DE102014204171A1 - Optisches Element und optische Anordnung damit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches Element (1), umfassend: ein Substrat (2), eine auf das Substrat (2) aufgebrachte Beschichtung (3, 9, 5), wobei die Beschichtung (3, 9, 5) umfasst: eine reflektierende Beschichtung (5b), die zur Reflexion von Strahlung (4) mit einer Nutzwellenlänge (λEUV) ausgebildet ist, sowie eine zwischen dem Substrat (2) und der reflektierenden Beschichtung (5b) angeordnete Antireflexbeschichtung (3) zur Unterdrückung der Reflexion von Heizstrahlung (7) mit einer von der Nutzwellenlänge (λEUV) verschiedenen Heizwellenlänge (λH). Die Erfindung betrifft auch eine optische Anordnung, welche mindestens ein derartiges optisches Element (1) sowie mindestens eine Einrichtung zur thermischen Manipulation des optischen Elements (1) umfasst, welche mindestens eine Heizlichtquelle (8) zur Erzeugung von Heizstrahlung (7) aufweist.

Description

• Hintergrund der Erfindung
• Die Erfindung betrifft ein optisches Element sowie eine optische Anordnung mit mindestens einem solchen optischen Element.
• Es ist bekannt, zur Korrektur von Aberrationen z.B. in Projektionsobjektiven für die Mikrolithographie so genannte Wellenfront-Manipulatoren zu verwenden. Derartige Manipulatoren erzeugen die Wellenfrontkorrektur typischer Weise durch eine mechanische Manipulation, beispielsweise durch Änderung der Position und/oder Erzeugen einer Deformation des als Manipulator dienenden Elementes. Mechanische Manipulatoren können jedoch typischer Weise nur Wellenfrontfehler niedriger Ordnung korrigieren, während Wellenfrontfehler höherer Ordnung, wie sie durch eine hohe thermische Belastung der optischen Elemente hervorgerufen werden können, durch mechanische Manipulatoren in der Regel nicht ausreichend kompensiert werden. Zur Korrektur von Wellenfrontfehlern höherer Ordnung werden daher thermische Aktuatoren eingesetzt, um durch eine gezielte in der Regel ortsaufgelöste thermische Beeinflussung die optischen Eigenschaften von optischen Elementen zu verändern.
• In der US 8,111,378 B2 wird zur Korrektur einer Abbildungs-Eigenschaft eines Projektionssystems in einer Projektionsbelichtungsanlage für den VUV-Wellenlängenbereich vorgeschlagen, zumindest einen Teil eines optischen Elements, typischer Weise einer Linse, über einen räumlichen Wellenleitermechanismus mit Strahlung in einem Wellenlängenbereich zu beaufschlagen, der sich von einem Wellenlängenbereich eines Belichtungsstrahls der Projektionsbelichtungsanlage unterscheidet.
• Aus der WO 2012/013747 A1 ist es bekannt, die ortsabhängige Temperaturverteilung in einem Substrat eines reflektierenden optischen Elements mit Hilfe einer Temperiereinrichtung in zwei oder drei Raumrichtungen zu kontrollieren. Die Temperiereinrichtung kann Heizelemente beispielsweise in Form von Widerstands-Heizelementen aufweisen, die in einer Rasteranordnung angeordnet sein können. Als Heizelemente können auch Strahlungsquellen vorgesehen sein, die durch Wärmestrahlung (z.B. IR-Strahlung) auf das Substrat bzw. auf das reflektierende optische Element einwirken, um dieses thermisch zu beeinflussen. Unterhalb einer reflektierenden Oberfläche des optischen Elements kann in diesem Fall eine Absorptionsschicht angeordnet sein, welche zur Absorption der IR-Strahlung dient. Einer Steuereinrichtung für die Temperiereinrichtung können Steuerparameter zugeführt werden, die mit der Temperatur oder der Deformation des optischen Elements in Beziehung stehen, so dass die Steuereinrichtung dazu verwendet werden kann, die Aberrationen des reflektierenden optischen Elements zu reduzieren.
• Aus der WO 2013/044936 A1 ist es bekannt, in einem Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie eine Wellenfrontkorrekturvorrichtung mit einem refraktiven optischen Element anzuordnen. Auf einen ersten bzw. zweiten Teilbereich einer umlaufenden Randfläche des refraktiven optischen Elements kann erste bzw. zweite Heizstrahlung eingestrahlt werden, die zumindest teilweise in das optische Element eindringt. Eine durch die teilweise Absorption der Heizstrahlung hervorgerufene Brechungsindexverteilung innerhalb des optischen Elements dient dazu, einen Wellenfrontfehler zu verändern bzw. zumindest teilweise zu korrigieren.
• In der PCT/EP2013/000728 wird vorgeschlagen, eine Wellenfrontkorrekturvorrichtung in Form eines Spiegels in einem Projektionsobjektiv anzuordnen, der eine reflektierende Beschichtung und ein Spiegelsubstrat aufweist. In einen ersten bzw. zweiten Teilbereich einer umlaufenden Randfläche des Spiegelsubstrats kann erste bzw. zweite Heizstrahlung eingestrahlt werden, die zumindest teilweise in das Spiegelsubstrat eindringt. Eine durch die teilweise Absorption der Heizstrahlung hervorgerufene Temperaturverteilung in dem Substrat führt zu einer Deformation des Spiegels, die dazu dient, einen Wellenfrontfehler zu verändern bzw. zumindest teilweise zu korrigieren.
• In der WO 2009/046955 A2 ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Temperatur eines optischen Elements beschrieben, welches in einer Vakuum-Atmosphäre bereitgestellt wird. Die Vorrichtung weist eine Kühlapparat auf, der einen strahlungskühlenden Teil aufweist, der von dem optischen Element beabstandet ist, um das optische Element mit Hilfe von Wärmeübertragung durch Strahlung zu kühlen. Die Vorrichtung weist auch eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Temperatur des strahlungskühlenden Teils sowie ein Heizteil zur Heizung des optischen Elements auf, wobei das Heizteil mit der Steuereinrichtung verbunden ist, um die Temperatur des Heizteils zu steuern.
• In der WO 2009/152959 A1 ist eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie beschrieben, welche eine Vorrichtung zur thermischen Manipulation eines optischen Elements aufweist, das eine Vorderseite zur Reflexion von elektromagnetischer Strahlung und eine Rückseite aufweist. Es sind thermische Aktuatoren vorhanden, die auf das optische Element von der Rückseite einwirken. Bei den thermischen Aktuatoren kann es sich um LEDs oder um Laser handeln, deren Emissionsspektrum im IR-Wellenlängenbereich liegen kann. Derartige thermische Aktuatoren können elektromagnetische Strahlung emittieren, die zumindest teilweise durch das Substrat hindurchtritt und die zumindest teilweise von einer Absorptionsschicht absorbiert wird, die zwischen dem Substrat und der Mehrlagen-Beschichtung angeordnet ist. Die Absorptionsschicht kann eine Lackschicht, ein Metall-Pulver, Aluminium, oder ein Glas enthalten und weist eine typische Dicke zwischen 5 µm und 15 µm auf.
• Aufgabe der Erfindung
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein optisches Element und eine optische Anordnung hinsichtlich ihrer Eignung für die thermische Manipulation durch Heizstrahlung zu verbessern.
• Gegenstand der Erfindung
• Diese Aufgabe wird gelöst durch ein optisches Element, umfassend: ein Substrat, sowie eine Beschichtung, die Beschichtung umfassend: eine reflektierende Beschichtung, die zur Reflexion von Strahlung mit einer Nutzwellenlänge ausgebildet ist, sowie eine zwischen dem Substrat und der reflektierenden Beschichtung angeordnete Antireflexbeschichtung zur Unterdrückung der Reflexion von Heizstrahlung mit einer von der Nutzwellenlänge verschiedenen Heizwellenlänge. Die Heizwellenlänge ist typischer Weise größer als die Nutzwellenlänge.
• Die Erfinder haben erkannt, dass beim Zuführen von Heizstrahlung zu der reflektierenden Beschichtung ein nicht unerheblicher Teil der Heizstrahlung von der reflektierenden Beschichtung reflektiert wird. Liegt die Nutzwellenlänge im EUV-Wellenlängenbereich, so wird die Heizstrahlung in der Regel von der Rückseite des Substrats, d.h. von der Seite des Substrats, die der reflektierenden Beschichtung abgewandt ist, durch das Substrat hindurch eingestrahlt, da bei einer Einstrahlung der Heizstrahlung auf die Vorderseite des Substrats eine Antireflexbeschichtung, die eine ausreichende entspiegelnde Wirkung für die Heizstrahlung aufweist, den Reflexionsgrad für die Strahlung bei der Nutzwellenlänge im EUV-Wellenlängenbereich stark verschlechtern würde. Die reflektierte Heizstrahlung kann direkt oder indirekt, d.h. über weitere stark reflektierende Bauelemente, z.B. Kühlkörper, auf andere optische Elemente, z.B. Spiegel oder – im Falle einer Projektionsbelichtungsanlage – auf den Wafer auftreffen und dort zu parasitären, unerwünschten Erwärmungen führen. Durch das Anbringen einer Antireflexbeschichtung zwischen der reflektierenden Beschichtung und dem Substrat kann eine Entspiegelung für die durch das Substrat hindurch tretende Heizstrahlung vorgenommen werden und so die Reflexion der Heizstrahlung unterdrückt werden.
• Im Sinne dieser Anmeldung wird unter einer Antireflexbeschichtung eine Beschichtung verstanden, welche eine Verminderung des Reflexionsgrades durch destruktive Interferenz der reflektierten Heizstrahlung erreicht. Dies bedeutet, dass die Schichtmaterialien und die Schichtdicken der Schichten der Antireflexbeschichtung so gewählt werden müssen, dass für die durch das Substrat hindurch auf die Antireflexbeschichtung auftreffende Heizstrahlung eine destruktive Interferenz auftritt. Die für die destruktive Interferenz relevanten Eigenschaften der Schichtmaterialien sind der (wellenlängenabhängige) Brechungsindex n und der (wellenlängenabhängige) Absorptionskoeffizient k, welche gemeinsam den komplexen Brechungsindex n = n – ik eines jeweiligen Schichtmaterials bilden.
• Zum Erzeugen der destruktiven Interferenz kann die Antireflexbeschichtung eine Vielzahl von Einzelschichten aufweisen. In diesem Fall ist der Schichtaufbau der Antireflexbeschichtung bevorzugt periodisch oder teilperiodisch. Die Antireflexbeschichtung kann aber auch nur eine einzige Schicht aufweisen, deren Schichtdicke und Schichteigenschaften (komplexer Brechungsindex) an die Eigenschaften des Substrats und die Eigenschaften der reflektierenden Beschichtung so angepasst sind, dass die Antireflexschicht für die Heizstrahlung bei der Heizwellenlänge eine entspiegelnde Wirkung aufweist.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die gesamte auf das Substrat aufgebrachte Beschichtung ausgebildet, die Heizstrahlung vollständig zu absorbieren. Unter einer vollständigen Absorption wird im Sinne dieser Anmeldung verstanden, dass die gesamte Beschichtung einen Absorptionsgrad von mehr als 99%, bevorzugt von mehr als 99,9% für die Heizstrahlung bei der Heizwellenlänge aufweist. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass praktisch keine Heizstrahlung von der Beschichtung transmittiert wird, so dass bei einer rückseitigen Einstrahlung der Heizstrahlung diese nicht an der Vorderseite des optischen Elements austreten und zu parasitären Erwärmugen führen kann. Für die vollständige Absorption der Heizstrahlung ist es erforderlich, dass mindestens eine Schicht, typischer Weise mehrere Schichten der Beschichtung für Heizstrahlung bei der Heizwellenlänge einen von Null verschiedenen Absorptionskoeffizienten k aufweisen. Welcher Anteil der Heizstrahlung an den einzelnen absorbierenden Schichten absorbiert wird, wird durch Interferenzen bestimmt und hängt von den Dicken der absorbierenden Schichten ab.
• Bei einer Ausführungsform ist die Antireflexbeschichtung ausgebildet, die Heizstrahlung zumindest teilweise zu absorbieren, d.h. die Antireflexbeschichtung weist mindestens eine Schicht auf, die einen von Null verschiedenen Absorptionskoeffizienten k für die Heizwellenlänge der Heizstrahlung aufweist. Bei einer rückseitigen Einstrahlung der Heizstrahlung kann durch das Anbringen einer Antireflexbeschichtung mit einer die Heizstrahlung absorbierenden Wirkung erreicht werden, dass die Heizstrahlung bereits teilweise oder ggf. vollständig von der Antireflexbeschichtung absorbiert wird. Die Antireflexbeschichtung kann beispielsweise ausgebildet sein, einen Anteil von mindestens ca. 30% der Heizstrahlung zu absorbieren. Sofern die Absorption der restlichen Beschichtung für die Heizstrahlung ausreichend ist, ist es nicht zwingend erforderlich, dass auch die Antireflexbeschichtung Materialien enthält, welche die Heizstrahlung absorbieren.
• Bei einer Ausführungsform umfasst das optische Element zusätzlich eine bevorzugt benachbart zur Antireflexbeschichtung angeordnete, die Heizstrahlung zumindest teilweise absorbierende Beschichtung. Die absorbierende Beschichtung ist bevorzugt zwischen der Antireflexbeschichtung und der reflektierenden Beschichtung angeordnet, wenn die Heizstrahlung wie weiter oben beschrieben von der Rückseite des Substrats eingestrahlt wird. Ist die Absorption der gesamten Beschichtung für die Heizstrahlung bei der Heizwellenlänge nicht ausreichend, kann durch die absorbierende Beschichtung verhindert werden, dass von der Antireflexbeschichtung transmittierte Heizstrahlung die reflektierende Beschichtung durchlaufen und an der Vorderseite des optischen Elements austreten kann, d.h. die absorbierende Beschichtung dient dazu, den Absorptionsgrad der gesamten Beschichtung auf mehr als 99% bzw. mehr als 99,9% zu erhöhen.
• Ist das optische Element zur Reflexion von EUV-Strahlung ausgebildet, ist die reflektierende Beschichtung typischer Weise als hochreflektierende („High Reflectance“, HR)-Beschichtung für eine Nutzwellenlänge im EUV-Wellenlängenbereich ausgebildet. In diesem Fall kann zwischen der HR-Beschichtung und dem Substrat eine weitere Beschichtung angeordnet sein, um das Substrat vor schädigender EUV-Strahlung zu schützen (so genannte SPL(„Substrate Protection Layer“)-Beschichtung) und/oder um eine unerwünschte Deformation des optischen Elements zu verhindern (so genannte ASL(„Anti Stress Layer“)-Beschichtung). Eine derartige Beschichtung ist für die Heizstrahlung typischer Weise undurchlässig (Transmissionsgrad nahe Null), so dass diese eine absorbierende Beschichtung bildet und auf eine zusätzliche absorbierende Beschichtung verzichtet werden kann.
