DE102017211824A1

DE102017211824A1 - Mirror, in particular for a microlithographic projection exposure apparatus

Info

Publication number: DE102017211824A1
Application number: DE102017211824.5A
Authority: DE
Inventors: Dirk Schaffer; Jens Prochnau; Marwene Nefzi
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2017-09-21

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit einem Substrat (10, 20, 30), welches ein erstes Material aufweist, einem Reflexionsschichtsystem und einer Schutzblende (12, 22, 32), welche mechanisch an das Substrat (10, 20, 30) angebunden ist und sich über einen nicht von dem Reflexionsschichtsystem bedeckten Bereich des Substrats (12, 22, 32) erstreckt, wobei diese Schutzblende (12, 22, 32) ein zweites Material aufweist, wobei sich das erste Material und das zweite Material im Wert des Wärmeausdehnungskoeffizienten über einen vorgegebenen Betriebstemperaturbereich hinweg um weniger als 1∙10–6K–1 unterscheiden und wobei die Schutzblende (12, 22, 32) ferner eine in Bezug auf Wasserstoff-Radikale resistente Beschichtung (14, 24) aufweist.The invention relates to a mirror, in particular for a microlithographic projection exposure apparatus, comprising a substrate (10, 20, 30) comprising a first material, a reflective layer system and a protective screen (12, 22, 32) which is mechanically fixed to the substrate (10, 20, 30). 20, 30) and extends over a portion of the substrate (12, 22, 32) not covered by the reflective layer system, said protective screen (12, 22, 32) comprising a second material, said first material and said second material Differ in thermal expansion coefficient value by less than 1∙ 10-6K-1 over a given operating temperature range, and wherein the protective shield (12, 22, 32) further comprises a hydrogen radical resistant coating (14, 24).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft einen Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.The invention relates to a mirror, in particular for a microlithographic projection exposure apparatus.

Stand der TechnikState of the art

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. Microlithography is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits or LCDs. The microlithography process is carried out in a so-called projection exposure apparatus which has an illumination device and a projection objective. The image of a mask (= reticle) illuminated by means of the illumination device is here projected onto a substrate (eg a silicon wafer) coated with a photosensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection objective in order to apply the mask structure to the photosensitive coating of the Transfer substrate.

In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, z.B. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13nm oder etwa 7nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet.In projection lenses designed for the EUV field, e.g. at wavelengths of e.g. about 13nm or about 7nm, mirrors are used as optical components for the imaging process, due to the lack of availability of suitable translucent refractive materials.

Um im Betrieb einer Projektionsbelichtungsanlage u.a. einen Reflexionsverlust der Spiegel durch in das jeweilige optische System eindringende Kontaminanten zu vermeiden, ist es bekannt, die unmittelbare Umgebung der betreffenden Spiegel mit einer Atmosphäre aus z.B. Wasserstoff als „Spülgas“ zu beaufschlagen, welches das Eindringen unerwünschter Kontaminanten im optischen System in die unmittelbare Umgebung dieser Spiegel verhindert. In the operation of a projection exposure system u.a. To avoid reflection loss of the mirrors by contaminants entering the respective optical system, it is known to provide the immediate surroundings of the respective mirrors with an atmosphere of e.g. Hydrogen as a "purge gas" to act, which prevents the ingress of unwanted contaminants in the optical system in the immediate vicinity of these mirrors.

Dabei tritt jedoch in der Praxis das Problem auf, dass der Wasserstoff durch die die Projektionsbelichtungsanlage im Betrieb durchlaufende elektromagnetische Nutzstrahlung bzw. EUV-Strahlung ionisiert werden kann, wobei hierbei entstehende Wasserstoff-Radikale wiederum ein Ausgasen insbesondere von Silizium aus dem jeweiligen Spiegelsubstratmaterial bewirken können. Infolgedessen in der jeweiligen Spiegelumgebung gebildete Siliziumverbindungen (insbesondere Silane) können sich wiederum auf den optischen Wirkflächen der Spiegel niederschlagen und haben dann einen unerwünschten Reflexionsverlust und somit eine Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit der Projektionsbelichtungsanlage bis hin zu einem Ausfall der betreffenden optischen Komponenten zur Folge. In practice, however, the problem arises that the hydrogen can be ionized by the electromagnetic useful radiation or EUV radiation passing through the projection exposure apparatus during operation, whereby hydrogen radicals which are formed can in turn cause outgassing, in particular of silicon, from the respective mirror substrate material. As a result, formed in the respective mirror environment silicon compounds (in particular silanes) may in turn be reflected on the optical effective surfaces of the mirror and then have an undesirable reflection loss and thus an impairment of the performance of the projection exposure system to a failure of the optical components concerned.

Der vorstehend beschriebene Effekt des Ausgasens insbesondere von Silizium aus den jeweiligen Spiegelsubstratmaterialien tritt insbesondere in Bereichen auf, wo das jeweilige Spiegelsubstratmaterial insofern „freiliegt“, als es nicht durch ein (die eigentliche „Spiegelschicht“ bildendes und zugleich ein Eindringen von Wasserstoff-Radikalen behinderndes) Reflexionsschichtsystem bedeckt ist. The above-described effect of outgassing, in particular of silicon, from the respective mirror substrate materials occurs in particular in areas where the respective mirror substrate material is "exposed" in that it is not damaged by a (the actual "mirror layer" forming and at the same time hindering penetration of hydrogen radicals). Reflective layer system is covered.

