EP3323022A1 - Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische projektionsbelichtungsanlage - Google Patents

Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische projektionsbelichtungsanlage

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Publication number
EP3323022A1
EP3323022A1 EP16741264.2A EP16741264A EP3323022A1 EP 3323022 A1 EP3323022 A1 EP 3323022A1 EP 16741264 A EP16741264 A EP 16741264A EP 3323022 A1 EP3323022 A1 EP 3323022A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mirror
layer
mirror according
substrate
layers
Prior art date
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Pending
Application number
EP16741264.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Dier
Kerstin HILD
Hartmut Enkisch
Matus Kalisky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Publication of EP3323022A1 publication Critical patent/EP3323022A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G21K1/06—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators
    • G21K1/062—Devices having a multilayer structure

Definitions

  • the invention relates to a mirror, in particular for a microlithographic projection exposure apparatus.
  • 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.
  • a substrate eg a silicon wafer
  • photosensitive layer photoresist
  • mirrors are used as optical components for the imaging process because of the lack of availability of suitable light-transmissive refractive materials.
  • GI mirrors do not require a multilayer system in the form of an alternating sequence of numerous individual layers to achieve the respective reflectivities as a reflection layer from at least two different layer materials, but only a single layer, which consist for example of ruthenum (Ru) and, for example may have a typical layer thickness in the range of 40 nm.
  • Ru ruthenum
  • a problem which also occurs in practice when using GI mirrors, in particular in the projection objective, is that electromagnetic radiation, for example in the form of transmitted light or scattered light, can pass through the respective reflection layer to the mirror substrate, which is favored, for example, by the fact that the object in question electromagnetic radiation differs in the angular and / or wavelength distribution from the actual useful light.
  • the relevant electromagnetic radiation reaching the mirror substrate can then be damaged in the mirror substrate material. or changes, for example in the form of radiation-induced local density changes (compaction), which in turn leads to undesired changes in the wavefront during operation of the optical system and thus ultimately to impairment of the performance of the optical system or of the projection exposure apparatus.
  • a mirror in particular for a microlithographic projection exposure apparatus, has an optical active surface, as well as a mirror substrate, a reflection layer, which is designed such that the electromagnetic radiation mirror of a predetermined operating wavelength, which is incident on the optical active surface the respective surface normal incident angle of at least 65 ° impinges, has a reflectivity of at least 50%, and a substrate protective layer disposed between the mirror substrate and the reflective layer, the EUV radiation substrate protective layer having a transmission of less than 0.1%.
  • the invention is based in particular on the concept of reducing or eliminating undesirable wavefront changes associated with electromagnetic radiation in a mirror designed for operation in grazing incidence by electromagnetic radiation and thus eliminating undesired wavefront changes between the reflection layer of the optical system Mirror and the mirror substrate, a substrate protective layer is disposed, which by sufficient absorption effect, the relevant electromagnetic radiation keeps away from the mirror substrate material.
  • the substrate protection layer for EUV radiation has a transmission of less than 0.01%, in particular less than 0.001%.
  • the condition according to which the transmission for EUV radiation is less than 0.1%, in particular less than 0.01%, more particularly less than 0.001%, also for angles of incidence other than the "operating angles", in particular also for EUV impinging perpendicularly on the substrate protective layer
  • the condition according to which the transmission of the substrate protective layer is less than 0.1%, in particular less than 0.01%, more particularly less than 0.001% is preferably also satisfied for wavelengths other than the operating wavelength.
  • the substrate protective layer according to the invention is designed in such a way that, in addition to the above-described protection of the mirror substrate against electromagnetic radiation, a layer voltage compensation is also achieved in the entire layer structure of the mirror.
  • the substrate protective layer for this purpose has at least one layer voltage compensation layer made of a second material.
  • a layer stress (which may be in the form of compressive stress or tensile stress depending on the concrete embodiment of the reflection layer of the GI-mirror) can lead to deformation of the mirror substrate and thus likewise to undesired changes of the wavefront during operation of the respective optical system without further measures.
  • the substrate protection layer according to the invention may also have as a multilayer system an alternating succession of absorber layers (the substrate protection against electromagnetic radiation) of a first material and layer stress compensation layers of a second material (said layer voltage at least partially compensating).
  • the circumstance that the existing requirements for a layer voltage compensation in the case of a mirror designed for operation under grazing incidence (GI mirrors) as a rule are substantially lower than in the case of a vertical operation, can advantageously also be exploited Incident designed mirror (Nl mirror).
  • the layer stresses which occur (which can typically be of the order of magnitude of 200 MPa-600 MPa for the reflection layer stack of an NI mirror) are in absolute terms greater at a Gl level (with a typical layer voltage of 800 MPa-1200 MPa) , but due to the lower total thickness of the reflective layer to effectively lower deformation.
  • Thick scale which in turn at a Gl-mirror (eg, with a reflective layer of ruthenium with about 40 nm thickness) are substantially lower than in a Nl mirror whose reflective layer stack, for example in the form of an alternating sequence of molybdenum and silicon layers typically has a total layer thickness in the range of 350 nm.
  • the stress compensation layers may in particular have a maximum thickness of 5 nm.
  • the requirements for a layer stress compensation can even be reduced to almost zero, with the result that it is ultimately sufficient if the substrate protective layer according to the invention exclusively from the described absorber layer - waiving any voltage compensation layers - exists.
  • the first material is selected from the group consisting of iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), germanium ( Ge), tungsten (Wo), chromium (Cr), tin (Sn), zinc (Zn), indium (In), tellurium (Te), iridium (Ir), palladium (Pd), osmium (Os), tantalum ( Ta) and alloys thereof.
  • the second material is selected from the group consisting of molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), boron (B), boron carbide (B 4 C), carbon (C), and silicon (Si).
  • the embodiment of the substrate protective layer according to the invention and, in particular, also of the reflective layer preferably takes place in such a way that the period length of the multilayer system forming the substrate protective layer - and ultimately also the lateral thickness profile of the substrate protection layer
  • Substrate protective layer - metrologically accessible in the simplest possible way In this way, according to the invention, the further problem can be taken into account that a respectively desired, typically constant thickness profile of the substrate protective layer can basically only be realized with finite precision, ie in practice a certain lateral thickness variation of the substrate protective layer is unavoidable. In order to have such an undesired variation in thickness either already in the relevant mirror itself (by optimizing the layer thickness profile) or elsewhere in the relevant To be able to compensate for the optical system, as exact a knowledge as possible of the respective course of the layer thickness is required.
