Optische Komponente umfassend ein Material mit einem Nulldurchgang der thermischer Längsausdehnung
Die Erfindung betrifft eine optische Komponente, die sich durch von auf die optische Komponente auftreffender elektromagnetischer Strahlung, d. h. der elektromagnetischen Strahlung die auf die optische Fläche der optischen Komponente auftrifft und von einer Lichtquelle emittiert wird, auf eine Maximaltemperatur Tmax erwärmt, wobei die optische Komponente ein Material umfasst, das einen temperaturabhängigen thermischen Langsausdehnungskoeffizienten α (T) aufweist. Als optische Fläche wird in vorliegender Anmeldung beispielsweise bei Spiegeln, wie sie insbesondere in Lithographie-Projektionsobjektiven verwendet werden, die relevante Spiegelfläche verstanden. Die relevante Spiegelfläche ist die Fläche eines Spiegels, auf die die abbildenden Strahlen beispielsweise des Projektionsobjektives auftreffen.
Derartige optische Komponenten sind insbesondere im Bereich der Röntgenlithographie von besonderem Interesse. Insbesondere gilt dies für die Lithographie mit weichen Röntgenstrahlen, die sogenannte EUV-Lithographie im Wellenlängenbereich 10 - 30 nm. Als optische Komponenten finden im Bereich der Röntgenlithographie Spiegel mit einer hohen Reflektivität im Röntgenbereich
Verwendung. Derartige Spiegel können nahe dem senkrechten Einfall betrieben werden als sogenannte normal-incidence-Spiegel, oder im streifenden Einfall als sogenannte grazing-incidence-Spiegel. Als grazing-incidence Spiegel werden Spiegel bezeichnet, bei denen die auf den Spiegel einfallenden Strahlen eines Strahlbüschels unter Winkeln α > 70° relativ zur Oberflächennormalen auftreffen.
Röntgenspiegel mit einer hohen Reflektivität im Röntgenbereich, die als normal- incidence Spiegel betrieben werden, umfassen ein Substratmaterial und darauf aufgebaut ein Vielfach-Schichtsystem, beispielsweise ein Mo/Si-Vielfachsystem oder ein Mo/Be-Vielfachsystem bzw. ein MoRu/Be-Vielfach-Schichtsystem. Mit
derartigen Systemen können im EUV-Bereich Spitzenreflektivitäten von über 50 % und sogar von über 60 % erreicht werden.
Je nach Wellenlänge des zu reflektierenden Lichtes können aber auch Schichtsysteme aus anderen Materialien eingesetzt werden.
Neben den Röntgenspiegeln, die als normal-incidence-Spiegel betrieben werden, sind auch Spiegel, die im streifenden Einfall betrieben werden, sogenannte grazing-incidence-Spiegel, denkbar. Derartige Spiegel umfassen ebenfalls ein Substratmaterial. Auf das Substratmaterial aufgebracht ist jedoch ein einfacheres
Schichtsystem. Die aufgebrachte Schicht kann beispielsweise eine Ruthenium-, Palladium- oder Rhodium-Schicht sein.
Für Röntgenspiegel, die im Bereich der EUV-Lithographie, insbesondere in Projektionsobjektiven Verwendung finden, ist es wünschenswert, wenn hohe
Abbildungsgüten erreicht werden.
Da die Röntgenstrahlung, wie zuvor aufgezeigt, weder unter normalem Einfall (normal-incidence) noch unter streifendem Einfall (grazing incidence) vollständig reflektiert wird, wird in die Spiegel Energie eingetragen, so dass die Spiegel bzw. die jeweiligen optischen Komponenten sich erwärmen. Die Temperaturerwärmung der jeweiligen optischen Komponenten führt wiederum dazu, daß aufgrund thermischer Ausdehnung die Abbildungsqualität beeinflußt wird.
Die Minimierung thermischer Effekte bei optischen Komponenten, die in EUV-
Projektionssystemen Verwendung finden, ist Gegenstand der EP 0 955 565.