Ein beispielhaftes Szenario, in welchem das vorstehend beschriebene Problem gravierend sein kann, liegt bei Spiegeln mit einer (z.B. zentralen) Spiegelöffnung bzw. einer Obskurationsöffnung vor, wie sie insbesondere bei hochaperturigen Systemen zur Ermöglichung des Lichtdurchtritts trotz der vergleichsweise großen Spiegelflächen gegebenenfalls benötigt werden. Bei solchen, einen Durchbruch für den Lichtdurchtritt aufweisenden Spiegeln wird nämlich das vorstehend beschriebene Problem dadurch verstärkt, als infolge der Konzentration der Intensität der EUV-Strahlung auf ein vergleichsweise kleines Volumen im Bereich des betreffenden Durchbruchs auch der Effekt der Bildung von Wasserstoff-Radikalen vergleichsweise ausgeprägt ist. Dabei kommt erschwerend hinzu, dass die besagten Durchbrüche bzw. Obskurationsöffnungen typischerweise nach hochpräziser Fertigung der optischen Wirkfläche des Spiegels in einem nachträglichen Prozessschritt ausgebildet werden, wodurch anschließende Schutzmaßnahmen zum Schutz des Spiegelsubstratmaterials ohne gleichzeitige Beschädigung oder Beeinträchtigung der optischen Wirkfläche in fertigungstechnischer Hinsicht nur noch sehr eingeschränkt möglich sind. Hierbei tritt u.a. auch das Problem auf, dass durch derartige Schutzmaßnahmen unerwünschte, den Spiegel deformierende mechanische Spannungen infolge von Differenzen in der Wärmeausdehnung der jeweiligen Materialien oder aufgrund von Schichtspannungen erzeugt werden können.An exemplary scenario in which the problem described above can be severe is in mirrors having a (e.g., central) mirror opening, or obscuration opening, as may be needed, particularly in high-aperture systems to facilitate light transmission despite the comparatively large mirror surfaces. In fact, in such mirrors which penetrate the light passing through, the problem described above is exacerbated by the fact that the effect of the formation of hydrogen radicals is also comparatively pronounced as a result of the concentration of the intensity of the EUV radiation in a comparatively small volume in the area of the aperture in question is. This complicates the fact that the said breakthroughs or obscuration openings are typically formed after high-precision production of the optical effective surface of the mirror in a subsequent process step, whereby subsequent protective measures for the protection of the mirror substrate material without simultaneous damage or impairment of the optical effective surface in manufacturing terms only very limited possible are. Here u.a. also the problem that such protective measures unwanted, the mirror deforming mechanical stresses due to differences in the thermal expansion of the respective materials or due to layer stresses can be generated.

Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2014 222 534 A1 , DE 10 2014 216 240 A1 , WO 2012/136420 A1 und EP 2 905 637 A1 verwiesen.The prior art is merely an example DE 10 2014 222 534 A1 . DE 10 2014 216 240 A1 . WO 2012/136420 A1 and EP 2 905 637 A1 directed.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, bereitzustellen, bei welchem im Betrieb des Spiegels eine Beeinträchtigung der Reflexionseigenschaften durch Wasserstoff-Radikale möglichst weitgehend vermieden wird.Against the above background, it is an object of the present invention to provide a mirror, in particular for a microlithographic projection exposure apparatus, in which an impairment of the reflection properties by hydrogen radicals is avoided as far as possible during operation of the mirror.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. This object is solved by the features of independent claim 1.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, auf:

– ein Substrat, welches ein erstes Material aufweist;
– ein Reflexionsschichtsystem; und
– eine Schutzblende, welche mechanisch an das Substrat angebunden ist und sich über einen nicht von dem Reflexionsschichtsystem bedeckten Bereich des Substrats erstreckt;
– wobei diese Schutzblende ein zweites Material aufweist, wobei sich das erste Material und das zweite Material im Wert ihres Wärmeausdehnungskoeffizienten über einen vorgegebenen Betriebstemperaturbereich hinweg um weniger als 1∙10^–6K^–1 unterscheiden; und
– wobei die Schutzblende ferner eine in Bezug auf Wasserstoff-Radikale resistente Beschichtung aufweist.

According to one aspect of the invention, a mirror, in particular for a microlithographic projection exposure apparatus, has:

A substrate comprising a first material;
A reflective layer system; and
A shield which is mechanically bonded to the substrate and extends over a portion of the substrate not covered by the reflective layer system;
- This guard has a second material, wherein the first material and the second material in the value of their thermal expansion coefficient over a predetermined operating temperature range away by less than 1 ∙ 10 ^-6 K ^-1 differ; and
Wherein the protective shield further comprises a hydrogen radical resistant coating.

Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, das eingangs beschriebene Problem der Degradation von Spiegelflächen aufgrund des schädlichen Einflusses von unter EUV-Bestrahlung erzeugten Wasserstoff-Radikalen dadurch zu verhindern bzw. abzumildern, dass eine Schutzblende mit einer in Bezug auf Wasserstoff-Radikale resistenten Beschichtung eingesetzt wird. The invention is based in particular on the concept of preventing or mitigating the problem of the degradation of mirror surfaces caused at the outset by the harmful influence of hydrogen radicals produced under EUV irradiation by using a protective screen with a coating resistant to hydrogen radicals becomes.

Dadurch, dass diese Schutzblende ferner ein Material aufweist, welches mit dem Spiegelsubstratmaterial entweder identisch ist oder sich von diesem im Wert des Wärmeausdehnungskoeffizienten nur geringfügig unterscheidet, können thermisch bedingte, mechanische Spannungseinträge in das Spiegelsubstratmaterial und hiermit einhergehende Deformationen der optischen Wirkfläche des Spiegels aufgrund des Vorhandenseins der Schutzblende minimiert werden. Da nämlich die eigentliche Schutzwirkung in Bezug auf Wasserstoff-Radikale durch die erfindungsgemäß auf der Schutzblende vorhandene Beschichtung (welche sich im Wert des Wärmeausdehnungskoeffizienten typischerweise signifikant vom Spiegelsubstratmaterial unterscheidet) bereitgestellt und somit funktionell von dem übrigen (zweiten) Material der Schutzblende getrennt ist, treten etwaige thermisch induzierte mechanische Spannungen und hiermit einhergehende Deformationen nur noch auf Seiten der Schutzblende, nicht jedoch auf Seiten des Spiegelsubstratmaterials auf.By virtue of the fact that this protective screen also comprises a material which is either identical to the mirror substrate material or only slightly different from it in the coefficient of thermal expansion, thermally induced, mechanical stress entries into the mirror substrate material and associated deformations of the optical effective area of the mirror can occur due to the presence of this the protective cover can be minimized. Namely, since the actual protective effect with respect to hydrogen radicals is provided by the present invention on the protective coating (which is typically significantly different in the value of the coefficient of thermal expansion of the mirror substrate material), and thus functionally separated from the remaining (second) material of the protective screen, any occur thermally induced mechanical stresses and associated deformations only on the side of the protective cover, but not on the side of the mirror substrate material.

Hierbei kommt der Umstand vorteilhaft hinzu, dass die erfindungsgemäß zum Schutz vor Wasserstoff-Radikalen bestimmte Beschichtung relativ zur erfindungsgemäßen Schutzblende insgesamt (deren Dicke z.B. größenordnungsmäßig 1mm betragen kann) mit vergleichsweise geringer Dicke (z.B. im Bereich von 100nm) ausgestaltet sein kann, wodurch auch auf Seiten der Schutzblende der Effekt unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten der voneinander verschiedenen Materialien gering gehalten werden kann. In this case, the fact that the coating according to the invention intended to protect against hydrogen radicals as a whole (whose thickness may be, for example, 1 mm in size) with comparatively small thickness (eg in the region of 100 nm) relative to the protective cover according to the invention is also advantageous Side of the protective cover, the effect of different thermal expansion coefficients of different materials can be kept low.

In Ausführungsformen der Erfindung kann die erfindungsgemäße Schutzblende Abschnitte unterschiedlicher Dicke aufweisen, wobei diese Abschnitte wiederum aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein können, um z.B. den jeweils im Bereich des Spiegels gegebenenfalls vorhandenen, unterschiedlichen Bauraumbedingungen Rechnung zu tragen. So kann insbesondere im Bereich einer (für den Strahldurchtritt vorhandenen) Spiegelöffnung die Dicke der Schutzblende im Vergleich zu anderen Abschnitten (z.B. den mechanischen Anbindungsstellen der Schutzblende am Substrat) reduziert sein. Hierbei kann die konkrete Geometrie insbesondere derart gewählt werden, dass eine insoweit innerhalb der Schutzblende vorhandene Fügestelle zwischen Materialien unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten vergleichsweise weit entfernt ist von den jeweiligen Positionen der mechanischen Anbindung der Schutzblende an das Spiegelsubstratmaterial mit der Folge, dass wiederum die Einleitung unerwünschter mechanischer Spannungen und damit einhergehende Deformationen in das Spiegelsubstratmaterial minimiert werden können. Besitzen die Fügestellen einen kleineren Abstand (D2) bzw. eine kürzere Länge als die Anbindestellen (D1), werden durch die geringere Dehnungslänge die Temperaturspannung und damit einhergehende Deformationen vorteilhaft reduziert.In embodiments of the invention, the protective screen according to the invention may comprise sections of different thickness, which sections in turn may be made of different materials, e.g. to take into account the different installation space conditions which may be present in the area of the mirror. Thus, in particular in the region of a mirror opening (present for the beam passage), the thickness of the protective screen can be reduced in comparison with other sections (for example the mechanical attachment sites of the protective screen on the substrate). In this case, the specific geometry can in particular be chosen such that a joint between materials of different coefficients of thermal expansion which is present within the protective screen is comparatively far removed from the respective positions of the mechanical connection of the protective screen to the mirror substrate material, which in turn leads to the initiation of undesired mechanical stresses and strains concomitant deformations in the mirror substrate material can be minimized. If the joints have a smaller spacing (D2) or a shorter length than the bonding sites (D1), the lower expansion length advantageously reduces the temperature stress and associated deformations.