  • the invention is based on the consideration that in principle the relationship between the period length of the multilayer system forming the substrate protective layer on the one hand and the spectral peak position in the for the relevant mirror by reflectometry determined dependence of the reflectivity of the wavelength of the incident electromagnetic radiation on the other hand for determining said period length and thus, when measured at a plurality of locations on the mirror, the lateral thickness profile can be used, wherein in this reflectometry measurement the electromagnetic radiation substantially perpendicular (preferably with an incident on the respective surface normal angle of incidence of a maximum of 10 °) on de n mirror is directed.
  • the reflectivities obtained for the mirror are comparatively low (relative to a NI mirror designed for vertical incidence), they are comparatively low (for example, by a factor of 100), however, for said period length of the substrate protective layer characteristic multilayer system, as will be explained in more detail below.
  • the spectral peak position in the wavelength-dependent reflectivity profiles obtained for the relevant mirror can be accessed with a reflectometer which is already available or available for EUV lithography and can thus be easily determined metrologically.
  • the substrate protective layer has a multiple-layer system of a plurality of individual layers. According to one embodiment, these individual layers have a maximum thickness of less than 100 nm, in particular of less than 50 nm, more particularly of less than 25 nm.
  • the multilayer system comprises an alternating sequence of first layers of a first material and second layers of a second material different from the first material. According to one embodiment, this multi-layer system has a period length in the range from 6 nm to 8 nm, in particular in the range from 6.5 nm to 7.5 nm.
  • the total layer thickness which the mirror has above the maximum of a standing wave field generated by the multilayer system corresponds to an integral multiple of the period length of the multilayer system, up to a maximum deviation of ⁇ 10%.
  • the above-mentioned total layer thickness affects the spectral response of the reflectivity of the relevant mirror, as by the multi-layer system forming the substrate protective layer, a standing wave field is generated, which extends through the reflection layer up to the Mirror adjoining vacuum continues.
  • the choice of the above-mentioned total layer thickness as an integer multiple of the period length in this context now, as explained in more detail below, leads to a particularly pronounced peak or a comparatively strong oscillation of the electric field strength at the interface between the reflection layer and the vacuum can be achieved, with the result that the spectral peak position which is ultimately sought is also particularly easy to determine metrologically.
  • the invention comprises on the one hand embodiments in which a reflectometric characterization is first carried out for the substrate protective layer itself (even without a reflection layer thereon) and optionally only subsequently or sequentially for the reflection layer then applied.
  • the invention also encompasses embodiments in which, while reducing the metrological effort or the number of required process steps, the spectral peak position of the reflectivity of the multiple-layer system forming the substrate protective layer is determined even after the reflection layer has been applied.
  • the working wavelength is less than 30 nm, wherein it may be in particular in the range of 10 nm to 15 nm.
  • 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.
  • this mirror is arranged in the optical system in such a way that the reflection angles occurring in the operation of the optical system upon reflection of electromagnetic radiation at the mirror and related to the respective surface normal are at least 50 °, in particular at least 65 °.
  • 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 structures on this mask onto a photosensitive layer located in an image plane of the projection objective wherein the projection exposure apparatus has an optical system with the features described above.
  • Figure 1 is a schematic representation of a designed for operation in the EUV projection exposure system
  • Figure 2-3 are schematic representations to explain the possible
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary projection exposure apparatus 100 designed for operation in the EUV, in which the present invention can be implemented.
  • a lighting device of the projection exposure apparatus 100 has a field facet mirror 103 and a pupil facet mirror 104.
  • the light of a light source unit comprising a plasma light source 101 and a collector mirror 102 is directed.
  • a first telescope mirror 105 and a second telescope mirror 106 are arranged in the light path after the pupil facet mirror 104.
  • a deflecting mirror 107 which operates under a grazing incidence, is arranged downstream of the light path, which deflects the radiation impinging on it onto an object field in the object plane of a projection objective merely indicated in FIG.
  • a reflective structure-carrying mask 121 is arranged on a mask table 120, which is imaged by means of a projection objective 150 into an image plane in which a photosensitive layer (photoresist) coated substrate 161 is located on a wafer table 160.
  • the structure according to the invention of a mirror operating under a grazing incidence can be realized, for example, in one or more mirrors of the projection objective 150 or also in the deflection mirror 107 provided within the illumination device.
  • a mirror 200 designed for operation under grazing incidence may, in a first embodiment, be incorporated in a manner known per se Mirror substrate 205 (which may be made of any suitable substrate material, such as under the designation ULE ® by the company Corning Inc. marketed Titanium-silicate glass) and having an optical effective surface 200a forming reflection layer 220, which approximately, for example in the execution of ruthenium (Ru) is prepared and may have a typical exemplary thickness in the range of 20 nm to 200 nm.
  • layer systems which are known per se for GI levels with more than one single (eg ruthenium (Ru)) layer can likewise be used.
  • ruthenium (Ru) can likewise be used.
  • the mirror 200 In order to protect the mirror substrate 205 from electromagnetic radiation incident on the optical active surface 200a during operation of the mirror 200 and penetrating the reflective layer 220 as a result of transmission, e.g. Through the ruthenium (Ru) layer, the mirror 200 has a substrate protection layer 210 between the reflection layer 220 and the mirror substrate 205.
  • ruthenium (Ru) layer e.g. ruthenium
  • the substrate protective layer 210 has an alternating succession of absorber layers 212 made of a first material (with a correspondingly high absorption fraction in the refractive index, eg silver (Ag), platinum (Pt), tin (Sn), zinc (Zn) , Copper (Cu), tungsten (W), nickel (Ni) or cobalt (Co)), and layer stress compensation layers 21 1 of a second material (eg, molybdenum (Mo) or ruthenium (Ru)).
  • a first material with a correspondingly high absorption fraction in the refractive index, eg silver (Ag), platinum (Pt), tin (Sn), zinc (Zn) , Copper (Cu), tungsten (W), nickel (Ni) or cobalt (Co)
  • layer stress compensation layers 21 1 of a second material eg, molybdenum (Mo) or ruthenium (Ru)
  • the absorber layers 212 provide EUV radiation (in particular of less than 0.1%, in particular less than 0.01%) owing to their low transmission %, more particularly less than 0.001%) for keeping electromagnetic radiation in the form of stray light away from the mirror substrate 205 where this electromagnetic radiation could cause compaction or otherwise damage to the mirror substrate material.
  • the total number of cycles of the alternating sequence within the substrate protective layer 210 may be in the range of 10 to 40 (each period corresponding to a partial stack of respectively one absorber layer 212 and one layer voltage compensation layer 21 1).
  • the thickness of the film voltage compensation layers 21 1 may be in the range of 2 nm to 4 nm by way of example only.
  • the thickness of the layer stress compensation layers 21 1 can be significantly lower than in a (Nl) mirror designed for operation under normal incidence, wherein advantage is taken of the fact that the layer voltage-dependent deflections, which may have to be compensated for, are affected in the under-incidence mirror 200 according to FIG 2 are much lower than at said NI level.
