WO2021224353A1 - Verfahren zum herstellen von reflektiven optischen elementen für den euv-wellenlängenbereich sowie reflektive optische elemente für den euv-wellenlängenbereich - Google Patents

Verfahren zum herstellen von reflektiven optischen elementen für den euv-wellenlängenbereich sowie reflektive optische elemente für den euv-wellenlängenbereich Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing reflective optical elements for the EUV wavelength range with the following steps:
  • a reflective optical element for the EUV wavelength range produced by means of this method, to a reflective optical element for the EUV wavelength range, having a substrate and a reflective coating, a structurable layer being arranged between the substrate and the reflective coating and the structurable layer has at least two layers each of different materials, and on a reflective optical element for the EUV wavelength range, having a substrate and a reflective coating, a structurable layer being arranged between the substrate and the reflective coating.
  • Reflective optical elements for the EUV wavelength range can have structures in order to be able to use them, for example, as phase shift masks or for filtering out or deflecting radiation of undesired wavelengths.
  • a known possibility of producing reflective optical elements with lateral structures consists, for example, in using lithographic processes in which a radiation-sensitive layer, also called a resist, is exposed to photons, ions or electrons, so to speak, with the desired pattern being transferred to the radiation-sensitive layer and this is then structured by, for example, etching or selective deposition. This structure can be transferred to the reflective optical element.
  • This procedure enables high-resolution structures in Create nanometer range. This procedure requires intensive cleaning processes, in particular to combat particle contamination. Since the cleanliness requirements for optical elements for the EUV wavelength range are particularly high, this procedure is very complex.
  • a surface shape correction of EUV mirrors already provided with a reflective coating is carried out by irradiating them with electrons of an energy that leads to such high penetration depths that into the substrate, especially if it is made of glass, glass ceramic or Ceramic is, a laterally varying compaction is introduced. Due to the low mass of the electrons, the interaction with the reflective coating can be neglected.
  • This object is achieved in a first aspect by a method for producing reflective optical elements for the EUV wavelength range with the steps:
  • the inventor has recognized that the application of a structurable layer as at least two layers of different material, which is structured by local irradiation and is an integral part of the resulting reflective optical element, has advantages.
  • materials are applied which mix exothermically under the influence of the local irradiation and / or react exothermically with one another, namely at the locally irradiated areas of the structured layer.
  • the structurable layer is metastable before irradiation. Only when activation energy is introduced by irradiation does the materials mix or react, creating a stable state. In this way, permanent structures can be introduced in the production of reflective optical elements by local irradiation, be it before or after the reflective coating is applied to the structurable layer.
  • the structuring can be carried out without a resist, so that no complex cleaning steps are required. It is also made possible, as required, to introduce the structures by local irradiation before or after the application of the reflective coating. In particular, by means of targeted irradiation of the structurable layer, it is possible to avoid negatively influencing the substrate and / or the reflective coating during the structuring process by, for example, selecting the type, energy, etc. of the irradiation accordingly.
  • the structurable layer is more advantageously locally irradiated with electrons. It is generally possible without great effort to focus electron beams more or less strongly depending on requirements and to regulate their energy in such a way that with generally known means and devices available at low acquisition costs it can be ensured that, in particular, even if the reflective coating has already been applied is, when the structurable layer is irradiated, neither the reflective coating nor the substrate are exposed to a significant input of energy and thus remain essentially unchanged and retain their respective properties. It has been found to be particularly advantageous if electrons with an energy in the range between 5 keV and 80 keV, preferably 5 keV to 40 keV, particularly preferably 10 keV to 25 keV, are irradiated.
  • Electrodes are irradiated with a diameter in the range between 5 nm and 1000 ⁇ m. Diameters of up to 1000 ⁇ m are more suitable, for example, in order to introduce binary grids for bending out of the beam path of false rays in the infrared range. With diameters in the range up to 5 nm, for example, high-resolution structures such as for phase shift masks can be introduced.
  • At least one of the materials of the layers of the structurable layer preferably has a high absorption or a low penetration depth for electrons so that the electron energy can be converted as efficiently as possible into activation energy for triggering the reaction or mixing small total thickness of the structurable layer can be sufficient for the change in thickness desired to be achieved by the local irradiation.
  • the layer materials are preferably selected in such a way that when mixing or reacting under the influence of the irradiation, the free Gibbs energy in a range between -10 kJ / mol and -900 kJ / mole. This can ensure that when the exothermic mixing or reacting of the layer materials of the structurable layer triggered by the radiation does not release too much heat which could otherwise damage the substrate material or in particular the reflective coating.
  • At least one of the layers of the at least two layers of the structurable layer is smoothed.
  • the smoothing can be carried out both before, during and after the deposition of the at least one layer in order to reduce any roughening effect that may be present.
  • any method can be used, such as, for example, ion-assisted smoothing (see also US Pat. No. 6,441,963 B2; A. Kloidt et al.
  • At least two layers of different materials are applied as the structurable layer, the materials mixing and / or reacting with one another under the influence of the local irradiation, thereby causing a change in the thickness of the structurable layer, namely at the irradiated point (s), and the layer thicknesses are selected in such a way that no further change in thickness occurs after a desired change in thickness of the structurable layer has been achieved.
  • this procedure has the great advantage that the process of structural change in the structurable layer is self-terminating due to the irradiation.
  • the thicknesses of the individual layers of the structurable layer can be selected in such a way that after a certain irradiation dose the individual layers have completely mixed or reacted with one another, so that the structuring process cannot continue even with irradiation that goes beyond this.
  • a precision of the structuring that goes beyond the control of the irradiation itself, in particular of the resulting change in thickness and thus of the surface profile of the reflective optical element produced, can be achieved.
  • the object is achieved by a reflective optical element, which was produced as described above, or achieved by a reflective optical element for the EUV wavelength range, having a substrate and a reflective coating, wherein between the substrate and the reflective Coating a structurable layer is arranged and the structurable layer has at least two layers each of different materials, the materials of the layers being materials that react exothermically with each other or can mix exothermically and by a reflective optical element for the EUV wavelength range , comprising a substrate and a reflective coating, a structurable layer being arranged between the substrate and the reflective coating, the structurable layer having at least two materials which have a very low solubility at room temperature and have high solubility with one another at temperatures of 300 ° C and higher.
  • the inventor has recognized that the provision of a structurable layer - in particular with the material properties mentioned - that is structured by irradiation and more integral Is part of the resulting reflective optical element, has advantages.
  • the provision of a dedicated structurable layer enables the subsequent introduction of structures into a reflective optical element without noticeably negatively influencing the substrate and / or the reflective coating during the structuring process.
  • the structurable layer advantageously has density fluctuations laterally. Density fluctuations can have been caused by a local irradiation of the structurable layer and can lead to a local change in the thickness of the structurable layer and thus a structuring of this layer. These density fluctuations can be introduced in such a way that they give the reflective optical element, for example, the effect of a phase shift mask or a spectral filter, for example in the form of a diffraction grating.
  • the density fluctuations can correlate, among other things, with structural and / or stoichiometric differences between the materials at the points of different density.
  • the structurable layer has at least one material with a density of 12 g / cm 3 or more, preferably 15 g / cm 3 or more, particularly preferably 18 g / cm 3 . It is known that the depth of penetration into a material when irradiated with photons, ions and in particular electrons is inversely proportional to the density of the material.
  • the provision of material with the specified minimum densities in the structurable layer makes it possible, on the one hand, to prevent the local irradiation from penetrating through the structurable layer into the substrate of the reflective optical element and there, for example, to undesired compaction of the substrate material, and, on the other hand, to prevent the structurable layer to be kept as thin as possible in order to reduce negative effects such as high layer tension or excessive roughening.
  • the structurable layer preferably has at least two layers, each of which is a different material.
  • the structurable layer particularly preferably has a plurality of layers made of at least two materials, which are arranged alternately. This structure of the structurable layer enables a structure to be introduced into the structurable layer in that activation energy is supplied to the at least two materials by irradiating this layer, so that mixing or reaction of the at least two materials is triggered on the surfaces where they adjoin one another .
  • the materials of the layers are very particularly preferably materials which react exothermically with one another or can mix exothermically. This has the advantage that the structurable layer is metastable. Only when activation energy is introduced, for example by irradiation, does it come about Mixing or reacting of the materials to form a stable state.
  • the layer materials are advantageously selected in such a way that when mixing or reacting with the introduction of activation energy into the structurable layer, for example by irradiation, the free Gibbs energy is in a range between -10 kJ / mol and -900 kJ / mol. This can ensure that too much heat is not released which could otherwise damage the substrate material or, in particular, the reflective coating.
  • the structurable layer advantageously has one or more of the materials tungsten, rhenium, osmium, iridium, tantalum, hafnium, ruthenium, platinum, gold, their alloys, their oxides, their carbides, their nitrides and their borides.
  • this allows the thickness of the structurable layer to be kept as small as possible in order to avoid additional layer stresses as much as possible, and on the other hand, during operation of the reflective optical element, EUV radiation penetrates into the substrate, which can lead to damage to the substrate due to a to avoid high absorption of EUV radiation by the materials mentioned.
  • the structurable layer can have metallic and ceramic materials, for example.
  • the structurable layer preferably has at least one further material from the group consisting of carbon, boron, silicon, boron carbide and boron nitride.
  • these materials can react well with, in particular, materials from the group consisting of tungsten, rhenium, osmium, iridium, tantalum, hafnium, ruthenium, platinum, gold and form compounds that have a significantly different density than the respective starting materials , whereby structures with different thicknesses can be introduced into the structured layer or can already be introduced by local irradiation.
  • the structurable layer has at least two materials which have very low solubility at room temperature and high solubility with one another at temperatures of 300 ° C. and higher. These at least two materials are particularly preferably arranged alternately in the form of a plurality of layers each. A structurable layer made of at least two materials with such different solubility is in a metastable state at room temperature. If it is heated locally to a sufficiently high temperature through the input of energy through irradiation, these materials can mix, which can lead to a change in density and thus structuring.
  • the structurable layer particularly preferably has a first material from the group consisting of tungsten, Has tantalum and indium and another material of the group consisting of vanadium, titanium, rhodium, platinum and chromium.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a first embodiment variant of a reflective optical element with a layer that can be structured
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a second embodiment variant of a reflective optical element with a layer that can be structured
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of a third embodiment variant of a reflective optical element with a layer that can be structured in a first state
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of the third embodiment variant of a reflective optical element with a layer that can be structured in a second state
  • Figure 5 schematically the sequence of a first proposed method for
  • FIG. 6 shows a schematic of the sequence of a second proposed method for producing a reflective optical element.
