WO2023099308A1 - Verfahren zum erzeugen einer lokalen dickenänderung einer beschichtung, spiegel und euv-lithographiesystem - Google Patents

Verfahren zum erzeugen einer lokalen dickenänderung einer beschichtung, spiegel und euv-lithographiesystem Download PDF

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WO2023099308A1
WO2023099308A1 PCT/EP2022/082975 EP2022082975W WO2023099308A1 WO 2023099308 A1 WO2023099308 A1 WO 2023099308A1 EP 2022082975 W EP2022082975 W EP 2022082975W WO 2023099308 A1 WO2023099308 A1 WO 2023099308A1
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coating
local
thickness
substrate
mirror
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PCT/EP2022/082975
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Matthias Kaes
Martin Noah
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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    • G21K1/062—Devices having a multilayer structure

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a local change in thickness of a coating for reflecting radiation, in particular for reflecting EUV radiation, which is applied to a substrate of a mirror.
  • the invention also relates to a mirror, comprising: a substrate and a coating applied to the substrate for reflecting radiation, in particular for reflecting EUV radiation, and an EUV lithography system with at least one such mirror.
  • the local thickness of a coating for reflecting radiation can deviate from a local setpoint thickness or from a design layer thickness profile.
  • the deviation of the local thickness from the desired thickness can be attributed to coating errors when the coating is applied to the substrate, for example.
  • the deviation can adversely affect its optical performance, for example its imaging properties.
  • the coating is a multi-layer coating that has a predetermined number of subsystems (e.g. in the form of pairs of layers) each with an identical thickness, the thickness of each subsystem affecting the reflectivity of the coating, in particular affects the wavelength at which the coating exhibits maximum reflectivity.
  • a deviation of the (local) total thickness of the coating from the (local) target thickness therefore leads to a corresponding deviation in the thickness of a respective subsystem (period length or period thickness), which affects the reflectivity or the spectral response of the coating affects.
  • US Pat. No. 6,635,391 B2 and US Pat. No. 7,049,033 B2 propose direct modulation of the complex-valued reflectivity of a multi-layer coating in order to produce a mask (reticle) for EUV lithography.
  • a locally localized energy source is used, for example in the form of a focused electron or ion beam, which instantaneously writes a pattern in the multilayer reflective coating.
  • the energy input causes a locally limited interdiffusion between the layers of the multi-layer coating, which leads to compaction and thus to a contraction of the period length of the multi-layer coating.
  • the degree of compaction is determined by the energy dose introduced. In this way, an adjustable variation of the phase and the amplitude of the reflected field is to be generated, which makes the application of a structured absorber layer to the mask superfluous.
  • US Pat. No. 6,821,682 B1 and EP 1336130 A2 describe a method for repairing local defects in multilayer coatings of a reticle for EUV lithography.
  • the method changes the thickness of the coating near the local defect by applying energy to the coating.
  • the thickness of the coating is adjusted locally to correct for perturbation of the reflected field. Repairing the defect may consist, for example, of flattening a hump or widening the sides of a depression.
  • US 6,844,272 B2 describes the correction of local errors in the shape of an optical surface by irreversibly, i.e. permanently changing the local density of the surface or layers in the vicinity of the surface, which results in a change in the height of the optical surface.
  • the change in local density leads to irreversible local expansion or irreversible local contraction of a substrate or a coating applied to the substrate.
  • the change in height can be caused, for example, by interdiffusion or by a chemical reaction between adjacent layers of the coating, which is generated by a local energy input.
  • the energy can be introduced, for example, with an ion beam, an electron beam or a laser beam.
  • the object of the invention is to provide a method for producing a local change in thickness of a coating, a mirror and an EUV lithography system which have improved optical performance.
  • This object is achieved by a method of the type mentioned at the outset, comprising: generating the local thickness change by introducing a local energy input into the coating, which causes the coating to compact or expand, to generate a local target thickness of the coating that corresponds to a local target -Reflectivity of the mirror matches.
  • US Pat. No. 6,844,272 B2 describes how local defects in the shape of an optical surface can be corrected by changing the local density of the material of a coating applied to a substrate, which results in local expansion or local contraction of the coating .
  • a correction of the surface shape of the optical surface by contraction or expansion leads to an undesirable change in the local reflectivity of the coating in a multi-layer coating in which the reflection takes place by interference, since the period thickness or the period length of subsystems of the reflective coating, e.g. in the form of pairs of adjacent layers with different refractive indices changes here.
  • the local thickness change is used to set the local target thickness, which corresponds to the thickness design of the coating, and thus the desired local target reflectivity of the mirror.
  • the local reflectivity properties of the mirror can be adjusted in a targeted manner.
  • the spectral response ie the wavelength at which the mirror has its reflectivity maximum, can also be adapted to the useful wavelength to be reflected.
  • heat is introduced locally into the coating and possibly also into the substrate in order to locally increase the temperature of the coating.
  • the local increase in temperature leads to irreversible local expansion (increase in thickness) or irreversible local contraction (decrease in thickness) of the coating.
  • Whether the coating contracts or expands when the energy is input depends on the type of coating material. In particular, it is important whether new materials are formed during the interdiffusion or chemical reaction caused by the energy input between materials of adjacent layers, which have a higher density or a lower density than the materials before the energy input.
  • the method comprises: applying the coating to the substrate, either the coating being applied with a local thickness that is greater than the local target thickness of the coating if the local energy input causes compaction of the coating, or wherein the Coating is applied with a local thickness that is smaller than the local target thickness of the coating when the local energy input causes an expansion of the coating. It is known from the coating or it is determined in advance by experiments how it behaves under an input of energy or when the temperature is increased (compaction or expansion). If the coating compacts, a thicker one is targeted Coating applied as target thickness design requires. If the coating expands as the temperature increases, a thinner coating is applied in a targeted manner than is specified by the target thickness design.
  • the excess or the allowance for the layer thickness can be, for example, between approximately 0.05% and 0.5% of the local target thickness of the coating. Due to the oversize when applying the coating, it is possible, in the case of a coating that reacts to an energy input with a contraction, to correct deviations from the local target thickness in which the local actual thickness of the coating is greater than the local target -Thickness. This applies accordingly to a coating that reacts to an energy input with an expansion, i.e. without the lead, only deviations from the local target thickness could be compensated for in which the local thickness of the coating is smaller than the local target thickness.
  • the thickness of a respective pair of layers is also scaled: For example, when the thickness of the coating is increased by 0.5%, the period thickness of the applied subsystems or pairs of layers is increased by 0.5% in each case.
  • the number of pairs of layers applied is usually not changed, since with a sufficient number of, for example, more than 50 pairs of layers, the variation in the number of pairs of layers has little or no effect on the reflectivity of the coating.
  • the temperatures at downstream steps in the process chain are lower than the temperatures that are generated by the energy input in the method described here.
  • the method comprises: changing a surface shape of the substrate by introducing a local energy input into the substrate, with the local thickness change of the coating being produced before and/or after changing the surface shape of the substrate.
  • the change in the surface shape of the substrate typically occurs after the coating has been applied to the substrate.
  • the local energy input is typically introduced by means of a processing beam, which penetrates the coating and leads to an irreversible change in the local substrate density in an underlying volume region of the substrate, typically to a local compaction of the substrate material.
  • the associated local change in density of the substrate causes a deformation of the surface of the mirror and makes it possible to adapt the surface shape of the substrate to a desired surface shape.
  • the local energy input into the substrate when changing the surface shape has little or no effect on the local thickness of the coating.
  • the method described above for generating the local thickness change or for producing the local target thickness of the coating can be carried out before the step of changing the surface shape, without a correction being necessary.
  • a strong local energy input into the substrate is generated to increase the throughput times when changing the surface shape
  • a comparatively large temperature increase is also the result in the coating, whereby temperature peaks can occur depending on the dose distribution when energy is input into the substrate , which is the local thickness of the Coating and thus the local reflectivity of the mirror changed in a way that depends on the dose distribution.
  • This problem can be addressed in a number of ways, as described in more detail below.
  • the method includes: determining a local actual thickness of the coating by measuring a local actual reflectivity of the coating.
  • the reflectivity that the coating has for the radiation to be reflected can be measured with spatial resolution in order to record an actual reflectivity profile of the mirror.
  • the local (actual) reflectivity of the mirror or the coating is known to depend on the local (actual) thickness of the coating, since the (wavelength-dependent) reflectivity and thus the reflectivity at the useful wavelength of the period length or the period thickness of the coating or on individual pairs of layers of the coating (see above).
  • areas can be identified by comparison with a target reflectivity profile of the coating, at which the local actual thickness deviates from the local target thickness of the coating.
  • the local change in thickness is generated in these areas in order to generate the local setpoint reflectivity of the mirror.
  • the local change in thickness corresponds to a deviation between the local target thickness and the local actual thickness.
  • the local change in thickness is selected in such a way that the target thickness of the coating is set based on the measured actual thickness.
  • the generation of the local thickness change to achieve the local target thickness of the coating can basically at any time in the process chain after the application Coating done.
  • the local thickness change can be produced before the step of changing the surface shape of the substrate, described above. This makes sense in particular if the local thickness of the coating is not changed or only slightly changed by changing the surface shape of the substrate.
  • the local thickness change can only be produced after the surface shape of the substrate has been changed.
  • the local actual thickness of the coating can be measured after changing the surface shape of the substrate.
  • a local thickness change can be generated which corresponds to the deviation between the measured local actual thickness and the local target thickness and which corrects both coating errors and errors in the thickness of the coating due to the changing surface shape of the substrate.
  • an additional local thickness change of the coating to be expected when changing the surface shape of the substrate is determined and the additional local thickness change to be expected from changing the surface shape of the substrate is compensated when the local thickness change is generated.
  • a local temperature distribution and an associated expected additional local thickness change of the coating are determined on the basis of the known dose distribution that is generated when the surface shape of the substrate is changed.
  • the local thickness change is generated, which can take place before or after the surface shape is changed, the expected additional local thickness change that occurs when the surface shape is changed is compensated.
  • the local actual thickness of the coating can be determined before the surface shape is changed by measuring a local actual reflectivity of the coating can be determined.
  • the local change in thickness also corresponds to a deviation between the local desired thickness and the local actual thickness, the local desired thickness taking into account the additional local change in thickness to be expected when changing the surface shape.
  • the coating and/or the substrate is irradiated with a processing beam for the local introduction of the energy input.
  • a processing beam is directed at the coating or at the surface of the substrate.
  • the processing beam can raster or scan the coating or the surface of the substrate.
  • the energy of the processing beam for generating the local thickness change is selected in such a way that its effective range is slightly greater than the thickness of the coating, i.e. the effective range is just below the surface of the substrate, so that the coating covers its entire thickness can be irradiated.
  • the energy input into the coating to produce the local thickness change and also the energy input into the substrate to change the surface shape of the substrate can be introduced by means of one and the same processing beam, for example by means of an electron beam.