  • FIG 3 shows a schematic representation for explaining a further exemplary embodiment of a mirror according to the invention, in which analogous or essentially functionally identical components with reference numbers increased by "100" are designated in comparison to FIG the substrate protective layer 310 exclusively of an absorber layer with a total thickness of typically 50 nm or 100 nm required for absorbing the electromagnetic radiation penetrating the reflective layer 320, wherein here additional layer stress compensating layers or a corresponding alternating layer structure in the substrate protective layer 310 is completely dispensed with and the substrate protective layer thus consists only of a single absorber layer analogous to the absorber layer 212.
  • Such a configuration is particularly suitable if a mech Anic layer voltage is negligibly small.
  • the substrate protective layer present according to the invention between the mirror substrate and the reflection layer can also be made of 2 (ie absorption of electromagnetic radiation penetrating the reflective layer such as transmitted light or scattered light) as well as the function of the layer voltage compensation layers 21 1 (ie compensation of an overall layer structure of the Mirror existing mechanical layer stress).
  • alloys of the abovementioned absorber materials silver (Ag), platinum (Pt), tin (Sn), zinc (Zn), copper (Cu), tungsten (W), nickel (Ni), cobalt can be used for this purpose (Co) with, for example, silicon (Si), vanadium (V), carbon (C), boron (B) or molybdenum (Mo).
  • the layer thicknesses can be between 50 and 300 nm.
  • the layer stress can be adjusted over a wide range (eg from +1000 MPa to -1000 MPa).
  • the invention can be implemented particularly advantageously in a projection objective which has at least one mirror for grazing incidence of the illumination light (with angles of incidence greater than 65 °), for example in a projection objective as shown in DE 10 2012 202 675 A1.
  • the invention can also be implemented in projection lenses with a different structure or in other optical systems.
  • FIGS. 4-6 in which an advantageous embodiment of the multilayer system forming the substrate protective layer and possibly also of the reflective layer is realized insofar as this embodiment is particularly favorable for a metrological determination of the lateral thickness profile of the substrate protective layer .
  • a metrological determination of the lateral thickness profile is in turn desirable, as already described above, in order to be able to compensate for undesired deviations of this thickness profile from a desired, eg typically constant, thickness profile (the said compensation being achieved either in the layer thickness range). course of the mirror in question itself or else elsewhere in the optical system can take place).
  • the multilayer system forming the substrate protective layer is formed as an alternating sequence of boron carbide (B C) and chromium (Cr) layers, whereas the reflection layer also consists, for example, of ruthenium (Ru).
  • 6a-c show the respective reflectivities in their wavelength profile as a function of the thickness of the reflection layer.
  • the individual curves in FIG. 5 correspond to different thicknesses of the reflection layer, the respective boundary surfaces between reflection layer and vacuum being indicated for the different samples by short vertical lines.
  • the oscillation of the electric field strength in a vacuum is particularly great when the relevant interface between reflective layer and vacuum is in the vicinity of a maximum of the standing wave field (which in the example shown for thicknesses of the reflective layer of 27nm and 34nm is given).
  • the relevant interface lies near a minimum of the standing wave field (as in the example for a thickness of the reflection layer of 31 nm)
  • the relevant oscillation of the field strength is particularly small.
  • a pronounced peak in the wavelength dependence of the reflectivity is achieved when the total thickness of the layers above the maximum of the standing wave field in the multilayer system is chosen to be approximately an integer multiple of the period length of the multilayer system.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche aufweist, mit einem Spiegelsubstrat (205, 305), einer Reflexionsschicht (220, 320), welche derart ausgestaltet ist, dass der Spiegel für elektromagnetische Strahlung einer vorgegebenen Arbeitswellenlänge, welche auf die optische Wirkfläche (200a, 300a) unter einem auf die jeweilige Oberflächennormale bezogenen Einfallswinkel von wenigstens 65° auftrifft, eine Reflektivität von wenigstens 50% besitzt, und einer Substratschutzschicht (210, 310), welche zwischen dem Spiegelsubstrat (205, 305) und der Reflexionsschicht (220, 320) angeordnet ist, wobei die Substratschutzschicht (210, 310) für EUV-Strahlung eine Transmission von weniger als 0.1% aufweist.

Description

Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische
Projektionsbelichtungsanlage
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 213 253.6, angemeldet am 15. Juli 2015. Der Inhalt dieser DE-Anmeldung wird durch Bezugnahme („incorporation by reference") mit in den vorliegenden Anmeldungstext aufgenommen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.
Stand der Technik
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikro- lithographieprozess 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. In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, z.B. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Kompo- nenten für den Abbildungsprozess verwendet.
Dabei ist u.a. der Betrieb von Spiegeln unter streifendem Einfall bekannt. Unter solchen unter streifendem Einfall betriebenen Spiegeln werden hier und im Folgenden Spiegel verstanden, für welche die bei der Reflexion der EUV- Strahlung auftretenden, auf die jeweilige Oberflächennormale bezogenen Reflexionswinkel wenigstens 65° betragen. Solche Spiegel werden mitunter auch kurz als Gl-Spiegel („grazing incidence" =„streifender Einfall") bezeichnet. Grundsätzlich ist der Einsatz solcher Gl-Spiegel u.a. im Hinblick auf die vergleichsweise hohen, erreichbaren Reflektivitäten (von z.B. 80% und mehr) wünschenswert.
Im Unterschied etwa zu unter senkrechtem Einfall betriebenen Spiegeln (auch als Nl-Spiegel,„normal incidence" =„senkrechter Einfall" bezeichnet) benötigen solche Gl-Spiegel zur Erzielung der jeweiligen Reflektivitäten als Reflexi- onsschicht kein Vielfachschichtsystem in Form einer alternierenden Abfolge zahlreicher Einzelschichten aus wenigstens zwei unterschiedlichen Schichtmaterialien, sondern lediglich eine Einzelschicht, welche beispielsweise aus Ruthenum (Ru) bestehen und z.B. eine typische Schichtdicke im Bereich von 40 nm aufweisen kann.
Ein in der Praxis auch beim Einsatz von Gl-Spiegeln insbesondere im Projektionsobjektiv auftretendes Problem ist jedoch, dass elektromagnetische Strahlung zum Beispiel in Form von transmittiertem Licht oder Streulicht durch die jeweilige Reflexionsschicht hindurch zum Spiegelsubstrat gelangen kann, was z.B. dadurch begünstigt wird, dass die betreffende elektromagnetische Strahlung sich in der Winkel- und/oder Wellenlängenverteilung vom eigentlichen Nutzlicht unterscheidet. Die betreffende, zum Spiegelsubstrat gelangende elektromagnetische Strahlung kann im Spiegelsubstratmaterial dann Schädi- gungen bzw. Veränderungen z.B. in Form von strahlungsinduzierten lokalen Dichteänderungen (Kompaktierung) hervorrufen, was wiederum im Betrieb des optischen Systems zu unerwünschten Änderungen der Wellenfront und damit letztlich zu einer Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit des optischen Sys- tems bzw. der Projektionsbelichtungsanlage führt.
Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2009 032 779 A1 , DE 10 2009 054 653 A1 , US 2013/0038929 A1 , DE 10 2009 049 640 A1 und DE 10 2012 202 675 A1 verwiesen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, bereitzustellen, welcher einen Einsatz unter streifendem Einfall unter zumindest weitgehender Vermeidung der vorstehend beschriebenen Probleme ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, eine optische Wirkfläche auf, sowie ein Spiegelsubstrat, eine Reflexionsschicht, welche derart ausgestaltet ist, dass der Spiegel für elektromagnetische Strahlung einer vorgegebenen Arbeitswellenlänge, welche auf die optische Wirkfläche unter einem auf die jeweilige Oberflächennormale bezogenen Einfallswinkel von wenigstens 65° auftrifft, eine Reflektivität von wenigstens 50% besitzt, und eine Substratschutzschicht, welche zwischen dem Spiegelsubstrat und der Reflexionsschicht angeordnet ist, wobei die Substratschutzschicht für EUV-Strahlung eine Transmission von weniger als 0.1 % aufweist.
Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, in einem für den Betrieb unter streifendem Einfall ausgelegten Spiegel durch elektromagnetische Strahlung hervorgerufene Veränderungen bzw. Schädigungen des Spiegelsubstratmaterials und damit im Betrieb des jeweiligen optischen Systems einhergehende unerwünschte Wellenfrontänderungen dadurch zu reduzieren oder eliminieren, dass zwischen der Reflexionsschicht des Spiegels und dem Spiegelsubstrat eine Substratschutzschicht angeordnet wird, welche durch hinreichende Absorptionswirkung die betreffende elektromagnetische Strahlung vom Spiegelsubstratmaterial fernhält. Gemäß einer Ausführungsform weist die Substratschutzschicht für EUV- Strahlung eine Transmission von weniger als 0.01 %, insbesondere weniger als 0.001 % auf. Vorzugsweise ist die Bedingung, wonach die Transmission für EUV-Strahlung weniger als 0.1 %, insbesondere weniger als 0.01 %, weiter insbesondere weniger als 0.001 % beträgt, auch für andere Einfallswinkel als die „Betriebswinkel", insbesondere auch für senkrecht auf die Substratschutzschicht auftreffende EUV-Strahlung, erfüllt. Des Weiteren ist die Bedingung, wonach die Transmission der Substratschutzschicht weniger als 0.1 %, insbesondere weniger als 0.01 %, weiter insbesondere weniger als 0.001 % beträgt, vorzugsweise auch für andere Wellenlängen als die Betriebswellenlänge erfüllt.
In Ausführungsformen der Erfindung wird die erfindungsgemäße Substratschutzschicht derart ausgestaltet, dass zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Schutz des Spiegelsubstrats vor elektromagnetischer Strahlung ferner eine Schichtspannungskompensation im gesamten Schichtaufbau des Spiegels erzielt wird. Gemäß einer Ausführungsform weist die Substratschutzschicht hierzu wenigstens eine Schichtspannungskompensationsschicht aus einem zweiten Material auf. Eine solche Schichtspannung (welche je nach konkreter Ausführung der Reflexionsschicht des Gl-Spiegels in Form von Druckspannung oder Zugspannung vorliegen kann) kann ohne weitere Maßnahmen zu einer Deformation des Spiegelsubstrats und damit ebenfalls zu unerwünschten Änderungen der Wellenfront im Betrieb des jeweiligen optischen Systems führen.
Zur wenigstens teilweisen Kompensation der besagten Schichtspannung kann die erfindungsgemäße Substratschutzschicht auch als Mehrfachschichtsystem eine alternierende Aufeinanderfolge von (den Substratschutz vor elektromagnetischer Strahlung bewirkenden) Absorberschichten aus einem ersten Materi- al und (die besagte Schichtspannung wenigstens teilweise kompensierenden) Schichtspannungskompensationsschichten aus einem zweiten Material aufweisen.
Gemäß der Erfindung kann hierbei weiter in vorteilhafter Weise der Umstand ausgenutzt werden, dass die bestehenden Anforderungen an eine Schichtspannungskompensation bei einem für den Betrieb unter streifendem Einfall ausgelegten Spiegel (Gl-Spiegel) in der Regel erheblich geringer sind als bei einem für den Betrieb unter senkrechtem Einfall ausgelegten Spiegel (Nl-Spiegel). Die auftretenden Schichtspannungen (welche etwa beim Reflexionsschichtstapel eines Nl-Spiegels typischerweise je nach Herstellungsverfahren in der Größenordnung von 200 MPa - 600 MPa liegen können) sind bei einem Gl-Spiegel (mit einer typischen Schichtspannung von 800 MPa - 1200 MPa) in absoluter Hinsicht größer, führen aber infolge der geringeren Gesamtdicke der Reflexionsschicht zu effektiv geringeren Deformationen.
Des Weiteren sind bei einem Gl-Spiegel die gegebenenfalls durch besagte Schichtspannungen hervorgerufenen Wellenfrontmodifikationen weniger ausgeprägt, da diese Wellenfrontmodifikationen letztlich mit der Gesamtschicht- dicke skalieren, welche wiederum bei einem Gl-Spiegel (z.B. mit einer Reflexionsschicht aus Ruthenium mit ca. 40 nm Dicke) wesentlich geringer sind als bei einem Nl-Spiegel, dessen Reflexionsschichtstapel beispielsweise in Form einer alternierenden Aufeinanderfolge aus Molybdän- und Siliziumschichten typischerweise eine Gesamtschichtdicke in Bereich von 350 nm aufweisen kann.
Die somit wie vorstehend beschrieben geringeren Anforderungen an eine Schichtspannungskompensation in einem Gl-Spiegel kann sich nun die Erfin- dung dadurch zunutze machen, dass im Aufbau der erfindungsgemäßen Substratschutzschicht die genannten Spannungskompensationsschichten in ihrem Anteil bzw. der jeweiligen Schichtdicke reduziert werden können mit der Folge, dass auch die gesamte Dicke des Schichtaufbaus im Gl-Spiegel entsprechend begrenzt bzw. reduziert sein kann.