Zur Unterdrückung der thermischen Effekte weisen die aus der EP 0 955 565 bekannten Spiegel als Substratmaterial ein metallisches Substrat auf. Aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit der Metalle wird über die Rückseite der
Metallsubstrate vorzugsweise durch eine Kühlvorrichtung die in den Spiegeln
eingetragene Wärme effizient abgeführt. Durch diese Wärmeabfuhr werden die Abbildungsfehler aufgrund von Spiegeldeformationen minimiert.
Nachteilig an der Lösung gemäß der EP 0 955 565 ist, daß die Minimierung der aufgrund von Wärme eingetragenen Bildfehler dadurch geschieht, daß die in die optische Komponente eingetragene Wärme beispielsweise durch die Kühleinrichtung aktiv abgeführt wird. Dies ist mit einem hohen Aufwand verbunden. Des weiteren sind zusätzliche Komponenten stets ein Ausfallrisiko.
Ein weiterer Nachteil der Verwendung von Metallen als Substratmaterial ist darin zu sehen, daß es notwendig ist, um eine möglichst glatte Oberfläche zu erreichen, das Metallsubstrat mit einem dünnen Film einer amorphen Substanz als Zwischenschicht zu beschichten. Diese Zwischenschicht wird poliert, um hinreichend geringe Rauhigkeiten zu erreichen. Erst auf dieser Schicht werden die optischen Schichten der EUV-Komponente, beispielsweise die Vielfach-
Schichtsysteme für die normal-incidence-Spiegel oder aber auch die optischen Beschichtungen für die grazing-incidence-Spiegel, aufgebracht.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, insbesondere eine Möglichkeit anzugeben, mit der Bildfehler aufgrund der Erwärmung der jeweiligen optischen Komponente minimiert werden, wobei dieses Ziel mit möglichst geringem technischen Aufwand erreicht werden soll.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die optische
Komponente ein Material umfasst, das einen temperaturabhängigen thermischen Langsausdehnungskoeffizienten α(T) aufweist, wobei der temperaturabhängige thermische Längsausdehnungskoeffizient α(T) oder die Ableitung des temperaturabhängigen thermischen Langsausdehnungskoeffizienten d (T)/dT nach der Temperatur nahe einer Temperatur T0 das Vorzeichen von positiv nach
negativ oder von negativ nach positiv wechselt und die Temperatur T0 ungefähr der Maximaltemperatur Tmax , auf die die optische Komponente, d. h. die optische
Fläche der optischen Komponente durch die auftreffende Strahlung erwärmt wird, entspricht. Unter „ungefähr der Maximaltemperatur entspricht" wird in vorliegender Anmeldung verstanden, dass gilt
Tmax- 3K < To < Tmax + 3K bevorzugt
Tmax- 2K < T0 < Tmax + 2K
ganz besonders bevorzugt
Tmax" 1 K < To < Tmax + 1 K,
d. h. die Temperatur To der Temperatur Tmax ± 3K entspricht.
Wird das Material des Spiegels, insbesondere das Substratmaterial, wie oben beschrieben gewählt, so ist keinerlei aufwendige Kühlung wie im Stand der Technik, beispielsweise der EP 0 955 565, mehr nötig, um Bildfehler aufgrund der
Erwärmung der optische Komponente durch die eingetragene Energie gering zu halten.
Besonders bevorzugt findet als Material, insbesondere als Substratmaterial, ein Material Verwendung mit einer näherungsweise linearen Temperaturabhängigkeit α(T) = m - (T-T0) des temperaturabhängigen thermischen
Langsausdehnungskoeffizienten in einem Temperaturbereich nahe der Temperatur T0. Hierbei bezeichnet m die Steigung des temperaturabhängigen thermischen Langsausdehnungskoeffizienten.
