WO2023241992A1 - Verfahren zum beschichten eines spiegelsubstrats mit einer für nutz-wellenlängen hochreflektierenden mehrlagen-beschichtung sowie beschichtungsanlage zur durchführung eines derartigen verfahrens - Google Patents

Verfahren zum beschichten eines spiegelsubstrats mit einer für nutz-wellenlängen hochreflektierenden mehrlagen-beschichtung sowie beschichtungsanlage zur durchführung eines derartigen verfahrens Download PDF

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Rüdiger Mack
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Maike Lorenz
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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    • G01N21/8422—Investigating thin films, e.g. matrix isolation method
    • G01N2021/8427—Coatings

Definitions

  • the invention relates to a method for coating a mirror substrate with a multi-layer coating that is highly reflective for useful wavelengths.
  • the invention further relates to a coating system for carrying out such a method.
  • PVD Physical vapor deposition
  • EP 0 163 176 B1 discloses an ellipsometric method for examining surface layers.
  • EP 1 851 508 B1 discloses an optical monitoring system for coating processes.
  • a process for producing multilayer films is known from EP 0 552 648 Bl.
  • a process for producing a multilayer layer is known from EP 2 036 998 Bl.
  • DE 693 09 505 T2 discloses a process and a device for producing multilayer films .
  • DE 101 43 145 CI discloses a method and a device for producing layer systems for optical precision elements.
  • DE 197 52 322 A1 discloses a method and a device for the highly automated production of thin films.
  • DE 10 2006 029 799 A1 discloses a reflective optical element and a method for characterizing it.
  • the DE 10 2016 118 940 B3 discloses a multilayer mirror for reflecting EUV radiation and a method for producing it.
  • a layer thickness measurement as part of the coating process leads to the possibility of adapting coating parameters depending on the layer thickness measurement result, starting from the original coating parameter set when producing the first partial measurement layer coating.
  • This makes it possible, in particular, to have a corrective influence on a detected inhomogeneity of a layer thickness of the first partial multi-layer coating or the last applied partial multi-layer coating.
  • an average individual layer thickness can be corrected by adjusting the coating parameters depending on the layer thickness measurement.
  • the result is a highly reflective multi-layer coating whose surface shape corresponds very precisely to specified target values.
  • the result is a coated mirror substrate with a highly precise surface shape. If an appropriately coated mirror is used as part of imaging optics, an advantageously low imaging error results.
  • Deviations in the thickness of the multi-layer coating produced that can be corrected using the coating process have the main effect on the surface shape.
  • Surface errors that are determined when measuring, for example, the first coating sequence can be compensated for with adjusted coating parameters when applying further individual layers.
  • an improved target reflectivity of the multi-layer coating produced can also be achieved with high precision.
  • the reflectivity of the multi-layer coating is generally less sensitive to potential single-layer thickness errors than the surface shape.
  • optimized reflectivity can be achieved for the individual layers applied subsequently.
  • the useful wavelength can be an EU V wavelength smaller than 100 nm and in particular in the range between 5 nm and 30 nm.
  • the useful wavelength can be 13.5 nm.
  • the multi-layer coating can be a plurality of alternating individual layers made of different coating materials, i.e. a plurality of so-called bilayers.
  • Coating materials can be: molybdenum, silicon or ruthenium. Other coating materials are also possible.
  • Coating parameters to be adjusted as part of the adjustment step can be a speed of a relative movement between the Mirror substrate and a coating source, a temperature of the coating source, a coating material flow of the coating source, a directional characteristic of the coating source, a distance between the coating source and the coating substrate or a displacement trajectory between the mirror substrate and the at least one coating source or an arrangement of several coating sources.
  • the individual layers of the multi-layer coating can be applied in a rotation coating system in which a holder guides the mirror substrate over the coating sources by means of a rotational movement about a holder axis.
  • the application can take place in a linear coating system in which a holder guides the mirror substrate in a linear movement over the coating sources.
  • the mirror substrate can be rotated on the holder about an axis located inside or outside the mirror substrate.
  • the first partial multi-layer coating can contain at least 25% of all individual layers to be applied.
