DE102012203633A1

DE102012203633A1 - Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich, Herstellungsverfahren für einen solchen Spiegel und Projektionsbelichtungsanlage mit einem solchen Spiegel

Info

Publication number: DE102012203633A1
Application number: DE102012203633A
Authority: DE
Inventors: Peter Huber; Gisela von Blanckenhagen
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2012-03-08
Publication date: 2013-09-12
Also published as: JP2015515127A; KR102037547B1; CN104254891B; EP2823490A1; KR20140143751A; WO2013131648A1; US9696632B2; CN104254891A; JP6286369B2; WO2013131648A8; US20150055108A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spiegel (1) 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 eine nicht-metallische Einzelschicht (B, H, M) umfasst und wobei die nicht-metallische Einzelschicht (B, H, M) eine Dotierung mit Fremdatomen zwischen 10 ppb und 010%, insbesondere zwischen 100 ppb und 0,1% aufweist, so dass für die nicht-metallische Einzelschicht (B, H, M) eine Ladungsträgerdichte von größer 6·1010 cm–3 und/oder eine elektrische Leitfähigkeit von größer 1·10–3 S/m, insbesondere eine Ladungsträgerdichte von größer 6·1013 cm–3 und/oder eine elektrische Leitfähigkeit von größer 1 S/m gegeben ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich und ein Herstellungsverfahren für einen solchen Spiegel. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine EUV-Lichtquelle, ein EUV-Beleuchtungssystem und ein EUV-Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie mit einem solchen Spiegel. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie.
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.
Nachteilig an solchen Spiegel ist jedoch, dass diese über die gesamte Lebensdauer einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage etwa 1/3 aller auf den Spiegel einfallenden EUV-Photonen in der Schichtanordnung des Spiegels absorbieren. In der Regel erfolgt die Absorption der energiereichen EUV-Photonen über den Photoeffekt, wobei Elektronen im Festkörper herausgeschlagen werden. Als Folge davon wird innerhalb der Schichtmaterialien eine große Zahl von Atomen mit destabilisierten bzw. gebrochenen chemischen Bindungen erzeugt. Solche Atome mit destabilisierten Bindungen können dann auf atomarer Skala leicht einen Platz- bzw. Ortswechsel vollziehen, wodurch sich die Struktur der betroffenen Schicht und somit auch deren optische Eigenschaft ändert. In ersten Experimenten zur Dauerbestrahlung wurde bereits eine Spektralverschiebung von EUV-Spiegeln festgestellt.
Die genauen Prozesse infolge der destabilisierten und gebrochenen Bindungen auf atomarer Skala sind aktuell unklar. Denkbar ist, dass die Schichtmaterialien einen Zustand erhöhter Dichte einnehmen, wodurch sich die festgestellte Spektralverschiebung erklären lässt. Solche mit dem Begriff „Compaction” beschriebene Verdichtungsprozesse sind für Quarzgläser und für Spiegelschichten bei der VUV-Mikrolithographie mit 193 nm bekannt. Denkbar ist jedoch auch, dass die destabilisierten Atome eine chemische Reaktion mit Atomen aus benachbarten Schichten oder mit Atomen aus der Restgasatmosphäre der Projektionsbelichtungsanlage vollziehen.
Durch die von den destabilisierten Atomen hervorgerufene Strukturänderung der betroffenen Schicht ändert sich neben der optischen Eigenschaft auch deren Schichtspannung und deren Oberflächenrauheit.
Zur Einstellung der Schichtspannung eines Spiegels werden bei dessen Herstellung zumeist sogenannte Buffer Layer oder Anti-Stress-Layer (ASL) zwischen Substrat und reflektierender Beschichtung aufgebracht, welche mittels ihrer Zugspannung die Druckspannung der reflektierenden Beschichtung kompensieren. Ändern sich jedoch bei einem Spiegel durch die destabilisierten Atome im Laufe der Zeit die Spannungsverhältnisse innerhalb der Schichtanordnung, so führt dies unweigerlich zu einer unzulässigen Formänderung der Spiegeloberfläche. Hierdurch entstehen dann unzulässige Bildfehler der Projektionsbelichtungsanlage.
Zur Vermeidung von Streulichtverlusten werden Spiegel für den EUV Wellenlängenbereich bei der Herstellung mit sehr glatten Substrat und Schichtoberflächen versehen. Entstehen jedoch durch die destabilisierten Atome im Laufe der Zeit raue Grenzflächen bzw. Interfaces der Schichten im HSFR Ortsfrequenzbereich, so führt dies 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 können die destabilisierten Atome an den Grenzflächen der Schichten auch neue chemische Bindungen eingehen, wodurch die ohnehin schon stattfindende Interdiffussion der Schichten verstärkt wird und/oder wodurch die Wirkung der zur Unterdrückung der Interdiffussion eingesetzten Schichten (sogenannte Barrier Layer) reduziert wird. Eine erhöhte Interdiffussion führt zu einem Kontrastverlust an den Grenzflächen und dieser führt somit zu einem Reflektivitätsverlust des Spiegels insgesamt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich bereitzustellen, welcher eine hohe Langzeitstabilität hinsichtlich seines Spektralverhaltens, seiner Oberflächenform und seiner Streulichtverluste aufweist.