  • a reflective optical element 50 which has a structurable layer 60 on a substrate 59 and a reflective coating 54 thereon, which in the present example includes alternately applied layers of a material with a higher real part of the refractive index on a substrate 51 the working wavelength at which, for example, the lithographic exposure is carried out (also called spacer 56) and a material with a lower real part of the refractive index at the working wavelength (also called absorber 57), with an absorber-spacer pair forming a stack 55.
  • spacer 56 the working wavelength at which, for example, the lithographic exposure is carried out
  • absorber 57 a material with a lower real part of the refractive index at the working wavelength
  • Usually reflective optical elements for an EUV lithography device or an optical system are designed in such a way that the respective wavelength of maximum reflectivity essentially coincides with the working wavelength of the lithography process or other applications of the optical system.
  • the thicknesses of the individual layers 56, 57 as well as the repeating stacks 55 can be constant over the entire multilayer system 54 or also vary over the area or the total thickness of the multilayer system 54, depending on which spectral or angle-dependent reflection profile or which maximum reflectivity at the working wavelength is to be achieved. If the layer thicknesses are essentially constant over the entire multilayer system 54, one speaks of a period 55 instead of a stack 55.
  • the reflection profile can also be specifically influenced by adding more and less absorbing materials to the basic structure of absorber 57 and spacer 56 is supplemented to increase the possible maximum reflectivity at the respective working wavelength.
  • absorber and / or spacer materials can be exchanged for one another in some stacks or the stacks can be constructed from more than one absorber and / or spacer material.
  • additional layers can also be provided as diffusion barriers between spacer and absorber layers 56, 57.
  • a period 55 often has a thickness of approx. 6.7 nm, the spacer layer 56 usually being thicker than the absorber layer 57.
  • Other common material combinations include silicon-ruthenium or molybdenum-beryllium.
  • a protective layer 53 can be provided on the multi-layer system 54, which protective layer can also be designed in multiple layers.
  • Typical substrate materials for reflective optical elements for EUV lithography are silicon, silicon carbide, silicon-infiltrated silicon carbide, quartz glass, titanium-doped quartz glass, glass and glass ceramic.
  • a layer can additionally be provided between reflective coating 54 and substrate 59, which is made of a material that has a high absorption for radiation in the EUV wavelength range, which is used during operation of reflective optical element 50, around the substrate 59 to protect against radiation damage, for example unwanted compaction.
  • the substrate can also be made of copper, aluminum, a copper alloy, an aluminum alloy or a copper-aluminum alloy.
  • the structurable layer can have at least two layers, each with a different material. It can preferably have a plurality of layers made of at least two materials, which are arranged alternately.
  • the structurable layer 60 has a plurality of layers 63, 64 made of - without restricting the generality - two different materials which are arranged alternately. It is particularly preferred that these are materials which react exothermically with one another or can mix exothermically. Such material combinations form a structurable layer 60 in an initially metastable state. If you bring a certain amount of energy into the structurable layer 60, which is sufficient to as To serve activation energy, these two materials can react with one another to form one or more other materials, or mix with one another or go into solution with one another.
  • the structurable layer 60 is in a more stable state than before at the points into which the activation energy was introduced.
  • the change in the structurable layer 60 caused by the activation energy is accompanied by more or less large changes in density, so that permanent structures such as binary gratings or phase shifters can be introduced into the reflective optical element 50 in this way.
  • the structurable layer 60 should advantageously not be designed to be too thick if possible.
  • At least one of the selected materials has a high absorption for the radiation used to introduce the activation energy, on the one hand to be able to convert the radiation energy to a sufficient extent into activation energy and, on the other hand, to be able to protect the substrate 59 from damage by the structuring radiation and / or a high absorption for the EUV radiation used in the operation of the reflective optical element 50 in order to protect the substrate 59 from corresponding radiation damage.
  • an additional layer can also be provided between the structurable layer 60 and the substrate 59.
  • a structurable layer 60 that has tungsten layers 63 or 64 and a total thickness of approx. 300 nm could be provided for electrons with an energy of 10 keV and a total thickness of approx. 600 nm for electrons with an energy of approx. 20 keV.
  • a dedicated polishable or smoothable layer can be provided between the structurable layer 60 and the reflective coating 54 so that any roughening of the structurable layer 60 does not continue into the reflective coating 54 and reduce the reflectivity of the reflective optical element 50.
  • the structurable layer can be made up of two or more subsections, each of at least one layer, with a polishable or smoothable layer being arranged between each two subsections.
  • Any smoothing method can be used, such as ion-assisted smoothing, plasma-assisted smoothing, reactive ion-assisted smoothing, reactive plasma-assisted smoothing, plasma immersion smoothing, bias plasma-assisted smoothing, smoothing by means of magnetron sputtering with pulsed direct current, atomic layer smoothing.
  • smoothing can be carried out on at least one or more or, if necessary, also on all layers 63, 64 of the structurable layer. This has proven to be advantageous in particular in the case of structurable layers which have thicker layers in order to be able to reduce the surface roughness of the finished reflective optical element, which could otherwise have a negative effect on the reflectivity in particular.
  • the smoothing can be carried out both before, during and after the deposition of the at least one layer in order to reduce any roughening effect that may be present.
  • any method can be used such as, for example, ion-assisted smoothing, plasma-assisted smoothing, reactive ion-assisted smoothing, reactive plasma-assisted smoothing, plasma immersion smoothing, bias-plasma-assisted smoothing, smoothing by means of magnetron sputtering with pulsed direct current, and atomic direct current.
  • the structurable layer 61 which is arranged between the substrate 59 and the reflective coating 54, which can be configured as already explained in connection with FIG. 1, has a plurality of layers 65 , 66, 67 made of three different materials arranged in repeating stacks.
  • the third material can also be a material that reacts exothermically or mixes with the other two materials.
  • a material can also be provided which reduces or even completely compensates for stresses which are caused by the reflective coating 54 and the structurable layer 61.
  • the materials as well as the number of layers and the thicknesses of at least one of the layers 65, 66, 67 can be optimized with regard to a compensation of the stress caused by the reflective coating 54.
  • all other known measures for stress compensation or reduction can be taken, such as the symmetrical coating of the opposite side of the substrate, the provision of an additional layer between the substrate and the structurable layer or between the structurable layer and the reflective coating, whereby this layer can also have a multilayer structure.
  • the material of the structurable layer or possibly the layers forming the structurable layer can be selected so that the overall layer tension both before and after structuring by local irradiation is as low as possible or the layer tension of the structurable layer is caused by the reflective coating Layer tension is opposite.
  • the layer tension can also be influenced by the coating parameters. By reducing the overall layer tension, the risk of delamination can be reduced.
  • At least one material as the layer material of the structurable layer that is derived from the structuring and / or layer tension resulting deformation can plastically adapt to this.
  • One measure against detachment of the structurable layer and the substrate can be to provide an adhesion promoter layer between them.
  • FIGS. 3 and 4 show a third exemplary embodiment of a reflective optical element 52, 52 'for the EUV wavelength range at the beginning of local irradiation (FIG. 3) and after the end of local irradiation (FIG. 4).
  • a structurable layer 62, 62' is arranged between the substrate 59 and the reflective coating 54.
  • a structurable layer 62, 62 'in the example shown here analogously to the example from FIG Mix exothermically by irradiation and / or react exothermically with one another.
  • the layer materials are selected in such a way that, when mixing or reacting under the influence of the irradiation, the free Gibbs energy is in a range between -10 kJ / mol and -900 kJ / mol.
  • the generation of heat is low enough not to damage the substrate or any reflective coating that may already be present.
  • the state of the structurable layer after the reaction or mixing is noticeably more stable than in the initial state.
  • the diameter of the electron beam it is also possible to work with two or more electron beams one after the other or in parallel, it is preferred to work with diameters in the range between 5 nm and 1000 ⁇ m. Diameters of up to 1000 ⁇ m are more suitable, for example, in order to introduce binary grids for bending out of the beam path of false rays in the infrared range. With diameters in the range of up to 5 nm, for example, high-resolution structures such as phase shift masks can be introduced.
  • the local irradiation of the structurable layer can cause a local change in the thickness of the structurable layer and thus a structuring of this layer be evoked.
  • the density fluctuations can correlate, among other things, with structural and / or stoichiometric differences between the materials at the points of different density.
  • the irradiation with electrons has the effect of compacting, so that a depression has formed under the reflective coating 54 at the irradiated point.
  • a phase shift can occur with smaller values, for example.
  • any false radiation of higher wavelengths that may be present can be bent out of the beam path.
  • the structurable layer has at least one layer of a material with a density of 12 g / cm 3 or more, preferably 15 g / cm 3 or more, particularly preferably 18 g / cm 3 , as much as possible to the penetration depth of the irradiation to limit the structurable layer and to avoid a negative effect on the substrate material.
  • the materials of the layers 68, 69 are selected such that they have a very low solubility at room temperature and a high solubility with one another at temperatures of 300 ° C. and higher.
  • the structurable layer is in a metastable state at room temperature. If it is heated locally to a sufficiently high temperature through the input of energy through irradiation, these materials can mix, which can lead to a change in density and thus structuring.
  • the structurable layer particularly preferably has a first material from the group consisting of tungsten, tantalum and iridium and a further material from the group consisting of vanadium, titanium, rhodium, platinum and chromium.
  • the structurable layer 62, 62 has one or more of the materials of the group consisting of tungsten, rhenium, osmium, iridium, tantalum, hafnium, ruthenium, platinum, gold, their alloys, their oxides, their carbides, their, Nitrides and their borides.
  • These materials have the advantage that they can protect the substrate from radiation damage when the reflective optical element is operated with EUV radiation. In addition, they have a high absorption for electrons, so that the electron energy can be converted particularly well into activation energy.
  • the total thickness of the structurable layer 62, 62 ' can be kept smaller than in the case of materials with lower absorption for electrons and EUV radiation, so that any layer stress that may occur can be minimized more easily.
  • the structurable layer 62, 62 ' at least one further material from the group consisting of carbon, boron, silicon, boron carbide and boron nitride.
  • Boron carbide and boron nitride can also be applied in non-stoichiometric proportions as B x C y or B X N Z , so that the individual elements boron, carbon and nitrogen can react well, in particular with the aforementioned metals.
  • Carbon layers can preferably be applied as amorphous or diamond-like layers.
  • layers of tantalum, platinum and titanium in particular have the property of being able to adapt plastically to deformations. If the structurable layer on the substrate side with a layer of chromium, tantalum, niobium, molybdenum, titanium terminates one of their alloys or compounds and the substrate is made of silicon, silicon carbide, silicon-infiltrated silicon carbide, quartz glass, titanium-doped quartz glass, glass and glass ceramic, an adhesion promoter layer can be between the structurable Layer and substrate have a particularly good adhesive effect.