Substratmaterialien mit einem derartigen Verlauf des temperaturabhängigen thermischen Langsausdehnungskoeffizienten sind beispielsweise Glaskeramiken oder Ti-dotierte Quarzgläser. Glaskeramiken bzw. Ti-dotiertes Quarzglas als Substratmaterial haben den Vorteil, dass auf dieses Substratmaterial Schichtsysteme ohne eine amorphe Zwischenschicht im Gegensatz beispielsweise zu metallischen Substratmaterialien aufgebracht werden können. Ein weiterer Vorteil derartiger Substratmaterialien ist die niedrige Temperaturausdehnung.
Der Verlauf des temperaturabhängigen thermischen
Langsausdehnungskoeffizienten in Abhängigkeit von der Temperatur und die Möglichkeit diesen durch Veränderungen der Materialeigenschaften zu beeinflussen ist für ein Ti-dotiertes Quarzglas in
"Ultra low expansion glasses and their structure in the SiO2-TiO2 - System" von P.C.Schultz, H.T.Smyth, Amorphous Materials, September 1970, Seiten 453 - 461
und in dem Patent US 2326056 beschrieben. Der Offenbarungsgehalt dieser Schriften wird in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung vollumfänglich miteinbezogen.
Wie aus diesen Schriften bekannt ist, ändert für derartige Materialien der temperaturabhängige thermische Längsausdehnungskoeffizient (T) in dem für die EUV-Lithographie interessanten Temperaturbereich von etwa 20° C bis 70° C, mit steigender Temperatur das Vorzeichen. Dieses Verhalten ist in anderen Temperaturintervallen anders. Hier kann selbst die Steigung das Vorzeichen wechseln.
Der temperaturabhängige thermische Längsausdehnungskoeffizient ist gemäß
"Ultra low expansion glasses and their structure in the Siθ2-TiO2 - System" von P.C.Schultz, H.T.Smyth, Amorphous Materials, September 1970, Seiten 453 - 461 definiert als die Änderung der Längsausdehnung eines Körpers ΔL bezogen auf eine Referenzlänge L bei einer Temperatur T, wobei in "Ultra low expansion glasses and their structure in the Siθ2-TiO2 - System" von P.C.Schultz, H.T.Smyth, Amorphous Materials, September 1970, Seiten 453 - 461 die Temperatur T=25°C beträgt. Es gilt gemäß P.C.Schultz, H.T.Smyth, Amorphous Materials, September 1970, Seiten 453 - 461 somit die Abhängigkeit α(T) = dAUdl.
Der temperaturabhängige thermische Längenausdehungskoeffizient weist somit bei einer Temperatur T0 einen Wert α (T0) = 0 auf, den sogenannten zero- expansion point bzw. den zero crossing point. Die Temperatur To des zero- crossing points ist abhängig vom TiO2-Gehalt.
Der temperaturabhängige thermische Längenausdehungskoeffizient α(T) von . Glaskeramiken weist für bestimmte Zusammensetzungen für steigende Temperaturen, in dem für EUV-Lithographie interessanten Temperaturbereich von 20°C bis 70°C, einen Vorzeichenwechsel von positiv nach negativ auf, d. h. auch dieses Material zeigt bei einer Temperatur T0 einen Wert α (To) = 0 auf. Dieser
Punkt wird als sogenannter zero-expansion point bzw. zero crossing point bezeichnet.
Diese Verhalten resultiert daraus, daß die Glaskeramiken Mikrokristallite mit negativer Wärmeausdehnung umfassen, die in ein amorphes Material mit positiver
Wärmeausdehnung eingebettet sind. Die negative Wärmeausdehnung der Kristallite hebt bei der Temperatur T0 am zero-crossing point die positive Wärmeausdehnung des Glases auf und umgekehrt.
Auf Grund der Rauheitswerte der Glaskeramik bzw. des TiO2 -dotierten Glases kann auf die Oberfläche eines derartigen Glases bzw. einer derartigen Glaskeramik direkt ein Schichtsystem, umfassend eine Vielzahl von Schichten, die beispielsweise ein Mehrschichtsystem für einen normal-incidence-Spiegel ausbilden, aufgebaut werden. Ebenso ist es möglich, auf eine Glaskeramik bzw. ein Glas als Substratmaterial eine Beschichtung für einen grazing-incidence-EUV- Spiegel aufzubringen. Eine Zwischenschicht, die zum Erreichen der optischen Oberflächenqualität wie in der EP 0955565 beschrieben zwischen dem Substratmaterial und der Beschichtung aufgebracht wird, ist nicht nötig.