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 eine nicht-metallische Einzelschicht umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-metallische Einzelschicht eine Dotierung mit Fremdatomen zwischen 10 ppb und 10%, insbesondere zwischen 100 ppb und 0,1% aufweist, so dass für die nicht-metallische Einzelschicht eine Ladungsträgerdichte von größer 6·10¹⁰ cm^–3 und/oder eine elektrische Leitfähigkeit von größer 1·10^–3 S/m, insbesondere eine Ladungsträgerdichte von größer 6·10¹³ cm^–3 und/oder eine elektrische Leitfähigkeit von größer 1 S/m gegeben ist.
Von den Erfindern wurde erkannt, dass nicht das Aufbrechen von chemischen Bindungen durch die EUV Photonen an sich ein Problem darstellt, sondern dass erst der nachfolgende Platz- bzw. Ortswechsel der Atome zur Strukturänderung der betroffenen nicht-metallischen Schicht führt. Durch die oben angegebene Dotierung der betroffenen nicht-metallischen Schicht mit Fremdatomen ist es möglich, durch eine genügend große Zahl frei beweglicher Elektronen in der betroffenen Schicht die herausgeschlagenen Bindungselektronen sehr schnell zu ersetzen und die Atome zu stabilisieren, noch bevor diese einen Platz- bzw. Ortswechsel auf atomarer Skala vollziehen können. Da Metalle wie z. B. Molybdän (Mo) oder Ruthenium (Ru) eine hohe Dichte an frei beweglichen Elektronen aufweisen, neigen solche Einzelschichten aus Metallen daher kaum zu einer solchen Strukturänderung. Allerdings sind z. B. Oxide, Nitride und Karbide der genannten Metalle nicht-metallische Materialien und benötigen daher eine Dotierung mit Fremdatomen, um für die Strahlungsresistenz eine genügend hohe Anzahl freier Elektronen bereitzustellen.
Darüber hinaus erhöht sich durch die Bereitstellung freier Elektronen auch die thermische Leitfähigkeit der entsprechend dotierten Schichten. Hierdurch ist es möglich, die zumeist in den obersten 30 Schichten deponierte Verlustwärme eines EUV Lichtpulses in tiefere Lagen bis hin zum Substrat abzutransportieren bevor der nächste EUV Lichtpuls den Spiegel erreicht und die oberen Schichten weiter erhitzt. Eine unzulässige dauerhafte Aufheizung der obersten Schichten eines EUV Spiegels lässt sich somit verhindern, zumal die bis zum Substrat abgeführte Wärme durch entsprechende Kühlkanäle im Substrat abgeführt werden kann und somit die obersten Schichten mit Hilfe der erhöhten thermischen Leitfähigkeit der dotierten Schichten entsprechend gekühlt werden können. Insofern erhöht die Dotierung nicht nur die Strahlungsresistenz eines Spiegels, sondern reduziert auch dessen thermische Belastung dauerhaft.
In einer Ausführungsform umfasst die Schichtanordnung mindestens ein 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 und die Dotierung mit Fremdatomen der mindestens einen nicht-metallischen Einzelschicht durch Atome mindestens eines Elements aus der V. Gruppe des periodischen Systems erfolgt ist. Durch dieses mindestens eine Schichtteilsystem wird die hohe Reflektivität des Spiegels für den EUV-Wellenlängenbereich gewährleistet und die Dotierung mit Atomen von Elementen aus der V. Gruppe sorgt für einen Elektronenüberschuss im Leitungsband der nicht-metallischen Einzelschicht und somit zu einer Stabilisierung dieser Einzelschicht.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird 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 bei einer Differenz von 0,1 nm bereits 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 dann als reflektierende Schichtsysteme, 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 die Schichtanordnung eine Gesamtdicke von weniger als 200 nm auf und die hoch brechenden Schichten des Schichtteilsystems weisen eine Dotierung mit Fremdatomen auf. Durch die Dotierung der hoch brechenden Schichten des Schichtteilsystems ist es möglich, die Druckspannung des Schichtteilsystems zu reduzieren, so dass entweder kein oder auch nur ein in seiner Dicke reduziertes weiteres Schichtteilsystem zur Spannungskompensation benötigt wird. Die Anzahl der Perioden bestimmt bei gegebener Aufteilung der Perioden zwischen hoch und niedrig brechenden Schichten den Gesamtbetrag der Zugspannung des weiteren Schichtteilsystems zur Spannungskompensation. Wird weniger Zugspannung zur Kompensation benötigt, reduziert sich folglich auch die Gesamtdicke der Schichtanordnung. Somit ist es durch die Dotierung möglich, einen Spiegel für den EUV Wellenlängenbereich mit einer Reflektivität von mehr als 40% für mindestens einen Einfallswinkel zwischen 0° und 25° bereitzustellen, welcher eine Gesamtschichtspannung von weniger als 20 MPa und trotzdem eine Gesamtdicke der Schichtanordnung von weniger als 200 nm aufweist. Insbesondere gilt dies für Spiegel bei nahezu senkrechtem Lichteinfall und einer Reflektivität von mehr als 60%.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Spiegel an einer Stelle seiner optisch genutzten Oberfläche nach einer Bestrahlung mit Licht aus dem EUV-Wellenlängenbereich mit einer Dosis von mehr als 10 kJ/mm² eine mittlere Reflektionswellenlänge innerhalb seines Reflektionsspektrums zwischen 12 nm und 14 nm bei senkrechtem Lichteinfall auf, welche gegenüber der mittleren Emissionswellenlänge der Lichtquelle zwischen 12 nm und 14 nm um weniger als 0,25 nm, insbesondere weniger als 0,15 nm abweicht. Hierdurch wird verhindert, dass der Durchsatz an Wafern bei längerer Betriebsdauer der Projektionsbelichtungsanlage durch Spektralverschiebungen sinkt. Durch die Dotierung der Einzelschichten wird erfindungsgemäß verhindert, dass Strukturänderungen und somit Änderungen der optischen Eigenschaften der einzelnen Schichten durch die Strahlung hervorgerufen werden. Somit ist es möglich, dass ein Spiegel selbst nach der angegebenen Dosis nahezu das gleiche Reflektionsspektrum aufweist, wie zu Beginn der Bestrahlung.
