DE102014201622A1

DE102014201622A1 - Verfahren zum Herstellen eines Spiegelelements

Info

Publication number: DE102014201622A1
Application number: DE102014201622.3A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Enkisch; Peter Huber
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2014-01-30
Publication date: 2015-08-20
Also published as: US20160342093A1; EP3100083B1; JP6550066B2; EP3100083A1; WO2015114043A1; CN105917255A; JP2017506363A; US10423073B2; CN105917255B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Spiegelelements, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage. Ein erfindungsgemäßes Verfahren weist folgende Schritte auf: Bereitstellen eines Substrats (101, 102, 103, 104, 201, 202, 301, 302, 401, 402, 501, 502) und Ausbilden eines Schichtstapels (111, 112, 113, 114, 211, 212, 311, 312, 411, 412, 511, 512) auf dem Substrat, wobei das Ausbilden des Schichtstapels derart erfolgt, dass eine für eine vorgegebene Betriebstemperatur gewünschte Soll-Krümmung des Spiegelelements durch eine von dem Schichtstapel ausgeübte Biegekraft erzeugt wird, wobei das Substrat vor dem Ausbilden des Schichtstapels eine von dieser Soll-Krümmung des Spiegelelements abweichende Krümmung besitzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Spiegelelements, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD’s, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, d.h. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet.
In der Beleuchtungseinrichtung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage ist insbesondere der Einsatz von Facettenspiegeln in Form von Feldfacettenspiegeln und Pupillenfacettenspiegeln als bündelführende Komponenten z.B. aus DE 10 2008 009 600 A1 bekannt. Derartige Facettenspiegel sind aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln oder Spiegelfacetten aufgebaut, welche jeweils zum Zwecke der Justage oder auch zur Realisierung bestimmter Beleuchtungswinkelverteilungen über Festkörpergelenke kippbar ausgelegt sein können. Diese Spiegelfacetten können wiederum ihrerseits eine Mehrzahl von Mikrospiegeln umfassen.
Des Weiteren ist auch in einer Beleuchtungseinrichtung einer für den Betrieb bei Wellenlängen im VUV-Bereich ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage zur Einstellung definierter Beleuchtungssettings (d.h. Intensitätsverteilungen in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung) der Einsatz von Spiegelanordnungen, z.B. aus WO 2005/026843 A2 , bekannt, welche eine Vielzahl unabhängig voneinander einstellbarer Spiegelelemente umfassen.
Ein in der Praxis auftretendes Problem ist, dass bei der Herstellung einer solchen Spiegelanordnung, z.B. eines Feldfacettenspiegels einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Beleuchtungseinrichtung, mechanische Spannungen während des Beschichtungsvorganges (d.h. während der Aufbringung eines Schichtstapels einschließlich eines Reflexionsschichtsystems auf das Spiegelsubstrat) erzeugt werden, welche zu einer Verformung des Substrats sowie einer damit einhergehenden Beeinträchtigung der optischen Abbildungseigenschaften führen können. Zur Überwindung dieses Problems ist es bekannt, eine diese mechanische Spannung kompensierende zusätzliche Schicht auszubilden, um die gesamte mechanische Spannung innerhalb des jeweiligen Spiegelelements zu minimieren.
Des Weiteren besteht in der Praxis ein Bedarf, bei der Herstellung von Spiegelelementen die jeweilige Brechkraft des Spiegelelements möglichst exakt einzustellen (wobei es sich je nach Anwendung um eine Brechkraft von Null, entsprechend einem planen Spiegelelement, oder auch um eine von Null verschiedene Brechkraft handeln kann). Ein hierzu bekannter Ansatz besteht darin, bei der Fertigung des Spiegelelements das u.a. mit dem Reflexionsschichtsystem zu beschichtende Substrat in seiner Geometrie bereits vor Aufbringung des Schichtstapels z.B. unter Ausbildung von Asphären, Feinkorrekturen etc. entsprechend der gewünschten „Endspezifikation“ des Spiegelelements auszugestalten und im Anschluss daran den Beschichtungsprozess (d.h. die Aufbringung des Schichtstapels einschließlich des Reflexionsschichtsystems) z.B. unter Einsatz der vorstehend genannten Spannungskompensation so durchzuführen, dass die Form des Substrats bei der Beschichtung nicht mehr geändert wird.
Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf WO 2004/029692 A2 , DE 10 2009 033511 A1 , DE 10 2008 042 212 A1 , US 6,011,646 A , US 2008/0166534 A1 , US 7,056,627 B2 , WO 2013/077430 A1 sowie DE 10 2005 044 716 A1 verwiesen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Spiegelelements, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, bereitzustellen, welches die Erzeugung einer gewünschten Brechkraft mit möglichst geringem fertigungstechnischem Aufwand ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Spiegelelements, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, weist folgende Schritte auf:

– Bereitstellen eines Substrats; und
– Ausbilden eines Schichtstapels auf dem Substrat, wobei dieser Schichtstapel zumindest ein Reflexionsschichtsystem aufweist;
– wobei das Ausbilden des Schichtstapels derart erfolgt, dass eine für eine vorgegebene Betriebstemperatur gewünschte Soll-Krümmung des Spiegelelements durch eine von dem Schichtstapel ausgeübte Biegekraft erzeugt wird, wobei das Substrat vor dem Ausbilden des Schichtstapels eine von dieser Soll-Krümmung des Spiegelelements abweichende Krümmung besitzt.

Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, die bei Herstellung eines Spiegelelements während der Aufbringung eines Schichtstapels einschließlich eines Reflexionsschichtsystems auf ein Substrat erzeugte mechanische Spannung nicht etwa durch eine zusätzliche, dieser mechanischen Spannung entgegenwirkende Kompensationsschicht (oder ein dieser mechanischen Spannung entgegenwirkendes Kompensationsschichtsystem) zu eliminieren, sondern vielmehr die während der Aufbringung des Schichtstapels einschließlich des Reflexionsschichtsystems auf das Substrat erzeugte mechanische Spannung und die hierdurch von dem Schichtstapel auf das Substrat ausgeübte Biegekraft gezielt zur Erzeugung einer gewünschten Soll-Krümmung des Spiegelelements – und damit einer gewünschten endlichen Brechkraft des Spiegelelements – zu nutzen. Dabei besitzt das Substrat vor dem Ausbilden des Schichtstapels eine von der gewünschten Soll-Krümmung des Spiegelelements abweichende Krümmung.
Die Erfindung beinhaltet insbesondere eine bewusste Abkehr von herkömmlichen Ansätzen, bei denen zur Fertigung eines Spiegelelements zunächst das Substrat durch geeignete Bearbeitungsschritte (z.B. im Wege der Ausbildung von Asphären, Feinkorrekturen etc.) entsprechend der gewünschten „Endspezifikation“ des Spiegelelements ausgestaltet und anschließend bei der Aufbringung des Schichtstapels einschließlich des Reflexionsschichtsystems dafür gesorgt wird, dass die betreffende, bereits gezielt vorgegebene Spiegelsubstratform unter Ausnutzung spannungskompensierender Schicht(en) beibehalten wird.
Vielmehr beinhaltet die vorliegende Erfindung das Prinzip, bei der Fertigung eines Spiegelelements von einer Form bzw. Geometrie des Substrats vor Aufbringung des das Reflexionsschichtsystem beinhaltenden Schichtstapels auszugehen, welche noch nicht der letztendlich für das fertige Spiegelelement gewünschten Krümmung entspricht, um dann unter Ausnutzung der bei Aufbringung des Schichtstapels einschließlich des Reflexionsschichtsystems erzeugten mechanischen Spannung das Substrat bewusst zu verformen. Der sich letztendlich ergebende Krümmungsradius des Substrats und damit die Brechkraft des fertigen Spiegelelements wird somit als Ergebnis aus der ursprünglichen Form bzw. Geometrie (einschließlich der Dicke) des Substrats sowie den bei der Aufbringung des Schichtstapels einschließlich des Reflexionsschichtsystems eingestellten Parametern (ggf. wie im Weiteren erläutert unter zusätzlicher Ausnutzung einer Nachbehandlung) erzielt.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Substrat vor dem Ausbilden des Schichtstapels plan oder konvex gekrümmt.