Dies hat wiederum zur Folge, dass mit der Schichtdicke skalierende Effekte wie z.B. vom Schichtaufbau herrührende Streulichtanteile sowie auch Wellen- fronteffekte etwaiger Schichtdickenfehler letztlich weniger stark ausgeprägt sind.
Im Ergebnis kann somit erfindungsgemäß ein wirksamer Schutz des Spiegelsubstrats vor elektromagnetischer Strahlung und eine Reduzierung bzw. Minimierung unerwünschter Wellenfrontmodifikationen im Betrieb eines den erfindungsgemäßen Gl-Spiegel aufweisenden optischen Systems erreicht wer- den.
In Ausführungsformen der Erfindung können die Spannungskompensations- schichten insbesondere eine Dicke von maximal 5 nm aufweisen. Je nach der konkreten Ausgestaltung der Reflexionsschicht im erfindungsgemäßen Gl-Spiegel können die Anforderungen an eine Schichtspannungskompensation sogar auf nahezu Null verringert sein mit der Folge, dass es letztlich ausreichend ist, wenn die erfindungsgemäße Substratschutzschicht ausschließlich aus der beschriebenen Absorberschicht - unter Verzicht auf etwaige Spannungskompensationsschichten - besteht. Hierbei kann auch der weitere, im Vergleich zu Nl-Spiegeln vorteilhafte Umstand genutzt werden, dass„Aufrauungseffekte", welche bei Nl-Spiegeln relativ stark ausgeprägt sein können und bereits deshalb gegebenenfalls sogenannte„Unterbrecherschichten" erfordern, bei einem Gl-Spiegel weniger problematisch sind, so dass auch unter diesem Aspekt die Realisierung der erfindungsgemäßen Substratschutzschicht als Einzelschicht (aus lediglich einer Absorberschicht) in Betracht kommt.
Gemäß einer Ausführungsform ist das erste Material aus der Gruppe ausgewählt, welche Eisen (Fe), Nickel (Ni), Kobalt (Co), Kupfer (Cu), Silber (Ag), Gold (Au), Platin (Pt), Germanium (Ge), Wolfram (Wo), Chrom (Cr), Zinn (Sn), Zink (Zn), Indium (In), Tellur (Te), Iridium (Ir), Palladium (Pd), Osmium (Os), Tantal (Ta) und Legierungen hiervon enthält.
Gemäß einer Ausführungsform ist das zweite Material aus der Gruppe ausgewählt, welche Molybdän (Mo), Ruthenium (Ru), Bor (B), Borcarbid (B4C), Kohlenstoff (C) und Silizium (Si) enthält.
Gemäß einem im Folgenden diskutierten weiteren Aspekt der Erfindung erfolgt vorzugsweise die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Substratschutzschicht sowie insbesondere ferner auch der Reflexionsschicht in solcher Weise, dass die Periodenlänge des die Substratschutzschicht ausbildenden Mehr- fachschichtsystems - und damit letztlich auch der laterale Dickenverlauf der
Substratschutzschicht - messtechnisch in möglichst einfacher Weise zugänglich ist. Hierdurch kann erfindungsgemäß dem weiteren Problem Rechnung getragen werden, dass ein jeweils gewünschter, typischerweise konstanter Dickenverlauf der Substratschutzschicht grundsätzlich nur mit endlicher Genauigkeit realisierbar ist, in der Praxis also eine gewisse laterale Dickenvariation der Substratschutzschicht unvermeidbar ist. Um nun eine solche unerwünschte Dickenvariation entweder bereits im betreffenden Spiegel selbst (durch Optimierung des Schichtdickenverlaufs) oder anderenorts im betreffen- den optischen System kompensieren zu können, ist eine möglichst exakte Kenntnis des betreffenden Schichtdickenverlaufs erforderlich.
Bei der im Weiteren beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltung der Periodenlänge des die Substratschutzschicht bildenden Mehrfachschichtsystems einerseits sowie gegebenenfalls auch der Dicke der Reflexionsschicht andererseits geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass grundsätzlich der Zusammenhang zwischen der Periodenlänge des die Substratschutzschicht bildenden Mehrfachschichtsystems einerseits und der spektralen Peaklage in der für den betreffenden Spiegel mittels Reflektometrie ermittelten Abhängigkeit der Reflektivität von der Wellenlänge der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung andererseits zur Bestimmung der besagten Periodenlänge und damit, bei Messung an einer Mehrzahl von Orten auf dem Spiegel, des lateralen Dickenverlaufs herangezogen werden kann, wobei bei dieser Reflektometrie-Messung die elektromagnetische Strahlung im Wesentlichen senkrecht (vorzugsweise mit einem auf die jeweilige Oberflächennormale bezogenen Einfallswinkel von maximal 10°) auf den Spiegel gerichtet wird.
In diesem Falle sind die für den (zum Betrieb unter streifendem Einfall ausgelegten) Spiegel erhaltenen Reflektivitäten zwar (relativ zu einem für senkrechten Lichteinfall ausgelegten Nl-Spiegel) vergleichsweise niedrig (z.B. um einen Faktor 100 geringer), gleichwohl jedoch für besagte Periodenlänge des die Substratschutzschicht bildenden Mehrfachschichtsystems charakteristisch, wie im Weiteren noch detaillierter erläutert wird. Bei geeigneter Vorgabe der Periodenlänge des Mehrfachschichtsystems kann nun erreicht werden, dass die spektrale Peaklage in den für den betreffenden Spiegel erhaltenen wellenlängenabhängigen Reflektivitätsverläufen mit einem ohnehin für die EUV- Lithographie verfügbaren bzw. vorhandenen Reflektometer zugänglich ist und somit messtechnisch einfach bestimmt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Substratschutzschicht ein Mehrfachschichtsystem aus einer Mehrzahl von Einzelschichten auf. Gemäß einer Ausführungsform weisen diese Einzelschichten eine maximale Dicke von weniger als 100 nm, insbesondere von weniger als 50 nm, weiter insbesondere von weniger als 25 nm, auf. Gemäß einer Ausführungsform weist das Mehrfachschichtsystem eine alternierende Aufeinanderfolge von ersten Schichten aus einem ersten Material und zweiten Schichten aus einem zweiten Material, welches von dem ersten Material verschieden ist, auf. Gemäß einer Ausführungsform weist dieses Mehrfachschichtsystem eine Periodenlänge im Bereich von 6nm bis 8nm, insbesondere im Bereich von 6.5nm bis 7.5nm, auf.