  • the machining beam or the electron beam has a different acceleration voltage and thus a different energy.
  • the acceleration voltage or the energy influences the effective penetration depth of the electron beam into the coating or the substrate:
  • a change in the surface shape of the substrate typically occurs at greater acceleration voltages than the local change in thickness of the coating (e.g. in the range 5 kV-20 kV).
  • the processing beam is selected from the group consisting of: ion beam, electron beam and laser beam.
  • the local energy input can be effected by irradiation with an electron beam, a particle beam, for example an ion beam, or by irradiation with light or with radiation in general.
  • heat can be coupled more effectively into the coating or into the substrate with an electron beam than with light, for example with a laser beam.
  • the choice of current when generating the electron beam can also be used to specify the thermal power coupled into the coating.
  • the applied energy dose is important for the local change in thickness or for the compaction or expansion that is produced.
  • the energy dose introduced depends on the temperature to which the coating is heated at a particular position and how long the coating is kept at this temperature.
  • the dwell time of the processing beam at a particular position of the coating therefore influences local compaction or expansion of the coating at a particular position.
  • the dwell time of the processing beam which leads to a desired compaction or expansion, also depends on the intensity of the processing beam, which can also be adjusted if necessary, e.g. via the electron current (see above).
  • the method includes: determining a dwell time of the processing beam when irradiating a respective position of the coating, which brings about the local change in thickness of the coating.
  • the local dwell time of the processing beam at a particular position of the coating determines the degree of the local change in thickness. Longer residence times usually lead to a larger local change in thickness, unless saturation occurs.
  • the dwell time of the processing beam can be determined using a calibration curve which directly relates the local thickness change and the dwell time (for a given intensity and energy of the processing beam).
  • the dwell time of the processing beam is calculated based on a predefined relationship between the dwell time and a temperature at the respective position of the coating and based on a predefined relationship between a holding time at a predefined temperature at the respective position of the coating and the local change in thickness of the coating certainly.
  • the local change in thickness depends not only on the temperature that is reached at a particular position of the coating, but also on the holding time or the dwell time.
  • the dwell time is determined using two calibration curves, the first of which defines a predetermined relationship between the dwell time and the temperature at a particular position on the coating, and the second of which defines a predetermined relationship between a dwell time at a predetermined temperature and defined by the local thickness change. It goes without saying that the dwell time can alternatively be determined directly by a predetermined relationship to the local change in thickness (see above).
  • the method comprises: cooling the coating and/or the substrate while the local energy input is being introduced.
  • cooling can be implemented with the help of a gas flow, for example be passed over the surface of the coating or substrate.
  • a further aspect of the invention relates to a mirror of the type mentioned above, in which the coating has a local target thickness which corresponds to a local target reflectivity of the optical element, the local target thickness according to the method for generating a local thickness change has been produced or manufactured according to one of the preceding claims.
  • a mirror has a high optical performance since it has the desired local reference reflectivity or spectral response.
  • a material of the substrate is selected from the group comprising: silicate glass, in particular quartz glass doped with titanium dioxide, or glass ceramic, the material in particular having a thermal expansion coefficient of less than 100 ppb/K at 22°C.
  • the material of the substrate is preferably a material that allows the surface shape to be changed by compaction or, if applicable, expansion when irradiated with a processing beam, for example with an electron beam.
  • Such a substrate material is quartz glass doped with titanium dioxide, which typically has a silicate glass content of more than 90%.
  • a commercially available silicate glass is sold by Coming Inc. under the trade name ULE®.
  • a glass ceramic can be used in which the ratio of the crystal phase to the glass phase is adjusted in such a way that the thermal expansion coefficients of the different phases just cancel each other out, so that these substrate materials also have an extremely low thermal expansion (of less than 100 ppm/K at 22°C) and are therefore particularly suitable for substrates of EUV mirrors.
  • Such glass ceramics are sold, for example, under the trade name Zerodur® by the company Schott AG or under the trade name Clearceram® by Ohara Inc.
  • the coating forms a multilayer coating having a plurality of alternating layers of low refractive index material and high refractive index material.
  • a multi-layer coating forms an interference layer system which is used to reflect radiation, for example EUV radiation.
  • the materials of the alternating layers depend on the useful wavelength at which the mirror is operated. If the useful wavelength is around 13.5 nm, the layers are usually silicon and molybdenum, which are applied alternately or in pairs to the surface of the substrate. Depending on the useful wavelength, other material combinations such as molybdenum and beryllium, ruthenium and beryllium or lanthanum and B4C are also possible.
  • the spectral response or the reflectivity of the mirror depends on the period thickness of the respective pairs of layers made of the two different materials.
  • a further aspect of the invention relates to an EUV lithography system, comprising: at least one mirror which is embodied as described above.
  • the EUV lithography system can be an EUV lithography system for exposing a wafer or another optical arrangement that uses EUV radiation, for example an EUV inspection system, for example for the inspection of masks used in EUV lithography, wafers or the like.
  • the mirror can be arranged in a projection system of the EUV lithography system in order to image a pattern on a mask onto the wafer.
  • FIG. 1 shows a schematic meridional section of a projection exposure system for EUV projection lithography
  • FIG. 2a shows a schematic representation of a multi-layer coating applied to a substrate with a thickness allowance
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a local change in thickness for generating a target thickness distribution of the coating
  • FIG. 4a, b schematic illustrations of calibration curves for determining a local dwell time of an electron beam for generating a desired local thickness change during the irradiation of the coating shown in FIG. 2b, 5a, b schematic representations of an additional local change in thickness of the coating caused by the irradiation of the substrate and a local change in thickness for generating a target thickness distribution of the coating which takes the additional local change in thickness into account,
  • 6a, b schematic representations of an additional local thickness change of the coating to be expected as a result of the irradiation of the substrate and a local thickness change for generating a desired thickness distribution of the coating, which takes into account the expected local thickness change.
  • an illumination system 2 of the projection exposure system 1 has, in addition to a light or radiation source 3, illumination optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6.
  • the light source 3 can also be provided as a separate module from the rest of the illumination system. In this case the lighting system does not include the light source 3 .
  • a reticle 7 arranged in the object field 5 is illuminated.
  • the reticle 7 is held by a reticle holder 8 .
  • the reticle holder 8 can be displaced in particular in a scanning direction via a reticle displacement drive 9 .
  • an illumination system 2 of the projection exposure system 1 has, in addition to a light or radiation source 3, illumination optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6.
  • the light source 3 can also be provided as a separate module from the rest of the illumination system . In this case the lighting system does not include the light source 3 .
  • 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 a projection system 10.
  • the projection system 10 is 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, illumination radiation or Illumination light is called.
  • the useful radiation has a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm.
  • the radiation source 3 can be a plasma source, for example an LPP source (laser produced plasma, plasma generated with the aid of a laser) or a DPP Source (Gas Discharged Produced Plasma). 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° become.
  • 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 includes a deflection mirror 19 and a first facet mirror 20 arranged downstream of this in the beam path act bundle influencing effect.
  • the deflection mirror 19 can be designed as a spectral filter, which separates a useful light wavelength of the illumination radiation 16 from stray light of a different wavelength.
  • the first facet mirror 20 includes 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 a honeycomb condenser (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 system 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 system 10 comprises 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 system 10 involves doubly obscured optics.
  • the projection optics 10 has an image-side numerical aperture which is greater than 0.4 or 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 a highly reflective coating for the illumination radiation 16 (EUV radiation).
  • the mirror M4 has a substrate 25 and a multi-layer coating 26 that is highly reflective for the EUV radiation 16 .
  • the substrate 25 is formed from quartz glass which is doped with titanium dioxide (ULE®).
  • the substrate 25 can also be formed from another material that has a low coefficient of thermal expansion, which should typically be less than 100 ppb/K at 22°C.
  • the reflective multi-layer coating 26 is applied to the substrate 25 and has a plurality of alternating layers 27a, 27b made of a material with a low refractive index and a material with a high refractive index.
  • the layers 27a, 27b are silicon and molybdenum, which are applied in pairs one above the other on a surface 25a of the substrate 25. Additional functional layers of the coating 26 are not shown in FIGS. 2a-c.
  • the coating 26 is applied to the substrate 25 using a conventional method for depositing thin layers 27a, 27b, for example by physical or chemical vapor deposition.
  • a conventional method for depositing thin layers 27a, 27b for example by physical or chemical vapor deposition.
  • the surface 25a of the substrate 25 is flat and that the coating 26 applied to the surface 25a of the substrate 25 has a constant, uniform target thickness Ds(x,y) over the entire surface 25a. should have.
  • Ds(x,y) target thickness
  • a generally dependent on the position (x,y) on the surface 25a of the substrate 25 target reflectivity Rs(x,y) is specified.
  • the target reflectivity Rs(x,y) is constant or uniform over the surface 25a and that the target reflectivity Rs(x,y) is achieved when the coating 26, which is also uniform, has a predetermined target thickness Ds(x,y).
  • the local reflectivity R(x,y) of the mirror M4 or of the coating 26 for the useful wavelength depends on the thickness dp(x,y) of the respective pairs of layers 27a, b, which determines the period length or the period thickness of the coating 26: If the thickness dp(x,y) of the individual layer pairs 27a, b increases or decreases, the spectral response changes, i.e. the maximum of the spectral reflectivity R(x,y) of the mirror M4 shifts to other wavelengths, see above that the reflectivity R(x,y) changes at the useful wavelength. If it is assumed that the coating 26 has a number N (e.g.
  • the coating 26 is applied to the substrate 26 with a thickness that deviates from the local target thickness Ds(x,y), for example because coating defects occur during the deposition of the layers 27a, b, the local actual thickness Di(x,y ) of the coating 26 deviate from the local setpoint thickness Ds(x,y) of the coating 26, which is assumed to be uniform in the example shown, as is shown in FIG. 2b.
  • a local energy input E(x,y) introduced into the coating 26.
  • the local energy input E(x,y) brings about compaction in the materials of the layers 27a, b of the coating 26 described here, ie the thickness of the coating 26 decreases when the energy input E(x,y) is introduced into the coating 26, ie a local thickness change A(x,y) of the coating 26 is generated.
  • This thickness provision makes it possible to have a coating 26 whose local actual thickness Di(x,y) is between the target thickness Ds(x,y) and the (larger) thickness Dß(x,y) which is at the Coating has been applied, to be compacted by the local energy input E(x,y) to the target thickness Ds(x,y), which is uniform in the example shown (cf. FIG. 2b).
  • the coating 26 is heated essentially homogeneously in the thickness direction (Z-direction), so that the local actual thickness Di(x,y) of the coating 26 when the energy input E(x, y) is scaled as a whole.
  • the energy input E(x,y) can cause the coating 26 to expand instead of being compacted.