Gemäß einer Ausführungsform wird die von dem Schichtstapel ausgeübte Biegekraft zumindest teilweise dadurch erzeugt, dass eine Nachbehandlung zur Veränderung der Schichtspannung des Schichtstapels durchgeführt wird. Diese Nachbehandlung kann insbesondere eine thermische Nachbehandlung, z.B. durch Heizbestrahlung, Laserbestrahlung oder Tempern, umfassen (wobei die Nachbehandlung noch vor dem Betrieb des optischen Systems bzw. der Projektionsbelichtungsanlage, also noch bei der Herstellung des betreffenden Spiegelelementes, erfolgt). Des Weiteren kann die Nachbehandlung alternativ oder zusätzlich eine Ionenbestrahlung oder Elektronenbestrahlung umfassen. Die Nachbehandlung kann ferner auf einen oder mehrere Teilbereiche des Schichtstapels (die in ihrer Gesamtheit kleiner als die gesamte Ausdehnung bzw. Fläche des Schichtstapels sind) lokal begrenzt werden, um z.B. Eck- oder Randbereiche eines Spiegelelements in anderer Weise als den übrigen Bereich des betreffenden Spiegelelements nachzubehandeln.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Schichtstapel zwischen dem Reflexionsschichtsystem und dem Substrat eine zusätzliche spannungsinduzierende Schicht auf. Eine solche zusätzliche spannungsinduzierende Schicht kann als Schicht aus einem metallischen Material wie Nickel, Titan etc. oder auch z.B. als (weiterer) Molybdän-Silizium-Stapel mit einem hohen Γ-Wert von z.B. mehr als 0.5 aufweisen (wobei der Γ-Wert wie weiter unten definiert das Verhältnis aus Absorberlagendicke zur Gesamtdicke einer Periode des betreffenden Schichtstapels angibt) und gezielt so ausgestaltet werden, dass im Ergebnis die gewünschte mechanische Spannung im Schichtsystem erzeugt wird. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt, so dass ggf. die gewünschte mechanische Spannung im Schichtsystem auch allein durch die geeignete Ausgestaltung des Reflexionsschichtsystems erzeugt werden kann.
Grundsätzlich ist zu beachten, dass die Krümmung, welche das Substrat bzw. Spiegelelement aufweist, temperaturabhängig ist, wobei eine bei einer vorgegebenen Temperatur konkave Krümmung beispielsweise mit zunehmender Temperatur in eine konvexe Krümmung übergehen kann. Die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugte Krümmung bzw. Brechkraft des fertigen Spiegelelements wird unter Berücksichtigung dieser Temperaturabhängigkeit so erzeugt, dass sich die gewünschte (z.B. konkave) Krümmung eben bei der vorgegebenen Betriebstemperatur ergibt.
Gemäß einer Ausführungsform ist für eine Betriebstemperatur von wenigstens 100°C die gewünschte Soll-Krümmung des Spiegelelements eine konkave Krümmung.
Gemäß einer Ausführungsform wird jeweils unter Durchführung der o.g. Schritte eine Mehrzahl von Spiegelelementen hergestellt, wobei sich wenigstens zwei dieser Spiegelelemente in der Soll-Krümmung voneinander unterscheiden.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Herstellung der Spiegelelemente mit voneinander verschiedener Soll-Krümmung dadurch, dass auf Substraten unterschiedlicher Dicke jeweils ein Schichtstapel unter Einstellung der gleichen, von dem jeweiligen Schichtstapel ausgeübten Biegekraft aufgebracht wird.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Herstellung der Spiegelelemente mit voneinander verschiedener Soll-Krümmung dadurch, dass auf Substraten gleicher Dicke jeweils ein Schichtstapel unter Einstellung unterschiedlicher, von dem jeweiligen Schichtstapel ausgeübter Biegekräfte aufgebracht wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Spiegelelement ein Spiegelelement einer aus einer Mehrzahl von Spiegelelementen zusammengesetzten Spiegelanordnung. Diese Spiegelelemente können insbesondere unabhängig voneinander verkippbar sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Spiegelanordnung ein Facettenspiegel, insbesondere ein Feldfacettenspiegel oder ein Pupillenfacettenspiegel.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Spiegelelement für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, insbesondere weniger als 15 nm, ausgelegt. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt, so dass in weiteren Anwendungen das Spiegelelement auch für eine Wellenlänge im VUV-Bereich, insbesondere eine Wellenlänge von weniger als 200nm, ausgelegt sein kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Spiegelelement ein Spiegelelement einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern auch z.B. in Messaufbauten, die insbesondere für den Betrieb im EUV ausgelegt sein können, realisierbar.