Des Weiteren kann in einer solchen Ausgestaltung gegebenenfalls die zum Schutz vor Wasserstoff-Radikalen dienende Beschichtung auf den Bereich der mechanischen Anbindung zwischen Schutzblende und Spiegelsubstratmaterial beschränkt werden, wobei ausgenutzt werden kann, dass im übrigen Bereich (z.B. im Bereich der besagten Spiegelöffnung) die Dicke der Schutzblende und somit auch der Wärmeausdehnungseffekt vergleichsweise gering ist.Furthermore, in such an embodiment, if appropriate, the coating serving to protect against hydrogen radicals can be limited to the area of the mechanical connection between the protective panel and the mirror substrate material, whereby it can be exploited that the thickness of the remaining area (eg in the region of said mirror opening) Protective shield and thus the thermal expansion effect is comparatively low.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der vorgegebene Betriebstemperaturbereich ein Temperaturintervall von wenigstens 10K, insbesondere wenigstens 15K.According to one embodiment, the predetermined operating temperature range comprises a temperature interval of at least 10K, in particular at least 15K.

Gemäß einer Ausführungsform sind das erste Material und das zweite Material identisch.According to one embodiment, the first material and the second material are identical.

Gemäß einer Ausführungsform ist das zweite Material Titandioxid(TiO₂)-dotiertes Quarzglas.According to one embodiment, the second material is titanium dioxide (TiO ₂ ) -doped quartz glass.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Beschichtung wenigstens eine metallische Schicht auf. According to one embodiment, the coating has at least one metallic layer.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Beschichtung ein Vielfachschichtsystem auf.According to one embodiment, the coating has a multilayer system.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Schutzblende einen das zweite Material aufweisenden ersten Abschnitt und einen ein drittes Material aufweisenden zweiten Abschnitt auf, wobei das dritte Material von dem zweiten Material verschieden ist.According to one embodiment, the protective panel has a first portion having the second material and a second portion having a third material, wherein the third material is different from the second material.

Gemäß einer Ausführungsform weist der zweite Abschnitt im Vergleich zum ersten Abschnitt eine geringere Dicke auf.According to one embodiment, the second section has a smaller thickness compared to the first section.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Beschichtung auf dem ersten Abschnitt vorhanden.According to one embodiment, the coating is present on the first section.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Beschichtung nicht auf dem zweiten Abschnitt vorhanden.According to one embodiment, the coating is not present on the second section.

Gemäß einer Ausführungsform ist das dritte Material in Bezug auf Wasserstoff-Radikale resistent. In one embodiment, the third material is resistant to hydrogen radicals.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Spiegel eine für den Lichtdurchtritt vorgesehene Spiegelöffnung auf.According to one embodiment, the mirror has a mirror opening provided for the passage of light.

Dabei kann der zweite Abschnitt im Bereich der Spiegelöffnung angeordnet sein.In this case, the second section may be arranged in the region of the mirror opening.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Schutzblende wenigstens einen Entkopplungsabschnitt zur Reduzierung einer durch die Schutzblende auf das Substrat übertragenen mechanischen Spannung auf.According to one embodiment, the protective screen has at least one decoupling section for reducing a mechanical tension transmitted to the substrate by the protective screen.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Spiegel für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30nm, insbesondere von weniger als 15nm, ausgelegt.According to one embodiment, the mirror is designed for a working wavelength of less than 30 nm, in particular less than 15 nm.

Die Erfindung betrifft weiter ein optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, welches wenigstens einen Spiegel mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweist.The invention further relates to an optical system of a microlithographic projection exposure apparatus which has at least one mirror with the features described above.

Die Erfindung betrifft ferner auch eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Beleuchtungseinrichtung im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage eine in einer Objektebene des Projektionsobjektivs befindliche Maske beleuchtet und das Projektionsobjektiv Strukturen auf dieser Maske auf eine in einer Bildebene des Projektionsobjektivs befindliche lichtempfindliche Schicht abbildet, wobei die Projektionsbelichtungsanlage einen Spiegel mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweist.The invention further relates to a microlithographic projection exposure apparatus having a lighting device and a projection lens, wherein the illumination device illuminates a mask located in an object plane of the projection lens during operation of the projection exposure apparatus and the projection objective images structures on this mask onto a photosensitive layer located in an image plane of the projection lens, wherein the projection exposure apparatus comprises a mirror having the features described above.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen. Further embodiments of the invention are described in the description and the dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Spiegels gemäß einer Ausführungsform; 1 a schematic representation for explaining the structure of a mirror according to the invention according to an embodiment;

2–3 schematische Darstellungen zur Erläuterung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Spiegels in weiteren Ausführungsformen; und 2 - 3 schematic representations for explaining the structure of a mirror according to the invention in further embodiments; and

4 eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage. 4 a schematic representation of a designed for operation in the EUV projection exposure system.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Im Weiteren werden zunächst Aufbau und Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Spiegels in einer ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die lediglich schematische Abbildung von 1 beschrieben. In the following, construction and mode of operation of a mirror according to the invention in a first embodiment will first be described with reference to the merely schematic illustration of FIG 1 described.