  • the local thickness Dß(x,y) of the coating 26 applied during the coating is selected to be smaller than the target thickness Ds(x,y) of the coating 26.
  • the local actual reflectivity Ri(x,y) of the mirror M4 shown in FIG. 2b is measured .
  • the mirror M4 can be placed in a suitable measuring device that enables the actual reflectivity Ri(x,y) of the mirror M4 to be measured at any position (x,y) at the useful wavelength in the EUV wavelength range or via a wavelength bench .
  • the determination of the actual reflectivity Ri(x,y) in a wavelength range that includes the reflectivity maximum and the entire full width at half maximum of the wavelength-dependent reflectivity curve usually sufficient to determine the local actual thickness (x,y) of the coating 26 based on the above-described relationship with the period length dp(x,y) of the layer pairs 27a, b.
  • FIG. 3 shows an example of a specification for a local thickness change A(x,y), which was determined in the manner described above.
  • the local thickness change Ds(x,y) shown in Fig. 3 is shown for a square surface 25a of mirror M4 (-10 ⁇ x ⁇ 10; -10 ⁇ y y ⁇ 10), but it should be understood that mirror M4 or
  • the substrate 25 can also have a surface 25a with a different geometry, for example with a substantially circular geometry.
  • an electron gun 29 is used in the example shown in FIG. 2b, which generates an electron beam 28 with which the coating 26 is irradiated.
  • the electron gun 29 can be translated or deflected laterally to aim the electron beam 28 at any position (x,y) on the surface 25a.
  • the energy of the electron beam 28 is selected in such a way that the effective penetration depth of the electron beam 28 is just below the surface 25a of the substrate 25.
  • the energy input E(x,y) by the electron beam 28 takes place essentially homogeneously at a respective position (x,y) of the coating 26 in the thickness direction (Z direction).
  • the intensity of the electron beam 28 can be adjusted via the current with which the electron gun 29 is charged. As a rule, however, the current which is supplied to the electron gun 29 is kept constant during the irradiation and the energy dose or the local compaction, which is introduced at a respective position (x,y), is increased over the dwell time to of the electron beam 28 set at the respective position (x, y).
  • Fig. 4a shows a calibration curve in which the (local) compaction is plotted on the ordinate, which occurs at different local temperatures Ti to T, which are assumed to be constant, at the respective position (x,y) as a function of the time period (holding time tn in s) at which the respective temperature Ti to Tw is maintained.
  • the local temperature Ti corresponds to the lowest temperature in the example shown in FIG. 4a
  • the local temperature Tw corresponds to the highest temperature in the example shown in FIG. 4a.
  • FIG. 4b shows the relationship between the time course of the temperature T at a respective position (x,y) of the surface 25a or the coating 26 and the dwell time to of the electron beam 28 at this position (x,y).
  • a constant temperature T is reached after a comparatively short distribution time to at a given intensity of the electron beam 28.
  • FIG. The dwell time to of the electron beam 28 at a respective position (x,y), which brings about a desired local thickness change A(x,y) of the coating 26, can therefore be determined with the aid of the calibration curves shown in FIGS. 4a, b.
  • the correction shown in FIG. 2b of the local thickness Di(x,y) of the coating 26 for generating the local setpoint thickness Ds(x,y) can in principle be carried out at any point in time in the process chain for the production of the mirror M4 after Application of the coating 26 done. However, it should be ensured that no higher temperatures occur in the coating 26 in subsequent process steps than is the case with the irradiation described in connection with FIG. 2b.
  • FIG. 2c shows such a step in the process chain, in which the mirror M4 is irradiated with an electron beam 28, as in FIG. 2b, in order to bring about a local energy input E(x,y).
  • the energy of the electron beam 28 is chosen to be greater so that it penetrates the substrate 25 below the surface 25a and essentially heats the substrate 25 and not the reflective coating 26 .
  • a surface shape of the surface 25a of the substrate 25 is changed by the irradiation shown in FIG. 2c in order to produce the planar target surface shape of the substrate 25 shown in FIG. 2a.
  • high currents or high intensities of the electron beam 28 are used in the irradiation shown in Fig. 2c in order to increase the throughput times, local temperature peaks can occur during the irradiation of the coated substrate 25, which increase the local thickness of the coating 26 change (reduce in the example shown), as is shown in FIG.
  • FIG. 5a shows an example of such an additional local thickness change As(x,y), which results from a measurement of the local thickness Di(x,y) or the reflectivity Ri(x,y) of the coating 26 before and after the in Fig. 2c shown irradiation results.
  • Fig. 6a shows an example of the additional change in thickness As,E(x,y) to be expected due to the change in the surface shape of the substrate 25 shown in Fig. 2c.
  • the local thickness change A(x,y) of the coating 26 can only serve to compensate for the local thickness change As(x,y) or As ,E(x,y) to compensate.
  • both coating errors and errors that are due to an unintentional change in the layer thickness of the coating 26 during the change in the surface shape of the substrate 25 can be compensated for, so that the coating 26 has its local target thickness Ds(x ,y) and the corresponding local target reflectivity Rs(x,y) is reached.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer lokalen Dickenänderung(Δ(x,y)) einer Beschichtung (26) zur Reflexion von Strahlung, insbesondere zur Reflexion von EUV-Strahlung, die auf ein Substrat (25) eines Spiegels (M4) aufgebracht ist, umfassend: Erzeugen der lokalen Dickenänderung (Δ(x,y)) durch Einbringen eines lokalen Energieeintrags (E(x,y)) in die Beschichtung (26), der ein Kompaktieren oder Expandieren der Beschichtung (26) bewirkt, zum Erzeugen einer lokalen Soll-Dicke (DS(x,y)) der Beschichtung (26), die einer lokalen Soll-Reflektivität (RS(x,y)) des Spiegels (M4) entspricht. Das Verfahren umfasst zusätzlich das Verändern einer Oberflächenform des Substrats (25) durch Einbringen eines lokalen Energieeintrags (E(x,y)) in das Substrat (25), wobei das Erzeugen der lokalen Dickenänderung (Δ(x,y)) der Beschichtung (26) vor und/oder nach dem Verändern der Oberflächenform des Substrats (25) erfolgt. Die Erfindung betrifft auch einen Spiegel (M4) sowie ein EUV-Lithographiesystem, das mindestens einen solchen Spiegel (M4) aufweist.

Description

Verfahren zum Erzeugen einer lokalen Dickenänderung einer Beschichtung, Spiegel und EUV-Lithographiesystem
Bezugnahme auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE DE102021213679.6 vom 02.12.2021 , deren gesamter Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer lokalen Dickenänderung einer Beschichtung zur Reflexion von Strahlung, insbesondere zur Reflexion von EUV-Strahlung, die auf ein Substrat eines Spiegels aufgebracht ist. Die Erfindung betrifft auch einen Spiegel, umfassend: ein Substrat, sowie eine auf das Substrat aufgebrachte Beschichtung zur Reflexion von Strahlung, insbesondere zur Reflexion von EUV-Strahlung, sowie ein EUV- Lithographiesystem mit mindestens einem solchen Spiegel.
Die lokale Dicke einer Beschichtung zur Reflexion von Strahlung, z.B. zur Reflexion von EUV-Strahlung, kann von einer lokalen Soll-Dicke bzw. von einem Design-Schichtdickenprofil abweichen. Die Abweichung der lokalen Dicke von der Soll-Dicke kann beispielsweise auf Beschichtungsfehler beim Aufbringen der Beschichtung auf das Substrat zurückzuführen sein. Die Abweichung kann beim Betrieb des Spiegels in einer optischen Anordnung, z.B. in einem Projektionssystem einer EUV-Lithographieanlage, dessen optische Performance, beispielsweise dessen abbildende Eigenschaften, negativ beeinflussen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn es sich bei der Beschichtung um eine Mehrlagen-Beschichtung handelt, die eine vorgegebene Anzahl von Teilsystemen (z.B. in Form von Schichtpaaren) mit jeweils identischer Dicke aufweist, wobei die Dicke eines jeweiligen Teilsystems die Reflektivität der Beschichtung, insbesondere die Wellenlänge, bei welcher die Beschichtung eine maximale Reflektivität aufweist, beeinflusst. Eine Abweichung der (lokalen) Gesamt-Dicke der Beschichtung von der (lokalen) Soll-Dicke führt daher zu einer entsprechenden Abweichung der Dicke eines jeweiligen Teilsystems (Periodenlänge bzw. Periodendicke), die sich auf die Reflektivität bzw. auf die spektrale Antwort der Beschichtung auswirkt.
In der US 6,635,391 B2 bzw. in der US 7,049,033 B2 wird vorgeschlagen, zur Herstellung einer Maske (Retikel) für die EUV-Lithographie eine direkte Modulation der komplexwertigen Reflektivität einer Mehrlagen-Beschichtung vorzunehmen. Um dies zu erreichen, wird eine örtlich lokalisierte Energiequelle verwendet, beispielsweise in Form eines fokussierten Elektronen- oder lonenstrahls, der unmittelbar ein Muster in die reflektierende Mehrlagen- Beschichtung schreibt. Hierbei wird ausgenutzt, dass durch den Energieeintrag eine lokal begrenzte Interdiffusion zwischen den Schichten der Mehrlagen- Beschichtung stattfindet, die zu einer Kompaktierung und damit zu einer Kontraktion der Periodenlänge der Mehrlagen-Beschichtung führt. Der Grad der Kompaktierung wird durch die eingebrachte Energiedosis bestimmt. Auf diese Weise soll eine einstellbare Variation der Phase und der Amplitude des reflektierten Feldes erzeugt werden, die das Aufbringen einer strukturierten Absorber-Schicht auf die Maske überflüssig macht.
In der US 7,022,435 B2 wird ein ähnliches Vorgehen bei einer Phasenschiebe- Maske für die EUV-Lithographie beschrieben. Dort wird eine Änderung der Dicke der Mehrlagen-Beschichtung durch eine lokale Aufheizung zur Erzeugung einer direkten Modulation der komplexwertigen Reflektivität der Mehrlagen-Beschichtung genutzt, um Phasenschiebe-Features der Maske zu erzeugen.
In der US 6,821 ,682 B1 bzw. in der EP 1336130 A2 ist ein Verfahren zum Reparieren von lokalen Defekten in Mehrlagen-Beschichtungen eines Retikels für die EUV-Lithographie beschrieben. Bei dem Verfahren wird die Dicke der Beschichtung in der Nähe des lokalen Defekts verändert, indem Energie in die Beschichtung eingetragen wird. Die Dicke der Beschichtung wird lokal angepasst, um eine Perturbation des reflektierten Feldes zu korrigieren. Die Reparatur des Defekts kann beispielsweise im Abflachen eines Buckels oder im Verbreitern der Seiten einer Vertiefung bestehen.
