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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein optisches Element, und insbesondere einen Kollektorspiegel einer EUV-Lichtquelle einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
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Stand der Technik
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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. einen Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
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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. Die Erzeugung des EUV-Lichtes kann mittels einer auf einer Plasma-Anregung basierenden EUV-Lichtquelle erfolgen, zu der 5 einen beispielhaften herkömmlichen Aufbau zeigt.
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Diese EUV-Lichtquelle weist zunächst einen CO2-Laser (in 5 nicht dargestellt) zur Erzeugung von Infrarotstrahlung 505 mit einer Wellenlänge von λ ≈ 10.6 μm auf, welche fokussiert durch eine in einem als Ellipsoid ausgebildeten Kollektorspiegel 510 vorhandene Öffnung 506 hindurch tritt und auf ein mittels einer Targetquelle 530 erzeugtes und einer Plasmazündungsposition zugeführtes Targetmaterial 501 (im Beispiel gebildet durch Zinntröpfchen 531) gelenkt wird. Die Infrarotstrahlung 505 heizt das in der Plasmazündungsposition befindliche Targetmaterial 501 derart auf, dass dieses in einen Plasmazustand übergeht und EUV-Strahlung abgibt. Der von der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage genutzte Spektralbereich kann beispielsweise λ ≈ 13.5 ± 0.5 nm betragen. Diese EUV-Strahlung wird über den Kollektorspiegel 510 auf einen Zwischenfokus IF (= “Intermediate Focus“) fokussiert und tritt durch diesen Zwischenfokus IF in eine nachfolgende Beleuchtungseinrichtung ein, deren Umrandung 540 lediglich angedeutet ist, und die für den Lichteintritt eine freie Öffnung 541 aufweist. Eine Lichtfalle 535 dient zur Verhinderung des direkten (d.h. ohne vorherige Reflexion am Kollektorspiegel 510 erfolgenden) Durchtritts der Infrarotstrahlung 505 in die Beleuchtungseinrichtung.
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Um sicherzustellen, dass möglichst nur die gewünschte EUV-Strahlung (und nicht die zur Plasmaanregung benötigte IR-Strahlung) über den Zwischenfokus IF in die Beleuchtungseinrichtung gelangt, ist es u.a. bekannt, zur Unterdrückung der IR-Strahlung eine Gitterstruktur in Form einer binären Facettenstruktur (als sogenanntes SPF-Gitter) auf dem Kollektorspiegel auszubilden, durch welche die IR-Strahlung aus dem über den Zwischenfokus IF führenden Nutzstrahlengang im Wege einer für die IR-Strahlung bewirkten destruktiven Interferenz herausgefiltert wird.
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Des Weiteren ist es u.a. bekannt, zur Sicherstellung einer möglichst exakten Positionierung des Kollektorspiegels als Positions- bzw. Justagemarker dienende Blendenbereiche auf der optischen Wirkfläche des Kollektorspiegels vorzusehen, von denen aus weder die o.g. IR-Strahlung noch die EUV- bzw. Nutzstrahlung zum Zwischenfokus gelangt und die somit über die entsprechend im Fernfeld erzeugten „dunklen“ Bereiche eine exakte Positionierung ermöglichen.
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Herkömmliche Ansätze zur Erzeugung der betreffenden Blendenbereiche bzw. Positionsmarker beinhalten ein lokales Aufrauen durch Aufbringen einer metallischen Beschichtung. Hierbei tritt jedoch in der Praxis das Problem auf, dass die Komplexität des ohnehin anspruchsvollen Herstellungsprozesses für den Kollektorspiegel aufgrund der zusätzlich eingeführten Aufrauungsschicht erhöht wird und zudem eine unerwünschte Beeinflussung der übrigen Beschichtungsschritte stattfinden kann, wobei z.B. auch die Gefahr von Schichtablösungen gegeben ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein optisches Element, und insbesondere einen Kollektorspiegel einer EUV-Lichtquelle einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, bereitzustellen, welches eine Positionierung über Blendenbereiche unter Vermeidung der vorstehend beschriebenen Probleme und mit reduziertem Fertigungsaufwand ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
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Ein erfindungsgemäßes optisches Element weist ein Substrat und eine optische Wirkfläche auf,
- – wobei die optische Wirkfläche einen Nutzbereich zur Reflexion auftreffender elektromagnetischer Strahlung wenigstens einer vorgegebenen Arbeitswellenlänge entlang eines Nutzstrahlengangs und wenigstens einen Blendenbereich zum Herausfiltern elektromagnetischer Strahlung der wenigstens einen vorgegebenen Arbeitswellenlänge aus diesem Nutzstrahlengang aufweist,
- – wobei der Nutzbereich und/oder der Blendenbereich eine Facettenstruktur aufweist, und
- – wobei sich Nutzbereich und Blendenbereich hinsichtlich der lokalen Flächenneigung der jeweiligen Facettenstruktur relativ zum Substrat voneinander unterscheiden.