Als Emissionsspektrum und mittlere Emissionswellenlänge der Lichtquelle zwischen 12 nm und 14 nm wird im Rahmen dieser Erfindung das unmittelbare Spektrum und die unmittelbare mittlere Wellenlänge am Ort der Lichterzeugung verstanden. Nur am Ort der eigentlichen Lichterzeugung ist dieses Spektrum eindeutig und nicht durch die Eigenschaften von optischen Komponenten verfälscht. In der Regel sind die Spiegel einer Projektionsbelichtungsanlage, angefangen beim Kollektorspiegel der EUV-Lichtquelle bis hin zum letzten Spiegel der EUV-Projektionsbelichtungsanlage, hinsichtlich Ihres Reflektionsspektrums auf dieses Emissionsspektrum der Lichtquelle für eine maximale Gesamttransmission der Projektionsbelichtungsanlage abgestimmt.
In einer anderen Ausführungsform für Kollektorspiegel einer EUV-Lichtquelle und/oder Spiegel eines EUV-Beleuchtungssystems beträgt die Abweichung der mittleren Reflektionswellenlänge von der mittleren Emissionswellenlänge nach der Bestrahlung mit der oben angegebenen Dosis weniger als 0,05 nm. Hierdurch ist es möglich, insbesondere größere Verluste in der Gesamttransmission zu verhindern, indem der Lichtquelle nahe gelegene Spiegel durch eine entsprechende Dotierung strahlungsresistent gestaltet sind. Je näher ein Spiegel zur Lichtquelle positioniert ist, umso größeren Flächenleistungsdichten bzw. Lebensdauereffekten ist dieser Spiegel in der Regel ausgesetzt. Dies gilt besonders für den Kollektorspiegel der EUV-Lichtquelle.
In einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spiegels besteht die nicht-metallische Einzelschicht der Schichtanordnung aus Materialien, welche ausgewählt oder als Verbindung zusammengesetzt sind aus der Gruppe der Materialien: B₄C, C, Zr-Oxide, Zr-Nitride, Si, Si-Oxide, Si-Nitride, Si-Karbide, Si-Boride, Mo-Nitride, Mo-Karbide, Mo-Boride, Ru-Oxide, Ru-Nitride, Ru-Karbide und Ru-Boride. Insbesondere neigen diese genannten Materialien unter EUV-Strahlung zu Strukturänderungen und müssen somit durch eine entsprechende Dotierung stabilisiert werden.
In einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spiegels bestehen die zwei eine Periode bildende Einzelschichten des mindestens einen 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. Ferner weist in dieser Ausführungsform mindestens eine Einzelschicht aus Silizium eine Dotierung mit Fremdatomen zwischen 10 ppb und 10% auf, um den Spiegel gegen Langzeitveränderungen zu schützen. In einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform weisen alle Einzelschichten aus Silizium der mindestens 10 Perioden, insbesondere der mindestens 5 Perioden des mindestens einen Schichtteilsystems, welche vom Substrat am weitesten entfernt sind, diese Dotierung mit Fremdatomen zur Langzeitstabilisierung auf. Hierbei ist zu beachten, dass die Intensität an EUV Strahlung bei einer Schichtanordnung an der Deckschichtoberfläche am höchsten ist und mit zunehmender Eindringtiefe in die Schichtanordnung exponentiell abnimmt. Daher ist es insbesondere angebracht, zumindest die oberen fünf Perioden mit entsprechend dotierten Schichten auszustatten.
In einer weiteren Ausführungsform werden dabei die 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. Bei dieser 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 anderen Ausführungsform besteht die abschließende Schicht der Schichtanordnung aus einem Oxid und/oder Nitrid und weist eine Dotierung mit Fremdatomen durch Atome mindestens eines Elements aus der V. Gruppe des periodischen Systems auf. Insbesondere die Dotierung von Deckschichten bestehend aus Oxiden und/oder Nitriden verhindert, dass die Deckschichten nach einer längeren Bestrahlung z. B. mit der oben genannten Dosis aufgrund der Strukturänderung eine höhere Oberflächenrauheit aufweisen. Dabei ist auch zu beachten, dass Flächen mit einer höheren Oberflächenrauheit stärker den Umwelteinflüssen der Restgasatmosphäre einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage ausgesetzt sind. Dies wiederum kann zu einem sich selbst verstärkenden Effekt führen und die Deckschicht unbrauchbar machen.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Schichtanordnung mindestens ein weiteres Schichtteilsystem zur Spannungskompensation auf, wobei das weitere Schichtteilsystem 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 ein solches weiteres Schichtsystem lässt sich eine unzulässige Verformung des Spiegels nach der Beschichtung verhindern.