Die US 6,844,272 B2 beschreibt die Korrektur von lokalen Fehlem der Form einer optischen Oberfläche durch irreversibles, d.h. dauerhaftes Verändern der lokalen Dichte der Oberfläche oder von Schichten in der Nähe der Oberfläche, die eine Veränderung der Höhe der optischen Oberfläche zur Folge hat. Die Veränderung der lokalen Dichte führt zu einer irreversiblen lokalen Expansion oder einer irreversiblen lokalen Kontraktion eines Substrats oder einer auf das Substrat aufgebrachten Beschichtung. Die Veränderung der Höhe kann beispielsweise durch Interdiffusion oder durch eine chemische Reaktion zwischen benachbarten Schichten der Beschichtung hervorgerufen werden, die durch einen lokalen Energieeintrag erzeugt werden. Der Energieeintrag kann z.B. mit einem lonenstrahl, einem Elektronenstrahl oder mit einem Laserstrahl eingebracht werden.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Erzeugen einer lokalen Dickenänderung einer Beschichtung, einen Spiegel und ein EUV- Lithographiesystem bereitzustellen, die eine verbesserte optische Performance aufweisen. Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, umfassend: Erzeugen der lokalen Dickenänderung durch Einbringen eines lokalen Energieeintrags in die Beschichtung, der ein Kompaktieren oder Expandieren der Beschichtung bewirkt, zum Erzeugen einer lokalen Soll-Dicke der Beschichtung, die einer lokalen Soll-Reflektivität des Spiegels entspricht.
In der US 6,844,272 B2 ist beschrieben, dass eine Korrektur von lokalen Fehlem der Form einer optischen Oberfläche durch eine Veränderung der lokalen Dichte des Materials einer auf ein Substrat aufgebrachten Beschichtung bewirkt werden kann, die eine lokale Expansion oder eine lokale Kontraktion der Beschichtung zur Folge hat. Eine Korrektur der Oberflächenform der optischen Oberfläche durch eine Kontraktion bzw. eine Expansion führt jedoch bei einer Mehrlagen-Beschichtung, bei der die Reflexion durch eine Interferenz erfolgt, zu einer unerwünschten Veränderung der lokalen Reflektivität der Beschichtung, da die Periodendicke bzw. die Periodenlänge von Teilsystemen der reflektierenden Beschichtung, z.B. in Form von Paaren von benachbarten Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes sich hierbei verändert.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird hingegen die lokale Dickenänderung dazu genutzt, um die lokale Soll-Dicke, die dem Dickendesign der Beschichtung entspricht, und somit die gewünschte lokale Soll-Reflektivität des Spiegels einzustellen. Auf diese Weise können die lokalen Reflektivitäts- Eigenschaften des Spiegels gezielt eingestellt werden. Insbesondere kann auch die spektrale Antwort, d.h. die Wellenlänge, bei welcher der Spiegel sein Reflektivitätsmaximum aufweist, an die zu reflektierende Nutzwellenlänge angepasst werden. Durch den Energieeintrag wird lokal Wärme in die Beschichtung und ggf. zusätzlich in das Substrat eingebracht, um lokal die Temperatur der Beschichtung zu erhöhen. Die lokale Erhöhung der Temperatur führt zu einer irreversiblen lokalen Expansion (Erhöhung der Dicke) oder zu einer irreversiblen lokalen Kontraktion (Verringerung der Dicke) der Beschichtung. Ob die Beschichtung bei dem Energieeintrag kontrahiert oder expandiert, hängt von der Art der Materialen der Beschichtung ab. Insbesondere kommt es darauf an, ob bei der durch den Energieeintrag bewirkten Interdiffusion bzw. chemischen Reaktion zwischen Materialen von benachbarten Schichten neue Materialien gebildet werden, die eine größere Dichte oder eine geringere Dichte aufweisen als die Materialien vor dem Energieeintrag.
Es versteht sich, dass das hier beschriebene Verfahren nur auf Beschichtungen angewendet werden kann, die auf einen Energieeintrag bzw. auf Wärme mit einer irreversiblen Kompaktierung oder einer irreversiblen Dekompaktierung (Expansion) reagieren. Dies ist bei Mehrlagen-Beschichtungen, die eine Mehrzahl von Schichten aus unterschiedlichen Materialien, insbesondere eine Mehrzahl von Teilsystemen mit Schichtpaaren identischer Dicke aufweisen, wie sie zur Reflexion von EUV-Strahlung unter normalem Einfall verwendet werden, in der Regel der Fall.
Bei einer Variante umfasst das Verfahren: Aufbringen der Beschichtung auf das Substrat, wobei entweder die Beschichtung mit einer lokalen Dicke aufgebracht wird, die größer ist als die lokale Soll-Dicke der Beschichtung, wenn der lokale Energieeintrag eine Kompaktierung der Beschichtung bewirkt, oder wobei die Beschichtung mit einer lokalen Dicke aufgebracht wird, die kleiner ist als die lokale Soll-Dicke der Beschichtung, wenn der lokale Energieeintrag eine Expansion der Beschichtung bewirkt. Von der Beschichtung sei bekannt bzw. es wird vorab durch Experimente bestimmt, wie sie sich unter einem Energieeintrag bzw. bei der Erhöhung der Temperatur verhält (Kompaktierung oder Expansion). Kompaktiert die Beschichtung, wird gezielt eine dickere Beschichtung aufgebracht, als das Soll-Dickendesign dies erfordert. Expandiert die Beschichtung bei der Erhöhung der Temperatur, wird gezielt eine dünnere Beschichtung aufgebracht, als dies vom Soll-Dickendesign vorgegeben ist.
Das Übermaß bzw. der Schichtdickenvorhalt kann beispielsweise zwischen ca. 0,05 % und 0,5 % der lokalen Soll-Dicke der Beschichtung liegen. Durch das Übermaß beim Aufbringen der Beschichtung ist es möglich, bei einer Beschichtung, die auf einen Energieeintrag mit einer Kontraktion reagiert, auch Abweichungen von der lokalen Soll-Dicke zu korrigieren, bei denen die lokale Ist-Dicke der Beschichtung größer ist als die lokale Soll-Dicke. Für eine Beschichtung, die auf einen Energieeintrag mit einer Expansion reagiert, gilt dies entsprechend, d.h. ohne den Vorhalt könnten nur Abweichungen von der lokalen Soll-Dicke kompensiert werden, bei denen die lokale Dicke der Beschichtung kleiner ist als die lokale Soll-Dicke.
Beim Aufbringen einer Mehrlagen-Beschichtung, die eine Mehrzahl von Teilsystemen z.B. in Form von Schichtpaaren aufweist, die eine jeweils identische Dicke aufweisen und die eine Periodendicke bzw. eine Periodenlänge definieren, wird bei Aufbringen der Beschichtung mit der größeren Dicke bzw. mit der kleineren Dicke die Dicke eines jeweiligen Schichtpaars mitskaliert: Beispielsweise wird beim Erhöhen der Dicke der Beschichtung um 0,5 % die Periodendicke der aufgebrachten Teilsysteme bzw. Schichtpaare um jeweils 0,5 % erhöht. Die Anzahl der aufgebrachten Schichtpaare wird in der Regel aber nicht verändert, da bei einer ausreichenden Anzahl von z.B. mehr als 50 Schichtpaaren die Variation der Anzahl der Schichtpaare keine bzw. nur eine geringfügige Auswirkung auf die Reflektivität der Beschichtung hat.
Grundsätzlich ist es möglich, das weiter oben beschriebene Verfahren zum Erzeugen einer lokalen Dickenänderung der Beschichtung zu jedem Zeitpunkt in der Prozesskette der Herstellung des Spiegels durchzuführen, der zeitlich nach dem Aufbringen der Beschichtung liegt. Idealerweise sind die Temperaturen bei nachgelagerten Schritten in der Prozesskette jedoch geringer als die Temperaturen, die durch den Energieeintrag bei dem hier beschriebenen Verfahren erzeugt werden.
Bei einer weiteren Variante umfasst das Verfahren: Verändern einer Oberflächenform des Substrats durch Einbringen eines lokalen Energieeintrags in das Substrat, wobei das Erzeugen der lokalen Dickenänderung der Beschichtung vor und/oder nach dem Verändern der Oberflächenform des Substrats erfolgt. Die Veränderung der Oberflächenform des Substrats erfolgt typischerweise nach dem Aufbringen der Beschichtung auf das Substrat. Der lokale Energieeintrag wird in diesem Fall typischerweise mittels eines Bearbeitungsstrahls eingebracht, der die Beschichtung durchdringt und an einem darunterliegenden Volumenbereich des Substrats zu einer irreversiblen Veränderung der lokalen Substratdichte, typischerweise zu einer lokalen Verdichtung des Substrat-Materials, führt. Die damit einhergehende lokale Dichteänderung des Substrats bewirkt eine Verformung der Oberfläche des Spiegels und ermöglicht es, die Oberflächenform des Substrats an eine Soll- Oberflächenform anzugleichen.
Es ist möglich, dass der lokale Energieeintrag in das Substrat beim Verändern der Oberflächenform die lokale Dicke der Beschichtung nicht oder nur äußerst geringfügig beeinflusst. In diesem Fall kann das weiter oben beschriebene Verfahren zum Erzeugen der lokalen Dickenänderung bzw. zur Herstellung der lokalen Soll-Dicke der Beschichtung vor den Schritt des Veränderns der Oberflächenform durchgeführt werden, ohne dass eine Korrektur erforderlich ist. Für den Fall, dass zur Erhöhung der Durchlaufzeiten beim Verändern der Oberflächenform ein starker lokaler Energieeintrag in das Substrat erzeugt wird, ist eine vergleichsweise große Temperaturerhöhung auch in der Beschichtung die Folge, wobei es abhängig von der Dosisverteilung beim Energieeintrag in das Substrat zu Temperaturspitzen kommen kann, welcher die lokale Dicke der Beschichtung und somit die lokale Reflektivität des Spiegels in einer Art und Weise verändert, die von der Dosisverteilung abhängig ist. Diesem Problem kann auf unterschiedliche Weise begegnet werden, wie weiter unten näher beschrieben wird.
Bei einer Variante umfasst das Verfahren: Bestimmen einer lokalen Ist-Dicke der Beschichtung durch Vermessen einer lokalen Ist-Reflektivität der Beschichtung. Die Reflektivität, welche die Beschichtung für die zu reflektierende Strahlung, beispielsweise für EUV-Strahlung, aufweist, kann ortsaufgelöst vermessen werden, um ein Ist-Ref lektivitätsprof il des Spiegels aufzunehmen. Die lokale (Ist-)Reflektivität des Spiegels bzw. der Beschichtung ist in bekannter Weise von der lokalen (Ist-)Dicke der Beschichtung abhängig, da die (wellenlängenabhängige) Reflektivität und damit die Reflektivität bei der Nutzwellenlänge von der Periodenlänge bzw. der Periodendicke der Beschichtung bzw. von einzelnen Schichtpaaren der Beschichtung abhängig ist (s.o.).
