DE102014219648A1

DE102014219648A1 - Verfahren zum Herstellen eines Spiegelelements

Info

Publication number: DE102014219648A1
Application number: DE102014219648.5A
Authority: DE
Inventors: Yanko Sarov
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2015-10-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Spiegelelements, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage. Ein erfindungsgemäßes Verfahren weist folgende Schritte auf: Herstellen eines Substrats derart, dass dieses eine zwischen einer ersten Schicht (110, 210) mit einer ersten Schichtdicke und einer zweiten Schicht (130, 230) mit einer zweiten Schichtdicke angeordnete vergrabene Schicht (120, 220) aufweist, und Ausbilden eines Reflexionsschichtsystems (190, 290) auf dem Substrat, wobei beim Herstellen des Substrats die erste Schichtdicke und die zweite Schichtdicke zur Erzeugung einer gewünschten endlichen Krümmung des Substrats voneinander verschieden eingestellt werden.

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 (z.B. ca. 193nm oder ca. 157nm) 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. Ein weiterer möglicher Ansatz ist es, das Substrat möglichst eben bzw. flach herzustellen und die gewünschte Krümmung allein durch die mechanische Spannung innerhalb des Reflexionsschichtsystems zu erzielen.
Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf EP 0 444 943 B1 , JPS6449240 A , JPH09293845 A , 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 weist folgende Schritte auf:

– Herstellen eines Substrats derart, dass dieses eine zwischen einer ersten Schicht mit einer ersten Schichtdicke und einer zweiten Schicht mit einer zweiten Schichtdicke angeordnete vergrabene Schicht aufweist; und
– Ausbilden eines Reflexionsschichtsystems auf dem Substrat;
– wobei beim Herstellen des Substrats die erste Schichtdicke und die zweite Schichtdicke zur Erzeugung einer gewünschten endlichen Krümmung des Substrats voneinander verschieden eingestellt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, bei der Herstellung eines Spiegelelements und zur Erzeugung einer gewünschten Brechkraft bereits auf Seiten des Substrats eine gewünschte Krümmung (welche sowohl hinsichtlich Richtung als auch Stärke der Krümmung definiert ist) dadurch zu erzeugen, dass die auf eine zwischen zwei Schichten befindliche „vergrabene“ Schicht bei unterschiedlicher Dicke der besagten Schichten ausgeübte Biegekraft genutzt wird.
Dabei kann es sich bei der „vergrabenen Schicht“ insbesondere um eine Siliziumdioxid(SiO₂)-Schicht handeln, welche in einem sogenannten „SOI-Aufbau“ (= „Silicon-on-Isolator“ = „Silizium-auf-Isolator“) zwischen zwei Siliziumschichten mit voneinander verschiedener Dicke ausgebildet ist. Dabei wird ferner die besagte, erfindungsgemäß auf Seiten des Substrats erzeugte Biegekraft durch entsprechende Wahl der jeweiligen Dicken der die vergrabene Schicht einschließenden (z.B. Silizium-)Schichten so eingestellt, dass sich letztendlich in Kombination mit der auf Seiten des auf dem Substrat aufgebrachten Reflexionsschichtsystems vorhandenen internen mechanischen Spannung insgesamt die gewünschte Krümmung bzw. Brechkraft des fertigen Spiegelelements ergibt.
Dabei kann – wie im Weiteren noch detaillierter erläutert – sowohl die Erzeugung der vorstehend genannten „SOI-Struktur“ einschließlich der gezielten Einstellung der für die gewünschte Brechkraft erforderlichen Schichtdicken als auch die Ausbildung weiterer Komponenten (wie z.B. elektrischer Anschlussbereiche) durch geeignete Abfolge von Beschichtungs- bzw. Verdampfungsprozessen sowie gezielter Lithographieschritte realisiert werden, wobei ferner insbesondere auch eine Mehrzahl von Spiegelelementen (etwa zur Fertigung einer Spiegelanordnung wie eines Facettenspiegels) mit einer Mehrzahl von gegebenenfalls unabhängig voneinander verstellbaren Spiegelelementen parallel in einem gemeinsamen Fertigungsprozess hergestellt werden können.