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 bei einem typischen Aspektverhältnis von Spiegeldurchmesser zu Spiegeldicke von 5:1 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. Dabei beträgt die Zugspannung des weiteren Schichtteilsystems weniger als +240 MPa. Eine solch niedrige Zugspannung für das zwischen Substrat und dem mindestens einen Schichtteilsystem angeordnete weitere Schichtteilsystem hat den Vorteil, dass insgesamt weniger Perioden für das weitere Schichtteilsystem benötigt werden. Dies hat eine höhere Prozessstabilität und eine niedrigere Fertigungszeit zur Folge.
In einer Ausführungsform weist das weitere Schichtteilsystem 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 weitere Schichtteilsysteme zur Spannungskompensation herstellen, welche eine geringe Oberflächenrauheit aufweisen und somit Streulichtverluste vermeiden.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Reflektivität eines erfindungsgemäßen Spiegels bei senkrechtem Lichteinfall mehr als 60% und die Anzahl der Perioden des weiteren Schichtteilsystems beträgt weniger als 20, insbesondere weniger als 15. Solche Spiegel für nahezu senkrechten Lichteinfall, d. h. einem Einfallswinkel von weniger als 5°, werden in der Regel als Monostack bzw. nur mit einem Schichtteilsystem ausgeführt und weisen hohe Druckkräfte auf. Durch die Dotierung des mindestens einen Schichtteilsystems lassen sich diese Druckkräfte derart reduzieren, dass sich die Anzahl der Perioden des weiteren Schichteilsystem zur Spannungskompensation für die Produktion begrenzen lässt.
Des weiteren wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zum Beschichten eines erfindungsgemäßen Spiegels für den EUV-Wellenlängenbereich gelöst, wobei bei der Beschichtung der mindestens einen nicht-metallischen Einzelschicht ein Partialdruck an Fremdatomen von größer 10^–9 mbar, insbesondere von größer 10^–7 mbar in der Beschichtungsanlage vorliegt. Durch eine solche Zugabe an Fremdatomen zum Restgas der Beschichtungsanlage beim Beschichtungsprozess der nicht-metallischen Einzelschicht ist eine einfache und kostengünstige Möglichkeit der Dotierung gegeben.
In einer Ausführungsform wird die Beschichtung der mindestens einen nicht-metallischen Einzelschicht durch Magnetronsputtern bei einem Arbeitsgasdruck von wenigstens 10^–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.
In einer weiteren Ausführungsform wird alternativ oder zusätzlich zur Zugabe der Fremdatome zum Restgas der Beschichtungsanlage bei dem Verfahren zum Beschichten des erfindungsgemäßen Spiegels mindestens ein Sputtertarget verwendet, welches bereits eine entsprechende Dotierung mit Fremdatomen zwischen 10 ppb und 10% aufweist. Dabei können sich die Fremdatome des Restgases und die Fremdatome des Sputtertargets durchaus unterscheiden.
Ferner wird die Aufgabe der Erfindung durch eine EUV-Lichtquelle, ein EUV-Beleuchtungssystem und/oder ein EUV-Projektionsobjektiv gelöst, welches mindestens einen erfindungsgemäßen Spiegel umfasst.
Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung durch eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie gelöst.
In einer Ausführungsform weist dabei der Kollektorspiegel für die EUV-Lichtquelle mindestens eine nicht-metallische Einzelschicht mit einer Dotierung mit Fremdatomen auf, welche höher ist, als die Dotierung mit Fremdatomen einer nicht-metallischen Einzelschicht eines Spiegels für das EUV-Beleuchtungssystem und/oder eines Spiegels für das EUV-Projektionsobjektiv. Hierdurch wird die notwendige Dotierung zur Langzeitstabilisierung auf diejenigen Komponenten begrenzt, welche dauerhaft einer hohen Flächenleistungsdichte an EUV-Licht ausgesetzt sind. Somit wird ein produktionstechnisch aufwändiges Dotieren aller Spiegel einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie verhindert und auf das notwendige Maß an Spiegeln begrenzt.
Entsprechend weist in einer weiteren Ausführungsform ein Spiegel für das EUV-Beleuchtungssystem eine nicht-metallische Einzelschicht mit einer Dotierung mit Fremdatomen auf, welche höher ist, als die Dotierung mit Fremdatomen einer nicht-metallischen Einzelschicht eines Spiegels für das EUV-Projektionsobjektiv der Projektionsbelichtungsanlage.
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 einer Projektionsbelichtungsanlage;
2 eine schematische Darstellung einer EUV-Lichtquelle und eines Beleuchtungssystems;
3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Spiegels; und
4 eine schematische Darstellung eines zweiten erfindungsgemäßen Spiegels.
