WO2012028613A1 - Substrat für spiegel für die euv-lithographie - Google Patents

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WO2012028613A1
WO2012028613A1 PCT/EP2011/064904 EP2011064904W WO2012028613A1 WO 2012028613 A1 WO2012028613 A1 WO 2012028613A1 EP 2011064904 W EP2011064904 W EP 2011064904W WO 2012028613 A1 WO2012028613 A1 WO 2012028613A1
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aluminum
silicon
layer
base body
substrate
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PCT/EP2011/064904
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Claudia Ekstein
Johannes Lippert
Holger Maltor
Martin Weiser
Heiko Siekmann
Udo Dinger
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/06—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators

Definitions

  • the present invention relates to a substrate for a mirror for EUV lithography with a base body and a polishing layer and to a mirror for an EUV projection exposure apparatus, comprising such a substrate and a
  • EUV extreme ultraviolet
  • Wavelengths between about 5 nm and 20 nm can no longer work with lenticular elements in transmission, but are lighting and projection lenses composed of mirror elements with adapted to the respective operating wavelength highly reflective coatings.
  • theoretically only maximum reflectivities of less than 80% per mirror can be achieved.
  • EUV projectives usually have multiple mirrors, they must each have the highest possible reflectivity in order to ensure a sufficiently high overall reflectivity.
  • An object of the present invention is to propose mirror substrates suitable as substrates for mirrors used at wavelengths in the EUV wavelength range.
  • a substrate for a mirror for EUV lithography with a base body and a polishing layer, wherein the polishing layer has a thickness of less than 10 ⁇ and a square roughness of less than 0.5 nm and the base body of an aluminum alloy is made.
  • the quadratic roughness also called root mean squared roughness (RMS) roughness
  • RMS root mean squared roughness
  • the proportion of scattered light in the optical systems such as illumination system and in particular projection system of
  • Projection exposure systems for lithographic processes have a significant impact on the performance of the respective projection exposure equipment.
  • the proportion of scattered light can be influenced by the roughness of the optical elements.
  • a substrate for further processing into a mirror which has a main body and a maximum of approximately 10 ⁇ m thick polishing layer having a maximum roughness of approximately 0.5 nm, preferably 0.3 nm, particularly preferably 0.2 nm
  • the resulting mirror can also be used in EUV lithography. Because of these features of the substrate, the amount of stray light that arises at the mirror can be kept in a frame that does not interfere with the lithographic process, and thus the
  • the proposed substrate is particularly suitable for EUV mirrors which have a highly reflective coating based on a multilayer system of alternating layers of material with different real part of the complex refractive index, over which a kind of crystal with lattice planes is simulated, where Bragg diffraction takes place for use in normal incidence.
  • a highly reflective coating based on a multilayer system of alternating layers of material with different real part of the complex refractive index, over which a kind of crystal with lattice planes is simulated, where Bragg diffraction takes place for use in normal incidence.
  • Only one or a few metallic layers may be provided for use in grazing incidence of the EUV radiation.
  • Highly reflective coatings are known at wavelengths in the EUV range when reflectivities of 60% or more are achieved.
  • the proposed substrate has the advantage that, on the one hand, a material can be selected for the main body that, for example, in use as an EUV mirror
  • the surface of the substrate can be optimized.
  • the polishing layer has essentially only an influence on the properties of the substrate surface, while the mechanical properties are determined by the base body.
  • Aluminum alloys have the advantage of having high strengths at low density, in particular also higher heat load, as can occur in projection exposure systems for EUV lithography, and commercially available, so that substrates with an aluminum alloy body also make economic sense can.
  • the base body is made of an aluminum alloy
  • the base body is made of a material from the group consisting of aluminum-magnesium alloy, aluminum-magnesium-silicon alloy, aluminum-zinc alloy, aluminum-silicon-metal-metal-2 alloy, aluminum-copper alloy and aluminum-silicon ,
  • Other aluminum alloys which have other other metals, such as manganese, lithium and / or iron, may be suitable as a material for the main body of the substrate. In particular, several alloys can be combined with each other.
  • the base layer is made of a dispersion-strengthened aluminum alloy. Such aluminum alloys are characterized by a particularly high strength.
  • the dispersion-reinforced aluminum alloys can be produced by powder metallurgy.
  • the base body can also be made of an aluminum alloy which has been produced by spray compacting, in particular in the case of aluminum alloys with a high silicon content. It is also possible to produce the basic body from quasicrystalline aluminum alloys.
  • the polishing layer is made of a material of the group of nickel-phosphorus composition, nickel-boron composition, copper.
  • the polishing layer is made of a material of the group silicon dioxide, amorphous silicon, crystalline silicon.
  • the materials of the first group are already in the metal processing, the materials of the second group already in semiconductor production u.a. used where very low roughness requires polished surfaces. In particular, these materials can be polished in a spatial frequency range from 0.1 ⁇ m to 200 ⁇ m to quadratic roughnesses of 0.5 nm, preferably 0.3 nm, particularly preferably 0.2 nm, and below.
  • Adhesive layer arranged.
  • Polishing layer on the body can be improved.
  • this object is achieved by a mirror for an EUV projection exposure apparatus comprising a substrate as described above and a highly reflective layer on the polishing layer.
  • FIG. 1 a, b schematically show two variants of a substrate in section
  • FIGS. 2a, b schematically two variants of a mirror in section
  • FIGS 3a, b schematically two further variants of a mirror in section.