Neben den optischen Komponenten stellt die Erfindung auch ein Beleuchtungssystem sowie ein Projektionsobjektiv und eine Projektionsbelichtungsanlage zur Verfügung, die wenigstens eine solche optische Komponente umfaßt.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben werden.
Es zeigen:
Figur 1 a den schematischen Verlauf des thermischen Langsausdehnungskoeffizienten α(T) in Abhängigkeit von der Temperatur für ein TiO2 - dortiertes Glas in dem für die EUV-Lithographie interessanten Temperaturbereich von etwa 20°C bis 70°C
Figur 1 b den schematischen Verlauf des thermischen
Langsausdehnungskoeffizienten α(T) in Abhängigkeit von der Temperatur für eine Glaskeramik in dem für die EUV-Lithographie interessanten Temperaturbereich von etwa 20°C bis 70°C
Figur 1 c den schematischen Verlauf des thermischen
Ausdehungskoeffizienten α(T) in Abhängigkeit von der Temperatur für ein Material, bei dem die Steigung dα/dT im Temperaturverlauf das Vorzeichen wechselt in dem für die EUV-Lithographie interessanten Temperaturbereich von etwa 20°C bis 70°C
Figuren 2a die Verformung der Spiegeloberfläche des Spiegelsubstrates für den und 2b ersten Spiegel eines Mikrolithographieprojektionsobjektives mit sechs Spiegeln gemäß Figur 3 mit einer Maximaltemperatur Tmaχ = 30 °C, wobei T0 = 20° C (Figur 2a) und T0 = 30° C (Figur 2b) für das
Substratmaterial gewählt wurde
Figuren 2c die Verformung der Spiegeloberfläche des Spiegelsubstrates für den und 2d zweiten Spiegel eines Mikrolithographieprojektionsobjektives mit sechs Spiegeln gemäß Figur 3 mit einer Maximaltemperatur Tmax =
27 °C, wobei T0 = 23° C (Figur 2c) und T0 = 27° C (Figur 2d) für das
Substratmaterial gewählt wurde.
Figur 3 ein Projektionsobjektiv mit 6 Spiegeln, wovon wenigstens ein Spiegel eine optische Komponente gemäß der Erfindung ist
Figur 4 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage mit einer Lichtquelle, einem
Beleuchtungssystem sowie einem Projektionsobjektiv
Der temperaturabhängige thermische Längsausdehnungskoeffizient eines
Substratmaterials ist eine temperaturabhängige Funktion α (T).
Für die Materialen, die bei den erfindungsgemäßen optischen Komponenten zum Einsatz gelangen, gibt es mehre Möglichkeit des Verlaufes von α(T). Diese sind in den Figuren 1a bis 1 c dargestellt.
