DE102011083464A1

DE102011083464A1 - Spiegel für euv-mikrolithographie und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE102011083464A1
Application number: DE201110083464
Authority: DE
Inventors: Vladimir Davydenko
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2012-08-30

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spiegel für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Oberflächenrauheit Rq ≤ 1 nm bei einer Grenzwellenlänge λS ≤ 4 µm sowie einem entsprechenden Verfahren zur Herstellung derartiger Spiegel bei denen der Spiegelgrundwerkstoff zur Herstellung der gewünschten Oberflächentopographie der Spiegeloberfläche und/oder einer Montagefläche mittels Ionenätzen bearbeitet wird, wobei der Spiegelgrundwerkstoff während des Ionenätzens sich quer zum Ionenstrahl relativ zum Ionenstrahl bewegt sowie die Herstellung einer Glättungsschicht (31) mittels implantierten und/oder abgeschiedenen Materials und teilweises Entfernen der Glättungsschicht durch Ätzen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spiegel, vorzugsweise für die Anwendung bei Licht im Wellenlängenspektrum des extrem ultravioletten Lichts (EUV), insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, die vorzugsweise mit Arbeitslicht im Wellenlängenspektrum des extrem ultravioletten Lichts (EUV) betrieben wird, sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Spiegel.
STAND DER TECHNIK
EUV-Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie sind zur Herstellung kleinster Strukturen im Mikrometer- und Nanometerbereich für elektronisch oder mikrotechnische Bauteile bekannt. Bei derartigen Projektionsbelichtungsanlagen werden als optische Elemente Spiegelelemente eingesetzt, die eine Vielzahl von unterschiedlichen Spiegelfacetten aufweisen können. Die Spiegelfacetten können hierbei beliebig geformte dreidimensionale Oberflächentopografien aufweisen, sodass die Herstellung mit der erforderlichen Genauigkeit und Glattheit der Oberflächen für eine optimale Reflexion eine Herausforderung darstellt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung entsprechende Spiegel für die EUV-Mikrolithographie sowie Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen, welche den Anforderungen an Genauigkeit und Glattheit der Spiegeloberflächen genügen, wobei gleichzeitig die Verfahren einfach und effektiv durchführbar sein sollen.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch Spiegel mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 6 sowie Verfahren zur Herstellung derartiger Spiegel mit den Merkmalen der Ansprüche 8 oder 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beschreibt nach einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines Spiegels für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, insbesondere EUV-Mikrolithographie, bei welchem ein Spiegelgrundwerkstoff zur Ausbildung einer Spiegelkomponente mit einer Spiegeloberfläche beispielsweise aus einem Metall, Silizium, SiO₂, oder Quarzglas bereitgestellt wird und wobei mittels hochenergetischen Strahlen, insbesondere durch Ionenätzen die gewünschte Oberflächentopographie einer Spiegeloberfläche und/oder einer Montagefläche hergestellt wird. Während der Formänderung mittels eines hochenergetischen Strahls wird die Spiegelkomponente quer zum Strahl und gleichzeitig relativ zum Strahl bewegt.
Beim Ionenätzen wird durch den Ionenstrahl, dessen Ionen mit einer bestimmten kinetischen Energie, beispielsweise im Bereich von 800 bis 1400 eV, insbesondere 1000 bis 1200 eV auf die Oberfläche des Spiegelgrundwerkstoffs, also der herzustellenden Spiegelkomponente auftreffen, wird Material aus dem Spiegelgrundwerkstoff entfernt, sodass die gewünschte Oberflächentopographie eingestellt werden kann. Da die vom Spiegelgrundwerkstoff abgetragene Menge des Materials von der kinetischen Energie der auftreffenden Ionen und der Dauer der Bestrahlung abhängen, kann zumindest durch Variation einer dieser Parameter die Materialoberfläche definiert geformt werden. In ähnlicher Weise kann mit anderen hochenergetischen Strahlen eine Formgebung bewirkt werden.
Unter Ionenätzen wird bei der vorliegenden Erfindung sowohl das Ionenätzen mit einem homogenen Ionenstrahl mit nahezu paralleler Bewegungsrichtung der Ionen verstanden, als auch das sogenannte Ionenstrahlätzen, bei dem der Ionenstrahl fokussiert wird, also sich die Bewegungsbahnen der Ionen auf einen Fokus zu bewegen. Außerdem wird für die vorliegende Beschreibung der Erfindung unter dem Begriff Ionenätzen auch reaktives Ionenätzen oder reaktives Ionenstrahlätzen verstanden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann während oder abwechselnd mit dem Ionenätzen die Oberflächentopographie vermessen werden, sodass abhängig vom Messergebnis der Materialabtrag beim Ionenätzen eingestellt werden kann. Hierzu können die Weißlicht-Interferometrie, die konfokale Mikroskopie, die Rasterhaftmikroskope oder die Phasendifferenzinterferometrie Verwendung finden, mittels der eine exakte Vermessung der Oberflächentopographie möglich ist.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, für den selbstständig und in Kombination mit den anderen Aspekten der Erfindung Schutz begehrt wird, wird nach Bereitstellung eines Spiegelgrundwerkstoffs aus beispielsweise Metall, Glas, SiO₂ oder Silizium, der bereits eine entsprechende Oberflächentopographie aufweist, wie sie der gewünschten Oberflächentopographie der Spiegeloberfläche entspricht, also beispielsweise nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist, eine Glättungsschicht mittels implantierten und/oder abgeschiedenen Materials erzeugt, wobei anschließend ein Teil der Glättungsschicht durch Ätzen wieder entfernt wird.