In Ausführungsformen kann im Betrieb des optischen Systems, insbesondere der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, zusätzlich noch eine Nachregelung der Krümmung des betreffenden Spiegelelements bzw. der Spiegelelemente durch Einstellung der Temperatur des betreffenden Spiegelelements vorgenommen werden. Mit anderen Worten kann in Ausführungsformen der Erfindung während des Betrieb des optischen Systems (insbesondere der Projektionsbelichtungsanlage) noch eine Anpassung der Krümmung bzw. Brechkraft der einzelnen Spiegelelemente durch ein (insbesondere inhomogenes) Aufheizen des betreffenden Spiegelelements (oder der Spiegelelemente der Spiegelanordnung) erfolgen, wobei die Krümmung des betreffenden Spiegelelements je nach der in der entsprechenden Position vorliegenden Betriebstemperatur variiert. Dabei kann eine Nachregelung der Krümmung bzw. Brechkraft der einzelnen Spiegelelemente dadurch erfolgen, dass die Temperatur der betreffenden Spiegelelemente bzw. Mikrospiegel vorgegeben und eingestellt bzw. geregelt wird. Insbesondere kann z.B. über die zuvor beschriebene, erfindungsgemäße Ausbildung des Reflexionsschichtstapels unter Ausnutzung der Biegekraft zunächst eine Grobeinstellung der Krümmung bzw. Brechkraft und über die zuletzt genannte Temperatureinstellung eine Feineinstellung („Feintuning“) durchgeführt werden.
Die Erfindung betrifft weiter ein Spiegelelement, welches mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, ein optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere eine Beleuchtungseinrichtung oder ein Projektionsobjektiv, sowie eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1–5 schematische Darstellungen zur Erläuterung möglicher Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
6–7 schematische Darstellungen zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
Im Weiteren werden zunächst unter Bezugnahme auf 1–5 mögliche Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Spiegelelements beschrieben. Bei den hergestellten Spiegelelementen kann es sich (ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) z.B. um Spiegelelemente oder Mikrospiegel einer Spiegelanordnung in Form eines Feldfacettenspiegels handeln, wobei die einzelnen Spiegelelemente identische oder auch voneinander verschiedene Krümmungen bzw. Brechkraft aufweisen können.
In sämtlichen Ausführungsformen wird jeweils ein Schichtstapel, welcher ein Reflexionsschichtsystem (z.B. als Vielfachschichtsystem aus Molybdän- und Siliziumschichten) aufweist, auf einem Substrat aufgebracht. Bei dem Spiegelsubstratmaterial kann es sich z.B. um Silizium (Si) oder um Titandioxid(TiO₂)-dotiertes Quarzglas handeln, wobei beispielhaft die unter den Markenbezeichnungen ULE^® (der Firma Corning Inc.) oder Zerodur^® (der Firma Schott AG) vertriebenen Materialien verwendbar sind. In weiteren Ausführungsformen kann das Spiegelsubstratmaterial auch Germanium (Ge), Diamant, Galliumarsenid (GaAs), Galliumnitrid (GaN), Galliumantimonid (GaSb), Galliumphosphid (GaP), Al₂O₃, Indiumphosphid (InP), Indiumarsenid (InAs), Indiumantimonid (InSb), Kalziumfluorid (CaF₂), Zinkoxid (ZnO) oder Siliziumkarbid (SiC) aufweisen. Optional können noch weitere Funktionsschichten, wie beispielsweise eine Deckschicht („Cap-Layer“), eine Substratschutzschicht etc. in für sich bekannter Weise vorgesehen sein.
Den unter Bezugnahme auf 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass jeweils bei der Ausbildung des das Reflexionsschichtsystem umfassenden Schichtstapels auf dem Substrat eine von Null verschiedene Biegekraft des Schichtstapels durch geeignete Einstellung der Beschichtungsparameter und/oder der Parameter einer Nachbehandlung und der hierdurch erzeugten mechanischen Spannung ausgeübt wird.