  • FIG. 1 a shows schematically a first variant of an embodiment of a substrate 1 with a base body 2 and a polishing layer 3 applied thereto.
  • Base 2 and the polishing layer 3 take on different functions. While the main body 2 is characterized by good dimensional stability, in the case of the polishing layer 3, above all, good machinability and polishability are of importance.
  • the polishing layer may be prepared by conventional vacuum deposition techniques such as sputtering, electron beam evaporation, molecular beam epitaxy or
  • the polishing layer is a metallic material, for example copper, nickel-phosphorus or nickel-boron, it is preferably applied without external current.
  • nickel-phosphorus or nickel-boron polishing layers can also be applied as dispersion layers, wherein, for example, polytetrafluoroethylene can serve as a dispersion medium.
  • nickel-phosphorus or nickel-boron polishing layers are preferably applied with higher concentrations of phosphorus or boron, so that they are present predominantly or even completely amorphous and are therefore more readily polishable. Subsequently, they can be cured by, for example, annealing, plasma treatment or ion bombardment.
  • silicon as a polishing layer material can be controlled by the deposition process amorphous or crystalline deposition.
  • Amorphous silicon can be polished better than crystalline silicon and if necessary also harden by annealing, plasma treatment or ion bombardment. Polishing layers of silicon or silicon dioxide can by means of Ion beams are also smoothed.
  • Preferred thicknesses of the polishing layer 3 may be e.g. at about 5 ⁇ to 10 ⁇ for
  • Polishing layers based on, for example, nickel or copper.
  • Polishing layers 3 of silicon, in particular amorphous silicon, or silicon dioxide are preferred layer thicknesses, for example, at about 1, 5 ⁇ to 3 ⁇ .
  • Polishing methods can be polishing layers based on nickel or copper,
  • polishing layers of silicon dioxide can be polished to square roughnesses of less than 0.2 nm over the entire spatial frequency range of 0.01 ⁇ m to 200 ⁇ m, while in the case of silicon, in particular amorphous silicon in the spatial frequency range from 0.01 ⁇ m to 200 ⁇ m, with conventional Polishing method square roughness of less than 0.3 nm can be achieved.
  • the adhesion promoter layer 4 may have a thickness of up to 2 mm and a square roughness in the spatial frequency range of 0.01 ⁇ to 200 ⁇ of up to 1 nm.
  • the base body 2 of the substrate 1 consists of the aluminum-magnesium wrought alloy EN AW-5019 (according to DIN EN 573.1 and 3), a natural aluminum alloy. Then, a nickel-phosphorus layer was electrolessly deposited as a polishing layer. It has a thickness of 5 ⁇ and was about usual
  • the base body 2 of the substrate 1 consists of the aluminum-magnesium-silicon wrought alloy EN AW-6082 (according to DIN EN 573.1 and 3), a readily hardenable aluminum alloy. Then, a nickel-boron layer was electrolessly deposited as a polishing layer. It has a thickness of 6 ⁇ and was about usual
  • the base body 2 of the substrate 1 consists of the aluminum-copper wrought alloy EN AW-2024 (according to DIN EN 573.1 and 3), a well-hardenable aluminum alloy. Then, a copper layer was electroless as
  • Polishing layer deposited. It has a thickness of 7 ⁇ and was over usual Polishing method polished to a square roughness of less than 0.3 nm.
  • the base body 2 of the substrate 1 consists of a dispersion-hardened aluminum alloy with about 2% by volume of aluminum oxide as
  • Dispersing agent produced by powder metallurgy. Then, a nickel-boron layer was electrolessly deposited as a polishing layer. It has a thickness of 8 ⁇ and was polished by conventional polishing to a roughness of less than 0.3 nm.
  • the base body 2 of the substrate 1 consists of an aluminum-silicon alloy with about 45 vol .-% silicon, which was prepared by spray compacting. Then, an amorphous silicon layer was deposited as a polishing layer by a usual vacuum coating method. It has a thickness of 1, 5 ⁇ and was polished by conventional polishing to a roughness of less than 0.3 nm.
  • the base body 2 of the substrate 1 consists of the aluminum-magnesium wrought alloy EN AW-5019 (according to DIN EN 573.1 and 3), a natural aluminum alloy. On it became by means of usual
  • Vacuum coating process a silicon dioxide layer deposited as a polishing layer. It has a thickness of 2 ⁇ and was polished by conventional polishing methods to a square roughness of less than 0.2 nm.
  • the base body 2 of the substrate 1 consists of the aluminum-magnesium-silicon wrought alloy EN AW-6082 (according to DIN EN 573.1 and 3), a readily hardenable aluminum alloy. On it became by means of usual
  • the base body 2 of the substrate 1 consists of the aluminum-zinc wrought alloy EN AW-7075 (according to DIN EN 573.1 and 3), a high-strength aluminum alloy. Then, a crystalline silicon layer was deposited as a polishing layer by a conventional vacuum coating method. It has a thickness of 2.5 ⁇ m and was polished by conventional polishing methods to a roughness of less than 0.3 nm.
  • Aluminum alloys can also be replaced by silicon-containing aluminum alloys with other metals, for example by AISi35Fe2Ni, AISi30MgCu, AISi17Fe5Cu4Mg, AISi20Fe5Ni2 or similar
  • Such substrate 1 can be further processed to EUV mirrors 5, as shown in a first variant of an embodiment schematically in Figure 2, by pointing to the
  • a highly reflective layer 6 is applied.
