DE102017213900A1

DE102017213900A1 - Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102017213900A1
Application number: DE102017213900.5A
Authority: DE
Inventors: Ben Wylie van Eerd; Frederik Bijkerk; Kerstin Hild; Toralf Gruner; Stefan Schulte; Simone Weyler
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2019-02-14
Also published as: WO2019029990A1; KR102598729B1; US20200174379A1; KR20200033869A; CN110998452A; US11360393B2

Abstract

Ein erfindungsgemäßer Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit einem Spiegelsubstrat (12, 32, 52) weist auf: Einen Reflexionsschichtstapel (21, 41, 61) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (11, 31, 51) auftreffender elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge, und wenigstens eine piezoelektrische Schicht (16, 36, 56), welche zwischen Spiegelsubstrat und Reflexionsschichtstapel angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung (20, 40, 60) und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung (14, 34, 54) mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist, wobei ein Multifunktions-Schichtsystem (18, 38, 58) vorgesehen ist, welches unter Einbettung der ersten Elektrodenanordnung eine glättende Oberflächenbearbeitung ermöglicht und zusätzlich zur Ermöglichung einer oberflächeninterferometrischen Vermessung für elektromagnetische Strahlung einer Prüfwellenlänge eine Transmission von weniger als 10aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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.
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.
Dabei ist es auch bekannt, einen oder mehrere Spiegel in einem EUV-System als adaptiven Spiegel mit einer Aktuatorschicht aus einem piezoelektrischen Material auszugestalten, wobei über diese piezoelektrische Schicht hinweg ein elektrisches Feld mit lokal unterschiedlicher Stärke durch Anlegen einer elektrischen Spannung an beiderseitig zur piezoelektrischen Schicht angeordnete Elektroden erzeugt wird. Bei lokaler Verformung der piezoelektrischen Schicht verformt sich auch der Reflexionsschichtstapel des adaptiven Spiegels, so dass durch geeignete Ansteuerung der Elektroden z.B. (ggf. auch zeitlich veränderliche) Abbildungsfehler wenigstens teilweise kompensiert werden.
8 zeigt in schematischer Darstellung einen herkömmlichen Aufbau eines Spiegels 100 mit einem Spiegelsubstrat 112 und einem Reflexionsschichtstapel 121. Der Spiegel 100 ist adaptiv ausgelegt und weist hierzu eine piezoelektrische Schicht 116 (z.B. aus Blei-Zirkonat-Titanat (Pb(Zr,Ti)O₃ , PZT) auf). Ober- bzw. unterhalb der piezoelektrischen Schicht 116 befinden sich jeweils Elektrodenanordnungen 114, 120, über welche der Spiegel 100 mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist. Die zweite, dem Substrat 112 zugewandte Elektrodenanordnung 114 ist als durchgehende, flächige Elektrode von konstanter Dicke ausgestaltet, wohingegen die erste Elektrodenanordnung 120 eine Mehrzahl von Elektroden 120a, 120b, 120c,... aufweist, welche jeweils über eine Zuleitung 119a, 119b, 119c,... mit einer elektrischen Spannung relativ zur ersten Elektrodenanordnung 114 beaufschlagbar sind.
Die Elektroden 120a, 120b, 120c,... sind in eine aus Quarz (SiO₂ ) hergestellte Glättschicht 118 eingebettet, welche zur Einebnung der Elektrodenanordnung 120 dient. Des Weiteren weist der Spiegel 100 zwischen dem Spiegelsubstrat 112 und der dem Spiegelsubstrat 112 zugewandten unteren Elektrode 114 eine Haftschicht 113 (z.B. aus Titan, Ti) sowie eine Pufferschicht 115 auf.
Im Betrieb eines den Spiegel 100 aufweisenden optischen Systems führt das Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektrodenanordnungen 114 und 120 über das sich im Bereich der piezoelektrischen Schicht 116 ausbildende elektrische Feld zu einer Auslenkung dieser piezoelektrischen Schicht 116. Auf diese Weise kann (etwa zur Kompensation von optischen Aberrationen z.B. infolge thermischer Deformationen bei auf die optische Wirkfläche 111 auftreffender EUV-Strahlung) eine Aktuierung des Spiegels 100 erzielt werden. Eine Vermittlerschicht 117 steht in direktem elektrischem Kontakt zu den Elektroden 120a, 120b, 120c,... (welche in 1 nur zur Veranschaulichung in Draufsicht dargestellt sind) und dient dazu, zwischen den Elektroden 120a, 120b, 120c,... der Elektrodenanordnung 120 innerhalb der piezoelektrischen Schicht 116 im Potential zu „vermitteln“, wobei sie eine nur geringe elektrische Leitfähigkeit (z.B. weniger als 200 Siemens/Meter (S/m) aufweist mit der Folge, dass ein zwischen benachbarten Elektroden 120a, 120b, 120c,... bestehender Spannungsunterschied im Wesentlichen über der Vermittlerschicht 117 und damit auch im piezoelektrischen Material zwischen den Elektroden abfällt.
