DE102020204426A1 - Method and device for manipulating the surface shape of an optical element - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Manipulation der Oberflächenform eines optischen Elements, insbesondere für die Mikrolithographie. Bein einem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem Korrekturschritt durch Beaufschlagung einer Oberfläche (110a) des optischen Elements (110) mit einem Elektronenstrahl (101) eine Kompaktierung im Material des optischen Elements (110) bewirkt, wobei die Beaufschlagung der Oberfläche (110a) des optischen Elements (110) mit einem Elektronenstrahl (101) für die gesamte zu bearbeitende Oberfläche des optischen Elements ohne Berücksichtigung vorhandener hochfrequenter Fehler erfolgt.The invention relates to a method and a device for manipulating the surface shape of an optical element, in particular for microlithography. In a method according to the invention, compaction in the material of the optical element (110) is effected in a correction step by applying an electron beam (101) to a surface (110a) of the optical element (110), with the application of the surface (110a) of the optical element (110) is carried out with an electron beam (101) for the entire surface to be processed of the optical element without taking into account any high-frequency errors present.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Manipulation der Oberflächenform eines optischen Elements, insbesondere für die Mikrolithographie.The invention relates to a method and a device for manipulating the surface shape of an optical element, in particular for microlithography.

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 manufacture microstructured components such as integrated circuits or LCDs. The microlithography process is carried out in what is known as a projection exposure system, which has an illumination device and a projection objective. The image of a mask (= reticle) illuminated by means of the illumination device is projected by means of the projection lens onto a substrate (e.g. a silicon wafer) coated with a light-sensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection lens, in order to create the mask structure on the light-sensitive coating of the To transfer substrate.

In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsbelichtungsanlagen, d.h. bei Wellenlängen unterhalb von 15 nm (z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm), werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet.In projection exposure systems designed for the EUV range, i.e. at wavelengths below 15 nm (e.g. about 13 nm or about 7 nm), mirrors are used as optical components for the imaging process due to the lack of availability of suitable light-permeable refractive materials.

Ansätze zur Erhöhung der bildseitigen numerischen Apertur zur Steigerung des Auflösungsvermögens (NA) gehen dabei mit einer Vergrößerung der Spiegelflächen einher. Zugleich besteht in der Praxis ein Bedarf, die Wirkung des betreffenden optischen Elements auf die Systemwellenfront im jeweiligen optischen System möglichst exakt bzw. unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Spezifikation einzustellen. Dabei erfordern die in Mikrolithographie-Anwendungen bestehenden Rahmenbedingungen für die Oberflächenbearbeitung im Bereich der Endkorrektur typischerweise hochpräzise Bearbeitungen mit Genauigkeiten im Nanometer- oder sogar Pikometerbereich.Approaches to increasing the numerical aperture on the image side to increase the resolving power (NA) go hand in hand with an enlargement of the mirror surfaces. At the same time, in practice there is a need to adjust the effect of the relevant optical element on the system wavefront in the respective optical system as precisely as possible or taking into account a predetermined specification. The framework conditions for surface processing in the area of final correction that exist in microlithography applications typically require high-precision processing with accuracies in the nanometer or even picometer range.

Während der Spiegelfertigung erfolgt typischerweise eine Rauheitsbewertung z.B. anhand interferometrischer oder mikroskopischer (z.B. mit einem Rasterkraftmikroskop durchgeführter) Messungen, um auf Basis dieser Bewertung zu entscheiden, ob eine weitere Oberflächenbearbeitung erforderlich ist oder nicht. Diese Rauheitsbewertung stellt mit zunehmenden Abmessungen etwa von EUV-Spiegeln mit Durchmessern in der Größenordnung von 1 Meter oder darüber angesichts der bestehenden hohen Genauigkeitsanforderungen eine anspruchsvolle Herausforderung dar.During mirror production, a roughness evaluation is typically carried out, e.g. using interferometric or microscopic measurements (e.g. carried out with an atomic force microscope) in order to decide on the basis of this evaluation whether further surface processing is necessary or not. With the increasing dimensions of EUV mirrors with diameters of the order of 1 meter or more, this roughness assessment represents a demanding challenge in view of the high accuracy requirements that exist.

Insbesondere tritt in der Praxis das Problem auf, dass bei der Oberflächenbearbeitung die Korrektur von in örtlicher Hinsicht vergleichsweise hochfrequenten Oberflächenfehlern entweder mangels geeigneter Messeinrichtungen mit jeweils geeigneten Feldauflösungen nur begrenzt möglich ist oder - aufgrund des dann über die jeweilige Spiegeloberfläche zu führenden, relativ kleinen Messfeldes - zu nicht mehr akzeptablen Messdauern führt.In particular, the problem arises in practice that the correction of surface defects, which are comparatively high-frequency in local terms, is only possible to a limited extent due to the lack of suitable measuring devices with suitable field resolutions in each case or - due to the relatively small measuring field to be guided over the respective mirror surface - leads to measurement times that are no longer acceptable.

Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2016 203 591 A1 und US 2012/0212721 A1 verwiesen.The state of the art is only given by way of example DE 10 2016 203 591 A1 and US 2012/0212721 A1 referenced.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Manipulation der Oberflächenform eines optischen Elements, insbesondere für die Mikrolithographie, bereitzustellen, welche auch bei optischen Elementen, die vergleichsweise große Abmessungen aufweisen bzw. für optische Systeme mit hoher numerischer Apertur ausgelegt sind, eine schnelle und zuverlässige Fertigstellung der gewünschten Spezifikation ermöglichen.It is an object of the present invention to provide a method and a device for manipulating the surface shape of an optical element, in particular for microlithography, which are also designed for optical elements that have comparatively large dimensions or for optical systems with a high numerical aperture enable the required specification to be completed quickly and reliably.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren sowie die Vorrichtung gemäß den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche gelöst.This object is achieved by the method and the device according to the features of the independent patent claims.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Manipulation der Oberflächenform eines optischen Elements, insbesondere für die Mikrolithographie,

  • - wobei in einem Korrekturschritt durch Beaufschlagung einer Oberfläche des optischen Elements mit einem Elektronenstrahl eine Kompaktierung im Material des optischen Elements bewirkt wird;
  • - wobei die Beaufschlagung der Oberfläche des optischen Elements mit einem Elektronenstrahl für die gesamte zu bearbeitende Oberfläche des optischen Elements ohne Berücksichtigung vorhandener hochfrequenter Fehler erfolgt.
The invention relates to a method for manipulating the surface shape of an optical element, in particular for microlithography,
  • - wherein in a correction step a compaction in the material of the optical element is brought about by applying an electron beam to a surface of the optical element;
  • - the exposure of the surface of the optical element with an electron beam for the entire surface of the optical element to be processed without taking into account any high-frequency errors present.

Dabei sind unter „hochfrequenten Fehlern“ im Sinne der vorliegenden Anmeldung Fehler der Oberflächenform mit einer Ortswellenlänge von weniger als 5mm, insbesondere weniger als 1mm, weiter insbesondere weniger als 0.5mm, und weiter insbesondere weniger als 0.3mm, zu verstehen.In this context, “high-frequency defects” in the sense of the present application are to be understood as defects in the surface shape with a local wavelength of less than 5mm, in particular less than 1mm, further in particular less than 0.5mm, and further in particular less than 0.3mm.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Durchführung der Elektronenstrahl-Beaufschlagung über die zu bearbeitende Oberfläche des optischen Elements hinweg mit gleichbleibender Elektronenenergie und -dosis.According to one embodiment, the electron beam exposure is carried out via the surface of the optical system to be processed Elements with constant electron energy and dose.

Gemäß einer Ausführungsform wird der Korrekturschritt zur passiven Korrektur hochfrequenter Fehler der Oberflächenform des optischen Elements ohne aktive Messung des Korrekturergebnisses durchgeführt.According to one embodiment, the correction step for passive correction of high-frequency errors in the surface shape of the optical element is carried out without active measurement of the correction result.

Gemäß einer Ausführungsform weisen in dem Korrekturschritt korrigierte hochfrequente Fehler der Oberflächenform eine Ortswellenlänge von weniger als 5mm, insbesondere weniger als 1mm, weiter insbesondere weniger als 0.5mm, und weiter insbesondere weniger als 0.3mm, auf.According to one embodiment, high-frequency errors of the surface shape corrected in the correction step have a spatial wavelength of less than 5 mm, in particular less than 1 mm, more in particular less than 0.5 mm, and more in particular less than 0.3 mm.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet insbesondere das Konzept, bei Beaufschlagung der Oberfläche eines optischen Elements mit einem Elektronenstrahl die Elektronenstrahlparameter (insbesondere Elektronenenergie und -dosis, ggf. auch Leistung) für die gesamte optische Fläche in gleicher Weise einzustellen, so dass die lokale Wirkung bzw. Glättung auf jeder Position des betreffenden optischen Elements bzw. Spiegels immer gleichartig auftritt. Dabei wird insbesondere im Unterschied zu herkömmlichen Ansätzen gemäß der vorliegenden Erfindung keine lokal variierende Elektronenbestrahlung (mit von der Position auf der optischen Fläche abhängigen Elektronenstrahlparametern) durchgeführt. Somit kann auch auf eine lokale Messung des auf der bearbeiteten optischen Fläche erzielten Korrekturergebnisses verzichtet werden.The present invention includes in particular the concept of setting the electron beam parameters (in particular electron energy and dose, possibly also power) for the entire optical surface in the same way when the surface of an optical element is exposed to an electron beam, so that the local effect or smoothing always occurs in the same way in every position of the optical element or mirror concerned. In particular, in contrast to conventional approaches according to the present invention, no locally varying electron irradiation (with electron beam parameters dependent on the position on the optical surface) is carried out. A local measurement of the correction result achieved on the processed optical surface can thus also be dispensed with.