  • the highly reflective layer 6 is a multilayer system of alternating layers of material with different real part of the complex refractive index, simulated on a certain extent a crystal with lattice planes becomes, where Bragg diffraction takes place.
  • a multi-layer system of alternating silicon and molybdenum layers can be applied.
  • FIG. 2 b schematically illustrates a further variant of the mirror 5 from FIG. 2 a, in which an adhesion promoter layer 4 is arranged between the base body 2 and the polishing layer 3 of the substrate 1 of the mirror 5.
  • the mirror 5 based on the previously described substrates 1 can be used both in
  • Lighting and projection systems of EUV projection exposure systems are used. Because of the high strength, in particular tensile strength or the high hardness of the base body 2, the substrates 1 u.a. for example, for small-scale mirror, which may optionally be individually aktuierbar suitable, which should have a good dimensional stability, especially in heat. In this case, a plurality of small-scale mirrors can cooperate as a larger unit, such as so-called facet mirrors in illumination systems of EUV projection exposure systems.
  • the highly reflective layer 6 is configured as a multi-layer system, it is preferred with conventional vacuum coating methods such as
  • substrates 1 are shown which are in particular suitable for use as mirrors 5 in the case of a striking incidence of radiation in the wavelength range between 5 nm and 20 nm nm are suitable.
  • the basic body 2 of the substrate 1 shown in FIG. 3 a can not only be made of the materials already mentioned, but also of aluminum with up to 0.3% by weight of silicon, of aluminum with up to 0.6% by weight of silicon, made of polycrystalline silicon or of a composite material of silicon and silicon carbide, which can be produced for example by sintering.
  • the substrate 1 illustrated in FIG. 3 a is distinguished, in particular, by the structured layer 7 which is arranged on the base body 2, it being possible for an adhesion promoter layer 4 to be arranged between the structured layer and the base body 2.
  • the structured layer 7 is preferably made of a metal, which is molded,
  • a diffraction grating can be formed, which diffracts radiation at wavelengths that are outside the EUV wavelength range to them - if available - as possible to remove from the beam path.
  • nickel phosphor layers or copper layers have proved to be particularly suitable.
  • zinc has a suitable material for the structured layer 7 when the structured layer 7 is made of nickel phosphorus and the base body 2 made of aluminum with up to 0.3 wt .-% silicon, zinc has a suitable material for the
  • Adhesive layer 4 exposed. If copper is used in the structured layer 7, nickel is preferably used as the material for the adhesion promoter layer 4.
  • a polishing layer 3 Arranged over the structured layer 7 is a polishing layer 3, which in the example illustrated here is preferably made of amorphous silicon or silicon dioxide.
  • Polishing layer 3 protects the diffraction structure in the structured layer 7 and, on the other hand, with a square roughness of less than 0.5 nm provides a sufficiently smooth underlay for the application of, for example, one or more metal layers for the use of the resulting mirror as a grazing incidence mirror EUV radiation or alternatively for the application of multilayer systems for use as a mirror at normal incidence of EUV radiation.
  • the resulting grazing incidence mirror is used as the collector mirror of an EUV projection exposure apparatus.
  • the choice of material of aluminum with a low silicon content or polycrystalline silicon or a silicon / silicon carbide composite material as the base material has the advantage that even large mirror elements can be provided at low cost, which are easy to cool and can be structured to that in The respective bodies cooling channels can be provided.
  • additional advantages in radiation sources such as such as laser plasma radiation sources, which are excited, inter alia with the aid of carbon dioxide lasers.
  • the introduction of diffraction structures for the infrared wavelength range is particularly simple and allows filtering out the infrared radiation from the radiation source provided by the radiation spectrum already at the beginning of the beam path.
  • adhesion promoter layers 4 having a thickness of less than 10 nm, preferably less than 5 nm, may be provided, structured layers 7 having a thickness of, for example, about 10 .mu.m to a few 1000 .mu.m, preferably about 50 .mu.m to a few 100 .mu.m and polishing layers of amorphous silicon or silicon dioxide of a thickness of for example about 1 ⁇ to 10 ⁇ , preferably about 3 ⁇ to 5 ⁇ .
  • a substrate 1 in FIG. 3b which does not have a structured layer 7, but for which the polishing layer 3 is made of nickel-phosphorus alloy on a base body, is shown for use as a substrate for grazing incidence collector mirrors in EUV projection exposure apparatuses 2 is provided from one of the materials just mentioned.
  • a primer layer 4 is provided from zinc.
  • the polishing layer 3 can also be made of copper with a bonding agent layer 4 made of nickel.

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Abstract

Als Substrate, die für Spiegel geeignet sind, die bei Wellenlängen im EUV- Wellenlängenbereich eingesetzt werden, werden Substrate (1) mit einem Grundkörper (2) und einer Polierschicht (3) vorgeschlagen, wobei die Polierschicht (3) eine Dicke von weniger als 10 μm und eine quadratische Rauheit von weniger als 0, 5 nm aufweist und der Grundkörper (2) aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist. Auf der Polierschicht (3) des Substrats (1) des EUV-Spiegels (4) ist zudem eine hochreflektierende Schicht (6) vorgesehen.

Description

Substrat für Spiegel für die EUV-Lithographie
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Substrat für einen Spiegel für die EUV- Lithographie mit einem Grundkörper und einer Polierschicht sowie auf einen Spiegel für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage, umfassend ein solches Substrat und eine
hochreflektierende Schicht auf der Polierschicht.