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Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, eine Realisierung eines Blendenbereichs z.B. zur Bereitstellung der vorstehend beschriebenen Positionsmarker ohne Einfügung einer zusätzlichen Schicht (z.B. einer metallischen Aufrauschicht) in den gesamten Schichtaufbau des Spiegels dadurch zu realisieren, dass die gewünschte Blendenwirkung durch ein lokal abweichendes Strukturieren im Vergleich zum Nutzbereich der optischen Wirkfläche des optischen Elements erfolgt.
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Dabei macht sich die Erfindung insbesondere den Umstand zu Nutze, dass wie eingangs beschrieben etwa auf einem Kollektorspiegel einer EUV-Lichtquelle typischerweise ohnehin eine Gitter bzw. Facettenstruktur zum Herausfiltern unerwünschter Strahlungsanteile vorgesehen ist, so dass zur Erzeugung der erfindungsgemäßen „abweichenden Strukturierung“ im Blendenbereich lediglich in fertigungstechnisch vergleichsweise einfacher Weise eine Nachbearbeitung dieser Struktur (z.B. durch Drehen oder Fräsen) erfolgen kann. Aufgrund eines Wegfalls des Erfordernisses der Einbringung zusätzlicher Schichten in den gesamten Schichtaufbau des optischen Elements bzw. Kollektorspiegels wird somit die Komplexität des Herstellungsprozesses signifikant reduziert, wobei auch die eingangs beschriebene Gefahr etwa von Schichtablösungen vermieden werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Nutzbereich eine erste Facettenstruktur auf und der Blendenbereich weist eine zweite Facettenstruktur auf, wobei sich die lokale Flächenneigung relativ zum Substrat in der zweiten Facettenstruktur von der mittleren Flächenneigung relativ zum Substrat in der ersten Facettenstruktur über einen Flächenanteil von wenigstens 90% des Blendenbereichs um wenigstens 5mrad, insbesondere um wenigstens 10mrad, unterscheidet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Facettenstruktur eine SPF-Struktur zum Herausfiltern eines unerwünschten Strahlungsanteils der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung.
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Gemäß einer Ausführungsform ist eine der Facettenstrukturen eine Binärstruktur.
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Gemäß einer Ausführungsform ist wenigstens eine der Facettenstrukturen eine Blaze- oder Sägezahnstruktur.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Nutzbereich oder der Blendenbereich als Planfläche ausgebildet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das optische Element ein Spiegel, insbesondere ein Kollektorspiegel einer EUV-Lichtquelle.
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Die Erfindung betrifft weiter eine EUV-Lichtquelle, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit einem Kollektorspiegel, wobei dieser Kollektorspiegel ein optisches Element mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen ist, sowie eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer solchen EUV-Lichtquelle.
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Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements, insbesondere mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen, wobei auf ein Substrat ein Reflexionsschichtsystem aufgebracht wird, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
- – Durchführen einer ersten Strukturierung der optischen Wirkfläche zum Erzeugen einer ersten Facettenstruktur; und
- – Durchführen einer zweiten Strukturierung in einem Teilbereich der optischen Wirkfläche zum Erzeugen einer zweiten Facettenstruktur, wobei sich die lokale Flächenneigung der zweiten Facettenstruktur relativ zum Substrat von der lokalen Flächenneigung der ersten Facettenstruktur relativ zum Substrat unterscheidet.
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Lediglich beispielhaft kann etwa zur Durchführung der zweiten Strukturierung das optische Element noch eine gewisse Zeitspanne auf einer Fräs- oder Drehmaschine in den Blendenbereichen zu Erzeugung einer in diesen Bereichen abweichenden Flächenneigung weiterbearbeitet werden.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigen:
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1–2 schematische Darstellungen zur Erläuterung des prinzipiellen Aufbaus eines erfindungsgemäßen optischen Elements in Form eines Kollektorspiegels;
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3–4 schematische Darstellungen zur Erläuterung möglicher weiterer Ausführungsformen der Erfindung; und
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5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines möglichen herkömmlichen Aufbaus einer EUV-Lichtquelle in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Weiteren wird zunächst ein beispielhafter Aufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Überwachung der Kontamination eines Spiegels in Form eines Kollektorspiegels einer EUV-Lichtquelle in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage unter Bezugnahme auf die schematische Abbildung von 1 in einer ersten Ausführungsform beschrieben.
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1 zeigt zunächst – ausgehend von dem bekannten, bereits anhand von 5 erläuterten herkömmlichen Aufbau einer EUV-Lichtquelle – einen Kollektorspiegel 100, wobei von einem CO2-Laser erzeugte Infrarotstrahlung 105 durch eine in dem Kollektorspiegel 100 vorhandene Öffnung hindurchtritt und auf ein in einer Plasmazündungsposition befindliches Targetmaterial 101 (z.B. ein Zinntröpfchen) auftrifft. Die von diesem Targetmaterial 101 nach Übergang in den Plasmazustand abgegebene EUV-Strahlung (z.B. mit einer Wellenlänge von 13.5nm) wird in für sich bekannter Weise über einen Zwischenfokus IF in eine nachfolgende Beleuchtungseinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage entlang eines Nutzstrahlengangs eingekoppelt.
