WO2022037846A1 - Reflektierendes optisches element, beleuchtungsoptik, projektionsbelichtungsanlage und verfahren zum bilden einer schutzschicht - Google Patents

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WO2022037846A1
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optical element
protective layer
structured surface
reflective
layer
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Sandro HOFFMANN
Valentin Jonatan Bolsinger
Sandra HASCHKE
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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Definitions

  • Reflective optical element illumination optics
  • the invention relates to a reflective optical element, in particular for an illumination optics of a projection exposure system, comprising: a structured surface, which preferably forms a grid structure, and a reflective coating, which is applied to the structured surface.
  • the invention also relates to illumination optics for a projection exposure system, which has at least one such reflecting optical element, a projection exposure system with such illumination optics, and a method for forming a protective layer on an optical element.
  • both the illumination optics and the projection optics are typically exclusively reflective optical elements, in particular in the form of mirrors.
  • the mirrors used there have a substrate on which a reflective coating is applied to reflect the EUV radiation.
  • the reflective coating can be designed as a multi-layer coating, which acts as an interference layer system for the operating wavelength. If the operating wavelength is around 13.5 nm, the reflective multi-layer coating can have alternating layers of molybdenum and silicon, for example.
  • the reflective coating can be applied directly to the material of the substrate, but it is also possible for one or more functional layers to be arranged between the reflective coating and the material of the substrate, which serve, for example, to protect the substrate, as a polishing layer or as an adhesion promoter .
  • the residual gas present in the vicinity of the reflecting optical elements absorbs EUV radiation and thereby reduces transmission when passing through the projection exposure system. For this reason, projection exposure systems for EUV lithography are typically operated under vacuum conditions. Small amounts of hydrogen and/or other reactive gases, such as oxygen, can be added to the residual gas present in the vacuum environment -Have radiation.
  • a hydrogen plasma is typically formed in such a vacuum environment under the influence of the EUV radiation, i.e. activated hydrogen is formed in the form of hydrogen ions and hydrogen radicals.
  • the hydrogen ions or the hydrogen radicals produce an etching attack on exposed surfaces of components which are arranged in the vacuum environment.
  • the exposed surfaces can be, for example, exposed surface areas of a reflective optical element the surface exposed to the etching attack may contain silicon, for example.
  • the etching attack can lead to the formation of highly volatile (volatile) substances such as SiHs, SiH4 (silanes) on the surface, which is associated with a removal of the exposed surfaces and at the same time with the deposition of the volatile substances on optically used surfaces. This results in a loss of reflectivity or a degradation of the layer materials used there, possibly up to undercutting and large-area defects.
  • SiHs silicon-containing silicon
  • Atomic hydrogen can also penetrate into the exposed material and accumulate at defects or interfaces as molecular hydrogen that can no longer escape, which can also result in delamination.
  • the reflective coating in particular in the form of double layers of Mo/Si, can serve as a protective layer against the penetration of hydrogen in the surface area covered by the reflective coating, as long as the reflective coating is closed and is not changed, for example, by oxidation.
  • Reflecting optical elements for example in the form of mirrors for illumination optics of projection exposure systems, can have a structured surface in the form of a grid structure.
  • the lattice structure can serve as a spectral filter in order to filter out radiation in a wavelength range which is undesirable and which can be, for example, in the infrared or ultraviolet wavelength range. If the reflective coating is applied to such a structured surface, the problem arises that flanks may be formed there with a flank steepness that is so great that the reflective coating does not completely cover the structured surface during coating. so that gaps appear in the reflective coating which an etching attack can occur in an exposed surface area of the structured surface.
  • DE 102018 220629 A1 discloses a mirror for an illumination optics of a projection exposure system with a spectral filter in the form of a lattice structure.
  • the lattice structure has a maximum edge steepness in the range from 15° to 60°.
  • the lattice structure can be completely covered by a closed protective layer, which has a plurality of Si—Mo double layers and forms a reflective coating.
  • the low edge steepness of the grating structure improves the coverage of the grating structure or the structured surface with the protective layer and in this way increases the hydrogen stability of the reflective optical element.
  • WO 2013/113537 A2 describes a reflective optical element for reflecting EUV radiation, which has a substrate on which a multilayer stack is formed on at least one surface, which has a plurality of alternating material layers for reflecting EUV radiation having.
  • a spectral filter is formed on the surface in the form of a three-dimensional profile on a scale significantly larger than the wavelength of the EUV radiation.
  • the multilayer stack comprises a conformal coating stack formed on the substrate after formation of the three-dimensional profile.
  • magnetron sputtering which is usually used for applying multi-layer stacks, leads to a high surface roughness of the applied layers.
  • a conformal or isotropic coating process in the form of atomic layer deposition is therefore proposed as the coating process for applying the multi-layer stack, which produces essentially constant layer thicknesses along the three-dimensional profile.
  • the application of a reflective multi-layer coating, which can have more than 50 Mo-Si double layers, by atomic layer deposition is very complex.
  • the object of the invention is to specify a reflective optical element, an illumination optics, a projection exposure system and a method for forming a protective layer, which make it possible to protect the structured surface from an etching attack in an efficient manner.
  • an optical element of the type mentioned at the outset in which the reflective coating does not cover the structured surface in a closed manner and in which the reflective optical element has at least one (additional) protective layer which covers the structured surface in a closed manner.
  • the structured surface in particular the grid structure, has a maximum edge steepness of more than 60°, preferably more than 80°, in particular more than 90°.
  • the (maximum) edge steepness is measured here relative to a tangent to the (local) surface of the reflecting optical element (eg the surface of a substrate) or, in the case of a grating structure, in the area between two grating bars.
  • the application of the reflective coating in the form of a multi-layer coating generally cannot be true to the surface with such a high edge steepness.
  • the additional protective layer(s) which cover(s) the structured surface in a closed manner, the structured surface can nevertheless be efficiently protected against an etching attack.
  • flanks with a flank steepness of more than 90° i.e. an undercut flank, as can be formed with wet-chemical etching, for example.
  • the protective layer has a thickness of, for example, 100 nm or less, preferably 10 nm or less, particularly preferably 5 nm or less.
  • the protective layer In order to produce a closed protective layer with the edge steepness described above, it is typically necessary to apply it using a comparatively complex isotropic coating process. However, only a comparatively small thickness of the protective layer is required to protect the structured surface from an etching attack.
  • the reflective coating which generally has a significantly greater thickness, can be applied using a non-isotropic coating process. Such a coating method is less complex, but has the result that the reflective coating does not completely cover the structured surface.
  • the coating forms a multi-layer coating for reflecting EUV radiation.
  • Such a multilayer coating typically comprises a plurality of alternating layers of a material having a high refractive index at the operating wavelength and a material having a low refractive index at the operating wavelength.
  • the materials can be, for example, silicon and molybdenum, but other material combinations are also possible depending on the operating wavelength.
  • the protective layer is formed between the structured surface and the reflective coating.
  • the application of the protective layer below the reflective coating is favorable since in this case the protective layer produces practically no loss of reflectivity.
  • the protective layer itself can also be structured, for example in order to produce a sub-lattice structure or a further structuring of the lattice structure which is located under the protective layer.
  • a topcoat is applied to the reflective coating.
  • the cap layer serves to protect the underlying layers of the reflective coating from further environmental influences, for example from oxidation or from tin contamination, which are generated by an EUV radiation source.
  • the material of the cover layer can also be selected in such a way that contamination, in particular in the form of tin contamination, can be removed from the surface of the cover layer if necessary.
  • the cover layer generally does not cover the structured surface in a closed manner and is typically applied in a non-isotropic coating process.
  • the cover layer forms the protective layer, which completely covers the structured surface.
  • the cover layer is typically applied using an isotropic coating process and forms an overcoating that also covers the (possibly steep) flanks of the structured surface or the lattice structure in a closed manner.
  • the protective layer in the form of the cover layer can optionally be combined with a further protective layer, which is arranged between the reflective coating and the structured surface as described above.
  • the material of the protective or cover layer absorbs part of the EUV radiation and therefore reduces the reflectivity of the reflective optical element.
  • the cover layer can form a single layer, but it is also possible for the cover layer itself to form a multi-layer coating that has two or more layers made of different materials.
  • the structured surface is formed in a functional layer applied to a substrate and/or in the substrate.
  • the functional layer is typically easy to process (eg by machining, polishing, structuring by etching, ).
  • other functional layers can also be applied to the substrate in addition to the functional layer that is processed to form the structured surface.
  • this can involve one or more layers which enable processing to form the yoke of the reflecting optical element, for example by machining, polishing, etc.
  • the functional layer can also be an adhesion promoter layer or the like.
  • the substrate of the reflective optical element which has a significantly greater thickness than the functional layer(s), can also have the structured surface. It is also possible for the structured surface to be formed partially in the functional layer and partially in the substrate.
