegen im Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente.
Die Erfindung umfasst Aspekte, die in den nachfolgenden Sätzen offenbart sind, die Teil der Beschreibung darstellen, aber keine Ansprüche sind:

1. Extrem-Ultraviolett-(EUV)-Spiegelmodul, umfassend: ein Substrat mit einem Körper mit einer gekrümmten oberen Fläche; einen elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel mit vorderen und rückwärtigen gekrümmten Flächen und ein selbstausgleichendes Bondingmaterial, angeordnet zwischen der oberen Substratfläche und der elektro- bzw. galvanogeformten Spiegelrückfläche, wobei das Bondingmaterial bei einer Schmelztemperatur fließfähig ist und dazu dient, das Substrat an den elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts zu binden.
2. EUV-Spiegelmodul nach Satz 1, wobei das Substrat und der elektro- bzw. galvanogeformte Spiegel aus dem gleichen Material gebildet sind.
3. EUV-Spiegelmodul nach Satz 2, wobei: das Substrat aus einem Substratmaterial gebildet ist, ausgewählt aus der Gruppe von Substratmaterialien, umfassend: Nickel, Nickellegierung, Kupfer, Kupferlegierung, Silicium, Siliciumcarbid und ZERODUR; und der elektro- bzw. galvanogeformte Spiegel gebildet ist aus einem Spiegelmaterial, ausgewählt aus der Gruppe von Spiegelmaterialien, umfassend: Nickel, Nickellegierung, Kupfer und Kupferlegierung.
4. EUV-Spiegelmodul nach Satz 1, wobei das Bondingmaterial mindestens eines von: Indium, Gallium, Zinn oder Blei umfasst.
5. EUV-Spiegelmodul nach Satz 1, wobei die Schmelztemperatur des Bondingmaterials zwischen 140 und 250°C liegt.
6. EUV-Spiegelmodul nach Satz 1, wobei das Bondingmaterial eine Dicke zwischen 10 μm und 1000 μm aufweist.
7. EUV-Spiegelmodul nach Satz 1, wobei die gekrümmte Substratfläche eine maschinell bearbeitete beziehungsweise gefärbte beziehungsweise mechanisch bearbeitete Fläche darstellt.
8. EUV-Spiegelmodul nach Satz 1, wobei das Substrat eine Dicke zwischen 5 und 10 cm aufweist.
9. EUV-Spiegelmodul nach Satz 8, wobei der elektro- bzw. galvanogeformte Spiegel eine Dicke zwischen 1 und 2 mm aufweist.
10. EUV-Spiegelmodul nach Satz 1, wobei das Substrat mindestens einen Kühlkanal aufweist.
11. EUV-Spiegelmodul nach Satz 10, wobei das Substrat radial angeordnete Kühlkanäle aufweist.
12. EUV-Spiegelmodul nach Satz 10, wobei mindestens ein Kühlkanal in einem Abstand D1 von der oberen Substratfläche angeordnet ist, wobei der Abstand D1 im Bereich von 5 bis 20 mm liegt.
13. Extrem-Ultraviolett-(EUV)-Lithographiesystem zur Beleuchtung eines reflexiven beziehungsweise reflektiven Retikels, umfassend: eine EUV-Strahlungsquelle; ein EUV-Kollektorsystem, das das EUV-Spiegelmodul von Anspruch 1 aufweist, wobei das EUV-Kollektorsystem aufgebaut ist, um die EUV-Strahlung aufzunehmen und gesammelte EUV-Strahlung zu bilden; und ein Beleuchtungsgerät, aufgebaut, um die gesammelte EUV-Strahlung aufzunehmen und verdichtete EUV-Strahlung zur Beleuchtung des reflexiven beziehungsweise reflektiven Retikels zu bilden.
14. EUV-Lithographiesystem nach Satz 13 zum Bilden eines mit Mustern versehenen Bildes auf einem photosensitiven Halbleiterwafer, weiterhin umfassend: ein optisches Projektionssystem, angeordnet stromabwärts des reflexiven beziehungsweise reflektiven Retikels und aufgebaut, um reflektierte EUV-Strahlung vom reflexiven beziehungsweise reflektiven Retikel aufzunehmen und hieraus ein mit Mustern versehenes Bild auf einem photosensitiven Halbleiterwafer zu bilden.