In 1 ist in einer Prinzipansicht eine Projektionsbelichtungsanlage 100 für die Herstellung von beispielsweise mikroelektronischen Bauteilen gezeigt, die in einem Scanmodus entlang einer Scanrichtung 126 mit einer Arbeitswellenlänge im EUV-Bereich betrieben wird und die ein oder mehrere optische Elemente mit einer Schichtanordnung aufweisen kann. Die in 1 gezeigte Projektionsbelichtungsanlage 100 weist eine quasi punktförmige Plasmastrahlungsquelle auf. Die Strahlung der Laserquelle 102 wird über eine Kondensorlinse 104 auf geeignetes Material gerichtet, das über die Zufuhr 108 eingeleitet wird und zu einem Plasma 106 angeregt wird. Die vom Plasma 106 emittierte Strahlung wird vom Kollektorspiegel 110 auf den Zwischenfokus Z abgebildet. Durch entsprechende Blenden 111 am Zwischenfokus Z wird gewährleistet, dass keine unerwünschte Streustrahlung auf die nachfolgenden Spiegeln 112, 114, 116, 118, 120 des Beleuchtungssystems der Projektionsbelichtungsanlage 100 trifft. Der Planspiegel 122 dient zur Faltung des Systems, um Bauräume für mechanische und elektronische Komponenten in der Objektebene, in der die Halterung für das Retikel 124 angeordnet ist, zur Verfügung zu stellen. Im Beleuchtungssystem folgen im vorliegenden Beispiel auf den Spiegel 112 ein Feldfacettenspiegel 114 und ein Pupillenfacettenspiegel 116. Der Feldfacettenspiegel 114 dient dazu, eine Vielzahl von Abbildern der Strahlungsquelle der Projektionsbelichtungsanlage in eine Pupillenebene zu projizieren, in der ein zweiter Facettenspiegel angeordnet ist, der als Pupillenfacettenspiegel 116 dient und die Abbilder der Facetten des Feldfacettenspiegels 114 in der Objektebene überlagert, um eine möglichst homogene Ausleuchtung zu ermöglichen. Die anschließend an die Facettenspiegel 114, 116 angeordneten Spiegel 118 und 120 dienen im Wesentlichen dazu, das Feld in der Objektebene zu formen. In der Objektebene ist ein strukturiertes Retikel 124 angeordnet, dessen Struktur mittels eines Projektionsobjektivs 128 mit im vorliegenden Beispiel sechs Spiegeln auf das zu belichtende Objekt 130, etwa einen Wafer abgebildet wird. Das Retikel 124 ist in der hier als Scanning-System ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 100 in die eingezeichnete Richtung 126 verfahrbar und wird sukzessive abschnittsweise ausgeleuchtet, um die jeweiligen Strukturen des Retikels 124 mit dem Projektionsobjektiv entsprechend auf beispielsweise einen Wafer 130 zu projizieren.
In 2 ist eine Strahlungsquelle in Verbindung mit einem Beleuchtungssystem 11 dargestellt. Ein erfindungsgemäß dotierter Kollektorspiegel 1 ist um eine Lichtquelle angeordnet, die von einem Plasmatröpfchen 2 gebildet und von einem Infrarotlaser 3 angeregt wird. Um im EUV-Wellenlängenbereich Wellenlängen im Bereich um beispielsweise 13,5 nm zu erhalten, kann z. B. Sn mittels eines bei einer Wellenlänge von 10,6 μm arbeitenden CO₂-Lasers zu einem Plasma angeregt werden. Anstelle eines CO₂-Lasers können beispielsweise auch Festkörperlaser eingesetzt werden. Auf den Kollektorspiegel 1 folgen nach der Blende 5 am Zwischenfokus 4 ein Feldfacettenspiegel 16 mit einzelnen Facetten 18 und ein Pupillenfacettenspiegel 17 mit einzelnen Facetten 19. Bevor die Strahlen auf das in y-Richtung abzuscannende Retikel 13 mit der auf einen Wafer zu projizierenden Struktur trifft, wird sie noch von einem Faltspiegel 12 umgelenkt. Der Faltspiegel 12 hat weniger optische Funktion, er dient vielmehr dazu, den Platzbedarf des Beleuchtungssystems 11 zu optimieren.
Es sei darauf hingewiesen, dass in der EUV-Lithographie verschiedenste Strahlungsquellen eingesetzt werden können, u. a. Plasmaquellen, die etwa auf Laseranregung (sogenannte LPP-Quellen) oder Gasentladung (sogenannte DPP-Quellen) basieren können, Synchrotronstrahlungsquellen oder freie Elektronenlaser (FEL). Dabei ist zu beachten, dass die derzeit favorisierten LPP- und DPP-Quellen als Pulslichtquellen ausgeführt sind, welche das EUV-Licht in diskreten periodischen Lichtpulsen entsprechend hoher Pulsleistung abgeben.
Nachfolgend wird anhand der 3 und 4 jeweils ein erfindungsgemäßer Spiegel 1 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 3 und 4 nachfolgend im Anschluss an die Beschreibung zu 4 erläutert.