Bei der oben beschriebenen Vermessung des Ist-Ref lektivitätsprof ils können durch einen Vergleich mit einem Soll-Reflektivitätsprofil der Beschichtung Bereiche identifiziert werden, an denen die lokale Ist-Dicke von der lokalen Soll- Dicke der Beschichtung abweicht. In diesen Bereichen wird die lokale Dickenänderung erzeugt, um die lokale Soll-Reflektivität des Spiegels zu erzeugen.
Bei einer Weiterbildung dieser Variante entspricht die lokale Dickenänderung einer Abweichung zwischen der lokalen Soll-Dicke und der lokalen Ist-Dicke. In diesem Fall wird die lokale Dickenänderung so gewählt, dass sich ausgehend von der gemessenen Ist-Dicke die Soll-Dicke der Beschichtung einstellt. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann das Erzeugen der lokalen Dickenänderung zum Erreichen der lokalen Soll-Dicke der Beschichtung grundsätzlich zu jedem Zeitpunkt in der Prozesskette nach dem Aufbringen der Beschichtung erfolgen. Beispielsweise kann das Erzeugen der lokalen Dickenänderung vor dem weiter oben beschriebenen Schritt des Veränderns der Oberflächenform des Substrats erfolgen. Dies ist insbesondere sinnvoll, wenn die lokale Dicke der Beschichtung durch das Verändern der Oberflächenform des Substrats nicht bzw. nur geringfügig verändert wird.
Für den Fall, dass das Verändern der Oberflächenform des Substrats zu einer deutlichen Veränderung der Dicke der Beschichtung führt, kann das Erzeugen der lokalen Dickenänderung erst nach dem Verändern der Oberflächenform des Substrats erfolgen. In diesem Fall kann die lokale Ist-Dicke der Beschichtung nach dem Verändern der Oberflächenform des Substrats vermessen werden. In diesem Fall kann eine lokale Dickenänderung erzeugt werden, die der Abweichung zwischen der gemessenen lokalen Ist-Dicke und der lokalen Soll- Dicke entspricht und die sowohl Beschichtungsfehler als auch auf das Verändern der Oberflächenform des Substrats zurückzuführende Fehler der Dicke der Beschichtung korrigiert.
Bein einer Weiterbildung wird eine beim Verändern der Oberflächenform des Substrats zu erwartende zusätzliche lokale Dickenänderung der Beschichtung bestimmt und beim Erzeugen der lokalen Dickenänderung wird die durch das Verändern der Oberflächenform des Substrats zu erwartende zusätzliche lokale Dickenänderung kompensiert. In diesem Fall wird anhand der bekannten Dosisverteilung, die beim Verändern der Oberflächenform des Substrats erzeugt wird, eine lokale Temperaturverteilung und eine damit verbundene zu erwartende zusätzliche lokale Dickenänderung der Beschichtung bestimmt, die auf das Verändern der Oberflächenform zurückzuführen ist. Beim Erzeugen der lokalen Dickenänderung, die vor oder nach dem Verändern der Oberflächenform erfolgen kann, wird die zu erwartende zusätzliche lokale Dickenänderung kompensiert, die beim Verändern der Oberflächenform entsteht. In diesem Fall kann die lokale Ist-Dicke der Beschichtung vor dem Verändern der Oberflächenform durch Vermessen einer lokalen Ist-Reflektivität der Beschichtung bestimmt werden. Die lokale Dickenänderung entspricht in diesem Fall ebenfalls einer Abweichung zwischen der lokalen Soll-Dicke und der lokalen Ist-Dicke, wobei die lokale Soll-Dicke die zu erwartende zusätzliche lokale Dickenänderung beim Verändern der Oberflächenform berücksichtigt.
Bei einer weiteren Variante wird zum lokalen Einbringen des Energieeintrags die Beschichtung und/oder das Substrat mit einem Bearbeitungsstrahl bestrahlt. Für das lokale Einbringen des Energieeintrags hat es sich als günstig erwiesen, wenn ein Bearbeitungsstrahl auf die Beschichtung bzw. auf die Oberfläche des Substrats ausgerichtet wird. Der Bearbeitungsstrahl kann die Beschichtung bzw. die Oberfläche des Substrats abrastern bzw. scannen. In der Regel wird die Energie des Bearbeitungsstrahls für das Erzeugen der lokalen Dickenänderung so gewählt, dass dessen effektive Reichweite geringfügig größer ist als die Dicke der Beschichtung, d.h. die effektive Reichweite liegt knapp unterhalb der Oberfläche des Substrats, so dass die Beschichtung über ihre gesamte Dicke bestrahlt werden kann.
Das Einbringen des Energieeintrags in die Beschichtung zur Erzeugung der lokalen Dickenänderung und auch das Einbringen des Energieeintrags in das Substrat zum Verändern der Oberflächenform des Substrats kann mittels ein- und desselben Bearbeitungsstrahls, beispielsweise mittels eines Elektronenstrahls, erfolgen. Der Bearbeitungsstrahl bzw. der Elektronenstrahl weist in den beiden Fällen eine unterschiedliche Beschleunigungsspannung und somit eine unterschiedliche Energie auf. Die Beschleunigungsspannung bzw. die Energie beeinflusst die effektive Eindringtiefe des Elektronenstrahls in die Beschichtung bzw. in das Substrat: Eine Veränderung der Oberflächenform des Substrats erfolgt typischerweise bei größeren Beschleunigungsspannungen als die lokale Dickenänderung der Beschichtung (z.B. im Bereich 5 kV-20 kV).
Bei einer Weiterbildung dieser Variante ist der Bearbeitungsstrahl ausgewählt aus der Gruppe umfassend: lonenstrahl, Elektronenstrahl und Laserstrahl. Allgemein gilt, dass der lokale Energieeintrag durch einen Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl, einem Teilchenstrahl, beispielsweise einem lonenstrahl, oder durch Bestrahlung mit Licht bzw. mit Strahlung allgemein erfolgen kann. In der Regel kann Wärme in die Beschichtung bzw. in das Substrat mit einem Elektronenstrahl effektiver eingekoppelt werden als mit Licht, beispielsweise mit einem Laserstrahl. Durch die Wahl des Stroms bei der Erzeugung des Elektronenstrahls kann zudem die in die Beschichtung eingekoppelte Thermalleistung vorgegeben werden.
Zur Kompensation von größeren Abweichungen von der lokalen Soll-Dicke der Beschichtung werden größere Temperaturen benötigt als für den Fall, dass kleine Abweichungen von der lokalen Soll-Dicke kompensiert werden sollen. Grundsätzlich kommt es für die lokale Dickenänderung bzw. für die erzeugte Kompaktierung bzw. Expansion auf die eingebrachte Energiedosis an. Die eingebrachte Energiedosis hängt davon ab, auf welche Temperatur die Beschichtung an einer jeweiligen Position aufgeheizt wird und wie lange die Beschichtung auf dieser Temperatur gehalten wird.
Die Verweildauer des Bearbeitungsstrahls an einer jeweiligen Position der Beschichtung beeinflusst daher lokale Kompaktierung oder Expansion der Beschichtung an einer jeweiligen Position. Die Verweildauer des Bearbeitungsstrahls, die zu einer gewünschten Kompaktierung bzw. Expansion führt, hängt auch von der Intensität des Bearbeitungsstrahls ab, die ggf. ebenfalls eingestellt werden kann, z.B. über den Elektronenstrom (s.o.).
Bei einer weiteren Variante umfasst das Verfahren: Bestimmen einer Verweildauer des Bearbeitungsstrahls beim Bestrahlen einer jeweiligen Position der Beschichtung, welche die lokale Dickenänderung der Beschichtung bewirkt. Die lokale Verweildauer des Bearbeitungsstrahls an einer jeweiligen Position der Beschichtung bestimmt den Grad der lokalen Dickenänderung. Größere Verweildauern führen in der Regel zu einer größeren lokalen Dickenänderung, sofern sich nicht eine Sättigung einstellt. Die Verweildauer des Bearbeitungsstrahls kann anhand einer Kalibrationskurve bestimmt werden, welche die lokale Dickenänderung und die Verweildauer direkt miteinander in Beziehung setzt (bei gegebener Intensität und Energie des Bearbeitungsstrahls).
Bei einer Weiterbildung dieser Variante wird die Verweildauer des Bearbeitungsstrahls anhand einer vorgegebenen Beziehung zwischen der Verweildauer und einer Temperatur an der jeweiligen Position der Beschichtung sowie anhand einer vorgegebenen Beziehung zwischen einer Haltezeit bei einer vorgegebenen Temperatur an der jeweiligen Position der Beschichtung und der lokalen Dickenänderung der Beschichtung bestimmt.
Wie weiter oben beschrieben wurde, kommt es für die lokale Dickenänderung neben der Temperatur, die an einer jeweiligen Position der Beschichtung erreicht wird, auch auf die Haltezeit bzw. die Verweildauer an. Bei der hier beschriebenen Variante wird die Verweildauer anhand von zwei Kalibrationskurven bestimmt, von denen die erste eine vorgegebene Beziehung zwischen der Verweildauer und der Temperatur an einer jeweiligen Position der Beschichtung definiert und von denen die zweite eine vorgegebene Beziehung zwischen einer Haltedauer bei einer vorgegebenen Temperatur und der lokalen Dickenänderung definiert. Es versteht sich, dass die Verweildauer alternativ direkt durch eine vorgegebene Beziehung zur lokalen Dickenänderung bestimmt werden kann (s.o.).
Bei einer weiteren Variante umfasst das Verfahren: Kühlen der Beschichtung und/oder des Substrats während des Einbringens des lokalen Energieeintrags. Um eine großflächige Erwärmung des Spiegels zu vermeiden, kann eine gleichzeitige Kühlung der Beschichtung bzw. der beschichteten Fläche nötig sein. Eine solche Kühlung kann z.B. mit Hilfe eines Gasflusses realisiert werden, der über die Oberfläche der Beschichtung bzw. des Substrats geführt wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Spiegel der eingangs genannten Art, bei dem die Beschichtung eine lokale Soll-Dicke aufweist, die einer lokalen Soll-Reflektivität des optischen Elements entspricht, wobei die lokale Soll-Dicke gemäß dem Verfahren zum Erzeugen einer lokalen Dickenänderung nach einem der vorhergehenden Ansprüche erzeugt wurde bzw. hergestellt ist. Ein solcher Spiegel weist eine hohe optische Performance auf, da dieser die gewünschte lokale Soll-Reflektivität bzw. spektrale Antwort aufweist.
Bei einer Ausführungsform ist ein Material des Substrats ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Silikatglas, insbesondere mit Titandioxid dotiertes Quarzglas, oder Glaskeramik, wobei das Material insbesondere einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 100 ppb/K bei 22°C aufweist. Bei dem Material des Substrats handelt es sich bevorzugt um ein Material, welches eine Veränderung der Oberflächenform durch eine Kompaktierung oder ggf. Expansion bei der Bestrahlung mit einem Bearbeitungsstrahl, beispielsweise mit einem Elektronenstrahl, zulässt.