Bei dem in Figur 1a gezeigten Material wechselt der temperaturabhängige Längsausdehnungskoeffizient in dem für EUV-Lithographie interessanten Temperaturbereich von etwa 20° C bis 70° C das Vorzeichen von negativ nach positiv mit steigender Termperatur. Der temperaturabhängige thermische
Längsausdehnungskoeffizient weist somit einen Nulldurchgang bei einer Temperatur T0 auf. Ist die Temperatur T größer als T0 , so ist der temperaturabhängige thermische Längsausdehnungskoeffizient positiv, d. h. das Material dehnt sich bei Temperaturerhöhung aus. Für Temperaturen T geringer als T0 ist der temperaturabhängige thermische Längsausdehnungskoeffizient negativ, d. h. das Material zieht sich bei Temperaturerhöhung zusammen. Bei dem in Figur 1a dargestellten Material kann es sich beispielsweise um Ti-Iegiertes Quarzglas handeln. Im Bereich des Nulldurchganges bei der Temperatur T0 kann der temperaturabhängige Verlauf des thermischen Langsausdehnungskoeffizienten durch die lineare Beziehung α (T) = m- (T - T0) - wie in Fig. 1a gezeigt, beschrieben werden. Die Steigung m liegt im Bereich 1 ,5 *10"9K"2 < m < 1* 10" 7K"2, je nach Zusammensetzung des Glases. Entscheidend für die Erfindung ist nicht der absolute Wert der Steigung, sondern der Nulldurchgang des thermischen Langsausdehnungskoeffizienten bei der Temperatur To und die Einstellbarkeit von T0 in einen Temperaturbereich ΔT von beispielsweise ΔT = 50 K durch die
Materialzusammensetzung. Bevorzugt wird eine Materialzusammensetzung, als weitere Eigenschaft eine geringe Steigung von beispielsweise m = 1 ,5 *10"9K"2 aufweisen.
Einen umgekehrten Verlauf für α (T) erhält man für das Glaskeramikmaterial
Zerodur® (Zerodur ®, Marke der Fa. Schott-Glas, Mainz). Für Zerodur® kann im Bereich des Nulldurchganges der Verlauf durch α(T) = m- (T - T0) angenähert werden. Die Steigung für das Material Zerodur ® ist negativ und liegt im Bereich -0,5 *10"9K"2 < m < -1 ,0* 10"8K"2. Bevorzugt weist das Material eine niedrige Steigung m von beispielsweise -1 ,5 *10"9K"2 auf. Für Temperaturen größer als To
ist der temperaturabhängige thermische Längsausdehnungskoeffizient in dem für EUV-Lithographie interessanten Temperaturbereich von etwa 20° C bis 70°C negativ, d. h., das Material zieht sich zusammen, für Temperaturen T kleiner als To ist der temperaturabhängige thermische Längsausdehnungskoeffizient positiv, d. h., das Material dehnt sich bei Temperaturerhöhung aus. Durch geeignete Wahl der Materialzusammensetzung der Glaskeramik kann der Nulldurchgang bzw. der zero-crossing point in einem Temperaturbereich von ΔT von beispielsweise ΔT = 50 K verschoben werden.
T0 kann also je nach Anforderung eingestellt werden. Die Erfinder haben nun herausgefunden, daß eine optische Komponente dann einen minimalen Bildfehler aufweist, wenn der Nulldurchgang des temperaturabhängigen thermischen Langsausdehnungskoeffizienten (T0)=0 so gewählt wird, dass T0 ungefähr der Maximaltemperatur T max der optischen Fläche des jeweiligen optischen Elementes entspricht. Unter „ungefähr der Maximaltemperatur Tmax der optischen
Komponente" wird verstanden, dass To im Bereich
Tmax - 3K < To < Tmax + 3K insbesondere Tmax- 2K ≤ T0 < Tmax + 2K besonders bevorzugt
Tmax" K < To < Tmax + 1 K
liegt.