  • Tungsten disilicide resulting from an irradiation-induced reaction results from a density of 9.3 g / cm 3 and a molar mass of 240.01 g / mol, a molar volume of 25.81 g / mol.
  • the molar ratio of tungsten to silicon should be 1: 2 in the structurable layer, the shrinkage of the structurable layer as a result of the irradiation, if it is completely converted into tungsten disilicide at the irradiated areas, is about 23%.
  • the structurable layer should have a total thickness of 4.2 nm if a reduction by 1 nm is sought. This procedure can be transferred accordingly to any material combination.
  • the layer thicknesses are selected in such a way that no further change in thickness occurs after a desired change in thickness of the structurable layer has been achieved.
  • the thicknesses of the individual layers of the structurable layer should then be selected such that after a certain irradiation dose the individual layers have completely mixed or reacted with one another, so that the structuring process cannot continue even if the irradiation goes a little further, i.e. the structuring process is self-terminating.
  • FIGS. 5 and 6 the sequence of the two basic possibilities is shown schematically as to how the reflective optical elements described above for the EUV wavelength range can be produced in the manner proposed here.
  • the sequence shown in FIG. 5 corresponds to the procedure that was explained in connection with the previous examples.
  • a structurable layer is first applied to a substrate, then in a step 503 a reflective coating is applied to the substrate provided with a structurable layer, so that the structurable layer is arranged between the substrate and the reflective coating.
  • the structurable layer arranged below the reflective coating is irradiated in order to structure it.
  • At least two layers of different materials can be applied as a structurable layer.
  • the materials of the layers can be materials which react exothermically with one another or can mix exothermically.
  • the applied structurable layer can also have at least two materials which have a very low solubility at room temperature and a high solubility with one another at temperatures of 300 ° C. and higher. In this case, these materials can advantageously be applied as at least two layers of different materials in each case in order to form the layer that can be structured.
  • the structuring can be carried out by local irradiation in two or more partial steps using different irradiation parameters such as energy, dose, type of irradiation and / or appropriate design of the structurable layer by dividing it into two or more partial stacks and varying the layer material and thickness in which the structuring is initially carried out in the area of the structurable layer facing away from the substrate and the structuring is carried out ever closer to the substrate in the or subsequent irradiation steps by working at different penetration depths.
  • different irradiation parameters such as energy, dose, type of irradiation and / or appropriate design of the structurable layer by dividing it into two or more partial stacks and varying the layer material and thickness in which the structuring is initially carried out in the area of the structurable layer facing away from the substrate and the structuring is carried out ever closer to the substrate in the or subsequent irradiation steps by working at different penetration depths.
  • the reflectivity can be increased by adding one of the layers, preferably several or even all layers, during coating or after Application of the respective layer and before the next layer is applied to it, it is smoothed by irradiation with ions.
  • a surface roughness that is too high can otherwise lead to poorer reflectivity than would be expected on the basis of the structure of the reflective coating.
  • a particularly positive effect was observed with silicon layers.
  • the reflective optical elements proposed here for the EUV wavelength range can in particular be used as EUV mirrors, for example in EUV lithography devices or in mask or wafer inspection systems. They can also be used as masks in EUV lithography devices. If necessary, these reflective optical elements can be repaired by measuring the surface profile of the reflective coating and comparing it with a target profile and, in the case of one or more locations in the surface profile that deviate from the target profile, the substrate at this or these locations and / or the structurable layer is irradiated. By locally irradiating the substrate and / or the structurable layer, a change in thickness can be introduced there, in particular through a change in density, which can lead to the deviation of the actual surface profile from the target profile becoming smaller there.
  • Electron irradiation is also advantageously used for repairs, in which case electrons with a higher energy can be used than with the structuring that has already been carried out in order to be able to achieve a greater penetration depth and thus a local change in density in deeper areas.

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Abstract

Insbesondere zum Herstellen von reflektiven optischen Elementen für den EUV- Wellenlängenbereich, die Gitterstrukturen ausweisen oder zur Phasenverschiebung dienen können werden Verfahren mit den folgenden Schritten Schritten: - Aufbringen einer strukturierbaren Schicht auf ein Substrat, und entweder - Aufbringen einer reflektierenden Beschichtung auf das mit strukturierbarer Schicht versehenen Substrat, und - lokales Bestrahlen der strukturierbaren Schicht unter der reflektierenden Beschichtung, oder - lokales Bestrahlen der strukturierbaren Schicht und - Aufbringen einer reflektierenden Beschichtung auf die strukturierbare Schicht, wobei als strukturierbare Schicht mindestens zwei Lagen jeweils unterschiedlichen Materials aufgebracht werden und sich die Materialien unter Einfluss der Bestrahlung exotherm vermischen und/oder exotherm miteinander reagieren. U.a. derart hergestellte reflektive optische Elemente (50) für den EUV- Wellenlängenbereich weisen ein Substrat (59) und eine reflektierende Beschichtung (54) auf, wobei zwischen dem Substrat (59) und der reflektierenden Beschichtung (54) eine strukturierbare Schicht (60) angeordnet ist.

Description

Verfahren zum Herstellen von reflektiven optischen Elementen für den EUV- Wellenlängenbereich sowie reflektive optische Elemente für den EUV- Wellenlängenbereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von reflektiven optischen Elementen für den EUV-Wellenlängenbereich mit den Schritten:
- Aufbringen einer strukturierbaren Schicht auf ein Substrat,
-Aufbringen einer reflektierenden Beschichtung auf das mit strukturierbarer Schicht versehenen Substrat, wobei als strukturierbare Schicht mindestens zwei Lagen jeweils unterschiedlichen Materials aufgebracht werden, und danach lokales Bestrahlen der strukturierbaren Schicht unter der reflektierenden Beschichtung bzw. auf ein Verfahren zum Herstellen von reflektiven optischen Elementen für den EUV- Wellenlängenbereich mit den Schritten:
- Aufbringen einer strukturierbaren Schicht auf ein Substrat,
- lokales Bestrahlen der strukturierbaren Schicht und danach
-Aufbringen einer reflektierenden Beschichtung auf die strukturierbare Schicht, wobei als strukturierbare Schicht mindestens zwei Lagen jeweils unterschiedlichen Materials aufgebracht werden. Ferner bezieht sie sich auf ein mittels dieser Verfahren hergestelltes reflektives optisches Element für den EUV-Wellenlängenbereich, auf ein reflektives optisches Element für den EUV-Wellenlängenbereich, aufweisend ein Substrat und eine reflektierende Beschichtung, wobei zwischen dem Substrat und der reflektierenden Beschichtung eine strukturierbare Schicht angeordnet ist und die strukturierbare Schicht mindestens zwei Lagen jeweils unterschiedlichen Materials aufweist, und auf ein reflektives optisches Element für den EUV- Wellenlängenbereich, aufweisend ein Substrat und eine reflektierende Beschichtung, wobei zwischen dem Substrat und der reflektierenden Beschichtung eine strukturierbare Schicht angeordnet ist.
Reflektive optische Elemente für den EUV-Wellenlängenbereich (Wellenlängen im Bereich von 5 nm bis 20 nm) können Strukturen aufweisen, um sie beispielsweise als Phasenverschiebungsmasken einsetzen zu können oder zum Herausfiltern oder Umlenken von Strahlung unerwünschter Wellenlänge. Eine bekannte Möglichkeit, reflektive optische Elemente mit lateralen Strukturen herzustellen, besteht etwa darin, lithographische Verfahren einzusetzen, bei denen eine strahlungsempfindliche Schicht, auch Resist genannt, mit Photonen, Ionen oder Elektronen sozusagen belichtet wird, wobei das gewünschte Muster auf die strahlungsempfindliche Schicht übertragen und diese durch z.B. Ätzen oder selektive Abscheidung anschließend strukturiert wird. Diese Struktur kann auf das reflektive optische Element übertragen werden. Dadurch lassen sich hochaufgelöste Strukturen im Nanometerbereich erstellen. Bei dieser Vorgehensweise werden intensive Reinigungsprozesse notwendig, insbesondere zur Bekämpfung von Partikelverunreinigung. Da die Anforderungen an die Sauberkeit bei optischen Elementen für den EUV-Wellenlängenbereich besonders hoch sind, ist diese Vorgehensweise sehr aufwendig.
Aus der DE 102012212 199 A1 ist bekannt, mikro- bzw. nanostrukturiert Bauteile aus Glas, Glaskeramik oder Keramik mit Photonen oder Elektronen zu bestrahlen. Dies führt an den bestrahlten Stellen zu einer Materialkompaktierung. Anschließend können die strukturierten Bauteile beispielsweise als Substrate für reflektive optische Elemente mit einer reflektierenden Beschichtung versehen werden.
Gemäß der DE 102011 084 117A1 wird eine Oberflächenform korrektur von bereits mit reflektierender Beschichtung versehenen EUV-Spiegeln durchgeführt, indem sie mit Elektronen einer Energie bestrahlt werden, die zu so hohen Eindringtiefen führt, dass in das Substrat, insbesondere wenn es aus Glas, Glaskeramik oder Keramik ist, eine lateral variierende Kompaktierung eingebracht wird. Aufgrund der geringen Masse der Elektronen kann die Wechselwirkung mit der reflektierenden Beschichtung vernachlässigt werden.
In der US 6,844,272 B2 wird hingegen vorgeschlagen, bei reflektierenden Beschichtungen, die als Viellagensysteme ausgebildet sind, lokal deren Periode bzw. Gesamtdicke durch Energieeintrag über die Bestrahlung mit Elektronen, Photonen oder Ionen zu beeinflussen, bevorzugt durch den Eintrag thermischer Energie, um lokal die Dichte zu ändern, wodurch lokal die optischen Eigenschaften des Viellagensystem beeinflusst werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weitere Möglichkeit der Stukturierung von reflektiven optischen Elementen für den EUV-Wellenlängenbereich aufzuzeigen bzw. weitere strukturierte reflektive optische Elemente für den EUV-Wellenlängenbereich zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird in einem ersten Aspekt gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen von reflektiven optischen Elementen für den EUV-Wellenlängenbereich mit den Schritten:
- Aufbringen einer strukturierbaren Schicht auf ein Substrat,
-Aufbringen einer reflektierenden Beschichtung auf das mit strukturierbarer Schicht versehenen Substrat, wobei als strukturierbare Schicht mindestens zwei Lagen jeweils unterschiedlichen Materials aufgebracht werden, und danach
- lokales Bestrahlen der strukturierbaren Schicht unter der reflektierenden Beschichtung, wobei sich die Materialien unter Einfluss der Bestrahlung exotherm vermischen und/oder exotherm miteinander reagieren; bzw. durch ein Verfahren zum Herstellen von reflektiven optischen Elementen für den EUV- Wellenlängenbereich mit den Schritten:
- Aufbringen einer strukturierbaren Schicht auf ein Substrat,
- lokales Bestrahlen der strukturierbaren Schicht und danach
-Aufbringen einer reflektierenden Beschichtung auf die strukturierbare Schicht, wobei als strukturierbare Schicht mindestens zwei Lagen jeweils unterschiedlichen Materials aufgebracht werden, wobei sich die Materialien unter Einfluss der Bestrahlung exotherm vermischen und/oder exotherm miteinander reagieren.