Die vorliegende Erfindung macht sich insbesondere den Umstand bzw. das Wirkprinzip zunutze, dass eine mit der Beaufschlagung der Oberfläche eines optischen Elements mit einem Elektronenstrahl einhergehende Kompaktierung im Material des optischen Elements Deformationen der Oberfläche zur Folge hat, durch welche wiederum eine Korrektur von in örtlicher Hinsicht vergleichsweise hochfrequenten Fehlern ermöglicht wird.The present invention makes particular use of the fact or the operating principle that a compaction in the material of the optical element associated with the exposure of the surface of an optical element with an electron beam results in deformations of the surface, which in turn lead to a correction in local terms comparatively high-frequency errors is made possible.

Von dieser Erkenntnis ausgehend beinhaltet die Erfindung weiter das Konzept, eine durch diese Korrektur hochfrequenter Fehler erzielte Glättung der zu bearbeitenden Oberfläche des optischen Elements insofern als „passive Glättung“ zu realisieren, als dieser Korrekturschritt ohne aktive Messung des Korrekturergebnisses erfolgt. Auf diese Weise wird dem Umstand Rechnung getragen, dass bei besagten, in örtlicher Hinsicht vergleichsweise hochfrequenten Oberflächenfehlern je nach erforderlicher Ortsauflösung geeignete Messeinrichtungen nicht oder nur sehr begrenzt zur Verfügung stehen, wobei zudem eine aktive Messung des Korrekturergebnisses gegebenenfalls nicht mehr akzeptable Messdauern zur Folge hätte. Hier wird der konkret vorliegende Zustand des optischen Elements hinsichtlich der auf unterschiedlichen Positionen auf der optischen Fläche vorhandenen hochfrequenten Fehler nicht als Eingangsgröße zur Korrektur benötigt. Die Bestrahlparameter des Elektronenstrahls (wie Elektronenenergie oder -dosis) müssen somit auch nicht aktiv auf konkret vorliegende Fehler eingestellt werden. Hierdurch unterscheidet sich die erfindungsgemäße passive Korrektur hochfrequenter Fehler insbesondere von einer aktiven Korrektur langwelliger Fehler durch Elektronenbestrahlung. On the basis of this knowledge, the invention further includes the concept of realizing a smoothing of the surface of the optical element to be processed, achieved by this correction of high-frequency errors, as “passive smoothing” insofar as this correction step takes place without active measurement of the correction result. In this way, account is taken of the fact that, depending on the required spatial resolution, suitable measuring devices are not available or only to a very limited extent in the case of said surface defects, which are comparatively high-frequency in terms of locality, and an active measurement of the correction result may also result in measurement times that are no longer acceptable. Here, the actual state of the optical element with regard to the high-frequency errors present at different positions on the optical surface is not required as an input variable for correction. The irradiation parameters of the electron beam (such as electron energy or electron dose) therefore do not have to be actively adjusted to specific errors. In this way, the passive correction of high-frequency errors according to the invention differs in particular from an active correction of long-wave errors by means of electron irradiation.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Beaufschlagung mit einem Elektronenstrahl mit einer Dosis im Bereich von 0.1 J/mm2 bis 500 J/mm2.According to one embodiment, an electron beam is applied with a dose in the range from 0.1 J / mm 2 to 500 J / mm 2 .

Gemäß einer Ausführungsform wird der Korrekturschritt bei bereits erfolgtem Einbau des optischen Elements in ein optisches System durchgeführt.According to one embodiment, the correction step is carried out when the optical element has already been installed in an optical system.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt nach Durchführung des Korrekturschrittes eine Positionsänderung des optischen Elements zur wenigstens teilweisen Kompensation einer durch den Korrekturschritt bewirkten Änderung der optischen Wirkung des optischen Elements, insbesondere einer durch den Korrekturschritt bewirkten Änderung der Fokuslage.According to one embodiment, after the correction step has been carried out, the position of the optical element is changed to at least partially compensate for a change in the optical effect of the optical element caused by the correction step, in particular a change in the focus position caused by the correction step.

Gemäß einer Ausführungsform ist das optische Element ein Spiegel, insbesondere ein Spiegel mit einer optisch wirksamen Fläche in Form einer Freiformfläche. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, wobei es sich in weiteren Anwendungen bei dem optischen Element auch z.B. um eine Linse handeln kann.According to one embodiment, the optical element is a mirror, in particular a mirror with an optically effective surface in the form of a free-form surface. However, the invention is not restricted to this, and in further applications the optical element can also be, for example, a lens.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das optische Element für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, insbesondere weniger als 15 nm, ausgelegt. Die Erfindung ist jedoch auch hierauf nicht beschränkt, wobei in weiteren Anwendungen das optische Element auch für eine andere Arbeitswellenlänge ausgelegt sein kann.According to a further embodiment, the optical element is designed for an operating wavelength of less than 30 nm, in particular less than 15 nm. However, the invention is not restricted to this either, with the optical element also being able to be designed for a different working wavelength in further applications.

Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Manipulation der Oberflächenform eines optischen Elements, insbesondere für die Mikrolithographie, welche dazu konfiguriert ist, ein Verfahren mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen durchzuführen.The invention further relates to a device for manipulating the surface shape of an optical element, in particular for microlithography, which is configured to carry out a method having the features described above.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.Further refinements of the invention can be found in the description and in the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of an exemplary embodiment shown in the accompanying figures.

FigurenlisteFigure list

Es zeigen:

  • 1a-1c schematische Darstellungen zur Erläuterung des möglichen Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 2 ein Diagramm zur Erläuterung einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Korrekturwirkung;
  • 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Elektronenbestrahlungseinrichtung; und
  • 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
Show it:
  • 1a-1c schematic representations to explain the possible sequence of a method according to the invention;
  • 2 a diagram to explain a corrective effect that can be achieved with the method according to the invention;
  • 3 a schematic representation to explain the possible structure of an electron irradiation device that can be used in the method according to the invention; and
  • 4th a schematic representation to explain the possible structure of a microlithographic projection exposure system designed for operation in the EUV.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Im Weiteren wird ein beispielhafter Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Manipulation der Oberflächenform eines optischen Elements wie z.B. eines EUV-Spiegels unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen in 1a-1c beschrieben.In the following, an exemplary sequence of a method according to the invention for manipulating the surface shape of an optical element such as an EUV mirror is described with reference to the schematic representations in FIG 1a-1c described.

1a zeigt in lediglich schematischer und stark vereinfachter Darstellung ein hinsichtlich seiner Oberflächenform zu bearbeitendes optisches Element 110. Die erfindungsgemäß durchzuführende Manipulation der Oberflächenform beinhaltet hier eine Glättung von in örtlicher Hinsicht vergleichsweise hochfrequenten Fehlern, wie sie in 1b-1c angedeutet ist. 1a shows, in a merely schematic and greatly simplified representation, an optical element to be processed with regard to its surface shape 110 . The manipulation of the surface shape to be carried out according to the invention here includes a smoothing of errors that are comparatively high-frequency from a local point of view, as shown in FIG 1b-1c is indicated.

Dabei kann es sich bei dem Element 110 insbesondere - jedoch ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre - um einen bereits beschichteten Spiegel handeln, welcher ein Spiegelsubstrat und ein auf diesem Spiegelsubstrat befindliches Reflexionsschichtsystem (sowie gegebenenfalls weitere Funktionsschichten) aufweist.This can be the element 110 in particular - but without the invention being restricted to this - act around an already coated mirror which has a mirror substrate and a reflective layer system (and possibly further functional layers) located on this mirror substrate.

Der eigentliche Korrekturschritt umfasst eine in 1b angedeutete Elektronenstrahl-Bearbeitung. Hierbei wird ein Elektronenstrahl 101 vorzugsweise mit einer Dosis im Bereich von 0.1 J/mm2 bis 500 J/mm2 auf eine zu bearbeitende Oberfläche 110a des optischen Elements 110 gerichtet, wozu insbesondere eine Elektronenbestrahlungseinrichtung mit dem im Weiteren anhand von 3 beschriebenen Aufbau verwendet werden kann.The actual correction step includes an in 1b indicated electron beam processing. This is an electron beam 101 preferably with a dose in the range from 0.1 J / mm 2 to 500 J / mm 2 on a surface to be processed 110a of the optical element 110 directed, including in particular an electron irradiation device with the following on the basis of 3 described structure can be used.

3 zeigt eine schematische Darstellung des möglichen Aufbaus einer erfindungsgemäß einsetzbaren Elektronenbestrahlungseinrichtung 300. Diese dient zur Erzeugung eines auf die zu bearbeitende Oberfläche 310a eines optischen Elements 310 gerichteten, fokussierten Elektronenstrahls 301 und weist eine Elektronenquelle 302, eine Beschleunigungseinheit 303, eine Fokussiereinheit 304 und eine Ablenkeinheit 305 zur Ablenkung des Elektronenstrahls 301 in x- bzw. y-Richtung auf. Die Fokussiereinheit 304 und die Ablenkeinheit 305 weisen geeignete elektrische oder magnetische Komponenten auf. Des Weiteren befinden sich gemäß 3 die vorstehend genannten Komponenten ebenso wie das zu bearbeitende optische Element 310 innerhalb einer Vakuumkammer 312. 3 shows a schematic representation of the possible structure of an electron irradiation device that can be used according to the invention 300 . This is used to generate an on the surface to be processed 310a of an optical element 310 directed, focused electron beam 301 and has an electron source 302 , an acceleration unit 303 , a focusing unit 304 and a deflector 305 to deflect the electron beam 301 in the x or y direction. The focusing unit 304 and the deflection unit 305 have suitable electrical or magnetic components. Furthermore, according to 3 the aforementioned components as well as the optical element to be processed 310 inside a vacuum chamber 312 .