  • the substrate and/or the functional layer has at least one material selected from the group comprising: amorphous silicon (aSi), silicon (Si), nickel phosphorus (Ni: P), metals, in particular from Group titanium (Ti), platinum (Pt), gold (Au), aluminum (Al), nickel (Ni), copper (Cu), silver (Ag), tantalum (Ta), tungsten (W) and their alloys; Oxides, in particular from the group of silicon dioxide (SiC), aluminum oxide (AIO X ), titanium oxide (TiO x ), tantalum oxide (TaO x ), niobium oxide (NbO x ), zirconium oxide (ZrO x ) and combinations thereof (e.g. mixed oxides, ceramics, glasses , glass ceramics, composites). As described in DE 10 2018 220 629 A1 cited at the outset, these materials have proven particularly useful for the components of an EUV projection exposure system.
  • the protective layer has at least one material which is selected from the group comprising: metals, in particular copper (Cu), cobalt (Co), platinum (Pt), indium (Ir), palladium (Pd), ruthenium ( Ru), gold (Au), tungsten (W), ...
  • the protective layer can be formed from a single layer, but it is also possible for the protective layer itself to form a multi-layer coating that has two or more layers made of different materials.
  • the protective layer should not cause any deterioration in the roughness of the substrate or the functional layer to which it is applied. It is also advantageous if the protective layer can be removed in a comparatively simple manner during a so-called refurbishment process, in which an old coating is removed and replaced by a new coating, or is not attacked or disadvantageously roughened by such a process.
  • the materials listed above meet most of the requirements listed above.
  • the reflecting optical element is designed as a collector mirror for an illumination optics of a projection exposure system.
  • a collector mirror can have, for example, one or more ellipsoidal and/or hyperboloidal reflection surfaces which correspond to the surface with the reflective coating.
  • the reflection surface of the collector mirror can be exposed to illumination radiation in grazing incidence (Grazing Incidence, Gl), i.e. with angles of incidence greater than 45°, or in normal incidence (Normal Incidence, NI), i.e. with angles of incidence smaller than 45°.
  • Gl grazing Incidence
  • NI normal incidence
  • the collector mirror typically has a structured surface in the form of a grid structure, which serves as a spectral filter in order to suppress stray light, ie radiation at wavelengths outside the EUV wavelength range, for example in the infrared or ultraviolet wavelength range.
  • the reflecting optical element does not necessarily have to be in the form of a collector mirror, but that it can also be something else can act reflective optical element having a structured surface.
  • a projection exposure system for microlithography in particular for EUV lithography, comprising: illumination optics, which are designed as described above, for transferring illumination radiation from a radiation source to a reticle with structures to be imaged, and projection optics for imaging of the structures of the reticle onto a wafer.
  • the invention also relates to a method for forming a protective layer on a reflective optical element which is designed as described above, the method comprising: applying the protective layer to the structured surface or to the reflective coating using an isotropic coating method.
  • a closed protective layer can be applied with the aid of an isotropic coating method even in the case of a structured surface which has flanks with a high flank steepness.
  • the reflective coating can be applied using a non-isotropic coating process, for example a PVD coating process such as magnetron sputtering.
  • a non-isotropic coating method for applying the reflective coating is advantageous since this usually has a (significantly) greater thickness than the protective layer.
  • the isotropic coating method is selected from the group comprising: chemical vapor deposition (CVD), in particular atomic layer deposition (ALD), or physical vapor deposition (PVD).
  • the coating is applied by PVD, a special, oriented geometry is typically required, which reduces the actual anisotropy of these processes.
  • Combinations of several material sources are possible here, which can be arranged in a tilted manner, for example.
  • the coating rates can be controlled by shadowing, which suppresses certain impact angles.
  • a tilting or pivoting movement of the mirror to be coated is possible.
  • the isotropic coating processes used to apply the protective layer can be carried out at comparatively low temperatures and thus enable the substrate to be protected.
  • the isotropic coating methods also make it possible to apply a protective layer with a homogeneous degree of coverage, i.e. with an essentially constant thickness, on the structured surface, even with the high edge steepness described above.
  • the isotropic coating methods described above also enable the protective layer to be deposited with a comparatively low roughness. This is particularly favorable if the protective layer is formed between the structured surface and the reflective coating.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a process sequence when producing a structured surface that forms a lattice structure
  • FIG. 3a, b schematic representations of a detail of the structured
  • FIG. 4a, b schematic representations analogous to Fig. 3a, b with a reflective coating applied to the structured surface, which does not cover the structured surface in a closed manner
  • FIG. 5a, b schematic representations analogous to Fig. 3a, b with a
  • FIG. 7 shows a schematic representation analogous to FIG. 5a, in which a cover layer that does not cover the lattice structure in a closed manner is applied to the reflective coating.
  • a projection exposure system 1 for microlithography The essential components of a projection exposure system 1 for microlithography are described below by way of example with reference to FIG. 1 .
  • the description of the basic structure of the projection exposure system 1 and its components is not to be understood as limiting here.
  • an illumination system 2 of the projection exposure system 1 has illumination optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6.
  • a reticle 7 arranged in the object field 5 is exposed.
  • the reticle holder 8 can be displaced in particular in a scanning direction via a reticle displacement drive 9 .
  • FIG. 1 A Cartesian xyz coordinate system is shown in FIG. 1 for explanation.
  • the x-direction runs perpendicular to the plane of the drawing.
  • the y-direction is horizontal and the z-direction is vertical.
  • the scanning direction runs along the y-direction.
  • the z-direction runs perpendicular to the object plane 6.
  • the projection exposure system 1 comprises projection optics 10.
  • the projection optics 10 are used to image the object field 5 in an image field 11 in an image plane 12.
  • a structure on the reticle 7 is imaged on a light-sensitive layer of a wafer arranged in the region of the image field 11 in the image plane 12 13.
  • the wafer 13 is held by a wafer holder 14.
  • the wafer holder 14 can be displaced in particular along the y-direction via a wafer displacement drive 15 .
  • the displacement of the reticle 7 via the reticle displacement drive 9 on the one hand and the wafer 13 on the other hand via the wafer displacement drive 15 can be synchronized with one another.
  • the radiation source 3 is an EUV radiation source.
  • the radiation source 3 emits in particular EUV radiation 16, which is also referred to below as useful radiation or illumination radiation.
  • the useful radiation has in particular a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm.
  • the radiation source 3 can be a plasma source, for example an LPP (laser produced plasma, plasma generated with the help of a laser) source or a DPP ( Gas Discharged Produced Plasma) source. It can also be a synchrotron-based radiation source.
  • the radiation source 3 can be a free-electron laser (free-electron laser, FEL).
  • the illumination radiation 16 emanating from the radiation source 3 is bundled by a collector mirror 17 .
  • the collector mirror 17 can be a collector mirror with one or more ellipsoidal and/or hyperboloidal reflection surfaces.
  • the at least one reflection surface of the collector mirror 17 can be exposed to the illumination radiation 16 in grazing incidence (Grazing Incidence, Gl), i.e. with angles of incidence greater than 45°, or in normal incidence (Normal Incidence, NI), i.e. with angles of incidence less than 45° will.
  • Gl grazing Incidence
  • NI normal incidence
  • the collector mirror 17 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation and on the other hand to suppress stray light.
  • the intermediate focus plane 18 can represent a separation between a radiation source module, comprising the radiation source 3 and the collector mirror 17, and the illumination optics 4.
  • the illumination optics 4 comprises a deflection mirror 19 and a first facet mirror 20 arranged downstream of this in the beam path.
  • the first facet mirror 20 comprises a multiplicity of individual first facets 21, which are also referred to below as field facets. Some of these facets 21 are shown in FIG. 1 only by way of example.
  • a second facet mirror 22 is arranged downstream of the first facet mirror 20 in the beam path of the illumination optics 4.
  • the second facet mirror 22 comprises a plurality of second facets 23.
  • the illumination optics 4 thus forms a double-faceted system.
  • This basic principle is also known as the Fly's Eye Integrator.
  • the individual first facets 21 are imaged in the object field 5 with the aid of the second facet mirror 22 .
  • the second facet mirror 22 is the last beam-forming mirror or actually the last mirror for the illumination radiation 16 in the beam path in front of the object field 5.
  • the projection optics 10 includes a plurality of mirrors Mi, which are numbered consecutively according to their arrangement in the beam path of the projection exposure system 1 .
  • the projection optics 10 includes six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors Mi are also possible.
  • the penultimate mirror M5 and the last mirror M6 each have a passage opening for the illumination radiation 16.
  • the projection optics 10 are doubly obscured optics.
  • the projection optics 10 has an image-side numerical aperture which is greater than 0.5 and which can also be greater than 0.6 and which can be 0.7 or 0.75, for example.
  • the mirrors Mi can have highly reflective coatings for the illumination radiation 16.
  • the collector mirror 17 of the illumination optics 4 has a structured surface 25a, which forms a grid structure 29, to suppress stray light.
  • the lattice structure 29 serves as a spectral filter in order to filter out stray light in a predetermined wavelength range, for example in the IR wavelength range.