Der Erfinder hat erkannt, dass das Aufbringen einer strukturierbaren Schicht als mindestens zwei Lagen jeweils unterschiedlichen Materials, die durch lokale Bestrahlung strukturiert und integraler Bestandteil des resultierenden reflektiven optischen Elements ist, Vorteile aufweist. Dabei werden Materialien auf gebracht, die sich unter Einfluss der lokalen Bestrahlung exotherm vermischen und/oder exotherm miteinander reagieren und zwar an den lokal bestrahlten Stellen der strukturierten Schicht. Dies hat den Vorteil, dass die strukturierbare Schicht vor einer Bestrahlung metastabil ist. Erst wenn durch eine Bestrahlung Aktivierungsenergie eingebracht wird, kommt es zu einem Vermischen oder einem Reagieren der Materialien, bei dem sich ein stabiler Zustand bildet. Auf diese Weise lassen sich bei der Herstellung reflektiver optischer Elemente durch lokale Bestrahlung dauerhafte Strukturen einbringen, sei es vor oder nach dem Aufbringen der reflektiven Beschichtung auf der strukturierbaren Schicht. Für das Strukturieren kann ohne Resist gearbeitet werden, so dass keine aufwendigen Reinigungsschritte benötigt werden. Es wird außerdem ermöglicht, die Strukturen je nach Bedarf vor oder nach dem Aufbringen der reflektierenden Beschichtung durch lokales Bestrahlen einzubringen. Insbesondere kann durch gezielte Bestrahlung der strukturierbaren Schicht vermieden werden, das Substrat und/oder die reflektierende Beschichtung bei dem Strukturiervorgang negativ zu beeinflussen, indem beispielsweise die Art, Energie usw. der Bestrahlung entsprechend gewählt wird.
Vorteilhafter wird die strukturierbare Schicht mit Elektronen lokal bestrahlt. Es ist gemeinhin ohne großen Aufwand möglich, Elektronenstrahlen je nach Bedarf stärker oder weniger stark zu fokussieren und ihre Energie derart zu regulieren, dass mit allgemein bekannten Mitteln und schon zu niedrigen Anschaffungskosten erhältlichen Vorrichtungen gewährleistet werden kann, dass insbesondere auch wenn die reflektierende Beschichtung schon aufgebracht ist, bei der Bestrahlung der strukturierbaren Schicht weder die reflektierende Beschichtung noch das Substrat einem nennenswerten Energieeintrag ausgesetzt sind und damit im Wesentlichen unverändert bleiben und ihre jeweiligen Eigenschaften behalten. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, wenn mit Elektronen einer Energie im Bereich zwischen 5 keV und 80 keV, bevorzugt 5 keV bis 40 keV, besonders bevorzugt 10 keV bis 25 keV bestrahlt wird. Ebenso hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn mit Elektronenstrahlen eines Durchmessers im Bereich zwischen 5 nm bis 1000 pm bestrahlt wird. Dabei eignen sich Durchmesser eher bis 1000 pm beispielsweise, um etwa binäre Gitter zum Herausbeuge aus dem Strahlengang von Fehlstrahlen im Infrarotbereich einzubringen. Mit Durchmessern eher im Bereich bis 5 nm lassen sich z.B. hochaufgelöste Strukturen wie für Phasenverschiebungsmasken einbringen. Falls mit Elektronen bestrahlt wird, weist bevorzugt mindestens eines der Materialien der Lagen der strukturierbaren Schicht eine hohe Absorption bzw. eine geringe Eindringtiefe für Elektronen auf, damit die Elektronenenergie möglichst effizient in Aktivierungsenergie für das Auslösen der Reaktion oder des Vermischens umgewandelt werden kann und eine möglichst geringe Gesamtdicke der strukturierbaren Schicht für die durch die lokale Bestrahlung zu erreichen gewünschte Dickenänderung ausreichen kann.
Insbesondere für den Fall, dass die reflektive Beschichtung aufgebracht wird, bevor die strukturierbare Schicht lokal bestrahlt wird, werden vorzugsweise die Lagenmaterialien derart gewählt, dass beim Vermischen oder Reagieren unter Einfluss der Bestrahlung die freie Gibbs- Energie in einem Bereich zwischen -10 kJ/Mol und -900 kJ/Mol liegt. Dadurch kann gewährleistet werden, dass beim durch das durch die Bestrahlung ausgelöste exotherme Vermischen oder Reagieren der Lagenmaterialien der strukturierbaren Schicht nicht zu viel Wärme freigesetzt wird, die ansonsten das Substratmaterial oder insbesondere die reflektierende Beschichtung schädigen könnte.
Bevorzugt wird bei mindestens einer der Lagen der mindestens zwei Lagen der strukturierbaren Schicht eine Glättung durchgeführt. Dies hat sich insbesondere bei strukturierbaren Schichten, die dickere Lagen aufweisen, als vorteilhaft erwiesen, um die Oberflächenrauheit des fertigen reflektiven optischen Elements verringern zu können, die sich ansonsten negativ auf insbesondere die Reflektivität auswirken könnte. Die Glättung kann sowohl vor als auch während als auch nach dem Abscheiden der mindestens einen Lage durchgeführt werden, um einen ggf. vorhandenen Aufrauhungseffekt zu mindern. Unabhängig davon, zu welchem Zeitpunkt die Glättung durchgeführt wird, sind beliebige Verfahren einsetzbar wie u.a. beispielsweise ionengestützte Glättung (s.a. US 6,441,963 B2; A. Kloidt et al. (1993), “Smoothing of interfaces in ultrathin Mo/Si multilayers by ion bombardment”, Thin Solid Films 228 (1-2), 154 bis157; E. Chason et al. (1993), „Kinetics of Surface Roughening and Smoothing Düring Ion Sputtering“, MRS Proceedings, 317, 91), plasmagestützte Glättung (s.a. DE 102015 119325 A1), reaktive ionengestützte Glättung (s.a. Ping, Study of chemically assisted ion beam etching of GaN using HCl gas, Appl. Phys. Lett. 67 (9) 1995 1250), reaktive plasmagestützte Glättung (s.a. US 6,858,537 B2), Plasmaimmersionsglättung (s.a. US 9,190,239 B2), Bias-Plasma-gestützte Glättung (s.a. S. Gerke et al. (2015), "Bias-plasma Assisted RF Magnetron Sputter Deposition of Hydrogen-Iess Amorphous Silicon", Energy Procedia 84, 105 bis 109), Glättung mittels Magnetronzerstäubung mit gepulstem Gleichstrom (s.a. Y. Pei (2009), "Growth of nanocomposite films: From dynamic roughening to dynamic smoothening", Acta Materialia, 57, 5156-5164), Atomlagenglättung (s.a. US 8,846146 B2; Keren J. Kanarik, Samantha Tan, and Richard A. Gottscho, Atomic Layer Etching: Rethinking the Art of Etch, The Journal of Physical Chemistry Leiters 20189 (16), 4814-4821, DOI:
10.1021 /acs J pclett.8b00997) .
In einer bevorzugten Ausführungsform werden als strukturierbare Schicht mindestens zwei Lagen jeweils unterschiedlichen Materials aufgebracht, wobei sich die Materialien unter Einfluss der lokalen Bestrahlung vermischen und/oder miteinander reagieren und dadurch eine Dickenänderung der strukturierbaren Schicht, und zwar an der oder den bestrahlten Stellen erfolgt, und die Lagendicken derart gewählt werden, dass nach Erreichen einer gewünschten Dickenänderung der strukturierbaren Schicht keine weitere Dickenänderung erfolgt. Prozesstechnisch hat diese Vorgehensweise den großen Vorteil, dass der Vorgang der Strukturveränderung in der strukturierbaren Schicht aufgrund der Bestrahlung selbstterminierend ist. Denn die Dicken der einzelnen Lagen der strukturierbaren Schicht können derart gewählt werden, dass nach einer gewissen Bestrahlungsdosis die einzelnen Lagen sich vollständig durchmischt oder miteinander reagiert haben, so dass der Strukturierungsprozess auch bei etwas darüber hinausgehender Bestrahlung nicht weitergehen kann. Dadurch kann eine über die Kontrolle der Bestrahlung selbst hinausgehende Präzision der Strukturierung, insbesondere der sich ergebenden Dickenänderung und damit des Oberflächenverlaufs des hergestellten reflektiven optischen Elements erreicht werden.
In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein reflektives optisches Element, das wie zuvor beschrieben hergestellt wurde, bzw. durch ein reflektives optisches Element für den EUV-Wellenlängenbereich gelöst, aufweisend ein Substrat und eine reflektierende Beschichtung, wobei zwischen dem Substrat und der reflektierenden Beschichtung eine strukturierbare Schicht angeordnet ist und die strukturierbare Schicht mindestens zwei Lagen jeweils unterschiedlichen Materials aufweist, wobei es sich bei den Materialien der Lagen um Materialien handelt, die exotherm miteinander reagieren oder sich exotherm vermischen können sowie durch ein reflektives optisches Element für den EUV-Wellenlängenbereich, aufweisend ein Substrat und eine reflektierende Beschichtung, wobei zwischen dem Substrat und der reflektierenden Beschichtung eine strukturierbare Schicht angeordnet ist, wobei die strukturierbare Schicht mindestens zwei Materialien aufweist, die bei Raumtemperatur eine sehr geringe Löslichkeit und bei Temperaturen von 300°C und höher eine hohe Löslichkeit miteinander aufweisen.
Der Erfinder hat erkannt, dass das Vorsehen einer strukturierbaren Schicht - insbesondere mit den genannten Materialeigenschaften -, die durch Bestrahlung strukturiert und integraler Bestandteil des resultierenden reflektiven optischen Elements ist, Vorteile aufweist. Insbesondere ermöglicht das Vorsehen einer dediziert strukturierbaren Schicht das nachträgliche Einbringen von Strukturen in ein reflektives optisches Element, ohne das Substrat und/oder die reflektierende Beschichtung bei dem Strukturiervorgang merklich negativ zu beeinflussen.