  • the first partial multi-layer coating usually has a maximum of 75% of the total individual layers to be applied.
  • the measurement of the layer thickness of the result of the first coating sequence and, if necessary, also of the further coating sequence takes place at a plurality of measuring positions on the mirror substrate. This allows conclusions to be drawn in particular about coating inhomogeneities via the mirror substrate. Knowledge gained about coating inhomogeneities, which was obtained with the help of the plurality of measuring positions, can be taken into account when adapting the coating parameters, in particular when specifying the displacement trajectory between the mirror substrate and the at least one coating source or the arrangement of several coating sources.
  • a PVD process according to claim 2 has proven itself in practice. At least one sputtering magnetron can be used as the coating source.
  • drives can be used according to claim 3, which are used anyway for a relative displacement of the mirror substrate to the coating source.
  • Drive units of the thickness measuring device can also be used to select a measuring position.
  • the respective measuring position can lie on a useful reflection surface of the mirror substrate that is to be coated.
  • at least one of the measurement positions can be located on the mirror substrate next to the useful reflection surface or on a measurement reference substrate that is separate from the mirror substrate. From the measurement result of measuring the measuring position outside the useful reflection surface, conclusions can then be drawn about the layer thickness on the useful reflection surface.
  • An EUV reflectometry measurement according to claim 4 has proven itself in practice. Using such reflectometry, a reflectivity measurement can be carried out for a plurality of angles of incidence on the mirror substrate.
  • a reflectometry measurement is known from DE 199 48 264 Al and DE 10 2006 029 799 Al. In principle, the reflecto measurement can also be carried out with wavelengths other than EUV, for example with VUV, DUV, VIS, or even longer wavelengths.
  • Alternative layer thickness measurement methods that can be used instead of reflectometry are RHEED (reflection high energy-electron diffraction) or XRR (X-ray reflectometry).
  • a quartz crystal microbalance is known from the specialist article by Abdul Wajid “On the accuracy of the quartz-crystal microbalance (QCM) in thin-film deposits” (https://doi.org/10.1016/S0924-4247(97)80427- X).
  • At least two measuring steps before and after which coating sequences take place, according to claim 6, increase the precision of the entire coating process. More than two such intermediate measuring steps can also be used, which can further improve the accuracy of the coating process.
  • a further object of the invention is to create a coating system with which the coating process can be carried out.
  • the coating system can be a rotation coating system or a linear coating system.
  • a PVD coating source in particular a magnetron, can be used as the coating source.
  • the coating system can have a plurality of coating sources.
  • the thickness measuring device can be arranged in such a way that during the coating process the partially coated mirror substrate reaches a measurement detection range of the thickness measuring device when displaced along the coating displacement trajectory. There is then no measurement-specific displacement of the mirror substrate towards the thickness measuring device necessary.
  • the measuring light source according to claim 8 can be an EUV light source.
  • a measuring wavelength of the measuring light source can correspond to the useful wavelength of the coating to be applied.
  • the thickness measuring device can have a balance, in particular a microbalance, for example in the form of a quartz crystal microbalance.
  • a holder according to claim 9 has proven itself in practice. This makes it possible to generate a relative movement of the mirror substrate to at least one coating source, which can be used for a homogeneous coating of the useful reflection surface of the mirror substrate.
  • the holding unit axis can coincide with an axis of symmetry of the mirror substrate.
  • a linear drive according to claim 11 has also proven itself in practice. In principle, such a linear drive can be combined with one of the rotary drives explained above.
  • a reference body holding unit enables the coating and also the Dieken measurement on a measurement reference substrate that is separate from the mirror substrate to be coated.
  • the reference body holding unit can be arranged symmetrically to the mirror substrate holding unit of the holder.
  • the axis of symmetry can coincide with a cantilever axis of rotation of a holder which is then designed with a cantilever arm.
  • the mirror substrate produced using the coating process can be used in a projection exposure system for lithography, especially for EUV lithography.
  • the mirror substrate can be used as a mirror of a projection optics or an illumination optics of such a projection exposure system.
