DE102016224236A1 - Rohling aus TiO2-dotiertem Quarzglas, optisches Element für die EUV-Lithographie und EUV-Lithographiesystem damit - Google Patents

Rohling aus TiO2-dotiertem Quarzglas, optisches Element für die EUV-Lithographie und EUV-Lithographiesystem damit Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rohling (4) aus TiO2-dotiertem Quarzglas, der Schlieren (6) aufweist, die einen Abstand (A) von weniger als 0,5 mm, bevorzugt von weniger als 0,3 mm, insbesondere von weniger als 0,05 mm oder von mehr als 0,5 mm, bevorzugt von mehr als 1 mm, besonders bevorzugt von mehr als 2 mm, insbesondere von mehr als 5 mm zueinander aufweisen, wobei die Schlieren (6) zumindest in einem zu einer Stirnseite (4a) des Rohlings (4) benachbarten Volumenbereich jeweils unter einem Winkel zwischen 70° und 110°, bevorzugt zwischen 80° und 100°, insbesondere zwischen 85° und 95° zur Stirnseite (4a) des Rohlings (4) ausgerichtet sind. Die Erfindung betrifft auch optische Elemente für die EUV-Lithographie, die insbesondere aus einem solchen Rohling (4) hergestellt sind, sowie ein EUV-Lithographiesystem, das mindestens ein solches optisches Element aufweist.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Rohling aus TiO2-dotiertem Quarzglas, ein optisches Element, welches typischer Weise aus einem solchen Rohling hergestellt ist, sowie ein EUV-Lithographiesystem mit mindestens einem solchen optischen Element.
  • So genanntes Niedrig-Expansionsglas („low expansion glass”) auf Basis von TiO2-dotiertem Quarzglas (d.h. SiO2-TiO2-Glas) wird üblicher Weise entweder in der so genannten Direktabscheidung oder in einem Soot-Prozess hergestellt. Bei der Direktabscheidung wird ein Brenner mit einer sehr heißen Flamme verwendet, dem Si und Ti enthaltende Precursor-Substanzen zugeführt werden. In der Brenner-Flamme werden SiO2- und TiO2-Partikel gebildet, die auf einem Target abgeschieden werden, an dem diese direkt verglasen. Beim Soot-Prozess erfolgt ebenfalls eine Abscheidung aus der Brenner-Flamme, jedoch bei niedrigeren Temperaturen, weshalb keine direkte Verglasung erfolgt, sondern sich ein poröser Körper abscheidet, der nach Trocknung und ggf. Dotierung zu einem massiven Glaskörper gesintert wird.
  • Die Flammenabscheidung wird in beiden Fällen schichtweise durchgeführt, wobei die Flamme relativ zum Glaskörper bzw. zum Target verschoben wird, bis sich ein Glaskörper mit einem gewünschten Volumen gebildet hat. Bedingt durch einen unterschiedlichen Dampfdruck der beiden abgeschiedenen Komponenten (Ti bzw. Si) variiert der Titangehalt des Glases als Funktion der Temperaturschwankungen, wenn der Abscheide-Brenner wiederholt über einen Punkt des Targets streicht. Dieser Effekt tritt sowohl bei der Direktabscheidung als auch beim Soot-Prozess auf.
  • TiO2-dotiertes Quarzglas weist daher üblicherweise so genannte Schlieren auf, die Ebenen senkrecht zur Aufwachs- bzw. Abscheide-Richtung bei der Herstellung des Glases bilden. Bei der Direktabscheidung liegt ein typischer Schlieren-Abstand im Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm, dieser Abstand kann aber durch Änderung der Abscheiderate und/oder der Rotationsgeschwindigkeit des Targets bei der Abscheidung beeinflusst werden.
  • Zur Herstellung eines optischen Elements aus dem Rohling wird typischer Weise aus dem Rohling ein Teilstück geschnitten, welches ein Substrat für das optische Element bildet. Der beschnittene Rohling bzw. das Substrat wird an mindestens einer Oberfläche poliert, die optisch genutzt werden soll. Der Abtrag, der beim mechanischen Polieren des TiO2-dotierten Quarzglases auftritt, ist eine Funktion der Härte und der Spannungen, die beide vom Titangehalt bzw. von dessen lokalen Schwankungen abhängen. Beim (deterministischen) lonenstrahl- oder Plasmapolieren spielt ggf. auch die Stärke der chemischen Bindungen eine Rolle. In jedem Fall ergibt sich bei gleichmäßigem Polieren einer Oberfläche eines geeignet zugeschnittenen Rohlings mit angeschnittenen Schlieren an der zu polierenden Oberfläche ein lokal unterschiedlicher Abtrag, wodurch die Schlieren herauspräpariert werden und zu einem Passefehler, d.h. zu einem Fehler der Oberflächenform an der polierten Oberfläche führen. Wird der Rohling zur Herstellung eines reflektierenden optischen Elements verwendet, wird die Oberfläche nach dem Polieren typischer Weise mit einer reflektierenden Beschichtung versehen.
  • Wird in einen zylindrischen Spiegel-Rohling, der Schlieren aufweist, die plan und parallel zu einer Stirnfläche des Rohlings verlaufen, zur Herstellung eines sphärischen Spiegels eine Oberfläche mit sphärischer Geometrie geschnitten, so tritt die Spiegel-Oberfläche unter einem von 0° verschiedenen Winkel durch die Schlieren-Ebenen des Rohlings und es ergeben sich ringförmige Passefehler auf der optischen Oberfläche des Spiegels. Je kleiner der Schnittwinkel, desto größer wird der Abstand der Passefehler auf der Spiegeloberfläche.
  • Es hat sich herausgestellt, dass bei TiO2-dotiertem Quarzglas insbesondere bei Strukturen an der Oberfläche, die Ortsfrequenzen bzw. Ortswellenlängen zwischen ca. 0,4 mm und ca. 1 mm aufweisen, durch klassisches mechanisches Polieren keine gute Verringerung der Rauigkeit erzielt werden kann. Derartige Strukturen sind jedoch auch für deterministisches Korrigieren (Ionenstrahlbearbeiten (IBF), Roboterpolitur, Magnetorheologisches Polieren (MRF)) zu klein, d.h. kleiner als das kleinste Werkzeug. Idealerweise sollten die Strukturen sogar < 0,1 mm sein, damit diese gut mit klassischen Polierverfahren geglättet werden können, oder > 1 cm–3 cm, damit diese mit einem großen Werkzeug und in geringer Bearbeitungszeit deterministisch korrigiert werden können.
  • Zur Lösung des Problems der durch Schlieren verursachten Passefehler wurden in der Literatur verschiedene Verfahren vorgeschlagen, die nachfolgend kurz beschrieben werden:
    Eine Lösungsmöglichkeit besteht in der Vorkrümmung des gesamten Rohlings, so dass die Strukturen an der Oberfläche bzw. die Schlieren im Rohling ungefähr parallel zur optischen Oberfläche verlaufen, die nachfolgend aus dem Rohling geschnitten wird, um auf diese Weise keine bzw. nur wenige angeschnittene Schlieren zu bilden.
  • In der US 2014/0206524 A1 wird vorgeschlagen, bereits bei der Abscheidung durch das Schrägstellen des Brenners die Schlieren-Ebenen zu krümmen. Auch in der US 2012/0258389 A1 wird ein Schrägstellen des Brenners vorgeschlagen, um die Richtung der Spannungsdoppelbrechung zu optimieren.
  • In der DE 10 2004 024 808 A1 wird vorgeschlagen, die Amplitude der Schlieren durch mechanisches Mischen des flüssigen Glases zu reduzieren. In der US 6,997,015 B2 wird zu diesem Zweck ein mechanisches Mischen des Soot-Pulvers vorgeschlagen. Zur Verringerung der Amplitude der Schlieren wird in der US 2005/0245383 A1 bzw. der US 7,053,017 B2 eine Prozessoptimierung bzw. eine Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit des Targets vorgeschlagen, was den Abstand der Schlieren verringern soll.