Vorteilhafterweise weist die strukturierbare Schicht lateral Dichteschwankungen auf. Dichteschwankungen können durch eine lokale Bestrahlung der strukturierbaren Schicht hervorgerufen worden sein und zu einer lokalen Änderung der der Dicke der strukturierbaren Schicht und damit einem Strukturieren dieser Schicht führen kann. Diese Dichteschwankungen können derart eingebracht sein, dass sie dem reflektiven optischen Element beispielsweise die Wirkung einer Phasenverschiebungsmaske oder eines Spektralfilters, z.B. in Form eines Beugungsgitters, verleihen. Die Dichteschwankungen können unter anderem mit strukturellen und/oder stöchiometrischen Unterschieden zwischen den Materialien an den Stellen unterschiedlicher Dichte korrelieren.
In bevorzugten Ausführungsformen weist die strukturierbare Schicht mindestens ein Material einer Dichte von 12 g/cm3 oder mehr, bevorzugt 15 g/cm3 oder mehr, besonders bevorzugt 18 g/cm3 auf. Es ist bekannt, dass die Eindringtiefe in ein Material bei Bestrahlung mit Photonen, Ionen und insbesondere Elektronen umgekehrt proportional zur Dichte des Materials ist. Das Vorsehen von Material der genannten Mindestdichten in der strukturierbaren Schicht ermöglicht es, einerseits zu verhindern, dass die lokale Bestrahlung durch die strukturierbare Schicht bis ins Substrat der reflektiven optischen Elements durchdringt und dort beispielsweise zu ungewollter Kompaktierung des Substratmaterials führt, und andererseits dennoch die strukturierbare Schicht möglichst dünn zu halten, um negative Effekte wie eine hohe Schichtspannung oder zu große Aufrauung zu verringern.
Bevorzugt weist die strukturierbare Schicht mindestens zwei Lagen jeweils unterschiedlichen Materials auf. Besonders bevorzugt weist die strukturierbare Schicht eine Mehrzahl von Lagen aus mindestens zwei Materialien auf, die alternierend angeordnet sind. Dieser Aufbau der strukturierbaren Schicht ermöglicht ein Einbringen einer Struktur in die strukturierbare Schicht, indem durch Bestrahlung dieser Schicht den mindestens zwei Materialien Aktivierungsenergie zugeführt wird, so dass ein Vermischen oder Reagieren der mindestens zwei Materialien an den Flächen, an denen sie aneinander grenzen, ausgelöst wird. Indem eine Mehrzahl von Lagen vorgesehen wird, wird die Anzahl der Grenzflächen erhöht, an denen diese Prozesse stattfinden können. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei den Materialien der Lagen um Materialien, die exotherm miteinander reagieren oder sich exotherm vermischen können. Dies hat den Vorteil, dass die strukturierbare Schicht metastabil ist. Erst wenn durch beispielsweise eine Bestrahlung Aktivierungsenergie eingebracht wird, kommt es zu einem Vermischen oder einem Reagieren der Materialien, bei dem sich ein stabiler Zustand bildet.
Auf diese Weise können in reflektive optische Elemente durch lokales Einbringen von Aktivierungsenergie in die strukturierbare Schicht dauerhafte Strukturen einbringen wie beispielsweise zur Phasenverschiebung oder Wellenlängenfilterung. Vorteilhafterweise sind die Lagenmaterialien derart gewählt, dass beim Vermischen oder Reagieren bei Einbringen von Aktivierungsenergie in die strukturierbare Schicht beispielsweise durch Bestrahlung die freie Gibbs-Energie in einem Bereich zwischen -10 kJ/Mol und -900 kJ/Mol liegt. Dadurch kann gewährleistet werden, dass nicht zu viel Wärme freigesetzt wird, die ansonsten das Substratmaterial oder insbesondere die reflektierende Beschichtung schädigen könnte.
Vorteilhafterweise weist die strukturierbare Schicht eines oder mehrere der Materialien Wolfram, Rhenium, Osmium, Iridium, Tantal, Hafnium, Ruthenium, Platin, Gold, deren Legierungen, deren Oxide, deren Karbide, deren, Nitride und deren Boride auf. Dies erlaubt einerseits die Dicke der strukturierbaren Schicht möglichst gering zu halten, um etwa zusätzliche Schichtspannungen möglichst zu vermeiden, und andererseits beim Betrieb des reflektiven optischen Elements ein Eindringen von EUV-Strahlung bis ins Substrat, was zu einer Schädigung des Substrats führen kann, aufgrund einer hohen Absorption von EUV- Strahlung durch die genannten Materialien zu vermeiden. Insbesondere kann die strukturierbare Schicht beispielsweise metallische und keramische Materialien aufweisen.
Bevorzugt weist die strukturierbare Schicht in der gerade beschriebenen Variante mindestens ein weiteres Material der Gruppe bestehend aus Kohlenstoff, Bor, Silizium, Borkarbid und Bornitrid auf. Diese Materialien können nach Zufuhr einer Aktivierungsenergie durch Bestrahlung gut mit insbesondere Materialien der Gruppe bestehend aus Wolfram, Rhenium, Osmium, Iridium, Tantal, Hafnium, Ruthenium, Platin, Gold reagieren und bilden dabei Verbindungen, die eine deutlich andere Dichte als die jeweiligen Ausgangsmaterialien aufweisen, wodurch sich durch lokales Bestrahlen Strukturen mit unterschiedlicher Dicke in der strukturierten Schicht einbringen lassen bzw. bereits eingebracht sein können.
In einerweiteren bevorzugten Variante weist die strukturierbare Schicht mindestens zwei Materialien auf, die bei Raumtemperatur eine sehr geringe Löslichkeit und bei Temperaturen von 300°C und höher eine hohe Löslichkeit miteinander aufweisen. Besonders bevorzugt sind diese mindestens zwei Materialien in Form von jeweils einer Mehrzahl von Lagen alternierend angeordnet. Eine strukturierbare Schicht aus mindestens zwei Materialien mit einer solchen unterschiedlichen Löslichkeit befindet sich bei Raumtemperatur in einem metastabilen Zustand. Wird sie lokal durch Energieeintrag durch Bestrahlung auf eine hinreichend hohe Temperatur erwärmt, kann eine Vermischung dieser Materialien stattfinden, die zu einer Dichteänderung und damit Strukturierung führen kann. Besonders bevorzugt weist in dieser Varianten die strukturierbare Schicht ein erstes Material der Gruppe bestehend aus Wolfram, Tantal und Indium aufweist und ein weiteres Material der Gruppe bestehend aus Vanadium, Titan, Rhodium, Platin und Chrom auf.
Die vorliegende Erfindung soll unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dazu zeigen
Figur 1 eine Prinzipskizze einer ersten Ausführungsvariante eines reflektiven optischen Elements mit strukturierbarer Schicht;
Figur 2 eine Prinzipskizze einer zweiten Ausführungsvariante eines reflektiven optischen Elements mit strukturierbarer Schicht;
Figur 3 eine Prinzipskizze einer dritten Ausführungsvariante eines reflektiven optischen Elements mit strukturierbarer Schicht in einem ersten Zustand;
Figur 4 eine Prinzipskizze der dritten Ausführungsvariante eines reflektiven optischen Elements mit strukturierbarer Schicht in einem zweiten Zustand;
Figur 5 schematisch den Ablauf eines ersten vorgeschlagenen Verfahrens zum
Herstellen eines reflektiven optischen Elements; und
Figur 6 schematischen den Ablauf eines zweiten vorgeschlagenen Verfahrens zum Herstellen eines reflektiven optischen Elements.
In Figur 1 ist schematisch der Aufbau eines reflektiven optischen Elements 50 dargestellt, das auf einem Substrat 59 eine strukturierbare Schicht 60 und darauf eine reflektierende Beschichtung 54 aufweist, die im vorliegenden Beispiel auf ein Substrat 51 alternierend aufgebrachte Lagen eines Materials mit höherem Realteil des Brechungsindex bei der Arbeitswellenlänge, bei der beispielsweise die lithographische Belichtung durchgeführt wird, (auch Spacer 56 genannt) und eines Materials mit niedrigerem Realteil des Brechungsindex bei der Arbeitswellenlänge (auch Absorber 57 genannt), wobei ein Absorber-Spacer-Paar einen Stapel 55 bildet. Dadurch wird in gewisser Weise ein Kristall simuliert, dessen Netzebenen den Absorberlagen entsprechen, an denen Bragg-Reflexion stattfindet. Üblicherweise werden reflektive optische Elemente für eine EUV-Lithographievorrichtung oder ein optisches System derart ausgelegt, dass die jeweilige Wellenlänge maximaler Reflektivität mit der Arbeitswellenlänge des Lithographieprozesses oder sonstigen Anwendungen des optischen Systems im Wesentlichen übereinstimmt. Die Dicken der einzelnen Lagen 56, 57 wie auch der sich wiederholenden Stapel 55 können über das gesamte Viellagensystem 54 konstant sein oder auch über die Fläche oder die Gesamtdicke des Viellagensystems 54 variieren, je nach dem welches spektrale oder winkelabhängige Reflexionsprofil bzw. welche maximale Reflektivität bei der Arbeitswellenlänge erreicht werden soll. Wenn die Lagendicken über das gesamte Viellagensystem 54 im wesentlichen konstant sind, spricht man auch von einer Periode 55 anstelle von einem Stapel 55. Das Reflexionsprofil kann auch gezielt beeinflusst werden, indem die Grundstruktur aus Absorber 57 und Spacer 56 um weitere mehr und weniger absorbierende Materialien zu ergänzt wird, um die mögliche maximale Reflektivität bei der jeweiligen Arbeitswellenlänge zu erhöhen. Dazu können in manchen Stapeln Absorber- und/ oder Spacer-Materialien gegeneinander ausgetauscht werden oder die Stapel aus mehr als einem Absorber- und/oder Spacermaterial aufgebaut werden. Ferner können auch zusätzliche Lagen als Diffusionsbarrieren zwischen Spacer- und Absorberlagen 56, 57 vorgesehen werden. Eine beispielsweise für eine Arbeitswellenlänge von 13,4 nm übliche Materialkombination ist Molybdän als Absorber- und Silizium als Spacermaterial. Dabei hat ein Periode 55 oft eine Dicke von ca. 6,7 nm, wobei die Spacerlage 56 meist dicker ist als die Absorberlage 57. Weitere übliche Materialkombinationen sind u.a. Silizium-Ruthenium oder Molybdän-Beryllium. Außerdem kann auf dem Viellagensystem 54 eine Schutzschicht 53 vorgesehen sein, die auch mehrlagig ausgelegt sein kann.