Beispielsweise kann also ein mittels Ionenätzen bearbeiteter Spiegelgrundwerkstoff, der die gewünschte Oberflächentopographie der Spiegeloberfläche aufweist, einer Glättung der Spiegeloberfläche unterzogen werden, indem eine Glättungsschicht vorgesehen wird. Die Glättungsschicht kann durch physikalische Dampfphasenabscheidung, Kathodenzerstäubung, welches auch Sputtern genannt wird, Rotationsbeschichten (spin coating), Spritzen (spray coating), Ionenstrahl- oder Atomstrahlsputtern sowie Ionenimplantation oder Ionenstrahlabscheidung erzeugt werden.
Bei der Ionenstrahlabscheidung bzw. Ionenstrahldeposition werden die Ionen des Ionenstrahls auf dem bestrahlten Substrat kondensiert bzw. abgeschieden, während bei der Ionenimplantation die Ionen aufgrund höherer kinetischer Energie in den Grundwerkstoff eingebaut werden.
Vorzugsweise kann eine Kombination von Ionenimplantation und Ionenstrahlabscheidung bzw. -deposition durchgeführt werden, indem die zu bearbeitende Oberfläche mit zwei Ionenstrahlen überlagert beaufschlagt wird.
So kann ein Ionenstrahl durch Sputtern bzw. Kathodenzerstäubung erzeugt werden, wobei die Ionen mit einer kinetischen Energie von 5 bis 30 eV auf den Spiegelgrundwerkstoff auftreffen, während ein zusätzlicher Ionenhilfsstrahl mit Ionen mit einer kinetischen Energie von 50 bis 1400 eV, insbesondere 50 bis 200 eV auf den Spiegelgrundwerkstoff im Bereich der Herstellung der Glättungsschicht gerichtet wird, um dem auftreffenden, zerstäubten Material aus dem Sputterverfahren das Eindringen in den Grundwerkstoff zu ermöglichen.
Das Sputtern bzw. die Kathodenzerstäubung kann sowohl zur Bildung eines Ionenstrahls als auch zur Bildung eines Atomstrahls eingesetzt werden, je nach dem welches Material zerstäubt wird.
Bei der Herstellung der Glättungsschicht kann der Spiegelgrundwerkstoff bzw. die zu bearbeitende Spiegelkomponente ebenfalls relativ quer zu den Ionen- und/oder Atomstrahlen bewegt werden, um eine gleichmäßige Bearbeitung zu erzielen.
Das implantierte und/oder abgeschiedene Material kann dasselbe Material sein, wie der Spiegelgrundwerkstoff, also insbesondere Silizium oder ein entsprechendes Metall. Aber auch andere Materialien, wie Polymere können eingesetzt werden. Die Ionen eines Ionenhilfsstrahls zur Verbesserung der Implantation können durch Edelgase bereit gestellt werden, insbesondere also durch Argon-Ionen gebildet sein.
Nach der Abscheidung der Glättungsschicht wird diese erfindungsgemäß zumindest teilweise wieder entfernt, um z.B. bei Materialgleichheit mit dem Spiegelwerkstoff aus der Glättungsschicht hervorstehende Spitzen zu entfernen, wobei gleichzeitig die Glättungsschicht zumindest teilweise mit abgetragen wird. Bei Verwendung von schützenden Schichten, z.B. aus Polymeren, dient die Glättungsschicht zum Schutz des Spiegelgrundwerkstoffs während beispielsweise wiederum aus der schützenden Glättungsschicht hervorstehende Spitzen des Spiegelwerkstoffs abgetragen werden. Nach der Entfernung der schützenden Glättungsschicht liegt dann eine eingeebnete Oberfläche vor. Die Entfernung der Glättungsschicht kann durch Ätzen erfolgen, und zwar sowohl durch Nass- als auch Trockenätzen. Insbesondere kann das Ätzen durch Ionenätzen erfolgen, wie es bereits oben beschrieben worden ist.
Bei der Aufbringung von Glättungsschichten, die einen schützenden Charakter aufweisen, wie beispielsweise von Polymerschichten, können die durch die Polymerschichten hervorstehenden Spitzen des Spiegelwerkstoffs beispielsweise durch Ätzen entfernt werden. Nach dem Entfernen der hervorstehenden Spitzen des Spiegelwerkstoffs kann dann durch einen weiteren Ätzschritt die schützende Schicht wieder entfernt werden. In diesen Fall würden also zwei unterschiedliche Ätzschritte durchgeführt werden und zwar einerseits ein Schritt um Material des Spiegelwerkstoffs zu entfernen und ein zweiter Schritt, um die schützende Glättungsschicht wieder zu entfernen.