Bei der Herstellung des adaptiven Spiegels 100 stellt es eine anspruchsvolle Herausforderung dar, die Aufbringung des Reflexionsschichtstapels 121 unter Einhaltung der geforderten Spezifikationen zu gewährleisten. Ein hierbei in der Praxis auftretendes Problem ist insbesondere, während des Fertigungsprozesses vor Aufbringung des Reflexionsschichtsystems interferometrische Vermessungen der jeweils oberflächenbearbeiteten Schicht ohne Beeinflussung der Messung durch die metallischen Strukturen der Elektrodenanordnung 120 sowie durch die piezoelektrische Schicht 116 zu realisieren, da eine solche Beeinflussung eine Verfälschung der interferometrischen Messresultate und somit eine unzureichende Nutzbarkeit für die im Fertigungsprozess jeweils durchzuführenden Materialabträge zur Folge hätte.
Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2015 213 273 A1 verwiesen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, welche die Realisierung einer möglichst hohen Oberflächengüte unter Einhaltung der z.B. im EUV-Bereich geforderten Spezifikationen ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Ein erfindungsgemäßer Spiegel, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche aufweist, weist auf:

- ein Spiegelsubstrat;
- einen Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge; und
- wenigstens eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen Spiegelsubstrat und Reflexionsschichtstapel angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;
- wobei ein Multifunktions-Schichtsystem vorgesehen ist, welches unter Einbettung der ersten Elektrodenanordnung eine glättende Oberflächenbearbeitung ermöglicht und zum anderen zur Ermöglichung einer oberflächeninterferometrischen Vermessung für elektromagnetische Strahlung einer Prüfwellenlänge eine Transmission von weniger als 10^-6 aufweist.

Der Begriff „Transmission“ ist hier und im Folgenden zu verstehen als Transmission im doppelten Durchtritt (nach Reflexion der betreffenden elektromagnetischen Strahlung) durch die Schicht, die zur Erzielung der erforderlichen Oberflächenqualität bearbeitet wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, in einem adaptiven, eine über Elektrodenanordnungen mit elektrischer Spannung beaufschlagbare piezoelektrische Schicht aufweisenden Spiegel die Realisierung einer hohen Oberflächengüte unter Einhaltung der im EUV-Bereich geforderten Spezifikationen dadurch zu ermöglichen, dass der Spiegel mit einem Multifunktions-Schichtsystem ausgestattet wird, welches über die herkömmlicherweise übliche Einbettung der Elektroden hinaus auch eine oberflächeninterferometrische Messbarkeit ermöglicht, wobei der zuletzt genannte Effekt durch Bereitstellung einer hinreichend niedrigen Transmission für elektromagnetische Strahlung der jeweiligen Prüfwellenlänge erzielt wird.
Mit anderen Worten wird durch das erfindungsgemäße Multifunktions-Schichtsystem nicht nur den Anforderungen nach Glättbarkeit sowie elektrischer Isolation der Elektroden voneinander Genüge getan, sondern es wird zugleich verhindert, dass während des Fertigungsprozesses die eingangs beschriebenen Beeinflussungen bzw. Verfälschungen der bei der interferometrischen Vermessung der jeweils oberflächenbearbeiteten Schicht erhaltenen Messergebnisse durch die metallischen Strukturen der Elektrodenanordnung sowie durch die piezoelektrische Schicht auftreten.
Insbesondere wird erfindungsgemäß nicht lediglich eine Glättschicht in Form von amorphem Quarz (SiO₂) zur Einbettung der Elektroden verwendet, sondern es wird je nach Ausführungsform wie im Weiteren beschrieben entweder eine geeignete Manipulation dieser Glättschicht durch entsprechende Dotierung oder die Hinzufügung wenigstens einer weiteren Schicht vorgenommen, um sicherzustellen, dass bei der interferometrischen Vermessung die vorstehend genannten metallischen Strukturen der Elektrodenanordnung sowie der piezoelektrischen Schicht „nicht sichtbar“ sind.