  • Projection exposure systems or lithography systems are used to produce integrated circuits with high precision.
  • the light from a radiation source is directed to a wafer to be exposed via optical elements, such as mirrors and/or lenses.
  • optical elements such as mirrors and/or lenses. Due to the increasing miniaturization of semiconductor circuits, the requirements for resolution and accuracy of projection exposure systems are increasing equally. Correspondingly high demands are placed on their optical elements and the actuation of the optical elements.
  • the reflectometry measuring device or the measuring method can be used particularly advantageously for process control, for quality assurance or documentation in the context of the production of the optical element.
  • the reflectometry measurement is suitable, among other things, for measuring the reflection properties of optical elements of a microlithographic DUV ("Deep Ultra Violet") projection exposure system, but in particular for use with an EUV projection exposure system.
  • DUV Deep Ultra Violet
  • One Possible use of the invention also relates to the measurement of reflection properties of optical elements of immersion lithography.
  • the thickness measurement is an in-situ measurement during the coating process.
  • FIG. 1 shows a top view of a section of a rotary coating system for coating a mirror substrate with a multi-layer coating that is highly reflective for useful wavelengths
  • FIG. 2 shows a side view of a rotatingly driven substrate holder of the coating system according to FIG. 1 in the area of a thickness measuring device designed as an EUV reflectometer for measuring at least one layer thickness of an individual layer applied to the substrate during coating;
  • FIG. 3 shows a top view from viewing direction III in FIG. 2 to illustrate an arrangement of possible measuring points of the thickness measuring device on the substrate;
  • a rotary coating system 1 a section of which is shown in FIG. 1, is used to coat a mirror substrate 2 with a multi-layer coating that is highly reflective for useful wavelengths, a first part of which is shown schematically in FIG -Multi-layer coating 3 is indicated.
  • the multi-layer coating to be applied to the mirror substrate 2 as a whole has a plurality of individual layers 4, 5, ... to be applied sequentially, which can be alternating bilayers of two materials with different refractive indices for the useful wavelength.
  • Such multi-layer coatings are basically known from the prior art.
  • the number of individual layers is usually 4, 5, ... less than 200.
  • Part of the coating system 1 is a holder 6 for the mirror substrate 2.
  • the holder 6 has a cantilever arm 7. This can be rotated about a cantilever axis of rotation 9 via a rotary drive 8.
  • the coating system 1 also has several sputtering magnetrons 13, 14 as coating sources. These are arranged at different circumferential positions of a movement path or displacement trajectory 15 of the substrate 2 about the boom axis of rotation 9. These sputtering magnetrons 13, 14 serve as coating sources for the respective coating material to produce the alternating bilayers.
  • the sputtering magnetrons 13, 14 represent an example of the application of the individual layers 4, 5... by a PVD (physical vapor deposition) process. When one of the sputtering magnetrons 13, 14 is swept through the mirror substrate 2 along the movement path 15 exactly one of the individual layers 4, 5, ... is applied to the mirror substrate 2.
  • the rotation drives 8, 11 serve to relatively displace the mirror substrate 2 relative to the coating sources 13, 14 during a single-layer coating process as part of an overall coating sequence to produce the multi-layer coating to be applied.
  • a speed that is specified via the rotary drive 8 and a further speed that is specified via the rotary drive 11, operating parameters of the magnetrons 13, 14 and a distance between the magnetrons 13, 14 and the mirror substrate 2 represent examples of adjustable default or .Coating parameters for influencing a thickness and/or a homogeneity of the respective individual layer 4, 5, ... over the useful mirror surface of the mirror substrate 2 to be coated.
  • a rotational speed specified by the rotation drives 8, 11 is generally not constant, but can be modulated along the movement path 15, in particular depending on the angle.
  • a circumferential or angular distance between the magnetrons 13, 14 along the movement path 15 is 90°.
  • Other arrangements with a particularly larger number of corresponding magnetrons with correspondingly smaller angular distances are also possible.
  • it can have two, three, four or even more magnetrons 13, 14.