Die Einstellung der mechanischen Spannung bei Ausbildung des jeweiligen Schichtstapels erfolgt erfindungsgemäß in für sich bekannter Weise dadurch, dass insbesondere im Reflexionsschichtsystem Materialien und Dickenverhältnisse (z.B. das Verhältnis aus Absorberlagendicke zur Gesamtdicke einer Periode, wobei dieses Dickenverhältnis auch als Γ bezeichnet wird) in gewünschter Weise eingestellt werden. Die Vorgehensweise bei der Einstellung einer mechanischen Spannung ist dem Fachmann z.B. aus DE 10 2008 042 212 A1 bekannt. Des Weiteren kann die Einstellung der mechanischen Spannung bei Aufbringung des jeweiligen Schichtstapels auch durch Sauerstoffdotierung bzw. Zugabe von Sauerstoff beim Beschichten erfolgen, wie es dem Fachmann aus DE 10 2011 003 357 A1 bekannt ist.
Diese während der Ausbildung des das Reflexionsschichtsystem umfassenden Schichtstapels auf dem Substrat erzeugte mechanische Spannung führt dazu, dass die Krümmung des Substrats im Vergleich zur ursprünglichen Krümmung, welche im Zustand vor der Beschichtung vorgelegen hat, verändert wird. Die besagte ursprüngliche Krümmung des Substrats im Zustand vor der Beschichtung kann entweder Null betragen (d.h. das Substrat ist vor der Beschichtung plan), oder die ursprüngliche Krümmung kann einer noch nicht der gewünschten Soll-Krümmung des fertigen Spiegelelements entsprechenden endlichen Krümmung (z.B. einer konvexen Krümmung) entsprechen.
Die einzelnen Ausführungsformen von 1–5 unterscheiden sich durch die Art und Weise, in welcher die verschiedenen Spiegelelemente (z.B. einer Spiegelanordnung wie eines Feldfacettenspiegels) je nach Ausgangsform bzw. ursprünglicher Krümmung des Substrats im Zustand vor der Beschichtung, Einstellung der Beschichtungsparameter im Hinblick auf die hierbei erzeugte mechanische Spannung sowie ggf. (z.B. thermische) Nachbehandlung mit identischer oder unterschiedlicher Krümmung gefertigt werden.
Gemäß 1a kann z.B. eine Mehrzahl von Spiegelelementen gleicher Krümmung bzw. Brechkraft dadurch hergestellt werden, dass im Ausgangszustand plane (Spiegel-)Substrate 101, 102, ... jeweils mit einem ein Reflexionsschichtsystem umfassenden Schichtstapel 111, 112, ... unter Einstellung jeweils identischer Beschichtungsparameter beschichtet werden, wobei während dieser Beschichtung die erzeugte mechanische Spannung und die hieraus resultierende Biegekraft auf das jeweilige Substrat 101, 102, ... derart gewählt werden, dass sich im jeweils fertigen Spiegelelement die gewünschte (für die einzelnen Spiegelelemente jeweils identische) Krümmung einstellt.
Gemäß 1b können die jeweiligen Substrate 103, 104, ... auch im Ausgangszustand (vor der Beschichtung) eine endliche Krümmung aufweisen, die noch nicht der letztlich gewünschten Krümmung entspricht, wobei diese Substratkrümmung dann durch die bei Aufbringung des Schichtstapels erzeugte mechanische Spannung bzw. ausgeübte Biegekraft verändert wird. Konkret wird im Beispiel von 1b eine im Ausgangszustand vor der Beschichtung konvexe Krümmung der Substrate 103, 104, ... auf Null gebracht, also letztendlich eine plane Geometrie der fertigen Spiegelelemente erzeugt.
2 und 3 dienen zur Erläuterung möglicher weiterer Ausführungsbeispiele für die Herstellung einer Mikrospiegelanordnung z.B. in Form eines Feldfacettenspiegels, in welchem einzelne Spiegelelemente voneinander verschiedene Krümmungen bzw. unterschiedliche Brechkraft aufweisen sollen. Hierbei sind im Vergleich zu 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten in 2 mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern und in 3 mit um „200“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet.