  • In der US 2015/0218039 A1 ist ein Glas-Artikel für die EUV-Lithographie aus TiO2-dotiertem Quarzglas beschrieben, der einen Gradienten der Zusammensetzung des TiO2-Gehalts und des SiO2-Gehalts aufweist. Der Gradient der Zusammensetzung kann in konzentrischen Ringen um eine Mittelachse des Rohlings verlaufen, wodurch auch die Nulldurchgangs-Temperatur des Rohlings in radialer Richtung variiert.
  • In der EP 2 511 246 A1 sind ein TiO2-dotiertes Quarzglas und ein Verfahren zu dessen Herstellung beschrieben. Bei dem Herstellungsverfahren wird ein Brenner mit einer speziellen Geometrie verwendet, dessen Achse unter einem Winkel zu einer Wachstumsrichtung des Quarzglas-Materials ausgerichtet ist, um das TiO2-dotierte Quarzglas abzuscheiden. Das TiO2-dotierte Quarzglas umfasst eine Oberfläche, an der EUV-Strahlung reflektiert wird, wobei das Quarzglas an der Oberfläche eine spezielle Ausrichtung der schnellen Achse der Doppelbrechung aufweist.
  • Die bekannten Lösungen zielen darauf ab, entweder den Winkel zwischen den Schlieren und der optischen (Spiegel-)Oberfläche zu verringern, um auf diese Weise den Abstand der Passefehler zu erhöhen, oder durch Prozess-Optimierung die Amplitude der Schlieren zu verringern bzw. die Schlieren durch Mischen des Soot-Pulvers oder des Glases idealer Weise vollständig zu eliminieren. Auch eine Verringerung des Schlieren-Abstandes durch Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit des Targets oder eine Verringerung der Abscheiderate sind bekannt. Die Wirkung scheint hierbei primär eine Verringerung der absoluten TiO2-Schwankungen zu sein, auch wenn ggf. sekundär eine Verschiebung der Raum- bzw. Ortsfrequenzen der Schlieren in einen ggf. günstigeren Wertebereich stattfindet.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rohling aus TiO2-dotiertem Quarzglas, ein optisches Element, welches insbesondere aus einem solchen Rohling hergestellt ist, sowie ein EUV-Lithographiesystem mit mindestens einem solchen optischen Element bereitzustellen, bei denen durch Schlieren bedingte Passefehler reduziert sind.
  • Gegenstand der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Rohling aus TiO2-dotiertem Quarzglas, welcher Schlieren aufweist, die einen Abstand von weniger als 0,5 mm, bevorzugt von weniger als 0,3 mm, insbesondere von weniger als 0,05 mm oder von mehr als 0,5 mm, bevorzugt von mehr als 1 mm, besonders bevorzugt von mehr als 2 mm, insbesondere von mehr als 5 mm zueinander aufweisen, wobei die Schlieren zumindest in einem zu einer Stirnseite des Rohlings benachbarten Volumenbereich jeweils unter einem Winkel zwischen 70° und 110°, bevorzugt zwischen 80° und 100°, insbesondere zwischen 85° und 95° zur Stirnseite des Rohlings ausgerichtet sind.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Schlieren zumindest in der Nähe der Stirnseite des Rohlings, an der bei der nachfolgenden Herstellung eines optischen Elements eine optische, z.B. reflektierende Oberfläche gebildet wird, gezielt unter einem Winkel von ca. 90° zur Stirnseite des Rohlings auszurichten. Bei der Stirnseite des Rohlings handelt es sich typischer Weise um eine im Wesentlichen plane Fläche. Der Rohling selbst kann beispielsweise eine im Wesentlichen zylindrische Geometrie mit einer seitlich umlaufenden, im Wesentlichen zylindrischen Mantelfläche und zwei einander gegenüber liegenden Stirnseiten aufweisen. Der Rohling kann aber auch eine Geometrie aufweisen, die von einer zylindrischen Geometrie abweicht.
  • Sind die Schlieren im Wesentlichen unter einem Winkel von 90° zur Stirnseite des Rohlings bzw. zur optischen Oberfläche des aus diesem hergestellten optischen Elements ausgerichtet, bei dem es sich beispielsweise um einen Spiegel für die EUV-Lithographie handeln kann, so werden bei einem typischen Abstand der Schlieren von z.B. 200 µm an der Oberfläche Passefehler mit einem Abstand von ca. 200 µm auftreten, die noch gut mit klassischen, nicht-deterministischen bzw. mechanischen Verfahren glättbar sind. Gegebenenfalls können die weiter oben beschriebenen oder andere bekannte Verfahren zur Verringerung der Schlieren-Amplitude und insbesondere des Schlieren-Abstands eingesetzt werden, um die Passefehler zu reduzieren. Insbesondere ein weiter verringerter Abstand der Schlieren von z.B. weniger als 0,05 mm ermöglicht es, die Passefehler noch weiter in den gut glättbaren Ortswellenlängenbereich zu verschieben.
  • Alternativ kann ein vergleichsweise großer Abstand der Schlieren zueinander eingestellt werden, damit diese mit einer deterministischen Korrektur, insbesondere mit einer Ionenstrahl-Bearbeitung, gut bearbeitbar bzw. glättbar sind, welche insbesondere bei zu geringen Abständen zwischen den Schlieren ggf. dazu führt, dass sich die Schlierenstrukturen verstärken und nicht geglättet werden. Insbesondere kann in diesem Fall ggf. mit einer einzigen deterministischen Korrektur beispielsweise in Form einer Ionenstrahl-Bearbeitung bzw. mit einem einzigen deterministischen Korrekturwerkzeug gearbeitet werden. Der Abstand der Schlieren kann bei der Herstellung des Rohlings beispielsweise durch eine Vergrößerung der Abscheiderate oder durch eine Verringerung der Rotationsgeschwindigkeit erreicht werden. Dies verringert die Kosten des Prozesses, allerdings wird ggf. die Amplitude der Schlieren vergrößert. Bei dem weiter unten beschriebenen Umsenkprozess führt ein größeres Umsenkverhältnis zu einer weiteren Vergrößerung des Abstands zwischen den Schlieren, wobei gleichzeitig die Amplitude der Schlieren verringert werden kann. Durch eine geeignete Wahl des Aspektverhältnisses des Rohlings und der Endgeometrie bei einem Umsenkprozess kann der Abstand der Schlieren mindestens um einen Faktor 3 erhöht werden.
  • Die Schlieren können hierbei konzentrische Röhren bilden oder diese können parallel ausgerichtet sein und im Wesentlichen senkrecht zur Stirnseite des zu bearbeitenden Rohlings stehen. Im letzteren Fall kann der Rohling beispielsweise hergestellt werden, indem dieser aus mehreren einzelnen Glasscheiben zusammengeschmolzen wird, deren Dicke beispielsweise in der Größenordnung von ca. 1 mm liegt. Das Ansetzen der Glasscheiben aneinander kann beim Umsenken durch Schwerkraft erfolgen oder in einem Homogenisierungsprozess, beispielsweise wie er in der eingangs zitierten DE 10 2004 024 808 A1 beschrieben ist. Der Homogenisierungsprozess kann auch gezielt so eingestellt werden, dass sich Schlieren in einem definierten, besonders großen Abstand von beispielsweise ca. 1 cm einstellen. Insbesondere kann der Abstand der Schlieren und somit können die Passestörungen gezielt auf einen schmalbandigen Ortsfrequenzbereich geschoben werden, der von seiner optischen Wirkung her günstig oder besonders effizient korrigierbar ist.
  • Unabhängig vom Abstand zwischen den Schlieren besteht ein großer Vorteil der stehenden, im Wesentlichen senkrecht zur Stirnseite des Rohlings ausgerichteten Schlieren darin, dass die Schlieren, wenn sie von einer sphärischen Fläche mit einem großen Krümmungsradius durchschritten werden, annähernd konstante Ortsfrequenz und Passefehler aufweisen. Bei herkömmlichen, liegenden Schlieren ergibt sich in der Nähe des Scheitelpunktes eine sehr geringe Ortsfrequenz, die nach außen deutlich zunimmt. Dadurch ergibt sich ein sehr breiter Ortsfrequenzbereich der Störungen, der ggf. einen Werkzeugwechsel erforderlich macht und insbesondere in manchen Teilbereichen nicht korrigierbar ist.