• Auch die HR-Beschichtung enthält typischer Weise Materialien, die für die Heizstrahlung einen von Null verschiedenen Absorptionskoeffizienten aufweisen. Weist die reflektierende Beschichtung eine ausreichende Dicke auf, beispielsweise 50 oder mehr Perioden mit mindestens einer Schicht aus einem Material, welches die Heizstrahlung absorbiert, kann der Absorptionsgrad der reflektierenden Beschichtung selbst ausreichen, um die Heizstrahlung vollständig zu absorbieren.
• Sollte der Transmissionsgrad trotz der SPL-Beschichtung bzw. der ASL-Beschichtung und der Antireflexbeschichtung nicht hinreichend klein sein, kann ggf. zusätzlich eine hinreichend stark absorbierende Absorptionsschicht bzw. Absorptionsbeschichtung zwischen der reflektierenden Beschichtung und der Antireflexbeschichtung angebracht werden. Die absorbierende Beschichtung kann in diesem Fall eine Absorptionsschicht aufweisen, die beispielsweise auf die in der weiter oben zitierten WO 2009/152959 A1 beschriebene Weise ausgebildet sein kann.
• Bei einer Weiterbildung ist die die Heizstrahlung absorbierende Beschichtung eine Mehrlagen-Beschichtung. Bei der weiter oben beschriebenen ASL-Beschichtung bzw. SPL-Beschichtung handelt es sich häufig um eine Mehrlagen-Beschichtung. Auch eine zusätzliche absorbierende Beschichtung kann ggf. einen Schichtaufbau mit mehreren Einzelschichten aufweisen.
• Bei einer Weiterbildung enthält die die Heizstrahlung absorbierende Beschichtung mindestens ein metallisches Material. Bei dem metallischen Material kann es sich beispielsweise um Nickel (Ni), Molybdän (Mo) oder um Aluminium (Al) handeln. Es können aber auch andere Materialien, beispielsweise Halbmetalle wie Silizium (Si), in der die Heizstrahlung absorbierenden Beschichtung enthalten sein.
• Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Substrat aus einem für die Heizstrahlung zumindest teilweise, insbesondere (nahezu) vollständig transparenten Material gebildet. Das Substratmaterial sollte die Heizstrahlung möglichst wenig absorbieren. Bei dem Material kann es sich beispielsweise um Quarzglas (SiO₂) handeln. Insbesondere bei EUV-Spiegeln werden als Substratmaterialien typischer Weise jedoch so genannte Nullausdehnungs-Materialien verwendet, d.h. Materialien, die im Bereich der dort verwendeten Betriebstemperaturen nur einen sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten („coefficient of thermal expansion“, CTE) aufweisen.
• Ein solches Spiegelmaterial ist synthetisches, amorphes Quarzglas, welches einen geringen Anteil einer Dotierung mit Titan aufweist. Ein derartiges auf dem Markt erhältliches Silikatglas wird von der Fa. Corning Inc. unter dem Handelsnamen ULE^® (Ultra Low Expansion glass) vertrieben. Das Spiegelmaterial ULE^® weist für Wellenlängen, die zwischen ca. 193 nm und ca. 2300 nm liegen eine hinreichend geringe Absorption für die Heizstrahlung auf.
• Alternativ zur Verwendung eines dotierten Quarzglases, speziell eines TiO₂-dotierten Quarzglases, ist es auch möglich, als Nulldurchgangs-Material eine Glaskeramik zu verwenden. Auch die Transmission einer solchen Glaskeramik, z.B. von Zerodur^®, in dem Wellenlängenbereich, in dem typische Heizwellenlängen der Heizstrahlung liegen, ist für die vorliegende Anwendung typischer Weise ausreichend.
• Bei einer Ausführungsform ist die Unterdrückung der Reflexion der Heizstrahlung durch die Antireflexbeschichtung bei einer Heizwellenlänge von mehr als 400 nm (und in der Regel von weniger als 900 nm) maximal. Die Antireflexbeschichtung ist typischer Weise für die Unterdrückung von Heizstrahlung bei einer bestimmten Heizwellenlänge optimiert, so dass die Unterdrückung der Reflexion bei der Heizwellenlänge (oder in einem Bereich in Nähe der Heizwellenlänge) ein Maximum aufweist. Der bevorzugte Wellenlängenbereich für die Heizwellenlängen liegt zwischen ca. 400 nm und ca. 900 nm, da in diesem Wellenlängenbereich Heizlichtquellen, insbesondere in Form von Heizdioden, mit hoher Lebensdauer existieren. Es versteht sich, dass ggf. auch Heizstrahlung mit Heizwellenlängen im IR-Wellenlängenbereich oberhalb von 900 nm verwendet werden kann.
• Die von einer Heizlichtquelle erzeugte Heizstrahlung kann im Wesentlichen monochromatisch sein, d.h. die Strahlungsintensität ist um das Maximum bei der Heizwellenlänge konzentriert, wie dies z.B. bei Laserdioden der Fall ist. Da die Entspiegelung durch die Antireflexschicht typischer Weise in einem vergleichsweise großen Wellenlängenbereich von in der Regel ca. +/–50 nm um die Wellenlänge, für welche die Unterdrückung der Reflexion maximal ist, noch relativ groß ist, können ggf. auch Heizlichtquellen verwendet werden, die Heizstrahlung in einem vergleichsweise breitbandigen Wellenlängenbereich emittieren. Beispielsweise können Heizlichtquellen verwendet werden, die Heizstrahlung bei Heizwellenlängen emittieren, die im Wesentlichen in einem Wellenlängenbereich liegt, der z.B. um ca. +/–50 nm von derjenigen Wellenlänge abweicht, für welche die Unterdrückung der Reflexion durch die Antireflexschicht maximal ist.
• Bei einer weiteren Ausführungsform enthält die Antireflexbeschichtung mindestens ein Material, welches ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: B₄C, Si, Si₃N₄, C, Ru, Mo, Ni, ZrN, SiC, ZrO₂, La, B. Diese Materialien werden für die Beschichtung von EUV-Spiegeln, welche für die Reflexion von EUV-Strahlung bei ca. 13,5 nm ausgebildet sind, typischer Weise ohnehin verwendet, so dass die Antireflexbeschichtung gemeinsam mit der restlichen Beschichtung, d.h. der reflektierenden Beschichtung und ggf. der SPL-Beschichtung bzw. der ASL-Beschichtung in ein- und demselben Beschichtungsprozess auf das Substrat aufgebracht werden kann. Das Aufbringen der Antireflexbeschichtung sowie der Schichten der EUV-Beschichtung kann in diesem Fall durch eine EUV-typische Beschichtungstechnologie, d.h. in der Regel Abscheidung aus der Gasphase, beispielsweise durch Zerstäuben (Sputtern), erfolgen.
• Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Antireflexbeschichtung eine Dicke von weniger als 500 nm, bevorzugt von weniger als 100 nm, insbesondere von weniger als 50 nm auf. Die Dicke der Antireflexbeschichtung bzw. die Dicken von deren Einzelschichten liegen bevorzugt in einem für durch Abscheidung aus der Gasphase bzw. für EUV-Beschichtungen typischen Größenordnung.
• In einer Ausführungsform ist ein Reflexionsgrad der reflektierenden Beschichtung für EUV-Strahlung mit einer Nutzwellenlänge im Wellenlängenbereich zwischen 1 nm und 35 nm maximal, d.h. die Nutzwellenlänge liegt innerhalb des so genannten EUV-Wellenlängenbereichs, der etwa den Bereich zwischen 1 nm und 35 nm umfasst. Bei aktuellen EUV-Lithographieanlagen wird als Nutzwellenlänge typischer Weise ca. 13,5 nm verwendet, bei künftigen Lithographieanlagen kann ggf. eine geringere Wellenlänge verwendet werden. Die hohe Absorption bei den EUV-Wellenlängen hat zur Folge, dass keine refraktiven Optiken wie z.B. Linsen zur Strahlformung verwendet werden können, sondern Spiegeloptiken verwendet werden müssen.
• Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist das optische Element als EUV-Spiegel oder als EUV-Maske ausgebildet. Ein EUV-Spiegel dient zur Reflexion von EUV-Strahlung typischer Weise über seine gesamte optische Oberfläche. Eine EUV-Maske weist EUV-Strahlung reflektierende Teilbereiche und EUV-Strahlung nicht bzw. nur geringfügig reflektierende (in der Regel absorbierende) Teilbereiche auf, die gemeinsam eine Struktur bilden, die von einer Beleuchtungseinheit mit EUV-Strahlung beleuchtet und durch ein Projektionsobjektiv auf einen Wafer abgebildet wird. Die reflektierenden Strukturen sollen einen möglichst hohen Anteil der EUV-Strahlung reflektieren und können durch eine reflektierende Beschichtung gebildet werden, wie sie weiter oben beschrieben ist.
• In einer alternativen Ausführungsform ist ein Reflexionsgrad der reflektierenden Beschichtung für VUV-Strahlung mit einer Nutzwellenlänge im Wellenlängenbereich zwischen 150 nm und 260 nm maximal. Bei dem optischen Element handelt es sich typischer Weise um einen VUV-Spiegel. Die reflektierende Beschichtung kann als eine Mehrlagen-Beschichtung ausgebildet sein, die für die Reflexion von Strahlung im VUV-Wellenlängenbereich optimiert ist. Typischer Weise weist eine solche Mehrlagen-Beschichtung dielektrische Materialien auf, die für die Heizstrahlung bei der Heizwellenlänge nahezu keine Absorption aufweisen.
• Bevorzugt weist die reflektierende Beschichtung in diesem Fall mindestens eine die Heizstrahlung zumindest teilweise, insbesondere vollständig absorbierende Schicht auf. Für die Reflexion von Strahlung im VUV-Wellenlängenbereich ist es ggf. ausreichend, wenn die reflektierende Beschichtung aus einer einzelnen in der Regel metallischen Schicht, z.B. aus Aluminium, gebildet ist. Auf die absorbierende Schicht können zusätzliche dielektrische Schichten aufgebracht werden, um die Reflektivität der reflektierenden Beschichtung zu erhöhen. Gegebenenfalls können auf die absorbierende Schicht eine oder mehrere dielektrische Schichten aufgebracht werden, die als Schutz-Beschichtung dienen.
• Das Vorsehen einer metallischen Schicht in der reflektierenden Beschichtung ist für die vorliegende Anwendung vorteilhaft, da diese die VUV-Strahlung bei der Nutzwellenlänge nahezu vollständig reflektiert bzw. absorbiert, so dass die VUV-Strahlung nicht durch die metallische Schicht zu der zwischen der reflektierenden Beschichtung und dem Substrat angebrachten Antireflexbeschichtung hindurch dringt (Transmission nahe Null) und diese Antireflexbeschichtung für die rückseitige Einstrahlung der Heizstrahlung einen vernachlässigbaren Einfluss auf den Reflexionsgrad des optischen Elements für die an der Vorderseite eingestrahlte VUV-Strahlung hat.
• Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine optische Anordnung, umfassend mindestens ein optisches Element wie oben beschrieben, sowie eine Einrichtung zur thermischen Manipulation des mindestens einen optischen Elements, welche mindestens eine Heizlichtquelle, bevorzugt eine Mehrzahl von Heizlichtquellen zur Erzeugung von Heizstrahlung aufweist. Bei der optischen Anordnung, die das mindestens eine optische Element enthält, kann es sich beispielsweise um eine Projektionsoptik für eine EUV- oder VUV-Lithographieanlage, um ein System zur Inspektion von EUV-Masken oder von VUV-Masken oder um eine EUV- oder VUV-Lithographieanlage handeln.
• Wie einleitend beschrieben wurde, kann durch gezieltes, ortsaufgelöstes Einbringen von Wärme in das optische Element bzw. in die Beschichtung eine gewünschte ortsaufgelöste Deformation bzw. Passeänderung des optischen Elements erzeugt werden. Um eine solche Formänderung zu erreichen, wird die Heizstrahlung, die typischer Weise von der Rückseite des Substrats eingekoppelt wird, von der gesamten Beschichtung absorbiert. Die typischer Weise lokale Temperaturerhöhung der Beschichtung führt zu einer Ausdehnung der jeweiligen Schichtmaterialien und somit zu einer lokalen Deformation der optischen Oberfläche des optischen Elements. Um eine ortsabhängig variierende Aufheizung der Beschichtung zu erzeugen, ist die Einrichtung zur thermischen Manipulation typischer Weise ausgebildet, die Strahlungsleistung der einzelnen Heizlichtquellen unabhängig bzw. individuell einzustellen bzw. zu regeln.
• Bei einer Ausführungsform weist die Einrichtung zur thermischen Manipulation eine Mehrzahl von Heizlichtquellen in einer rasterförmigen bzw. matrixförmigen Anordnung auf. Die rasterförmige Anordnung mit in gleichen Abständen angeordneten Heizlichtquellen ermöglicht es, die thermische Manipulation des optischen Elements mit einer gewünschten Ortsauflösung vorzunehmen. Jeder der Heizlichtquellen kann eine geeignete Vorsatzoptik zur Strahlformung vorgeschaltet sein.
• Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Einrichtung zur thermischen Manipulation ausgebildet, die Heizstrahlung durch das Substrat hindurch auf die Antireflexbeschichtung einzustrahlen. Bei optischen Elementen, welche für die Reflexion einer Nutzwellenlänge im VUV-Wellenlängenbereich ausgebildet sind, kann die Heizstrahlung ggf. von der Vorderseite zugeführt werden, da bei einer Nutzwellenlänge im VUV-Wellenlängenbereich in diesem Fall eine ausreichend große Absorption der Heizstrahlung erreicht werden kann, ohne den Reflexionsgrad für die VUV-Nutzwellenlänge zu stark zu verschlechtern.. Bei der Einstrahlung von der Vorderseite ist es anders als oben beschrieben für die Entspiegelung erforderlich, die dielektrische Beschichtung zwischen der absorbierenden (Metall-)Schicht und dem umgebenden Medium (Luft, Vakuum) geeignet zu modifizieren, z.B. durch Verändern der Schichtdicken, der Anzahl der Einzelschichten etc. ohne oder mit der Verwendung von neuen Schichtmaterialien unter Verwendung von für die VUV-Nutzwellenlänge und die Heizstrahlung geeigneten optischen Konstanten n, k. (komplexer Brechungsindex n = n – ik).
• Bei einer weiteren Ausführungsform ist/sind die mindestens eine Heizlichtquelle, eine Umlenkeinrichtung zur Umlenkung der Heizstrahlung und/oder eine Strahlführungseinrichtung zur Führung der Heizstrahlung an einem Kühlkörper zur Kühlung des optischen Elements angebracht. Ein solcher Kühlkörper für das optische Element ist typischer Weise beabstandet von dem optischen Element an dessen Rückseite angeordnet und kühlt dieses teilweise durch die Wärmeleitung eines zwischen dem Kühlkörper und dem optischen Element befindlichen Gases sowie durch die Aufnahme der von dem optischen Element abgestrahlten Wärme. Da sich der Kühlkörper typischer Weise über die gesamte Rückseite des Substrats bzw. des optischen Elements erstreckt, ist dieser gut geeignet, um Heizstrahlung in das optische Element einzukoppeln.