Zur Erzeugung unterschiedlicher Krümmungen in den letztlich gefertigten Spiegelelementen werden gemäß 2 wiederum plane Substrate 201, 202, ..., welche jedoch voneinander verschiedene Dicken aufweisen, mit jeweils einem Schichtstapel unter Einstellung der gleichen mechanischen Spannung bzw. Biegekraft beschichtet. Wie im unteren Teil von 2 angedeutet ist, führt dies infolge der unterschiedlichen Substratdicken zur Erzeugung unterschiedlicher Krümmungen der fertigen Spiegelelemente (wobei gemäß 2 die erzeugte Krümmung bei geringerer Substratdicke größer ist).
Gemäß 3 erfolgt die Erzeugung unterschiedlicher Krümmungen in den letztendlich gefertigten Spiegelelementen gewissermaßen umgekehrt zu 2 dadurch, dass (im Beispiel wiederum plane) Substrate 301, 302, ... gleicher Dicke mit Schichtstapeln 311, 312, ... unter Erzeugung unterschiedlicher mechanischer Spannungen bzw. Biegekräfte beschichtet werden. Wie aus dem unteren Teil von 3 ersichtlich ist, hat hierbei die Einstellung einer höheren Schichtspannung (rechter Teil von 3) eine größere Krümmung in dem letztendlich gefertigten Spiegelelement zur Folge. In anderen Ausführungsbeispielen (bei einem Ausgangszustand mit unterschiedlich großer konvexer Krümmung) kann eine höhere Schichtspannung auch im Endzustand zu einer vergleichsweise kleineren Krümmung führen.
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung können auch Spiegelelemente mit voneinander verschiedener Krümmung dadurch erzeugt werden, dass einzelne Substrate mit im Ausgangszustand (d.h. vor der Beschichtung) gleicher Dicke und Geometrie einer Beschichtung (d.h. Aufbringung des Schichtstapels einschließlich des Reflexionsschichtsystems) mit identischen Parametern (unter Erzeugung der gleichen mechanischen Spannung) unterzogen werden, dann jedoch im Anschluss eine (insbesondere thermische) Nachbehandlung durchgeführt wird, durch welche die jeweils in den Schichtstapeln der einzelnen Spiegelelemente erzeugte mechanische Spannung nachträglich verändert wird. Eine solche Nachbehandlung kann z.B. das Tempern in einem Ofen (unter Einstellung einer definierten Atmosphäre), eine thermische Nachbehandlung unter Verwendung eines Heizstrahlers, oder auch eine Nachbehandlung unter Laserbestrahlung, Ionenbestrahlung oder Elektronenbestrahlung (sowie auch Kombinationen aus diesen Verfahren) umfassen. Hierbei kann erforderlichenfalls von der Spiegelrückseite her eine geeignete Kühlung durchgeführt werden. Zur gezielten Nachbehandlung einzelner lokaler Bereiche eines Spiegelelements ist insbesondere die Laserbestrahlung (ggf. unter Verwendung einer nur die der Nachbehandlung zu unterziehenden Bereiche wie z.B. Ecken des Spiegelelements freilegenden Maske) geeignet. Auf diese Weise können z.B. Eck- oder Randbereiche eines Spiegelelements in anderer Weise als der übrige Bereich des betreffenden Spiegelelements nachbehandelt bzw. verformt werden. Des Weiteren kann die vorstehend beschriebene Nachbehandlung entweder für sämtliche gefertigte Spiegelelemente in identischer Weise, für einzelne Spiegelelemente (oder auch größere Einheiten von jeweils einer Mehrzahl von Spiegelelementen in Form von Spiegelarrays) individuell oder auch wie vorstehend beschrieben über einzelne Spiegelelemente lokal variierend erfolgen.
4 zeigt zur Veranschaulichung dieses Prinzips, wie eine zunächst einheitliche bzw. identische Beschichtung von Substraten 401, 402, ... mit jeweils einem Schichtstapel 411, 412, ... zunächst zu einer identischen Krümmung (mittlerer Teil von 4), dann jedoch im Wege unterschiedlicher Nachbehandlungen zu unterschiedlicher Krümmung bzw. Brechkraft der jeweils gefertigten Spiegelelemente führt.