  • Bei einer Ausführungsform, bei welcher der Rohling bevorzugt in einem Soot-Prozess hergestellt wurde, sind die Schlieren zumindest in einem zu einer Stirnseite des Rohlings benachbarten Volumenbereich, insbesondere im gesamten Rohling, konzentrisch um eine Mittelachse des Rohlings angeordnet, d.h. die Schlieren bilden konzentrische, zylindrische Röhren in dem Rohling. Ein solcher Rohling kann erzeugt werden, wenn als Target für die Abscheidung ein rotierender Stab verwendet wird und die Brenner-Flamme im Wesentlichen senkrecht zur Achse des Stabes ausgerichtet ist und längs des Stabes hin und her bewegt wird, so dass sich in dem an dem Stab abgeschiedenen porösen Glaskörper eine (in der Regel geringfügige) radiale Variation des Titangehalts ergibt. Nach Beendigung der Abscheidung kann der Stab aus dem porösen Glaskörper gezogen und der Körper gesintert werden. Bei geeigneter Wahl des Stabdurchmessers verbleibt nach dem Sintern kein Loch mehr entlang der Mittelachse des Rohlings und die Schlieren bilden konzentrisch zur Mittelachse angeordnete Röhren.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Rohling bevorzugt hergestellt in einem Soot-Prozess oder durch Direktabscheidung und die Schlieren verlaufen zumindest in einem zu einer Stirnseite des (zylindrischen) Rohlings benachbarten Volumenbereich entlang von zueinander parallelen Ebenen. Ein Rohling, bei dem die Schlieren in zueinander parallelen Ebenen verlaufen, kann beispielsweise in dem weiter oben beschriebenen Soot-Prozess hergestellt werden, wenn das mittige Loch in dem Glaskörper beim Sintern nicht geschlossen wird und das nach dem Sintern erzeugte Glasrohr bzw. der Rohling aufgeschlitzt und ausgerollt wird.
  • Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist der Rohling bevorzugt in einem Soot-Prozess oder durch Direktabscheidung hergestellt und die Schlieren sind zumindest in einem zu einer Stirnseite des Rohlings benachbarten Volumenbereich im Wesentlichen zylindrisch oder im Wesentlichen sphärisch gekrümmt und weisen bevorzugt einen Krümmungsradius zwischen 0,1 m und 1,0 m auf. Bei einem Rohling, bei dem die Schlieren eine zylindrische Geometrie aufweisen und der wie weiter oben beschrieben aus einem Glaskörper hergestellt wird, bei dem das mittige Loch nicht geschlossen wird und das auf diese Weise erzeugte Glasrohr nachfolgend aufgeklappt wird, sind auch Krümmungsradien von deutlich mehr als 1 m möglich, ggf. bis hin zu einer (nahezu) parallelen Ausrichtung der Schlieren. Bei einem Rohling, bei dem das mittige Loch in dem Glaskörper beim Sintern geschlossen wird, sind Krümmungsradien von deutlich weniger als 10 cm möglich. Ein Rohling, bei dem die Schlieren eine zylindrische Geometrie aufweisen, kann aus dem weiter oben beschriebenen Rohling mit konzentrisch zur Mittelachse ausgerichteten Schlieren hergestellt werden, indem aus diesem exzentrisch zur Mittelachse ein Teilstück herausgeschnitten wird, welches den (kleineren) Rohling bildet. Ein Rohling, bei dem die gekrümmten Schlieren eine im Wesentlichen sphärische Geometrie aufweisen, kann durch einen Soot-Prozess mit einer axialen Abscheidung oder bei einer Direktabscheidung mit einer im Wesentlichen parallel zur Drehachse verlaufenden Abscheide-Richtung an einem Target in Form eines relativ langen und schmalen Stabes erzeugt werden. Im Gegensatz zum weiter oben beschriebenen Beispiel sind die Schlieren bzw. die Schlieren-Stapel in diesem Fall nicht annähernd zylindrisch sondern annähernd sphärisch gekrümmt, verlaufen aber ebenfalls im Wesentlichen parallel zueinander.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform weist das TiO2-dotierte Quarzglas des Rohlings einen temperaturabhängigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten mit einer Nulldurchgangs-Temperatur in einem Temperaturbereich zwischen 20°C und 50°C auf, wobei der thermische Ausdehnungskoeffizient räumlich um nicht mehr als 10 ppb/K variiert, und wobei eine Steigung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des TiO2-dotierten Quarzglases bei einer Temperatur von 22°C bei weniger als 1,8 ppb/K2, bevorzugt bei weniger als 1,6 ppb/K2, insbesondere bei weniger als 1,35 ppb/K2 liegt. Ein TiO2-dotiertes Quarzglas mit derartigen thermischen Eigenschaften führt bei Änderungen der Temperatur nur zu sehr geringen Deformationen bzw. Längenänderungen des Quarzglas-Materials. Der thermische Ausdehnungskoeffizient weist eine hohe räumliche Homogenität auf, da dieser typischer Weise nur um ca. +/–5 ppb/K um seinen Mittelwert schwankt. Auch die Nulldurchgangs-Temperatur kann eine hohe räumliche Homogenität im Volumen des Rohlings aufweisen, d.h. deren Absolutwert schwankt im Volumen des Rohlings um weniger als ca. 10 K, bevorzugt um weniger als 5 K. Es ist aber auch möglich, dass die Nulldurchgangs-Temperatur in dem Volumen des Rohlings bzw. über den optisch genutzten Bereich stärker schwankt, beispielsweise in der Größenordnung von ca. 20 K bis ca. 30 K.
  • Bei einer Weiterbildung weist das TiO2-dotierte Quarzglas des Rohlings einen Fluor-Gehalt zwischen 500 ppm und 5 % nach Gewicht auf und die Steigung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des TiO2-dotierten Quarzglases liegt bei einer Temperatur von 22°C bei weniger als 1,0 ppb/K2, bevorzugt bei weniger als 0,8 ppb/K2, besonders bevorzugt bei weniger als 0,6 ppb/K2, insbesondere bei weniger als 0,4 ppb/K2. Durch die Dotierung mit Fluor kann ein TiO2-dotiertes Quarzglas erhalten werden, dessen Steigung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten weiter reduziert ist, so dass ein solchen Quarzglas-Material für temperaturbedingte Längenänderungen besonders unempfindlich ist.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein optisches Element für die EUV-Lithographie, insbesondere hergestellt aus einem Rohling wie weiter oben beschrieben, wobei das optische Element ein Substrat aus TiO2-dotiertem Quarzglas mit einer Oberfläche aufweist, auf die eine reflektierende Beschichtung aufgebracht ist, wobei die Oberfläche einen Rest-Passefehler mit konzentrischen ringförmigen Strukturen aufweist, die einen Abstand von weniger als 1 mm bevorzugt von weniger als 0,3 mm, insbesondere von weniger als 0,05 mm voneinander und die einen Streulichtbeitrag von weniger als 0,2 %, bevorzugt von weniger als 0,1 %, insbesondere von weniger als 0,02 % erzeugen. Das optische Element ist zur Reflexion von EUV-Strahlung ausgebildet, d.h. es handelt sich bei diesem typischer Weise um einen EUV-Spiegel, der beispielsweise für eine Betriebswellenlänge von 13,5 nm optimiert sein kann. Die Abbildungsqualität des EUV-Spiegels wird wesentlich vom Streulicht bzw. vom Streulichtbeitrag der Oberfläche des Spiegels bestimmt. Bei den hier relevanten Ortswellenlängen führt die Rauigkeit der Oberfläche, die durch den Root-Mean-Square-Wert bzw. durch den Peak-to-Valley-Wert beschrieben wird, typischerweise nur zu einem Streulichtbeitrag, d.h. es existieren keine relevanten Wellenfront- oder Reflektivitätsbeiträge. Daher kann alternativ zur Beschreibung des Rest-Passefehlers durch den Streulichtbeitrag auch eine Beschreibung durch die Rest-Amplitude des Rest-Passefehlers, beispielsweise in Form des Peak-to-Valley-Werts erfolgen. Ein Streulichtbeitrag von ca. 0,2 % entspricht in diesem Fall – bei einer Betriebswellenlänge von 13,5 nm – ungefähr einem Peak-to-Valley-Wert von 100 pm PV, ein Streulichtbeitrag von ca. 0,1 % einem Peak-to-Valley-Wert von 50 pm PV und ein Streulichtbeitrag von ca. 0,02 % entspricht einem Peak-to-Valley-Wert von ca. 10 pm PV.