Ein solches Substrat-Material stell mit Titandioxid dotiertes Quarzglas dar, welches einen Silikatglasanteil von typischer Weise mehr als 90 % aufweist. Ein solches auf dem Markt erhältliches Silikatglas wird von der Fa. Coming Inc. unter dem Handelsnamen ULE® vertrieben. Alternativ kann eine Glaskeramik verwendet werden, bei der das Verhältnis der Kristallphase zur Glasphase so eingestellt wird, dass sich die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der unterschiedlichen Phasen gerade aufheben, so dass sich diese Substratmaterialien ebenfalls durch eine extrem geringe thermische Ausdehnung (von weniger als 100 ppm/K bei 22°C) auszeichnen und sich daher für Substrate von EUV-Spiegeln besonders gut eignen. Solche Glaskeramiken werden z.B. unter den Handelsnamen Zerodur® von der Fa. Schott AG bzw. unter dem Handelsnamen Clearceram® von der Fa. Ohara Inc. angeboten.
Bei einer weiteren Ausführungsform bildet die Beschichtung eine Mehrlagen- Beschichtung mit einer Mehrzahl von alternierenden Schichten aus einem Material mit einem niedrigen Brechungsindex und einem Material mit einem hohen Brechungsindex. Eine solche Mehrlagen-Beschichtung bildet ein Interferenzschichtsystem, welches zur Reflexion von Strahlung, beispielsweise zur Reflexion von EUV-Strahlung, dient. Die Materialien der alternierenden Schichten hängen von der Nutzwellenlänge ab, mit welcher der Spiegel betrieben wird. Für den Fall, dass die Nutzwellenlänge bei ca. 13,5 nm liegt, handelt es sich bei den Schichten in der Regel um Silizium und Molybdän, die alternierend bzw. paarweise auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht sind. In Abhängigkeit von der Nutzwellenlänge sind andere Matenalkombinationen wie z.B. Molybdän und Beryllium, Ruthenium und Beryllium oder Lanthan und B4C ebenfalls möglich. Wie weiter oben beschrieben wurde, hängt bei einer solchen Mehrlagen-Beschichtung die spektrale Antwort bzw. die Reflektivität des Spiegels von der Periodendicke der jeweiligen Schichtpaare aus den beiden unterschiedlichen Materialien ab.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein EUV-Lithographiesystem, umfassend: mindestens einen Spiegel, der wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist. Bei dem EUV-Lithographiesystem kann es sich um eine EUV- Lithographieanlage zur Belichtung eines Wafers oder um eine andere optische Anordnung handeln, die EUV-Strahlung verwendet, beispielsweise um ein EUV- Inspektionssystem, z.B. zur Inspektion von in der EUV-Lithographie verwendeten Masken, Wafern oder dergleichen. Der Spiegel kann insbesondere in einem Projektionssystem der EUV-Lithographieanlage angeordnet sein, um ein Muster auf einer Maske auf den Wafer abzubilden. 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 EUV-Projektionslithografie,
Fig. 2a eine schematische Darstellung einer mit einem Dickenvorhalt auf ein Substrat aufgebrachten Mehrlagen-Beschichtung,
Fig.2b eine Bestrahlung einer auf ein Substrat aufgebrachten Beschichtung zum Erzeugen einer lokalen Dickenänderung,
Fig. 2c einer Bestrahlung eines beschichteten Substrats zum Verändern einer Oberflächenform des Substrats,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer lokalen Dickenänderung zum Erzeugen einer Soll-Dickenverteilung der Beschichtung,
Fig. 4a, b schematische Darstellungen von Kalibrationskurven zur Bestimmung einer lokalen Verweildauer eines Elektronenstrahls zum Erzeugen einer gewünschten lokalen Dickenänderung bei der in Fig. 2b gezeigten Bestrahlung der Beschichtung, Fig. 5a, b schematische Darstellungen einer durch die Bestrahlung des Substrats hervorgerufenen zusätzlichen lokalen Dickenänderung der Beschichtung sowie einer lokalen Dickenänderung zum Erzeugen einer Soll-Dickenverteilung der Beschichtung, welche die zusätzliche lokale Dickenänderung berücksichtigt,
Fig. 6a, b schematische Darstellungen eine durch die Bestrahlung des Substrats zu erwartenden zusätzlichen lokalen Dickenänderung der Beschichtung sowie einer lokalen Dickenänderung zum Erzeugen einer Soll-Dickenverteilung der Beschichtung, welche die zu erwartende lokale Dickenänderung berücksichtigt.
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 optischen Anordnung für die EUV-Lithographie in Form einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie (EUV- Lithographieanlage) beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie von deren Bestandteilen ist hierbei nicht einschränkend zu verstehen.
Eine Ausführung eines Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- bzw. Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht. Beleuchtet wird 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.
Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- bzw. Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objekt-ebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht.
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 ein Projektionssystem 10. Das Projektionssystem 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, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht 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-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). 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. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. 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 Wabenkondensor (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.
Das Projektionssystem 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Beispiel umfasst das Projektionssystem 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 dem Projektionssystem 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,4 oder 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, eine hoch reflektierende Beschichtung für die Beleuchtungsstrahlung 16 (EUV- Strahlung) aufweisen.
Fig. 2a-c zeigen beispielhaft den vierten Spiegel M4 des Projektionssystems 10 der EUV-Lithographieanlage 1 von Fig. 1 . Der Spiegel M4 weist ein Substrat 25 sowie eine für die EUV-Strahlung 16 hoch reflektierende Mehrlagen- Beschichtung 26 auf. Das Substrat 25 ist im gezeigten Beispiel aus Quarzglas gebildet, das mit Titandioxid dotiert ist (ULE®). Das Substrat 25 kann auch aus einem anderen Material gebildet sein, das einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der typischerweise bei weniger als 100 ppb/K bei 22°C liegen sollte.
Auf das Substrat 25 ist die reflektierende Mehrlagen-Beschichtung 26 aufgebracht, die eine Mehrzahl von alternierenden Schichten 27a, 27b aus einem Material mit einem niedrigen Brechungsindex und einem Material mit einem hohen Brechungsindex aufweist. Im gezeigten Beispiel, bei dem die Nutzwellenlänge der EUV-Lithographieanlage 1 bei ca. 13,5 nm liegt, handelt es sich bei den Schichten 27a, 27b um Silizium und Molybdän, die paarweise übereinander auf eine Oberfläche 25a des Substrats 25 aufgebracht sind. Auf die Darstellung von zusätzlichen funktionellen Schichten der Beschichtung 26 wurde in Fig. 2a-c verzichtet.
Das Aufbringen der Beschichtung 26 auf das Substrat 25 erfolgt mit einem herkömmlichen Verfahren zum Abscheiden von dünnen Schichten 27a, 27b, z.B. durch physikalische oder chemische Gasphasenabscheidung. Für die nachfolgenden Betrachtungen wird zur Vereinfachung davon ausgegangen, dass die Oberfläche 25a des Substrats 25 plan ist und dass die auf die Oberfläche 25a des Substrats 25 aufgebrachte Beschichtung 26 eine über die gesamte Oberfläche 25a konstante, uniforme Soll-Dicke Ds(x,y) aufweisen soll. Für den Betrieb des Spiegels M4 in dem Projektionssystem 10 der EUV- Lithographieanlage 1 wird eine im Allgemeinen von der Position (x,y) an der Oberfläche 25a des Substrats 25 abhängige Soll-Reflektivität Rs(x,y) vorgegeben. Im gezeigten Beispiel wird davon ausgegangen, dass die Soll- Reflektivität Rs(x,y) über die Oberfläche 25a konstant bzw. uniform ist und dass die Soll-Reflektivität Rs(x,y) erreicht wird, wenn die Beschichtung 26 die ebenfalls uniforme, vorgegebene Soll-Dicke Ds(x,y) aufweist.
Allgemein hängt die lokale Reflektivität R(x,y) des Spiegels M4 bzw. der Beschichtung 26 für die Nutzwellenlänge von der Dicke dp(x,y) der jeweiligen Paare von Schichten 27a, b ab, welche die Periodenlänge bzw. die Periodendicke der Beschichtung 26 definieren: Nimmt die Dicke dp(x,y) der einzelnen Schichtpaare 27a, b ab oder zu, verändert sich die spektrale Antwort, d.h. das Maximum der spektralen Reflektivität R(x,y) des Spiegels M4 verschiebt sich zu anderen Wellenlängen, so dass die Reflektivität R(x,y) bei der Nutzwellenlänge sich verändert. Wird davon ausgegangen, dass die Beschichtung 26 eine Anzahl N (z.B. N = 50 bis 90) von identischen Schichtpaaren 27a, b aufweist, gilt für die lokale Soll-Dicke Ds(x,y) der Beschichtung 26: D(x,y) = N x dp(x,y), wobei dp(x,y) die Dicke eines einzelnen Schichtpaars 27a, b bezeichnet.
Wird die Beschichtung 26 mit einer von der lokalen Soll-Dicke Ds(x,y) abweichenden Dicke auf das Substrat 26 aufgebracht, beispielsweise weil bei der Abscheidung der Schichten 27a, b Beschichtungsfehler auftreten, kann die lokale Ist-Dicke Di(x,y) der Beschichtung 26 von der lokalen, im gezeigten Beispiel als uniform angenommenen Soll-Dicke Ds(x,y) der Beschichtung 26 abweichen, wie dies in Fig. 2b dargestellt ist.
Um ausgehend von der mit der Ist-Dicke Di(x,y) aufgebrachten Beschichtung 26 die im gezeigten Beispiel uniforme, vorgegebene Soll-Dicke Ds(x,y) der Beschichtung 26 zu erzeugen, wird bei dem in Fig. 2b gezeigten Beispiel ein lokaler Energieeintrag E(x,y) in die Beschichtung 26 eingebracht. Der lokale Energieeintrag E(x,y) bewirkt bei den hier beschriebenen Materialien der Schichten 27a, b der Beschichtung 26 eine Kompaktierung, d.h. die Dicke der Beschichtung 26 nimmt beim Einbringen des Energieeintrags E(x,y) in die Beschichtung 26 ab, d.h. es wird eine lokale Dickenänderung A(x,y) der Beschichtung 26 erzeugt.