  • a thickness measuring device 16 is used to measure at least one layer thickness of a result of this first coating sequence at at least one measuring position 17, in particular at the location of several measuring positions 17i, 172, 173, which are highlighted by crosses along the movement path 15 in FIG.
  • the measuring position 172 lies in the area of a center of a useful reflection surface of the mirror substrate 2.
  • the other measuring positions are 17i, 173 lie outside this center and can be at the same or different radial distances from this center of the useful reflection surface of the mirror substrate 2 .
  • any predetermined point on the mirror substrate 2 can be selected as the measuring position 17i.
  • a plane-elliptical or elliptical mirror with a coating suitable for reflecting the electromagnetic radiation 19 can be provided in the beam path of the input aperture, the mirror preferably being able to focus in one or both dimensions.
  • the light source 18 can also have a monochromator in order to change the wavelength of the measuring radiation 19 in a defined manner, preferably changing it continuously during the measurement. This is particularly advantageous when monochromatic electromagnetic radiation is generated by the light source 18.
  • the monochromator can, for example, have a reflection grating with a grating support with a concave circular cylindrical surface.
  • the surface can preferably be flat in one direction and in a direction essentially orthogonal thereto in the form of a circular arc.
  • Grid lines with a constant line density can be provided on the lattice girders. When the electromagnetic radiation is diffracted, focusing can finally take place along a focal line which is parallel to the plane direction or to the cylinder axis of the reflection grid is aligned.
  • a flat grid with appropriately curved grid lines can be used.
  • the reflection grid is able to diffract the measurement radiation depending on the wavelength in such a way that an intermediate focus is subsequently created in the beam path, in which an exit gap can optionally be arranged, which only allows a very small, defined wavelength range of the electromagnetic radiation to pass through.
  • an exit gap can optionally be arranged, which only allows a very small, defined wavelength range of the electromagnetic radiation to pass through.
  • the measuring spot size on the measuring position 17i of the mirror substrate 2 and the spectral resolution can be advantageously adjustable.
  • the light source 18 also has a beam splitter which is set up to divide the electromagnetic radiation generated by the light source 18 into the measurement radiation 19 and a reference radiation.
  • a reference detector is arranged in the beam path of the reference radiation. In this way, a measurement of absolute values can also be possible, if necessary after appropriate calibration and with knowledge of the splitter ratio of the beam splitter.
  • the light source 18 is set up to continuously change the beam path of the measuring radiation 19 in order to change an incident pose of the measuring radiation 19 on the mirror substrate 2 during the measurement, the detector 21 and the reference detector being set up to reflect reflected radiation 23 and the reference radiation, respectively to be recorded in the meantime, preferably recorded continuously.
  • incident pose is defined here by a set or adjustable incidence position and/or a set or adjustable angle of incidence of the measuring radiation 19 on the mirror substrate 2.
  • the incident pose can alternatively also be referred to as an incident parameter space, whereby the parameters of the incident parameter space represent the adjustable or changeable incident position and/or the adjustable or changeable angle of incidence a is/are.
  • the incident position is the position of the measuring radiation 19 relative to a two-dimensional surface plane of the mirror substrate 2.
  • the angle of incidence a is the angle of the measuring radiation 19 relative to a surface normal of the surface plane of the mirror substrate 2.
  • the light source 18, for example the plane-elliptical mirror has at least one actuating means in the form of, for example, the pivot drive 20 .
  • the actuating means ensures, for example, a change in position and/or a tilting of the at least one optical unit of the light source 18, for example the plane-elliptical mirror.
  • “Change in position” means a movement along at least one of the three spatial directions, i.e. in a Cartesian coordinate system a movement along the x, y and/or z direction.
  • “Tilting” means a rotation of the reflection element about at least one predeterminable axis of rotation, wherein the axis of rotation is or can be aligned along the x, y and/or z direction.
  • the light source 18 has a plurality of optical units or elements, in particular mirrors, with at least one, in particular each, of the optical units having an actuating means.
  • the beam path of the measuring radiation 19 or changing the incident pose i.e. the incident position and/or the angle of incidence of the measuring radiation 19 on the mirror substrate 2
  • Alignment, rotation and/or positioning is preferably carried out by appropriate control of actuators or actuator means operatively connected to the holding unit 10.