  • Unter dem Rest-Passefehler bzw. unter der Rest-Amplitude werden diejenigen Werte verstanden, die nach der Endbearbeitung der Oberfläche, d.h. insbesondere nach dem Polieren, erreicht werden. Die entsprechenden Werte werden typischer Weise vor dem Aufbringen der reflektierenden Beschichtung gemessen, bleiben in der Regel aber auch nach dem Aufbringen der reflektierenden Beschichtung erhalten. Das hier beschriebene optische Element wird typischer Weise aus einem Rohling mit konzentrisch angeordneten Schlieren hergestellt, wobei der – typischer Weise randseitig beschnittene – Rohling das Substrat des optischen Elements bildet.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein optisches Element für die EUV-Lithographie, bevorzugt hergestellt aus einem Rohling wie weiter oben beschrieben, wobei das optische Element ein Substrat aus TiO2-dotiertem Quarzglas mit einer Oberfläche aufweist, an der eine reflektierende Beschichtung aufgebracht ist, wobei die Oberfläche einen Rest-Passefehler mit geraden linienförmigen und parallel verlaufenden Strukturen oder mit gekrümmten, im Wesentlichen parallel verlaufenden Strukturen mit einem Abstand von weniger als 0,5 mm, bevorzugt von weniger als 0,3 mm, insbesondere von weniger als 0,05 mm oder von mehr als 0,5 mm, bevorzugt von mehr als 1 mm, besonders bevorzugt von mehr als 2 mm, insbesondere von mehr als 5 mm voneinander, die einen Streulichtbeitrag von weniger als 0,2 %, bevorzugt von weniger als 0,1 %, insbesondere von weniger als 0,02 % erzeugen. Ein solches optisches Element, genauer gesagt dessen Substrat, kann insbesondere aus einem Rohling hergestellt werden, bei dem die Schlieren zumindest in einem zu einer Stirnseite des Rohlings benachbarten Volumenbereich, in dem die Oberfläche gebildet wird, entlang von zueinander parallelen Ebenen verlaufen bzw. aus einem Rohling, bei dem die Schlieren zumindest in einem zu der Stirnseite des Rohlings benachbarten Volumenbereich im Wesentlichen zylindrisch oder im Wesentlichen sphärisch gekrümmt sind. Wie weiter unten näher beschrieben wird, verläuft die Richtung der Ebenen bzw. die Richtung der Tangenten an die gekrümmten Schlieren bzw. an die Strukturen des Rest-Passefehlers bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zu einer Scanrichtung eines EUV-Lithographiesystems in Form einer EUV-Lithographieanlage, in welcher das optische Element eingesetzt wird.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein optisches Element für die EUV-Lithographie, hergestellt aus einem Rohling wie weiter oben beschrieben, wobei das optische Element zumindest in einem an eine Oberfläche, an der eine reflektierende Beschichtung aufgebracht ist, angrenzenden Volumenbereich konzentrisch um eine Mittelachse angeordnete Schlieren aufweist, wobei die Schlieren jeweils unter einem Winkel zwischen 70° und 110°, bevorzugt zwischen 80° und 100°, insbesondere zwischen 85° und 95° zu der Oberfläche ausgerichtet sind und einen Abstand von weniger als 0,5 mm, bevorzugt von weniger als 0,3 mm, insbesondere von weniger als 0,05 mm oder von mehr als 0,5 mm, bevorzugt von mehr als 1 mm, besonders bevorzugt von mehr als 2 mm, insbesondere von mehr als 5 mm zueinander aufweisen. Ein solches optisches Element wird typischer Weise hergestellt, indem ein entsprechender Rohling geeignet beschnitten wird, um eine Oberfläche mit einer gewünschten Geometrie zu erzeugen, auf welche die reflektierende Beschichtung aufgebracht wird.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist realisiert in einem optischen Element für die EUV-Lithographie, welches hergestellt ist aus einem Rohling wie weiter oben beschrieben, wobei das optische Element zumindest in einem an eine Oberfläche, an der eine reflektierende Beschichtung aufgebracht ist, angrenzenden Volumenbereich in parallelen Ebenen verlaufende Schlieren oder im Wesentlichen zylindrisch oder sphärisch gekrümmte, im Wesentlichen parallel verlaufende Schlieren bevorzugt mit einem Krümmungsradius von jeweils zwischen 0,1 m und 1,0 m aufweist, wobei die Schlieren jeweils unter einem Winkel zwischen 70° und 110°, bevorzugt zwischen 80° und 100°, insbesondere zwischen 85° und 95° zu der Oberfläche ausgerichtet sind und einen Abstand von weniger als 1 mm, bevorzugt von weniger als 0,3 mm, insbesondere von weniger als 0,05 mm zueinander aufweisen. Ein solches optisches Element kann aus einem Rohling hergestellt bzw. ausgeschnitten werden, der auf die weiter oben beschriebene Weise ausgebildet ist, wobei die optische Oberfläche typischer Weise in der Nähe der Stirnseite des Rohlings gebildet wird, um eine Ausrichtung der Schlieren unter einem Winkel von ungefähr 90° zur Oberfläche des optischen Elements zu erzeugen. Die weiter oben beschriebenen optischen Elemente können insbesondere an der optischen Oberfläche eine mittlere Rauheit Ra von weniger als ca. 1 nm aufweisen. Die optische Oberfläche des optischen Elements kann plan sein, es kann sich aber auch um eine sphärisch oder um eine zumindest teilweise asphärisch gekrümmte, konkave oder konvexe Oberfläche handeln.
  • Bei einer Ausführungsform ist die reflektierende Beschichtung zur Reflexion von unter streifendem Einfall auftreffender EUV-Strahlung ausgebildet. Unter streifendem Einfall wird verstanden, dass die EUV-Strahlung mit Einfallswinkeln von mehr als ca. 60° zur (lokalen) Flächennormalen-Richtung auf die Oberfläche des optischen Elements auftrifft, an der die reflektierende Beschichtung gebildet ist. Eine für streifenden Einfall optimierte Beschichtung weist typischer Weise bei einem Einfallswinkel von mehr als 60° eine maximale Reflektivität für die einfallende EUV-Strahlung auf. Die für streifenden Einfall optimierte reflektierende Beschichtung weist typischer Weise eines oder mehrere Materialien auf, die eine geringe Absorption für die EUV-Strahlung und einen niedrigen Brechungsindex für die EUV-Strahlung aufweisen. Beide Bedingungen werden von bestimmten metallischen Materialien, beispielsweise von Mo, Ru oder Nb erfüllt. Die für streifenden Einfall optimierte reflektierende Beschichtung kann eine oder ggf. mehrere Schichten aus metallischen Materialien aufweisen, diese kann aber auch andere Materialien aufweisen, sofern diese die beiden weiter oben beschriebenen Bedingungen erfüllen.
  • Alternativ kann das optische Element eine reflektierende Beschichtung aufweisen, die für unter normalem Einfall, d.h. typischer Weise unter Einfallswinkeln von weniger als ca. 45° auftreffende EUV-Strahlung optimiert bzw. ausgebildet ist. In diesem Fall handelt es sich bei der reflektierenden Beschichtung typischer Weise um eine Mehrlagen-Beschichtung, die in der Regel alternierend übereinander angeordnete Einzelschichten aus Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex für die EUV-Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 5 nm und 30 nm aufweist. Soll EUV-Strahlung bei einer Nutzwellenlänge im Bereich von ca. 13,5 nm an dem optischen Element reflektiert werden, so bestehen die Einzelschichten üblicherweise aus Molybdän und Silizium. In Abhängigkeit von der verwendeten Nutzwellenlänge sind andere Materialkombinationen wie z.B. Molybdän und Beryllium, Ruthenium und Beryllium oder Lanthan und B4C ebenfalls möglich. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein EUV-Lithographiesystem, insbesondere eine EUV-Lithographieanlage, die mindestens ein optisches Element aufweist, das wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist. Unter einem EUV-Lithographiesystem wird im Sinne dieser Anmeldung ein optisches System für die EUV-Lithographie verstanden, d.h. ein optisches System, welches auf dem Gebiet der EUV-Lithographie eingesetzt werden kann. Neben einer EUV-Lithographieanlage, welche zur Herstellung von Halbleiterbauelementen dient, kann es sich bei dem optischen System beispielsweise um ein Inspektionssystem zur Inspektion einer in einer EUV-Lithographieanlage verwendeten Photomaske, zur Inspektion eines zu strukturierenden Halbleitersubstrats oder um ein Metrologiesystem handeln, welches zur Vermessung einer EUV-Lithographieanlage oder von Teilen davon, beispielsweise zur Vermessung eines Projektionssystems, eingesetzt wird. Ein solches EUV-Lithographiesystem kann eines oder mehrere optische Elemente aufweisen, die wie weiter oben beschrieben ausgebildet sind.