Die 3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Spiegels 1, der z. B. als Kollektorspiegel 1 bei der in 2 gezeigten EUV-Lichtquelle oder bei der in 1 gezeigten Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt werden kann. Der Spiegel 1 weist in 3 mindestens eine nicht-metallische Einzelschicht B, H, M auf, welche mit Fremdatomen mit einem Dotierungsgrad zwischen 10 ppb und 10%, insbesondere zwischen 100 ppb und 0,1% dotiert ist, so dass für die nicht-metallische Einzelschicht B, H, M eine Ladungsträger-dichte von größer 6·10¹⁰ cm^–3 und/oder eine elektrische Leitfähigkeit von größer 1·10^–3 S/m, insbesondere eine Ladungsträgerdichte von größer 6·10¹³ cm^–3 und/oder eine elektrische Leitfähigkeit von größer 1 S/m gegeben ist. Eine solche Dotierung ist in 3 durch Sternsymbole für die Schichten H schematisch dargestellt. Durch die Dotierung können die nicht-metallischen Einzelschichten strahlungsresistent ausgebildet werden, so dass Strukturveränderungen selbst unter hohen Strahlenbelastungen vermieden werden.
Beispielsweise kann eine solche Dotierung durch Atome mindestens eines Elements aus der V. Gruppe des periodischen Systems erfolgen, um einen Überschuss an frei beweglichen Elektronen in der nicht-metallischen Einzelschicht zu erzeugen. Die Dotierung kann nicht nur bei einer, sondern auch bei allen nicht-metallischen Einzelschichten einer Schichtanordnung erfolgen. Dies ist insbesondere bei nahe an der EUV-Lichtquelle gelegenen Spiegeln und hierbei insbesondere dem Kollektorspiegel der EUV-Lichtquelle angezeigt, da diese Spiegel in der Regel sehr hohen Dosen an EUV-Strahlung ausgesetzt sind.
Ferner kann die Dotierung insbesondere bei einer nicht-metallischen Deckschicht M erfolgen, da diese Deckschicht der höchsten Strahlenbelastung innerhalb einer Schichtanordnung ausgesetzt ist. Bevorzugt werden folgende Materialien mit einer Dotierung versehen: B₄C, C, Zr-Nitride, Zr-Oxide, Si, Si-Oxide, Si-Nitride, Si-Karbide, Si-Boride, Mo-Nitride, Mo-Karbide, Mo-Boride, Ru-Oxide, Ru-Nitride, Ru-Karbide und Ru-Boride. Diese genannten Materialien neigen unter EUV Bestrahlung verstärkt zu Strukturveränderungen, welche in einer Spektralverschiebung, in einer Erhöhung der Oberflächenrauheit und in einer Veränderung der Spannungsverhältnisse resultieren. Ferner kann die Dotierung dazu genutzt werden, die Druckspannung des Schichtteilsystems P' zu erniedrigen, so dass entweder kein oder nur ein sehr vereinfachtes weiteres Schichtteilsystem zur Spannungskompensation ASL, wie es im Zusammenhang mit 4 noch näher diskutiert wird, verwendet werden kann. Eine einfache Möglichkeit die Dotierung der nicht-metallischen Einzelschicht B, H, M zu erzeugen, besteht darin, bei der Beschichtung der Einzelschicht für einen entsprechenden Partialdruck an Fremdatomen zu sorgen und/oder mindestens ein entsprechend dotiertes Sputtertarget zu verwenden.
Die Darstellung der Schichtanordnung in 3 und 4 ist der Übersichtlichkeit halber auf ein Deckschichtsystem C und ein Schichtteilsystem P' bzw. ein weiteres Schichtteilsystem zur Spannungskompensation ASL begrenzt. Die Schichtanordnung eines erfindungsgemäßen Spiegels 1 kann jedoch auch eine Mehrzahl von Schichtteilsystemen P', P'', P''', usw. umfassen, die jeweils aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden P₁, P₂, P₃ usw. an Einzelschichten bestehen, wobei die Perioden P₁, P₂, P₃ usw. zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht H', H'', H''' usw. und eine niedrig brechende Schicht L', L'', L''' usw, umfassen und innerhalb eines jeden Schichtteilsystems P', P'', P''' usw. eine konstante Dicke d₁, d₂, d₃ usw. aufweisen, welche von einer Dicke der Perioden eines benachbarten Schichtteilsystems abweicht.

Bei den in den 3 und 4 mit H und H_ASL bezeichneten Schichten handelt es sich um Schichten aus Materialien, welche im EUV-Wellenlängenbereich im Vergleich mit den als L und L_ASL bezeichneten Schichten des gleichen Schichtteilsystems als hoch brechend bezeichnet werden können, siehe die komplexen Brechzahlen der Materialien in Tabelle 1. Umgekehrt handelt es sich bei den in den 3 und 4 mit L und L_ASL bezeichneten Schichten um Schichten aus Materialien, welche im EUV-Wellenlängenbereich im Vergleich mit den als H und H_ASL 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 dann als reflektierende Schichtsysteme, 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 für eine Wellenlänge von 13,5 nm in Tabelle 1.

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

Tabelle 1: verwendete Brechzahlen ñ = n – i·k für 13.5 nm

Bei Schichtsystemen für die Mikrolithographie mit einer Wellenlänge von ungefähr 7 nm wird in der Regel das Material LaN für die niedrig brechenden Schichten und das Material B₄C für die hoch brechenden Schichten verwendet.