  • FIG. 2 schematically shows an example of a method sequence in the production of the structured surface 25a, which is formed in a functional layer 25 of the collector mirror 17 that is to be structured by etching.
  • a structuring layer 26 in the form of a photoresist is firstly applied areally to the functional layer 25 .
  • the structuring layer 26 is selectively exposed with the aid of a laser 27 .
  • the exposed part of the structuring layer 26 is removed.
  • the structuring of the structuring layer 26 can also take place in a different way than by irradiation using a laser 27 .
  • the structuring layer 26 can be exposed in a lithography process.
  • the functional layer 25 is selectively etched using the structuring layer 26 as an etching mask the structured surface 25a forms on the functional layer 25.
  • the structured surface 25a forms the grating structure 29, the geometry of which is selected in such a way that it serves as a spectral filter and suppresses stray light at wavelengths in a given wavelength range.
  • the functional layer 25 can be structured with the aid of a dry etching method or with the aid of a wet-chemical etching method.
  • a dry etching method or with the aid of a wet-chemical etching method.
  • FIG. 3a shows a detail of the structured surface 25a shown in dashed lines in FIG. 2 after the structuring layer 26 has been removed. Furrows 34 are formed between the grid bars 31 and have a bottom 35 .
  • the structured functional layer 25 with the lattice structure 29 is formed on a substrate 30 of the collector mirror 17 .
  • the structured surface 25a can also be formed in the substrate 30 or the structured surface 25 can be formed partly in the functional layer 25 and partly in the substrate 30, as is shown in DE 10 2018220 629 A1.
  • the functional layer 25 and the substrate 30 have at least one material that can be processed well or structured well by etching.
  • the material of the functional layer 25 or of the substrate 30 can be, for example, amorphous silicon (aSi), silicon (Si), nickel phosphorus, metals, in particular from the group titanium (Ti), platinum (Pt), gold (Au) , Aluminum (AI), Nickel (Ni), Copper (Cu), Silver (Ag), Tantalum (Ta), Tungsten (W) , ...
  • Oxides in particular from the group of silicon dioxide (SiO2), aluminum oxide (AIO X ), titanium oxide (TiO x ), tantalum oxide (TaO x ), niobium oxide (NbO x ), zirconium oxide (ZrO x ) and combinations thereof (e.g. mixed oxides, ceramics, glasses , glass ceramics, composites).
  • the grid bars 31 shown in FIG. 3a each have flanks 33 with a flank steepness a of 90°.
  • the edge steepness a is measured in relation to a local tangential plane which corresponds to the upper side of the substrate 30 .
  • the flank steepness a of the flank 33 can also be measured against a tangential plane which corresponds to the bottom 35 of the groove 34 which is adjacent to the flank 33 .
  • the edge steepness a is measured in relation to a local tangential plane, since the surface of the substrate 30 or of the collector mirror 17 is not flat, but rather generally has an ellipsoidal and/or hyperboloidal geometry, as described above.
  • flank 3b shows a case in which the flank steepness a is more than 90°, i.e. in which flank 33 forms an undercut.
  • flank 33 with an undercut can be produced, for example, during (directed) wet-chemical etching.
  • a protective layer 37 is formed between the structured surface 25a and the reflective coating 36 in the examples shown in FIGS. 5a, b.
  • the protective layer 37 covers the structured surface 25a in a closed manner, i.e. over the entire surface and without gaps in the area of the flanks 33.
  • the protective layer 37 is applied or deposited using an isotropic coating method.
  • the isotropic coating process is atomic layer deposition, but another isotropic CVD coating process or a PVD coating process with a suitably selected, oriented geometry can also be used for this purpose, which reflects the typically existing anisotropy of the PVD process reduced.
  • combinations of several material sources are possible, which can be arranged tilted, for example.
  • the coating rates can be controlled by shadowing, which suppresses certain impact angles.
  • a tilting or pivoting movement of the optical element 17 to be coated is possible.
  • the thickness d of the protective layer 37 is approximately 5 nm in the example shown and generally does not exceed a thickness of 100 nm. Due to the comparatively smaller thickness of the protective layer 37 and due to the Somewhat lower demands on the layer thickness control compared to the reflective coating 36, the isotropic coating method can be carried out with a comparatively manageable effort.
  • the reflective coating 36 is a multilayer coating for reflecting the EUV radiation 16, which has a plurality of double layers formed from molybdenum and silicon.
  • the number of double layers can be of the order of 30 to 80, for example, but can also be larger or smaller.
  • the reflective multi-layer coating 36 has a considerable thickness.
  • the application of the reflective multi-layer coating 35 by means of an isotropic coating method, for example by atomic layer deposition, would therefore be very complex.
  • the protective layer 37 can have a single layer, but it is also possible for the protective layer 37 to have several layers made of different materials, like the reflective coating 36 .
  • the material or materials of the protective layer 37 should prevent the diffusion of molecular hydrogen, hydrogen ions and hydrogen radicals through the protective layer 37 as completely as possible and also no chemical reaction with these hydrogen species or with other contaminating substances such as tin.
  • the protective layer 37 typically has at least one material selected from the group consisting of: metals, in particular from the group copper (Cu), cobalt (Co), platinum (Pt), indium (Ir), palladium (Pd ), ruthenium (Ru), gold (Au), tungsten (W), ...
  • oxides in particular from the group aluminum oxide (AlOx), zirconium oxide (ZrOx), titanium oxide (TiOx), niobium oxide (NbOx), Tantalum oxide (TaOx), hafnium oxide (HfOx), chromium oxide (CrOx), carbides, borides, nitrides, silicides and combinations thereof (e.g. mixed oxides, ceramics, glasses, glass ceramics, composites).
  • AlOx aluminum oxide
  • ZrOx zirconium oxide
  • TiOx titanium oxide
  • NbOx niobium oxide
  • Tantalum oxide TiOx
  • hafnium oxide HfOx
  • CrOx chromium oxide
  • carbides borides, nitrides, silicides and combinations thereof (e.g. mixed oxides, ceramics, glasses, glass ceramics, composites).
  • the protective layer 37 forms a cover layer which is applied to the reflective multi-layer coating 36 using an isotropic coating process.
  • the protective layer 37 covers both the reflective coating 36 and a partial area of the structured surface 25a, which is not covered by the reflective coating 36, over the full area and in a closed manner.
  • the protective layer 37 also has a small thickness d of less than approximately 10 nm and is formed from a material or a combination of materials which has comparatively low absorption for EUV radiation 16 . In this way it can be ensured that the protective layer 37 does not reduce the reflectivity of the collector mirror 17 too much.
  • FIG. 7 shows an example of a collector mirror 17 in which the protective layer 37 is formed between the structured surface 25a and the reflective coating 36 as in FIGS. 5a, b.
  • a cover layer 38 is applied to the reflective coating 36 .
  • the cover layer 38 shown in FIG. 7 does not form a complete protective layer, since it does not cover the structured surface 25a in a closed manner, but rather has gaps, as is also the case with the reflective coating 36.
  • the cover layer 38 can be formed, for example, from one of the materials described above in connection with the protective layer 37 .
  • a cover layer 38 can also be applied to the reflective coating 36 in the examples shown in FIGS. 5a, b.
  • the cover layer 38 can be applied by an isotropic coating process, as shown in FIG. 6, or by an anisotropic coating process, as shown in FIG. It goes without saying that the protective layer 37 can be applied not only to the collector mirror 17 but also to other structured reflecting optical elements of the projection exposure system 1 in order to protect them from the etching attack of a hydrogen plasma.
  • the protective layer can also be used in reflective optical elements that are designed to reflect radiation at wavelengths other than the EUV wavelength range.
  • the protective layer 37 can also serve to protect the structured surface 25a from an etching attack by chemical elements other than hydrogen. In this case, the materials from which the protective layer 37 is formed should be matched to the chemical elements from which the structured surface 25a is to be protected.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein reflektierendes optisches Element (17), insbesondere für eine Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage, umfassend: eine strukturierte Oberfläche (25a), die bevorzugt eine Gitterstruktur bildet, sowie eine reflektierende Beschichtung (36), die auf die strukturierte Oberfläche (25a) aufgebracht ist. Die reflektierende Beschichtung (36) überdeckt die strukturierte Oberfläche (25a) nicht geschlossen und das reflektierende optische Element (17) weist mindestens eine Schutzschicht (37) auf, welche die strukturierte Oberfläche (25a) geschlossen überdeckt. Die Erfindung betrifft auch eine Beleuchtungsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage, die mindestens ein solches reflektierendes optisches Element (17) aufweist, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer solchen Beleuchtungsoptik sowie ein Verfahren zum Bilden einer Schutzschicht (37) an einem solchen reflektierenden optischen Element (17).