  • Bei einer Ausführungsform sind die geraden, parallel verlaufenden Strukturen oder die gekrümmten, im Wesentlichen parallel verlaufenden Strukturen des Rest-Passefehlers an der Oberfläche des optischen Elements und/oder die in parallelen Ebenen verlaufenden Schlieren oder die im Wesentlichen zylindrisch oder sphärisch gekrümmten Schlieren bzw. deren Tangenten in dem an die Oberfläche angrenzenden Volumenbereich des optischen Elements im Wesentlichen senkrecht zu einer Scanrichtung des EUV-Lithographiesystems ausgerichtet.
  • Bei einem EUV-Lithographiesystem in Form einer EUV-Lithographieanlage wird die Belichtung eines lichtempfindlichen Substrats (Wafer) typischer Weise vorgenommen, indem ein in der Regel rechteckiges Beleuchtungsfeld entlang einer Scanrichtung, die senkrecht zur Längsrichtung des Beleuchtungsfelds verläuft, über den zu belichtenden Bereich des lichtempfindlichen Substrats bewegt bzw. verschoben wird. Durch die Ausrichtung der Passefehler bzw. der Schlieren im Wesentlichen senkrecht zur Scanrichtung wird bei der Belichtung über die Passefehler integriert, so dass diese eine geringere optische Wirkung haben, als wenn das Scannen entlang einer Scanrichtung parallel zu den Passefehlern an der Oberfläche des optischen Elements erfolgen würde.
  • 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 einer Soot-Abscheidung an einem Target in Form eines rotierenden Stabs,
  • 2a, b schematische Darstellungen eines nach der in 1 gezeigten Soot-Abscheidung und einem anschließenden Sinterschritt gebildeten Rohlings mit konzentrischen Schlieren,
  • 3a, b eine Schnittdarstellung und eine Draufsicht auf einen aus einem solchen Rohling gebildeten Spiegel mit einer sphärisch gekrümmten Oberfläche,
  • 4 eine Schnittdarstellung eines bei einem herkömmlichen Direktabscheidungsprozess gebildeten Rohlings,
  • 5a–c Darstellungen eines Rohlings und eines daraus hergestellten EUV-Spiegels mit in parallelen Ebenen verlaufenden Schlieren,
  • 6a, b Draufsichten auf einen Rohling, der einen außermittigen Teilbereich des in 2b gezeigten Rohlings bildet, sowie auf einen daraus hergestellten EUV-Spiegel mit zylindrisch gekrümmten Schlieren,
  • 7 eine Darstellung analog 3a mit einem aus zwei Volumenbereichen zusammengesetzten Substrat,
  • 8 eine stark schematische Darstellung einer EUV-Lithographieanlage mit mehreren EUV-Spiegeln,
  • 9a, b schematische Darstellungen von Abscheideprozessen mit in Richtung einer Drehachse eines Targets verlaufender Abscheiderichtung,
  • 10 eine Schnittdarstellung eines bei der in 9a, b gezeigten Abscheidung gebildeten Rohlings mit im Wesentlichen sphärisch gekrümmten Schlieren, sowie
  • 11a–c Darstellungen von Rohlingen nach bzw. während eines Umsenkprozesses, bei dem im Volumen des Rohlings auffächernde Schlieren gebildet werden.
  • In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
  • In 1 ist schematisch ein Abscheidungsprozess gezeigt, bei dem eine poröse Vorstufe eines TiO2-dotierten Glaskörpers bzw. Rohlings (vgl. 2a) in einem sogenannten Soot-Verfahren an einem Stab 1 abgeschieden wird, der als Abscheide-Target dient. Beim Abscheiden rotiert der Stab 1 über einem oder mehreren, beispielsweise über drei Brennern 2, die eine silizium- und eine titanhaltige Substanz in Sauerstoff und einem Heizgas (H2, Erdgas) verbrennen. Die Brenner 2 werden beim Abscheiden längs des rotierenden Stabes 1 hin- und herbewegt, wie in 1 durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Auf dem Stab 1 scheidet sich Glaspulver als poröser Glaskörper 3 ab. Mit zunehmender Dicke des abgeschiedenen Pulvers bzw. des Glaskörpers 3 wird der Abstand A der Brenner 2 zum Stab 1 vergrößert, damit der Abstand A der Brenner 2 zur Oberfläche des porösen Glaskörpers 3 konstant bleibt. Durch das wiederholte Aufwärmen und Abscheiden auf der Oberfläche 3a des Glaskörpers 3, dessen Dicke beim Abscheiden zunimmt, ergibt sich eine radiale Variation des Titan-Gehalts des porösen Glaskörpers 3, d.h. eine Variation in einer Richtung senkrecht zu der Richtung, entlang derer der Stab 1 ausgerichtet ist.
  • Nach Beendigung der Abscheidung wird der Stab 1 aus dem porösen Glaskörper 3 gezogen und der poröse Körper 3 wird gesintert. Dadurch bildet sich ein massiver Glaskörper bzw. der in 2a dargestellte Rohling 4, der bei geeigneter Wahl des Durchmessers des Stabes 1 nach dem Sintern kein Loch mehr in der Mitte, genauer gesagt entlang einer in 2a gezeigten Mittelachse 5 des zylindrischen Rohlings 4 aufweist. Bei dem in 2a gezeigten Beispiel bilden die Schlieren 6 konzentrische zylindrische Röhren um die Mittelachse 5. Sofern der Abscheideprozess ohne Unterbrechungen durchgelaufen ist, kann es sich aber ggf. nur um eine einzige extrem lange, zu einer Rolle aufgewickelte Schliere 6 handeln.
  • Der eher lange und schmale zylinderförmige Rohling 4 von 2a wird in einem heißen Umsenkprozess in einem Ofen bei > 1000°C in einem Tiegel aufgrund der Schwerkraft oder mit Hilfe von Stempeln in einen kürzeren und schmaleren zylinderförmigen Rohling 4 umgesenkt, der in 2b dargestellt ist.
  • Der in 2b gezeigte Rohling 4 weist ebenfalls Schlieren 6 auf, die konzentrische Röhren bilden. Selbstverständlich kann der Tiegel auch eine komplexere Form mit z.B. polygonen Abschnitten haben, um sich der späteren Form eines optischen Elements 8 für die EUV-Lithographie in Form eines EUV-Spiegels anzunähern, das in 3a, b dargestellt ist und das aus dem in 2b gezeigten Rohling 4 gefertigt wurde. Genauer gesagt wurde aus dem in 2b gezeigten Rohling 4 ein Substrat 7 für das reflektierende optische Element 8 ausgeschnitten, wozu der Rohling 4 randseitig beschnitten wurde sowie im Bereich einer Stirnseite 4a des Rohlings 4 eine im Wesentlichen sphärisch gekrümmte Oberfläche 9 geschnitten wurde, die in 3a zu erkennen ist. Wie ebenfalls in 3a zu erkennen ist, ist auf die gekrümmte Oberfläche 9 eine reflektierende Beschichtung 10 aufgebracht. Die Oberfläche 9 mit der reflektierenden Beschichtung 10 bildet einen im Wesentlichen sphärischen Hohlspiegel, der aber auch asphärische oder Freiform-Komponenten aufweisen kann.