15. Verfahren zum Bilden eines Extrem-Ultraviolett-(EUV)-Spiegelmoduls, umfassend: Bereitstellen eines Substrats mit einem Körper mit einer gekrümmten oberen Fläche; Bereitstellen eines elektro- bzw. galvanogeformten Spiegels mit vorderen und rückwärtigen gekrümmten Flächen; Anordnen eines selbstausgleichenden Bondingmaterials zwischen der oberen Substratfläche und der elektro- bzw. galvanogeformten Spiegelrückfläche, wobei das Bondingmaterial einen Schmelzpunkt aufweist; Erwärmen des Bondingmaterials auf dessen Schmelzpunkt, wodurch bewirkt wird, dass das Bondingmaterial zwischen die obere Substratfläche und die elektro- bzw. galvanogeformte Spiegelrückfläche fließt; und Abkühlen des Bondingmaterials unterhalb dessen Schmelzpunkt, wodurch eine thermisch leitfähige Bindung zwischen dem elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel und dem Substrat gebildet wird.
16. Verfahren nach Satz 15, wobei das Bondingmaterial mindestens eines von: Indium, Gallium, Zinn oder Blei umfasst.
17. Verfahren nach Satz 15, wobei der Schmelzpunkt zwischen 140 und 250°C liegt.
18. Verfahren nach Satz 15, weiterhin umfassend das Bilden mindestens eines Kühlkanals im Substratkörper und Fließen einer Kühlflüssigkeit durch den mindestens einen Kühlkanal.
19. Verfahren nach Satz 18, weiterhin umfassend das Bilden einer Vielzahl von radialen Kühlleitungen im Substratkörper.
20. Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend das Bilden des elektro- bzw. galvanogeformten Spiegels und des Substrats aus dem gleichen Material.

Claims

Extrem-Ultraviolett-(EUV)-Spiegelmodul, umfassend: ein Substrat (20) mit einem Körper (21) mit einer gekrümmten oberen Fläche (22); einen elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel (30) mit vorderen (32) und rückwärtigen (34) gekrümmten Flächen und ein selbstausgleichendes Bondingmaterial (40), angeordnet zwischen der oberen Substratfläche (22) und der elektro- bzw. galvanogeformten Spiegelrückfläche (34), wobei das Bondingmaterial (40) bei einer Schmelztemperatur fließfähig ist und dazu dient, das Substrat (20) an den elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel (30) bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts zu binden.
EUV-Spiegelmodul nach Anspruch 1, wobei das Substrat (20) und der elektro- bzw. galvanogeformte Spiegel (30) aus dem gleichen Material gebildet sind.
EUV-Spiegelmodul nach Anspruch 2, wobei: das Substrat (20) aus einem Substratmaterial gebildet ist, ausgewählt aus der Gruppe von Substratmaterialien, umfassend: Nickel, Nickellegierung, Kupfer, Kupferlegierung, Silicium, Siliciumcarbid und ZERODUR; und der elektro- bzw. galvanogeformte Spiegel (30) gebildet ist aus einem Spiegelmaterial, ausgewählt aus der Gruppe von Spiegelmaterialien, umfassend: Nickel, Nickellegierung, Kupfer und Kupferlegierung.
EUV-Spiegelmodul nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bondingmaterial (40) mindestens eines von: Indium, Gallium, Zinn oder Blei umfasst.
EUV-Spiegelmodul nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schmelztemperatur des Bondingmaterials zwischen 140 und 250°C liegt.
EUV-Spiegelmodul nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Bondingmaterial (40) eine Dicke zwischen 10 und 1000 μm aufweist.
EUV-Spiegelmodul nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die gekrümmte Substratfläche eine maschinell bearbeitete beziehungsweise gefräste beziehungsweise mechanisch bearbeitete Fläche darstellt.