• Für die Einkopplung der Heizstrahlung können an der dem Substrat zugewandten Seite des Kühlkörpers mehrere Heizlichtquellen, beispielsweise in Form von Heizdioden, typischer Weise in einer rasterförmigen Anordnung angebracht werden. Alternativ können in den Kühlkörper Aufnahmelöcher eingebracht werden, an denen Strahlführungseinrichtungen, beispielsweise in Form von Glasfaserkabeln, angebracht werden. Ein jeweiliges Ende eines Glasfaserkabels kann beispielsweise mit einer in einem jeweiligen Aufnahmeloch befindlichen Vorsatzoptik verbunden werden. Alternativ können an der dem optischen Element zugewandten Seite des Kühlkörpers Umlenkeinrichtungen vorgesehen sein, welche die in diesem Fall typischer Weise entlang der Oberseite des Substrats geführte Heizstrahlung in Richtung auf das Substrat umlenken. Die Heizstrahlung kann in diesem Fall in freier Strahlpropagation zu den Umlenkelementen geführt werden, es ist aber in der Regel günstiger, wenn die Führung der Heizstrahlung zu den Umlenkelementen über Strahlführungseinrichtungen, beispielsweise über Glasfaserkabel, erfolgt. Bei der Führung der Heizstrahlung mit Hilfe einer Strahlführungseinrichtung können die Heizlichtquellen ggf. außerhalb eines Gehäuses, insbesondere eines evakuierten Gehäuses, der optischen Anordnung angeordnet werden.
• Bei einer Ausführungsform ist die optische Anordnung als EUV-Lithographieanlage ausgebildet. Bei dem thermisch manipulierbaren optischen Element kann es sich beispielsweise um einen Spiegel handeln, der in einer Beleuchtungseinheit oder in einem Projektionsobjektiv der EUV-Lithographieanlage angeordnet ist.
• Bei einer Weiterbildung ist das optische Element eine in einer Bewegungsrichtung verschiebbare EUV-Maske. Bei EUV-Lithographieanlagen in Form von so genannten Wafer-Scannern wird von der Beleuchtungseinheit nur ein in der Regel streifenförmiger Teilbereich der EUV-Maske beleuchtet und die Maske wird bei der Belichtung mittels eines geeigneten Aktors entlang einer Bewegungsrichtung bewegt, die auch als Scanrichtung bezeichnet wird.
• In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist die Einrichtung zur thermischen Manipulation ortsfest angeordnet oder die mindestens eine Heizlichtquelle zur Ausrichtung der Heizstrahlung auf die EUV-Maske, eine Umlenkeinrichtung zur Umlenkung der Heizstrahlung auf die EUV-Maske und/oder eine Strahlführungseinrichtung zur Führung der Heizstrahlung auf die EUV-Maske ist gemeinsam mit der EUV-Maske in der Bewegungsrichtung verschiebbar.
• Im ersten Fall ist die Einrichtung zur thermischen Manipulation ortsfest angeordnet. Um in diesem Fall ein gezieltes ortsaufgelöstes Aufheizen der EUV-Maske und somit die gewünschte ortsaufgelöste Passeänderung zu erreichen, muss die Bewegung der EUV-Maske bei der individuellen Ansteuerung der Heizlichtquellen berücksichtigt werden. Die Heizleistung bzw. die Intensität der Heizstrahlung der einzelnen Quellen der EUV-Maske wird in diesem Fall der bewegten Maske nachgeführt, so dass an einem jeweiligen Ort der EUV-Maske stets der gewünschte lokale Wärmeeintrag erfolgt. Die Einrichtung zur thermischen Manipulation ist in diesem Fall ausgebildet, die Position der EUV-Maske bei ihrer Bewegung entlang der Scanrichtung bei der Ansteuerung der Heizlichtquellen zu berücksichtigen.
• Im zweiten Fall werden die Heizlichtquellen, die Umlenkeinrichtungen bzw. die Strahlführungseinrichtungen mit der EUV-Maske mitbewegt, d.h. deren Position relativ zur bewegten EUV-Maske verändert sich nicht. In diesem Fall kann die Steuerung der Heizlichtquellen so erfolgen, als ob die EUV-Maske ortsfest angeordnet wäre. Wie weiter oben beschrieben wurde, sind die Heizlichtquellen, die Umlenkeinrichtungen und/oder die Strahlführungseinrichtungen bevorzugt an einem Kühlkörper angebracht, so dass die Bewegung dieser Bauelemente im einfachsten Fall durch ein Verschieben des Kühlkörpers gemeinsam mit der EUV-Maske in der Bewegungsrichtung erfolgen kann.
• Bei einer alternativen Ausführungsform ist die optische Anordnung als katadioptrisches Projektionsobjektiv für die VUV-Mikrolithographie ausgebildet. Ein solches Projektionsobjektiv weist neben transmissiven optischen Elementen z.B. in Form von Linsen auch einen oder mehrere reflektierende optische Elemente (Spiegel) auf, die auf die weiter oben beschriebene Weise zur thermischen Manipulation, insbesondere zur Korrektur von Wellenfrontaberrationen, genutzt werden können.
• Bei einer Weiterbildung ist das reflektierende optische Element im Bereich einer Pupillenebene des katadioptrischen Projektionsobjektivs angeordnet. Eine thermische Manipulation eines pupillennahen Spiegels ist für die Korrektur von Wellenfrontfehlern bzw. von Aberrationen vorteilhaft. Das Einbringen von Heizstrahlung von der Vorderseite des Substrats kann zu unerwünschter Streulichtbildung innerhalb des Projektionsobjektivs führen, weshalb es vorteilhaft ist, die Heizstrahlung von dessen Rückseite in das optische Element einzubringen und durch die Antireflexbeschichtung das Auftreten von Streulicht bzw. von unerwünschten Rückreflexen zu vermeiden.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, 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.
• Zeichnung
• Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
• 1 eine schematische Darstellung eines EUV-Spiegels mit einer EUV-Strahlung reflektierenden Beschichtung sowie mit einer Antireflexbeschichtung zur Unterdrückung der Reflexion von Heizstrahlung, die dem EUV-Spiegel von der Rückseite eines Spiegel-Substrats zugeführt wird,
• 2 eine schematische Darstellung des Reflektivitätsgrads, des Absorptionsgrads und des Transmissionsgrads des EUV-Spiegels von 1 für EUV-Strahlung in Abhängigkeit von der Wellenlänge,
• 3 eine schematische Darstellung des wellenlängenabhängigen Reflektivitätsgrads, Absorptionsgrads sowie Transmissionsgrads eines EUV-Spiegels ohne Antireflexbeschichtung für von der Rückseite des Spiegel-Substrats zugeführte Heizstrahlung,
• 4 eine schematische Darstellung analog 3, in der zusätzlich der Reflektivitätsgrad und der Absorptionsgrad eines EUV-Spiegels mit einer Antireflexbeschichtung dargestellt sind, welche für Heizstrahlung bei einer Heizwellenlänge von ca. 420 nm optimiert ist,
• 5 eine schematische Darstellung analog 4, bei der die Antireflexbeschichtung für Heizstrahlung bei einer Heizwellenlänge von ca. 450 nm optimiert ist,
• 6 eine schematische Darstellung analog 4, bei der die Antireflexbeschichtung für Heizstrahlung bei einer Heizwellenlänge von ca. 590 nm optimiert ist,
• 7 eine schematische Darstellung analog 4, bei der die Antireflexbeschichtung für Heizstrahlung bei einer Heizwellenlänge von ca. 670 nm optimiert ist,
• 8 eine schematische Darstellung analog 4, bei der die Antireflexbeschichtung für Heizstrahlung bei einer Heizwellenlänge von ca. 800 nm optimiert ist,
• 9 eine schematische Darstellung analog 4, bei der die Antireflexbeschichtung für Heizstrahlung bei einer Heizwellenlänge von ca. 900 nm optimiert ist,
• 10 eine schematische Darstellung des wellenlängenabhängigen Reflexionsgrades eines EUV-Spiegels bei unterschiedlichen Einfallswinkeln der Heizstrahlung,
• 11 eine schematische Darstellung einer optischen Anordnung mit einem optischen Element gemäß 1 und mit einer Mehrzahl von an einem Kühlkörper angebrachten Heizlichtquellen,
• 12a, b schematische Darstellungen analog 11, bei denen die Heizstrahlung dem EUV-Spiegel über Strahlführungseinrichtungen in Form von Glasfasern zugeführt wird,
• 13 eine schematische Darstellung einer EUV-Lithographieanlage,
• 14a, b schematische Darstellungen einer EUV-Lithographieanlage mit einer entlang einer Scanrichtung verschiebbaren EUV-Maske,
• 15 eine schematische Darstellung eines Spiegels mit einer VUV-Strahlung reflektierenden Beschichtung sowie mit einer Antireflexbeschichtung für Heizstrahlung, die dem Spiegel von der Rückseite eines Spiegel-Substrats zugeführt wird, und
• 16 eine schematische Darstellung eines Projektionsobjektivs für die VUV-Lithographie mit einem Spiegel gemäß 15.
• In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
• In 1 ist schematisch ein optisches Element 1 in Form eines EUV-Spiegels gezeigt, welches ein Substrat 2, eine auf das Substrat 2 aufgebrachte Antireflexbeschichtung 3 sowie eine EUV-Beschichtung 5 aufweist. Die EUV-Beschichtung 5 weist eine die EUV-Strahlung 4 bei einer Nutzwellenlänge λ_EUV reflektierende Beschichtung 5b (so genannte HR-Beschichtung) auf. Auf die reflektierende Beschichtung 5b ist zusätzlich noch eine Deckschicht bzw. ein Deckschichtsystem (so genannte Cap-Beschichtung 5c) aufgebracht, welche die gesamte EUV-Beschichtung 5 vor Oxidation bzw. vor Korrosion schützen soll, z.B. wenn die optische Oberfläche 6 mittels eines Wasserstoff-Plasmas gereinigt wird. Die Cap-Beschichtung 5c ist benachbart zu einer optischen Oberfläche 6 des EUV-Spiegels angeordnet, welche die Grenzfläche des EUV-Spiegels 1 mit der Umgebung bildet.
• Die reflektierende Beschichtung 5b weist eine Mehrzahl von (in 1 nicht dargestellten) Einzelschichten auf, die in der Regel aus Schichtpaaren aus zwei Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes bestehen. Wird EUV-Strahlung 4 bei einer Nutzwellenlänge im Bereich von λ_EUV = 13,5 nm verwendet, so bestehen die Einzelschichten üblicherweise aus Molybdän und Silizium. In Abhängigkeit von der verwendeten Nutzwellenlänge λ_EUV sind andere Materialkombinationen wie z.B. Molybdän und Beryllium, Ruthenium und Beryllium oder Lanthan und B₄C ebenfalls möglich. Zusätzlich zu den Einzelschichten weist die reflektive Beschichtung 5b in der Regel Zwischenschichten zur Verhinderung von Diffusion (so genannte Barriere-Schichten) auf.
• Die EUV-Beschichtung 5 von 1 weist unterhalb der reflektierenden Beschichtung 5b eine so genannte SPL(Substrate Protection Layer)-Beschichtung 5a auf, um das Substrat 2 vor schädigender EUV-Strahlung 4 zu schützen. Zusätzlich oder alternativ zu einer SPL-Beschichtung 5a kann auch eine so genannte ASL(Anti-Stress-Layer)-Beschichtung unterhalb der reflektierenden Beschichtung 5b an dem EUV-Spiegel 1 vorgesehen sein, um unerwünschte Deformationen durch Schichtspannungen zu vermeiden.
• Zwischen der EUV-Beschichtung 5 und dem Substrat 2 ist die oben erwähnte Antireflexbeschichtung 3 aufgebracht, welche zur Unterdrückung der Reflexion von Heizstrahlung 7 dient, die von der Rückseite des Substrats 2 in den EUV-Spiegel 1 eingekoppelt wird. Die Heizstrahlung 7 wird von einer Heizlichtquelle 8 erzeugt, die im gezeigten Beispiel in der Nähe des Substrats 2 angeordnet ist. Die Heizstrahlung 7 dient zur thermischen Manipulation des EUV-Spiegels 1, genauer gesagt zum Erzeugen einer thermisch induzierten, gezielten ortsaufgelösten Deformation bzw. Passeänderung der optischen Oberfläche 6 durch gezieltes ortsabhängiges Aufheizen der EUV-Beschichtung 5. Der Wärmeeintrag in die EUV-Beschichtung 5 bzw. in die Antireflexbeschichtung 3 führt zu einer Ausdehnung der Schichtmaterialien, welche zu einer Deformation der optischen Oberfläche 6 führt, wie in 1 angedeutet ist. Durch die Heizstrahlung 7 kann eine störende Formabweichung der optischen Oberfläche 6 des EUV-Spiegels gezielt ortsabhängig korrigiert werden bzw. die Form der optischen Oberfläche 6 kann gezielt ortsabhängig manipuliert werden. Da die Heizstrahlung auch während des Betriebes des EUV-Spiegels 1 zugeführt werden kann, können die Anforderungen an die Formgenauigkeit (so genannte Passe) der Oberfläche 6 des EUV-Spiegels sowohl bei der Erstjustage als auch während des Betriebes des EUV-Spiegels 1 eingehalten werden. Dies ist günstig, da es während des Betriebes des EUV-Spiegels 1 durch Erwärmung und Absorption (so genanntes „mirror heating“) sowie durch Materialverdichtung („compaction“) zu unerwünschten Passeänderungen kommen kann.
• Die Heizstrahlung 7 weist eine Heizwellenlänge λ_H (ggf. einen Heizwellenlängen-Bereich) auf, die typischer Weise bei mehr als 400 nm liegt und die von der gesamten Beschichtung 5, 3, im hier gezeigten Beispiel von der SPL-Beschichtung 5a und der Antireflexbeschichtung 3, absorbiert wird, d.h. die Beschichtung 5, 3 ist für die Heizstrahlung 7 praktisch undurchlässig (Absorptionsgrad > 99,9%) und der Transmissionsgrad T_H der Beschichtung 5, 3 für die Heizstrahlung 7 ist nahezu Null. Die reflektierende Beschichtung 5b und die Cap-Beschichtung 5c absorbieren im gezeigten Beispiel keine Heizstrahlung 7, da diese praktisch vollständig von der SPL-Beschichtung 5a und der Antireflexbeschichtung 3 absorbiert wird. Sowohl die reflektierende Beschichtung 5b als auch die Cap-Beschichtung 5c enthalten typischer Weise Schichtmaterialien, welche die Heizstrahlung 7 absorbieren. Wäre die SPL-Beschichtung 5a nicht vorhanden, würde daher ein hoher Anteil der Heizstrahlung 7 von der reflektierenden Beschichtung 5b und der Cap-Beschichtung 5c absorbiert.
• Sollte der Transmissionsgrad T_H der gesamten Beschichtung 5, 3 dennoch nicht hinreichend gering sein, kann optional eine in 1 gezeigte zusätzliche absorbierende Beschichtung 9 zwischen der Antireflexbeschichtung 3 und der EUV-Beschichtung 5 angeordnet werden, um den Transmissionsgrad T_H weiter zu reduzieren. Die absorbierende Beschichtung 9 weist eine Dicke auf, die groß genug ist, um die gewünschte absorbierende Wirkung für die Heizstrahlung 7 zu erzeugen und kann aus einer oder mehreren Schichten bestehen. Die absorbierende Beschichtung 9 kann beispielsweise ein metallisches Material, z.B. Aluminium oder ein Metall-Pulver enthalten. Auch kann die absorbierende Beschichtung 9 eine Lackschicht aufweisen oder ein Glas enthalten. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass die Absorption der gesamten Beschichtung 5, 3, insbesondere der SPL-Beschichtung 5a und der Antireflexbeschichtung 3, für die Heizstrahlung 7 ausreichend ist und dass daher keine zusätzliche absorbierende Beschichtung 9 benötigt wird.
• Folgende Tabelle 1 zeigt ein Beispiel für eine EUV-Beschichtung 5 bestehend aus einer SPL-Beschichtung 5a, einer HR-Beschichtung 5b und einer Cap-Beschichtung 5c. Das Substrat 2 (Spiegelmaterial) ist im gezeigten Beispiel synthetisches, amorphes Quarzglas (SiO₂). In der Realität ist das Quarzglas (SiO₂) zur Verwendung für EUV-Anwendungen typischer Weise mit Titan dotiert, d.h. es handelt sich um ULE^®. Die Dotierung mit Titan hat auf die weiter unten beschriebenen Ergebnisse jedoch einen vernachlässigbaren Einfluss, so dass die nachfolgenden Berechnungen zur Vereinfachung mit Quarzglas als Substratmaterial durchgeführt wurden.