  • Die Schlieren 6 schneiden die Oberfläche 9 lokal unter einem Winkel von typischer Weise zwischen 70° und 110°, bevorzugt zwischen 80° und 100°, besonders bevorzugt zwischen 85° und 95°, wobei der Winkel im gezeigten Beispiel bei ca. 90° liegt und lokal über die Oberfläche 9 variiert. Es versteht sich, dass auch bei dem in 2b gezeigten Rohling 4 die Schlieren 6 ebenfalls unter einem Winkel von ungefähr 90° zur Stirnseite 4a bzw. zu den beiden Stirnseiten 4a, 4b des Rohlings 4 ausgerichtet sind.
  • 3b zeigt den EUV-Spiegel 8 in einer Draufsicht, in der ein Rest-Passefehler an der Oberfläche 9 zu erkennen ist, der konzentrische ringförmige Strukturen 6 aufweist, deren Abstand A im Wesentlichen dem Abstand A zwischen den in 2b gezeigten konzentrischen Schlieren 6 des Rohlings 4 entsprechen, wobei der Abstand A typischer Weise bei weniger als ca. 0,5 mm, bevorzugt bei weniger als ca. 0,3 mm, besonders bevorzugt bei weniger als ca. 0,1 mm bzw. 0,05 mm liegt. Alternativ kann der Abstand A bei mehr als 0,5 mm, bevorzugt bei mehr als 1 mm, besonders bevorzugt bei mehr als 2 mm, insbesondere bei mehr als 5 mm liegen, d.h. der Abstand A zwischen den Schlieren 6 des Rohlings 4 wird besonders groß gewählt. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass die Abscheiderate bei der Herstellung des Rohlings 4 erhöht und/oder die Rotation bei der Abscheidung verringert wird. Durch einen Schwerkraft-Umsenkprozess (s.u.) kann der Abstand zwischen den Schlieren zusätzlich vergrößert werden, wobei typischerweise gleichzeitig die Amplitude der Schlieren weiter reduziert wird.
  • Wie in 3b zu erkennen ist, befindet sich das Zentrum der konzentrischen ringförmigen Strukturen des Passefehlers in der Regel in der Nähe des Scheitels bzw. des Zentrums der Oberfläche 9, auf welche die reflektierende Beschichtung 10 aufgebracht ist. Die Oberfläche 9 wurde vor dem Aufbringen der reflektierenden Beschichtung 10 auf einen periodischen Passefehler von weniger als 100 pm Peak-to-Valley (PV), bevorzugt von weniger als 50 pm PV, besonders bevorzugt von weniger als 10 pm PV geglättet, was einem Streulichtanteil von weniger als 0,2 %, von weniger als 0,1 %, bzw. von weniger als 0,02 % entspricht. Auf der geglätteten Oberfläche 9 wurde die reflektierende Beschichtung 10 in Form einer hochreflektierenden Mehrlagen-Beschichtung mit alternierenden Einzelschichten aus Silizium und Molybdän aufgebracht, die zur Reflexion von unter normalem Einfall auftreffende EUV-Strahlung dient.
  • In 4 ist ein Rohling 4 aus TiO2-dotiertem Quarzglas gezeigt, der durch einen herkömmlichen Direktabscheidungsprozess erzeugt wurde und der in parallelen Ebenen liegende Schlieren 6 aufweist, die senkrecht zur Mittelachse 5 des zylindrischen Rohlings 4 verlaufen. Ein solcher in Direktabscheidung hergestellter Rohling 4 ist beispielsweise unter dem Handelsnamen Corning ULE® 7972 oder 7973 kommerziell erhältlich. Bei dem dort verwendeten Verfahren ergeben sich in axialer Richtung kurze, sehr breite Rohlinge 4 mit Schlieren 6, die parallel zu den Stirnseiten 4a, 4b verlaufen und die einen Abstand von typischer Weise ca. 0,2 mm voneinander aufweisen.
  • 5a, b zeigen einen Rohling 4, bei dem die Schlieren 6 ebenfalls entlang von zueinander parallelen Ebenen verlaufen, bei dem die Schlieren 6 aber im Gegensatz zu dem in 4 gezeigten Rohling 4 parallel zur Mittelachse 5 des Rohlings 4 ausgerichtet sind. Ein solcher Rohling 4 kann bei dem in Zusammenhang mit 1 beschriebenen Soot-Prozess entstehen, wenn das mittige Loch, welches durch den Stab 1 entsteht, beim Sintern nicht geschlossen wird und der röhrenförmige Rohling 4 nachfolgend aufgeschlitzt und ausgerollt wird. Der ausgerollte Rohling 4 wird analog zu 2b nachfolgend durch Umsenken in seinem Aspektverhältnis geändert, so dass der in 5a, b gezeigte, beispielsweise zylindrische Rohling 4 gebildet wird, bei dem die Schlieren 6 anders als in 2a, b Ebenen und keine Röhren bilden.
  • 5c zeigt ein optisches Element 8, das aus einem solchen Rohling 4 gefertigt wurde, in der Draufsicht. Die Passefehler an der mit einer nicht gezeigten reflektierenden Beschichtung versehenen Oberfläche 9 sind im Wesentlichen linienförmig bzw. geradlinig und parallel und haben einen Abstand A von typischer Weise 0,2 mm, was typischer Weise dem Abstand A zwischen den Schlieren 6 des Rohlings 4 entspricht, wenn dieser nicht gezielt vergrößert wird, wie weiter oben beschrieben wurde. Die Ebenen mit den Schlieren 6 werden werden so ausgerichtet, dass die Schlieren 6 an der Oberfläche 9 senkrecht zu einer Scanrichtung 11 einer EUV-Lithographieanlage stehen, in der das optische Element 8 verwendet wird. Durch die Ausrichtung der Passefehler bzw. der Schlieren 6 an der Oberfläche 9 wird bei der Belichtung über die Passefehler integriert, so dass diese eine geringere optische Wirkung haben als für den Fall, dass das Scannen in einer Richtung parallel zu den Passefehlern erfolgen würde.
  • 6a zeigt eine Draufsicht auf den Rohling 4 von 2b, aus dem außermittig bzw. exzentrisch zur Mittelachse 5 ein Teilstück entnommen wurde, welches einen Rohling 4 bildet, aus dem ein in 6b gezeigtes optisches Element 8 in Form eines EUV-Spiegels hergestellt wurde. Der in 6b gezeigte Spiegel 8 entspricht im Wesentlichen dem in 5c gezeigten Spiegel 8, die zueinander parallelen Schlieren 6 bzw. die entsprechenden Strukturen 6 des Passefehlers, deren Abstand A in dem weiter oben in Zusammenhang mit 3a, b beschriebenen Wertebereich liegt, weisen jedoch eine Krümmung auf. Der Krümmungsradius R der Schlieren 6 bzw. der zugeordneten gekrümmten Strukturen des Rest-Passefehlers an der Oberfläche 9 des EUV-Spiegels 8 liegt typischer Weise in einer Größenordnung zwischen 0,1 m und 1,0 m, können aber auch kleiner oder größer ausfallen. Wie in 6b zu erkennen ist, sind die Schlieren 6, genauer gesagt deren Tangenten bzw. deren mit dem umlaufenden Rand der Oberfläche 9 gebildeten Sekanten so ausgerichtet, dass die Schlieren 6 im Wesentlichen senkrecht zur Scanrichtung 11 einer EUV-Lithographieanlage verlaufen, in welcher der EUV-Spiegel 8 verwendet wird. Je nach (designtem und somit intendiertem) Astigmatismus der Oberfläche 9 des EUV-Spiegels 8 oder der ggf. vorhandenen Azentrizität der Ausleuchtung des EUV-Spiegels 8 kann es vorteilhaft sein, die gekrümmten Schlieren 6 in Scanrichtung 11 auszurichten, wie dies in 6b dargestellt ist, oder die Krümmung entgegen der Scanrichtung 11 (d.h. in negativer Scanrichtung 11) auszurichten.