Zu weiteren Details der Elektronenbestrahlungseinrichtung 300 wird auf DE 10 2016 203 591 A1 verwiesen. Wie sowohl in 3 angedeutet als auch in besagter Offenlegungsschrift diskutiert führt die Beaufschlagung der Oberfläche 310a des optischen Elements 310 mit dem Elektronenstrahl 301 nicht nur über eine lokale Kompaktierung in negativer z-Richtung im Bereich 310b zu einer lokalen Oberflächenabsenkung 310c, sondern bewirkt auch die Entstehung von im Wesentlichen parallel zur Oberfläche 310a bzw. im Wesentlichen entlang der x-y-Ebene (wie durch den Pfeil 310d angedeutet) wirkenden Kräften. Der Bereich der Kompaktierung kann sich typischerweise in eine Tiefe von größenordnungsmäßig ca. 100µm (unterhalb des Reflexionsschichtsystems) erstrecken. Eine durch diese Kompaktierung induzierte mechanische Linienspannung entlang der x-y-Ebene kann größenordnungsmäßig ca. 40 N/m betragen.For further details of the electron irradiation device 300 will be on DE 10 2016 203 591 A1 referenced. As in both 3 indicated as well as discussed in said laid-open specification leads to the application of the surface 310a of the optical element 310 with the electron beam 301 not only via local compaction in the negative z-direction in the area 310b to a local surface subsidence 310c , but also causes the emergence of essentially parallel to the surface 310a or essentially along the xy plane (as indicated by the arrow 310d indicated) acting forces. The area of compaction can typically extend to a depth of about 100 μm (below the reflective layer system). A mechanical line stress induced by this compaction along the xy plane can amount to approximately 40 N / m.

Unter erneuter Bezugnahme auf 1a-1c hat - wie durch die Pfeile 102, 103 in 1b angedeutet - die Elektronenstrahl-Bearbeitung und die hierdurch wie bereits erläutert bewirkte Kompaktierung im Material des optischen Elements 110 zur Folge, dass eine im Bereich der Oberfläche 110a wirkende globale mechanische Spannung auftritt (ähnlich dem Ziehen an den Seiten eines Tischtuchs), was wiederum gemäß 1c zu einer Verbesserung bzw. Korrektur der in örtlicher Hinsicht hochfrequenten Oberflächenfehler führt.Referring again to FIG 1a-1c has - as indicated by the arrows 102 , 103 in 1b indicated - the electron beam processing and the resulting compaction, as already explained, in the material of the optical element 110 result in one in the area of the surface 110a acting global mechanical tension occurs (similar to pulling on the sides of a tablecloth), which in turn according to 1c leads to an improvement or correction of the locally high-frequency surface defects.

Die erfindungsgemäße Nutzung der durch den Elektronenstrahl 101 bewirkten Kompaktierung zur Korrektur hochfrequenter Fehler der Oberfläche des optischen Elements 310 hat dabei den weiteren Vorteil, dass dieser Korrekturschritt bei bereits beschichteter Oberfläche des optischen Elements 110 durchgeführt werden kann. Insbesondere kann der Korrekturschritt auch „auf Systemebene“, d.h. nach bereits erfolgtem Einbau des optischen Elements 110 in das jeweilige optische System, erfolgen.The inventive use of the electron beam 101 caused compaction to correct high-frequency errors on the surface of the optical element 310 has the further advantage that this correction step takes place when the surface of the optical element is already coated 110 can be carried out. In particular, the correction step can also be carried out “at the system level”, ie after the optical element has already been installed 110 in the respective optical system.

Wie ebenfalls in 1c angedeutet, tritt als weitere Folge der vorstehend beschriebenen Deformationswirkung (zusätzlich zur Glättung von in örtlicher Hinsicht vergleichsweise hochfrequenten Fehlern) auch eine Manipulation der optischen Wirkung des optischen Elements 110 (insbesondere der durch das optische Element 110 generierten Fokuslage) ein. Diese kann erfindungsgemäß wiederum über eine geeignete Positionsänderung des optischen Elements 110 (im Beispiel von 1c typischerweise über eine Verschiebung des optischen Elements 110 entlang der z-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem) kompensiert werden.As also in 1c indicated, occurs as a further consequence of the deformation effect described above (in addition to the smoothing of in localized comparatively high-frequency errors) also a manipulation of the optical effect of the optical element 110 (especially the one through the optical element 110 generated focus position). According to the invention, this can in turn via a suitable change in position of the optical element 110 (in the example of 1c typically by shifting the optical element 110 along the z-direction in the drawn coordinate system).