EUV-Spiegelmodul nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Substrat (20) eine Dicke zwischen 5 und 10 cm aufweist.
EUV-Spiegelmodul nach Anspruch 8, wobei der elektro- bzw. galvanogeformte Spiegel (30) eine Dicke zwischen 1 und 2 mm aufweist.
EUV-Spiegelmodul nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Substrat (20) mindestens einen Kühlkanal (100) aufweist.
EUV-Spiegelmodul nach Anspruch 10, wobei das Substrat (20) radial angeordnete Kühlkanäle (100) aufweist.
EUV-Spiegelmodul nach Anspruch 10, wobei mindestens ein Kühlkanal (100) in einem Abstand D1 von der oberen Substratfläche angeordnet ist, wobei der Abstand D1 im Bereich von 5 bis 20 mm liegt.
Extrem-Ultraviolett-(EUV)-Lithographiesystem (200) zur Beleuchtung eines reflexiven beziehungsweise reflektiven Retikels, umfassend: eine Quelle einer EUV-Strahlung (LS); ein EUV-Kollektorsystem (210), das das EUV-Spiegelmodul von Anspruch 1 aufweist, wobei das EUV-Kollektorsystem (210) aufgebaut ist, um die EUV-Strahlung aufzunehmen und gesammelte EUV-Strahlung zu bilden; und ein Beleuchtungsgerät beziehungsweise Beleuchtungsvorrichtung (216), aufgebaut, um die gesammelte EUV-Strahlung aufzunehmen und verdichtete EUV-Strahlung zur Beleuchtung des reflexiven beziehungsweise reflektiven Retikels (236) zu bilden.
EUV-Lithographiesystem nach Anspruch 13 zum Bilden eines mit Mustern versehenen Bildes auf einem photosensitiven Halbleiterwafer (240), weiterhin umfassend: ein optisches Projektionssystem (226), angeordnet stromabwärts des reflexiven beziehungsweise reflektiven Retikels (236) und aufgebaut, um reflektierte EUV-Strahlung vom reflexiven beziehungsweise reflektiven Retikel (236) aufzunehmen und hieraus ein mit Mustern versehenes Bild auf einem photosensitiven Halbleiterwafer (240) zu bilden.
Verfahren zum Bilden eines Extrem-Ultraviolett-(EUV)-Spiegelmoduls, umfassend: Bereitstellen eines Substrats (20) mit einem Körper mit einer gekrümmten oberen Fläche (22); Bereitstellen eines elektro- bzw. galvanogeformten Spiegels (30) mit vorderen (32) und rückwärtigen (34) gekrümmten Flächen; Anordnen eines selbstausgleichenden Bondingmaterials (40) zwischen der oberen Substratfläche (22) und der elektro- bzw. galvanogeformten Spiegelrückfläche (34), wobei das Bondingmaterial (40) einen Schmelzpunkt aufweist; Erwärmen des Bondingmaterials (40) auf dessen Schmelzpunkt, wodurch bewirkt wird, dass das Bondingmaterial zwischen die obere Substratfläche (22) und die elektro- bzw. galvanogeformte Spiegelrückfläche (34) fließt; und Abkühlen des Bondingmaterials (40) unterhalb dessen Schmelzpunkt, wodurch eine thermisch leitfähige Bindung zwischen dem elektro- bzw. galvanogeformten Spiegel (30) und dem Substrat (20) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Bondingmaterial (40) mindestens eines von: Indium, Gallium, Zinn oder Blei umfasst.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis 16, wobei der Schmelzpunkt zwischen 140 und 250°C liegt.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis 17, weiterhin umfassend das Bilden mindestens eines Kühlkanals im Substratkörper und Fließen einer Kühlflüssigkeit durch den mindestens einen Kühlkanal (100).
Verfahren nach Anspruch 18, weiterhin umfassend das Bilden einer Vielzahl von radialen Kühlleitungen (100) im Substratkörper.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis 19, weiterhin umfassend das Bilden des elektro- bzw. galvanogeformten Spiegels (30) und des Substrats (20) aus dem gleichen Material.