Im Ergebnis wird so eine in fertigungstechnischer Hinsicht verfahrensökonomische Herstellung auch einer Vielzahl von Spiegelelementen bei zugleich präziser Einstellung der für die einzelnen Spiegelelemente gewünschten Krümmung bzw. Brechkraft verwirklicht.
Dadurch, dass die gemäß der Erfindung auf Seiten des Substrats erzeugte Biegekraft durch geeignete Wahl der Position der vergrabenen (z.B. SiO₂-)Schicht innerhalb der beiden diese umgebenden (z.B. Si-)Schichten, und somit letztlich durch die Dicken der beiden jeweiligen äußeren (z.B. Silizium-)Schichten bestimmt wird, gelingt erfindungsgemäß eine besonders präzise einstellbare sowie reproduzierbare Krümmung, wobei aufgrund der genutzten Si-SiO₂-Si-Struktur genau kontrollierbare Technologien wie z.B. die nasschemische Mikrostrukturierung oder Ätz- bzw. Lithographieverfahren genutzt werden können.
Der Erfindung beinhaltet weiter das Konzept, die bei Herstellung eines Spiegelelements während der Aufbringung eines Reflexionsschichtsystems auf ein Substrat erzeugte mechanische Spannung nicht etwa durch eine zusätzliche, dieser mechanischen Spannung entgegenwirkende Kompensationsschicht vollständig zu eliminieren, sondern vielmehr die durch das Reflexionsschichtsystem auf das Substrat erzeugte mechanische Spannung und die hierdurch ausgeübte Biegekraft gezielt zur Erzeugung einer letztendlich gewünschten resultierenden Soll-Krümmung des Spiegelelements – und damit einer gewünschten endlichen Brechkraft des Spiegelelements – einzubeziehen.
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, oder bei denen zunächst ein möglichst flaches Substrat hergestellt und die letztlich gewünschte Krümmung allein über die mechanische Spannung im Reflexionsschichtstapel erzeugt wird.
Vielmehr beinhaltet die vorliegende Erfindung das Prinzip, bei der Fertigung eines Spiegelelements von einer vor Aufbringung des das Reflexionsschichtsystem beinhaltenden Schichtstapels zunächst erzeugten Form bzw. Geometrie des Substrats auszugehen, welche noch nicht der letztendlich für das fertige Spiegelelement gewünschten Krümmung entspricht, indem die bei Aufbringung des Schichtstapels einschließlich des Reflexionsschichtsystems erzeugte mechanische Spannung von vorneherein berücksichtigt wird. Die sich letztendlich ergebende Brechkraft des fertigen Spiegelelements wird somit als Ergebnis aus der erfindungsgemäß im Substrat selbst erzeugten Biegekraft und der durch das Reflexionsschichtsystem zusätzlich eingeführten Biegekraft erzielt.
Hierdurch wird u.a. auch eine größere Flexibilität bei der Auswahl der Beschichtungsparameter für die Aufbringung des Reflexionsschichtsystems geschaffen.
Gemäß einer Ausführungsform werden die erste Schichtdicke und die zweite Schichtdicke derart eingestellt, dass eine resultierende Biegekraft aus der von der Anordnung aus erster Schicht und zweiter Schicht auf die vergrabene Schicht ausgeübten Biegekraft und einer durch das Reflexionsschichtsystem ausgeübten Biegekraft eine gewünschte Brechkraft des Spiegelelements ergibt.
Gemäß einer Ausführungsform werden die erste Schichtdicke und die zweite Schichtdicke jeweils in Abhängigkeit von einer im Betrieb des Spiegelelements erwarteten Arbeitstemperatur eingestellt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die vergrabene Schicht Siliziumdioxid (SiO₂) auf.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die erste Schicht und die zweite Schicht jeweils Silizium (Si) auf.
Gemäß einer Ausführungsform werden die erste Schichtdicke und die zweite Schichtdicke jeweils konstant eingestellt, wodurch ein Spiegelelement mit sphärischer Krümmung erzeugt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform werden die erste Schichtdicke und/oder die zweite Schichtdicke mit einer örtlich variierenden Dicke, insbesondere mit einem konstanten Dickengradienten, eingestellt, wodurch ein Spiegelelement mit asphärischer Krümmung erzeugt werden kann.