Description

Reflektierendes optisches Element, Beleuchtungsoptik,
Projektionsbelichtungsanlage und Verfahren zum Bilden einer Schutzschicht
Bezugnahme auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 102020210553.7vom 20. August 2020, deren gesamter Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein reflektierendes optisches Element, insbesondere für eine Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage, umfassend: eine strukturierte Oberfläche, die bevorzugt eine Gitterstruktur bildet, sowie eine reflektierende Beschichtung, die auf die strukturierte Oberfläche aufgebracht ist. Die Erfindung betrifft auch eine Beleuchtungsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage, die mindestens ein solches reflektierendes optisches Element aufweist, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer solchen Beleuchtungsoptik sowie ein Verfahren zum Bilden einer Schutzschicht an einem optischen Element.
Aufgrund der geringen Transmission praktisch aller bekannten Materialien für Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich, d.h. bei Wellenlängen zwischen ca. 5 nm und ca. 30 nm, sind in einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV- Lithographie sowohl in deren Beleuchtungsoptik als auch in deren Projektionsoptik typischerweise ausschließlich reflektierende optische Elemente, insbesondere in Form von Spiegeln, enthalten. Die dort verwendeten Spiegel weisen ein Substrat auf, auf das eine reflektierende Beschichtung aufgebracht ist, um die EUV-Strahlung zu reflektieren. Die reflektierende Beschichtung kann als Mehrlagen-Beschichtung ausgebildet sein, welche für die Betriebswellenlänge als Interferenzschichtsystem wirkt. Für den Fall, dass die Betriebswellenlänge bei ca. 13,5 nm liegt, kann die reflektierende Mehrlagen-Beschichtung z.B. alternierende Schichten aus Molybdän und Silizium aufweisen. Die reflektierende Beschichtung kann unmittelbar auf das Material des Substrats aufgebracht sein, es ist aber auch möglich, dass zwischen der reflektierenden Beschichtung und dem Material des Substrats eine oder mehrere funktionelle Schichten angeordnet sind, die beispielsweise zum Schutz des Substrats, als Polierschicht oder als Haftvermittler dienen.
Das in der Umgebung der reflektierenden optischen Elemente vorhandene Rest-Gas absorbiert EUV-Strahlung und reduziert dadurch die Transmission beim Durchlaufen der Projektionsbelichtungsanlage. Aus diesem Grund werden Projektionsbelichtungsanlagen für die EUV-Lithographie typischerweise unter Vakuum-Bedingungen betrieben. Dem in der Vakuum-Umgebung vorhandenen Rest-Gas können geringe Mengen an Wasserstoff und/oder anderen reaktiven Gasen, z.B. Sauerstoff, beigemischt sein, die unter anderem eine Schutzwirkung oder Reinigungswirkung für die reflektierenden optischen Elemente erzielen und die nur eine geringe Absorption für die EUV-Strahlung aufweisen.
Im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage bildet sich in einer solchen Vakuum-Umgebung unter dem Einfluss der EUV-Strahlung typischerweise ein Wasserstoff-Plasma aus, d.h. es wird aktivierter Wasserstoff in Form von Wasserstoff-Ionen und Wasserstoff-Radikalen gebildet. Die Wasserstoff-Ionen bzw. die Wasserstoff-Radikale erzeugen einen Ätzangriff auf freiliegende Oberflächen von Komponenten, die in der Vakuum-Umgebung angeordnet sind.
Bei den freiliegenden Oberflächen kann es sich beispielsweise um freiliegende Oberflächenbereiche eines reflektierenden optischen Elements handeln, das an der dem Ätzangriff ausgesetzten Oberfläche z.B. Silizium enthalten kann. Durch den Ätzangriff kann es zur Bildung von leicht flüchtigen (volatilen) Stoffen wie z.B. SiHs, SiH4 (Silanen) an der Oberfläche kommen, was mit einem Abtrag der freiliegenden Oberflächen und gleichzeitig mit der Ablagerung der flüchtigen Stoffe auf optisch genutzten Flächen verbunden ist. Dies hat einen Reflektivitätsverlust bzw. eine Degradation der dort verwendeten Schicht- Materialien, ggf. bis hin zu Unterätzungen und großflächigen Defekten zur Folge. Beim Eindringen von atomarem Wasserstoff in das Material der (partiell) freiliegenden Oberfläche, beispielsweise eines Spiegel-Substrats, können zudem Verspannungen auftreten, die zu Schichtablösungen führen können. Atomarer Wasserstoff kann zudem in das frei liegende Material eindringen und sich an Defekten oder an Grenzflächen als molekularer Wasserstoff ansammeln, der nicht mehr austreten kann, was ebenfalls eine Schichtablösung zur Folge haben kann. Die reflektierende Beschichtung, insbesondere in Form von Doppellagen aus Mo/Si, kann als Schutzschicht gegen das Eindringen von Wasserstoff in dem von der reflektierenden Beschichtung überdeckten Oberflächenbereich dienen, solange die reflektierende Beschichtung geschlossen ist und nicht beispielsweise durch Oxidation verändert wird.
Reflektierende optische Elemente z.B. in Form von Spiegeln für Beleuchtungsoptiken von Projektionsbelichtungsanlagen können eine strukturierte Oberfläche in Form einer Gitterstruktur aufweisen. Die Gitterstruktur kann als Spektralfilter dienen, um Strahlung in einem Wellenlängenbereich auszufiltern, der unerwünscht ist und der beispielsweise im infraroten oder ultravioletten Wellenlängenbereich liegen kann. Für den Fall, dass die reflektierende Beschichtung auf eine solche strukturierte Oberfläche aufgebracht ist, tritt das Problem auf, dass dort ggf. Flanken mit einer Flankensteilheit gebildet werden, die so groß ist, dass die reflektierende Beschichtung beim Beschichten die strukturierte Oberfläche nicht vollständig überdeckt, so dass Lücken in der reflektierenden Beschichtung auftreten, an denen ein Ätz-Angriff in einem frei liegenden Oberflächenbereich der strukturierten Oberfläche auftreten kann.
Aus der DE 102018 220629 A1 ist ein Spiegel für eine Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem Spektralfilter in Form einer Gitterstruktur bekannt geworden. Die Gitterstruktur weist eine maximale Flankensteilheit im Bereich von 15° bis 60° auf. Die Gitterstruktur kann vollständig von einer geschlossenen Schutzschicht überdeckt sein, die eine Mehrzahl von Si-Mo-Doppellagen aufweist und die eine reflektierende Beschichtung bildet. Durch die geringe Flankensteilheit der Gitterstruktur wird die Bedeckung der Gitterstruktur bzw. der strukturierten Oberfläche mit der Schutzschicht verbessert und auf diese Weise die Wasserstoffstabilität des reflektierenden optischen Elements erhöht.
Bei der in der DE 102018220 629 A1 beschriebenen Lösung besteht das Problem, dass die maximalen Flankenwinkel der strukturierten Oberfläche bzw. der Gitterstruktur begrenzt sind, was einen Reflektivitätsverlust des optischen Elements zur Folge hat. Dieser Reflektivitätsverlust tritt z.B. aufgrund von Streulichtverlusten in diesem Flankenbereich auf, da hier die zu reflektierende Strahlung nicht in die durch die Optik vorgegebenen Richtungen reflektiert wird.
In der WO 2013/113537 A2 ist ein reflektierendes optisches Element zur Reflexion von EUV-Strahlung beschrieben, das ein Substrat aufweist, an dem auf mindestens einer Oberfläche ein Mehrlagen-Stapel gebildet ist, der eine Mehrzahl von alternierenden Materiallagen zur Reflexion von EUV-Strahlung aufweist. An der Oberfläche ist ein Spektralfilter in Form eines dreidimensionalen Profils in einem Maßstab gebildet, der deutlich größer ist als die Wellenlänge der EUV-Strahlung. Der Mehrlagen-Stapel weist einen Stapel oberflächentreuer (konformaler) Beschichtungen auf, der an dem Substrat nach der Bildung des dreidimensionalen Profils gebildet wird. In der WO 2013/113537 A2 ist beschrieben, dass Magnetron-Sputtern, das üblicherweise zum Aufbringen von Mehrlagen-Stapeln verwendet wird, zu einer hohen Oberflächenrauheit der jeweils aufgebrachten Lagen führt. Als Beschichtungsprozess zum Aufbringen des Mehrlagen-Stapels wird daher ein konformaler bzw. isotroper Beschichtungsprozesses in Form der Atomlagendeposition vorgeschlagen, der entlang des dreidimensionalen Profils im Wesentlichen konstante Schichtdicken erzeugt. Die Aufbringung einer reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung, die mehr als 50 Mo-Si-Doppellagen aufweisen kann, durch Atomlagenabscheidung ist jedoch sehr aufwändig.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein reflektierendes optisches Element, eine Beleuchtungsoptik, eine Projektionsbelichtungsanlage und ein Verfahren zum Bilden einer Schutzschicht anzugeben, die es ermöglichen, die strukturierte Oberfläche auf effiziente Weise vor einem Ätzangriff zu schützen.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein optisches Element der eingangs genannten Art, bei dem die reflektierende Beschichtung die strukturierte Oberfläche nicht geschlossen überdeckt und bei dem das reflektierende optische Element mindestens eine (zusätzliche) Schutzschicht aufweist, welche die strukturierte Oberfläche geschlossen überdeckt.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, an Stelle einer Schutzschicht in Form einer reflektierenden Beschichtung, die als geschlossene Schutzschicht dient und die eine geringe Flankensteilheit der strukturierten Oberfläche oder ein aufwändiges, oberflächentreues Beschichtungsverfahren erfordert, eine zusätzliche Schutzschicht aufzubringen, welche die strukturierte Oberfläche geschlossen überdeckt. Bei einer Ausführungsform weist die strukturierte Oberfläche, insbesondere die Gitterstruktur, eine maximale Flankensteilheit von mehr als 60°, bevorzugt von mehr als 80°, insbesondere von mehr als 90° auf. Die (maximale) Flankensteilheit wird hierbei relativ zu einer Tangente an die (lokale) Oberfläche des reflektierenden optischen Elements (z.B. der Oberfläche eines Substrats) bzw. bei einer Gitterstruktur im Bereich zwischen zwei Gitterstegen gemessen.