Um bei der Produktion von beispielsweise Halbleiterbauelementen mit lithographischen Methoden immer feinere Strukturen erzeugen zu können, wird mit immer kurzwelligerem Licht gearbeitet. Arbeitet man im extremen ultravioletten (EUV) Wellenlängenbereich, etwa bei
Wellenlängen zwischen ca. 5 nm und 20 nm, lässt sich nicht mehr mit linsenartigen Elementen in Transmission arbeiten, sondern werden Beleuchtungs- und Projektionsobjektive aus Spiegelelementen mit an die jeweilige Arbeitswellenlänge angepasste hochreflektierende Beschichtungen aufgebaut. Im Gegensatz zu Spiegeln im sichtbaren und ultravioletten Wellenlängenbereich lassen sich auch theoretisch pro Spiegel nur maximale Reflektivitäten von weniger als 80% erreichen. Da EUV-Projektive in der Regel mehrere Spiegel aufweisen, müssen diese jeweils eine möglichst hohe Reflektivität aufweisen, um eine hinreichend hohe Gesamtreflektivität sicherzustellen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Spiegelsubstrate vorzuschlagen, die als Substrate für Spiegel geeignet sind, die bei Wellenlängen im EUV-Wellenlängenbereich eingesetzt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Substrat für einen Spiegel für die EUV-Lithographie mit einem Grundkörper und einer Polierschicht, wobei die Polierschicht eine Dicke von weniger als 10 μηη und eine quadratische Rauheit von weniger als 0,5 nm aufweist und der Grundkörper aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.
Die quadratische Rauheit, die auch RMS(root mean squared roughness)-Rauheit genannt wird, wird aus dem Mittel der Quadrate der Abweichung der Messpunkte über die Oberfläche zu einer mittleren Fläche berechnet, die so durch die Oberfläche gelegt wird, das die Summe der Abweichungen bezogen auf die mittlere Fläche minimal ist. Insbesondere für optische Elemente für die EUV-Lithographie ist die Rauheit in einem Ortsfrequenzbereich von 0, 1 μηη bis 200 μηη von besonderer Bedeutung, um negative Einflüsse auf die optischen
Eigenschaften der optischen Elemente zu vermeiden. Insbesondere im EUV-Wellenlängenbereich hat der Anteil an Streulicht in den optischen Systemen, wie etwa Beleuchtungssystem und insbesondere Projektionssystem, von
Projektionsbelichtungsanlagen für lithographische Verfahren einen wesentlichen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der jeweiligen Projektionsbelichtungsanlage. Der Anteil an Streulicht kann durch die Rauheit der optischen Elemente beeinflusst werden. Indem ein Substrat zur Weiterverarbeitung zu einem Spiegel zur Verfügung gestellt wird, das einen Grundkörper und eine maximal ca. 10 μηη dicke Polierschicht einer quadratischen Rauheit von maximal ca. 0,5 nm, bevorzugt 0,3 nm, besonders bevorzugt 0,2 nm aufweist, kann der resultierende Spiegel auch in der EUV-Lithographie eingesetzt werden. Denn über diese Merkmale des Substrats kann der Streulichtanteil, der an dem Spiegel entsteht, in einem Rahmen gehalten werden, der sich nicht zu störend auf den lithographischen Prozess auswirkt, und damit auch die
Reflektivität des Spiegels erhöht werden. Dabei ist das vorgeschlagene Substrat insbesondere für EUV-Spiegel geeignet, die eine hochreflektierende Beschichtung aufweisen, die auf einem Viellagensystem aus alternierenden Lagen aus Material mit unterschiedlichem Realteil des komplexen Brechungsindex basieren, über die gewissermaßen ein Kristall mit Netzebenen simuliert wird, an denen Bragg-Beugung stattfindet für den Einsatz bei Normaleinfall. Alternativ können auch nur eine oder wenige metallische Lagen für den Einsatz bei streifendem Einfall der EUV-Strahlung vorgesehen sein. Von hochreflektiven Beschichtungen spricht man bei Wellenlängen im EUV-Bereich, wenn Reflektivitäten von 60% oder mehr erreicht werden. Mithilfe des hier vorgeschlagenen Substrats kann die tatsächlich erreichbare Reflektivität zusätzlich gesteigert werden.
Das vorgeschlagene Substrat weist den Vorteil auf, dass einerseits für den Grundkörper ein Material gewählt werden kann, dass für den Einsatz als EUV-Spiegel beispielsweise in
Hinblick auf dessen Festigkeit geeignet ist. Andererseits kann durch die Wahl eines weiteren Materials, das sich gut polieren lässt, die Oberfläche des Substrats optimiert werden. Die Polierschicht hat im wesentlichen nur Einfluss auf die Eigenschaften der Substratoberfläche, während die mechanischen Eigenschaften von dem Grundkörper bestimmt werden. Aluminiumlegierungen haben den Vorteil, bei geringer Dichte hohe Festigkeiten, insbesondere unter auch höherer Wärmelast aufzuweisen, wie sie in Projektionsbelichtungsanlagen für die EUV-Lithographie auftreten kann, und käuflich leicht erhältlich zu sein, so dass Substrate mit einem Grundkörper aus einer Aluminiumlegierung auch wirtschaftlich sinnvoll sein können. In bevorzugten Ausführungsformen ist der Grundkörper aus einer Aluminiumlegierung
hergestellt, die ein höhere Festigkeit und/oder höhere Härte als Aluminium aufweist.