Von dem Begriff „Multifunktions-Schichtsystem“ sollen im Rahmen der vorliegenden Anmeldung sowohl Ausgestaltungen mit nur einer einzigen, sämtliche vorstehend beschriebenen Funktionen (d.h. Glättung, elektrische Isolation und Gewährleistung der interferometrischen Messbarkeit) erfüllenden Schicht umfasst sein als auch Ausgestaltungen, bei denen die genannten Funktionen durch zwei oder mehr Schichten wahrgenommen werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Multifunktions-Schichtsystem für elektromagnetische Strahlung der Prüfwellenlänge eine Transmission von weniger als 10^-7, insbesondere von weniger als 10^-8, weiter insbesondere von weniger als 10^-9, auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Multifunktions-Schichtsystem eine Schicht aus dotiertem Quarzglas (SiO₂) auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Multifunktions-Schichtsystem eine Schicht aus amorphem Silizium (a-Si) auf. Gemäß einer Ausführungsform weist der Spiegel eine Verspannungsschicht auf, welche ein mit der Beaufschlagung mit einem elektrischen Feld einhergehendes Einsinken der piezoelektrischen Schicht in das Spiegelsubstrat im Vergleich zu einem analogen Aufbau ohne die Verspannungsschicht reduziert und damit die effektive Auslenkung der piezoelektrischen Schicht erhöht.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Verspannungsschicht Quarzglas (SiO₂ ) auf.
Der vorstehende, durch die Verspannungsschicht erzielte Effekt ist auch unabhängig von dem Vorhandensein des zuvor beschriebenen Multifunktions-Schichtsystems vorteilhaft. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung daher auch einen Spiegel, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche aufweist, mit

- einem Spiegelsubstrat;
- einem Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge;
- wenigstens einer piezoelektrischen Schicht, welche zwischen Spiegelsubstrat und Reflexionsschichtstapel und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist; und
- einer Verspannungsschicht, welche ein mit der Beaufschlagung mit einem elektrischen Feld einhergehendes Einsinken der piezoelektrischen Schicht in das Spiegelsubstrat im Vergleich zu einem analogen Aufbau ohne die Verspannungsschicht reduziert und damit die effektive Auslenkung der piezoelektrischen Schicht erhöht.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Verspannungsschicht eine Dicke von wenigstens 10pm, insbesondere von wenigstens 15pm, und weiter insbesondere wenigstens 30pm, auf.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Spiegel für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, insbesondere weniger als 15 nm, ausgelegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Spiegel ein Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Herstellen eines Spiegels, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

- Bereitstellen eines Spiegelsubstrats;
- Aufbringen einer piezoelektrischen Schicht sowie einer ersten und einer zweiten Elektrodenanordnung auf dem Spiegelsubstrat, wobei die piezoelektrische Schicht über die erste, auf der dem Spiegelsubstrat abgewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung und die zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;
- wobei die erste Elektrodenanordnung in einem Multifunktions-Schichtsystem eingebettet wird, welches zum einen eine glättende Oberflächenbearbeitung ermöglicht und zum anderen zur Ermöglichung einer oberflächeninterferometrischen Vermessung für elektromagnetische Strahlung der Prüfwellenlänge eine Transmission von weniger als 10^-6 aufweist; und
- Aufbringen eines Reflexionsschichtstapels zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Multifunktions-Schichtsystem eine Schicht aus Quarzglas (SiO₂ ) auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Multifunktions-Schichtsystem eine absorbierende Schicht, insbesondere aus Kohlenstoff (C), auf.
Gemäß einer Ausführungsform wird diese absorbierende Schicht jeweils vor Aufbringung des Reflexionsschichtstapels, insbesondere nach jeweiliger Durchführung einer oberflächeninterferometrischen Vermessung, entfernt.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Multifunktions-Schichtsystem eine Schicht aus dotiertem Quarzglas (SiO₂ ) auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Multifunktions-Schichtsystem eine Schicht aus amorphem Silizium (a-Si) auf.
Bei dem Spiegel kann es sich insbesondere um einen Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage handeln. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. In weiteren Anwendungen kann ein erfindungsgemäßer Spiegel auch z.B. in einer Anlage für Maskenmetrologie eingesetzt bzw. verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Spiegel für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30nm, insbesondere weniger als 15nm, ausgelegt. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt, so dass in weiteren Anwendungen die Erfindung auch in einem optischen System mit einer Arbeitswellenlänge im VUV-Bereich (z.B. von weniger als 200nm) vorteilhaft realisiert werden kann.
Die Erfindung betrifft weiter ein optisches System, insbesondere eine Beleuchtungseinrichtung oder ein Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit wenigstens einem Spiegel mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen, sowie auch eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines adaptiven Spiegels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2-3 schematische Darstellungen zur Erläuterung des Aufbaus eines adaptiven Spiegels in weiteren Ausführungsformen der Erfindung;
4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines möglichen Verfahrens zur Herstellung eines Spiegels gemäß der Erfindung;
5-7 schematische Darstellungen zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
8 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus eines herkömmlichen adaptiven Spiegels; und
9 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.

1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Spiegels in einer Ausführungsform der Erfindung. Der Spiegel 10 umfasst insbesondere ein Spiegelsubstrat 12, welches aus einem beliebigen geeigneten Spiegelsubstratmaterial hergestellt ist. Geeignete Spiegelsubstratmaterialien sind 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.