Da das Einbringen eines lokalen Energieeintrags E(x,y) nur eine Kompaktierung, aber keine Expansion der Beschichtung 26 bewirken kann, ist es zur Erzeugung einer lokalen Soll-Dicke Ds(x,y) der Beschichtung 26 durch die weiter oben beschriebene lokale Dickenänderung A(x,y) im hier beschriebenen Fall erforderlich, die Beschichtung 26 mit einer lokalen Dicke Dß(x,y) aufzubringen bzw. zu beschichten, die größer ist als die lokale Soll- Dicke Ds(x,y) der Beschichtung 26 (vgl. Fig. 2a). Durch diesen Dickenvorhalt ist es möglich, eine Beschichtung 26, deren lokale Ist-Dicke Di(x,y) zwischen der Soll-Dicke Ds(x,y) und der (größeren) Dicke Dß(x,y) liegt, die bei der Beschichtung aufgebracht wurde, durch den lokalen Energieeintrag E(x,y) auf die im gezeigten Beispiel uniforme Soll-Dicke Ds(x,y) zu kompaktieren (vgl. Fig 2b).
Das Übermaß bzw. der Dieken-Vorhalt beim Aufbringen der Beschichtung 26 wird hierbei nicht durch eine Vergrößerung der Anzahl der Schichtpaare 27a, b, sondern durch eine Skalierung der lokalen Dicke dp(x,y) der einzelnen Schichtpaare 27a, b erzeugt: Beispielsweise kann für die lokale Dicke Dß(x,y) der aufgebrachten Beschichtung 26 gelten: Dß(x,y) = (1 + f) x Ds(x,y) = (1 + f) x N x dp(x,y), wobei f das Übermaß beim Aufbringen der Beschichtung 26 (bezogen auf die lokale Soll-Dicke Ds(x,y)) angibt. Wird beim Aufbringen der Beschichtung 26 die lokale Dicke Dß(x,y) z.B. um 0,5% größer gewählt als die lokale Soll-Dicke Ds(x,y), so gilt: f = 0,005. Beim Einbringen des Energieeintrags E(x,y) wird die Beschichtung 26 in Dickenrichtung (Z-Richtung) im Wesentlichen homogen erwärmt, so dass die lokale Ist-Dicke Di(x,y) der Beschichtung 26 beim Einbringen des Energieeintrags E(x,y) als Ganzes skaliert wird. Für den Fall, dass an einer vorgegebenen Position (x,y) der Oberfläche 25a des Substrats 25 die Beschichtung 26 eine lokale Ist-Dicke Di(x,y) aufweist, die der mit (1 +k) skalierten Soll-Dicke Ds(x,y) entspricht (d.h. Di(x,y) = (1 + k) Ds(x,y), wobei für k gilt: (0 < k < f), ist es zum Erzeugen der Soll-Dicke Ds(x,y) erforderlich, eine lokale Dickenänderung A(x,y) an dieser Position (x,y) zu erzeugen, die eine Skalierung um 1/(1 +k) bewirkt. Auf diese Weise wird die Abweichung zwischen der lokalen Ist-Dicke Di(x,y) und der lokalen Soll-Dicke Ds(x,y) kompensiert, wobei für die lokale Dickenänderung A(x,y) gilt: A(x,y) = |Di(x,y) - Ds(x,y)|.
Abhängig von der Art der Materialien der Beschichtung 26 kann der Energieeintrag E(x,y) an Stelle einer Kompaktierung der Beschichtung 26 eine Expansion der Beschichtung 26 bewirken. In diesem Fall wird die bei der Beschichtung aufgebrachte lokale Dicke Dß(x,y) der Beschichtung 26 kleiner gewählt als die Soll-Dicke Ds(x,y) der Beschichtung 26. Für die Skalierung der Beschichtung 26 in Form einer durch den Energieeintrag E(x,y) bewirkten Expansion gilt das weiter oben in Zusammenhang mit der Kompaktierung der Beschichtung 26 Gesagte analog.
Um diejenige lokale Dickenänderung A(x,y) zu bestimmen, welche die Soll- Dicke Ds(x,y) der Beschichtung 26 erzeugt, wird die lokale Ist-Reflektivität Ri(x,y) des in Fig. 2b gezeigten Spiegels M4 vermessen. Zu diesem Zweck kann der Spiegel M4 in eine geeignete Messeinrichtung eingebracht werden, die eine Messung der Ist-Reflektivität Ri(x,y) des Spiegels M4 an jeder Position (x,y) bei der Nutzwellenlänge im EUV-Wellenlängenbereich oder über einen Wellenlängenbench ermöglicht. Die Bestimmung der Ist-Reflektivität Ri(x,y) in einem Wellenlängenbereich, der das Reflektivitätsmaximum sowie die gesamte Halbwertsbreite der wellenlängenabhängigen Reflektivitätskurve beinhaltet, ist in der Regel ausreichend, um anhand des weiter oben beschriebenen Zusammenhangs mit der Periodenlänge dp(x,y) der Schichtpaare 27a, b die lokale Ist-Dicke (x,y) der Beschichtung 26 zu bestimmen.
Anhand der lokalen Ist-Dicke Di(x,y) und der vom Spiegel-Design vorgegebenen lokalen Soll-Dicke Ds(x,y) der Beschichtung kann die lokale Dickenänderung A(x,y) = |Di(x,y) - Ds(x,y)| bestimmt werden, die durch den lokalen Energieeintrag E(x,y) erzeugt werden muss, um die lokale Soll-Dicke Ds(x,y) zu erzeugen. Fig. 3 zeigt ein Beispiel für eine Vorgabe einer lokalen Dickenänderung A(x,y), die auf die weiter oben beschriebene Weise bestimmt wurde. Die in Fig. 3 gezeigte lokale Dickenänderung Ds(x,y) ist für eine quadratische Oberfläche 25a des Spiegels M4 dargestellt (- 10 < x < 10; -10 < y y < 10), es versteht sich aber, dass der Spiegel M4 bzw. das Substrat 25 auch eine Oberfläche 25a mit einer anderen Geometrie aufweisen kann, beispielsweise mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Geometrie.
Um eine gewünschte lokale Kompaktierung A(x,y) der Beschichtung 26 durch das Einbringen des Energieeintrags E(x,y) zu erzeugen, ist es erforderlich, die Beschichtung 26 an einer jeweiligen Position (x,y) lokal aufzuheizen und das Heizen der Beschichtung 26 so lange fortzusetzen, bis sich die gewünschte Kompaktierung einstellt. Für das Einbringen des lokalen Energieeintrags E(x,y) wird bei dem in Fig. 2b gezeigten Beispiel eine Elektronenkanone 29 verwendet, die einen Elektronenstrahl 28 erzeugt, mit dem die Beschichtung 26 bestrahlt wird. Die Elektronenkanone 29 kann lateral verschoben oder abgelenkt werden, um den Elektronenstrahl 28 auf jede beliebige Position (x,y) an der Oberfläche 25a auszurichten. Die Energie des Elektronenstrahls 28 wird hierbei so gewählt, dass die effektive Eindringtiefe des Elektronenstrahls 28 kurz unterhalb der Oberfläche 25a der Substrats 25 liegt. Auf diese Weise erfolgt der Energieeintrag E(x,y) durch den Elektronenstrahl 28 an einer jeweiligen Position (x, y) der Beschichtung 26 in Dickenrichtung (Z-Richtung) im Wesentlichen homogen. Die Intensität des Elektronenstahls 28 kann über den Strom eingestellt werden, mit dem die Elektronenkanone 29 beaufschlagt wird. In der Regel wird jedoch der Strom, welcher der Elektronenkanone 29 zugeführt wird, bei der Bestrahlung konstant gehalten und die Energiedosis bzw. die lokale Kompaktierung, die an einer jeweiligen Position (x,y) eingebracht wird, wird über die Verweildauer to des Elektronenstrahls 28 an der jeweiligen Position (x, y) eingestellt.
Fig. 4a zeigt eine Kalibrationskurve, bei der auf der Ordinate die (lokale) Kompaktierung aufgetragen ist, die sich bei unterschiedlichen, als konstant angenommenen lokalen Temperaturen Ti bis T an der jeweiligen Position (x,y) in Abhängigkeit von der Zeitdauer (Haltedauer tn in s) einstellt, bei welcher die jeweilige Temperatur Ti bis Tw gehalten wird. Die lokale Temperatur Ti entspricht bei dem in Fig. 4a gezeigten Beispiel der niedrigsten Temperatur, die lokale Temperatur Tw entspricht bei dem in Fig. 4a gezeigten Beispiel der höchsten Temperatur.
Fig. 4b zeigt den Zusammenhang zwischen dem zeitlichen Verlauf der Temperatur T an einer jeweiligen Position (x,y) der Oberfläche 25a bzw. der Beschichtung 26 und der Verweildauer to des Elektronenstrahls 28 an dieser Position (x,y). Wie sich aus Fig. 4b ergibt, wird nach einer vergleichsweise kurzen Verteildauer to bei einer gegebenen Intensität des Elektronenstrahls 28 eine konstante Temperatur T erreicht. Die Verweildauer to des Elektronenstrahls 28 an einer jeweiligen Position (x,y), die eine gewünschte lokale Dickenänderung A(x,y) der Beschichtung 26 bewirkt, kann daher mit Hilfe der in Fig. 4a, b gezeigten Kalibrationskurven bestimmt werden.
Die in Fig. 2b gezeigte Korrektur der lokalen Dicke Di(x,y) der Beschichtung 26 zur Erzeugung der lokalen Soll-Dicke Ds(x,y) kann grundsätzlich zu jedem Zeitpunkt in der Prozesskette der Herstellung des Spiegels M4 nach dem Aufbringen der Beschichtung 26 erfolgen. Allerdings sollte darauf geachtet werden, dass in nachfolgenden Prozesschritten keine höheren Temperaturen in der Beschichtung 26 auftreten als dies bei der in Zusammenhang mit Fig. 2b beschriebenen Bestrahlung der Fall ist.
Fig. 2c zeigt einen solchen Schritt in der Prozesskette, bei dem der Spiegel M4 wie in Fig. 2b mit einem Elektronenstrahl 28 bestrahlt wird, um einen lokalen Energieeintrag E(x,y) zu bewirken. Im Gegensatz zu der in Fig. 2b beschriebenen Bestrahlung wird die Energie des Elektronenstrahls 28 größer gewählt, so dass dieser in das Substrat 25 unterhalb der Oberfläche 25a eindringt und im Wesentlichen das Substrat 25 und nicht die reflektierende Beschichtung 26 erwärmt. Durch die in Fig. 2c gezeigte Bestrahlung wird eine Oberflächenform der Oberfläche 25a des Substrats 25 verändert, um die in Fig. 2a gezeigte plane Soll-Oberflächenform des Substrats 25 zu erzeugen. Für den Fall, dass bei der in Fig. 2c gezeigten Bestrahlung hohe Ströme bzw. hohe Intensitäten des Elektronenstrahls 28 verwendet werden, um die Durchlaufzeiten zu erhöhen, können bei der Bestrahlung des beschichteten Substrats 25 lokale Temperaturspitzen auftreten, welche die lokale Dicke der Beschichtung 26 verändern (im gezeigten Beispiel verringern), wie dies in Fig. 2c beispielhaft an einer Position (x,y) dargestellt ist, an welcher der Elektronenstrahl 28 auf die Oberfläche 25a des Substrats 25 auftrifft.