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 werden die Spiegelelemente gleichzeitig hergestellt, wobei eine zunächst für sämtliche Spiegelelemente gemeinsame, jeweils zwischen einer ersten Schicht und einer zweiten Schicht durchgehend erzeugte vergrabene Schicht zur Separierung jeweils benachbarter Spiegelelemente unterbrochen wird.
Gemäß einer Ausführungsform wird die jeweils für benachbarte Spiegelelemente eingestellte Krümmung bzw. Brechkraft nach der Separierung benachbarter Spiegelelemente durch die von der Anordnung aus erster Schicht und zweiter Schicht auf die vergrabene Schicht ausgeübte Biegekraft bewirkt.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Spiegelelement für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30nm, insbesondere weniger als 15nm, ausgelegt.
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:
1a–1l schematische Darstellungen zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausführungsform;
2a–2n schematische Darstellungen zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer zweiten Ausführungsform;
3–4 schematische Diagramme zur Erläuterung weiterer Aspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
5 schematische Darstellungen zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
Im Weiteren werden zunächst unter Bezugnahme auf 1a–l und 2a–n 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 oder eines Pupillenfacettenspiegels handeln.
Den unter Bezugnahme auf 1a–l und 2a–n beschriebenen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass jeweils eine gewünschte Brechkraft des Spiegelelements über eine resultierende Biegekraft aus einer im Substrat von einer Anordnung aus einer ersten Schicht und einer zweiten Schicht auf eine dazwischen befindliche vergrabene Schicht ausgeübte Biegekraft einerseits und einer durch das auf das Substrat aufgebrachte Reflexionsschichtsystem ausgeübten Biegekraft andererseits erzeugt wird.
Im Weiteren wird zunächst ein möglicher Verfahrensablauf zur Herstellung eines Spiegelelements bzw. einer Mehrzahl von Spiegelelementen unter Bezugnahme auf die schematischen Abbildungen von 1a–l erläutert.
Das Verfahren geht gemäß 1a von einer „SOI-Struktur“ (= „Silicon-on-Isolator“ = „Silizium-auf-Isolator“) mit einer zwischen einer ersten Siliziumschicht 110 und einer zweiten Siliziumschicht 130 befindlichen, „vergrabenen“ Siliziumdioxid (SiO₂)-Schicht 120 aus, wobei sich auf dieser „SOI-Struktur“ als obere Schutzschicht eine weitere Schicht aus Siliziumdioxid (SiO₂) 141 befindet.
Gemäß 1b erfolgt auf der Unterseite bzw. der zur Schicht 141 abgewandten Seite der „SOI-Struktur“ zunächst ebenfalls die Ausbildung einer als Schutz dienenden SiO₂-Schicht 142 sowie die lithographische Ausbildung eines Photoresists in Bereichen 152 gefolgt von einem SiO₂-Ätzschritt, bei dem gemäß 1c die SiO₂-Schicht 142 nur in den vom Photoresist 152 „geschützten“ Bereichen verbleibt.
Gemäß 1d folgt hierauf eine weitere Bedeckung mit Photoresist 153 sowie die photolithographische Erzeugung von Löchern 115, 116, 117 gefolgt von einem Ätzprozess, bei welchem der Photoresist 153 als Maske wirkt und infolgedessen die Löcher 115, 116, 117 auch in die Silizium-Schicht 110 fortgebildet werden (sogenannter „Chopping-Prozess“).
1e zeigt den Zwischenzustand nach einem weiteren Ätzprozess zur Entfernung des Photoresists 153 sowie anschließender Reinigung. Ein daraufhin durchgeführtes Silizium-Ätzen führt zur Dickenabtragung der Siliziumschicht 110 mit Ausnahme der durch die von dem Siliziumdioxid (SiO₂) 142 geschützten Bereiche. Dieser Ätzprozess („DRIE“-Prozess = „deep reactive ion etching“ = reaktives Ionentiefenätzen) wird abhängig von der gewünschten Dicke der Siliziumschicht 110 durchgeführt bzw. gestoppt, woraufhin gemäß 1g ein Bonden zu einem Wafer 160 erfolgt, welcher bereits Verdrahtungen, Aktoren, Sensoren etc. zur Realisierung der letztendlich gewünschten aktuierbaren bzw. kippbaren Spiegelelemente aufweist. Beispielhafte Kontakte sind gemäß 1g mit 161, 162, 163 bezeichnet.