Gemäß einer Ausführungsform entspricht die Gesamtschichtdicke, welche der Spiegel oberhalb des Maximums eines von dem Mehrfachschichtsystem erzeugten stehenden Wellenfeldes aufweist, bis auf eine maximale Abweichung von ±10% einem ganzzahligen Vielfachen der Periodenlänge des Mehrfachschichtsystems. Durch diese Schichtdickenwahl bzw. deren Abstimmung auf die Periodenlänge des die Substratschutzschicht bildenden Mehrfachschichtsystems kann - wie ebenfalls im Weiteren noch detaillierter erläutert - ein hinsichtlich der Auswertung vergleichsweise günstiger, nämlich im Wesentlichen noch symmetrischer Verlauf des jeweiligen Peaks in der Wellenlängenabhängigkeit der Reflektivität erzielt werden. Dabei liegt diesem erfindungsgemäßen Konzept die weitere
Überlegung zugrunde, dass die o.g. Gesamtschichtdicke (einschließlich der Dicke der Reflexionsschicht) insofern den spektralen Verlauf der Reflektivität des betreffenden Spiegels beeinflusst, als durch das die Substratschutzschicht bildende Mehrfachschichtsystem ein stehendes Wellenfeld erzeugt wird, wel- ches sich durch die Reflexionsschicht bis hin zum an den Spiegel angrenzenden Vakuum fortsetzt. Die Wahl der o.g. Gesamtschichtdicke als ganzzahliges Vielfaches der Periodenlänge führt in diesem Zusammenhang nun wie im Weiteren noch detaillierter erläutert dazu, dass ein besonders ausgeprägter Peak bzw. eine vergleichsweise starke Oszillation der elektrischen Feldstärke an der Grenzfläche zwischen Reflexionsschicht und Vakuum erzielt werden kann mit der Folge, dass auch die letztlich gesuchte spektrale Peaklage messtechnisch besonders gut zu bestimmen ist.
Die vorstehend beschriebene sowie im Weiteren auch noch detaillierter erläuterte reflektometrische Ermittlung des lateralen Verlaufs der Periodenlänge des die Substratschutzschicht bildenden Mehrfachschichtsystems kann alternativ entweder vor Aufbringung der Reflexionsschicht oder auch noch nach deren Aufbringung (d.h. unter Einkopplung der elektromagnetischen Strahlung durch besagte Reflexionsschicht hindurch) durchgeführt werden. Mit anderen Worten umfasst die Erfindung zum einen Ausführungsformen, bei denen eine reflektometrische Charakterisierung zunächst für die Substratschutzschicht selbst (noch ohne darauf befindliche Reflexionsschicht) und gegebenenfalls erst an- schließend bzw. sequentiell für die dann aufgebrachte Reflexionsschicht durchgeführt wird. Zum anderen umfasst die Erfindung jedoch auch Ausführungsformen, bei denen unter Reduzierung des messtechnischen Aufwandes bzw. der Anzahl erforderlicher Prozessschritte die Bestimmung der spektralen Peaklage der Reflektivität des die Substratschutzschicht bildenden Mehrfach- schichtsystems noch nach Aufbringung der Reflexionsschicht erfolgt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Arbeitswellenlänge kleiner als 30 nm, wobei sie insbesondere im Bereich von 10 nm bis 15 nm liegen kann. Die Erfindung betrifft weiter ein optisches System einer mikrolithographischen
Projektionsbelichtungsanlage, welches wenigstens einen Spiegel mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform ist dieser Spiegel in dem optischen System derart angeordnet, dass die im Betrieb des optischen Systems bei Reflexion elektromagnetischer Strahlung an dem Spiegel auftretenden, auf die jeweilige Oberflächennormale bezogenen Reflexionswinkel wenigstens 50°, insbesondere wenigstens 65°, betragen. Die Erfindung betrifft ferner auch eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Beleuchtungseinrichtung im Betrieb der Projektionsbelichtungsanla- ge 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 ein optisches System mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweist.
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.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage; Figur 2-3 schematische Darstellungen zur Erläuterung des möglichen
Aufbaus eines Spiegels in beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung; und
Figur 4-6 Diagramme zur Erläuterung weiterer möglicher Ausführungsformen der Erfindung. DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 100, in welcher die vorliegende Erfindung realisierbar ist.
Gemäß Fig. 1 weist eine Beleuchtungseinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage 100 einen Feldfacettenspiegel 103 und einen Pupillenfacet- tenspiegel 104 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 103 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 101 und einen Kollektorspiegel 102 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 104 sind ein erster Teleskopspiegel 105 und ein zweiter Teleskopspiegel 106 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein unter streifendem Einfall betriebener Um- lenkspiegel 107 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines in Fig. 1 lediglich angedeuteten Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 121 auf einem Maskentisch 120 angeordnet, die mit Hilfe eines Projektionsobjektivs 150 in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 161 auf einem Wafertisch 160 befindet.
Der erfindungsgemäße Aufbau eines unter streifendem Einfall betriebenen Spiegels kann beispielsweise bei einem oder mehreren Spiegeln des Projektionsobjektivs 150 oder auch bei dem innerhalb der Beleuchtungseinrichtung vorgesehenen Umlenkspiegel 107 realisiert sein.
Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen eines unter streifendem Einfall betriebenen Spiegels gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnah- me auf die schematischen Abbildungen von Fig. 2-3 beschrieben.
Gemäß Fig. 2 kann ein für den Betrieb unter streifendem Einfall ausgelegter Spiegel 200 in einer ersten Ausführungsform in für sich bekannter Weise ein Spiegelsubstrat 205 (welches aus einem beliebigen geeigneten Substratmaterial, z.B. ein unter der Bezeichnung ULE® von der Firma Corning Inc. vertriebenes Titanium-Silikatglas, hergestellt sein kann) sowie eine die optische Wirkfläche 200a ausbildende Reflexionsschicht 220 aufweisen, welche im Ausfüh- rungsbeispiel aus Ruthenium (Ru) hergestellt ist und eine typische beispielhafte Dicke im Bereich von 20 nm bis 200 nm aufweisen kann. In weiteren Ausführungsformen können ebenfalls für sich bekannte Schichtsysteme für Gl-Spiegel mit mehr als einer einzelnen (z.B. Ruthenium (Ru))-Schicht eingesetzt werden. Hinsichtlich beispielhaft möglicher Schichtdesigns von Gl-Spiegeln wird z.B. auf DE 10 201 1 075 579 A1 verwiesen.
Zum Schutz des Spiegelsubstrats 205 vor im Betrieb des Spiegels 200 auf die optische Wirkfläche 200a auftreffender und die Reflexionsschicht 220 durch- dringender elektromagnetischer Strahlung infolge von Transmission z.B. durch die Ruthenium (Ru)-Schicht weist der Spiegel 200 zwischen der Reflexionsschicht 220 und dem Spiegelsubstrat 205 eine Substratschutzschicht 210 auf.