Des Weiteren weist der Spiegel 10 in grundsätzlich für sich bekannter Weise einen Reflexionsschichtstapel 21 auf, welcher in der dargestellten Ausführungsform lediglich beispielhaft einen Molybdän-Silizium (Mo-Si)-Schichtstapel umfasst. Ohne dass die Erfindung auf konkrete Ausgestaltungen dieses Schichtstapels beschränkt wäre, kann ein lediglich beispielhafter geeigneter Aufbau etwa 50 Lagen bzw. Schichtpakete eines Schichtsystems aus Molybdän (Mo)-Schichten mit einer Schichtdicke von jeweils 2.4nm und Silizium (Si)-Schichten mit einer Schichtdicke von jeweils 3.3nm umfassen.
Bei dem Spiegel 10 kann es sich insbesondere um einen EUV-Spiegel eines optischen Systems, insbesondere des Projektionsobjektivs oder der Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, handeln.
Die im Betrieb des optischen Systems erfolgende Beaufschlagung der optischen Wirkfläche 11 des Spiegels 10 mit elektromagnetischer EUV-Strahlung (in 1 durch einen Pfeil angedeutet) kann eine inhomogene Volumenänderung des Spiegelsubstrats 12 und eine daraus resultierende Formänderung der optischen Wirkfläche 11 aufgrund der Temperaturverteilung zur Folge haben, die aus der Absorption von inhomogen auf die optische Wirkfläche 11 auftreffender Strahlung resultiert. Zur Korrektur einer solchen unerwünschten Formänderung der optischen Wirkfläche 11 oder auch zur Korrektur anderweitiger, im Betrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage auftretender Aberrationen ist der Spiegel 10 adaptiv ausgelegt, wie im Weiteren näher erläutert wird. Hierzu weist der erfindungsgemäße Spiegel 10 eine piezoelektrische Schicht 16 auf, welche im Ausführungsbeispiel aus Blei-Zirkonat-Titanat (Pb(Zr,Ti)O₃ , PZT) hergestellt ist und eine beispielhafte Dicke z.B. im Bereich von 1µm bis 2µm aufweisen kann. In weiteren Ausführungsformen kann die piezoelektrische Schicht 16 auch aus einem anderen geeigneten Material (z.B. Aluminium-Nitrid (AlN), Aluminium-Scandium-Nitrid (AlScN) oder Blei-Magnesium-Niobat (PbMgNb)) hergestellt sein. Die piezoelektrische Schicht 16 kann beispielsweise eine Dicke von weniger als 5µm, weiter insbesondere eine Dicke im Bereich von 1µm bis 2µm aufweisen.
Ober- bzw. unterhalb der piezoelektrischen Schicht 16 befinden sich gemäß 1 jeweils (im Ausführungsbeispiel aus Platin hergestellte) Elektrodenanordnungen 14, 20, über welche der Spiegel 10 mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist. Von diesen Elektrodenanordnungen 14, 20 ist die zweite, dem Substrat 12 zugewandte Elektrodenanordnung 14 als durchgehende, flächige Elektrode von konstanter Dicke ausgestaltet, wohingegen die erste Elektrodenanordnung 20 eine Mehrzahl von Elektroden 20a, 20b, 20c,... aufweist, welche jeweils über eine Zuleitung 19a, 19b, 19c,... mit einer elektrischen Spannung relativ zur ersten Elektrodenanordnung 14 beaufschlagbar sind.
In weiteren Ausführungsformen kann umgekehrt zu 1 anstelle der ersten Elektrodenanordnung 20 auch die zweite Elektrodenanordnung 14 aus einer Mehrzahl von Elektroden aufgebaut und stattdessen die erste Elektrodenanordnung als durchgehend flächige Elektrode ausgestaltet sein.
Des Weiteren weisen die Elektroden 20a, 20b, 20c,... - ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre - eine hexagonale Geometrie auf, wobei sie insbesondere auch weitgehend flächendeckend und nur über vergleichsweise schmale Gräben voneinander isoliert angeordnet sein können. Die Erfindung ist generell nicht auf bestimmte Geometrien oder Abstände der Elektroden beschränkt (wobei der Abstand zwischen den Elektroden auch z.B. mehrere Millimeter (mm) oder mehrere Zentimeter (cm) betragen kann).
Die Zuleitungen 19a, 19b, 19c,... weisen gemäß 1 jeweils einen ersten, senkrecht zur Stapelrichtung des Reflexionsschichtstapels 21 verlaufenden Abschnitt und einen zweiten, in Stapelrichtung des Reflexionsschichtstapels 21 verlaufenden Abschnitt (auch als „Via“ oder „Durchkontaktierung“ bezeichnet) auf. Auch andere Arten der Kontaktierung sind möglich, wobei z.B. die Zuleitungen in weiteren Ausführungsformen auch mit lediglich einem senkrecht zur Stapelrichtung verlaufenden Abschnitt (in zweidimensionaler Auslegung und ohne „Vias“) realisiert werden können.