Wie dies in der DE 102018 220 629 A1 dargestellt ist, kann die Aufbringung der reflektierenden Beschichtung in Form einer Mehrlagen-Beschichtung bei einer derart hohen Flankensteilheit in der Regel nicht oberflächentreu erfolgen. Aufgrund der zusätzlichen Schutzschicht(en), welche die strukturierte Oberfläche geschlossen überdeckt/überdecken, kann die strukturierte Oberfläche dennoch effizient vor einem Ätzangriff geschützt werden. Auch eine Bedeckung von Flanken mit einer Flankensteilheit von mehr als 90°, d.h. einer unterätzten Flanke, wie sie z.B. beim nass-chemischen Ätzen gebildet werden kann, ist möglich.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Schutzschicht eine Dicke von z.B. 100 nm oder weniger, bevorzugt von 10 nm oder weniger, besonders bevorzugt von 5 nm oder weniger auf. Um bei der weiter oben beschriebenen Flankensteilheit eine geschlossene Schutzschicht zu erzeugen, ist es typischerweise erforderlich, diese mit einem vergleichsweise aufwändigen isotropen Beschichtungsverfahren aufzubringen. Für den Schutz der strukturierten Oberfläche vor einem Ätzangriff ist jedoch nur eine vergleichsweise geringe Dicke der Schutzschicht erforderlich. Die reflektierende Beschichtung, die in der Regel eine deutlich größere Dicke aufweist, kann hingegen mit einem nicht-isotropen Beschichtungsverfahren aufgebracht werden. Ein solches Beschichtungsverfahren ist weniger aufwändig, führt aber dazu, dass die reflektierende Beschichtung die strukturierte Oberfläche nicht geschlossen überdeckt. Bei einer weiteren Ausführungsform bildet die Beschichtung eine Mehrlagen- Beschichtung zur Reflexion von EUV-Strahlung. Eine solche Mehrlagen- Beschichtung weist typischerweise eine Mehrzahl von alternierenden Lagen aus einem Material mit einem hohen Brechungsindex bei der Betriebswellenlänge und ein Material mit einem niedrigen Brechungsindex bei der Betriebswellenlänge auf. Bei den Materialien kann es sich beispielsweise um Silizium und Molybdän handeln, abhängig von der Betriebswellenlänge sind aber auch andere Matenalkombinationen möglich.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Schutzschicht zwischen der strukturierten Oberfläche und der reflektierenden Beschichtung gebildet. Die Aufbringung der Schutzschicht unterhalb der reflektierenden Beschichtung ist günstig, da in diesem Fall die Schutzschicht praktisch keinen Reflektivitätsverlust erzeugt. Auch kann die Schutzschicht ggf. selbst strukturiert werden, beispielsweise um eine Sub-Gitterstruktur bzw. eine weitere Strukturierung der Gitterstruktur zu erzeugen, die sich unter der Schutzschicht befindet.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist auf die reflektierende Beschichtung eine Deckschicht aufgebracht. Die Deckschicht (cap layer) dient dazu, die darunter liegenden Lagen der reflektierenden Beschichtung vor weiteren Umwelt- Einflüssen zu schützen, beispielsweise vor Oxidation oder vor Zinn- Kontaminationen, die von einer EUV-Strahlungsquelle erzeugt werden. Auch kann das Material der Deckschicht so gewählt werden, dass Kontaminationen, insbesondere in Form von Zinn-Kontaminationen, ggf. von der Oberfläche der Deckschicht entfernt werden können. Die Deckschicht überdeckt in der Regel wie die reflektierende Beschichtung die strukturierte Oberfläche nicht geschlossen und wird typischerweise in einem nicht isotropen Beschichtungsverfahren aufgebracht. Bei einer weiteren Ausführungsform bildet die Deckschicht die Schutzschicht, welche die strukturierte Oberfläche vollständig überdeckt. Bei dieser Ausführungsform wird die Deckschicht typischerweise durch ein isotropes Beschichtungsverfahren aufgebracht und bildet eine Überbeschichtung, die auch die (ggf. steilen) Flanken der strukturierten Oberfläche bzw. der Gitterstruktur geschlossen überdeckt. Die Schutzschicht in Form der Deckschicht kann ggf. kombiniert werden mit einer weiteren Schutzschicht, die wie weiter oben beschrieben zwischen der reflektierenden Beschichtung und der strukturierten Oberfläche angeordnet ist. Wie dies bei Deckschichten üblich ist, absorbiert das Material der Schutz- bzw. Deckschicht einen Teil der EUV- Strahlung und reduziert daher die Reflektivität des reflektierenden optischen Elements. Die Deckschicht kann eine einzelne Lage bilden, es ist aber auch möglich, dass die Deckschicht selbst eine Mehrlagen-Beschichtung bildet, die zwei oder mehr Lagen aus unterschiedlichen Materialien aufweist.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die strukturierte Oberfläche in einer auf ein Substrat aufgebrachten funktionellen Schicht und/oder in dem Substrat gebildet. Die funktionelle Schicht ist typischerweise einfach zu bearbeiten (z.B. durch Spanen, Polieren, Strukturierung mittels Ätzen, ... ). Es versteht sich, dass auf das Substrat zusätzlich zu der funktionellen Schicht, die zur Bildung der strukturierten Oberfläche bearbeitet wird, auch andere funktionelle Schichten aufgebracht sein können. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine oder mehrere Schichten handeln, welche eine Bearbeitung zur Form der Passe des reflektierenden optischen Elements z.B. durch Spanen, Polieren, etc. ermöglichen. Bei der funktionellen Schicht kann es sich auch um eine Haftvermittlerschicht oder dergleichen handeln. Auch das Substrat des reflektierenden optischen Elements, das eine deutlich größere Dicke aufweist als die funktionellen Schicht(en), kann die strukturierte Oberfläche aufweisen. Es ist auch möglich, dass die strukturierte Oberfläche teilweise in der funktionellen Schicht und teilweise in dem Substrat gebildet ist. Bei einer weiteren Ausführungsform weist das Substrat und/oder die funktionelle Schicht mindestens ein Material auf, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend:, amorphes Silizium (aSi), Silizium (Si), Nickelphosphor (Ni: P), Metalle, insbesondere aus der Gruppe Titan (Ti), Platin (Pt), Gold (Au), Aluminium (AI), Nickel (Ni), Kupfer (Cu), Silber (Ag), Tantal (Ta), Wolfram (W) sowie deren Legierungen; Oxide, insbesondere aus der Gruppe Siliziumdioxid (SiC ), Aluminiumoxid (AIOX), Titanoxid (TiOx), Tantaloxid (TaOx), Nioboxid (NbOx), Zirkonoxid (ZrOx) und deren Kombinationen (z.B. Mischoxide, Keramiken, Gläser, Glaskeramiken, Verbundstoffe). Wie in der eingangs zitierten DE 10 2018 220 629 A1 beschrieben ist, haben sich diese Materialien insbesondere für die Komponenten einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage bewährt.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Schutzschicht mindestens ein Material auf, welches ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Metalle, insbesondere Kupfer (Cu), Kobalt (Co), Platin (Pt), Indium (Ir), Palladium (Pd), Ruthenium (Ru), Gold (Au), Wolfram (W), ... und deren Legierungen, Oxide, insbesondere Aluminiumoxid (AIOX), Zirkonoxid (ZrOx), Titanoxid (TiOx), Nioboxid (NbOx), Tantaloxid (TaOx), Hafniumoxid (HfOx), Chromoxid (CrOx), Carbide, Boride, Nitride, Silizide und deren Kombinationen (z.B. Mischoxide, Keramiken, Gläser, Glaskeramiken, Verbundstoffe). Die Schutzschicht kann aus einer einzelnen Lage gebildet sein, es ist aber auch möglich, dass die Schutzschicht selbst eine Mehrlagen-Beschichtung bildet, die zwei oder mehr Lagen aus unterschiedlichen Materialien aufweist.