  	Schichtaufbau	Anzahl Einzelschichten
  Vakuum
  Cap-Beschichtung:	3.377Si 0.4B4C 2.068Ru	3
  HR-Beschichtung:	(3.878Si 0.5C 2.536Mo)^50	150
  SPL-Beschichtung:	6.6Ni (3.5Mo 6.6Ni)^40	81
  Substrat:	SiO2
  Vakuum

  Tabelle 1
• Die HR-Beschichtung 5b ist für eine Nutzwellenlänge λ_EUV von 13.5 nm und senkrechten Einfall der EUV-Strahlung 4 (α_EUV = 0°) optimiert. Die verwendeten Schichtmaterialien der EUV-Beschichtung 5 sind: Nickel (Ni), Silizium (Si), Kohlenstoff (C), Molybdän (Mo), Borcarbid (B₄C) und Ruthenium (Ru). Vor dem jeweiligen Symbol für das Schichtmaterial ist in Tabelle 1 die geometrische Schichtdicke in nm angegeben. Sind mehrere Einzelschichten in Klammern () gesetzt, so handelt es sich um eine Periode und die Hochzahl (^) nach der rechten Klammer gibt die Anzahl der Perioden an. Die EUV-Beschichtung 5 gemäß Tabelle 1 besteht somit insgesamt aus 234 Einzelschichten. Die in der Spalte Schichtaufbau jeweils links stehende Einzelschicht ist die substratnächste Schicht. Wie Tabelle 1 zu entnehmen ist, bestehen die HR-Beschichtung 5b und die SPL-Beschichtung 5a im Allgemeinen aus vielen Einzelschichten, die bevorzugt periodisch oder teilperiodisch aufgebaut sind, was fertigungstechnische Vorteile hat.
• Bei den Schichten aus Kohlenstoff (C) in der HR-Beschichtung 5b bzw. aus Borcarbid (B₄C) in der Cap-Beschichtung 5c mit relativ dünnen Schichtdicken von 0.5 nm und 0.4 nm handelt es sich um so genannte Barriere-Schichten (s.o.), welche eine Interdiffusion zwischen den unterschiedlichen Schichtmaterialien der Einzelschichten verhindern sollen.
• 2 zeigt für die EUV-Beschichtung 5 von Tabelle 1 für senkrechten Einfall (α_EUV = 0°) der EUV-Strahlung 4 die folgenden Größen, die in Abhängigkeit von der Wellenlänge (zwischen 12.5 nm und 14.5 nm) berechnet wurden: Reflexionsgrad R_EUV, Transmissionsgrad T_EUV (vgl. 1) sowie Absorptionsgrad A_EUV der EUV-Beschichtung 5 (ohne Antireflexbeschichtung 3 und ohne zusätzliche absorbierende Beschichtung 9). Da keine Streulichtverluste angenommen sind, gilt: R_EUV + T_EUV + A_EUV = 1. Wie in 2 deutlich zu erkennen ist, liegt das Maximum des Reflexionsgrades R_EUV der EUV-Beschichtung 5 bei der für dieses Beispiel verwendeten Nutzwellenlänge λ_EUV von 13.5 nm.
• Wie in 2 ebenfalls zu erkennen ist, ist der Transmissionsgrad T_EUV der EUV-Beschichtung 5 nahezu Null, sodass der Einfluss von zusätzlichen, unter der EUV-Beschichtung 5 angebrachten Schichten wie der Antireflexbeschichtung 3 auf den Reflexionsgrad R_EUV bei der Nutzwellenlänge λ_EUV praktisch vernachlässigbar ist. Sollte dennoch der Transmissionsgrad T_EUV der EUV-Beschichtung 5 nicht hinreichend klein sein, kann der Einfluss der Antireflexbeschichtung 3 auf den Reflexionsgrad R_EUV bei der Nutzwellenlänge λ_EUV bei der Auslegung der EUV-Beschichtung 5 berücksichtigt werden.
• 3 zeigt für die EUV-Beschichtung 5 von Tabelle 1 (d.h. ohne Antireflexbeschichtung 3) für senkrechten Einfall (α_H = 0°, vgl. 1) der Heizstrahlung 7 für einen bevorzugten Bereich der Heizwellenlängen λ_H von ca. 400 nm bis ca. 900 nm die folgenden durch numerische Berechnungen erhaltenen Größen: Reflexionsgrad R_H, Transmissionsgrad T_H sowie Absorptionsgrad A_H. Da keine Streulichtverluste angenommen sind, gilt: R_H + T_H + A_H = 1.
• In 3 ist ein großer Reflexionsgrad R_H der EUV-Beschichtung 5 für die Heizstrahlung 7 in dem oben angegebenen Wellenlängenbereich erkennbar, der zwischen ca. 40 % und ca. 55 % liegt. Die an der EUV-Beschichtung 5 reflektierte Heizstrahlung 7 kann direkt oder indirekt, d.h. über andere stark reflektierende Bauteile (z.B. Kühlkörper) auf andere EUV-Spiegel oder z.B. einen Wafer treffen und dort zu parasitären, unerwünschten Erwärmungen führen.
• Wie in 3 ebenfalls zu erkennen ist, ist der Transmissionsgrad T_H der EUV-Beschichtung 5 für die Heizstrahlung 7 nahezu Null, so dass keine zusätzliche, die Heizstrahlung 7 absorbierende Beschichtung 9 unter der EUV-Beschichtung 5 aufgebracht werden muss.
• In 3 ist auch der Reflexionsgrad R_H0 (vgl. 1) an der Grenzfläche zwischen der Umgebung (Vakuum) und dem Substrat 2 für senkrechten Einfall (α_H0 = 0°) der Heizstrahlung 7 dargestellt. Der Reflexionsgrad R_H0 an dieser Grenzfläche ist im oben gezeigten Wellenlängenbereich mit ca. 4 % im Vergleich zum Reflexionsgrad R_H an der Grenzfläche zwischen der EUV-Beschichtung 5 und dem Substrat 2 vergleichsweise gering. Sollten Reflexe der Heizstrahlung 7 an der Grenzfläche zwischen Vakuum und Substrat 2 dennoch stören, kann auch das Substrat 2 für die Heizstrahlung 7 entspiegelt werden, d.h. es kann eine zusätzliche Antireflexbeschichtung an der Unterseite des Substrats 2 angebracht werden.
• Nachfolgend werden anhand von 4 bis 9 sechs Beispiele für einen EUV-Spiegel 1 mit der beispielhaften EUV-Beschichtung 5 von Tabelle 1 und mit einer für die Unterdrückung von jeweils unterschiedlichen Heizwellenlängen λ_H im Wellenlängenbereich zwischen ca. 400 nm und ca. 900 nm optimierten Antireflexbeschichtung 3 beschrieben. Alle Beispiele sind für senkrechten Einfall (α_H = 0°) der Heizstrahlung 7 optimiert und berechnet. Für alle Beispiele sind keine Streulichtverluste angenommen, weshalb für Reflexionsgrad R, Transmissionsgrad T sowie Absorptionsgrad A gilt: R + T + A = 1.
• In der nachfolgenden Tabelle 2 ist der Schichtaufbau des EUV-Spiegels 1 für das Beispiel einer Antireflexbeschichtung 3 gezeigt, welche aus einer einzelnen Schicht aus Borcarbid B₄C mit einer vergleichsweise großen Schichtdicke d (vgl. 1) von ca. 20,6 nm gebildet ist. Um die Antireflexbeschichtung 3 in einem gemeinsamen Beschichtungsprozess mit der EUV-Beschichtung 5 aufbringen zu können, sollte diese eine Dicke d aufweisen, die nicht zu groß ist und die bei weniger als 500 nm, bevorzugt bei weniger als 100 nm, besonders bevorzugt bei weniger als 50 nm liegt.

  	Schichtaufbau	Anzahl Einzelschichten
  Vakuum
  Cap-Beschichtung:	3.377Si 0.4B4C 2.068Ru	3
  HR-Beschichtung:	(3.878Si 0.5C 2.536Mo)^50	150
  SPL-Beschichtung:	6.6Ni (3.5Mo 6.6Ni)^40	81
  AR-Beschichtung:	20.6B4C	1
  Substrat:	SiO2
  Vakuum

  Tabelle 2
• 4 zeigt die berechneten Größen Reflexionsgrad R_H und Absorptionsgrad A_H für die Beschichtung von Tabelle 2, d.h. für einen EUV-Spiegel 1 mit Antireflexbeschichtung 3 vergleichend mit der Beschichtung von Tabelle 1, d.h. für einen EUV-Spiegel 1 ohne Antireflexbeschichtung. Da in beiden Fällen der Transmissionsgrad T_H nahezu Null ist und da wegen der Annahme keiner Streulichtverluste gilt T_H = 1 – R_H – A_H, ist in 4 zur besseren Übersichtlichkeit der Transmissionsgrad T_H nicht dargestellt.
• Wie anhand von 4 deutlich zu erkennen ist, ist die Antireflexbeschichtung 3 für Heizwellenlängen λ_H im Bereich um ca. 420 nm optimiert, da in diesem Wellenlängenbereich der Reflexionsgrad R_H minimal und der Absorptionsgrad A_H maximal ist. Insbesondere ist in diesem Wellenlängenbereich eine deutliche Verminderung des Reflexionsgrades R_H bzw. eine deutliche Erhöhung des Absorptionsgrades A_H gegenüber dem in 3 gezeigten Beispiel ohne eine Antireflexbeschichtung 3 zu erkennen.
• In der nachfolgenden Tabelle 3 ist der Schichtaufbau des EUV-Spiegels 1 für das Beispiel einer Antireflexbeschichtung 3 gezeigt, die für Heizwellenlängen λ_H um ca. 450 nm optimiert ist.

  	Schichtaufbau	Anzahl Einzelschichten
  Vakuum
  Cap-Beschichtung:	3.377Si 0.4B4C 2.068Ru	3
  HR-Beschichtung:	(3.878Si 0.5C 2.536Mo)^50	150
  SPL-Beschichtung:	6.6Ni (3.5Mo 6.6Ni)^40	81
  AR-Beschichtung:	(1Si 4.981Si3N4)^5	10
  Substrat:	SiO2
  Vakuum

  Tabelle 3
• In diesem Beispiel besteht die Antireflexbeschichtung 3 aus 10 Einzelschichten. Die Schichtmaterialien der Antireflexbeschichtung 3 sind die EUV-üblichen Materialen Silizium (Si) und Siliziumnitrid (Si₃N₄). Bei Verwendung von DC-Sputtern (Gleichstrom-Zerstäuben) kann Si₃N₄ durch Verwendung eines Si-Targets und Stickstoff (N₂) als Reaktivgas hergestellt werden. Der Schichtaufbau der Antireflexbeschichtung 3 ist periodisch und die Dicken der Einzelschichten liegen in einem für EUV-Beschichtungen üblichen Bereich, was fertigungstechnische Vorteile hat.
• 5 zeigt die berechneten Größen Reflexionsgrad R_H und Absorptionsgrad A_H für den EUV-Spiegel von Tabelle 3 vergleichend mit dem EUV-Spiegel der Tabelle 1, d.h. für einen EUV-Spiegel 1 ohne Antireflexbeschichtung. Wie anhand von 5 deutlich zu erkennen ist, ist die Antireflexbeschichtung 3 für Heizwellenlängen λ_H im Bereich um ca. 450 nm optimiert, da in diesem Wellenlängenbereich der Reflexionsgrad R_H minimal und der Absorptionsgrad A_H maximal ist.
• In der nachfolgenden Tabelle 4 ist der Schichtaufbau des EUV-Spiegels 1 für das Beispiel einer Antireflexbeschichtung 3 gezeigt, die für Heizwellenlängen λ_H um ca. 590 nm optimiert ist.