Des Weiteren weist der Spiegel 10 gemäß 1 zwischen dem Spiegelsubstrat 12 und der dem Spiegelsubstrat 12 zugewandten unteren Elektrode 14 eine Haftschicht 13 (im Beispiel aus Titan, Ti) auf. Ferner ist mit „15“ eine zwischen der dem Substrat 12 zugewandten Elektrodenanordnung 14 und der piezoelektrischen Schicht 16 vorhandene Anwachsschicht bezeichnet. Diese Anwachsschicht 15 dient dazu, möglichst optimale kristalline Anwachs-Bedingungen und -Kontrolle für die piezoelektrische Schicht bereitzustellen und kann z.B. aus LaNiO₃ hergestellt sein.
Im Betrieb des Spiegels 10 bzw. eines diesen Spiegel 10 aufweisenden optischen Systems führt das Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektrodenanordnungen 14 und 20 über das sich im Bereich der piezoelektrischen Schicht 16 ausbildende elektrische Feld zu einer Auslenkung dieser piezoelektrischen Schicht 16. Auf diese Weise kann (etwa zur Kompensation von optischen Aberrationen z.B. infolge thermischer Deformationen bei auf die optische Wirkfläche 11 auftreffender EUV-Strahlung) eine Aktuierung des Spiegels 10 erzielt werden.
In dem Ausführungsbeispiel von 1 weist der Spiegel 10 ferner eine Vermittlerschicht 17 auf. Diese Vermittlerschicht 17 steht in direktem elektrischem Kontakt zu den Elektroden 20a, 20b, 20c,... (welche in 1 nur zur Veranschaulichung in Draufsicht dargestellt sind). Diese Vermittlerschicht 17 bildet als solche nicht den beanspruchten Gegenstand der vorliegenden Erfindung und dient dazu, innerhalb der piezoelektrischen Schicht zwischen den Elektroden 20a, 20b, 20c,... der Elektrodenanordnung 20 im Potential zu „vermitteln“, wobei sie eine nur geringe elektrische Leitfähigkeit (vorzugsweise weniger als 200 Siemens/Meter (S/m) aufweist mit der Folge, dass ein zwischen benachbarten Elektroden 20a, 20b, 20c,... bestehender Spannungsunterschied im Wesentlichen über der Vermittlerschicht 17 abfällt. Wenngleich der Einsatz der Vermittlerschicht 17 in dem erfindungsgemäßen adaptiven Spiegel wie vorstehend beschrieben vorteilhaft ist, ist die Erfindung nicht auf das Vorhandensein einer solchen Vermittlerschicht beschränkt.
Die Elektroden 20a, 20b, 20c,... sind in ein Multifunktions-Schichtsystem 18 eingebettet, welches im Ausführungsbeispiel von 1 durch eine dotierte Quarz (SiO₂ )-Schicht gebildet wird und zur Einebnung der Elektrodenanordnung 20 dient. Dieses Multifunktions-Schichtsystem 18 sorgt nicht nur dafür, die die dem Gesamtschichtstapel durch die strukturierten Elektroden 20 und durch die Zuleitungen 19 aufgeprägten Strukturen zu glätten und einzuebnen, sondern sorgt darüber hinaus auch dafür, die Zuleitungen 19a, 19b, 19c,... voneinander elektrisch zu isolieren und während des Fertigungsprozesses des Spiegels 10 eine interferometrische Vermessung ohne Beeinflussung der Messresultate durch die metallischen Strukturen der Elektrodenanordnung 20 sowie durch die piezoelektrische Schicht 16 zu ermöglichen. Die hierzu gemäß 1 vorgenommene Dotierung der Quarz (SiO₂ )-Schicht kann z.B. den Einbau von Kohlenstoff (C)-Atomen umfassen, wodurch die Transmission für Strahlung der jeweiligen Prüfwellenlänge (welche beispielhaft im Bereich von 400nm-600nm liegen kann) hinreichend verringert wird mit der Folge, dass die darunterliegenden o.g. Strukturen (Elektrodenanordnung 20 und piezoelektrische Schicht 16) für die interferometrische Vermessung nicht mehr sichtbar sind.
Was die o.g. Glättung bzw. die erreichbare Oberflächenrauheit betrifft, so liegen beispielhafte geeignete Werte der jeweils mit Verfahren wie Roboterpolitur oder Ionenstrahlbearbeitung erreichbaren Oberflächenrauheit bevorzugt bei weniger als 0.2nm RMS, weiter bevorzugt bei weniger als 0.15nm RMS im Ortsfrequenzbereich von 1µm bis 1mm.