Sämtliche Verfahrensschritte können mehrmals durchgeführt werden, um sich iterativ der gewünschten Oberfläche bezüglich Rauheit und/oder Formgebung anzunähern.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, für den selbstständig und unabhängig sowie in Kombination mit den anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung Schutz begehrt wird, können entsprechende Spiegel aus einer einzigen, gemäß der vorliegenden Erfindung bearbeiteten Spiegelkomponente bestehen oder eine Vielzahl von entsprechenden Spiegelkomponenten umfassen, wobei jede der Spiegelkomponenten einen oder mehrere Spiegelsektoren bzw. Spiegelfacetten aufweisen kann.
Darüber hinaus können die Spiegelkomponenten mit den Spiegeloberflächen mit einer der jeweiligen Spiegeloberfläche gegenüberliegenden Montagefläche versehen sein, wobei die Montagefläche sowohl eben als auch zweidimensional oder dreidimensional geformt sein kann. Derartige Spiegelkomponenten können mittels der Montageflächen exakt auf einem Träger positioniert werden, sodass die Spiegeloberfläche die gewünschte Position einnimmt. Bei einer entsprechenden exakten Gestaltung der Oberflächentopographie sowohl der Spiegeloberfläche als auch der Montagefläche bzw. der Bauteildicke zwischen diesen Flächen kann in einfacher Weise ein exakt definierter Spiegel aus ein oder mehreren Spiegelkomponenten und einer Trägerkomponente gebildet werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Spiegel für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, insbesondere EUV-Mikrolithographie geschaffen werden, der eine Oberflächenrauheit ausgedrückt als quadratischer Mittenrauwert R_q ≤ 1 nm, insbesondere ≤ 0,2 nm, vorzugsweise ≤ 0,02 nm aufweist, wobei die Grenzwellenlänge λ_S ≤ 10 µm, insbesondere λ_S ≤ 4 µm ist. Die Grenzwellenlänge λ_S definiert hierbei den Übergang der Rauheit zu gewünschten Wellenformen der Oberflächentopographie gemäß DIN EN ISO 11562:1998.
Ein entsprechender Spiegel kann eine Spiegelfläche mit einer Vielzahl von Spiegelsektoren bzw. Spiegelfacetten aufweisen, wobei die Spiegelsektoren einstückig aus einer einzigen Spiegelkomponenten mit einer einzigen Spiegeloberfläche oder aus einer Vielzahl getrennter Spiegelkomponenten mit jeweils einer Spiegeloberfläche pro Spiegelkomponente und Spiegelsektor und/oder einstückigen Spiegelkomponenten für eine Gruppe von Spiegelsektoren mit jeweils einer Spiegeloberfläche pro Spiegelkomponente und Gruppe von Spiegelsektoren gebildet sein können.
Die Spiegelsektoren können eine durchschnittliche oder maximale Größe ≤ 4 mm, insbesondere im Bereich von 0,3 bis 4 mm im Durchmesser oder in Bezug auf eine maximale Kantenlänge aufweisen.
Die Spiegelsektoren bzw. Spiegelfacetten können eine beliebig geformte Spiegeloberfläche aufweisen und ihre Abgrenzung gegenüber benachbarten Spiegelsektoren kann im Fall von getrennten Spiegeloberflächen durch die physikalische Phasengrenze, d. h. die Unterbrechung der Spiegeloberfläche definiert werden, oder bei einstückigen Spiegelkomponenten mit mehreren Spiegelsektoren durch die definierte unterschiedliche Verwendung zur Reflexion entsprechenden Lichts.
Alle Spiegelkomponenten oder Gruppen von Spiegelkomponenten können auf einem gemeinsamen oder mehreren Trägern angeordnet sein, wobei durch Ausbildung von komplementären Montageflächen zwischen Spiegelkomponenten und Träger, insbesondere in zweidimensionaler oder dreidimensionaler Form, eine exakte Positionierung der Spiegelkomponenten auf den Trägern möglich ist.
Der Spiegelgrundwerkstoff einer entsprechenden Spiegelkomponente kann gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, für den ebenfalls unabhängig und in Kombination mit anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung Schutz begehrt wird, eine Glättungsschicht aufweisen, die teilweise durch Ätzen, insbesondere Ionenätzen wieder entfernt ist, um die entsprechende Oberflächenrauheit einzustellen.