  	Schichtaufbau	Anzahl Einzelschichten
  Vakuum
  Cap-Beschichtung:	3.377Si 0.4B4C 2.068Ru	3
  HR-Beschichtung:	(3.878Si 0.5C 2.536Mo)^50	150
  SPL-Beschichtung:	6.6Ni (3.5Mo 6.6Ni)^40	81
  AR-Beschichtung:	(3.174Si 3.787Si3N4)^4	8
  Substrat:	SiO2
  Vakuum

  Tabelle 4
• In diesem Beispiel besteht die Antireflexbeschichtung 3 aus 8 Einzelschichten. Wie in Tabelle 3 sind die Schichtmaterialien der Antireflexbeschichtung 3 Silizium (Si) und Siliziumnitrid (Si₃N₄), der Schichtaufbau der Antireflexbeschichtung 3 ist periodisch und die Dicken der Einzelschichten liegen in einem für EUV-Beschichtungen üblichen Bereich.
• 6 zeigt die berechneten Größen Reflexionsgrad R_H und Absorptionsgrad A_H für den EUV-Spiegel von Tabelle 4 vergleichend mit dem EUV-Spiegel der Tabelle 1, d.h. für einen EUV-Spiegel 1 ohne Antireflexbeschichtung. Wie anhand von 6 deutlich zu erkennen ist, ist die Antireflexbeschichtung 3 für Heizwellenlängen λ_H im Bereich um ca. 590 nm optimiert.
• In der nachfolgenden Tabelle 5 ist der Schichtaufbau des EUV-Spiegels 1 für das Beispiel einer Antireflexbeschichtung 3 gezeigt, die für Heizwellenlängen λ_H um ca. 670 nm optimiert ist.

  	Schichtaufbau	Anzahl Einzelschichten
  Vakuum
  Cap-Beschichtung:	3.377Si 0.4B4C 2.068Ru	3
  HR-Beschichtung:	(3.878Si 0.5C 2.536Mo)^50	150
  SPL-Beschichtung:	6.6Ni (3.5Mo 6.6Ni)^40	81
  AR-Beschichtung:	(2.718Si 4.502C)^5	10
  Substrat:	SiO2
  Vakuum

  Tabelle 5
• In diesem Beispiel besteht die Antireflexbeschichtung 3 aus 10 Einzelschichten. Bei den Schichtmaterialien der Antireflexbeschichtung 3 handelt es sich um die EUV-üblichen Materialien Silizium (Si) und Kohlenstoff (C), der Schichtaufbau der Antireflexbeschichtung 3 ist periodisch und die Dicken der Einzelschichten liegen in einem für EUV-Beschichtungen üblichen Bereich.
• 7 zeigt die berechneten Größen Reflexionsgrad R_H und Absorptionsgrad A_H für den EUV-Spiegel von Tabelle 5 vergleichend mit dem EUV-Spiegel der Tabelle 1. Wie anhand von 7 deutlich zu erkennen ist, ist die Antireflexbeschichtung 3 für Heizwellenlängen λ_H im Bereich um ca. 670 nm optimiert.
• In der nachfolgenden Tabelle 6 ist der Schichtaufbau des EUV-Spiegels 1 für das Beispiel einer Antireflexbeschichtung 3 gezeigt, die für Heizwellenlängen λ_H um ca. 800 nm optimiert ist.

  	Schichtaufbau	Anzahl Einzelschichten
  Vakuum
  Cap-Beschichtung:	3.377Si 0.4B4C 2.068Ru	3
  HR-Beschichtung:	(3.878Si 0.5C 2.536Mo)^50	150
  SPL-Beschichtung:	6.6Ni (3.5Mo 6.6Ni)^40	81
  AR-Beschichtung:	(5Si 1.761B4C)^5	10
  Substrat:	SiO2
  Vakuum

  Tabelle 6
• In diesem Beispiel besteht die Antireflexbeschichtung 3 aus 10 Einzelschichten. Bei den Schichtmaterialien der Antireflexbeschichtung 3 handelt es sich um die EUV-üblichen Materialien Silizium (Si) und Borcarbid (B₄C), der Schichtaufbau der Antireflexbeschichtung 3 ist periodisch und die Dicken der Einzelschichten liegen in einem für EUV-Beschichtungen üblichen Bereich.
• 8 zeigt die berechneten Größen Reflexionsgrad R_H und Absorptionsgrad A_H für den EUV-Spiegel von Tabelle 6 vergleichend mit dem EUV-Spiegel der Tabelle 1. Wie anhand von 8 zu erkennen ist, ist die Antireflexbeschichtung 3 für Heizwellenlängen λ_H im Bereich um ca. 800 nm optimiert.
• Die nachfolgende Tabelle 7 zeigt den Schichtaufbau des EUV-Spiegels 1 für das Beispiel einer Antireflexbeschichtung 3, die für Heizwellenlängen λ_H um ca. 890 nm optimiert ist.

  	Schichtaufbau	Anzahl Einzelschichten
  Vakuum
  Cap-Beschichtung:	3.377Si 0.4B4C 2.068Ru	3
  HR-Beschichtung:	(3.878Si 0.5C 2.536Mo)^50	150
  SPL-Beschichtung:	6.6Ni (3.5Mo 6.6Ni)^40	81
  AR-Beschichtung:	37.3Si	1
  Substrat:	SiO2
  Vakuum