Typische Substratmaterialien für reflektive optische Elemente für die EUV-Lithographie sind Silizium, Siliziumkarbid, siliziuminfiltriertes Siliziumkarbid, Quarzglas, titandotiertes Quarzglas, Glas und Glaskeramik. Insbesondere bei derartigen Substratmaterialien kann zusätzlich eine Schicht zwischen reflektierender Beschichtung 54 und Substrat 59 vorgesehen sein, die aus einem Material ist, das eine hohe Absorption für Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich aufweist, die im Betrieb des reflektiven optischen Elements 50 eingesetzt wird, um das Substrat 59 vor Strahlenschäden, beispielsweise eine ungewollte Kompaktierung zu schützen. Ferner kann das Substrat auch aus Kupfer, Aluminium, einer Kupferlegierung, einer Aluminiumlegierung oder einer Kupfer-Aluminium-Legierung sein.
Die strukturierbare Schicht kann mindestens zwei Lagen jeweils unterschiedlichen Materials aufweisen. Bevorzugt kann sie eine Mehrzahl von Lagen aus mindestens zwei Materialien aufweisen, die alternierend angeordnet sind. Im in Figur 1 dargestellten Beispiel weist die strukturierbare Schicht 60 eine Mehrzahl von Lagen 63, 64 aus - ohne Beschränkung der Allgemeinheit - zwei unterschiedlichen Materialien auf, die alternierend angeordnet sind. Besonders bevorzugt handelt es sich dabei um Materialien, die exotherm miteinander reagieren oder sich exotherm vermischen können. Solche Materialkombinationen bilden eine strukturierbare Schicht 60 in einem zunächst metastabilen Zustand. Bringt man in die strukturierbare Schicht 60 einen gewissen Energiebetrag ein, der ausreicht, um als Aktivierungsenergie zu dienen, können diese beiden Materialien miteinander reagieren, um ein oder mehrere andere Materialien zu bilden, oder sich miteinander vermischen bzw. miteinander in Lösung gehen. Danach befindet sich die strukturierbare Schicht 60 an den Stellen, in die die Aktivierungsenergie eingebracht wurde in einem stabileren Zustand als zuvor. Die durch die Aktivierungsenergie erfolgt Änderung in der strukturierbaren Schicht 60 geht mit mehr oder weniger großen Dichteänderungen einher, so dass in das reflektive optische Element 50 auf diese Weise dauerhafte Strukturen wie u.a. binäre Gitter oder Phasenschieber eingebracht werden können. Um keine zu großen Schichtspannungen zu induzieren, sollte vorteilhafterweise die strukturierbare Schicht 60 möglichst nicht zu dick ausgelegt werden.
Je mehr Lagen 63, 64 vorgesehen sind, desto mehr Grenzflächen sind vorhanden, an denen eine Reaktion oder ein Vermischen stattfinden kann. Vorteilhafterweise weist mindestens eines der gewählten Materialien eine hohe Absorption für die zum Einbringen der Aktivierungsenergie verwendeten Bestrahlung auf, um einerseits die Bestrahlungsenergie in hinreichendem Ausmaß in Aktivierungsenergie umwandeln zu können und um andererseits das Substrat 59 vor Schädigung durch die strukturierende Bestrahlung schützen zu können und/oder eine hohe Absorption für die im Betrieb des reflektiven optischen Elements 50 verwendeten EUV-Strahlung auf, um das Substrat 59 vor entsprechenden Strahlungsschäden zu schützen. Zum Schutz des Substrats 59 vor der Strukturierungsbestrahlung und ggf. zusätzlich gegen die EUV-Strahlung im Betrieb kann auch eine zusätzliche Schicht zwischen strukturierbarer Schicht 60 und Substrat 59 vorgesehen sein. Wenn man zur Strukturierung mit Elektronen bestrahlt, könnte man beispielsweise eine Schicht vorsehen, die ein Metall mit einer hohen Elektronenabsorption aufweist. Rein exemplarisch könnte man für Elektronen einer Energie von 10 keV etwa eine strukturierbare Schicht 60, die Wolframlagen 63 oder 64 aufweist, einer Gesamtdicke von ca. 300 nm vorsehen und für Elektronen einer Energie von etwa 20 keV einer Gesamtdicke von ca. 600 nm.
Fakultativ kann zwischen der strukturierbaren Schicht 60 und der reflektierenden Beschichtung 54 eine dediziert polierbare bzw. glättbare Schicht vorgesehen sein, damit eine eventuelle Aufrauhung der strukturiebaren Schicht 60 sich nicht in die reflektierende Beschichtung 54 fortsetzt und die Reflektivität des reflektiven optischen Elements 50 vermindert. In weiteren Varianten kann die strukturierbare Schicht aus zwei oder mehreren Teilabschnitten aus jeweils mindestens einer Lage aufgebaut sein, wobei zwischen jeweils zwei Teilabschnitten eine polierbare bzw. glättbare Schicht angeordnet ist. Einsetzbar sind beliebige Glättungsverfahren wie u.a. beispielsweise ionengestützte Glättung, plasmagestützte Glättung, reaktive ionengestützte Glättung, reaktive plasmagestützte Glättung, Plasmaimmersionsglättung, Bias- Plasma-gestützte Glättung, Glättung mittels Magnetronzerstäubung mit gepulstem Gleichstrom, Atomlagenglättung. Alternativ oder zusätzlich kann an mindestens einer oder mehreren oder ggf. auch an allen Lagen 63, 64 der strukturierbaren Schicht eine Glättung durchgeführt werden. Dies hat sich insbesondere bei strukturierbaren Schichten, die dickere Lagen aufweisen, als vorteilhaft erwiesen, um die Oberflächenrauheit des fertigen reflektiven optischen Elements verringern zu können, die sich ansonsten negativ auf insbesondere die Reflektivität auswirken könnte. Die Glättung kann sowohl vor als auch während als auch nach dem Abscheiden der mindestens einen Lage durchgeführt werden, um einen ggf. vorhandenen Aufrauhungseffekt zu mindern. Unabhängig davon, zu welchem Zeitpunkt die Glättung durchgeführt wird, sind beliebige Verfahren einsetzbar wie u.a. beispielsweise ionengestützte Glättung, plasmagestützte Glättung, reaktive ionengestützte Glättung, reaktive plasmagestützte Glättung, Plasmaimmersionsglättung, Bias-Plasma-gestützte Glättung, Glättung mittels Magnetronzerstäubung mit gepulstem Gleichstrom, Atomlagenglättung.
In dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines reflektiven optischen Elements 51 weist die strukturierbare Schicht 61, die zwischen dem Substrat 59 und der reflektiven Beschichtung 54, die wie bereits in Verbindung mit Figur 1 erläutert gestaltet sein kann, angeordnet ist, ein Mehrzahl von Lagen 65, 66, 67 aus drei unterschiedlichen Materialien auf die in sich wiederholenden Stapeln angeordnet sind. Bei dem dritten Material kann es sich ebenfalls um ein Material handeln, das mit den beiden anderen Materialien exotherm reagiert oder sich vermischt. Man kann aber auch ein Material vorsehen, das Spannungen, die durch die reflektierende Beschichtung 54 und die strukturierbare Schicht 61 hervorgerufen werden, verringert oder sogar ganz kompensiert. Insbesondere können die Materialien sowie die Lagenanzahl und die Dicken mindestens einer der Lagen 65, 66, 67 in Hinblick auf eine Kompensation der durch die reflektierende Beschichtung 54 hervorgerufene Spannung optimiert werden. Ferner können auch alle anderen bekannten Maßnahmen zur Spannungskompensation bzw. -Verminderung ergriffen werden wie etwa das symmetrische Beschichten der Substratgegenseite, das Vorsehen einer zusätzlichen Schicht zwischen Substrat und strukturierbarer Schicht oder zwischen strukturierbarer Schicht und reflektierender Beschichtung, wobei diese Schicht auch mehrlagig aufgebaut sein kann. Alternativ kann auch das Material der strukturierbaren Schicht bzw. ggf. der die strukturierbare Schicht bildenden Lagen dahingehend gewählt werden, dass die Gesamtschichtspannung sowohl vor als auch nach der Strukturierung durch lokales Bestrahlen möglichst gering bzw. die Schichtspannung der strukturierbaren Schicht der durch die reflektierende Beschichtung hervorgerufenen Schichtspannung entgegengesetzt ist. Die Schichtspannung kann auch durch die Beschichtungsparameter beeinflusst werden. Durch eine Reduzierung der Gesamtschichtspannung kann das Risiko einer Schichtablösung reduziert werden. Als hilfreich hat sich auch erwiesen, als Lagenmaterial der strukturierbaren Schicht zumindest ein Material zu wählen, dass sich bei einer aus der Strukturierung und/oder Schichtspannung resultierenden Verformung an diese plastisch anpassen kann. Eine Maßnahme gegen das Ablösen der strukturierbaren Schicht und dem Substrat kann darin bestehen, dazwischen eine Haftvermittlerschicht vorzusehen.
In den Figuren 3 und 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines reflektiven optischen Elements 52, 52’ für den EUV-Wellenlängenbereich zu Beginn einer lokalen Bestrahlung (Figur 3) und nach Abschluss der lokalen Bestrahlung (Figur 4). Bei dem reflektiven optischen Element 52, 52’ ist analog zu dem in Figur 1 dargestellten Beispiel zwischen dem Substrat 59 und der reflektiven Beschichtung 54 eine strukturierbare Schicht 62, 62’ angeordnet. Als strukturierbare Schicht 62, 62’ ist im hier dargestellten Beispiel analog zum Beispiel aus Figur 1 eine Mehrzahl von Lagen 68, 69 aus zwei unterschiedlichen Materialien auf, die alternierend angeordnet sind jeweils unterschiedlichen Materials aufgebracht werden, wobei sich die Materialien unter Einfluss von Aktivierungsenergie etwa durch Bestrahlung exotherm vermischen und/oder exotherm miteinander reagieren. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Lagenmaterialien derart gewählt werden, dass beim Vermischen oder Reagieren unter Einfluss der Bestrahlung die freie Gibbs-Energie in einem Bereich zwischen -10 kJ/Mol und -900 kJ/Mol liegt. Einerseits ist die Wärmeentwicklung gering genug, um weder Substrat noch ggf. schon vorhandene reflektive Beschichtung zu schädigen. Andererseits ist der Zustand der strukturierbaren Schicht nach der Reaktion bzw. dem Vermischen merklich stabiler als im Ausgangszustand.