Insbesondere solche Aluminiumlegierungen haben den Vorteil einer langen Lebensdauer und hohen Korrosionsfestigkeit, insbesondere im Vergleich mit Aluminium als Grundkörpermaterial. Bevorzugt ist der Grundkörper aus einem Material aus der Gruppe Aluminium-Magnesium- Legierung, Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierung, Aluminium-Zink-Legierung, Aluminium- Silizium-Metall1 -Metall2-Legierung, Aluminium-Kupfer-Legierung und Aluminium-Silizium hergestellt. Auch andere Aluminiumlegierungen, die andere weitere Metalle, beispielsweise Mangan, Lithium und/oder Eisen aufweisen, können als Material für den Grundkörper des Substrats geeignet sein. Insbesondere können auch mehrere Legierungen miteinander kombiniert werden. Bevorzugt ist die Basisschicht aus einer dispersionsverstärkten Aluminiumlegierung hergestellt. Derartige Aluminiumlegierungen zeichnen sich durch eine besonders hohe Festigkeit aus. Vorzugsweise werden als Dispersionsmittel beispielsweise Aluminiumoxid oder Siliziumoxid eingesetzt. Vorteilhafterweise können insbesondere die dispersionsverstärkten Aluminiumlegierungen pulvermetallurgisch hergestellt sein. Ferner kann der Grundkörper auch aus einer Aluminiumlegierung sein, die über Sprühkompaktierung hergestellt wurde, insbesondere bei Aluminiumlegierungen mit hohem Siliziumgehalt. Möglich ist auch die Herstellung des Grundkörpers aus quasikristallinen Aluminiumlegierungen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Polierschicht aus einem Material der Gruppe Nickel-Phosphor-Zusammensetzung, Nickel-Bor-Zusammensetzung, Kupfer hergestellt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Polierschicht aus einem Material der Gruppe Siliziumdioxid, amorphes Silizium, kristallines Silizium hergestellt. Die Materialien der ersten Gruppe werden bereits in der Metallverarbeitung, die Materialien der zweiten Gruppe bereits in der Halbleiterproduktion u.a. dort eingesetzt, wo auf besonders geringe Rauheiten polierte Oberflächen benötigt werden. Insbesondere lassen sich diese Materialien in einem Ortsfrequenzbereich von 0, 1 μηη bis 200 μηη auf quadratische Rauheiten von 0,5 nm, bevorzugt 0,3 nm, besonders bevorzugt 0,2 nm und darunter polieren.
Vorteilhafterweise ist zwischen dem Grundkörper und der Polierschicht eine
Haftvermittlerschicht angeordnet. Insbesondere bei Polierschichten auf der Basis von Silizium auf einem Grundkörper auf der Basis von Aluminium kann dadurch die Haftung der
Polierschicht auf dem Grundkörper verbessert werden.
In einem weiteren Aspekt wird diese Aufgabe durch einen Spiegel für eine EUV- Projektionsbelichtungsanlage gelöst, der ein Substrat wie zuvor beschrieben und eine hochreflektierende Schicht auf der Polierschicht umfasst. Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können.
Die vorliegende Erfindung soll unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dazu zeigen Figuren 1 a,b schematisch zwei Varianten eines Substrats im Schnitt;
Figuren 2a, b schematisch zwei Varianten eines Spiegels im Schnitt; und
Figuren 3a, b schematisch zwei weitere Varianten eines Spiegels im Schnitt.
In Figur 1 a ist schematisch eine erste Variante einer Ausführungsform eines Substrats 1 mit einem Grundkörper 2 und einer darauf aufgebrachten Polierschicht 3 dargestellt. Der
Grundkörper 2 und die Polierschicht 3 übernehmen unterschiedliche Funktionen. Während für den Grundkörper 2 eine gute Formstabilität im Vordergrund steht, ist bei der Polierschicht 3 vor allem eine gute Bearbeit- und Polierbarkeit von Bedeutung.
Die Polierschicht kann mittels üblicher Vakuumbeschichtungsverfahren wie beispielsweise Sputterverfahren, Elektronenstrahlverdampfen, Molekularstrahlepitaxie oder
ionenstrahlgestütztes Beschichten aufgebracht werden. Handelt es sich bei der Polierschicht um ein metallisches Material, beispielsweise Kupfer, Nickel-Phosphor oder Nickel-Bor, wird sie bevorzugt außenstromlos aufgebracht. Insbesondere Nickel-Phosphor- oder Nickel-Bor- Polierschichten lassen sich auch als Dispersionsschichten aufbringen, wobei beispielsweise Polytetrafluorethylen als Dispersionsmittel dienen kann. Insbesondere Nickel-Phosphor- oder Nickel-Bor-Polierschichten werden bevorzugt mit höheren Konzentrationen an Phosphor oder Bor aufgebracht, so dass sie überwiegend oder sogar vollständig amorph vorliegen und dadurch besser polierbar sind. Anschließend können sie durch beispielsweise Tempern, Plasmabehandlung oder lonenbeschuß gehärtet werden. Auch Silizium als Polierschichtmaterial lässt sich gesteuert über das Beschichtungsverfahren amorph oder kristallin abscheiden. Amorphes Silizium lässt sich dabei besser polieren als kristallines Silizium und bei Bedarf ebenfalls durch Tempern, Plasmabehandlung oder lonenbeschuß härten. Polierschichten aus Silizium oder Silizumdioxid können mittels lonenstrahlen auch geglättet werden.