Für den Fall, dass das Verändern der Oberflächenform des Substrats 25 sich auf die lokale Ist-Dicke Di(x,y) der Beschichtung 26 auswirkt, stellt sich eine zusätzliche (unerwünschte) lokale Dickenänderung As ein. Fig. 5a zeigt ein Beispiel für eine solche zusätzliche lokale Dickenänderung As(x,y), die aus einer Messung der lokalen Dicke Di(x,y) bzw. der Reflektivität Ri(x,y) der Beschichtung 26 vor und nach der in Fig. 2c gezeigten Bestrahlung resultiert. Um die zusätzliche lokale Dickenänderung +As(x,y) durch die in Fig. 2b gezeigte Bestrahlung zu kompensieren, ist es erforderlich, die in Fig. 3 gezeigte lokale Dickenänderung A(x,y) geeignet anzupassen: Fig. 5b zeigt die zu diesem Zweck erforderliche lokale Dickenänderung A‘(x,y), die sich aus der in Fig. 3 und in Fig. 5a gezeigten Dickenänderung wie folgt zusammensetzt: A‘(x,y) = A(x,y) - As(x,y).
Für die Erzeugung der Soll-Dicke Ds(x,y) ist die Kenntnis der obigen Beziehung grundsätzlich nicht erforderlich, sofern die Ist-Dicke Di(x,y) der Beschichtung 26 nach dem in Fig. 2c gezeigten Schritt des Veränderns der Oberflächenform des Substrats 25 vermessen wird. In diesem Fall wird der in Fig. 2b gezeigte Schritt des Erzeugens der lokalen Soll-Dicke Ds(x,y) der Beschichtung 26 nach dem Verändern der Oberflächenform des Substrats 25 auf die in Zusammenhang mit Fig. 2b beschriebene Weise vorgenommen.
Alternativ zur Vermessung der Ist-Dicke Di(x,y) der Beschichtung 26 nach dem in Fig. 2c gezeigten Verändern der Oberflächenform des Substrats 25 ist es auch möglich, die Ist-Dicke Di(x,y) der Beschichtung 26 vor dem Verändern der Oberflächenform des Substrats 25 zu messen und die beim Verändern der Oberflächenform des Substrats 25 zu erwartende zusätzliche lokale Dickenänderung As,E(x,y) der Beschichtung 26 zu berechnen bzw. abzuschätzen. Dies ist möglich, weil der beim Verändern der Oberflächenform des Substrats 25 erzeugte lokale Energieeintrag E(x,y) und auch die lokale Temperatur T(x,y), die an einer jeweiligen Position (x,y) der Beschichtung 26 erzeugt wird, im Voraus bekannt ist, z.B. weil dieser experimentell bestimmt oder berechnet wurde.
Fig. 6a zeigt ein Beispiel für die zu erwartende zusätzliche Dickenänderung As,E(x,y) durch die in Fig. 2c gezeigte Veränderung der Oberflächenform des Substrats 25. Wie in Zusammenhang mit Fig. 5a, b beschrieben wurde, setzt sich die in Fig. 6b gezeigte resultierende lokale Dickenänderung A“(x,y), die zum Erreichen der lokalen Soll-Dicke Ds(x,y) der Beschichtung 26 benötigt wird, aus der in Fig. 3 gezeigten lokalen Dickenänderung A(x,y) und der in Fig. 6a gezeigten zusätzlichen lokalen Dickenänderung As,E(x,y) wie folgt zusammen: A“(x,y) = A(x,y) - As,E(x,y).
Für den Fall, dass keine bzw. nur vernachlässigbare Beschichtungsfehler auftreten, kann die lokale Dickenänderung A(x,y) der Beschichtung 26 dazu dienen, lediglich die beim Verändern der Oberflächenform des Substrats 25 auftretende lokale Dickenänderung As(x,y) bzw. As,E(x,y) zu kompensieren. In diesem Fall gilt: A‘(x,y) = -As(x,y) bzw. A“(x,y) = -As,E(x,y).
Sowohl bei dem in Fig. 2b gezeigten Einbringen des Energieeintrags E(x,y) in die Beschichtung 26 als auch bei dem in Fig. 2c gezeigten Einbringen des Energieeintrags E(x,y) in das Substrat 25 kann es günstig sein, einer großflächigen Erwärmung des Spiegels M4 durch eine Kühlung entgegenzuwirken. Dies kann beispielsweise durch einen in Fig. 2b und in Fig. 2c durch einen Pfeil angedeuteten Gasfluss 30 erreicht werden, welcher den Spiegel M4 beim Einbringen des Energieeintrags E(x,y) kühlt. Es ist aber auch möglich, die Kühlung des Spiegels M4 auf andere Weise zu erreichen, beispielsweise indem das Substrat 25 mit einer geeigneten Kühleinrichtung in Kontakt gebracht wird.
Auf die weiter oben beschriebene Weise können sowohl Beschichtungsfehler als auch Fehler, die auf eine ungewollte Veränderung der Schichtdicken der Beschichtung 26 während des Veränderns der Oberflächenform des Substrats 25 zurückzuführen sind, kompensiert werden, so dass die Beschichtung 26 ihre lokale Soll-Dicke Ds(x,y) und die entsprechende lokale Soll-Reflektivität Rs(x,y) erreicht.

Claims

29
Patentansprüche Verfahren zum Erzeugen einer lokalen Dickenänderung (A(x,y), A”(x,y)) einer Beschichtung (26) zur Reflexion von Strahlung, insbesondere zur Reflexion von EUV-Strahlung (16), die auf ein Substrat (25) eines Spiegels (M4) aufgebracht ist, umfassend:
Erzeugen der lokalen Dickenänderung (A(x,y); A”(x,y)) durch Einbringen eines lokalen Energieeintrags (E(x,y)) in die Beschichtung (26), der ein Kompaktieren oder Expandieren der Beschichtung (26) bewirkt, zum Erzeugen einer lokalen Soll-Dicke (Ds(x,y)) der Beschichtung (26), die einer lokalen Soll-Reflektivität (R(x,y)) des Spiegels (M4) entspricht, wobei das Verfahren weiter umfasst:
Verändern einer Oberflächenform des Substrats (25) durch Einbringen eines lokalen Energieeintrags (E(x,y)) in das Substrat (25), wobei das Erzeugen der lokalen Dickenänderung (A(x,y)) der Beschichtung (26) vor und/oder nach dem Verändern der Oberflächenform des Substrats (25) erfolgt. Verfahren nach Anspruch 1 , weiter umfassend:
Aufbringen der Beschichtung (26) auf das Substrat (25), wobei entweder die Beschichtung (26) mit einer lokalen Dicke (Dß(x,y)) aufgebracht wird, die größer ist als die lokale Soll-Dicke (Ds(x,y)) der Beschichtung (26), wenn der lokale Energieeintrag (E(x,y)) eine Kompaktierung der Beschichtung (26) bewirkt, oder wobei die Beschichtung (26) mit einer lokalen Dicke (Dß(x,y)) aufgebracht wird, die kleiner ist als die lokale Soll-Dicke (Ds(x,y)) der Beschichtung (26), wenn der lokale Energieeintrag (E(x,y)) eine Expansion der Beschichtung (26) bewirkt. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend:
Bestimmen einer lokalen Ist-Dicke (Di(x,y)) der Beschichtung (26) durch Vermessen einer lokalen Ist-Reflektivität (Ri(x,y)) der Beschichtung (26). 30 Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die lokale Dickenänderung (A(x,y)) einer Abweichung zwischen der lokalen Soll-Dicke (Ds(x,y)) und der lokalen Ist-Dicke (Di(x,y)) entspricht. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , bei dem eine beim Verändern der Oberflächenform des Substrats (25) zu erwartende zusätzliche lokale Dickenänderung (As,E(x,y)) der Beschichtung (26) bestimmt wird, und bei dem beim Erzeugen der lokalen Dickenänderung (A“(x,y)) die durch das Verändern der Oberflächenform des Substrats (25) zu erwartende zusätzliche lokale Dickenänderung (As,E(x,y)) kompensiert wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zum lokalen Einbringen des Energieeintrags (E(x,y)) die Beschichtung (26) und/oder das Substrat (25) mit einem Bearbeitungsstrahl (28) bestrahlt wird. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Bearbeitungsstrahl ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: lonenstrahl, Elektronenstrahl (28) und Laserstrahl. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, weiter umfassend: Bestimmen einer Verweildauer (to) des Bearbeitungsstrahls (28) beim Bestrahlen einer jeweiligen Position (x,y) der Beschichtung (26), welche die lokale Dickenänderung (A(x,y); A”(x,y)) der Beschichtung (26) bewirkt. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Verweildauer (to) des Bearbeitungsstrahls (28) anhand einer vorgegebenen Beziehung zwischen der Verweildauer (to) und einer Temperatur (T) an der jeweiligen Position (x,y) der Beschichtung (26) und anhand einer vorgegebenen Beziehung zwischen einer Haltezeit (tn) bei einer vorgegebenen Temperatur (Ti, ... , Tw) an der jeweiligen Position (x,y) der Beschichtung (26) und der lokalen Dickenänderung (A(x,y)) der Beschichtung (26) bestimmt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: Kühlen der Beschichtung (26) und/oder des Substrats (25) während des Einbringens des lokalen Energieeintrags (E(x,y)). Spiegel (M4), umfassend: ein Substrat (25), sowie eine auf das Substrat (25) aufgebrachte Beschichtung (26) zur Reflexion von Strahlung, insbesondere zur Reflexion von EUV-Strahlung (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (26) eine lokale Soll-Dicke (Ds(x,y)) aufweist, die einer lokalen Soll-Reflektivität (Rs(x,y)) des Spiegels (M4) entspricht, wobei die lokale Soll-Dicke (Ds(x,y)) gemäß dem Verfahren zum Erzeugen einer lokalen Dickenänderung (A(x,y), A”(x,y)) nach einem der vorhergehenden Ansprüche erzeugt ist. Spiegel nach Anspruch 11 , bei dem ein Material des Substrats (25) ausgewählt ist der Gruppe umfassend: Silikatglas, insbesondere mit Titandioxid dotiertes Quarzglas, oder Glaskeramik, wobei das Material insbesondere einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 100 ppb/K bei 22°C aufweist. Spiegel nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Beschichtung (26) eine Mehrlagen-Beschichtung mit einer Mehrzahl von alternierenden Schichten (27a, 27b) aus einem Material mit einem niedrigen Brechungsindex und einem Material mit einem hohen Brechungsindex bildet. EUV-Lithographiesystem (1 ), umfassend: mindestens ein Spiegel (M1 bis M6) nach einem der Ansprüche 11 bis 13.
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