  • 7 zeigt eine Seitenansicht eines reflektierenden optischen Elements 8 mit einer im Wesentlichen sphärisch gekrümmten Oberfläche 9, auf die eine reflektierende Beschichtung 10 aufgebracht ist, die für unter streifendem Einfall auftreffende EUV-Strahlung optimiert ist. Die reflektierende Beschichtung 10 kann beispielsweise eine Schicht aus einem metallischen Material, beispielsweise Mo, Ru oder Nb aufweisen. Wie in 7 zu erkennen ist, ist das Substrat 7, an dem die optische Oberfläche 9 gebildet ist, aus zwei Volumenbereichen 7a, 7b zusammengesetzt, wobei in einem an die optische Oberfläche 9 angrenzenden ersten Volumenbereich 7a, der sich bis zu einer Dicke von einigen Millimetern bis Zentimetern unter den untersten Punkt bzw. den Scheitel der optischen Oberfläche 9 erstreckt, stehende, d.h. im Wesentlichen unter einem Winkel von 90° zur Oberfläche 9 ausgerichtete konzentrische, in parallelen Ebenen oder zylindrisch gekrümmte Schlieren 6 gebildet sind, wie weiter oben beschrieben wurde.
  • An den an die Oberfläche 9 angrenzenden ersten Volumenbereich 7a schließt sich ein zweiter Volumenbereich 7b an, an dem die Schlieren 6 wie bei dem in 4 gezeigten Rohling 4 in Ebenen senkrecht zur Mittelachse 5 verlaufen. In dem zweiten Volumenbereich 7b, der von der Oberfläche 9 beabstandet ist, stören die liegenden Schlieren 6 nicht mehr beim Glätten bzw. Polieren der Oberfläche 9 und thermisch sind die liegenden Schlieren 6 ggf. sogar vorteilhaft. Auch kann in dem zweiten, von der Oberfläche 9 beabstandeten Volumenbereich 7b des Substrats 7 ein größerer Abstand A zwischen den Schlieren 6 z.B. im Bereich einiger Millimeter erlaubt werden.
  • 8 zeigt stark schematisch eine EUV-Lithographieanlage 12, die zum Betrieb mit EUV-Strahlung 13 ausgebildet ist, die eine Wellenlänge von beispielsweise ca. 13,5 nm oder weniger aufweist. Die EUV-Lithographieanlage 12 weist eine EUV-Strahlungsquelle 14 zur Erzeugung der EUV-Strahlung 13, ein Beleuchtungssystem 15 zur Beleuchtung einer Maske 16 sowie ein Projektionssystem 17 mit fünf EUV-Spiegeln M1 bis M5 auf, um die Maske 16 bzw. eine an dieser gebildete Struktur auf ein lichtempfindliches Substrat 18 (Wafer) abzubilden. Wie weiter oben beschrieben wurde, erfolgt die Belichtung des lichtempfindlichen Substrats 18 bei der in 8 gezeigten EUV-Lithographieanlage 12 in einem scannenden Verfahren.
  • Bei dem in 8 gezeigten Beispiel sind der erste und fünfte EUV-Spiegel M1, M5 des Projektionssystems 17 (genauer gesagt deren Substrate) aus herkömmlichem TiO2-dotiertem Quarzglas gebildet, das schlierenfrei ist oder zumindest stark in ihrer Amplitude reduzierte Schlieren aufweist. Der zweite bis vierte EUV-Spiegel M2, M3, M4 weisen an der Oberfläche 9 stehende Schlieren 6 auf, d.h. Schlieren 6, die im Wesentlichen unter einem Winkel von 90° zur Oberfläche 9 ausgerichtet sind, wobei die Amplitude der Schlieren 6 nicht reduziert ist. Der zweite bis vierte Spiegel M2, M3, M4 sind für große Einfallswinkel der EUV-Strahlung 13, d.h. für unter streifendem Einfall auftreffende EUV-Strahlung 13, optimiert und weisen eine entsprechende reflektierende Beschichtung 10 auf.
  • 9a, b zeigen eine Direktabscheidung bzw. einen Soot-Prozess, bei dem die Abscheide- bzw. Aufwachsrichtung 20 im Wesentlichen in axialer Richtung, d.h. parallel zur Richtung des rotierenden Targets in Form eines Stabes 1 verläuft. Bei der Direktabscheidung bzw. bei dem Soot-Prozess unter Verwendung von relativ langen und schmalen Stäben 1 wird sich bei dem hierbei hergestellten Rohling 4 ein Stapel von Schlieren 6 einstellen, der zwar auf der Achse des Stabes 1 senkrecht zur Achse und zur Aufwachsrichtung 20 steht, der aber zu den Seiten/Rändern des Rohlings 4 hin gekrümmt ist.
  • 10 zeigt einen seitlichen Schnitt durch einen solchen Rohling 4. Ähnlich wie bei dem in 6a gezeigten Beispiel stellen sich auf der optischen Oberfläche 9 des aus dem Rohling 4 gefertigten EUV-Spiegels 8 parallele, gekrümmte Schlieren 6 bzw. gekrümmte Strukturen des Passefehlers ein, wie sie in 6b dargestellt sind. Anders als in 6b gezeigt ist, sind die Schlieren 6 bzw. die Schlierenstapel allerdings annähernd sphärisch statt annähernd zylindrisch gekrümmt, so dass sich in die Tiefenrichtung des Rohlings 4 hinein Unterschiede ergeben, die ggf. von Vorteil sein können, da auf diese Weise ggf. die thermische Wirkung der Schlieren 6 in der Tiefe des Rohlings 4 räumlich verschmiert wird. Der Abstand A zwischen den Schlieren 6 und der Krümmungsradius R der Schlieren 6 eines solchen Rohlings 4 liegt typischer Weise in dem weiter oben angegebenen Wertebereich.
  • Senkt man einen zylindrischen Rohling 4 mit Schlieren 6, die im Wesentlichen senkrecht zu den Stirnseiten 4a, 4b verlaufen, durch die Wirkung der Schwerkraft in einer zylindrischen Form um, wie dies beispielsweise in 2a und 2b dargestellt ist, so werden die vormals parallelen Schlieren 6 in einem unteren Volumenbereich etwas auffächern oder ausfließen, was in 11a übertrieben stark dargestellt ist. Dieser Effekt kann genutzt werden, um aus dem Rohling 4 von 11a einen EUV-Spiegel 8 bzw. ein Substrat 7 zu schneiden, welches eine konvexe optische Oberfläche 9 aufweist, die bevorzugt in dem aufgefächerten Volumenbereich liegt, da die Schlieren 6 in diesem Fall auch lokal senkrecht auf der optischen Oberfläche 9 stehen, wie dies in 11b dargestellt ist. Umgekehrt ist es möglich, eine konkave optische Oberfläche 9 eher in den konvergenten Bereich der Schlieren 6 zu legen. Diese Überlegungen gelten analog für rechteckige Rohlinge 4 und parallele Schlieren 6 bzw. Schlierenpakete sowie für rechteckige Umsenkformen. Es ist sogar möglich, durch eine Umsenkform 21 mit einem konischen oder trapezförmigen Querschnitt, wie sie in 11c dargestellt ist, das Auffächern der Schlieren 6 beim Umsenken gezielt zu beeinflussen. Das bei den weiter oben beschriebenen Beispielen verwendete TiO2-dotierte Quarzglas des Rohlings 4 weist typischer Weise einen temperaturabhängigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten mit einer Nulldurchgangs-Temperatur in einem Temperaturbereich zwischen 20°C und 50°C auf, wobei der thermische Ausdehnungskoeffizient räumlich um nicht mehr als 10 ppb/K variiert, und wobei eine Steigung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des TiO2-dotierten Quarzglases des Rohlings 4 bei einer Temperatur von 22°C bei weniger als 1,8 ppb/K2, ggf. bei weniger als 1,6 ppb/K2, oder sogar bei weniger als 1,35 ppb/K2 liegt. Das TiO2-dotierte Quarzglas des Rohlings 4 kann insbesondere einen Fluor-Gehalt zwischen 500 ppm und 5 % nach Gewicht aufweisen und die Steigung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des TiO2-dotierten Quarzglases bei einer Temperatur von 22°C kann bei weniger als 1,0 ppb/K2, ggf. bei weniger als 0,8 ppb/K2, bei weniger als 0,6 ppb/K2, oder sogar bei weniger als 0,4 ppb/K2 liegen. Ein TiO2-dotiertes Quarzglas mit diesen Eigenschaften weist deformiert sich bei Temperaturänderungen in seiner Umgebung nur in äußerst geringem Maß.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (13)

  1. Rohling (4) aus TiO2-dotiertem Quarzglas, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (4) Schlieren (6) aufweist, die einen Abstand (A) von weniger als 0,5 mm, bevorzugt von weniger als 0,3 mm, insbesondere von weniger als 0,05 mm oder von mehr als 0,5 mm, bevorzugt von mehr als 1 mm, besonders bevorzugt von mehr als 2 mm, insbesondere von mehr als 5 mm zueinander aufweisen, und dass die Schlieren (6) zumindest in einem zu einer Stirnseite (4a) des Rohlings (4) benachbarten Volumenbereich (7, 7a) jeweils unter einem Winkel (α) zwischen 70° und 110°, bevorzugt zwischen 80° und 100°, insbesondere zwischen 85° und 95° zur Stirnseite (4a) ausgerichtet sind.