Wie in 5 schematisch dargestellt ist, kann die vorstehend beschriebene Nachbehandlung auch dazu eingesetzt werden, eine nach Ausbildung des Schichtstapels einschließlich des Reflexionsschichtsystems auf dem Substrat zunächst erzeugte oder auch bereits vor der Beschichtung vorliegende unerwünschte (z.B. inhomogene bzw. für eine Mehrzahl von Substraten 501, 502, ... variierende) Krümmung, wie sie z.B. aus Prozessschwankungen in den einzelnen Beschichtungsprozessen resultieren kann, zu „homogenisieren“ mit der Folge, dass die letztendlich gefertigten Spiegelelemente die gleiche Krümmung bzw. Brechkraft besitzen.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die vorliegende Erfindung realisierbar ist.
Gemäß 6 weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 600 einen Feldfacettenspiegel 603 und einen Pupillenfacettenspiegel 604 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 603 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 601 und einen Kollektorspiegel 602 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 604 sind ein erster Teleskopspiegel 605 und ein zweiter Teleskopspiegel 606 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 607 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 651–656 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 621 auf einem Maskentisch 620 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 661 auf einem Wafertisch 660 befindet.
Ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre, ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere vorteilhaft auf die Fertigung des Feldfacettenspiegels 603 aus 6 anwendbar, weiter insbesondere dann, wenn die einzelnen Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 603 ihrerseits aus einzelnen Spiegelelementen bzw. Mikrospiegeln zusammengesetzt sind.
Eine solche „Sub-Facettierung“ des Feldfacettenspiegels ist dem Fachmann als solche aus US 2011/0001947 A1 bekannt und kann wie in 7 anhand einer einzelnen Feldfacette 700 schematisch dargestellt z.B. derart erfolgen, dass eine Mehrzahl jeweils planer Spiegelelemente 701, 702, 703, ... in solcher Weise durch entsprechende Einstellung der Normalen-Vektoren aneinandergereiht werden, dass im Ergebnis die typischerweise sphärische Oberfläche der (makroskopischen) Spiegelfacette nachgebildet wird. Dabei kann jedoch die optische Wirkung der Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels 604 aus 6 durch eine „falsche“ Brechkraft der einzelnen Spiegelelemente 701, 702, 703, ... bzw. der Feldfacetten 700 des Feldfacettenspiegels 603 aus 6 beeinträchtigt werden.
Eine Überwindung des vorstehenden Problems ist nun dadurch möglich, dass die einzelnen Spiegelelemente 701, 702, 703, ... der Feldfacette 700 nicht plan, sondern mit einem geeigneten Krümmungsradius bzw. geeigneter Brechkraft gefertigt werden. Eine solche Krümmung bzw. Brechkraft der einzelnen Spiegelelemente 701, 702, 703, ... lässt sich z.B. mittels Ionenbestrahlung oder Grauton-Lithographie erzielen, was jedoch (u.a. im Hinblick auf eine erforderliche Vereinzelung der Spiegelelemente 701, 702, 703, ...) mit einem erhöhten Zeit- und Kostenaufwand verbunden ist.
Die vorstehend unter Bezugnahme auf 1–5 beschriebene Erzeugung definierter Krümmungsradien bzw. Brechkraft im Wege der Ausnutzung der im Beschichtungsprozess bei Aufbringung des Schichtstapels auf das jeweilige Substrat ausgeübten Biegekraft ist hier besonders geeignet, da der (ohnehin erforderliche und somit keinen zusätzlichen Fertigungsschritt erfordernde) Beschichtungsprozess einfach in geeigneter Weise ausgestaltet wird, um z.B. zunächst plane Substrate in der gewünschten Weise (insbesondere konkav) zu verformen.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung auf den Facettenspiegel beschränkt, so dass grundsätzlich auch andere Spiegel (auch solche, die nicht aus einer Mehrzahl von Spiegelelementen zusammengesetzt sind) in der erfindungsgemäßen Weise ausgestaltet werden können.