In einem quantitativen Ausführungsbeispiel kann etwa mit einer Bestrahlungsdosis von 1 J/mm2 eine mechanische Linienspannung von 40 N/m und eine hierdurch bewirkte mechanische Deformation von bis zu 15nm im PV-Wert (PV= „Peak-to-Valley“) abhängig von der Dicke des Spiegels erzielt werden. Eine damit einhergehende Fokusänderung von 15nm kann wiederum durch gezieltes Versetzen des Spiegels entlang der z-Richtung um wenige µm (abhängig von der Grundkrümmung des Spiegels) kompensiert werden.In a quantitative embodiment, for example, with an irradiation dose of 1 J / mm 2, a mechanical line tension of 40 N / m and a mechanical deformation of up to 15 nm in the PV value (PV = “peak-to-valley”) caused by this can depend on the thickness of the mirror can be achieved. An associated change in focus of 15 nm can in turn be compensated for by deliberately displacing the mirror along the z-direction by a few µm (depending on the basic curvature of the mirror).

2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Korrekturwirkung, wobei eine beispielhafte erzielte Verbesserung für Ortswellenlängen im Bereich von 0.2mm bis 100mm gezeigt ist. Als Korrekturwirkung wird hier das Verhältnis aus dem relativen Restfehler nach Korrektur zum relativen Restfehler vor Korrektur gezeigt. Eine Verbesserung bedeutet hier, dass dieses Verhältnis kleiner ist als Eins. Gemäß 2 wird eine solche Verbesserung der Oberflächenform für Ortswellenlängen oberhalb von 0.2mm erzielt. Die Oberflächengüte wird hierbei als RMS-Dichte dargestellt. 2 shows a diagram to explain a correction effect that can be achieved with the method according to the invention, an example of an improvement achieved for spatial wavelengths in the range from 0.2 mm to 100 mm being shown. The ratio of the relative residual error after correction to the relative residual error before correction is shown here as a correction effect. An improvement here means that this ratio is less than one. According to 2 such an improvement in the surface shape is achieved for local wavelengths above 0.2mm. The surface quality is shown here as RMS density.

Das Diagramm gemäß 2 zeigt, dass auch für Ortswellenlängen kleiner als 1mm eine Korrektur von Oberflächenfehlern (mit einem relativen Restfehler kleiner als Eins) erfolgt, obwohl dies in der aktiven Korrektur der Oberfläche nicht vorgesehen war.The diagram according to 2 shows that surface errors (with a relative residual error less than one) are also corrected for spatial wavelengths smaller than 1mm, although this was not provided for in the active correction of the surface.

In weiteren Ausführungsformen kann zusätzlich oder alternativ die Korrektur von in örtlicher Hinsicht hochfrequenten Fehlern auch insofern als „aktive Korrektur“ erfolgen, als eine aktive Messung des Korrekturergebnisses durchgeführt wird. Diese aktive Korrektur bzw. die zugehörige Messung des Korrekturergebnisses erfolgt dann jedoch „auf Systemebene“ und nicht „auf Komponentenebene“. Hiermit ist gemeint, dass eine zur Kontrolle des Korrekturergebnisses durchgeführte Messung für das die betreffende optische Komponente aufweisende System (z.B. ein Projektionsobjektiv oder die ein solches Projektionsobjektiv aufweisende Projektionsbelichtungsanlage) als Ganzes und nicht etwa für die einzelne optische Komponente durchgeführt wird.In further embodiments, the correction of locally high-frequency errors can also take place as an “active correction” insofar as an active measurement of the correction result is carried out. This active correction or the associated measurement of the correction result then takes place "at the system level" and not "at the component level". This means that a measurement carried out to check the correction result is carried out for the system having the optical component in question (e.g. a projection lens or the projection exposure system having such a projection lens) as a whole and not for the individual optical components.

Des Weiteren kann auch die besagte Korrektur der Oberflächenform des jeweiligen optischen Elements in solcher Weise erfolgen, dass anstelle einer „isolierten“ Optimierung der optischen Eigenschaften des optischen Elements eine Korrektur bzw. Optimierung der optischen Eigenschaften des Gesamtsystems erreicht wird. Dieses Konzept beinhaltet insbesondere die Möglichkeit, im Wege der erfindungsgemäßen Manipulation der Oberflächenform eines optischen Elements eine Korrekturwirkung „auf Systemebene“ zu erzielen (z.B. indem durch Manipulation der Oberflächenform eines optischen Elements anderenorts im System hervorgerufene Abbildungsfehler kompensiert werden).Furthermore, said correction of the surface shape of the respective optical element can also take place in such a way that instead of an “isolated” optimization of the optical properties of the optical element, a correction or optimization of the optical properties of the overall system is achieved. This concept includes, in particular, the possibility of manipulating the surface shape of an optical element according to the invention to achieve a corrective effect "at the system level" (e.g. by compensating for imaging errors caused elsewhere in the system by manipulating the surface shape of an optical element).