Um die für das Auslösen der Reaktion oder des Vermischens notwendige Aktivierungsenergie in die strukturierbare Schicht 62 einzubringen, wird sie im hier dargestellten Beispiel mit Elektronen bestrahlt (durch die gewellten Pfeile symbolisiert). Dies hat den Vorteil, dass sowohl die Elektronenenergie als auch der Durchmesser des Elektronenstrahls über einen großen Bereich sehr genau eingestellt werden können. So hat es sich bewährt, mit Elektronen in einem Energiebereich im Bereich zwischen 5 keV und 80 keV, bevorzugt 5 keV bis 40 keV, besonders bevorzugt 10 keV bis 25 keV zu bestrahlen, um einerseits durch die reflektive Beschichtung durchzudringen und diese dabei möglichst wenig zu beeinträchtigen und um andererseits das Substrat nicht zu schädigen. In Bezug auf den Durchmesser des Elektronenstrahls, wobei auch mit zwei oder mehreren Elektronenstrahlen nacheinander oder parallel gearbeitet werden kann, wird bevorzugt mit Durchmessern im Bereich zwischen 5 nm bis 1000 pm gearbeitet. Dabei eignen sich Durchmesser eher bis 1000 pm beispielsweise, um etwa binäre Gitter zum Herausbeuge aus dem Strahlengang von Fehlstrahlen im Infrarotbereich einzubringen. Mit Durchmessern eher im Bereich bis 5 nm lassen sich z.B. hochaufgelöste Strukturen wie für Phasenverschiebungsmasken einbringen.
Durch die lokale Bestrahlung der strukturierbaren Schicht hervorgerufen kann eine lokale Änderung der Dicke der strukturierbaren Schicht und damit einer Strukturierung dieser Schicht hervorgerufen werden. Die Dichteschwankungen können unter anderem mit strukturellen und/ oder stöchiometrischen Unterschieden zwischen den Materialien an den Stellen unterschiedlicher Dichte korrelieren. Im in Figur 4 dargestellten Beispiel wirkt sich die Bestrahlung mit Elektronen als Kompaktierung aus, so dass sich unter der reflektiven Beschichtung 54 an der bestrahlten Stelle eine Vertiefung ausgebildet hat. Je nachdem wie hoch die Wegdifferenz für einen beim Einsatz des reflektiven optischen Elements 52’ reflektierten EUV-Strahl an Stellen mit Vertiefung verglichen mit Stellen ohne Vertiefung ist, kann es bei kleineren Werten beispielsweise zu einer Phasenverschiebung kommen. Bei größeren Strukturen kann etwa im EUV-Strahl ggf. vorhandene Fehlstrahlung höherer Wellenlänge aus dem Strahlengang herausgebeugt werden.
In den hier dargestellten Beispielen weist die strukturierbare Schicht mindestens eine Lage eines Materials einer Dichte von 12 g/cm3 oder mehr, bevorzugt 15 g/cm3 oder mehr, besonders bevorzugt 18 g/cm3 auf, um die Eindringtiefe der Bestrahlung möglichst auf die strukturierbare Schicht zu begrenzen und einen negativen Effekt auf das Substratmaterial zu vermeiden.
In einer ersten bevorzugten Variante sind die Materialien der Lagen 68, 69 derart gewählt, dass sie bei Raumtemperatur eine sehr geringe Löslichkeit und bei Temperaturen von 300°C und höher eine hohe Löslichkeit miteinander aufweisen. In dieser Variante befindet sich die strukturierbare Schicht bei Raumtemperatur in einem metastabilen Zustand. Wird sie lokal durch Energieeintrag durch Bestrahlung auf eine hinreichend hohe Temperatur erwärmt, kann eine Vermischung dieser Materialien stattfinden, die zu einer Dichteänderung und damit Strukturierung führen kann. Besonders bevorzugt weist in dieser Varianten die strukturierbare Schicht ein erstes Material der Gruppe bestehend aus Wolfram, Tantal und Iridium aufweist und ein weiteres Material der Gruppe bestehend aus Vanadium, Titan, Rhodium, Platin und Chrom.
In einerweiteren bevorzugten Variante weist die strukturierbare Schicht 62, 62’ eines oder mehrere der Materialien der Gruppe bestehend aus Wolfram, Rhenium, Osmium, Iridium, Tantal, Hafnium, Ruthenium, Platin, Gold, deren Legierungen, deren Oxide, deren Karbide, deren, Nitride und deren Boride auf. Diese Materialien haben den Vorteil, dass sie das Substrat vor Strahlungsschäden im Betrieb des reflektiven optischen Elements mit EUV-Strahlung schützen können. Außerdem weisen sie eine hohe Absorption für Elektronen auf, so dass die Elektronenenergie besonders gut in Aktivierungsenergie umgewandelt werden kann. Wegen dieser Eigenschaften kann die Gesamtdicke der strukturierbaren Schicht 62, 62’ geringer gehalten werden als bei Materialien mit geringerer Absorption für Elektronen und EUV- Strahlung, so dass eine ggf. auftretende Schichtspannung einfacher minimiert werden kann. Insbesondere hat es sich für exotherme Reaktionen bewährt, wenn die strukturierbare Schicht 62, 62’ dabei mindestens ein weiteres Material der Gruppe bestehend aus Kohlenstoff, Bor, Silizium, Borkarbid und Bornitrid auf. Borkarbid und Bornitrid können dabei auch in nicht stöchiometrischen Verhältnissen als BxCy bzw. BXNZ aufgebracht werden, damit die einzelnen Elemente Bor, Kohlenstoff und Stickstoff insbesondere mit den zuvor genannten Metallen gut reagieren können. Kohlenstofflagen können bevorzugt als amorphe oder als diamantartige Lagen aufgebracht werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass insbesondere Lagen aus Tantal, Platin und Titan die Eigenschaft aufweisen, sich an Verformungen plastisch anpassen zu können. Sollte die strukturierbare Schicht substratseitig mit einer Lage aus Chrom, Tantal, Niob, Molybdän, Titan einer ihrer Legierungen oder Verbindungen abschließen und das Substrat aus Silizium, Siliziumkarbid, siliziuminfiltriertes Siliziumkarbid, Quarzglas, titandotiertes Quarzglas, Glas und Glaskeramik sein, kann eine Haftvermittlerschicht zwischen strukturierbarer Schicht und Substrat einen besonders guten Haft-Effekt aufweisen.
In der folgenden Aufstellung sind exemplarisch mögliche Materialkombinationen nicht abschließend aufgelistet:
Ausaanasmaterialien EndmateriaKienl freie Gibbs-Eneraie W + C WC -38,3 kJ/Mol W + 2 Si WSi2 -90,9 kJ/Mol Re + 2 Si ReSi2 -90,3 kJ/Mol Hf + 2 B HfB2 -332 kJ/Mol Hf + C HfC -249 kJ/Mol 3 Hf + B4C 2 HfB2 + HfC -851 kJ/Mol TaB2 + Hf HfB2 + Ta -126 kJ/Mol WC + Ta TaC + W -104 kJ/Mol Ru02 + Hf Ru + Hf02 -836 kJ/Mol Ru02 + Re Re02 + Ru -138 kJ/Mol Si02 + Hf Hf02 + Si -232 kJ/Mol TaB2 + HfC TaC + HfB2 -19,7 kJ/Mol
Eine Abschätzung der Dickenänderung durch Bestrahlung sei anhand des folgenden Beispiels anhand einer strukturierbaren Schicht aus einer Vielzahl von Lagen aus Wolfram und Silizium erläutert. Aus der Dichte und der Molmasse der Ausgangsmaterialien Wolfram und Silizium lässt sich jeweils deren molares Volumen berechnen. Ausgehend von einer Dichte von 19,25 g/cm3 und einer Molmasse von 183,84 für Wolfram und einer Dichte von 2,336 g/cm3 und einer Molmasse von 2,09 g/mol für Silizium ergibt sich ein molares Volumen von 9,47 cm3/mol für Wolfram und von 12,06 cm3/mol für Silizium. Für das bei durch Bestrahlung induzierter Reaktion entstehende Wolframdisilizid ergibt sich aus einer Dichte von 9,3 g/cm3 und einer Molmasse von 240,01 g/mol ein molares Volumen von 25,81 g/mol. Berücksichtigt man nun, dass das Molverhältnis Wolfram zu Silizium 1:2 in der strukturierbaren Schicht sein sollte, beträgt die Schrumpfung der strukturierbaren Schicht in Folge der Bestrahlung, wenn sie an den bestrahlten Stellen vollständig in Wolframdisilizid umgesetzt wird, etwa 23 %. Das bedeutet, dass die strukturierbare Schicht eine Gesamtdicke von 4,2 nm aufweisen sollte, wenn eine Absenkung um 1 nm angestrebt wird. Diese Vorgehensweise lässt sich auf beliebige Materialkombinationen entsprechend übertragen.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, um ein besonders gute Kontrolle über die Lagendickenänderungen innerhalb der strukturierbaren Schicht haben zu können, wenn die Lagendicken derart gewählt werden, dass nach Erreichen einer gewünschten Dickenänderung der strukturierbaren Schicht keine weitere Dickenänderung erfolgt. Mit anderen Worten sollten dann die Dicken der einzelnen Lagen der strukturierbaren Schicht derart gewählt werden, dass nach einer gewissen Bestrahlungsdosis die einzelnen Lagen sich vollständig durchmischt oder miteinander reagiert haben, so dass der Strukturierungsprozess auch bei etwas darüber hinausgehender Bestrahlung nicht weitergehen kann, also der Strukturierungsprozess selbstterminierend ist.
In den Figuren 5 und 6 sind schematisch die beiden grundsätzlichen Möglichkeiten in ihrem Ablauf dargestellt, wie man auf die hier vorgeschlagene Weise die zuvor beschriebenen reflektiven optischen Elemente für den EUV-Wellenlängenbereich hersteilen kann. Der in Figur 5 dargestellte Ablauf entspricht der Vorgehensweise, die im Zusammenhang mit den vorhergehenden Beispielen erläutert wurde. In einem ersten Schritt 501 wird zunächst eine strukturierbare Schicht auf ein Substrat aufgebracht, anschließend wird in einem Schritt 503 eine reflektierende Beschichtung auf das mit strukturierbarer Schicht versehene Substrat aufgebracht, so dass die strukturierbare Schicht zwischen Substrat und reflektierender Beschichtung angeordnet ist. Daraufhin wird in einem Schritt 505 die unterhalb der reflektierenden Beschichtung angeordnete strukturierbare Schicht bestrahlt, um sie zu strukturieren.