Bei den Schichten L_ASL und H_ASL des weiteren Schichtteilsystems ASL zur Spannungskompensation 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 3 und 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 zur Spannungskompensation 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 N und N_ASL der Perioden P und P_ASL der Schichtteilsysteme P' und ASL kann bei den erfindungsgemäßen Spiegeln 1 jeweils bis zu 100 Perioden der in den 3 und 4 dargestellten Einzelperioden P und P_ASL umfassen. Bei Schichtteilsystemen für die Mikrolithographie mit einer Wellenlänge von ungefähr 7 nm können es auch 250 Perioden sein. Ferner können die in der 3 dargestellten Schichtanordnungen ein gemäß der 4 dargestelltes weiteres Schichtteilsystem ASL zur Spannungskompensation zwischen dem Schichtteilsystem P' und dem Substrat umfassen, welches aufgrund seiner Zugspannung die Druckspannung des Schichtteilsystems P' kompensiert.
Die 4 zeigt ein weiteres Schichtteilsystem ASL zur Spannungskompensation 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. Dabei beträgt die Zugspannung des weiteren Schichtteilsystems ASL zur Spannungskompensation aufgrund der Dotierung der hoch brechenden Schichten des Schichtteilsystems P' weniger als +240 MPa, so dass insgesamt eine Schichtanordnung resultiert, welche eine Gesamtdicke von weniger als 200 nm aufweist.
Die Schichtanordnungen der erfindungsgemäßen Spiegel 1 werden in den 3 und 4 von einem Deckschichtsystem C zum Vakuum hin abgeschlossen, welches zumindest eine Schicht aus einem chemisch inertem Material, wie z. B. Oxide, Nitride, 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 3 und 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 und P ergibt sich aus den 3 und 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 und P' in den 3 und 4 dadurch voneinander unterschieden werden, dass ihre Perioden P_ASL und P eine unterschiedliche Dicke d_ASL und d aufweisen. Als unterschiedliche Schichtteilsysteme wie z. B. ASL und P' werden somit im Rahmen der vorliegenden Erfindung Schichtteilsysteme verstanden, deren Perioden P_ASL und P sich in ihren Dicken d_ASL und d um mehr als 0,1 nm unterscheiden, da oberhalb einer Differenz von 0,1 nm 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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10155711 A1 [0003]

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 (1) 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 eine nicht-metallische Einzelschicht (B, H, M) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-metallische Einzelschicht (B, H, M) eine Dotierung mit Fremdatomen zwischen 10 ppb und 10%, insbesondere zwischen 100 ppb und 0,1% aufweist, so dass für die nicht-metallische Einzelschicht (B, H, M) eine Ladungsträgerdichte von größer 6·10¹⁰ cm^–3 und/oder eine elektrische Leitfähigkeit von größer 1·10^–3 S/m, insbesondere eine Ladungsträgerdichte von größer 6·10¹³ cm^–3 und/oder eine elektrische Leitfähigkeit von größer 1 S/m gegeben ist.
Spiegel (1) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, wobei die Schichtanordnung mindestens ein Schichtteilsystem (P') umfasst, welches aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden (P) an Einzelschichten besteht, wobei die Perioden (P) zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht (H) und eine niedrig brechende Schicht (L) umfassen und die Dotierung mit Fremdatomen der mindestens einen nicht-metallischen Einzelschicht (B, H, M) durch Atome mindestens eines Elements aus der V. Gruppe des periodischen Systems erfolgt ist.
Spiegel (1) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 2, wobei die Schichtanordnung eine Gesamtdicke von weniger als 200 nm aufweist und die hoch brechenden Schichten (H) des Schichtteilsystems (P') eine Dotierung mit Fremdatomen aufweisen.
Spiegel (1) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, wobei der Spiegel an einer Stelle seiner optisch genutzten Oberfläche nach einer Bestrahlung mit Licht aus dem EUV Wellenlängenbereich mit einer Dosis von mehr als 10 kJ/mm² eine mittlere Reflektionswellenlänge innerhalb seines Reflektionsspektrums zwischen 12 nm und 14 nm bei senkrechtem Lichteinfall aufweist, welche gegenüber der mittleren Emissionswellenlänge der Lichtquelle zwischen 12 nm und 14 nm um weniger als 0,25 nm, insbesondere um weniger als 0,15 nm abweicht.
Spiegel (1) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 4, wobei es sich um einen Kollektorspiegel für eine EUV Lichtquelle oder um einen Spiegel für ein EUV-Beleuchtungssystem handelt und wobei die Abweichung der mittleren Reflektionswellenlänge und der mittleren Emissionswellenlänge weniger als 0,05 nm beträgt.
Spiegel (1) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1, wobei die nicht-metallischen Einzelschichten (B, H, M) der Schichtanordnung aus Materialien bestehen, welche ausgewählt oder als Verbindung zusammengesetzt sind aus der Gruppe der Materialien: B₄C, C, Zr-Nitride, Zr-Oxide, Si, Si-Oxide, Si-Nitride, Si-Karbide, Si-Boride, Mo-Nitride, Mo-Karbide, Mo-Boride, Ru-Oxide, Ru-Nitride, Ru-Karbide und Ru-Boride.