Im Ergebnis kann so auch bei der vorstehend diskutierten aktiven Korrektur eine Beschränkung auf insgesamt akzeptable Korrektur- bzw. Messdauern erzielt werden.As a result, a restriction to overall acceptable correction or measurement durations can thus also be achieved in the case of the active correction discussed above.

Vorzugsweise kann hierbei die Ortsauflösung der bei einer aktiven Korrektur eingesetzten Systemmesstechnik so gewählt werden, dass eine vorhandene Komponentenmesstechnik entsprechend ergänzt wird. Insbesondere kann die Ortsauflösung der Systemmesstechnik auf die Untergrenze der Ortsauflösung der entsprechenden Korrekturelemente (welche wiederum vom den jeweils ausgewählten Korrekturoptiken und der Ortswellenlänge der Bearbeitung der optischen Fläche abhängt) abgestimmt werden. Die Systemmesstechnik kann insbesondere ein Scherinterferometer aufweisen, welches feldaufgelöste Pupillen der Systemwellenfront liefert. Dabei kann für eine hinreichende Auflösung zur Glättung die Pupillenauflösung (gegeben durch die Pixelanzahl pro Pupille) mindestens 3mm/1m = 0.003 betragen (wobei von einem Spiegeldurchmesser von 1m ausgegangen wird). Der Quotient Pixelanzahl/Pupillendurchmesser der Systemmesstechnik sollte in diesem Beispiel größer 300 sein.In this case, the spatial resolution of the system measurement technology used for an active correction can preferably be selected in such a way that an existing component measurement technology is supplemented accordingly. In particular, the spatial resolution of the system measurement technology can be matched to the lower limit of the spatial resolution of the corresponding correction elements (which in turn depends on the correction optics selected in each case and the spatial wavelength of the processing of the optical surface). The system measurement technology can in particular have a shear interferometer which supplies field-resolved pupils of the system wavefront. For a sufficient resolution for smoothing, the pupil resolution (given by the number of pixels per pupil) can be at least 3mm / 1m = 0.003 (assuming a mirror diameter of 1m). The quotient of the number of pixels / pupil diameter of the system measurement technology should be greater than 300 in this example.

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

Gemäß 4 weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 400 einen Feldfacettenspiegel 403 und einen Pupillenfacettenspiegel 404 auf. Sämtliche Spiegel in der Projektionsbelichtungsanlage 400 können Freiformflächen sein. Auf den Feldfacettenspiegel 403 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 401 und einen Kollektorspiegel 402 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 404 sind ein erster Teleskopspiegel 405 und ein zweiter Teleskopspiegel 406 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 407 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 451-456 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 421 auf einem Maskentisch 420 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 461 auf einem Wafertisch 460 befindet.According to 4th has an illumination device in a projection exposure system designed for EUV 400 a field facet mirror 403 and a pupillary facet mirror 404 on. All mirrors in the projection exposure system 400 can be freeform surfaces. On the field facet mirror 403 becomes the light of a light source unit, which is a plasma light source 401 and a collector mirror 402 includes, steered. In the light path after the pupil facet mirror 404 are a first telescope mirror 405 and a second telescope mirror 406 arranged. In the light path below is a deflecting mirror 407 arranged that the radiation hitting it on an object field in the object plane of a six mirror 451-456 comprehensive Projection lens steers. A reflective structure-bearing mask is at the location of the object field 421 on a mask table 420 arranged, which is imaged with the aid of the projection lens in an image plane in which a substrate coated with a light-sensitive layer (photoresist) is located 461 on a wafer table 460 is located.

Die Erfindung kann bei der Manipulation der Oberflächenform während oder nach der Fertigung eines beliebigen optischen Elements dieser Projektionsbelichtungsanlage 400 eingesetzt werden. Die Erfindung ist nicht auf die Realisierung bei der Herstellung optischer Elemente für den Betrieb im EUV beschränkt, sondern auch bei der Manipulation der Oberflächenform optischer Elemente für andere Arbeitswellenlängen (z.B. im VUV-Bereich bzw. bei Wellenlängen kleiner als 250nm) sowie auch zur Anwendung in anderen (nicht für die Mikrolithographie bestimmten) optischen Systemen realisierbar.The invention can be used in the manipulation of the surface shape during or after the production of any optical element of this projection exposure system 400 can be used. The invention is not limited to the implementation in the production of optical elements for operation in the EUV, but also in the manipulation of the surface shape of optical elements for other working wavelengths (e.g. in the VUV range or at wavelengths less than 250 nm) and also for use in other optical systems (not intended for microlithography).