Was die elektrische Isolation der Zuleitungen betrifft, so weist die betreffende Schicht bzw. das Multifunktions-Schichtsystem 18 vorzugsweise eine Flächenleitfähigkeit von weniger als 1/(kΩ·m), insbesondere von weniger als 1/(MΩ·m), auf.
Was schließlich die Ermöglichung der interferometrischen Vermessung betrifft, so weist die betreffende Schicht bzw. das Multifunktions-Schichtsystem 18 vorzugsweise eine Transmission von weniger als 10^-9 auf.
In Ausführungsformen kann das Multifunktions-Schichtsystem 18 auch eine reflektive Schicht aufweisen, welche für Strahlung der jeweiligen Arbeitswellenlänge eine Reflektivität von vorzugsweise wenigstens 10%, weiter bevorzugt wenigstens 30%, und weiter bevorzugt wenigstens 50%, aufweist.
Die Dicke der das Multifunktions-Schichtsystem 18 bildenden dotierten Quarz (SiO₂ )-Schicht kann beispielhaft im fertigen Spiegel im Bereich von (500-700)nm liegen. Geht man weiter beispielhaft von einem während der Fertigung zu realisierenden Materialabtrag im Bereich von (600-800)nm aus, so setzt dies eine Ausgangsdicke des zu glättenden Teils des Multifunktions-Schichtsystems 18 von wenigstens 1.300nm voraus.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei im Vergleich zum Ausführungsbeispiel von 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „20“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind.
Im Unterschied zu 1 ist gemäß 2 das Multifunktions-Schichtsystem 38 als amorphe Siliziumschicht ausgestaltet, wodurch ebenfalls die für die interferometrische Messbarkeit erforderliche Transmissionsverringerung erzielt wird. Zur Gewährleistung einer hinreichenden elektrischen Isolation kann die amorphe Siliziumschicht eine geeignete Dotierung aufweisen.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei im Vergleich zum Ausführungsbeispiel von 2 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit wiederum um „20“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind.
Im Unterschied zu 1 und 2 weist gemäß 3 das Multifunktions-Schichtsystem 58 einen Schichtstapel aus einer Quarz (SiO₂ )-Schicht 58a und einer amorphen Siliziumschicht 58b auf, wobei die für die interferometrische Messbarkeit erforderliche Transmissionsverringerung durch die amorphe Siliziumschicht 58b erzielt wird. Die Quarz (SiO₂ )-Schicht 58a dient zur Glättung und Einebnung der Elektrodenanordnung 60 sowie zur Gewährleistung einer hinreichenden elektrischen Isolation der Zuleitungen 59a, 59b, 59c,... voneinander (so dass die amorphe Siliziumschicht 58b keine Isolationswirkung mehr aufweisen muss). Das durch die Quarz (SiO₂ )-Schicht 58a erzeugte Glättniveau wird durch die amorphe Siliziumschicht 58b nicht verschlechtert, so dass insgesamt ein Multifunktions-Schichtsystem 58 mit den drei vorstehend beschriebenen Wirkungen (Glättung, elektrische Isolation und Transmissionsverringerung bzw. Sicherstellung der interferometrischen Messbarkeit) erreicht wird.
4 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines möglichen Verfahrens zur Herstellung eines Spiegels gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen dadurch, dass während des Fertigungsprozesses eine Opferschicht 78b aus z.B. Kohlenstoff (C) zum Zwecke und für die Dauer der interferometrischen Vermessung auf die Quarz (SiO₂ )-Schicht 78a aufgebracht und jeweils nach dieser Vermessung wieder entfernt wird, woraufhin jeweils ein neuer Schritt der Oberflächenbearbeitung erfolgen kann. Dabei kann die Dicke dieser Opferschicht 78b aus Kohlenstoff (C) z.B. 35nm betragen. Wenngleich die jeweils zum Zwecke und für die Dauer der interferometrischen Vermessung aufgebrachte Opferschicht 78b aus Kohlenstoff (C) im fertig hergestellten Spiegel nicht mehr vorhanden sein muss, sollen von der vorliegenden Erfindung auch Ausführungsformen umfasst sein, bei denen die Opferschicht 78b aus Kohlenstoff (C) abschließend im Schichtaufbau des Spiegels belassen wird.
5 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung. Der in 5 schematisch dargestellte Schichtaufbau umfasst zunächst analog zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ein Spiegelsubstrat 92, eine Pufferschicht 93, eine zwischen Elektrodenanordnungen 94, 99 befindliche piezoelektrische Schicht 96 und einen Reflexionsschichtstapel 101.