Gemäß 1h folgt ein weiteres („DRIE“-)Ätzen zur rückseitigen Freilegung der Spiegelelemente bzw. deren Trägerstrukturen. Sodann erfolgt gemäß 1i–j eine frontseitige lithographische Behandlung, bei welcher unter Nutzung einer in Bereichen 171–174 ausgebildeten frontseitigen Photoresistschicht zunächst SiO₂ und dann Si zur Erzielung der in 1j gezeigten Struktur geätzt wird. Gemäß 1k folgt sodann durch SiO₂-Ätzung eine Trennung der einzelnen Spiegelelemente, wobei diese Ätzung unter Einsatz von HF-Dampf (d.h. Dampf von Flusssäure) durchgeführt werden kann.
Wie aus 1k ersichtlich stellt sich hierbei bereits für die Elemente 181, 182 eine Krümmung aufgrund der in der „SOI-Struktur“ unterschiedlichen Schichtdicken vorhandenen mechanischen Spannung (welche durch die relative Position der SiO₂-Schicht 120 zwischen den Schichten 110, 130 bestimmt wird) ein. Im abschließenden Schritt von 1l erfolgt die frontseitige Beschichtung zur Ausbildung eines Reflexionsschichtsystems 190, wobei aufgrund der inneren mechanischen Spannung innerhalb des Reflexionsschichtsystems 190 die Krümmung der letztlich resultierenden Spiegelelemente 191, 192 nochmals verändert wird.
Im Weiteren wird unter Bezugnahme auf 2a–n ein erfindungsgemäßer Verfahrensablauf in einer weiteren Ausführungsform erläutert, wobei im Vergleich zu 1a–l analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind.
Die Ausführungsform gemäß 2a–n unterscheidet sich von der vorstehend anhand von 1a–l beschriebenen Ausführungsform insbesondere durch die Art und Weise, wie eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Vorderseite und der Rückseite der jeweiligen Spiegelelemente erzeugt wird. Eine solche elektrisch leitende Verbindung wird grundsätzlich zur Ableitung elektrischer Ladung benötigt, welche im Betrieb durch die ionisierende Wirkung der auf die reflektiven optischen Elemente auftreffenden EUV-Strahlung erzeugt wird.
Für die Sicherstellung einer solchen elektrisch leitenden Verbindung ist erfindungsgemäß deshalb besonders Sorge zu tragen, weil die in der erfindungsgemäß genutzten „SOI-Struktur“ vorhandene, elektrisch isolierende SiO₂-Schicht zunächst die beiden angrenzenden Silizium-Schichten voneinander elektrisch trennt.
Im vorstehend anhand von 1a–l beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Silizium-Schichten 110, 130 (und damit zwischen der Vorder- und Rückseite der Spiegelelemente) dadurch erzielt, dass das Reflexionsschichtsystem 190 (d.h. die elektrisch leitende EUV-Beschichtung) auch auf den senkrecht zur Spiegelelementebene verlaufenden Wänden (und somit unter Verbindung der Silizium-Schichten 110, 130) ausgebildet wird, was wiederum durch die in dem vorstehend beschriebenen Verfahren jeweils in den Silizium-Schichten 110, 130 erzeugten Löcher erreicht wird.
Im Unterschied hierzu werden bei dem in 2a–n dargestellten Ausführungsbeispiel bereits zu Beginn des Verfahrens elektrische Verbindungen (nach Art eines jeweils hergestellten elektrischen Kurzschlusses) durch die SiO₂-Schicht 220 hindurch zur elektrischen Verbindung der Silizium-Schichten 210, 230 erzeugt, wie aus 2b und 2c ersichtlich ist.
Hierzu werden bereits zu Beginn des Verfahrens in der erfindungsgemäß eingesetzten „SOI-Struktur“ Löcher 205, 206 durch die erste bzw. untere Si-Schicht 210 in einem ersten Ätzschritt (z.B. mittels „DRIE“-Ätzung) geätzt, woraufhin in einem zweiten Ätzschritt (z.B. in Form eines Plasmaätzens unter Einsatz von Ar und CHF₃) diese Löcher 205, 206 auch in die SiO₂-Schicht 220 hinein fortgeführt werden. Anschließend erfolgt gemäß 2c eine Wiederauffüllung dieser Löcher 205, 206 mit dotiertem polykristallinem Silizium unter Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Silizium-Schichten 210, 230, gefolgt von einem nachfolgenden Polierschritt.