Auf dieser Glättungsschicht kann eine Mehrlagen-Reflexionsschicht vorgesehen sein, die insbesondere aus einer Mehrlagenschicht mit abwechselnden dünnen Schichten gebildet ist, die vorzugsweise Molybdän und Silizium umfassen können.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in
1 eine perspektivische Darstellung eines Spiegels, wie er bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt und hergestellt wird;
2 im Teilbild a) eine Querschnittsansicht durch den Spiegel aus 1 und in Teilbild b) eine Darstellung der Oberflächenrauheit aus einem Bereich der Spiegelfläche des Spiegels aus 1;
3 eine Querschnittsansicht durch eine zweite Ausführungsform eines Spiegels, wie er bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt und hergestellt wird;
4 eine Darstellung einer ersten Bearbeitung von Spiegelbauteilen gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 eine weitere Darstellung der Bearbeitung von Spiegelbauteilen gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 in Teilbild a) eine Querschnittsansicht durch eine Spiegelkomponente mit einer erfindungsgemäßen Glättungsschicht und in Teilbild b) einen Teilausschnitt aus der Bauteiloberfläche zur Darstellung der Rauheit;
7 eine Querschnittsansicht durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spiegelkomponente;
8 eine Darstellung eines weiteren Bearbeitungsschritts für die erfindungsgemäße Bearbeitung von Spiegelkomponenten;
9 in den Teilbildern a) bis d) die Darstellung verschiedener Schritte zur erfindungsgemäßen Bearbeitung von Spiegelkomponenten gemäß der Erfindung;
10 eine Detaildarstellung eines Bearbeitungsschritts aus 9;
11 eine weitere Detaildarstellung eines Bearbeitungsschritts aus 9;
12 eine Querschnittsansicht durch eine erfindungsgemäße hergestellte Spiegelkomponente.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
Die 1 zeigt in einer teilweise perspektivischen Darstellung einen Spiegel 1 bzw. ein Teil davon, wie er in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie und insbesondere für die Mikrolithographie mit extrem ultraviolettem Licht eingesetzt werden kann.
Der Spiegel 1 wird im Wesentlichen durch eine einstückige Spiegelkomponente 5 gebildet, die aus einem Spiegelgrundwerkstoff 3 gebildet ist und eine Spiegelfläche 4 aufweist, die eine Vielzahl von sogenannten Spiegelfacetten 2, die auch als Spiegelsektoren 2 bezeichnet werden, aufweist. Entsprechend kann auch von einer Strukturierung der Spiegeloberfläche gesprochen werden. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform weisen die Spiegelsektoren 2 eine Vielzahl von unterschiedlich gekrümmten Oberflächenbereichen (Strukturen) auf, bei denen die Oberflächentopographie beliebig gewählt sein kann. Ein entsprechender Spiegel 1 kann beispielsweise durch das erfindungsgemäße Ionenätzverfahren hergestellt werden, das nachfolgend noch näher beschrieben werden wird.
Da sämtliche Spiegelsektoren 2 bzw. Spiegelfacetten 2 des Spiegels 1 auf einer einzigen, einstückigen Spiegelkomponente 5 angeordnet sind, ist die gesamte Spiegelfläche 4 identisch mit der Spiegeloberfläche 8 der Spiegelkomponente 5. Sind die Spiegelsektoren 2 durch mehrere Spiegelkomponenten 5’ gebildet, wie dies beispielsweise nachfolgend in der 3 dargestellt ist, so setzt sich die Spiegelfläche 4 aus einer Vielzahl von Spiegeloberflächen der einzelnen Spiegelkomponenten 5’ zusammen, wobei zwischen den einzelnen Spiegeloberflächen 8 Unterbrechungen vorliegen.
Die 2a zeigt in einer Querschnittsansicht ein entsprechendes Bauteil für einen Spiegel 1, wie er in 1 dargestellt ist. Die Spiegelkomponente 5 mit dem Spiegelgrundwerkstoff 3 weist eine Spiegelfläche 4 mit einer Vielzahl von Spiegelsektoren 2 auf. In der 2b) ist schematisch die Spiegeloberfläche der Spiegelkomponente 5 in einer vergrößerten Darstellung gezeigt, um die Rauheit der Spiegeloberfläche darzustellen. Die tatsächliche Spiegeloberfläche 8 ist aufgrund der Rauheit, die üblicherweise bei der Herstellung (Strukturierung) erzeugt wird, uneben und zeigt einen unregelmäßigen Kurvenverlauf. Entsprechend wird eine fiktive Mittellinie der Spiegeloberfläche als fiktive Spiegeloberfläche 8 ¹ verwendet, die sich durch Anwendung eines Profilfilters zur Berücksichtigung der Welligkeit der Oberflächentopographie ergibt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel kann beispielsweise die Grenzwellenlänge, die den Übergang von der Welligkeit zur Rauheit definiert, bei 4 µm liegen. Die Rauheit, die als quadratischer Mittenrauwert R_q angegeben sein kann, kann typischerweise im Bereich von 0,2–3 nm liegen, z.B. 2 nm, wenn typische Verfahren zur Herstellung (Strukturierung) von entsprechenden Spiegeloberflächen einschließlich des Verfahrens zur Herstellung eines Spiegels mittels Ionenätzen eingesetzt werden.