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Gemäß 1 weist der Kollektorspiegel 100 auf einem Substrat 111 in für sich bekannter Weise eine erste Facettenstruktur 112 auf, deren Funktion darin besteht, die in der Beleuchtungseinrichtung unerwünschte IR-Strahlung aus dem Nutzstrahlengang herauszufiltern, was typischerweise im Wege einer für diese IR-Strahlung bewirkten destruktiven Interferenz erreicht wird. Mit anderen Worten wird durch diese erste Facetten- bzw. Gitterstruktur (als SPF-Struktur) erreicht, dass nach Möglichkeit nur die elektromagnetische Nutzstrahlung bzw. EUV-Strahlung über den Zwischenfokus IF in die Beleuchtungseinrichtung gelangt.
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Des Weiteren weist der Kollektorspiegel 100 gemäß 1 als Positionier- bzw. Justagemarker dienende Blendenbereiche 120 auf, wobei im Ausführungsbeispiel gemäß 2 drei solcher Blendenbereiche 120 über die optische Wirkfläche des Kollektorspiegels 100 verteilt angeordnet sein können. Die Funktion dieser Blendenbereiche 120 besteht darin, zusätzlich zu der vorstehend genannten unerwünschten IR-Strahlung auch die elektromagnetische Nutzstrahlung bzw. EUV-Strahlung aus dem Nutzstrahlengang herauszufiltern bzw. daran zu hindern, zum Zwischenfokus IF zu gelangen, um eine exakte Positionierung des Kollektorspiegels 100 zu ermöglichen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind nun diese Blendenbereiche 120 nicht durch Erzeugung einer zusätzlichen (z.B. metallischen Aufrauungs-)Schicht gebildet, sondern erfüllen ihre vorstehend beschriebene Funktion dadurch, dass sie im Vergleich zu der vorstehend beschriebenen ersten Facettenstruktur 112 andersartig strukturiert sind, wobei insbesondere eine zweite Facettenstruktur 122 in den Blendenbereichen 120 vorgesehen sein kann.
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Im einem konkreten Ausführungsbeispiel kann in den Blendenbereichen z.B., wie im Weiteren noch näher erläutert, anstelle einer durch eine erste Facettenstruktur gebildeten Binärstruktur eine zweite Facettenstruktur in Form einer Blaze- bzw. Sägezahnstruktur vorhanden sein. In weiteren Ausführungsbeispielen kann auch eine z.B. sinusförmige Facettenstruktur in den Blendenbereichen ausgebildet sein.
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Wesentlich für die Funktion der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Blendenbereiche 120 ist, dass sich der (die erste Facettenstruktur 112 aufweisende) Nutzbereich 110 und der (die zweite Facettenstruktur aufweisende) Blendenbereich 120 hinsichtlich der lokalen Flächenneigung der jeweiligen Facettenstruktur relativ zum Substrat hinreichend voneinander unterscheiden. Vorzugsweise unterscheidet sich hierbei die lokale Flächenneigung relativ zum Substrat 111 in der zweiten Facettenstruktur über einen Flächenanteil von wenigstens 90% des Blendenbereichs 120 von der mittleren Flächenneigung relativ zum Substrat 111 in der ersten Facettenstruktur 112 um wenigstens 5mrad, insbesondere um wenigstens 10mrad.
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Die Erfindung ist im Übrigen hinsichtlich der konkreten Ausgestaltung der auf dem Nutzbereich 110 bzw. dem Blendenbereich 120 vorhandenen Facettenstrukturen nicht weiter eingeschränkt.
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So zeigt lediglich beispielhaft 3 in Kombination mit einem Nutzbereich in Form einer binären Facettenstruktur 312 auf einem Substrat 311 unterschiedliche geeignete Facettenstrukturen im Blendenbereich, wobei hier als alternative Ausgestaltungen zwei voneinander verschiedene Blaze- bzw. Sägezahnstrukturen 322, 332 sowie eine sinusförmige Struktur 342 schematisch dargestellt sind.
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4 zeigt zur Veranschaulichung weiterer Ausführungsbeispiele in Kombination mit einem Nutzbereich in Form einer Blaze- bzw. Sägezahnstruktur 412 (mit lokaler Flächenneigung ϕ relativ zum Substrat 411) als alternative Ausgestaltungen zwei voneinander (und von der Sägezahnstruktur 412) verschiedene Blaze- bzw. Sägezahnstrukturen 422, 432 sowie eine Binärstruktur 442. Ebenfalls dargestellt ist eine mögliche Ausgestaltung des Blendenbereichs als Planfläche 452.
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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.