Die weiteren, in 2d–l dargestellten Schritte verlaufen analog zu den vorstehend anhand von 1b–j beschriebenen Schritten, woraufhin ebenfalls analog zur ersten Ausführungsform gemäß 2m eine Trennung benachbarter Elemente 281, 282 durch Ätzen der im Grenzbereich zwischen dieser befindlichen SiO₂-Schicht 220 (z.B. mit HF) und wiederum unter Erzeugung der gewünschten Krümmung infolge der von den Si-Schichten 210, 230 auf die SiO₂-Schicht 220 ausgeübten mechanischen Spannung erfolgt.
Da wie vorstehend beschrieben in dem so erhaltenen Aufbau im Unterschied zu 1 bereits eine elektrische Verbindung zwischen den Si-Schichten 210, 230 besteht, kann in diesem Ausführungsbeispiel die Aufbringung des Reflexionsschichtsystems 290 (d.h. der EUV-Beschichtung) als gerichtete Beschichtung, z.B. mittels eines thermischen Verfahrens oder über Elektronenstrahlverdampfung, erfolgen, da auf den senkrecht zur Spiegelelementebene verlaufenden Seitenwänden der Spiegelelemente 291, 292 keine elektrisch leitfähige Schicht benötigt wird.
Im Weiteren wird unter Bezugnahme auf 3 und 4 für die erfindungsgemäß eingesetzte „SOI-Struktur“ in Form der Schichtfolge Silizium (Si) – Siliziumdioxid (SiO₂) – Silizium (Si) die quantitative Ermittlung der für diese Struktur resultierenden Krümmung R^–1 in Abhängigkeit von der relativen Position der SiO₂-Schicht zwischen den angrenzenden Silizium-Schichten beschrieben.
Hierzu ist im Diagramm von 4 die Abhängigkeit der Krümmung R^–1 von dem die Relativposition der SiO₂-Schicht beschreibenden Parameter k für unterschiedliche Betriebstemperaturen graphisch aufgetragen, wobei die Definition des Parameters k aus 3 ersichtlich ist. Hinsichtlich der mathematischen Berechnung der in 4 gezeigten Abhängigkeit wird beispielhaft auf die Publikation S. Dhumal, S. Kommu: „A theoretical and experimental study of stresses responsible for the SOI wafer warpage", ECS Trans., 16 (2008) 57–62 verwiesen.
In 3 ist mit t_s die Dicke der unteren Silizium-Schicht 310 und mit t₂ die Dicke der oberen Silizium-Schicht 330 bezeichnet. Die Dicke der dazwischenliegenden SiO₂-Schicht und wird sehr viel kleiner als die Gesamtdicke t der beiden Si-Schichten 310, 330 angenommen (d.h. t₁ << t). Diese Gesamtdicke t der beiden Silizium-Schichten 310, 330 steht über den Parameter k mit den Einzeldicken t_s, t₂ derart in Zusammenhang, dass t_s = k·t und t₂ = (1 – k)·t gilt, wobei k Werte im Bereich zwischen Null und Eins annehmen kann. Im Ausführungsbeispiel von 4 betrug die Gesamtdicke t der beiden Silizium-Schichten 310, 330 75µm, und die Dicke t₁ der vergrabenen SiO₂-Schicht 2µm.
Wie aus 4 ersichtlich ist, ergibt sich für k = 0.5 (entsprechend übereinstimmenden Dicken der beiden Silizium-Schichten 310, 330) keine resultierende Krümmung, wohingegen die Krümmung betragsmäßig bei Verschiebung der relativen Position der SiO₂-Schicht 320 bzw. zunehmendem Dickenunterschied zwischen den Silizium-Schichten 310, 330 zunimmt. Zu beachten ist, dass aufgrund der im Betrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage infolge der hochenergetischen EUV-Strahlung stattfindenden Aufheizung des betreffenden Spiegelelements bzw. der Si-Schichten 310, 330 und der SiO₂-Schicht 320 der Zusammenhang „R^–1 vs. k“ bei der jeweiligen Arbeitstemperatur heranzuziehen ist, wobei lediglich beispielhaft in 4 der Verlauf für T = 20°C, T = 100°C und T = 200°C aufgetragen ist.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die vorliegende Erfindung realisierbar ist.