  Tabelle 7
• In diesem Beispiel besteht die Antireflexbeschichtung 3 aus einer einzigen Schicht aus Silizium mit einer vergleichsweise großen Dicke, die nicht innerhalb eines für EUV-Beschichtungen üblichen Bereichs liegt.
• 9 zeigt die berechneten Größen Reflexionsgrad R_H und Absorptionsgrad A_H für den EUV-Spiegel 1 von Tabelle 7 vergleichend mit dem EUV-Spiegel 1 der Tabelle 1. Wie anhand von 9 zu erkennen ist, ist die Antireflexbeschichtung 3 für Heizwellenlängen λ_H im Bereich um ca. 890 nm optimiert.
• Es hat sich gezeigt, dass die Abhängigkeit des Reflexionsgrades R_H der von der Rückseite des Substrats 2 eingestrahlten Heizstrahlung 7 vom Einfallswinkel α_H (vgl. 1) vergleichsweise gering ist. Beispielhaft wird dies nachfolgend für die Antireflexbeschichtung 3 mit einem Schichtaufbau gemäß obiger Tabelle 4 gezeigt, die für Heizwellenlängen λ_H im Bereich um ca. 590 nm bei senkrechtem Einfall (α_H = 0°) optimiert ist.
• 10 zeigt den berechneten Reflexionsgrad R_H für die Beschichtung gemäß obiger Tabelle 4 für folgende vier unterschiedlichen Einfallswinkel α_H: 0°, 20°, 30°, 40°. Für Einfallswinkel α_H > 0° wurde der Reflexionsgrad R_H berechnet für unpolarisierte Heizstrahlung 7. In 10 ist die vergleichsweise geringe Abhängigkeit des Reflexionsgrades R_H vom Einfallswinkel α_H deutlich erkennbar.
• Die weiter oben beschriebenen Eigenschaften des EUV-Spiegels 1, beispielsweise der Reflektivitätsgrad R_H etc. wurden mit Hilfe von handelsüblicher Dünnschicht-Software berechnet. Die für die Berechnungen benötigten optischen Konstanten, d.h. der (wellenlängenabhängige) Brechungsindex n und der (wellenlängenabhängige) Absorptionskoeffizient k, welche gemeinsam den komplexen Brechungsindex n = n – ik eines jeweiligen Schichtmaterials bilden, wurden aus Standard-Datenbanken und Standard-Lehrbüchern für optische Konstanten entnommen. Für die Berechnungen wurde für nicht in den Datenbanken bzw. Lehrbüchern aufgeführte Werte der optischen Konstanten eine lineare Interpolation vorgenommen. Zusätzlich oder alternativ zu den oben genannten Schichtmaterialien können für die Antireflexbeschichtung 3 auch andere Schichtmaterialien verwendet werden, beispielsweise Ru, Mo, Ni, ZrN, SiC, ZrO₂, La, B, ...
• Der weiter oben beschriebene EUV-Spiegel 1 kann beispielsweise in einer Projektionsoptik einer EUV-Lithographieanlage oder in einem System zur Inspektion von EUV-Masken eingesetzt werden. Werden an dem EUV-Spiegel 1 im Bereich der EUV-Beschichtung 5 absorbierende Strukturen angebracht, kann dieser auch als EUV-Maske für eine EUV-Lithographieanlage eingesetzt werden.
• Nachfolgend werden anhand von 11 und 12a, b mehrere Möglichkeiten für den Aufbau einer optischen Anordnung 10 beschrieben, die in den gezeigten Beispielen aus dem EUV-Spiegel 1 von 1 sowie einer Einrichtung 11 zur thermischen Manipulation des EUV-Spiegels 1 gebildet ist. Um eine gezielte ortsabhängige thermische Beeinflussung der optischen Oberfläche 6 des EUV-Spiegels 1 vorzunehmen, weist die Einrichtung 11 mehrere Heizlichtquellen 8 zur Erzeugung von Heizstrahlung 7 auf.
• Der EUV-Spiegel 1 wird im Betrieb aufgrund der Absorption der EUV-Strahlung 4 erwärmt (vgl. Absorptionsgrad A_EUV in 2), was zu unerwünschten Passeänderungen an der optischen Oberfläche 6 führen kann. Um die absorbierte Wärme abzuleiten weist die in 11 gezeigte optische Anordnung 10 zusätzlich einen z.B. metallischen Kühlkörper 12 zur Kühlung des EUV-Spiegels 1 auf, der sich über die gesamte Rückseite des EUV-Spiegels 1 und darüber hinaus erstreckt. Zwischen dem EUV-Spiegel 1 und dem Kühlkörper 12 befindet sich beim Betrieb des EUV-Spiegels 1 in einer EUV-Lithographieanlage ein Gas (beispielsweise Wasserstoff H₂ als Hauptbestandteil) mit einem Druck von beispielsweise ca. 4 × 10^–2 mbar (Feinvakuum). Die Kühlung des EUV-Spiegels 1 kann beispielsweise etwa je zur Hälfte durch Strahlung und Wärmeleitung durch das Gas erfolgen.
• Es ist günstig, den Kühlkörper 12 für ein ortsaufgelöstes Aufheizen der Beschichtung des EUV-Spiegels 1 durch das Substrat 2 hindurch (von der Rückseite) zu nutzen. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem die Heizlichtquellen 8, z.B. in Form von LEDs oder Diodenlasern, in den Kühlkörper 12 integriert werden bzw. an dem Kühlkörper 12 angebracht werden. Bei dem in 11 gezeigten Beispiel sind die Heizlichtquellen 8 in einer rasterförmigen bzw. matrixförmigen Anordnung (array) an der dem EUV-Spiegel 1 zugewandten Seite des Kühlkörpers 12 angebracht, vgl. den Ausschnitt des Kühlkörpers 12 in 11 unten. Eine präzise Positionierung der Heizlichtquellen 8 auf dem Kühlkörper 12 kann beispielsweise mit Hilfe eines Justagegitters 13 erfolgen. Die Heizlichtquellen 8 können eine geeignete (nicht gezeigte) Vorsatzoptik zur Strahlformung und ggf. Fokussierung der Heizstrahlung 7 aufweisen. Um eine gezielte ortsaufgelöste thermische Manipulation und damit eine gewünschte Passeänderung des EUV-Spiegels 1 vornehmen zu können, ist jede einzelne Heizlichtquelle 8 individuell in ihrer Strahlungs- bzw. Heizleistung einstellbar bzw. regelbar.
• Alternativ zur Anbringung der Heizlichtquellen 8 direkt auf dem Kühlkörper 12 kann die Heizstrahlung 7 dem Kühlköper 12 bzw. dem optischen Element 1 über eine Strahlführungseinrichtung z.B. in Form eines Glasfaserkabels 14 zugeführt werden. In diesem Fall können die Heizlichtquellen 8 an einem vom Kühlkörper 12 separaten Ort positioniert werden, beispielsweise außerhalb eines Vakuum-Gehäuses, in dem der EUV-Spiegel 1 untergebracht ist. Bei dem in 12a gezeigten Ausführungsbeispiel der Einrichtung 11 zur thermischen Manipulation sind die Enden der Glasfaserkabel 14 an Aufnahmelöchern 15 des Kühlkörpers 12 angebracht bzw. werden in diese eingebracht. Im gezeigten Beispiel ist am austrittsseitigen Ende eines jeweiligen Glasfaserkabels 14 eine Vorsatzoptik 16 befestigt, die in einem entsprechenden Aufnahmeloch 15 des Kühlkörpers 12 eingebracht und dort fixiert ist, um die Heizstrahlung 7 in Richtung auf die Rückseite des EUV-Spiegels 1 einzustrahlen. 12b zeigt ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung 11, bei dem die Glasfaserkabel 14 an der Oberseite des Kühlkörpers 12, d.h. an der dem EUV-Spiegel 1 zugewandten Seite, entlang geführt werden und dort auf eine Vorsatzoptik für das Glasfaserkabel 14 treffen, die als Umlenkoptik 17 ausgebildet ist, um die Heizstrahlung 7 auf die Rückseite des EUV-Spiegels 1 umzulenken. Die Anordnung der Aufnahmelöcher 15 bzw. der Umlenkoptiken 17 an dem Kühlkörper 12 kann der in 11 gezeigten rasterförmigen Anordnung entsprechen. Es versteht sich, dass jedem Glasfaserkabel 14 typischer Weise genau eine (in 12a, b nicht gezeigte) Heizlichtquelle 8 mit einstellbarer Heizleistung zugeordnet ist.
• 13 zeigt stark schematisch eine optische Anordnung in Form einer EUV-Lithographieanlage 101, in welche die Anordnungen von 11 bzw. von 12a, b integriert werden können. Die EUV-Lithographieanlage 101 weist eine EUV-Lichtquelle 102 zur Erzeugung von EUV-Strahlung auf, die in einem EUV-Wellenlängenbereich unter 50 nm, insbesondere zwischen ca. 5 nm und ca. 15 nm, eine hohe Energiedichte aufweist. Die EUV-Lichtquelle 102 kann beispielsweise in Form eine Plasma-Lichtquelle zur Erzeugung eines laserinduzierten Plasmas oder als Synchrotron-Strahlungsquelle ausgebildet sein. Insbesondere im ersteren Fall kann wie in 13 gezeigt ein Kollektor-Spiegel 103 verwendet werden, um die EUV-Strahlung der EUV-Lichtquelle 102 zu einem Beleuchtungsstrahl 104 zu bündeln und auf diese Weise die Energiedichte weiter zu erhöhen. Der Beleuchtungsstrahl 104 dient zur Beleuchtung eines strukturierten Objekts M mittels eines Beleuchtungssystems 110, welches im vorliegenden Beispiel fünf reflektierende optische Elemente 112 bis 116 (Spiegel) aufweist.
• Bei dem strukturierten Objekt M kann es sich beispielsweise um eine reflektive Maske handeln, die reflektierende und nicht reflektierende oder zumindest weniger stark reflektierende Bereiche zur Erzeugung mindestens einer Struktur an dem Objekt M aufweist. Alternativ kann es sich bei dem strukturierten Objekt M um eine Mehrzahl von Mikrospiegeln handeln, welche in einer ein- oder mehrdimensionalen Anordnung angeordnet sind und welche gegebenenfalls um mindestens eine Achse bewegbar sind, um den Einfallswinkel der EUV-Strahlung 104 auf den jeweiligen Spiegel einzustellen.
• Das strukturierte Objekt M reflektiert einen Teil des Beleuchtungsstrahls 104 und formt einen Projektionsstrahlengang 105, der die Information über die Struktur des strukturierten Objekts M trägt und der in ein Projektionsobjektiv 120 eingestrahlt wird, welches eine Abbildung des strukturierten Objekts M bzw. eines jeweiligen Teilbereichs davon auf einem Substrat W erzeugt. Das Substrat W, beispielsweise ein Wafer, weist ein Halbleitermaterial, z.B. Silizium, auf und ist auf einer Halterung angeordnet, welche auch als Wafer-Stage WS bezeichnet wird.
• Im vorliegenden Beispiel weist das Projektionsobjektiv 120 sechs reflektive optische Elemente 121 bis 126 (Spiegel) auf, um ein Bild der an dem strukturierten Objekt M vorhandenen Struktur auf dem Wafer W zu erzeugen. Typischer Weise liegt die Zahl der Spiegel in einem Projektionsobjektiv 120 zwischen vier und acht, gegebenenfalls können aber auch nur zwei Spiegel verwendet werden.
• Um eine hohe Abbildungsqualität bei der Abbildung eines jeweiligen Objektpunktes OP des strukturierten Objekts M auf einen jeweiligen Bildpunkt IP auf dem Wafer W zu erreichen, sind höchste Anforderungen an die Oberflächenform der Spiegel 121 bis 126 zu stellen und auch die Position bzw. die Ausrichtung der Spiegel 121 bis 126 zueinander bzw. relativ zum Objekt M und zum Substrat W erfordert eine Präzision im Nanometer-Bereich. Jeder der EUV-Spiegel 121 bis 126 kann wie weiter oben im Zusammenhang mit 1 bis 10 beschrieben ausgebildet sein und diesem kann eine eigene Einrichtung 11 zur thermischen Manipulation zugeordnet sein, die beispielsweise wie in 11 bzw. in 12a, b beschrieben ausgebildet sein kann.