Die 3 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform für zumindest Teile eines Spiegels 10 für die EUV-Mikrolithographie, wobei mehrere Spiegelkomponenten 5’, 5’’ auf einem gemeinsamen Träger 6 angeordnet sind. Die Spiegelkomponenten 5’ 5’’ sowie der Träger 6 weisen komplementäre Montageflächen 7, 7’ auf, an denen die Spiegelkomponenten 5’, 5’’ auf dem Träger 6 angeordnet sind. Die Montageflächen 7, 7’ können sowohl eben ausgeführt sein, wie dies bei der Montagefläche 7 der Fall ist, als auch zweidimensional oder dreidimensional geformt, um eine exakte Positionierung der Spiegelkomponenten 5’, 5’’ auf dem Träger 6 zu ermöglichen.
Die Spiegelkomponenten 5’ zeichnen sich dadurch aus, dass für jeden Spiegelsektor bzw. jede Spiegelfacette 2 eine einzelne Spiegelkomponente 5’ separat ausgebildet ist, die auf dem gemeinsamen Träger 6 angeordnet wird, um mit ihren einzelnen Spiegeloberflächen 8 die Gesamtspiegelfläche 4 zu bilden. Neben den Spiegelkomponenten 5’ mit jeweils einem Spiegelsektor 2 pro Spiegelkomponente 5’ sind bei dem Spiegel 10 der 3 zusätzlich Spiegelkomponenten 5’’ auf dem Träger 6 angeordnet, bei denen eine Spiegelkomponente 5’’ mehrere Spiegelsektoren 2 umfasst.
Das Verfahren zur Herstellung entsprechender Spiegelkomponenten, wie es in der vorliegenden Beschreibung dargestellt wird, ist sowohl für die Spiegelkomponente 5 aus 1 als auch die Spiegelkomponenten 5’ und 5’’ aus 3 anwendbar.
Die 4 zeigt eine Darstellung eines ersten Bearbeitungsschritts, wobei eine zu bearbeitende Spiegelkomponente 5 mit drei Spiegelsektoren 2 im Querschnitt dargestellt ist, und wobei die Spiegelkomponente 5 in einem Diagramm dargestellt ist, bei welchem die Höhe h der Spiegelkomponente 5 gegenüber der Schnittlinie x aufgetragen ist. Die Funktion h(x) gibt die Oberflächentopographie und somit die Spiegeloberfläche 8 wieder, und zwar in Bezug auf die Montagefläche 7, die im gezeigten Ausführungsbeispiel der 4 eine gerade, ebene Fläche ist.
In der 4 ist neben der erwünschten Spiegeloberfläche 8 eine Spiegeloberfläche 8’ eingezeichnet, die von der gewünschten Spiegeloberfläche 8 abweicht. Durch Ionenätzen mittels eines homogenen Ionenstrahls 11 mit einer Strahlquerschnittsgröße im Bereich von 0,5 bis 4 mm Durchmesser oder maximaler Kantenlänge kann die Spiegelkomponente 5 so bearbeitet werden, dass die anfängliche Spiegeloberfläche 8’ in die gewünschte Spiegeloberfläche 8 überführt wird, indem durch Beschuss mit Ionen Material der Spiegelkomponente 5 abgetragen wird.
Um eine definierte Bestrahlung der Spiegelkomponente 5 mit Ionen zur erzielen, kann eine Blende 9 zwischen Ionenstrahl 11 und der zu bearbeitenden Spiegelkomponente 5 vorgesehen sein, welche beispielsweise eine Blendenöffnung mit einem Durchmesser oder einer maximalen Kantenlänge im Bereich von 0,2 bis 4 mm aufweisen kann.
Wie sich aus der 4 ergibt, können die anfängliche Spiegeloberfläche 8’ und die gewünschte Spiegeloberfläche 8 so voneinander abweichen, dass in bestimmten Bereichen die Abweichung größer ist als in anderen Bereichen, sodass ein unterschiedlicher Materialabtrag von der Spiegelkomponente 5 erforderlich ist.
Da sich der Materialabtrag proportional zur Energie der eingestrahlten Ionen und zur Bestrahlungsdauer verhält, kann die zu bearbeitende Spiegelkomponente 5 relativ zu dem Ionenstrahl bewegt werden und zwar quer zu der Bewegungsrichtung der Ionen, sodass bei einer schnellen Bewegungsgeschwindigkeit die Verweildauer im Bereich der Ionenbestrahlung gering ist, während bei einer langsamen Bewegungsgeschwindigkeit die Verweildauer im Bereich der Ionenbestrahlung groß ist. Dies ist mit dem Pfeil 12 angedeutet, der die Bewegung der Spiegelkomponente 5 anzeigen soll. Bewegt sich also die Spiegelkomponente 5 unterhalb der Blende 9, so werden unterschiedliche Bereiche der Spiegelkomponente 5 mittels der Ionen aus dem Ionenstrahl 11, die durch die Blende 9 hindurch treten, bestrahlt wobei beim Auftreffen der Ionen aus dem Ionenstrahl 11 Material von der Spiegelkomponente 5 entfernt wird. In Bereichen in denen ein großer Materialabtrag erforderlich ist kann hierbei die Bewegungsgeschwindigkeit v(x) der Spiegelkomponente 5 niedrig gewählt werden, um eine hohe Verweildauer des bestrahlten Oberflächenbereichs zu erzielen, während in anderen Bereichen, in denen lediglich ein geringer Materialabtrag erzielt werden soll, die Verfahrgeschwindigkeit v(x) erhöht werden kann.