Die Substratschutzschicht 210 weist im Ausführungsbeispiel von Fig. 2 eine al- ternierende Aufeinanderfolge von Absorberschichten 212 aus einem ersten Material (mit entsprechend hohem Absorptionsanteil im Brechungsindex, z.B. Silber (Ag), Platin (Pt), Zinn (Sn), Zink (Zn), Kupfer (Cu), Wolfram (W), Nickel (Ni) oder Kobalt (Co)) und Schichtspannungskompensationsschichten 21 1 aus einem zweiten Material (z.B. Molybdän (Mo) oder Ruthenium (Ru)) auf. Wäh- rend die Schichtspannungskompensationsschichten 21 1 dazu dienen, eine gegebenenfalls im gesamten Schichtaufbau des Spiegels 200 vorhandene, unerwünschte mechanische Schichtspannung zu kompensieren, sorgen die Absorberschichten 212 aufgrund ihrer geringen Transmission für EUV-Strahlung (insbesondere von weniger als 0.1 %, insbesondere weniger als 0.01 %, weiter insbesondere weniger als 0.001 %) dafür, dass elektromagnetische Strahlung etwa in Form von Streulicht vom Spiegelsubstrat 205 ferngehalten wird, wo diese elektromagnetische Strahlung eine Kompaktierung oder anderweitige Schädigung des Spiegelsubstratmaterials hervorrufen könnte. Die gesamte Periodenzahl der alternierenden Abfolge innerhalb der Substratschutzschicht 210 kann insbesondere im Bereich von 10 bis 40 liegen (wobei jede Periode einem Teilstapel aus jeweils einer Absorberschicht 212 und einer Schichtspannungskompensationsschicht 21 1 entspricht). Des Weiteren kann die Dicke der Schichtspannungskompensationsschichten 21 1 lediglich beispielhaft im Bereich von 2 nm bis 4 nm liegen. Insbesondere kann die Dicke der Schichtspannungskompensationsschichten 21 1 deutlich geringer sein als in einem für den Betrieb unter senkrechtem Einfall ausgelegten (Nl-)Spiegel, wobei vorteilhaft ausgenutzt wird, dass auch die gegebenenfalls zu kompensierenden schichtspannungsbedingten Verbiegungen bei dem unter streifendem Einfall betriebenen Spiegel 200 gemäß Fig. 2 wesentlich geringer sind als bei besagtem Nl-Spiegel. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spiegels, wobei im Vergleich zu Fig. 2 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um„100" erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Bei dem Spiegel 300 gemäß Fig. 3 besteht die Substratschutzschicht 310 ausschließlich aus einer Absorberschicht mit einer zur Absorption der die Reflexionsschicht 320 gegebenenfalls durchdringenden elektromagnetischen Strahlung erforderlichen Gesamtdicke von typischerweise 50 nm oder 100 nm, wobei hier auf zusätzliche schichtspannungskompensierende Schichten bzw. ei- nen entsprechenden alternierenden Schichtaufbau in der Substratschutzschicht 310 gänzlich verzichtet wird und die Substratschutzschicht somit nur aus einer einzigen Absorberschicht analog zur Absorberschicht 212 besteht. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dann geeignet, wenn eine innerhalb der Reflexionsschicht 320 vorhandene mechanische Schichtspannung vernachlässigbar klein ist.
In weiteren Ausführungsformen kann die erfindungsgemäß zwischen Spiegelsubstrat und Reflexionsschicht vorhandene Substratschutzschicht auch aus einem geeigneten Material hergestellt sein, welches sowohl die Funktion der Absorberschichten 212 aus Fig. 2 (d.h. Absorption von die Reflexionsschicht durchdringender elektromagnetischer Strahlung wie transmittiertes Licht oder Streulicht) als auch die Funktion der Schichtspannungskompensationsschich- ten 21 1 (d.h. Kompensation einer im gesamten Schichtaufbau des Spiegels vorhandenen mechanischen Schichtspannung) erfüllt. Unter der Voraussetzung ausreichend hoher Absorption können hierfür z.B. Legierungen aus den o.g. Absorbermaterialien Silber (Ag), Platin (Pt), Zinn (Sn), Zink (Zn), Kupfer (Cu), Wolfram (W), Nickel (Ni), Kobalt (Co) mit z.B. Silizium (Si), Vanadium (V), Kohlenstoff (C), Bor (B) oder Molybdän (Mo) verwendet werden. Je nach Absorptionsverhalten können die Schichtdicken zwischen 50 und 300 nm betragen. Ebenfalls kann durch geeignete Wahl der Prozessparameter sowohl für rein elementare Absorberschichten als auch für Legierungen die Schichtspannung über einen weiten Bereich (z.B. von +1000 MPa bis -1000 MPa) ein- gestellt werden.
Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft in einem Projektionsobjektiv realisierbar, welches wenigstens einen Spiegel für streifenden Einfall des Beleuchtungslichts (mit Einfallswinkeln größer als 65°) aufweist, beispielsweise in ei- nem Projektionsobjektiv wie in DE 10 2012 202 675 A1 gezeigt. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Erfindung auch in Projektionsobjektiven mit anderem Aufbau oder in anderen optischen Systemen realisiert werden.
Im Weiteren werden unter Bezugnahme auf Fig. 4-6 Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, bei denen eine vorteilhafte Ausgestaltung des die Substratschutzschicht bildenden Mehrfachschichtsystems sowie gegebenenfalls auch der Reflexionsschicht insofern realisiert wird, als diese Ausgestaltung für eine messtechnische Ermittlung des lateralen Dickenverlaufs der Substratschutzschicht besonders günstig ist. Eine solche messtechnische Ermittlung des lateralen Dickenverlaufs ist wiederum wie eingangs schon beschrieben wünschenswert, um unerwünschte Abweichungen dieses Dickenverlaufs von einem angestrebten, z.B. typischerweise konstanten Dickenverlauf kompensieren zu können (wobei die besagte Kompensation entweder im Schichtdicken- verlauf des betreffenden Spiegels selbst oder auch anderenorts im optischen System erfolgen kann).