In der Ausführungsform von 5 wird nun dem Problem Rechnung getragen, dass in der Praxis eine unerwünschte Reduzierung des d₃₃-Koeffizienten auftritt, welcher die für die lineare Ausdehnung abhängig von der an die piezoelektrische Schicht 96 angelegten elektrischen Spannung in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung verantwortliche Komponente des Dielektrizitätstensors beschreibt. Ursache für dieses Problem ist ein bei Spannungsbeaufschlagung der Elektroden auftretendes und mit einer Querkontraktion einhergehendes Einsinken der piezoelektrischen Schicht in das Spiegelsubstrat. Dieser Effekt tritt vor allem bei weichen, nicht steifen Spiegelsubstratmaterialien (mit kleinem Elastizitätsmodul) zutage und hat letztlich die unerwünschte Folge, dass die effektiv zur Verformung der optischen Wirkfläche des Spiegels nutzbare Ausdehnung der piezoelektrischen Schicht in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung signifikant abnimmt.
6a-6b zeigen Diagramme mit entsprechenden Simulationsergebnissen für unterschiedliche Substratmaterialien, wobei die Kurven „C“ und „E“ die jeweils für die Unterseite (d.h. die dem Substrat zugewandte Seite) auftretende Deformation der piezoelektrischen Schicht für ein Quarzsubstrat (6a) bzw. für ein Siliziumsubstrat (6b) angeben, und wobei die Kurven „D“ und „F“ die jeweils für die Oberseite (d.h. die dem Substrat abgewandte Seite) auftretende Deformation der piezoelektrischen Schicht angeben.
Um diesem Effekt entgegenzuwirken, weist ein erfindungsgemäßer Spiegel in dem in 5 schematisch dargestellten Aufbau eine Verspannungsschicht (=„bracing layer“) 98 auf, welche auf der dem Reflexionsschichtstapel 101 zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht 96 bzw. der Elektrodenanordnung 99 angeordnet ist. Diese Verspannungsschicht 98 kann aus einem Material wie z.B. Quarzglas (SiO₂ ) hergestellt sein, welches einen zum Material des Spiegelsubstrats 92 vergleichbaren Wert des Elastizitätsmoduls (Young'sches Modul) aufweist. Auf diese Weise kann eine (anschaulich durch den hinsichtlich des vorstehend beschriebenen Einsinkeffektes gespiegelten Aufbau verständliche) Kompensationswirkung erzielt werden mit der Folge, dass die effektive Auslenkung der piezoelektrischen Schicht 96 vergrößert wird. Für eine signifikante Kompensationswirkung kann die Verspannungsschicht 98 z.B. eine Dicke von größenordnungsmäßig 30pm aufweisen.
7 zeigt ein Diagramm, in welchem der Effekt einer Verspannungsschicht mit einer Dicke von 30pm auf die effektive Auslenkung der piezoelektrischen Schicht durch Vergleich mit einem Spiegel ohne die Verspannungsschicht dargestellt ist.
Die vorstehend beschriebene Kompensationswirkung durch die Verspannungsschicht 98 kann auch in Kombination mit den zuvor beschriebenen Wirkungen des erfindungsgemäßen Multifunktions-Schichtsystems erzielt werden.
9 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die vorliegende Erfindung realisierbar ist. Gemäß 9 weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 900 einen Feldfacettenspiegel 903 und einen Pupillenfacettenspiegel 904 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 903 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 901 und einen Kollektorspiegel 902 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 904 sind ein erster Teleskopspiegel 905 und ein zweiter Teleskopspiegel 906 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 907 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 951-956 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 921 auf einem Maskentisch 920 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 961 auf einem Wafertisch 960 befindet.
Von den Spiegeln 951-956 des Projektionsobjektivs können insbesondere die - bezogen auf den optischen Strahlengang im Anfangsbereich des Projektionsobjektivs angeordneten - Spiegel 951 und 952 in der erfindungsgemäßen Weise ausgestaltet sein, da der erzielte Effekt einer Kompensation thermischer Deformationen infolge der an diesen Spiegeln 951, 952 aufgrund der noch vergleichsweise geringen aufsummierten Reflexionsverluste und damit der relativ hohen Lichtintensitäten dann besonders ausgeprägt ist.
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015213273 A1 [0009]

Claims

Spiegel, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche (11, 31, 51) aufweist, mit • einem Spiegelsubstrat (12, 32, 52); • einem Reflexionsschichtstapel (21, 41, 61) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (11, 31, 51) auftreffender elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge; und • wenigstens einer piezoelektrischen Schicht (16, 36, 56), welche zwischen Spiegelsubstrat (12, 32, 52) und Reflexionsschichtstapel (21, 41, 61) angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (21, 41, 61) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 36, 56) befindliche Elektrodenanordnung (20, 40, 60) und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (12, 32, 52) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 36, 56) befindliche Elektrodenanordnung (14, 34, 54) mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist; • wobei ein Multifunktions-Schichtsystem (18, 38, 58) vorgesehen ist, welches unter Einbettung der ersten Elektrodenanordnung eine glättende Oberflächenbearbeitung ermöglicht und zusätzlich zur Ermöglichung einer oberflächeninterferometrischen Vermessung für elektromagnetische Strahlung einer Prüfwellenlänge eine Transmission von weniger als 10^-6 aufweist.
Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifunktions-Schichtsystem (18, 38, 58) für elektromagnetische Strahlung der Prüfwellenlänge eine Transmission von weniger als 10^-7, insbesondere von weniger als 10^-8, weiter insbesondere von weniger als 10^-9, aufweist.
Spiegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifunktions-Schichtsystem (18) eine Schicht aus dotiertem Quarzglas (SiO₂) aufweist.
Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifunktions-Schichtsystem (38, 58) eine Schicht aus amorphem Silizium (a-Si) aufweist.
Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Verspannungsschicht (98) aufweist, welche ein mit der Beaufschlagung mit einem elektrischen Feld einhergehendes Einsinken der piezoelektrischen Schicht (96) in das Spiegelsubstrat (92) im Vergleich zu einem analogen Aufbau ohne die Verspannungsschicht reduziert und damit die effektive Auslenkung der piezoelektrischen Schicht (96) erhöht.
Spiegel, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche (11, 31) aufweist, mit • einem Spiegelsubstrat (92); • einem Reflexionsschichtstapel (101) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge; • wenigstens einer piezoelektrischen Schicht (96), welche zwischen Spiegelsubstrat (92) und Reflexionsschichtstapel (101) angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (101) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (96) befindliche Elektrodenanordnung (99) und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (92) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (96) befindliche Elektrodenanordnung (94) mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist; und • einer Verspannungsschicht (98), welche ein mit der Beaufschlagung mit einem elektrischen Feld einhergehendes Einsinken der piezoelektrischen Schicht (96) in das Spiegelsubstrat (92) im Vergleich zu einem analogen Aufbau ohne die Verspannungsschicht reduziert und damit die effektive Auslenkung der piezoelektrischen Schicht (96) erhöht.
Spiegel nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannungsschicht (98) Quarzglas (SiO₂) aufweist.
Spiegel nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannungsschicht (98) eine Dicke von wenigstens 10pm, weiter insbesondere von wenigstens 15pm, und weiter insbesondere von wenigstens 30pm, aufweist.
Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, insbesondere weniger als 15 nm, ausgelegt ist.
Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage ist.
Verfahren zum Herstellen eines Spiegels, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: • Bereitstellen eines Spiegelsubstrats (12, 32, 52, 72); • Aufbringen einer piezoelektrischen Schicht (16, 36, 56, 76) sowie einer ersten und einer zweiten Elektrodenanordnung auf dem Spiegelsubstrat (12, 32, 52, 72), wobei die piezoelektrische Schicht (16, 36, 56) über die erste, auf der dem Spiegelsubstrat (12, 32, 52, 72) abgewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 36, 56, 76) befindliche Elektrodenanordnung (20, 40, 60, 80) und die zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (12, 32, 52, 72) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 36, 56, 76) befindliche Elektrodenanordnung (14, 34, 54, 74) mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist; • wobei die erste Elektrodenanordnung in einem Multifunktions-Schichtsystem eingebettet wird, welches zum einen eine glättende Oberflächenbearbeitung ermöglicht und zum anderen zur Ermöglichung einer oberflächeninterferometrischen Vermessung für elektromagnetische Strahlung einer Prüfwellenlänge eine Transmission von weniger als 10^-6 aufweist; und • Aufbringen eines Reflexionsschichtstapels (21, 41, 61) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (11, 31, 51) auftreffender elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifunktions-Schichtsystem (18, 38, 58) für elektromagnetische Strahlung der Prüfwellenlänge eine Transmission von weniger als 10^-7, insbesondere von weniger als 10^-8, weiter insbesondere von weniger als 10^-9, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifunktions-Schichtsystem eine Schicht aus Quarzglas (SiO₂) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifunktions-Schichtsystem eine absorbierende Schicht (98), insbesondere aus Kohlenstoff (C), aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass diese absorbierende Schicht (98) jeweils vor Aufbringung des Reflexionsschichtstapels (21, 41,61), insbesondere nach jeweiliger Durchführung einer oberflächeninterferometrischen Vermessung, entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifunktions-Schichtsystem eine Schicht aus dotiertem Quarzglas (SiO₂) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifunktions-Schichtsystem eine Schicht aus amorphem Silizium (a-Si) aufweist.
Optisches System, insbesondere Beleuchtungseinrichtung oder Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System einen Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage (200) mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbelichtungsanlage ein optisches System nach Anspruch 18 aufweist.