Das Material bzw. die Materialien der Schutzschicht müssen mehrere Anforderungen erfüllen: Einerseits soll die Schutzschicht die Diffusion von molekularem Wasserstoff (H2), von Wasserstoff-Ionen (H+) sowie von Wasserstoff-Radikalen (H*) durch die (dünne) Schutzschicht möglichst vollständig verhindern. Andererseits soll die Schutzschicht bzw. deren Material keine chemische Reaktion mit H2, H+, H* sowie mit Zinn eingehen. Auch soll die Schutzschicht eine hohe Temperaturbeständigkeit sowie eine hohe Reduktionsund Oxidationsbeständigkeit, eine hohe EUV-Beständigkeit sowie eine hohe Resistenz gegenüber Reinigungsprozessen aufweisen, insbesondere für die Entfernung von Ablagerungen durch den Betrieb im System (z.B. Zinn).
Insbesondere für den Fall, dass die Schutzschicht unterhalb der reflektierenden Beschichtung aufgebracht wird, sollte die Schutzschicht keine Verschlechterung der Rauheit des Substrats bzw. der funktionellen Schicht bewirken, auf die diese aufgebracht wird. Auch ist es günstig, wenn die Schutzschicht bei einem so genannten Refurbishment-Prozess, bei dem eine alte Beschichtung abgetragen und durch eine neue Beschichtung ersetzt wird, auf vergleichsweise einfache Weise entfernt werden kann oder durch einen solchen Prozess nicht angegriffen oder nachteilig aufgeraut wird. Die weiter oben angegebenen Materialien erfüllen die meisten der weiter oben genannten Anforderungen.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das reflektierende optische Element als Kollektorspiegel für eine Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage ausgebildet. Ein solcher Kollektorspiegel kann beispielsweise eine oder mehrere ellipsoidale und/oder hyperboloide Reflexionsflächen aufweisen, die der Fläche mit der reflektierenden Beschichtung entsprechen. Die Reflexionsfläche des Kollektorspiegels kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, Gl), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit Beleuchtungsstrahlung beaufschlagt werden.
Der Kollektorspiegel weist typischerweise eine strukturierte Oberfläche in Form einer Gitterstruktur auf, die als Spektralfilter dient, um Falschlicht, d.h. Strahlung bei Wellenlängen außerhalb des EUV-Wellenlängenbereichs, z.B. im infraroten oder ultravioletten Wellenlängenbereich, zu unterdrücken. Es versteht sich, dass das reflektierende optische Element nicht zwingend als Kollektorspiegel ausgebildet sein muss, sondern dass es sich auch um ein anderes reflektierendes optisches Element handeln kann, das eine strukturierte Oberfläche aufweist.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage, umfassend: mindestens ein reflektierendes optisches Element, das wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist. Bei dem reflektierenden optischen Element kann es sich beispielsweise um den weiter oben beschriebenen Kollektorspiegel handeln.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, insbesondere für die EUV-Lithographie, umfassend: eine Beleuchtungsoptik, die weiter oben beschrieben ausgebildet ist, zur Überführung von Beleuchtungsstrahlung von einer Strahlungsquelle auf ein Retikel mit abzubildenden Strukturen, sowie eine Projektionsoptik zur Abbildung der Strukturen des Retikels auf einen Wafer.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Bilden einer Schutzschicht an einem reflektierenden optischen Element, das wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist, das Verfahren umfassend: Aufbringen der Schutzschicht auf die strukturierte Oberfläche oder auf die reflektierende Beschichtung mittels eines isotropen Beschichtungsverfahrens.
Wie weiter oben beschrieben wurde, kann mit Hilfe eines isotropen Beschichtungsverfahrens auch bei einer strukturierten Oberfläche, die Flanken mit einer hohen Flankensteilheit aufweist, eine geschlossene Schutzschicht aufgebracht werden. Im Gegensatz dazu kann die reflektierende Beschichtung mit Hilfe eines nicht isotropen Beschichtungsverfahrens aufgebracht werden, beispielsweise durch ein PVD-Beschichtungsverfahren wie Magnetron- Sputtern. Die Verwendung eines nicht-isotropen Beschichtungsverfahrens zum Aufbringen der reflektierenden Beschichtung ist vorteilhaft, da diese in der Regel eine (deutlich) größere Dicke aufweist als die Schutzschicht. Bei einer Variante ist das isotrope Beschichtungsverfahren ausgewählt aus der Gruppe umfassend: chemische Gasphasenabscheidung („chemical vapour deposition“, CVD), insbesondere Atomlagenabscheidung („atomic layer deposition“, ALD), oder physikalische Gasphasenabscheidung („physical vapour deposition“, PVD). Für den Fall, dass das Aufbringen der Beschichtung durch PVD erfolgt, ist typischerweise eine spezielle, gerichtete Geometrie erforderlich, welche die eigentliche Anisotropie dieser Verfahren verringert. Möglich sind hierbei Kombinationen aus mehreren Material-Quellen, die beispielsweise verkippt angeordnet sein können. In diesem Fall kann eine Steuerung der Beschichtungsraten durch eine Abschattung erfolgen, welche bestimmte Auftreffwinkel unterdrückt. Weiterhin ist eine Verkippung oder Schwenk-Bewegung des zu beschichtenden Spiegels möglich.
Die für das Aufbringen der Schutzschicht verwendeten isotropen Beschichtungsverfahren können bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen durchgeführt werden und ermöglichen so einen Schutz des Substrats. Die isotropen Beschichtungsverfahren ermöglichen es zudem, auch bei der weiter oben beschriebenen hohen Flankensteilheit auf der strukturierten Oberfläche eine Schutzschicht mit einem homogenen Bedeckungsgrad, d.h. mit einer im Wesentlichen konstanten Dicke, aufzubringen. Die oben beschriebenen isotropen Beschichtungsverfahren ermöglichen auch das Abscheiden der Schutzschicht mit einer vergleichsweise geringen Rauheit. Dies ist insbesondere für den Fall günstig, dass die Schutzschicht zwischen der strukturierten Oberfläche und der reflektierenden Beschichtung gebildet wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die E UV-Lithografie;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Prozessablaufs bei der Herstellung einer strukturierten Oberfläche, die eine Gitterstruktur bildet,
Fig. 3a, b schematische Darstellungen eines Details der strukturierten
Oberfläche von Fig. 2 mit Gitterflanken mit unterschiedlicher Flankensteilheit,
Fig. 4a, b schematische Darstellungen analog Fig. 3a, b mit einer auf die strukturierte Oberfläche aufgebrachten reflektierenden Beschichtung, welche die strukturierte Oberfläche nicht geschlossen überdeckt,
Fig. 5a, b schematische Darstellungen analog zu Fig. 3a, b mit einer
Schutzschicht, die zwischen der Gitterstruktur und der reflektierenden Beschichtung gebildet ist und die Gitterstruktur geschlossen überdeckt, Fig. 6 eine schematische Darstellung analog zu Fig. 5a, b, bei welcher die Schutzschicht auf die reflektierende Beschichtung aufgebracht ist und die Gitterstruktur geschlossen überdeckt, sowie
Fig. 7 eine schematische Darstellung analog zu Fig. 5a, bei welcher auf die reflektierende Beschichtung eine die Gitterstruktur nicht geschlossen überdeckende Deckschicht aufgebracht ist.
In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf Fig. 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile ist hierbei nicht einschränkend zu verstehen.
Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In Fig. 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der Fig. 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma)-Quelle oder um eine DPP (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma)-Quelle. Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free- Electron-Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektorspiegel 17 gebündelt. Bei dem Kollektorspiegel 17 kann es sich um einen Kollektorspiegel mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektorspiegels 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, Gl), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektorspiegel 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektorspiegel 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektorspiegel 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21 , welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der Fig. 1 nur beispielhaft einige dargestellt. Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator (Fly's Eye Integrator) bezeichnet. Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind. Bei dem in der Figur 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Der Kollektorspiegel 17 der Beleuchtungsoptik 4 weist zur Unterdrückung von Falschlicht eine strukturierte Oberfläche 25a auf, die eine Gitterstruktur 29 bildet. Die Gitterstruktur 29 dient als Spektralfilter, um Falschlicht in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich, beispielsweise im IR- Wellenlängenbereich, zu filtern.
Fig. 2 zeigt schematisch ein Beispiel für einen Verfahrensablauf bei der Herstellung der strukturierten Oberfläche 25a, die in einer funktionellen, durch Ätzen zu strukturierenden Schicht 25 des Kollektorspiegels 17 gebildet ist. Für die Strukturierung wird auf die funktionelle Schicht 25 zunächst flächig eine Strukturierungsschicht 26 in Form eines Fotolacks aufgebracht. Die Strukturierungsschicht 26 wird in einem nachfolgenden Schritt mit Hilfe eines Lasers 27 selektiv belichtet. In einem weiteren Schritt wird der belichtete Teil der Strukturierungsschicht 26 entfernt. Die Strukturierung der Strukturierungsschicht 26 kann auch auf andere Weise als durch Bestrahlung mittels eines Lasers 27 erfolgen. Beispielsweise kann die Strukturierungsschicht 26 in einem Lithographieprozess belichtet werden.