Hierzu zeigen zunächst Fig. 4a-4d jeweils Wellenlängenabhängigkeiten der Reflektivität eines erfindungsgemäßen Spiegels, wobei für unterschiedliche Werte der Periodenlänge des die Substratschutzschicht bildenden Mehrfachschichtsystems (von d=6nm bis d=8nm) und unterschiedliche Dicken der Reflexionsschicht (welche in Fig. 4a 25nm, in Fig. 4b 28nm, in Fig. 4c 30nm und in Fig. 4d 35nm beträgt) die einzelnen Reflektivitätsverläufe aufgetragen sind. Es zeigt sich, dass für die gewählten Periodenlängen die spektrale Peaklage jeweils zwischen 12.5nm und 14.5nm und somit in dem Bereich liegt, der für im EUV-Bereich gebräuchliche und verfügbare Reflektometer ohnehin messtechnisch zugänglich ist. Fig. 5 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines von dem die Substratschutzschicht bildenden Mehrfachschichtsystem erzeugten stehenden Wellenfeldes in den einzelnen Bereichen eines erfindungsgemäßen Spiegels und insbesondere an den zwischen Substratschutzschicht bzw. Mehrfachschichtsystem, Reflexionsschicht sowie Vakuum befindlichen Grenzflächen. Dabei ist im Ausführungsbeispiel (jedoch ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) das die Substratschutzschicht ausbildende Mehrfachschichtsystem als alternierende Abfolge aus Borcarbid (B C)- und Chrom (Cr)-Schichten ausgebildet, wohingegen die Reflexionsschicht ebenfalls lediglich beispielsweise aus Ruthenium (Ru) besteht. Fig. 6a-c zeigen die jeweiligen Reflektivitäten in ihrem Wellenlängenverlauf in Abhängigkeit von der Dicke der Reflexionsschicht.
Die einzelnen Kurven in Fig. 5 entsprechen dabei unterschiedlichen Dicken der Reflexionsschicht, wobei die jeweiligen Grenzflächen zwischen Reflexionsschicht und Vakuum für die unterschiedlichen Proben durch kurze senkrechte Striche angedeutet sind. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist die Oszillation der elektrischen Feldstärke im Vakuum besonders groß, wenn die betreffende Grenzfläche zwischen Reflexionsschicht und Vakuum sich in der Nähe eines Maximums des stehenden Wellenfeldes befindet (was im dargestellten Beispiel für Dicken der Reflexionsschicht von 27nm sowie 34nm gegeben ist). Liegt hingegen die betreffende Grenzfläche in der Nähe eines Minimums des stehenden Wellenfeldes (wie im Beispiel für eine Dicke der Reflexionsschicht von 31 nm der Fall), ist die betreffende Oszillation der Feldstärke besonders gering. Im Ergebnis zeigt sich, dass ein ausgeprägter Peak in der Wellenlängenabhängigkeit der Reflektivität dann erreicht wird, wenn die Gesamtdicke der Schichten oberhalb des Maximums des stehenden Wellenfeldes im Mehrfachschichtsystem so gewählt wird, dass sie ungefähr einem ganzzahligen Vielfachen der Periodenlänge des Mehrfachschichtsystems entsprechen.
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.

Claims

Patentansprüche
Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelich- tungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche aufweist, mit
• einem Spiegelsubstrat (205, 305);
• einer Reflexionsschicht (220, 320), welche derart ausgestaltet ist, dass der Spiegel für elektromagnetische Strahlung einer vorgegebenen Arbeitswellenlänge, welche auf die optische Wirkfläche (200a, 300a) unter einem auf die jeweilige Oberflächennormale bezogenen Einfallswinkel von wenigstens 65° auftrifft, eine Reflektivität von wenigstens 50% besitzt; und
• einer Substratschutzschicht (210, 310), welche zwischen dem Spiegelsubstrat (205, 305) und der Reflexionsschicht (220, 320) angeordnet ist, wobei die Substratschutzschicht (210, 310) für EUV- Strahlung eine Transmission von weniger als 0.1 % aufweist.
2. Spiegel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Substratschutzschicht (210, 310) für EUV-Strahlung eine Transmission von weniger als 0.01 %, insbesondere weniger als 0.001 %, aufweist.
3. Spiegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratschutzschicht (210, 310) wenigstens eine Absorberschicht aus einem ersten Material aufweist.
4. Spiegel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material aus der Gruppe ausgewählt ist, welche Eisen (Fe), Nickel (Ni), Kobalt (Co), Kupfer (Cu), Silber (Ag), Gold (Au), Platin (Pt), Germanium (Ge), Wolfram (Wo), Chrom (Cr), Zinn (Sn), Zink (Zn), Indium (In), Tellur (Te), Iridium (Ir), Palladium (Pd), Osmium (Os), Tantal (Ta) und Legierungen hiervon enthält.
5. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratschutzschicht (210) ferner wenigstens eine Schichtspannungskompensationsschicht (21 1 ) aus einem zweiten Material aufweist.
6. Spiegel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material aus der Gruppe ausgewählt ist, welche Molybdän (Mo), Ruthenium (Ru), Bor (B), Borcarbid (B4C), Kohlenstoff (C) und Silizium (Si) enthält.
7. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratschutzschicht (210) ein Mehrfachschichtsystem aus einer Mehrzahl von Einzelschichten aufweist.
8. Spiegel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese Einzelschichten eine maximale Dicke von weniger als 100 nm, insbesondere von weniger als 50 nm, weiter insbesondere von weniger als 25 nm, aufweisen.
9. Spiegel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrfachschichtsystem eine alternierende Aufeinanderfolge von ersten Schichten aus einem ersten Material und zweiten Schichten aus einem zweiten Material, welches von dem ersten Material verschieden ist, aufweist.
10. Spiegel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrfachschichtsystem eine Periodenlänge im Bereich von 6nm bis 8nm, insbesondere im Bereich von 6.5nm bis 7.5nm, aufweist.
1 1 . Spiegel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtschichtdicke, welche der Spiegel oberhalb des Maximums eines von dem Mehrfachschichtsystem erzeugten stehenden Wellenfeldes aufweist, einem ganzzahligen Vielfachen der Periodenlänge des Mehrfachschichtsystems bis auf eine maximale Abweichung von ±10% entspricht.
12. Spiegel nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Schichten Absorberschichten (212) und die zweiten Schichten Schichtspannungskompensationsschichten (21 1 ) sind.
13. Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Spiegelsubstrat (305) und der Reflexionsschicht (320) ausschließlich eine Absorberschicht als Substratschutzschicht (310) angeordnet ist.
14. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswellenlänge kleiner als 30 nm ist, insbesondere im Bereich von 10 nm bis 15 nm liegt.
15. Optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanla- ge, dadurch gekennzeichnet, dass dieses wenigstens einen Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
16. Optisches System nach Anspruch 15, dass dieser Spiegel in dem optischen System derart angeordnet ist, dass die im Betrieb des optischen Systems bei Reflexion elektromagnetischer Strahlung an dem Spiegel auftretenden, auf die jeweilige Oberflächennormale bezogenen Reflexionswinkel wenigstens 50°, insbesondere wenigstens 65°, betragen.
17. 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 wenigstens einen Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist.
EP16741264.2A 2015-07-15 2016-07-07 Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische projektionsbelichtungsanlage Pending EP3323022A1 (de)

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PCT/EP2016/066178 WO2017009185A1 (de) 2015-07-15 2016-07-07 Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische projektionsbelichtungsanlage

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