Der Nuildurchgang bei den in Figur 1a und 1b gezeigten Materialien liegt bei der Temperatur To bei der der temperaturabhängige thermische Längsausdehnungskoeffizient das Vorzeichen von positiv nach negativ mit steigender Temperatur oder umgekehrt von negativ nach positiv wechselt. Die Maximaltemperatur TM3X der jeweiligen optischen Komponente, die bevorzugt ein
Substratmaterial für einen Spiegel ist, ist die Temperatur auf die sich die optische Komponente, d. h. die optische Fläche der optischen Komponente, aufgrund von absorbierter Wärmestrahlung erwärmt. Die Erwärmung kann beispielsweise durch auf die optische Komponente einfallenden EUV-Strahlung, die von einer Lichtquelle ausgestrahlt wird oder an dem Substratmaterial angeordnete
Aktuatoren oder Sensoren hervorgerufen werden. Aufgrund dieser Wärmestrahlung heizt sich die optische Komponente auf eine Temperatur Tmax auf. Die optimale Temperatur T0 des Nulldurchganges des temperaturabhängigen thermischen Langsausdehnungskoeffizienten α(T), bei der die geringsten Bildfehler beispielsweise bei Verwendung als Substratmaterial für Spiegel auftreten, ist somit dann, wenn TQ gleich Tmaxist, d. h. T0 = Tmax . Bei einem
Spiegel tritt die Maximaltemperatur Tmax in der Regel in der Spiegelmitte der relevanten Spiegelfläche auf. Die relevante Spiegelfläche ist die Fläche, auf die beispielsweise in einem Projektionsobjektiv die abbildenden Strahlen auftreffen, und teilweise reflektiert werden, die das Projektionsobjektiv von der Objektebene zur Bildebene durchlaufen, wie in Figur 3 gezeigt. (Wird beispielsweise ein in der Objektebene ausgeleuchtetes Ringfeld in ein verkleinertes Ringfeld in der Bildebene abgebildet, wie in der US 6,353,470 beschrieben, so ist die relevante Spiegelfläche, die auch als genutzter Bereich bezeichnet wird, beispielsweise für den ersten Spiegel ellipsenförmig, wie in Figur 2a gezeigt.
Minimale Bildfehler werden aber auch gefunden, wenn man Materialien verwendet, die keinen Nulldurchgang des temperaturabhängigen thermischen Langsausdehnungskoeffizienten aufweisen, aber ein Minimum im Verlauf des temperaturabhängigen thermischen L ngsausdehnungskoeffizienten α(T) bei einer Temperatur To wie in Figur 1c gezeigt. Bei einem derartigen Material weist die Ableitung des thermischen Langsausdehnungskoeffizienten nach der Temperatur d (T)/dT einen Nulldurchgang bzw. ein Vorzeichenwechsel auf. Kann T0 eines derartigen Materials eingestellt werden, so ergeben sich minimale Bildfehler bei Verwendung als Substratmaterial für einen Spiegel, wenn T0 so
gewählt wird, dass der Nulldurchgang der Ableitung dα(T)/dT bei der Maximaltemperatur Tmax die sich aufgrund der Erwärmung der optischen Komponente, d. h. der optischen Fläche der optischen Komponente, beispielsweise der Spiegeloberfläche eines Substratmaterials ergibt, liegt.
Nachfolgend sollen spezielle Ausführungsbeispiele angegeben werden.
Figur 2a zeigt die Verformung einer Substratoberfläche für ein Material mit einem Nulldurchgang T0 = 20° C des temperaturabhängigen thermischen Langsausdehnungskoeffizienten und Figur 2b die Verformung einer
Substratoberfläche im Bereich der relevanten Spiegelfläche bei der der Nulldurchgang des temperaturabhängigen thermischen Langsausdehnungskoeffizienten α(T) des Substratmaterials zu T0 = 30° C gewählt wurde. Die maximale Temperatur Tmax, auf die die Substratoberfläche, im Bereich der relevanten Spiegelfläche, beispielsweise des ersten Spiegels eines
Projektionsobjektes wie z. B. in der US 6,353,470 gezeigt, aufgrund von absorbierter Wärmestrahlung erwärmt wird, beträgt 30° C. Wie aus den Figuren 2a und 2b zu erkennen ist, ist die Deformation durch Erwärmen für den Spiegel mit dem Substratmaterial mit T0 = 20° C größer als für den Spiegel mit dem Substratmaterial T0 = 30° C. Die auf den Spiegeln auftretenden Variation der