Bevorzugte Dicken der Polierschicht 3 können z.B. bei etwa 5 μηι bis 10 μηι für
Polierschichten auf der Basis von beispielsweise Nickel oder Kupfer liegen. Bei
Polierschichten 3 aus Silizium, insbesondere amorphem Silizium, oder Siliziumdioxid liegen bevorzugte Schichtdicken beispielsweise bei etwa 1 ,5 μηη bis 3 μηη. Mit üblichen
Polierverfahren lassen sich Polierschichten auf der Basis von Nickel oder Kupfer,
insbesondere Nickel-Phosphor-Legierungen im Ortsfrequenzbereich von 1 μηη bis 200 μηη auf quadratische Rauheiten von kleiner 0,3 nm und im Ortsfrequenzbereich von 0,01 μηη bis 1 μηη auf quadratische Rauheiten von kleiner 0,25 nm polieren. Polierschichten aus Siliziumdioxid lassen sich mit üblichen Polierverfahren über den gesamten Ortsfrequenzbereich von 0,01 μηη bis 200 μηη auf quadratische Rauheiten von kleiner 0,2 nm polieren, während bei Silizium, insbesondere amorphem Silizium im Ortsfrequenzbereich von 0,01 μηη bis 200 μηη mit üblichen Polierverfahren quadratische Rauheiten von kleiner 0,3 nm erreicht werden.
In Figur 1 b ist schematisch eine Variante des Substrats 1 aus Figur 1 a dargestellt, bei dem zwischen dem Grundkörper 2 und der Polierschicht 3 eine Haftvermittlerschicht 4 angeordnet ist. Bevorzugt kann die Haftvermittlerschicht 4 eine Dicke von bis zu 2 mm aufweisen sowie eine quadratische Rauheit im Ortsfrequenzbereich von 0,01 μηη bis 200 μηη von bis zu 1 nm.
In einem ersten Ausführungsbeispiel besteht der Grundkörper 2 des Substrats 1 aus der Aluminium-Magnesium-Knetlegierung EN AW-5019 (gemäß DIN EN 573.1 und 3), einer naturharten Aluminiumlegierung. Darauf wurde stromlos eine Nickel-Phosphor-Schicht als Polierschicht abgeschieden. Sie hat eine Dicke von 5 μηη und wurde über übliche
Polierverfahren auf eine quadratische Rauheit von kleiner 0,3 nm poliert.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel besteht der Grundkörper 2 des Substrats 1 aus der Aluminium-Magnesium-Silizium-Knetlegierung EN AW-6082 (gemäß DIN EN 573.1 und 3), einer gut aushärtbaren Aluminiumlegierung. Darauf wurde stromlos eine Nickel-Bor-Schicht als Polierschicht abgeschieden. Sie hat eine Dicke von 6 μηη und wurde über übliche
Polierverfahren auf eine quadratische Rauheit von kleiner als 0,3 nm poliert.
In einem dritten Ausführungsbeispiel besteht der Grundkörper 2 des Substrats 1 aus der Aluminium-Kupfer-Knetlegierung EN AW-2024 (gemäß DIN EN 573.1 und 3), einer gut aushärtbaren Aluminiumlegierung. Darauf wurde stromlos eine Kupfer-Schicht als
Polierschicht abgeschieden. Sie hat eine Dicke von 7 μηη und wurde über übliche Polierverfahren auf eine quadratische Rauheit von kleiner 0,3 nm poliert.
In einem vierten Ausführungsbeispiel besteht der Grundkörper 2 des Substrats 1 aus einer dispersionsgehärteten Aluminium-Legierung mit ca. 2 Vol.-% Aluminiumoxid als
Dispersionsmittel, die pulvermetallurgisch hergestellt wurde. Darauf wurde stromlos eine Nickel-Bor-Schicht als Polierschicht abgeschieden. Sie hat eine Dicke von 8 μηη und wurde über übliche Polierverfahren auf eine quadratische Rauheit von kleiner 0,3 nm poliert.
In einem fünften Ausführungsbeispiel besteht der Grundkörper 2 des Substrats 1 aus einer Aluminium-Silizium-Legierung mit ca. 45 Vol.-% Silizium, die über Sprühkompaktierung hergestellt wurde. Darauf wurde mittels üblicher Vakuumbeschichtungsverfahren eine amorphe Silizium-Schicht als Polierschicht abgeschieden. Sie hat eine Dicke von 1 ,5 μηη und wurde über übliche Polierverfahren auf eine quadratische Rauheit von kleiner 0,3 nm poliert. In einem sechsten Ausführungsbeispiel besteht der Grundkörper 2 des Substrats 1 aus der Aluminium-Magnesium-Knetlegierung EN AW-5019 (gemäß DIN EN 573.1 und 3), einer naturharten Aluminiumlegierung. Darauf wurde mittels üblicher
Vakuumbeschichtungsverfahren eine Siliziumdioxid-Schicht als Polierschicht abgeschieden. Sie hat eine Dicke von 2 μηη und wurde über übliche Polierverfahren auf eine quadratische Rauheit von kleiner 0,2 nm poliert.
In einem siebten Ausführungsbeispiel besteht der Grundkörper 2 des Substrats 1 aus der Aluminium-Magnesium-Silizium-Knetlegierung EN AW-6082 (gemäß DIN EN 573.1 und 3), einer gut aushärtbaren Aluminiumlegierung. Darauf wurde mittels üblicher
Vakuumbeschichtungsverfahren eine amorphe Silizium-Schicht als Polierschicht
abgeschieden. Sie hat eine Dicke von 3 μηη und wurde über übliche Polierverfahren auf eine quadratische Rauheit von kleiner 0,3 nm poliert.