Mit dem in 4 dargestellten Verfahren lässt sich die Oberflächentopographie einer Spiegelkomponente 5 exakt einstellen, sodass dies beispielsweise als letzter Bearbeitungsschritt in einer Kette von Bearbeitungsschritten durchgeführt werden kann, wobei vorangehend mechanische Bearbeitungsschritte oder Ätzverfahren eingesetzt werden können, um eine angenäherte Oberflächenprofilierung zu erzielen.
Die Energie der eingestrahlten Ionen kann typischerweise im Bereich von 800 bis 1400 eV, vorzugsweise im Bereich von 1200 eV liegen.
Die 5 zeigt eine weitere Variante des Bearbeitungsschritts, wie er in 4 dargestellt ist, und zwar am Beispiel einer Spiegelkomponente 5’ mit nur einem Spiegelsektor 2. Auch hier ist eine Materialentfernung erforderlich, um die anfängliche Spiegeloberfläche 8’ in die gewünschte Spiegeloberfläche 8 zu überführen. Die Spiegelkomponente 5’ wird ebenfalls, wie mit dem Pfeil 12 dargestellt, mit einer Geschwindigkeit v(x) unterhalb einer Blendenöffnung einer Blende 9 bewegt, sodass die durch den Ionenstrahl 11 bereitgestellten Ionen mit einer kinetischen Energie von ca. 1200 eV auf die Spiegeloberfläche 8’ der Spiegelkomponente 5’ treffen, um dort entsprechendes Material zu entfernen. Die Spiegelkomponente 5’ kann ebenso wie die Spiegelkomponente 5 aus 4 mehrmals unter der Blendenöffnung der Blende 9 hin und her bewegt werden, bis der erforderliche Materialabtrag erfolgt ist. Zusätzlich zu der Vorgehensweise, wie in 4 dargestellt, wird gemäß der Darstellung der 5 der Oberflächenabtrag durch das Ionenätzen mittels eines Weißlicht-Interferometers 20 überwacht, wobei die Messung sowohl abwechselnd mit der Ionenbestrahlung als auch gleichzeitig mit der Ionenbestrahlung durchgeführt werden kann. Im letzteren Fall ist lediglich eine entsprechend geeignete Anordnung von Weißlicht-Interferometer 20 und Ionenstrahl 11 zu wählen, sodass gleichzeitig mit der Ionenbestrahlung die Weißlichtinterferometrie durchgeführt werden kann.
Zusätzlich ist in der 5 in der Schemadarstellung angedeutet, dass neben einer flachen, ebenen Montagefläche 7 die Spiegelkomponente 5’ auch eine zweidimensionale oder dreidimensionale geformte Montagefläche 7’ aufweisen kann, die ebenfalls einer entsprechenden Bearbeitung durch Ionenätzen und Überprüfung des eingestellten Profils mittels Weißlichtinterferometrie unterzogen werden kann.
Da die Spiegeloberfläche 8 und die gegenüberliegende Montagefläche 7 bzw. 7’ so auf einander abgestimmt sind, dass der Abstand zwischen beiden bei einer richtigen Positionierung der Spiegelkomponente 5 auf der Montagefläche des Trägers 6 die richtige Position der Spiegeloberfläche 8 bestimmt, kann durch eine definierte Anlage einer der gegenüber liegenden Fläche, also z.B. der zu bearbeitenden Oberfläche oder der Montagefläche gegen einen Anschlag und Vermessung der gegenüberliegenden Oberfläche ebenfalls das gewünschte Profil eingestellt werden.
Während mit den bisher gezeigten Verfahrensschritten die Oberflächentopographie bzw. das Profil entsprechender Spiegelkomponenten 5, 5’, 5’’ hergestellt werden kann, wird in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen die Herstellung einer besonders glatten Spiegeloberfläche beschrieben, wobei selbstverständlich eine Kombination der vorgestellten Verfahrensschritte miteinander möglich ist.
Die 6 zeigt eine Spiegelkomponente 5 mit einer geraden, ebenen Montagefläche 7 und einer Vielzahl von Spiegelsektoren 2, bei denen eine erfindungsgemäße Glättungsschicht 31 auf eine Spiegelkomponentenoberfäche 30 aufgebracht ist, um eine glatte Oberfläche 32 zu erzielen. Wie im Teilbild b) der 6 dargestellt ist, weist die glatte Oberfläche 32 bei einer Grenzwellenlänge λs = 4 µm gegenüber der Mittelinie 32 ¹ einen quadratischen Mittenrauwert R_q von 0,2 nm auf gegenüber einer üblicherweise vorliegenden Rauigkeit im Bereich von R_q = 2 nm im Bereich der Spiegelkomponentenoberfläche 30.
Auf der glatten Oberfläche 32 kann zusätzlich eine Mehrlagenreflexionsschicht 34, die abwechselnde Lagen mit Molybdän und Silizium umfasst, gebildet werden. Dies ist in 7 für die Spiegelkomponente 5 des Spiegels 100 dargestellt.