Deformation sind in den Figuren 2a und 2b durch Höhenlinien dargestellt. Die Variation ist der peak-to-valley(PV)-Wert an der Spiegeloberfläche. Der peak-to- valIey~(pV)-Wert ist die Differenz zwischen maximaler Deformation und minimaler Deformation. Die peak-to-valley-Wert-(pV)-Wert auf Grund thermischer Ausdehnung bei Wärmelast beträgt für das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2a
1 ,7 nm und gemäß Figur 2b 0,16 nm. Der peak-to-valley-(pV)-Wert bei dem Material, dessen Nulldurchgang des temperaturabhängigen thermischen L ngsausdehnungskoeffizienten der maximalen Temperatur To = Tmaχ entspricht ist somit signifikant geringer als bei dem Material mit To sehr viel kleiner als Tmax beispielweise einer Temperatur T 0 < T MAX - 10K. Die Bildfehler aufgrund solcher
durch Erwärmung induzierter Deformationen können durch geeignete Wahl beispielsweise des Substratmaterials mit einem Nulldurchgang des temperaturabhängigen thermischen Langsausdehnungskoeffizienten bei der maximalen Spiegeltemperatur deutlich verringert werden. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2a und 2b werden diese beispielsweise um einen Faktor 10 verringert. Dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2a und 2b wurde als Substratmaterial Ti-dotiertes Quarzglas, mit α(T) = 1 ,5 ppb/K2 • (T - T0) zugrundegelegt. Als Energieeintrag, der zur Erwärmung der
Substratoberfläche führt wurden beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2a und 2b 0,8 W angenommen. Nimmt man einen gleichmäßigen Energieeintrag in die optische Oberfläche des Spiegelsubstrates an so erwärmt sich das Spiegelsubstrat auf die zuvor erwähnte Maximaltemperatur von Tmax= 30 ° C. Die maximale Temperatur TmaX = 30°C tritt hierbei in der Spiegelmitte, der relevanten Spiegelfläche auf.
Figur 2c und 2d zeigen die Deformationen, die auf Grund der Erwärmung der Substratoberfläche des zweiten Spiegels eines EUV-Projektionsobjektives bspw. gemäß der US 6,353,470 für Materialien mit unterschiedlichem Nulldurchgang des temperaturabhängigen thermischen Langsausdehnungskoeffizienten auftreten. Der Energieeintrag in den zweiten Spiegel eines Mikrolithographie-
Projektionsobjektives ist im allgemeinen geringer als in den ersten Spiegel und wird mit 0,5 W über die gesamte optische Oberfläche des Substrates angenommen. Legt man wieder Ti- dotiertes Quarzglas als Substratmaterial zugrunde so ergibt sich eine Erwärmung auf eine Maximaltemperatur TM3X = 27,5° C. Bei Verwendung eines Substratmaterials mit einem Nulldurchgang des temperaturabhängigen thermischen Langsausdehnungskoeffizienten mit To = 23° C beträgt der peak-to-valley-(pV)-Wert 0,34 nm (Figur 2c) und bei Verwendung eines Substratmaterials mit einem Nulldurchgang des temperaturabhängigen thermischen Langsausdehnungskoeffizienten bei To = Tmax = 27° C 0,11 nm (Figur 2d). Der peak-to valley-(pV)-Wert ist wie bei den Figuren 2a und 2b
beschrieben, definiert. Als optische Oberfläche des Substrates wird in dieser Anmeldung die Substratfläche bezeichnet, die die Spiegeloberfläche ausbildet oder im Falle diese eine Beschichtung trägt, auf die die elektromagnetische Strahlung, beispielsweise die EUV-Strahlung auftrifft und reflektiert wird. Die optische Oberfläche des Substrates stimmt daher in ihrer geometrischen Form mit der Spiegeloberfläche überein.
Wie in den Figuren 2a und 2b gezeigt ist der erste Spiegel ein ellipsenförmiger Spiegel, wobei die lange Achse der Ellipse eine Ausdehnung von 160 mm und die kurze Achse der Ellipse eine Ausdehnung von 120 mm hat. Der zweite Spiegel gemäß Figur 2c und 2d ist ein kreisförmiger Spiegel mit einem Radius von 165 mm.