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008009600 A1 [0004]
WO 2005/026843 A2 [0005]
WO 2004/029692 A2 [0008]
DE 102009033511 A1 [0008]
DE 102008042212 A1 [0008, 0037]
US 6011646 A [0008]
US 2008/0166534 A1 [0008]
US 7056627 B2 [0008]
WO 2013/077430 A1 [0008]
DE 102005044716 A1 [0008]
DE 102011003357 A1 [0037]
US 2011/0001947 A1 [0051]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Spiegelelements, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Bereitstellen eines Substrats (101, 102, 103, 104, 201, 202, 301, 302, 401, 402, 501, 502); und b) Ausbilden eines Schichtstapels (111, 112, 113, 114, 211, 212, 311, 312, 411, 412, 511, 512) auf dem Substrat, wobei dieser Schichtstapel zumindest ein Reflexionsschichtsystem aufweist; c) wobei das Ausbilden des Schichtstapels derart erfolgt, dass eine für eine vorgegebene Betriebstemperatur gewünschte Soll-Krümmung des Spiegelelements durch eine von dem Schichtstapel ausgeübte Biegekraft erzeugt wird, wobei das Substrat vor dem Ausbilden des Schichtstapels eine von dieser Soll-Krümmung des Spiegelelements abweichende Krümmung besitzt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (101, 102, 103, 104, 201, 202, 301, 302, 401, 402, 501, 502) vor dem Ausbilden des Schichtstapels (111, 112, 113, 114, 211, 212, 311, 312, 411, 412, 511, 512) plan oder konvex gekrümmt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Schichtstapel (111, 112, 113, 114, 211, 212, 311, 312, 411, 412, 511, 512) ausgeübte Biegekraft zumindest teilweise dadurch erzeugt wird, dass eine Nachbehandlung zur Veränderung der Schichtspannung des Schichtstapels durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese Nachbehandlung eine thermische Nachbehandlung, insbesondere durch Heizbestrahlung, Laserbestrahlung oder Tempern, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese Nachbehandlung eine Ionenbestrahlung oder Elektronenbestrahlung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese Nachbehandlung auf einen oder mehrere Teilbereiche des Schichtstapels lokal begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtstapel (111, 112, 113, 114, 211, 212, 311, 312, 411, 412, 511, 512) zwischen dem Reflexionsschichtsystem und dem Substrat (101, 102, 103, 104, 201, 202, 301, 302, 401, 402, 501, 502) eine zusätzliche spannungsinduzierende Schicht aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Betriebstemperatur von wenigstens 100°C die gewünschte Soll-Krümmung des Spiegelelements eine konkave Krümmung ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils unter Durchführung der Schritte a)–c) eine Mehrzahl von Spiegelelementen hergestellt wird, wobei sich wenigstens zwei dieser Spiegelelemente in der Soll-Krümmung voneinander unterscheiden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der Spiegelelemente mit voneinander verschiedener Soll-Krümmung dadurch erfolgt, dass auf Substraten unterschiedlicher Dicke jeweils ein Schichtstapel unter Einstellung der gleichen, von dem jeweiligen Schichtstapel ausgeübten Biegekraft aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der Spiegelelemente mit voneinander verschiedener Soll-Krümmung dadurch erfolgt, dass auf Substraten gleicher Dicke jeweils ein Schichtstapel unter Einstellung unterschiedlicher, von dem jeweiligen Schichtstapel ausgeübter Biegekräfte aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiegelelement ein Spiegelelement einer aus einer Mehrzahl von Spiegelelementen zusammengesetzten Spiegelanordnung ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass diese Spiegelelemente unabhängig voneinander verkippbar sind.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelanordnung ein Facettenspiegel, insbesondere ein Feldfacettenspiegel oder ein Pupillenfacettenspiegel, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiegelelement für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, insbesondere weniger als 15 nm, ausgelegt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiegelelement ein Spiegelelement einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage ist.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage eine Nachregelung der Krümmung durch Einstellung der Temperatur des betreffenden Spiegelelements vorgenommen wird.
Spiegelelement, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass dieses durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
Optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere Beleuchtungseinrichtung oder Projektionsobjektiv, mit wenigstens einem Spiegelelement nach Anspruch 18.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbelichtungsanlage ein Spiegelelement nach Anspruch 18 aufweist.