In einem sich anschließenden Ätzschritt wird die funktionelle Schicht 25 unter Verwendung der Strukturierungsschicht 26 als Ätzmaske selektiv geätzt, wobei sich an der funktionellen Schicht 25 die strukturierte Oberfläche 25a bildet. Die strukturierte Oberfläche 25a bildet die Gitterstruktur 29, deren Geometrie so gewählt ist, dass diese als Spektralfilter dient und Falschlicht bei Wellenlängen in einem jeweils vorgegebenen Wellenlängenbereich unterdrückt.
Die Strukturierung der funktionellen Schicht 25 kann mit Hilfe eines Trockenätz- Verfahrens oder mit Hilfe eines nasschemischen Ätz-Verfahrens erfolgen. Für Details dieser Ätz-Verfahren sei auf die eingangs zitierte DE 102018220 629 A1 verwiesen, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.
Fig. 3a zeigt ein in Fig. 2 gestrichelt dargestelltes Detail der strukturierten Oberfläche 25a nach dem Entfernen der Strukturierungsschicht 26. Die strukturierte Oberfläche 25a bzw. die Gitterstruktur 29 weist eine Mehrzahl von Gitterstegen 31 auf, die jeweils eine Oberseite 32 und Flanken 33 umfassen. Zwischen den Gitterstegen 31 sind jeweils Furchen 34 gebildet, die einen Boden 35 aufweisen. Die strukturierte funktionelle Schicht 25 mit der Gitterstruktur 29 ist auf einem Substrat 30 des Kollektorspiegels 17 gebildet.
Anders als dies in Fig. 2 und Fig. 3a dargestellt ist, kann die strukturierte Oberfläche 25a auch in dem Substrat 30 gebildet sein oder die strukturierte Oberfläche 25 kann teilweise in der funktionellen Schicht 25 und teilweise in dem Substrat 30 gebildet sein, wie dies in der DE 10 2018220 629 A1 beschrieben ist.
Die funktionelle Schicht 25 bzw. das Substrat 30 weisen mindestens ein Material auf, das sich gut bearbeiten bzw. gut durch Ätzen strukturieren lässt. Bei dem Material der funktionellen Schicht 25 bzw. des Substrat 30 kann es sich beispielsweise um amorphes Silizium (aSi), Silizium (Si), Nickelphosphor, Metalle, insbesondere aus der Gruppe Titan (Ti), Platin (Pt), Gold (Au), Aluminium (AI), Nickel (Ni), Kupfer (Cu), Silber (Ag), Tantal (Ta), Wolfram (W) , ... sowie deren Legierungen; Oxide, insbesondere aus der Gruppe Siliziumdioxid (SiO2), Aluminiumoxid (AIOX), Titanoxid (TiOx), Tantaloxid (TaOx), Nioboxid (NbOx), Zirkonoxid (ZrOx) und deren Kombinationen (z.B. Mischoxide, Keramiken, Gläser, Glaskeramiken, Verbundstoffe) handeln.
Die in Fig. 3a gezeigten Gitterstege 31 weisen jeweils Flanken 33 mit einer Flankensteilheit a von 90° auf. Die Flankensteilheit a wird in Bezug auf eine lokale Tangentialebene gemessen, die der Oberseite des Substrats 30 entspricht. Äquivalent hierzu kann die Flankensteilheit a der Flanke 33 auch gegen eine Tangentialebene gemessen werden, die dem Boden 35 der Furche 34 entspricht, die der Flanke 33 benachbart ist. Die Messung der Flankensteilheit a erfolgt gegenüber einer lokalen Tangentialebene, da die Oberfläche des Substrats 30 bzw. des Kollektorspiegels 17 nicht plan ist, sondern vielmehr eine in der Regel ellipsoidale und/oder hyperboloide Geometrie aufweist, wie dies weiter oben beschrieben wurde.
Fig. 3b zeigt einen Fall, bei dem die Flankensteilheit a bei mehr als 90° liegt, d.h. bei dem Flanke 33 einen Hinterschnitt bildet. Eine solche Flanke 33 mit einem Hinterschnitt kann beispielsweise beim (gerichteten) nass-chemischen Ätzen erzeugt werden.
Bei den in Fig. 3a, b gezeigten steilen Flanken 33 bzw. bei einer (maximalen) Flankensteilheit a von typischerweise mehr als ca. 60° kann beim Aufbringen einer reflektierenden Beschichtung 36 auf die strukturierte Oberfläche 25a durch ein herkömmliches Beschichtungsverfahren, z.B. durch Magnetron- Sputtern, keine geschlossene Überdeckung der strukturierten Oberfläche 25a mehr erfolgen, vielmehr kommt es zu Lücken in der Bedeckung durch die reflektierende Beschichtung 36 im Bereich der Flanken 33. Teilbereiche der strukturierten Oberfläche 25a liegen somit frei und sind, wie zuvor oben beschrieben, einem Ätz-Angriff durch molekularen Wasserstoff, durch Wasserstoff-Radikale und durch Wasserstoff-Ionen und/oder den oben beschriebenen Degradationen wie z.B. Oxidation ausgesetzt. Weist das Material der funktionellen Schicht 25 Silizium auf, bilden sich bei einem solchen Ätz-Angriff Silane (z.B. SiF , SiFU), die sich auf optisch genutzten Flächen niederschlagen, was zu einem Reflektivitätsverlust bzw. zur Degradation der dort verwendeten Schicht-Materialien, ggf. bis hin zu Unterätzungen und großflächigen Defekten führen kann.
Um die funktionelle Schicht 25 vor dem Ätz-Angriff von reaktivem Wasserstoff zu schützen, ist bei den in Fig. 5a, b gezeigten Beispielen zwischen der strukturierten Oberfläche 25a und der reflektierenden Beschichtung 36 eine Schutzschicht 37 gebildet. Im Gegensatz zur reflektierenden Beschichtung 36 überdeckt die Schutzschicht 37 die strukturierte Oberfläche 25a geschlossen, d.h. vollflächig und ohne Lücken im Bereich der Flanken 33.
Um die geschlossene Überdeckung der strukturierten Oberfläche 25a durch die Schutzschicht 37 zu erreichen, wird die Schutzschicht 37 mit einem isotropen Beschichtungsverfahren aufgebracht bzw. abgeschieden. Bei dem isotropen Beschichtungsverfahren handelt es sich im gezeigten Beispiel um Atomlagendeposition, es kann aber auch ein anderes isotropes CVD- Beschichtungsverfahren oder ein PVD-Beschichtungsverfahren mit einer geeignet gewählten, gerichteten Geometrie zu diesem Zweck eingesetzt werden, welche die typischerweise vorhandene Anisotropie des PVD- Verfahrens verringert. Möglich sind z.B. Kombinationen aus mehreren Material- Quellen, die beispielsweise verkippt angeordnet sein können. In diesem Fall kann eine Steuerung der Beschichtungsraten durch eine Abschattung erfolgen, welche bestimmte Auftreffwinkel unterdrückt. Weiterhin ist eine Verkippung oder Schwenk-Bewegung des zu beschichtenden optischen Elements 17 möglich.
Die Dicke d der Schutzschicht 37 liegt im gezeigten Beispiel bei ca. 5 nm und überschreitet in der Regel eine Dicke von 100 nm nicht. Aufgrund der vergleichsweise geringeren Dicke der Schutzschicht 37 sowie aufgrund der etwas geringeren Anforderungen an die Schichtdickenkontrolle im Vergleich zur reflektierenden Beschichtung 36 kann das isotrope Beschichtungsverfahren mit einem vergleichsweise überschaubaren Aufwand durchgeführt werden.
Bei der reflektierenden Beschichtung 36 handelt es sich um eine Mehrlagen- Beschichtung zur Reflexion der EUV-Strahlung 16, die eine Mehrzahl von Doppellagen aufweist, die aus Molybdän und Silizium gebildet sind. Die Anzahl der Doppellagen kann in der Größenordnung von beispielsweise 30 bis 80 liegen, aber auch größer oder kleiner sein. Entsprechend weist die reflektierende Mehrlagen-Beschichtung 36 eine erhebliche Dicke auf. Das Aufbringen der reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung 35 mittels eines isotropen Beschichtungsverfahrens, beispielsweise durch Atomlagenabscheidung, wäre daher sehr aufwändig.