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.Although the invention has also been described on the basis of specific embodiments, numerous variations and alternative embodiments will be apparent to the person skilled in the art, for example by combining and / or exchanging features of individual embodiments. Accordingly, a person skilled in the art understands that such variations and alternative embodiments are also encompassed by the present invention, and the scope of the invention is limited only within the meaning of the attached patent claims and their equivalents.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102016203591 A1 [0007, 0032]DE 102016203591 A1 [0007, 0032]
  • US 2012/0212721 A1 [0007]US 2012/0212721 A1 [0007]

Claims (10)

Verfahren zur Manipulation der Oberflächenform eines optischen Elements, insbesondere für die Mikrolithographie, • wobei in einem Korrekturschritt durch Beaufschlagung einer Oberfläche (110a) des optischen Elements (110) mit einem Elektronenstrahl (101) eine Kompaktierung im Material des optischen Elements (110) bewirkt wird; • wobei die Beaufschlagung der Oberfläche (110a) des optischen Elements (110) mit einem Elektronenstrahl (101) für die gesamte zu bearbeitende Oberfläche des optischen Elements ohne Berücksichtigung vorhandener hochfrequenter Fehler erfolgt.Method for manipulating the surface shape of an optical element, in particular for microlithography, • wherein in a correction step by applying an electron beam (101) to a surface (110a) of the optical element (110) a compaction in the material of the optical element (110) is effected; • the exposure of the surface (110a) of the optical element (110) with an electron beam (101) for the entire surface of the optical element to be machined taking place without taking into account any high-frequency errors present. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung der Oberfläche (110a) des optischen Elements (110) mit einem Elektronenstrahl (101) über die gesamte zu bearbeitende Oberfläche des optischen Elements (110) mit gleichbleibender Elektronenenergie und -dosis erfolgt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that an electron beam (101) is applied to the surface (110a) of the optical element (110) over the entire surface of the optical element (110) to be processed with constant electron energy and dose. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Korrekturschritt zur passiven Korrektur hochfrequenter Fehler der Oberflächenform des optischen Elements (110) ohne aktive Messung des Korrekturergebnisses durchgeführt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that this correction step for passive correction of high-frequency errors in the surface shape of the optical element (110) is carried out without active measurement of the correction result. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Korrekturschritt korrigierte hochfrequente Fehler der Oberflächenform eine Ortswellenlänge von weniger als 5mm, insbesondere weniger als 1mm, weiter insbesondere weniger als 0.5mm, und weiter insbesondere weniger als 0.3mm, aufweisen.Method according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that high-frequency errors of the surface shape corrected in the correction step have a spatial wavelength of less than 5mm, in particular less than 1mm, more in particular less than 0.5mm, and more in particular less than 0.3mm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung mit einem Elektronenstrahl (101) mit einer Dosis im Bereich von 0.1 J/mm2 bis 500 J/mm2 erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an electron beam (101) is applied with a dose in the range from 0.1 J / mm 2 to 500 J / mm 2 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturschritt bei bereits erfolgtem Einbau des optischen Elements (110) in ein optisches System durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the correction step is carried out when the optical element (110) has already been installed in an optical system. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach Durchführung des Korrekturschrittes eine Positionsänderung des optischen Elements (110) zur wenigstens teilweisen Kompensation einer durch den Korrekturschritt bewirkten Änderung der optischen Wirkung des optischen Elements (110), insbesondere einer durch den Korrekturschritt bewirkten Änderung der Fokuslage, erfolgt.Procedure according to Claim 6 , characterized in that after the correction step has been carried out, the position of the optical element (110) is changed to at least partially compensate for a change in the optical effect of the optical element (110) caused by the correction step, in particular a change in the focus position caused by the correction step. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (110) ein Spiegel, insbesondere ein Spiegel mit einer optisch wirksamen Fläche in Form einer Freiformfläche, ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the optical element (110) is a mirror, in particular a mirror with an optically effective surface in the form of a free-form surface. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (110) für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, insbesondere weniger als 15 nm, ausgelegt ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the optical element (110) is designed for an operating wavelength of less than 30 nm, in particular less than 15 nm. Vorrichtung zur Manipulation der Oberflächenform eines optischen Elements, insbesondere für die Mikrolithographie, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.Device for manipulating the surface shape of an optical element, in particular for microlithography, characterized in that the device is configured to carry out a method according to one of the preceding claims.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102007058103A1 (en) * 2006-12-04 2008-06-05 Carl Zeiss Smt Ag High energy ion beam precision modifies the profile or surface micro-roughness of an optical lens or mirror used in micro-lithography
DE102012212199A1 (en) * 2012-07-12 2013-06-13 Carl Zeiss Smt Gmbh Method for production of micro-or nano-structured components such as optical element, involves irradiating photons and/or electrons according to the structure to be produced, so that full surface material compaction takes place

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