In Figur 3 ist ein EUV-Projektionsobjektiv wie aus der US 6,353,470 bekannt gezeigt. Das EUV-Projektionsobjektiv umfaßt insgesamt sechs Spiegel. Einen ersten Spiegel S1 , einen zweiten Spiegel S2, einen dritten Spiegel S3, einen vierten Spiegel S4, einen fünften Spiegel S5 sowie einen sechsten Spiegel S6. Ein Objekt in einer Objektebene 2 wird durch das 6-Spiegel-Projektions-objektiv in ein verkleinertes Bild in einer Bildebene 4 abgebildet. Die Blende B des Projektionsobjektes wird auf dem zweiten Spiegel S2 ausgebildet. Das System ist um die optische Achse HA zentriert und weist ein Zwischenbild Z im Lichtweg vom vierten Spiegel S4 zum fünften Spiegel S5 auf.
Die Spiegel S1 , S2, S3, S4, S5 und S6 des Projektionsobjektives sind als normal- incidence-Spiegel ausgestaltet mit einem Substratmaterial sowie einem darauf aufgebrachten Vielfach-Schichtsystem aus Mo/Si-Wechselschichten. Das Substratmaterial wenigstens eines Spiegels oder mehrere Spiegel S1 , S2, S3, S4, S5, S6 ist ein erfindungsgemäßes Substratmaterial dessen temperaturabhängiger thermischer Längsausdehnungskoeffizient α(T) einen. Nulldurchgang bei einer Temperatur T0 , die ungefähr Tmax entspricht, aufweist.
Neben dem Substratmaterial kann der erfindungsgemäße Gedanke der Einstellung des Nulldurchganges des temperaturabhängigen thermischen Langsausdehnungskoeffizienten auf die maximale Temperatur, die aufgrund der Erwärmung der optischen Komponente auftritt, auch auf die Beschichtungen übertragen werden. Einzige Bedingung hierfür ist, dass der temperaturabhängige thermische Längsausdehnungskoeffizient α(T) oder dessen Ableitung nach der Temperatur dα(T)/dT des Beschichtungsmaterials einen Nulldurchgang bzw. einen Vorzeichenwechsel bei einer Temperatur T0 aufweist, der in einem
Temperaturbereich liegt, der durch das Aufheizen der optischen Komponente maximal erreicht wird.
In Figur 4 ist eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage gezeigt, umfassend eine Lichtquelle 100 sowie ein Beleuchtungssystem 101 zur Ausleuchtung eines Feldes in einer Ebene 102, in der eine Struktur tragende Maske angeordnet ist sowie einem Projektionsobjektiv 104, umfassend sechs Spiegel, zur Abbildung der
Struktur tragenden Maske in der Ebene 102 auf ein lichtempfindliches Substrat in einer Ebene 106. Betreffend das EUV-Beleuchtungssystem wird auf die EP-A- 1 123 195. verwiesen, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mitaufgenommen wird. Betreffend das 6-Spiegel-Objektiv wird auf die US 6,353,470 verwiesen.
Jede der optischen Komponenten der EUV-Projektionsbelichtungsanlage, d. h. die optischen Komponenten des Beleuchtungssystems bzw. die Spiegel des Projektionsobjektives oder auch das Retikel bzw. die Reflektionsmaske, können erfindungsgemäß aufgebaut sein, d. h. ein Substratmaterial oder aber auch eine Beschichtung besitzen, deren temperaturabhängiger thermischer
Längsausdehnungskoeffizient α(T) oder dessen Ableitung nach der Temperatur dα(T)/dT einen Nulldurchgang bzw. einen Vorzeichenwechsel bei einer Temperatur T0 aufweist, wobei die Materialien derart ausgewählt werden, daß der
Nulldurchgang des temperaturabhängigen thermischen Langsausdehnungskoeffizienten α (T) oder deren Ableitung nach der Temperatur
dα(T)/dT so gewählt wird, daß die Temperatur T0 der auf der jeweiligen
Komponente auftretenden Maximaltemperatur Tmax aufgrund von Erwärmung entspricht.
Mit der Erfindung werden erstmals optische Komponenten, insbesondere Spiegel für EUV-Projektionsobjektive angegeben, die durch entsprechende Materialauswahl minimalste Bildfehler aufweisen.