Die 8 zeigt eine rein schematische Darstellung der Bearbeitung der Spiegelkomponente 5 zur Herstellung der Glättungsschicht 31.
Die Glättungsschicht 31 wird so hergestellt, dass gleichzeitig auf der Oberfläche der Spiegelkomponente 5 Material abgeschieden wird und zur Unterstützung der Materialeinlagerung bzw. Ablagerung auf bzw. in der Spiegelkomponente 5 die Spiegelkomponente 5 mit einem Ionenstrahl 45 beaufschlagt wird.
Die Materialabscheidung kann beispielsweise, wie in 8 dargestellt, durch Sputtern (Kathodenzerstäubung) erfolgen, wobei mittels einer Ionenquelle 41 Ionen mit einer kinetischen Energie von 600 bis 1500 eV auf das zu zerstäubende Material, das sogenannte Target 42, beaufschlagt werden, sodass durch das Auftreffen der Ionen Ionen oder Atome aus dem Target 42 heraus geschlagen werden, welche sich mit einer kinetischen Energie von 5 bis 30 eV in Richtung der zu beschichtenden Spiegelkomponente 5 bewegen. Entsprechend bildet sich ein Strahl 43 von zerstäubten Ionen oder Atomen aus dem Targetmaterial in Richtung der zu beschichtenden Spiegelkomponente 5 aus. Das zerstäubte Targetmaterial kann beispielsweise Silizium sein.
Die zu beschichtende Spiegelkomponente 5 wird hinter einer Blende 40 hin und her bewegt, um eine gleichmäßig Abscheidung der durch die Blendenöffnung hindurch tretenden Atome oder Ionen auf der Oberfläche der Spiegelkomponente 5 zu gewährleisten.
Gleichzeitig mit der Abscheidung des Materials auf der Spiegelkomponentenoberfläche 30 wird diese mittels einer zweiten Ionenquelle mit einem Ionenstrahl 45 beaufschlagt, der Ionen mit einer kinetischen Energie im Bereich von 50 bis 200 eV beinhaltet. Beispielsweise können dies Ionen von Edelgasen, wie beispielsweise Argon sein. Der entsprechende Ionenhilfsstrahl 45 dient zur Unterstützung der Implantation und/oder Abscheidung und Anhaftung des abgeschiedenen Targetmaterials auf der Spiegelkomponente 5.
Die 9a) zeigt die Situation nach Behandlung der Spiegelkomponente 5 und Herstellung der Glättungsschicht 31 auf der Spiegelkomponentenoberfläche 30.
Wie in den Teilbildern a) bis d) der 9 zu sehen ist, ist durch die Ablagerung des implantierten und/oder abgeschiedenen Materials eine teilweise Auffüllung von Senken der Spiegelkomponentenoberfläche 30 erfolgt, wobei jedoch die erzeugte Glättungsschicht 31 weiterhin auch entsprechende Spitzen aufweist. Um hier eine weitere Verbesserung der Rauheit zu erzielen, wird in einem nachfolgenden Schritt die hergestellte Glättungsschicht 31 teilweise wieder entfernt, und zwar insbesondere durch Ionenätzen. In 9b) ist mit der gestrichelten Linie 33 angezeigt, welche Bereiche der Glättungsschicht 31 durch entsprechendes Ätzen entfernt werden sollen, um anschließend eine glatte Oberfläche 32 vorliegen zu haben, wie sie in den Teilbildern c) und d) der 9 gezeigt ist.
Die 10 zeigt noch einmal im Detail den ersten Schritt die Herstellung der Glättungsschicht 31 auf einer Spiegelkomponentenoberfläche 30 mit Abscheidung von Atomen oder Ionen mittels eines entsprechenden Atom- oder Ionenstrahls 43 sowie überlagerter Bombardierung der mit Material beaufschlagten Spiegelkomponentenoberfläche 30 mit Ionen aus einem Ionenstrahl 45 aus Argon-Ionen mit einer höheren kinetischen Energie.
Die 11 zeigt den nachfolgenden Ätzschritt, der gemäß der 11 mittels Ionenätzen durchgeführt wird, wobei ein Ionenstrahl 46 mit Ionen mit einer kinetischen Energie im Bereich von 800 bis 1400 eV durch die Blendenöffnung einer Blende 40 auf die Oberfläche der Glättungsschicht 31 einwirkt, sodass Material der Glättungsschicht 31 im Bereich der Spitzen 35 entfernt wird und somit entlang der Ätzlinie 33 eine glatte Oberfläche 32 eingestellt wird, wie es in 12 dargestellt ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. Die vorliegende Erfindung umfasst insbesondere alle Kombinationen sämtlicher vorgestellter Einzelmerkmale.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 11562:1998 [0022]

Claims

Spiegel, insbesondere Freiformspiegel für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Oberflächenrauheit R_q ≤ 1 nm bei einer Grenzwellenlänge λ_s ≤ 10µm.
Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenrauheit R_q ≤ 0,2 nm, insbesondere R_q ≤ 0,02 nm ist.
Spiegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel eine Spiegelfläche (4) mit einer Vielzahl von Spiegelsektoren (2) aufweist, wobei die Spiegelsektoren einstückig aus einer einzigen Spiegelkomponente (5) mit einer einzigen Spiegeloberfläche (8) oder aus einer Vielzahl getrennter Spiegelkomponenten (5’) mit jeweils einer Spiegeloberfläche (8) pro Spiegelkomponente (5’) und Spiegelsektor (2) und/oder einstückigen Spiegelkomponenten (5’’) für eine Gruppe von Spiegelsektoren (2) mit jeweils einer Spiegeloberfläche (8) pro Spiegelkomponente (5’’) und Gruppe von Spiegelsektoren (2) gebildet sind.
Spiegel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelsektoren (2) eine durchschnittliche oder maximale Größe ≤ 4 mm, insbesondere im Bereich von 0,2 bis 4 mm im Durchmesser oder in Bezug auf eine maximale Kantenlänge aufweisen.
Spiegel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelkomponenten (5, 5’, 5’’) oder Gruppen von Spiegelkomponenten auf einem gemeinsamen oder mehreren Trägern (6) angeordnet sind.
Spiegel, insbesondere Freiformspiegel für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie oder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel unter einer Spiegelfläche (4) einen Spiegelgrundwerkstoff (3) aufweist, bei dem eine implantierte oder abgeschiedene Schicht (31) ausgebildet ist, welche durch Ionenstrahlunterstützung erzeugt worden ist und die teilweise durch Ionenätzen wieder entfernt ist.
Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel an der Spiegelfläche (4) eine Mehrlagen-Reflexionsschicht (34) aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Spiegels, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit den Schritten: – Bereitstellung eines Spiegelgrundwerkstoffs zur Ausbildung einer Spiegelkomponente mit einer Spiegeloberfläche (8), – Bestrahlen des Spiegelgrundwerkstoffs mit einem hochenergetischen Strahl, insbesondere Ionenätzen des Spiegelgrundwerkstoffs zur Herstellung der gewünschten Oberflächentopographie der Spiegeloberfläche (8) und/oder einer Montagefläche (7), wobei der Spiegelgrundwerkstoff während der Formänderung durch Bestrahlen sich quer zum Ionenstrahl (11) und relativ zum Ionenstrahl (11) bewegt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass während oder abwechselnd mit der Formänderung die Oberflächentopographie vermessen wird, insbesondere mittels Weißlicht-Interferometrie.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom Messergebnis die Formänderung, insbesondere der Materialabtrag beim Ionenätzen eingestellt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Spiegels für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie oder nach einem der Ansprüche 8 bis 10 mit den nachfolgend angegebenen Schritten: – Bereitstellung eines Spiegelgrundwerkstoffs zur Ausbildung einer Spiegelkomponente (5) mit einer Spiegeloberfläche, wobei der Spiegelgrundwerkstoff eine Oberflächentopographie aufweist, die der gewünschten Oberflächentopographie der Spiegeloberfläche entspricht, – Erzeugen einer Glättungsschicht (31) mittels implantierten und/oder abgeschiedenen Materials, – zumindest teilweises Entfernen der Glättungsschicht (31) durch Ätzen.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Glättungsschicht (31) durch mindestens ein Verfahren aus der Gruppe erzeugt wird, die physikalische Dampfphasenabscheidung, Kathodenzerstäubung (sputtern), Rotationsbeschichten, Spritzen, Ionenstrahl- und Atomstrahlsputtern (Ionenstrahl- und Atomstrahlkathodenzerstäubung), Ionenimplantation und Ionenstrahlabscheidung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Glättungsschicht (31) durch Sputtern aufgebracht wird, wobei das zerstäubte Material mit einer kinetischen Energie von 5 bis 30 eV auf den Spiegelgrundwerkstoff aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass während der Herstellung der Glättungsschicht (31) ein Ionenhilfsstrahl (45) mit Ionen mit einer kinetischen Energie von 50 bis 1400 eV, insbesondere 50 bis 200 eV auf den Spiegelgrundwerkstoff im Bereich der Herstellung der Glättungsschicht gerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegelgrundwerkstoff während der Herstellung der Glättungsschicht (31) quer relativ zu den Ionen- und/oder Atomstrahlen bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ätzen durch Ionenätzen oder Ionenstrahlätzen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Ionenätzen mit einer kinetischen Energie der Ionen im Bereich 800 bis 1400 eV, insbesondere 1000 bis 1200 eV erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegelgrundwerkstoff Silizium, SiO₂, Glas, Quarzglas oder ein Metall ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das abgeschiedene oder implantierte Material der Glättungsschicht Si ist oder enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel aus mehreren gemäß dem Verfahren bearbeiteten Spiegelkomponenten aufgebaut ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11, 12 oder 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Erzeugen der Glättungsschicht und dem Entfernen der Glättungsschicht der Spiegelgrundwerkstoff geätzt wird.