• Bei dem in 13 dargestellten Projektionsobjektiv 120 ist der sechste Spiegel 126 als thermisch aktuierbarer EUV-Spiegel 1 gemäß 1 ausgebildet und diesem ist eine Einrichtung 11 zur thermischen Manipulation zugeordnet, die ausgebildet ist, die (in 13 nicht gezeigten) Heizlichtquellen 8 individuell anzusteuern, um eine gewünschte ortsabhängige Temperaturverteilung und damit eine ortsabhängige Passeänderung an der optischen Oberfläche 6 (vgl. 1) des sechsten EUV-Spiegels 126 einzustellen.
• Zusätzlich können ein oder mehrere Sensoren zur Erfassung der Temperatur des EUV-Spiegels 126 bzw. der optischen Oberfläche 6 und/oder der Temperatur des Substrats 2 des EUV-Spiegels 126 in der EUV-Lithograhpieanlage 101 angeordnet sein, damit die Einrichtung 11 zur thermischen Manipulation eine Regelung des ortsabhängigen Wärmeeintrags in den EUV-Spiegel 126 vornehmen kann, um gezielt eine gewünschte, orts- und zeitabhängige Passeänderung beispielsweise zur Korrektur von Wellenfrontfehlern an dem EUV-Spiegel 126 vorzunehmen.
• 14a, b zeigen stark vereinfacht die EUV-Lithographieanlage 101 von 13 mit dem Beleuchtungssystem 110 und dem Projektionsobjektiv 120 sowie dem dazwischen angeordneten strukturierten Objekt M in Form einer EUV-Maske 130, auf welche die EUV-Strahlung 4 auftrifft. Die EUV-Maske 130 ist wie der in 1 gezeigte EUV-Spiegel aufgebaut, d.h. diese weist eine EUV-Beschichtung 5 sowie eine Antireflexbeschichtung 3 auf, die zur Unterdrückung von Heizstrahlung 7 bei einer bestimmten Heizwellenlänge λ_H bzw. bei einem bestimmten Heizwellenlängenbereich ausgebildet ist. Zusätzlich sind an der Oberseite der EUV-Beschichtung 5 nicht gezeigte Teilbereiche in Form von Absorbermaterial gebildet, welche die einfallende EUV-Strahlung 4 nicht oder nur geringfügig reflektieren. Die Einrichtung 11 zur thermischen Manipulation ist im gezeigten Beispiel wie in 11 gezeigt ausgebildet, d.h. die Heizlichtquellen 8 sind in einer rasterförmigen Anordnung auf dem Kühlkörper 12 angebracht, wobei in 14a, b beispielhaft lediglich vier Heizlichtquellen 8 gezeigt sind.
• Bei der in 14a, b gezeigten EUV-Lithographieanlage handelt es sich um einen so genannten Wafer-Scanner, bei dem bei der Belichtung die EUV-Maske 130 in einer Scanrichtung X verschoben wird, wobei gleichzeitig das Substrat W in bzw. entgegen der Scanrichtung X bewegt wird (vgl. auch 13).
• Bei dem in 14a gezeigten Beispiel wird der Kühlkörper 12 und damit die Heizlichtquellen 8 gemeinsam mit der EUV-Maske 130 in Scanrichtung X verschoben, so dass sich die relative Position der Heizlichtquellen 8 zur EUV-Maske 130 bei der Bewegung in Scanrichtung X nicht verändert. Entsprechend können die Heizlichtquellen 8 der Einrichtung 11 zur Erzeugung einer gewünschten lokalen Passeänderung durch die Heizstrahlung 7, die in 14a durch zwei Aufwölbungen im Bereich der ersten und dritten Heizlichtquelle 8 dargestellt ist, so angesteuert werden, als ob die EUV-Maske 130 ortsfest angeordnet wäre.
• Bei dem in 14b gezeigten Beispiel wird nur die EUV-Maske 130 in Scanrichtung X verschoben, während der Kühlkörper 12 mit den Heizlichtquellen 8 ortsfest bleibt. In diesem Fall ist es zur Erzeugung einer gewünschten Passeänderung der EUV-Maske 130 erforderlich, dass die Bewegung der EUV-Maske 130 bei der Ansteuerung der Heizlichtquellen 8 berücksichtigt wird. Wie in 14b zu erkennen ist, ist es zur Erzeugung der gleichen Passeänderung wie in 14a erforderlich, dass die Heizstrahlung 7 von der zweiten und vierten Heizlichtquelle 8 und nicht von der ersten und dritten Heizlichtquelle 8 erzeugt wird. Bei der in 14b gezeigten Ausführungsform wird ausgenutzt, dass die Heizlichtquellen 8 bzw. deren Heizleistung individuell steuerbar bzw. regelbar sind und die Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung der EUV-Maske 130 und damit die Position der EUV-Maske 130 bei der Bewegung in Scanrichtung X bekannt ist oder mittels geeigneter Sensoren bestimmt werden kann.
• 15 zeigt einen Spiegel 1, welcher sich von dem in 1 gezeigten Spiegel 1 darin unterscheidet, dass er eine reflektierende Beschichtung 5‘ aufweist, die zur Reflexion von VUV-Strahlung 4 ausgebildet ist, d.h. die einen maximalen Reflexionsgrad R_VUV für Strahlung mit einer Nutzwellenlänge λ_VUV im Bereich zwischen ca. 150 nm und ca. 260 nm aufweist. Im gezeigten Beispiel ist die reflektierende Beschichtung 5‘ für die Reflexion von VUV-Strahlung 4 bei einer Nutzwellenlänge λ_VUV von ca. 193 nm optimiert. Die reflektierende Beschichtung 5‘ weist im gezeigten Beispiel eine metallische Schicht 5a‘ auf, auf die eine dielektrische Beschichtung 5b‘ mit einer Mehrzahl von Einzelschichten zur Erhöhung des Reflexionsgrades der metallischen Schicht 5a‘ aufgebracht ist.
• Ansonsten ist der VUV-Spiegel 1 im Wesentlichen wie im Zusammenhang mit 1 beschrieben aufgebaut, d.h. dieser weist ein Substrat 2 aus amorphem Quarzglas SiO₂ oder aus ULE^® auf, durch das Heizstrahlung 7 hindurch tritt, die von einer Heizlichtquelle 8 erzeugt wird. Die Heizwellenlänge λ_H liegt im gezeigten Beispiel bei mehr als 400 nm und in der Regel bei nicht mehr als 900 nm. Die Antireflexbeschichtung 3 kann wie weiter oben im Zusammenhang mit 3 bis 9 beschrieben für eine bestimmte Heizwellenlänge λ_H bzw. für einen bestimmten Heizwellenlängenbereich optimiert werden, wobei eine geeignete Antireflexbeschichtung 3 unter Berücksichtigung des Schichtaufbaus der VUV-Beschichtung 5‘ bestimmt wird.
• Sollte die VUV-Beschichtung 5‘ keine ausreichende Absorption für die Heizstrahlung 7 aufweisen und die Dicke d der Antireflexbeschichtung 3 von weniger als 500 nm bzw. weniger als ca. 100 nm nicht ausreichen, um die (ggf. langwellige) Heizstrahlung 7 vollständig zu absorbieren, kann zwischen der VUV-Beschichtung 5‘ und der Antireflexbeschichtung 3 eine absorbierende Beschichtung 9 angebracht werden, die beispielsweise ein metallisches Material, z.B. Nickel (Ni), aber auch Halbmetalle wie z.B. Silizium (Si) oder andere Materialien enthalten kann, die eine ausreichende Absorption für die Heizstrahlung 7 aufweisen.
• Der in 15 gezeigte Spiegel 1 kann beispielsweise in einer VUV-Lithographieanlage 200 Verwendung finden, wie sie beispielhaft in 16 dargestellt ist. Die VUV-Lithographieanlage 200 weist ein Beleuchtungssystem 201 mit einer VUV-Lichtquelle 201a auf. Das Beleuchtungssystem 201 leuchtet eine in einer Retikelebene angeordnete Maske M homogen aus. Ein nachfolgendes Projektionsobjektiv 202 bildet eine Struktur auf der Maske M auf ein photosensitives Substrat W ab, welches in einer Waferebene angeordnet ist. Das Projektionsobjektiv 202 ist ein katadioptrisches System mit einem konkaven Reflektorspiegel M2, der in einem Strahlengang 203 zwischen einem ersten und einen zweiten Umlenkspiegel M1, M3 angeordnet ist.
• Das Projektionsobjektiv 202 weist ferner drei Bildformungssysteme G1 bis G3 auf, die jeweils eine Mehrzahl von optischen Elementen (Linsenelementen) umfassen, deren Anordnung und Funktion jenseits des Gegenstands der vorliegenden Erfindung liegt und daher hier nicht beschrieben wird; für eine detaillierte Beschreibung sei beispielsweise auf die WO 2004/019128 verwiesen. Im Folgenden werden lediglich die generellen Eigenschaften der Bildformungssysteme G1 bis G3 dargestellt.
• Das erste, dioptrische Bildformungssystem G1 weist nur transmittierende optische Elemente auf und bildet das auf der Maske M befindliche Muster auf ein erstes (nicht gezeigtes) Zwischenbild ab, das sich vor dem ersten Umlenkspiegel M1 befindet. Das zweite, katadioptrische Bildformungssystem G2 weist den ersten Umlenkspiegel M1 und den katadioptrischen Teil des Projektionsobjektivs 202 auf und ist ausgelegt, aus dem ersten Zwischenbild ein zweites Zwischenbild zu formen. Das zweite Zwischenbild wird vom dritten, katadioptrischen Bildformungssystem G3 über den zweiten Umlenkspiegel M3 auf die Waferebene mit dem Substrat W abgebildet. Der Fachmann wird erkennen, dass jedes der Bildformungssysteme eine Pupillenebene aufweist, wobei der konkave Reflektorspiegel M2 in der Pupillenebene des zweiten Bildformungssystems G2 angeordnet ist.
• Sowohl der erste und zweite Umlenkspiegel M1, M3 als auch der konkave Reflektorspiegel M2 können in der weiter oben in Zusammenhang mit 15 gezeigten Weise ausgebildet sein und mit einer Einrichtung 11 zur thermischen Manipulation versehen werden. Insbesondere der konkave Reflektorspiegel M2, der im Bereich einer Pupillenebene des Projektionsobjektivs 202 angeordnet ist, kann besonders vorteilhaft zur Korrektur von Wellenfrontfehlern höherer Ordnung eingesetzt werden. Weitere Beispiele für Projektionsobjektive, in denen der weiter oben beschriebene VUV-Spiegel 1 eingesetzt werden kann, sind beispielsweise in der US 6,665,126 für ein katadioptrisches Design mit einem Zwischenbild und zwei Umlenkspiegeln und in der WO 2005/069055 für ein katadioptrisches Design mit zwei Zwischenbildern beschrieben.
• Es versteht sich, dass die weiter oben beschriebenen EUV-Spiegel 1 bzw. VUV-Spiegel 1 auch in Beleuchtungssystemen von Projektionsbelichtungsanlagen oder in anderen optischen Systemen für den EUV-Wellenlängenbereich oder für den VUV-Wellenlängenbereich vorteilhaft eingesetzt werden können, um durch eine thermische Manipulation eine gewünschte Oberflächenform bzw. Passe an der optischen Oberfläche 6 zu erzeugen.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• US 8111378 B2 [0003]
• WO 2012/013747 A1 [0004]
• WO 2013/044936 A1 [0005]
• EP 2013/000728 [0006]
• WO 2009/046955 A2 [0007]
• WO 2009/152959 A1 [0008, 0019]
• WO 2004/019128 [0123]
• US 6665126 [0125]
• WO 2005/069055 [0125]