Spiegel (1) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 2, wobei die Materialien der zwei, die Perioden (P) bildenden Einzelschichten (L, H) des mindestens einen Schichtteilsystems (P') entweder Molybdän und Silizium oder Ruthenium und Silizium sind und wobei mindestens eine Einzelschicht aus Silizium eine Dotierung mit Fremdatomen zwischen 10 ppb und 10% aufweist und wobei die Einzelschichten des mindestens einen Schichtteilsystems (P') 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-Nitride, Si-Karbide, Si-Boride, Mo-Nitride, Mo-Karbide, Mo-Boride, Ru-Nitride, Ru-Karbide und Ru-Boride.
Spiegel (1) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 7, wobei alle Einzelschichten aus Silizium der mindestens 10, insbesondere der mindestens 5 am weitesten vom Substrat entfernten Perioden des Schichtteilsystems (P') eine Dotierung mit Fremdatomen zwischen 10 ppb und 10% aufweisen.
Spiegel (1) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Oberflächenrauheit der die Schichtanordnung abschließenden Schicht (M) weniger als 0,2 nm rms HSFR, insbesondere weniger als 0,1 nm rms HSFR beträgt.
Spiegel (1) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 1 oder 2, wobei die abschließenden Schicht (M) der Schichtanordnung aus einem Oxid oder Nitrid besteht und eine Dotierung mit Fremdatomen durch Atome mindestens eines Elements aus der V. Gruppe des periodischen Systems aufweist.
Spiegel (1) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 2, wobei die Schichtanordnung mindestens ein weiteres Schichtteilsystem (ASL) zur Spannungskompensation aufweist, wobei das weitere Schichtteilsystem (ASL) aus einer periodischen Abfolge von mindestens zwei Perioden (P_ASL) an Einzelschichten besteht, wobei die Perioden (P_ASL) zwei Einzelschichten aus unterschiedlichen Materialien für eine hoch brechende Schicht (H_ASL) und eine niedrig brechende Schicht (L_ASL) umfassen.
Spiegel (1) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 11, wobei der Betrag der Gesamtschichtspannung der Schichtanordnung weniger als 100 MPa, insbesondere weniger als 50 MPa, besonders bevorzugt weniger als 20 MPa beträgt und wobei der Betrag der Zugspannung des weiteren Schichtteilsystems (ASL) weniger als 240 MPa beträgt und wobei das Schichtteilsystem (ASL) zwischen dem Substrat und dem mindestens einen Schichtteilsystem (P') angeordnet ist.
Spiegel (1) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 11, wobei das weitere Schichtteilsystem (ASL) eine Dicke (d_ASL) der Perioden (P_ASL) von 5 nm oder weniger, insbesondere von 3,5 nm oder weniger aufweist.
Spiegel (1) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 11, wobei die Reflektivität bei senkrechtem Lichteinfall mehr als 60% und die Anzahl (N_ASL) der Perioden (P_ASL) des weiteren Schichtteilsystems (ASL) weniger als 20, insbesondere weniger als 15 beträgt.
Verfahren zum Beschichten eines Spiegels (1) für den EUV-Wellenlängenbereich nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass bei der Beschichtung der mindestens einen nicht-metallischen Einzelschicht (B, H, M) ein Partialdruck an Fremdatomen von größer 10^–9 mbar, insbesondere von größer 10^–7 mbar in der Beschichtungsanlage vorliegt, wobei alternativ dazu oder zusätzlich bei der Beschichtung mindestens ein Sputtertarget verwendet wird, welches bereits eine entsprechende Dotierung mit Fremdatomen zwischen 10 ppb und 10% aufweist.
Verfahren zum Beschichten eines Spiegels (1) für den EUV-Wellenlängenbereich nach Anspruch 15, wobei die Beschichtung der mindestens einen nicht-metallischen Einzelschicht (B, H, M) durch Magnetronsputtern bei einem Arbeitsgasdruck von wenigstens 10^–4 mbar vorgenommen wird.
EUV-Lichtquelle, EUV-Beleuchtungssystem und/oder EUV-Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie umfassend einen Spiegel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, sowie einen mit einem Verfahren gemäß der Ansprüche 15 bis 16 hergestellten Spiegel (1).
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie umfassend eine EUV-Lichtquelle, ein EUV-Beleuchtungssystem und/oder ein EUV-Projektionsobjektiv nach Anspruch 17.
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach Anspruch 18, wobei der Kollektorspiegel für die EUV-Lichtquelle eine nicht-metallische Einzelschicht (B, H, M) mit einer Dotierung mit Fremdatomen aufweist, welche höher ist, als die Dotierung mit Fremdatomen einer nicht-metallischen Einzelschicht (B, H, M) eines Spiegels für das EUV-Beleuchtungssystem und/oder eines Spiegels für das EUV-Projektionsobjektiv der Projektionsbelichtungsanlage.
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach Anspruch 18 oder 19, wobei ein Spiegel für das EUV-Beleuchtungssystems eine nicht-metallische Einzelschicht (B, H, M) mit einer Dotierung mit Fremdatomen aufweist, welche höher ist, als die Dotierung mit Fremdatomen einer nicht-metallischen Einzelschicht (B, H, M) eines Spiegels für das EUV-Projektionsobjektiv der Projektionsbelichtungsanlage.