Im Gegensatz dazu wird im in Figur 6 dargestellten Beispiel, nachdem in einem Schritt 601 eine strukturierbare Schicht auf ein Substrat aufgebracht wurde, in einem weiteren Schritt 603 diese strukturierbare Schicht zu Strukturierungszwecken bestrahlt, bevor in einem Schritt 605 eine reflektierende Beschichtung auf die strukturierbare und de facto bereits strukturierte Schicht aufgebracht wird. Eine weitere, hier nicht dargestellt Möglichkeit besteht darin, eine erste Teilstrukturierung durch Bestrahlung der strukturierbaren Schicht vor dem Aufbringen der reflektiven Beschichtung darauf durchzuführen und eine weitere Teilstrukturierung durch eine weitere Bestrahlung, nachdem die reflektive Beschichtung aufgebracht wurde.
Sowohl in der in Figur 5 dargestellten Variante als auch in der in Figur 6 dargestellten Variante können als strukturierbare Schicht mindestens zwei Lagen jeweils unterschiedlichen Materials aufgebracht werden. Dabei kann es sich um bei den Materialien der Lagen um Materialien handeln, die exotherm miteinander reagieren oder sich exotherm vermischen können. Die aufgebrachte strukturierbare Schicht kann auch mindestens zwei Materialien aufweisen, die bei Raumtemperatur eine sehr geringe Löslichkeit und bei Temperaturen von 300°C und höher eine hohe Löslichkeit miteinander aufweisen. Dabei können diese Materialien vorteilhafterweise als mindestens zwei Lagen jeweils unterschiedlichen Materials aufgebracht werden, um die strukturierbare Schicht zu bilden.
In einer Abwandlung dieser Vorgehensweisen kann etwa durch unterschiedliche Bestrahlungsparameter wie Energie, Dosis, Bestrahlungsart und/oder entsprechendes Design der stru kurierbaren Schicht durch Aufteilung in zwei oder mehr Teilstapel und Variieren von Lagenmaterial und -dicke die Strukturierung durch lokale Bestrahlung in zwei oder mehr Teilschritten durchgeführt werden, bei denen die Strukturierung zunächst im substratabgewandten Bereich der strukturierbaren Schicht und in dem oder folgenden Bestrahlungsschritten die Strukturierung immer näher am Substrat durchgeführt wird, indem bei unterschiedlichen Eindringtiefen gearbeitet wird.
Die obenstehenden Erläuterungen zur Vorgehensweise beim Herstellen der vorgeschlagenen reflektiven optischen Elemente und insbesondere beim Bestrahlen der strukturierbaren Schicht zu Strukturierungszwecken gelten analog auch für die beiden letztgenannten Möglichkeiten.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei der Herstellung von reflektiven optischen Elementen, die eine strukturierbare Schicht mit mindestens zwei Lagen jeweils unterschiedlichen Materials aufweisen, die Reflektivität erhöht werden kann, indem eine der Lagen, bevorzugt mehrere oder sogar alle Lagen beim Beschichten bzw. nach dem Aufbringen der jeweiligen Lage und bevor darauf die nächste Lage aufgebracht wird, durch Bestrahlung mit Ionen geglättet wird. Ein zu hohe Oberflächenrauheit kann ansonsten zu einer schlechteren Reflektivität führen als auf der Grundlage des Aufbaus der reflektierenden Beschichtung zu erwarten wäre. Ein besonders positiver Effekt wurde bei Siliziumlagen beobachtet.
Die hier vorgeschlagenen reflektiven optischen Elemente für den EUV-Wellenlängenbereich können insbesondere als EUV-Spiegel, beispielsweise in EUV-Lithographievorrichtungen oder in Masken- oder Waferinspektionssystemen eingesetzt werden. In EUV- Lithographievorrichtungen können sie auch als Masken eingesetzt werden. Wenn notwendig können diese reflektiven optischen Elemente repariert werden, indem der Oberflächenverlauf der reflektierenden Beschichtung vermessen und mit einem Sollverlauf verglichen wird und, für den Fall von einer oder mehreren Stellen im Oberflächenverlauf, die eine Abweichung vom Sollverlauf aufweisen, an dieser oder diesen Stellen das Substrat und/ oder die strukturierbare Schicht bestrahlt wird. Durch eine lokale Bestrahlung des Substrats und/oder der strukturierbaren Schicht kann dort insbesondere durch Dichteänderung eine Dickenänderung eingebracht werden, die dazu führen kann, dass dort die Abweichung des tatsächlichen Oberflächenverlauf vom Sollverlauf geringer wird. Vorteilhafterweise wird auch für das Reparieren mit Elektronenbestrahlung gearbeitet, wobei man Elektronen mit höherer Energie einsetzen kann als bei der bereits erfolgten Strukturierung, um eine höhere Eindringtiefe und damit eine lokale Dichteänderung in tieferliegenden Bereichen erreichen zu können.
Bezuaszeichen
50 reflektives optisches Element
51 reflektives optisches Element
52, 52’ reflektives optisches Element 53 Schutzschicht
54, 54’ reflektierende Beschichtung
55 Stapel
56 Absorber
57 Spacer
59 Substrat
60 strukturierbare Schicht 61 strukturierbare Schicht
62, 62’ strukturierbare Schicht
63 erste Lage
64 zweite Lage
65 erste Lage
66 zweite Lage
67 dritte Lage
68 erste Lage 69 zweite Lage 501 Verfahrensschritt 503 Verfahrensschritt 505 Verfahrensschritt 601 Verfahrensschritt 603 Verfahrensschritt 605 Verfahrensschritt

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von reflektiven optischen Elementen für den EUV- Wellenlängenbereich mit den Schritten:
- Aufbringen einer strukturierbaren Schicht auf ein Substrat,
- Aufbringen einer reflektierenden Beschichtung auf das mit strukturierbarer Schicht versehenen Substrat, wobei als strukturierbare Schicht mindestens zwei Lagen jeweils unterschiedlichen Materials aufgebracht werden, und danach
- lokales Bestrahlen der strukturierbaren Schicht unter der reflektierenden Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Materialien unter Einfluss der Bestrahlung exotherm vermischen und/oder exotherm miteinander reagieren.
2. Verfahren zum Herstellen von reflektiven optischen Elementen für den EUV- Wellenlängenbereich mit den Schritten:
- Aufbringen einer strukturierbaren Schicht auf ein Substrat,
- lokales Bestrahlen der strukturierbaren Schicht und danach
- Aufbringen einer reflektierenden Beschichtung auf die strukturierbare Schicht, wobei als strukturierbare Schicht mindestens zwei Lagen jeweils unterschiedlichen Materials aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Materialien unter Einfluss der Bestrahlung exotherm vermischen und/oder exotherm miteinander reagieren.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit Elektronen lokal bestrahlt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagenmaterialien derart gewählt werden, dass beim Vermischen oder Reagieren unter Einfluss der lokalen Bestrahlung die freie Gibbs-Energie in einem Bereich zwischen -10 kJ/Mol und -900 kJ/Mol liegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einer der Lagen der mindestens zwei Lagen der strukturierbaren Schicht eine Glättung durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Materialien unter Einfluss der lokalen Bestrahlung vermischen und/oder miteinander reagieren und dadurch eine Dickenänderung der strukturierbaren Schicht erfolgt, und die Lagendicken derart gewählt werden, dass nach Erreichen einer gewünschten Dickenänderung der strukturierbaren Schicht keine weitere Dickenänderung erfolgt.
7. Reflektives optisches Element, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Reflektives optisches Element für den EUV-Wellenlängenbereich, aufweisend ein Substrat und eine reflektierende Beschichtung, wobei zwischen dem Substrat (59) und der reflektierenden Beschichtung (54) eine strukturierbare Schicht (60, 61, 62, 62’) angeordnet ist und die strukturierbare Schicht (60, 61, 62, 62’) mindestens zwei Lagen (63, 64, 65, 66, 67, 68, 69) jeweils unterschiedlichen Materials aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Materialien der Lagen (63, 64, 65, 66, 67, 68, 69) um Materialien handelt, die exotherm miteinander reagieren oder sich exotherm vermischen können.
9. Reflektives optisches Element für den EUV-Wellenlängenbereich, aufweisend ein Substrat und eine reflektierende Beschichtung, wobei zwischen dem Substrat (59) und der reflektierenden Beschichtung (54) eine strukturierbare Schicht (60, 61, 62, 62’) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierbare Schicht (60, 61, 62, 62’) mindestens zwei Materialien aufweist, die bei Raumtemperatur eine sehr geringe Löslichkeit und bei Temperaturen von 300°C und höher eine hohe Löslichkeit miteinander aufweisen.
10. Reflektives optisches Element nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierbare Schicht (60, 61, 62, 62’) lateral Dichteschwankungen aufweist.
11. Reflektives optisches Element nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierbare Schicht mindestens ein Material einer Dichte von 12 g/cm3 oder mehr aufweist.
12. Reflektives optisches Element nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierbare Schicht (60, 61, 62, 62’) mindestens zwei Lagen (63, 64, 65, 66, 67, 68, 69) jeweils unterschiedlichen Materials aufweist.
13. Reflektives optisches Element nach Anspruch 7, 8 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierbare Schicht (60, 61, 62, 62’) eine Mehrzahl von Lagen (63, 64, 65, 66, 67, 68, 69) aus mindestens zwei Materialien aufweist, die alternierend angeordnet sind.
14. Reflektives optisches Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Materialien der Lagen (63, 64, 65, 66, 67, 68, 69) um Materialien handelt, die exotherm miteinander reagieren oder sich exotherm vermischen können.
15. Reflektives optisches Element nach einem der Ansprüche 7, 8, 10, 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierbare Schicht (60, 61, 62, 62’) eines oder mehrere der Materialien der Gruppe bestehend aus Wolfram, Rhenium, Osmium, Iridium, Tantal, Hafnium, Ruthenium, Platin, Gold, deren Legierungen, deren Oxide, deren Karbide, deren Nitride und deren Boride aufweist.
16. Reflektives optisches Element nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierbare Schicht (60, 61 , 62, 62’) mindestens ein weiteres Material der Gruppe bestehend aus Kohlenstoff, Bor, Silizium, Borkarbid und Bornitrid aufweist.
17. Reflektives optisches Element nach einem der Ansprüche 7, 8, 10, 11, 13, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierbare Schicht (60, 61 , 62, 62’) mindestens zwei Materialien aufweist, die bei Raumtemperatur eine sehr geringe Löslichkeit und bei Temperaturen von 300°C und höher eine hohe Löslichkeit miteinander aufweisen.
18. Reflektives optisches Element nach Anspruch 9 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierbare Schicht (60, 61, 62, 62’) ein erstes Material der Gruppe bestehend aus Wolfram, Tantal und Indium aufweist und ein weiteres Material der Gruppe bestehend aus Vanadium, Titan, Rhodium, Platin und Chrom aufweist.
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