In einem achten Ausführungsbeispiel besteht der Grundkörper 2 des Substrats 1 aus der Aluminium-Zink-Knetlegierung EN AW-7075 (gemäß DIN EN 573.1 und 3), einer hochfesten Aluminiumlegierung. Darauf wurde mittels üblicher Vakuumbeschichtungsverfahren eine kristalline Silizium-Schicht als Polierschicht abgeschieden. Sie hat eine Dicke von 2,5 μηη und wurde über übliche Polierverfahren auf eine quadratische Rauheit von kleiner 0,3 nm poliert.
In weiteren Abwandlungen dieser Ausführungsbeispiele können die genannten
Aluminiumlegierungen auch durch siliziumhaltige Aluminiumlegierungen mit weiteren Metallen ersetzt werden, beispielsweise durch AISi35Fe2Ni, AISi30MgCu, AISi17Fe5Cu4Mg, AISi20Fe5Ni2 o.ä.
Derartige Substrat 1 lassen sich zu EUV-Spiegeln 5 weiterverarbeiten, wie in einer ersten Variante einer Ausführungsform schematisch in Figur 2 dargestellt ist, indem auf die
Polierschicht 3 eine hochreflektierende Schicht 6 aufgebracht wird. Besonders bevorzugt für den Einsatz bei EUV-Strahlung im Wellenlängenbereich von ca. 5 nm bis 20 nm handelt es sich bei der hochreflektierenden Schicht 6 um ein Viellagensystem aus alternierenden Lagen aus Material mit unterschiedlichem Realteil des komplexen Brechungsindex, über die gewissermaßen ein Kristall mit Netzebenen simuliert wird, an denen Bragg-Beugung stattfindet. Beispielsweise für den Einsatz bei 13 nm bis 14 nm kann ein Viellagensystem aus alternierenden Silizium- und Molybdänlagen aufgebracht sein.
In Figur 2b ist eine weitere Variante des Spiegels 5 aus Figur 2a schematisch dargestellt, bei der zwischen dem Grundkörper 2 und der Polierschicht 3 des Substrats 1 des Spiegels 5 eine Haftvermittlerschicht 4 angeordnet ist.
Der Spiegel 5 auf der Basis der zuvor beschriebenen Substrate 1 kann sowohl in
Beleuchtungs- als auch Projektionssystemen von EUV-Projektionsbelichtungsanlagen eingesetzt werden. Wegen der hohen Festigkeit, insbesondere Zugfestigkeit bzw. der hohen Härte der Grundkörper 2 sind die Substrate 1 u.a. beispielsweise für kleinteilige Spiegel, die ggf. einzeln aktuierbar sein können, geeignet, die eine gute Formfestigkeit, insbesondere bei Wärme, aufweisen sollen. Dabei können auch mehrere kleinteilige Spiegel als größere Einheit zusammenwirken, wie beispielsweise sogenannte Facettenspiegel in Beleuchtungssystemen von EUV-Projektionsbelichtungsanlagen.
Insbesondere wenn die hochreflektierende Schicht 6 als Viellagensystem ausgestaltet ist, wird sie bevorzugt mit üblichen Vakuumbeschichtungsverfahren wie beispielsweise
Sputterverfahren, Elektronenstrahlverdampfen, Molekularstrahlepitaxie oder
ionenstrahlgestütztes Beschichten aufgebracht. Der Streulichtanteil der EUV-Spiegel 5, die auf der Grundlage der oben genannten Substrate 1 hergestellt wurden, konnte gegenüber Spiegeln mit herkömmlichen Substraten um mehrere Prozent gesenkt werden. Dadurch resultierte auch eine Reflektivitätssteigerung um einige Prozent. Indem man in einer
Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie mehrere der hier vorgeschlagenen Spiegel 5 einsetzt, lässt sich dieser positive Effekt potenzieren.
In den Figuren 3a und 3b sind Substrate 1 dargestellt, die sich insbesondere zur Verwendung als Spiegel 5 bei streichendem Einfall von Strahlung im Wellenbereich zwischen 5 nm und 20 nm eignen. Der Grundkörper 2 des in Figur 3a dargestellten Substrates 1 kann nicht nur aus den bereits erwähnten Materialien sein, sondern auch aus Aluminium mit bis zu 0,3 Gew.-% Silizium, aus Aluminium mit bis zu 0,6 Gew.-% Silizium, aus polykristallinem Silizium oder auch aus einem Verbundwerkstoff aus Silizium und Siliziumkarbid, den man beispielsweise durch Sintern herstellen kann.
Das in Figur 3a dargestellte Substrat 1 zeichnet sich insbesondere durch die strukturierte Schicht 7 aus, die auf dem Grundkörper 2 angeordnet ist, wobei zwischen der strukturierten Schicht und dem Grundkörper 2 eine Haftvermittlerschicht 4 angeordnet sein kann. Die strukturierte Schicht 7 ist bevorzugt aus einem Metall, das sich abformtechnisch,
beispielsweise galvanisch oder durch Prägen derart strukturieren lässt, dass in der
strukturierten Schicht 7 ein Beugungsgitter ausgebildet werden kann, das Strahlung bei Wellenlängen beugt, die außerhalb der EUV-Wellenlängenbereichs liegen, um sie - falls vorhanden - möglichst aus dem Strahlengang zu entfernen. Besonders bewährt haben sich dabei beispielsweise Nickelphosphorschichten oder auch Kupferschichten. Insbesondere wenn die strukturierte Schicht 7 aus Nickelphosphor ist und der Grundkörper 2 aus Aluminium mit bis zu 0,3 Gew.-% Silizium hat sich Zink als geeignetes Material für die
Haftvermittlerschicht 4 herausgestellt. Verwendet man Kupfer in der strukturierten Schicht 7 wird bevorzugt Nickel als Material für die Haftvermittlerschicht 4 eingesetzt.