Der Spiegel weist in für sich bekannter Weise ein Substrat 10 sowie ein Reflexionsschichtsystem (nicht dargestellt) auf, wobei das Reflexionsschichtsystem lediglich beispielhaft und in für sich bekannter Weise eine alternierende Abfolge von Molybdän (Mo)- und Silizium(Si)-Schichten aufweisen kann. Die optische Wirkfläche ist mit „11“ bezeichnet. In weiteren Ausführungsformen kann es sich bei dem Spiegel auch um einen für den Betrieb unter streifendem Einfall ausgelegten Spiegel („GI-Spiegel“, GI = „Grazing Incidence“) handeln, wobei der Spiegel in diesem Falle auf dem Substrat 10 eine Einzelschicht aus z.B. Ruthenium (Ru) aufweisen kann. The mirror has a substrate in a manner known per se 10 and a reflection layer system (not shown), wherein the reflection layer system can have an alternating sequence of molybdenum (Mo) and silicon (Si) layers only by way of example and in a manner known per se. The optical effective area is designated by "11". In further embodiments, the mirror may also be a grazing incidence mirror ("GI mirror", GI = "grazing incidence"), the mirror in this case being on the substrate 10 a single layer of, for example, ruthenium (Ru) may have.

Geeignete Spiegelsubstratmaterialien sind – je nach Einsatzort des Spiegels in einer Projektionsbelichtungsanlage – z.B. Titandioxid (TiO₂)-dotiertes Quarzglas, wobei lediglich beispielhaft (und ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) die unter den Markenbezeichnungen ULE^® (der Firma Corning Inc.) oder Zerodur^® (der Firma Schott AG) vertriebenen Materialien verwendbar sind. Ein weiteres mögliches Spiegelsubstratmaterial ist je nach Einsatzort des Spiegels Silizium (Si).Suitable mirror substrate materials are - depending on the location of the mirror in a projection exposure equipment - eg titanium dioxide (TiO ₂ ) -doped quartz glass, which by way of example (and without the invention being limited thereto) under the brand names ULE ^® (Corning Inc.) or usable Zerodur ^® (Schott AG) distributed materials. Another possible mirror substrate material is silicon (Si) depending on the location of the mirror.

Gemäß 1 ist der Spiegel mit einer den Lichtdurchtritt im Betrieb des Spiegels ermöglichenden Spiegelöffnung versehen. In dem inneren, lochseitigen Randbereich ist das Substrat 10 nicht von dem Reflexionsschichtsystem bedeckt mit der Folge, dass ohne weitere Maßnahmen in der Umgebung des Spiegels befindliche Wasserstoff-Radikale, welche wie eingangs beschrieben im Betrieb des Spiegels in Wasserstoffatmosphäre unter Einwirkung von EUV-Strahlung erzeugt werden können, in unerwünschter Weise zum Ausgasen von Silizium (Si) aus dem Spiegelsubstratmaterial und schließlich zum Niederschlag hieraus gebildeter siliziumhaltiger Komponenten auf der optischen Wirkfläche und damit letztlich zu einem Reflexionsverlust führen können. According to 1 is the mirror with a light passage in the operation of the mirror enabling mirror opening. In the inner, hole-side edge region is the substrate 10 not covered by the reflective layer system, with the result that without further measures in the vicinity of the mirror located hydrogen radicals, which can be generated as described above in the operation of the mirror in a hydrogen atmosphere under the action of EUV radiation, undesirably for the outgassing of silicon (Si) from the mirror substrate material and finally to the precipitation thereof formed silicon-containing components on the optical active surface and thus ultimately can lead to a loss of reflection.

Zur Vermeidung dieses wasserstoffinduzierten Ausgasungseffektes ist nun erfindungsgemäß eine Schutzblende 12 vorgesehen, welche den nicht von dem Reflexionsschichtsystem bedeckten Bereich des Substrats 10 abdeckt. Auf diese Weise kann ein Vordringen von Wasserstoff-Radikalen in den freiliegenden bzw. nicht vom Reflexionsschichtsystem bedeckten Bereich des Substrats 10 zumindest weitgehend verhindert werden.To avoid this hydrogen-induced Ausgasungseffektes is now according to the invention a protective shield 12 provided, which not covered by the reflective layer system region of the substrate 10 covers. In this way, penetration of hydrogen radicals into the exposed or not covered by the reflective layer system region of the substrate 10 be at least largely prevented.