Claims (24)

1. Optisches Element (1, 126, M2), umfassend: ein Substrat (2), eine auf das Substrat (2) aufgebrachte Beschichtung (3, 9, 5; 3, 9, 5‘), umfassend: eine reflektierende Beschichtung (5b, 5‘), die zur Reflexion von Strahlung (4) mit einer Nutzwellenlänge (λ_EUV, λ_VUV) ausgebildet ist, sowie eine zwischen dem Substrat (2) und der reflektierenden Beschichtung (5b, 5‘) angeordnete Antireflexbeschichtung (3) zur Unterdrückung der Reflexion von Heizstrahlung (7) mit einer von der Nutzwellenlänge (λ_EUV, λ_VUV) verschiedenen Heizwellenlänge (λ_H).
2. Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem die Beschichtung (3, 9, 5; 3, 9, 5‘) ausgebildet ist, die Heizstrahlung (7) vollständig zu absorbieren.
3. Optisches Element nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Antireflexbeschichtung (3) ausgebildet ist, die Heizstrahlung (7) zumindest teilweise zu absorbieren.
4. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: eine bevorzugt benachbart zur Antireflexbeschichtung (3) angeordnete, die Heizstrahlung (7) zumindest teilweise absorbierende Beschichtung (9, 5a).
5. Optisches Element nach Anspruch 4, bei welcher die absorbierende Beschichtung (9, 5a) zwischen der Antireflexbeschichtung (3) und der reflektierenden Beschichtung (5b, 5‘) angeordnet ist.
6. Optisches Element nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei welcher die die Heizstrahlung absorbierende Beschichtung (9, 5a) eine Mehrlagen-Beschichtung ist.
7. Optisches Element nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei welcher die die Heizstrahlung (7) absorbierende Beschichtung (9, 5a) mindestens ein metallisches Material enthält.
8. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat (2) aus einem für die Heizstrahlung (7) zumindest teilweise transparenten Material gebildet ist.
9. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Unterdrückung der Reflexion der Heizstrahlung (7) durch die Antireflexbeschichtung (3) für eine Heizwellenlänge (λ_H) von mehr als 400 nm maximal ist.
10. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Antireflexbeschichtung (3) mindestens ein Material enthält, welches ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: B₄C, Si, Si₃N₄, C, Ru, Mo, Ni, ZrN, SiC, ZrO₂, La, B.
11. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Antireflexbeschichtung (3) eine Dicke (d) von weniger als 500 nm aufweist.
12. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Reflexionsgrad (R_EUV) der reflektierenden Beschichtung (5b) für EUV-Strahlung (4) mit einer Nutzwellenlänge (λ_EUV) im Wellenlängenbereich zwischen 1 nm und 35 nm maximal ist.
13. Optisches Element nach Anspruch 12, welches als EUV-Spiegel (1, 126) oder als EUV-Maske (130) ausgebildet ist.
14. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem ein Reflexionsgrad der reflektierenden Beschichtung (5‘) für VUV-Strahlung (4) mit einer Nutzwellenlänge (λ_VUV) im Wellenlängenbereich zwischen 150 nm und 260 nm maximal ist.
15. Optisches Element nach Anspruch 14, bei dem die reflektierende Beschichtung (5‘) mindestens eine die Heizstrahlung (7) bei der Heizwellenlänge (λ_H) zumindest teilweise absorbierende Schicht (5a‘) aufweist.
16. Optische Anordnung (10, 101, 202), umfassend mindestens ein optisches Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, sowie mindestens eine Einrichtung (11) zur thermischen Manipulation des optischen Elements (1, 126, M2), welche mindestens eine Heizlichtquelle (8) zur Erzeugung von Heizstrahlung (7) aufweist.
17. Optische Anordnung nach Anspruch 16, bei der die Einrichtung (11) zur thermischen Manipulation eine Mehrzahl von Heizlichtquellen (8) in einer rasterförmigen Anordnung aufweist.
18. Optische Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, bei welcher die Einrichtung (11) zur thermischen Manipulation ausgebildet ist, die Heizstrahlung (7) durch das Substrat (2) hindurch auf die Antireflexbeschichtung (3) einzustrahlen.
19. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei welcher die mindestens eine Heizlichtquelle (8), eine Umlenkeinrichtung (17) zur Umlenkung der Heizstrahlung (7) und/oder eine Strahlführungseinrichtung (14) zur Führung der Heizstrahlung (7) an einem Kühlkörper (12) zur Kühlung des optischen Elements (1) angebracht ist.
20. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, welche als EUV-Lithographieanlage (101) ausgebildet ist.
21. Optische Anordnung nach Anspruch 20, bei welcher das optische Element eine in einer Bewegungsrichtung (X) verschiebbare EUV-Maske (130) ist.
22. Optische Anordnung nach Anspruch 21, bei welcher die Einrichtung (11) zur thermischen Manipulation ortsfest angeordnet ist oder die mindestens eine Heizlichtquelle (8) zur Ausrichtung der Heizstrahlung (7) auf die EUV-Maske (130), eine Umlenkeinrichtung (17) zur Umlenkung der Heizstrahlung (7) auf die EUV-Maske (130) und/oder eine Strahlführungseinrichtung (14) zur Führung der Heizstrahlung (7) zur EUV-Maske (130) gemeinsam mit der EUV-Maske (130) in der Bewegungsrichtung (X) verschiebbar ist.
23. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, welche als katadioptrisches Projektionsobjektiv (202) für die VUV-Mikrolithographie ausgebildet ist.
24. Optische Anordnung nach Anspruch 23, bei welcher das optische Element (M2) im Bereich einer Pupillenebene des katadioptrischen Projektionsobjektivs (202) angeordnet ist.

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