  2. Rohling nach Anspruch 1, bevorzugt hergestellt in einem Soot-Prozess, bei dem die Schlieren (6) zumindest in einem zu einer Stirnseite (4a) des Rohlings (4) benachbarten Volumenbereich konzentrisch um eine Mittelachse (5) des Rohlings (4) angeordnet sind.
  3. Rohling nach Anspruch 1, bevorzugt hergestellt in einem Soot-Prozess oder durch Direktabscheidung, bei dem die Schlieren (6) zumindest in einem zu einer Stirnseite (4a) des Rohlings (4) benachbarten Volumenbereich entlang von zueinander parallelen Ebenen verlaufen.
  4. Rohling nach Anspruch 1, bevorzugt hergestellt in einem Soot-Prozess oder durch Direktabscheidung bei dem die Schlieren (6) zumindest in einem zu einer Stirnseite (4a) des Rohlings (4) benachbarten Volumenbereich im Wesentlichen zylindrisch oder im Wesentlichen sphärisch gekrümmt sind und bevorzugt einen Krümmungsradius (R) zwischen 0,1 m und 1,0 m aufweisen.
  5. Rohling nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das TiO2-dotierte Quarzglas des Rohlings (4) einen temperaturabhängigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten mit einer Nulldurchgangs-Temperatur in einem Temperaturbereich zwischen 20°C und 50°C aufweist, wobei der thermische Ausdehnungskoeffizient räumlich um nicht mehr als 10 ppb/K variiert, und wobei eine Steigung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des TiO2-dotierten Quarzglases bei einer Temperatur von 22°C bei weniger als 1,8 ppb/K2, bevorzugt bei weniger als 1,6 ppb/K2, insbesondere bei weniger als 1,35 ppb/K2 liegt.
  6. Rohling nach Anspruch 5, bei dem das TiO2-dotierte Quarzglas des Rohlings (4) einen Fluor-Gehalt zwischen 500 ppm und 5 % nach Gewicht aufweist und bei dem die Steigung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des TiO2-dotierten Quarzglases bei einer Temperatur von 22°C bei weniger als 1,0 ppb/K2, bevorzugt bei weniger als 0,8 ppb/K2, besonders bevorzugt bei weniger als 0,6 ppb/K2, insbesondere bei weniger als 0,4 ppb/K2 liegt.
  7. Optisches Element (8) für die EUV-Lithographie, insbesondere hergestellt aus einem Rohling (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optische Element (8) ein Substrat (7) aus TiO2-dotiertem Quarzglas mit einer Oberfläche (9) aufweist, auf die eine reflektierende Beschichtung (10) aufgebracht ist, wobei die Oberfläche (9) einen Rest-Passefehler mit konzentrischen ringförmigen Strukturen (6) aufweist, die einen Abstand (A) von weniger als 0,5 mm, bevorzugt von weniger als 0,3 mm, insbesondere von weniger als 0,05 mm oder von mehr als 0,5 mm, bevorzugt von mehr als 1 mm, besonders bevorzugt von mehr als 2 mm, insbesondere von mehr als 5 mm voneinander aufweisen und die einen Streulichtbeitrag von weniger als 0,2 %, bevorzugt von weniger als 0,1 %, insbesondere von weniger als 0,02 % erzeugen.
  8. Optisches Element (8) für die EUV-Lithographie, bevorzugt hergestellt aus einem Rohling (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optische Element (8) ein Substrat (7) aus TiO2-dotiertem Quarzglas mit einer Oberfläche (9) aufweist, an der eine reflektierende Beschichtung (10) aufgebracht ist, wobei die Oberfläche (9) einen Rest-Passefehler mit geraden, parallel verlaufenden Strukturen (6) oder mit gekrümmten, im Wesentlichen parallel verlaufenden Strukturen (6) mit einem Abstand (A) von weniger als 0,5 mm, bevorzugt von weniger als 0,3 mm, insbesondere von weniger als 0,05 mm oder von mehr als 0,5 mm, bevorzugt von mehr als 1 mm, besonders bevorzugt von mehr als 2 mm, insbesondere von mehr als 5 mm voneinander aufweisen und die einen Streulichtbeitrag von weniger als 0,2 %, bevorzugt von weniger als 0,1 %, insbesondere von weniger als 0,02 % erzeugen.
  9. Optisches Element (8) für die EUV-Lithographie, hergestellt aus einem Rohling (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das optische Element (8) zumindest in einem an eine Oberfläche (9), an der eine reflektierende Beschichtung (10) aufgebracht ist, angrenzenden Volumenbereich (7, 7a) konzentrisch um eine Mittelachse (5) angeordnete Schlieren (6) aufweist, wobei die Schlieren (6) jeweils unter einem Winkel (α) zwischen 70° und 110°, bevorzugt zwischen 80° und 100°, insbesondere zwischen 85° und 95° zu der Oberfläche (9) ausgerichtet sind und einen Abstand (A) von weniger als 0,5 mm, bevorzugt von weniger als 0,3 mm, insbesondere von weniger als 0,05 mm oder von mehr als 0,5 mm, bevorzugt von mehr als 1 mm, besonders bevorzugt von mehr als 2 mm, insbesondere von mehr als 5 mm zueinander aufweisen.
  10. Optisches Element (8) für die EUV-Lithographie, hergestellt aus einem Rohling (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das optische Element (8) zumindest in einem an eine Oberfläche (9), an der eine reflektierende Beschichtung (10) aufgebracht ist, angrenzenden Volumenbereich (7, 7a) in parallelen Ebenen verlaufende Schlieren (6) oder im Wesentlichen zylindrisch oder sphärisch gekrümmte Schlieren (6) bevorzugt mit einem Krümmungsradius (R) von jeweils zwischen 0,1 m und 1,0 m aufweist, wobei die Schlieren (6) jeweils unter einem Winkel (α) zwischen 70° und 110°, bevorzugt zwischen 80° und 100°, insbesondere zwischen 85° und 95° zu der Oberfläche (9) ausgerichtet sind und einen Abstand (A) von weniger als 0,5 mm, bevorzugt von weniger als 0,3 mm, insbesondere von weniger als 0,05 mm oder von mehr als 0,5 mm, bevorzugt von mehr als 1 mm, besonders bevorzugt von mehr als 2 mm, insbesondere von mehr als 5 mm zueinander aufweisen.
  11. Optisches Element nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem die reflektierende Beschichtung (10) zur Reflexion von unter streifendem Einfall auftreffender EUV-Strahlung (13) ausgebildet ist.
  12. EUV-Lithographiesystem, insbesondere EUV-Lithographieanlage (12), umfassend mindestens ein optisches Element (M2, M3, M4) nach einem der Ansprüche 7 bis
  13. EUV-Lithographiesystem nach Anspruch 12, bei dem die geraden, parallel verlaufenden Strukturen (6) oder die gekrümmten, im Wesentlichen parallel verlaufenden Strukturen (6) des Rest-Passefehlers an der Oberfläche (9) des optischen Elements (8) und/oder die in parallelen Ebenen verlaufenden Schlieren (6) oder die im Wesentlichen zylindrisch oder sphärisch gekrümmten Schlieren (6) in dem an die Oberfläche (9) angrenzenden Volumenbereich (7, 7a) des optischen Elements (8) im Wesentlichen senkrecht zu einer Scanrichtung (11) des EUV-Lithographiesystems (12) ausgerichtet sind.
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