Gemäß 1 weist die Schutzblende 12 einen Träger 13 sowie eine auf diesem Träger 13 vorhandene Beschichtung 14 auf. Während der Träger 13 aus einem (zweiten) Material hergestellt ist, welches mit dem (ersten) Material des Substrats 10 entweder identisch ist oder sich hiervon im Wert des Wärmeausdehnungskoeffizienten nur geringfügig unterscheidet (wobei das erste und das zweite Material z.B. aus der Gruppe ausgewählt sein können, welche ULE^®, Zerodur^®, Cordierite und Quarzglas enthält), handelt es sich bei der Beschichtung 14 um eine in Bezug auf Wasserstoff-Radikale resistente Beschichtung, welche insbesondere eine oder mehrere metallische Schichten aufweisen kann. In Ausführungsformen der Erfindung kann es sich bei der Beschichtung 14 z.B. um einen Vielfachschichtstapel aus einer Vielzahl alternierend aufeinanderfolgender Molybdän (Mo)- und Silizium(Si)-Schichten handeln. In einer weiteren Ausführungsform kann es sich bei der Beschichtung 14 auch um eine Einzelschicht aus z.B. Ruthenium (Ru) handeln. According to 1 has the protective cover 12 a carrier 13 and one on this carrier 13 existing coating 14 on. While the carrier 13 is made of a (second) material, which with the (first) material of the substrate 10 either identical or different therefrom in the value of the thermal expansion coefficient only slightly (the first and the second material, for example, from the group may be selected which contains ULE ^®, Zerodur ^®, cordierite and quartz glass), it is in the coating 14 a hydrogen radical resistant coating, which may in particular comprise one or more metallic layers. In embodiments of the invention, the coating may be 14 For example, a multi-layer stack of a plurality of alternating successive molybdenum (Mo) and silicon (Si) layers act. In a further embodiment, it may be in the coating 14 also a single layer of eg ruthenium (Ru) act.

Gemäß 1 erfolgt die mechanische Anbindung der Schutzblende 12 bzw. des zu dieser gehörenden Trägers 13 an das Substrat 10 über wenigstens eine mechanische Anbindung 15. Aufgrund der zumindest nahezu identischen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Spiegelsubstratmaterial und dem Trägermaterial (welches wegen der vorhandenen Beschichtung 14 selbst keine Schutzwirkung in Bezug auf Wasserstoff-Radikale bereitstellen muss und somit aus dem gleichen Material wie das Substrat 10 hergestellt sein kann) werden unerwünschte thermisch induzierte Deformationen vom Substrat 10 ferngehalten und treten allenfalls zwischen Träger 13 und Beschichtung 14, also innerhalb der Schutzblende 12, auf. In weiteren Ausführungen können derartige Deformationen innerhalb der Schutzblende 12 auch durch beidseitige Aufbringung der Beschichtung 14 auf die Schutzblende kompensiert bzw. minimiert werden.According to 1 the mechanical connection of the protective cover takes place 12 or belonging to this carrier 13 to the substrate 10 via at least one mechanical connection 15 , Due to the at least nearly identical thermal expansion coefficients between the mirror substrate material and the carrier material (which due to the existing coating 14 itself does not have to provide any protective effect with respect to hydrogen radicals and thus of the same material as the substrate 10 can be produced) are unwanted thermally induced deformations from the substrate 10 kept away and occur at best between carriers 13 and coating 14 , ie inside the protective cover 12 , on. In further embodiments, such deformations within the protective cover 12 also by applying the coating on both sides 14 be compensated or minimized to the protective cover.

Die Erfindung ist nicht auf eine spezielle Geometrie der Schutzblende 12 beschränkt, wobei je nach den konkreten Gegebenheiten und abhängig von der Geometrie des zu schützenden Substratbereichs bzw. einer vorhandenen Spiegelöffnung beliebige geeignete Geometrien möglich sind.The invention is not limited to a special geometry of the protective cover 12 limited, depending on the specific circumstances and depending on the geometry of the substrate area to be protected or an existing mirror opening any suitable geometries are possible.

2 zeigt in lediglich schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform, wobei im Vergleich zu 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „10“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. 2 shows in a merely schematic representation of another embodiment, wherein compared to 1 analogous or substantially functionally identical components are designated by "10" increased reference numerals.

Die Ausführungsform von 2 unterscheidet sich von derjenigen aus 1 dadurch, dass die erfindungsgemäße Schutzblende 22 gemäß 2 Abschnitte 23a, 23b unterschiedlicher Dicke aufweist, wobei zum einen der im Bereich der Spiegelöffnung befindliche Abschnitt 23b (dessen Dicke im Vergleich zu dem im Bereich der mechanischen Anbindung 25 befindlichen Abschnitt 23a reduziert ist) aus einem im Vergleich zum Abschnitt 23a verschiedenen Material besteht. Im konkreten Ausführungsbeispiel kann der Abschnitt 23b aus einem in Bezug auf Wasserstoff-Radikale resistenten Material (z.B. einem Metall) hergestellt sein, so dass im Bereich des Abschnitts 23b auf eine entsprechende Beschichtung 24 verzichtet werden kann. Hingegen ist der im Bereich der mechanischen Anbindung 25 befindliche Abschnitt 23a der Schutzblende 22 analog zur zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Ausführungsformen aus einem im Vergleich zum Spiegelsubstratmaterial entweder identisch oder im Wärmeausdehnungskoeffizienten nahezu übereinstimmenden Material hergestellt und weist zur Bereitstellung der Schutzwirkung in Bezug auf Wasserstoff-Radikale die entsprechende Beschichtung 24 auf. The embodiment of 2 is different from the one 1 in that the protective cover according to the invention 22 according to 2 sections 23a . 23b having different thickness, wherein on the one hand, located in the region of the mirror opening portion 23b (Its thickness compared to that in the field of mechanical connection 25 located section 23a is reduced) from one compared to the section 23a different material. In the concrete embodiment, the section 23b be made of a material resistant to hydrogen radicals (eg a metal), so that in the area of the section 23b on an appropriate coating 24 can be waived. On the other hand, it is in the field of mechanical connection 25 located section 23a the protective cover 22 analogous to previously described with reference to 1 described embodiments of a comparison with the mirror substrate material either identical or almost identical in the coefficient of thermal expansion material and has to provide the protective effect with respect to hydrogen radicals the corresponding coating 24 on.