Über der strukturierten Schicht 7 ist eine Polierschicht 3 angeordnet, die in dem hier dargestellten Beispiel bevorzugt aus amorphem Silizium oder Siliziumdioxid ist. Diese
Polierschicht 3 schützt einerseits die Beugungsstruktur in der strukturierten Schicht 7 und bietet andererseits mit einer quadratischen Rauheit von weniger als 0,5 nm eine hinreichend glatte Unterlage für das Aufbringen von beispielsweise einer oder mehrerer Metallschichten für den Einsatz des resultierenden Spiegels als Spiegel für streifenden Einfall von EUV-Strahlung oder alternativ für das Aufbringen von Viellagensystemen für den Einsatz als Spiegel bei Normaleinfall von EUV-Strahlung. Besonders bevorzugt wird der resultierende Spiegel für streifenden Einfall als Kollektorspiegel einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt. Dabei hat die Materialwahl von Aluminium mit geringem Siliziumanteil oder polykristallinem Silizium oder einem Silizium/Siliziumkarbid- Verbundwerkstoff als Material für den Grundkörper den Vorteil, dass kostengünstig auch große Spiegelelemente zur Verfügung gestellt werden können, die gut kühlbar sind und dahingehend strukturiert werden können, dass in den jeweiligen Grundkörpern Kühlkanäle vorgesehen werden können. Beim Einsatz des in Figur 3a dargestellten Substrat 1 in Kollektorspiegeln von EUV-Projektionsbelichtungsanlagen zeigen sich zusätzliche Vorteile bei Strahlungsquellen wie etwa Laser-Plasmastrahlungsquellen, die u.a. mit Hilfe von Kohlendioxid-Lasern angeregt werden. Das Einbringen von Beugungsstrukturen für den infraroten Wellenlängenbereich ist besonders einfach möglich und erlaubt ein Herausfiltern der Infrarotstrahlung aus dem von der Strahlungsquelle zur Verfügung gestellten Strahlungsspektrum bereits am Anfang des Strahlengangs.
Bei dem in Figur 3a dargestellten Beispiel können beispielsweise Haftvermittlerschichten 4 einer Dicke von weniger als 10 nm, bevorzugt weniger als 5 nm vorgesehen sein, strukturierte Schichten 7 einer Dicke von beispielsweise etwa 10 μηη bis einigen 1000 μηη, bevorzugt etwa 50 μηη bis einigen 100 μηη sowie Polierschichten aus amorphem Silizium oder Siliziumdioxid einer Dicke von beispielsweise ca. 1 μηη bis 10 μηη, bevorzugt ca. 3 μηη bis 5 μηη.
In einer Abwandlung des in Figur 3a dargestellten Beispiels ist für die Verwendung als Substrat für Kollektorspiegel mit streifendem Einfall in EUV-Projektionsbelichtungsanlagen ein Substrat 1 in Figur 3b dargestellt, das keine strukturierte Schicht 7 aufweist, sondern bei dem die Polierschicht 3 aus Nickelphosphorlegierung auf einem Grundkörper 2 aus einem der soeben genannten Materialien vorgesehen ist. Zur besseren Haftung der Polierschicht 3 aus Nickelphosphor auf dem Grundkörper 2 aus beispielsweise insbesondere Aluminium mit geringem Siliziumanteil, aber auch aus einem Silizium/Siliziumkarbid-Verbundwerkstoff oder aus polykristallinem Silizium wird eine Haftvermittlerschicht 4 aus Zink vorgesehen. In einer weiteren Abwandlung kann die Polierschicht 3 auch aus Kupfer mit einer Haftvermittlerschicht 4 aus Nickel sein.

Claims

Patentansprüche
1. Substrat für einen Spiegel für die EUV-Lithographie mit einem Grundkörper und einer Polierschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Polierschicht (3) eine Dicke von weniger als 10 μηη und eine quadratische Rauheit von weniger als 0,5 nm aufweist und dass der
Grundkörper (2) aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.
2. Substrat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) aus einem Material aus der Gruppe Aluminium-Magnesium-Legierung, Aluminium-Magnesium-Silizium- Legierung, Aluminium-Zink-Legierung, Aluminium-Silizium-Metall 1-Metall2-Legierung,
Aluminium-Kupfer-Legierung und Aluminium-Silizium hergestellt ist.
3. Substrat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) aus einer dispersionsverstärkten Aluminiumlegierung hergestellt ist.
4. Substrat nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) aus einer pulvermetallurgisch hergestellten Aluminiumlegierung hergestellt ist.
5. Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Polierschicht (3) aus einem Material der Gruppe Nickel-Phosphor-Zusammensetzung, Nickel-Bor- Zusammensetzung, Kupfer hergestellt ist.
6. Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Polierschicht (3) aus einem Material der Gruppe Siliziumdioxid, amorphes Silizium, kristallines Silizium hergestellt ist.
7. Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Grundkörper (2) und der Polierschicht (3) eine Haftvermittlerschicht (4) angeordnet ist.
8. Spiegel für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage, umfassend ein Substrat (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und eine hochreflektierende Schicht (6) auf der Polierschicht (3).
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