Die Schutzschicht 37 kann eine einzige Lage aufweisen, es ist aber auch möglich, dass die Schutzschicht 37 wie die reflektierende Beschichtung 36 mehrere Lagen aus unterschiedlichen Materialien aufweist. Grundsätzlich sollte das Material bzw. sollten die Materialien der Schutzschicht 37 eine die Diffusion von molekularem Wasserstoff, von Wasserstoff-Ionen sowie von Wasserstoff- Radikalen durch die Schutzschicht 37 möglichst vollständig verhindern und auch keine chemische Reaktion mit diesen Wasserstoff-Spezies sowie mit anderen kontaminierenden Stoffen wie z.B. Zinn eingehen. Die Schutzschicht 37 weist zu diesem Zweck typischerweise mindestens ein Material auf, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Metalle, insbesondere aus der Gruppe Kupfer (Cu), Kobalt (Co), Platin (Pt), Indium (Ir), Palladium (Pd), Ruthenium (Ru), Gold (Au), Wolfram (W), ... sowie deren Legierungen, Oxide, insbesondere aus der Gruppe Aluminiumoxid (AlOx), Zirkonoxid (ZrOx), Titanoxid (TiOx), Nioboxid (NbOx), Tantaloxid (TaOx), Hafniumoxid (HfOx), Chromoxid (CrOx), Carbide, Boride, Nitride, Silizide und deren Kombinationen (z.B. Mischoxide, Keramiken, Gläser, Glaskeramiken, Verbundstoffe). Insbesondere für den Fall, dass die Schutzschicht 37 zwischen der strukturierten Oberfläche 25a und der reflektierenden Beschichtung 36 gebildet ist, ist es günstig, wenn die Schutzschicht 37 eine geringe Rauheit aufweist.
Fig. 6 zeigt einen Kollektorspiegel 17, bei dem die Schutzschicht 37 eine Deckschicht bildet, die auf die reflektierende Mehrlagen-Beschichtung 36 mit Hilfe eines isotropen Beschichtungsverfahrens aufgebracht ist. Die Schutzschicht 37 überdeckt in diesem Fall sowohl die reflektierende Beschichtung 36 als auch einen Teilbereich der strukturierten Oberfläche 25a, der nicht von der reflektierenden Beschichtung 36 überdeckt wird, vollflächig und geschlossen. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel weist die Schutzschicht 37 ebenfalls eine geringe Dicke d von weniger als ca. 10 nm auf und ist aus einem Material oder einer Matenalkombination gebildet, welches eine vergleichsweise geringe Absorption für EUV-Strahlung 16 aufweist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Schutzschicht 37 die Reflektivität des Kollektorspiegels 17 nicht zu stark reduziert.
Fig. 7 zeigt ein Beispiel eines Kollektorspiegels 17, bei dem die Schutzschicht 37 wie in Fig. 5a, b zwischen der strukturierten Oberfläche 25a und der reflektierenden Beschichtung 36 gebildet ist. Zusätzlich ist auf die reflektierende Beschichtung 36 eine Deckschicht 38 aufgebracht. Im Gegensatz zu Fig. 6 bildet die in Fig. 7 gezeigte Deckschicht 38 keine vollständige Schutzschicht, da diese die strukturierte Oberfläche 25a nicht geschlossen überdeckt, sondern Lücken aufweist, wie dies auch bei der reflektierenden Beschichtung 36 der Fall ist. Die Deckschicht 38 kann beispielsweise aus einem der weiter oben in Zusammenhang mit der Schutzschicht 37 beschriebenen Materialien gebildet sein. Grundsätzlich kann auch bei den in Fig. 5a, b gezeigten Beispielen eine Deckschicht 38 auf die reflektierende Beschichtung 36 aufgebracht sein. Die Deckschicht 38 kann durch ein isotropes Beschichtungsverfahren aufgebracht sein, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, oder die durch ein anisotropes Beschichtungsverfahren, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Es versteht sich, dass die Schutzschicht 37 nicht nur bei dem Kollektorspiegel 17 sondern auch bei anderen strukturierten reflektierenden optischen Elementen der Projektionsbelichtungsanlage 1 aufgebracht werden kann, um diese vor dem Ätz-Angriff eines Wasserstoff-Plasmas zu schützen. Auch kann die Schutzschicht bei reflektierenden optischen Elementen eingesetzt werden, die zur Reflexion von Strahlung bei anderen Wellenlängen als dem EUV- Wellenlängenbereich ausgebildet sind. Die Schutzschicht 37 kann auch zum Schutz der strukturierten Oberfläche 25a vor einem Ätz-Angriff von anderen chemischen Elementen als Wasserstoff dienen. In diesem Fall sollten die Materialien, aus denen die Schutzschicht 37 gebildet wird, an die chemischen Elemente angepasst werden, vor der die strukturierte Oberfläche 25a geschützt werden soll.

Claims

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Patentansprüche Reflektierendes optisches Element (17), insbesondere für eine Beleuchtungsoptik (4) einer Projektionsbelichtungsanlage (1 ), umfassend: eine strukturierte Oberfläche (25a), die bevorzugt eine Gitterstruktur (29) bildet, sowie eine reflektierende Beschichtung (36), die auf die strukturierte Oberfläche (25a) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Beschichtung (36) die strukturierte Oberfläche (25a) nicht geschlossen überdeckt, und dass das reflektierende optische Element (17) mindestens eine Schutzschicht (37) aufweist, welche die strukturierte Oberfläche (25a) geschlossen überdeckt. Reflektierendes optisches Element nach Anspruch 1 , bei dem die strukturierte Oberfläche (25a), insbesondere die Gitterstruktur (29), eine maximale Flankensteilheit (a) von mehr als 60°, bevorzugt von mehr als 80°, insbesondere von mehr als 90° aufweist. Reflektierendes optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schutzschicht (37) eine Dicke (d) von 100 nm oder weniger, bevorzugt von 10 nm oder weniger, besonders bevorzugt von 5 nm oder weniger aufweist. Reflektierendes optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die reflektierende Beschichtung (36) eine Mehrlagen- Beschichtung zur Reflexion von EUV-Strahlung (16) bildet. Reflektierendes optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schutzschicht (37) zwischen der strukturierten Oberfläche (25a) und der reflektierenden Beschichtung (36) gebildet ist. Reflektierendes optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem auf die reflektierende Beschichtung (36) eine Deckschicht (38) aufgebracht ist. Reflektierendes optisches Element nach Anspruch 6, bei dem die Schutzschicht (37) die Deckschicht bildet, welche die strukturierte Oberfläche (25a) vollständig überdeckt. Reflektierendes optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die strukturierte Oberfläche (25a) in einer auf ein Substrat (30) aufgebrachten funktionellen Schicht (25) und/oder in dem Substrat (30) gebildet ist. Reflektierendes optisches Element nach Anspruch 8, bei dem die funktionelle Schicht (25) und/oder das Substrat (30) mindestens ein Material aufweist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: amorphes Silizium (aSi), Silizium (Si), Nickelphosphor (Ni:P), Metalle, insbesondere aus der Gruppe Titan (Ti), Platin (Pt), Gold (Au), Aluminium (AI), Nickel (Ni), Kupfer (Cu), Silber (Ag), Tantal (Ta), Wolfram (W) sowie deren Legierungen; Oxide, insbesondere aus der Gruppe Siliziumdioxid (SiO2), Aluminiumoxid (AlOx), Titanoxid (TiOx), Tantaloxid (TaOx), Nioboxid (NbOx), Zirkonoxid (ZrOx) und deren Kombinationen, insbesondere Mischoxide, Keramiken, Gläser, Glaskeramiken, Verbundstoffe. Reflektierendes optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schutzschicht (37) mindestens ein Material aufweist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Metalle, insbesondere aus der Gruppe Kupfer (Cu), Kobalt (Co), Platin (Pt), Indium (Ir), Palladium (Pd), Ruthenium (Ru), Gold (Au), Wolfram (W) sowie deren Legierungen, Oxide, insbesondere aus der Gruppe Aluminiumoxid (AIOX), Zirkonoxid (ZrOx), Titanoxid (TiOx), Nioboxid (NbOx), Tantaloxid (TaOx), Hafniumoxid (HfOx), Chromoxid (CrOx), Carbide, Carbonitride, Boride, Nitride, Silizide und deren Kombinationen, insbesondere Mischoxide, Keramiken, Gläser, Glaskeramiken, Verbundstoffe. Reflektierendes optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das als Kollektorspiegel (17) für eine Beleuchtungsoptik (4) einer Projektionsbelichtungsanlage (1 ) ausgebildet ist. Beleuchtungsoptik (4) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1 ), umfassend: mindestens ein reflektierendes optisches Element (17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) für die Mikrolithographie, umfassend: eine Beleuchtungsoptik (4) gemäß Anspruch 12 zur Überführung von Beleuchtungsstrahlung (16) von einer Strahlungsquelle (3) auf ein Retikel (7) mit abzubildenden Strukturen, sowie eine Projektionsoptik (10) zur Abbildung der Strukturen des Retikels (7) auf einen Wafer (13). Verfahren zum Bilden einer Schutzschicht (37) an einem reflektierenden optischen Element (17) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , umfassend: Aufbringen der Schutzschicht (37) auf die strukturierte Oberfläche (25a) oder auf die reflektierende Beschichtung (36) mittels eines isotropen Beschichtungsverfahrens. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das isotrope Beschichtungsverfahren ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: chemische 27
Gasphasenabscheidung, insbesondere Atomlagenabscheidung, oder physikalische Gasphasenabscheidung.
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