Durch die anhand von 2 beschriebene Ausgestaltung kann insbesondere den im Bereich der Spiegelöffnung typischerweise bestehenden Bauraumbeschränkungen Rechnung getragen werden. So kann lediglich beispielhaft die Dicke der Schutzblende 22 im Abschnitt 23b im Zehntelmillimeter-Bereich liegen, wohingegen die Dicke der Schutzblende 22 im Abschnitt 23a analog zu deren Dicke im Ausführungsbeispiel von 1 z.B. 1mm oder mehr betragen kann. Die Dicke der Beschichtung 14 bzw. 24 kann (ohne das die Erfindung hierauf beschränkt wäre) größenordnungsmäßig z.B. bei 100nm liegen.By the basis of 2 described embodiment, in particular the space in the mirror opening typically existing space limitations are taken into account. For example, only the thickness of the protective cover 22 in the section 23b in the tenths of a millimeter range, whereas the thickness of the protective cover 22 in the section 23a analogous to their thickness in the embodiment of 1 eg 1mm or more. The thickness of the coating 14 respectively. 24 can (without the invention being limited thereto) on the order of magnitude, for example, be at 100 nm.

Des Weiteren ist in der Ausführungsform von 2 vorzugsweise eine insoweit innerhalb der Schutzblende 22 vorhandene Fügestelle 26 zwischen Materialien unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten vergleichsweise weit entfernt von den jeweiligen Positionen der mechanischen Anbindung 25 der Schutzblende an das Spiegelsubstratmaterial (d.h. in 2 ist D1 >> D2) mit der Folge, dass wiederum die Einleitung unerwünschter mechanischer Spannungen und damit einhergehende Deformationen in das Spiegelsubstratmaterial minimiert werden können. Die Wirkung der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten an D2 ist wegen der geringeren Dehnungslängen deutlich verringert, wenn D2 << D1.Furthermore, in the embodiment of 2 preferably one insofar within the protective cover 22 existing joint 26 between materials of different coefficients of thermal expansion comparatively far away from the respective positions of the mechanical connection 25 the protective shield to the mirror substrate material (ie in 2 D1 >> D2) with the result that in turn the introduction of undesired mechanical stresses and concomitant deformations in the mirror substrate material can be minimized. The effect of the different thermal expansion coefficients on D2 is significantly reduced because of the lower elongation lengths when D2 << D1.

In Ausführungsformen der Erfindung kann eine Reduzierung oder Minimierung unerwünschter Deformationen der optischen Wirkfläche durch die erfindungsgemäße Schutzblende auch dadurch erzielt werden, dass die Schutzblende einen oder mehrere mechanische Entkopplungsabschnitte aufweist. 3 zeigt hierzu in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform, wobei im Vergleich zu 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „20“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. In embodiments of the invention, a reduction or minimization of undesirable deformations of the effective optical area by the protective screen according to the invention can also be achieved by the protective screen having one or more mechanical decoupling sections. 3 shows a schematic representation of another embodiment, wherein compared to 1 analogous or substantially functionally identical components are designated by "20" increased reference numerals.

Gemäß 3 ist eine mechanische Entkopplung zwischen Schutzblende 32 und Substrat 30 über Entkopplungsabschnitte 37 realisiert, wobei es sich bei diesen Entkopplungsabschnitten z.B. um in (bezogen auf die in z-Richtung verlaufende Elementachse des Spiegels) axialer Richtung vergleichsweise steife und in radialer Richtung vergleichsweise weiche Blattfedern, welche in Umfangsrichtung entlang des Spiegels zueinander versetzt angeordnet sein können, handeln kann. Auf diese Weise kann eine statisch bestimmte mechanische Verbindung zwischen Schutzblende 32 und Substrat 30 unter weiterer Minimierung der Einleitung unerwünschter thermisch induzierter Spannungen in das Substrat 30 erzielt werden.According to 3 is a mechanical decoupling between the protective cover 32 and substrate 30 via decoupling sections 37 realized, wherein these decoupling sections, for example, in (relative to the z-direction extending element axis of the mirror) axially relatively stiff and comparatively relatively soft in the radial direction leaf springs, which may be circumferentially offset along the mirror to each other, may act , In this way, a statically determined mechanical connection between the protective cover 32 and substrate 30 further minimizing the introduction of undesirable thermally induced voltages into the substrate 30 be achieved.

4 zeigt eine lediglich schematische Darstellung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 40, in welcher die vorliegende Erfindung beispielhaft realisierbar ist. 4 shows a merely schematic representation of a designed for operation in the EUV projection exposure system 40 in which the present invention can be realized by way of example.