Gemäß 5 weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 500 einen Feldfacettenspiegel 503 und einen Pupillenfacettenspiegel 504 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 503 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 501 und einen Kollektorspiegel 502 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 504 sind ein erster Teleskopspiegel 505 und ein zweiter Teleskopspiegel 506 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 507 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 551–556 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 521 auf einem Maskentisch 520 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 561 auf einem Wafertisch 560 befindet.
Ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre, ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere vorteilhaft auf die Fertigung des Feldfacettenspiegels 503 oder des Pupillenfacettenspiegels 504 aus 5 anwendbar, weiter insbesondere dann, wenn die einzelnen Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 503 oder des Pupillenfacettenspiegels 504 ihrerseits aus einzelnen Spiegelelementen bzw. Mikrospiegeln zusammengesetzt sind.
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]
EP 0444943 B1 [0008]
JP 6449240 A [0008]
JP 09293845 A [0008]
WO 2004/029692 A2 [0008]
DE 102009033511 A1 [0008]
DE 102008042212 A1 [0008]
US 6011646 A [0008]
US 2008/0166534 A1 [0008]
US 7056627 B2 [0008]
WO 2013/077430 A1 [0008]
DE 102005044716 A1 [0008]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

S. Dhumal, S. Kommu: „A theoretical and experimental study of stresses responsible for the SOI wafer warpage“, ECS Trans., 16 (2008) 57–62 [0058]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Spiegelelements, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Herstellen eines Substrats derart, dass dieses eine zwischen einer ersten Schicht (110, 210) mit einer ersten Schichtdicke und einer zweiten Schicht (130, 230) mit einer zweiten Schichtdicke angeordnete vergrabene Schicht (120, 220) aufweist; und b) Ausbilden eines Reflexionsschichtsystems (190, 290) auf dem Substrat; wobei beim Herstellen des Substrats die erste Schichtdicke und die zweite Schichtdicke zur Erzeugung einer gewünschten endlichen Krümmung des Substrats voneinander verschieden eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schichtdicke und die zweite Schichtdicke derart eingestellt werden, dass eine resultierende Biegekraft aus der von der Anordnung aus erster Schicht (110, 210) und zweiter Schicht (130, 230) auf die vergrabene Schicht (120, 220) ausgeübten Biegekraft und einer durch das Reflexionsschichtsystem (190, 290) ausgeübten Biegekraft eine gewünschte Brechkraft des Spiegelelements ergibt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schichtdicke und die zweite Schichtdicke jeweils in Abhängigkeit von einer im Betrieb des Spiegelelements erwarteten Arbeitstemperatur eingestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vergrabene Schicht (120, 220) Siliziumdioxid (SiO₂) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (110, 210) und die zweite Schicht (130, 230) jeweils Silizium (Si) aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schichtdicke und die zweite Schichtdicke jeweils konstant eingestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schichtdicke und/oder die zweite Schichtdicke mit einer örtlich variierenden Dicke, insbesondere mit einem konstanten Dickengradienten, eingestellt werden.
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 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese Spiegelelemente unabhängig voneinander verkippbar sind.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelanordnung ein Facettenspiegel, insbesondere ein Feldfacettenspiegel (503) oder ein Pupillenfacettenspiegel (504), ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelelemente gleichzeitig hergestellt werden, wobei eine zunächst für sämtliche Spiegelelemente gemeinsame, jeweils zwischen einer ersten Schicht (110, 210) und einer zweiten Schicht (130, 230) durchgehend erzeugte vergrabene Schicht (120, 220) zur Separierung jeweils benachbarter Spiegelelemente (191, 291) unterbrochen wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils für benachbarte Spiegelelemente (191, 291) eingestellte Krümmung bzw. Brechkraft nach der Separierung benachbarter Spiegelelemente durch die von der Anordnung aus erster Schicht (110, 210) und zweiter Schicht (130, 230) auf die vergrabene Schicht (120, 220) ausgeübte Biegekraft bewirkt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiegelelement für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30nm, insbesondere weniger als 15nm, ausgelegt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiegelelement ein Spiegelelement einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage ist.
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 15.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbelichtungsanlage ein Spiegelelement nach Anspruch 15 aufweist.