Gemäß 4 weist eine Beleuchtungseinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage 40 einen Feldfacettenspiegel 43 und einen Pupillenfacettenspiegel 44 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 44 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 41 und einen Kollektorspiegel 42 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 44 sind ein erster Teleskopspiegel 45 und ein zweiter Teleskopspiegel 46 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein unter streifendem Einfall betriebener Umlenkspiegel 47 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines in 4 lediglich angedeuteten Projektionsobjektivs mit Spiegeln 61–66 lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 51 auf einem Maskentisch 50 angeordnet, die mit Hilfe eines Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 71 auf einem Wafertisch 70 befindet. In weiteren Anwendungsbeispielen der Erfindung kann in der Projektionsbelichtungsanlage auch wenigstens ein Spiegel mit einer für den Lichtdurchtritt vorgesehenen Spiegelöffnung vorhanden und wie in den anhand von 1–3 beschriebenen Ausführungsformen mit einer erfindungsgemäßen Schutzblende versehen sein.According to 4 has a lighting device of the projection exposure system 40 a field facet mirror 43 and a pupil facet mirror 44 on. On the field facet mirror 44 becomes the light of a light source unit, which is a plasma light source 41 and a collector mirror 42 includes, steered. In the light path after the pupil facet mirror 44 are a first telescope mirror 45 and a second telescope mirror 46 arranged. In the light path below is a driven under grazing incidence deflecting mirror 47 arranged, which is the radiation impinging on an object field in the object plane of an in 4 merely indicated projection lens with mirrors 61 - 66 directs. At the location of the object field is a reflective structure-bearing mask 51 on a mask table 50 which is imaged by means of a projection lens into an image plane in which a substrate coated with a photosensitive layer (photoresist) 71 on a wafer table 70 located. In further application examples of the invention, at least one mirror with a mirror opening provided for the passage of light may also be present in the projection exposure apparatus and, as in the case of FIGS 1 - 3 be described embodiments provided with a protective panel according to the invention.

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.While the invention has been described in terms of specific embodiments, numerous variations and alternative embodiments, e.g. by combination and / or exchange of features of individual embodiments. Accordingly, it will be understood by those skilled in the art that such variations and alternative embodiments are intended to be embraced by the present invention, and the scope of the invention is limited only in terms of the appended claims and their equivalents.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102014222534 A1 [0008]
DE 102014216240 A1 [0008]
WO 2012/136420 A1 [0008]
EP 2905637 A1 [0008]

Claims

Mirror, in particular for a microlithographic projection exposure apparatus, with a substrate ( 10 . 20 . 30 ) having a first material; A reflective layer system; and a protective cover ( 12 . 22 . 32 ), which mechanically to the substrate ( 10 . 20 . 30 ) and is located over a region of the substrate not covered by the reflective layer system ( 12 . 22 . 32 ) extends; • whereby this protective cover ( 12 . 22 . 32 ) has a second material, wherein the first material and the second material differ in the value of the coefficient of thermal expansion over a predetermined operating temperature range by less than 1 × 10 ^-6 K ^-1 ; and wherein the protective cover ( 12 . 22 . 32 ) further a hydrogen radical resistant coating ( 14 . 24 ) having.

Mirror according to claim 1, characterized in that the predetermined operating temperature range comprises a temperature interval of at least 10K, in particular at least 15K.

Mirror according to claim 1 or 2, characterized in that the first material and the second material are identical.

Mirror according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second material is titanium dioxide (TiO ₂ ) -doped quartz glass.

Mirror according to one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 14 . 24 ) has at least one metallic layer.

Mirror according to one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 14 . 24 ) has a multilayer system.

Mirror according to one of the preceding claims, characterized in that the protective cover ( 22 ) has a first portion having the second material ( 23a ) and a third section having a third material ( 23b ), wherein the third material is different from the second material.

Mirror according to claim 7, characterized in that the second section ( 23b ) compared to the first section ( 23a ) has a smaller thickness.

Mirror according to claim 7 or 8, characterized in that the coating ( 24 ) on the first section ( 23a ) is available.

Mirror according to one of claims 7 to 9, characterized in that the coating ( 24 ) not on the second section ( 23b ) is available.

Mirror according to one of claims 7 to 10, characterized in that the third material is resistant to hydrogen radicals.

Mirror according to one of the preceding claims, characterized in that it has a provided for the passage of light mirror opening.

Mirror according to claim 12 and one of claims 7 to 11, characterized in that the second section ( 23b ) is arranged in the region of the mirror opening.

Mirror according to one of the preceding claims, characterized in that the protective cover ( 12 . 22 . 32 ) at least one decoupling section ( 37 ) for reducing a through the protective cover ( 12 . 22 . 32 ) on the substrate ( 10 . 20 . 30 ) has transmitted mechanical stress.

Mirror according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed for a working wavelength of less than 30nm, in particular less than 15nm.

Optical system, in particular in a microlithographic projection exposure apparatus, characterized in that it comprises at least one mirror according to one of the preceding claims.

A microlithographic projection exposure apparatus with an illumination device and a projection objective, wherein the illumination device illuminates a mask located in an object plane of the projection objective during operation of the projection exposure apparatus and the projection objective images structures on this mask onto a photosensitive layer located in an image plane of the projection objective, the projection exposure apparatus comprising at least one mirror according to one of claims 1 to 15.