  • the light source 18 is set up to change the beam path of the measuring radiation 19 in order to guide the measuring radiation 19 or its measuring position 17i along at least one translational degree of freedom over the mirror substrate 2 during the measurement. This can be done continuously during the measurement, in particular along a defined trajectory.
  • a spiral trajectory or an oscillating trajectory are possible. In principle, however, a disordered trajectory or another trajectory can also be provided.
  • the coating system 1 also has a control/regulating device 25, which is indicated schematically in FIG. 1, the control/regulating device 25 is in signal connection with the thickness measuring device 16. Furthermore, the control/regulating device 25 is in signal connection with a control unit 26, also indicated schematically in FIG. 1, for adapting the coating parameters of the coating system 1. These coating parameters can be adjusted with the control unit 26 depending on the measurement result of the thickness measuring device 16 for a coating sequence following the first coating sequence to produce a further partial multi-layer coating to complete the overall highly reflective multi-layer coating to be produced. For this purpose, the control unit 26 is in signal connection, in particular with the magnetrons 13, 14 and with the rotary drives 8 and 11.
  • the control/regulating device 25 is set up to process the measurement data recorded by means of the detector 21 and/or the reference detector.
  • the detector 21 and/or the reference detector can have at least one photodiode in order to detect the intensity of the reflected radiation 23 or the reference radiation.
  • the detector 21 and/or the reference detector are preferably designed in the manner of a camera and have a sensor surface with several image points in order to detect the measuring radiation 19.
  • An advantage of using a detector 21 or reference detector with a sensor surface with several image points is the possibility of determining the angle of incidence a of the measuring radiation 19 on the mirror.
  • gel substrate 2 if the beam path and/or measuring position 17i of the measuring radiation 19 on the mirror substrate 2 are known.
  • the angle of incidence a can therefore be deduced based on the brightness distribution on the sensor surface. In this way, as part of the measurement, it may be sufficient to vary only the measuring position 17i of the measuring radiation 19.
  • An additional change in the angle of incidence a can occur due to a surface profile of the mirror substrate 2.
  • a combination of a continuous change in the beam path with a polychromatic measuring radiation 19 can also be provided in order to further reduce the measuring time.
  • a spectral filter can be arranged in the beam path of the measuring light beam 19 and/or the reflected beam 23, whereby a measuring spot is limited again after diffraction on the grating of the spectrograph.
  • absorption edges can be used or a grid can be provided, after which a diaphragm follows and the beams are brought together again.
  • the control and/or control device 25 can be set up to take the characteristic emission lines in the polychromatic measuring radiation 19 of the light source 18 into account accordingly when evaluating the measurement data and/or when tracking the detector 21 or the reference detector.
  • the emission lines of the light source 18 are included in the reference signal folded with the reflection curve of the mirror substrate 2.
  • the wavelength channels or the peaks can be assigned accordingly using a correlation function. In this way, tracking of the detector 21 or the reference detector can also be possible along the wavelength direction, for example by a corresponding control loop. It can be used here that the reflection curve of the mirror substrate 2 contains lower-frequency peaks than the comparatively high-frequency peaks of the light source 18.
  • the coating system 1 is used as follows:
  • first coating sequence several of the individual layers 4.5,. . . applied to the mirror substrate 2 as part of a first coating sequence. This creates the first partial multi-layer coating. This is done by activating the sputtering magnetrons 13, 14 and the rotary drives 8, 11, controlled via the control unit 26 of the control/regulating device 25.
  • a reflectometric measurement of the layer thickness of the first partial multi-layer coating is now carried out by determining its reflectivity depending on the application angle a and the corresponding specification, in particular of the angular positions of the light source 18 and the detector 21, via the pivot drives 20, 22.
  • This layer thickness measurement with the help of the thicknesses -Measuring device 16 is repeated at several of the measuring positions 17i on the substrate 2 and the partial multi-layer coating applied thereto.
  • a reflectometry layer thickness measurement of the first partial multi-layer coating a RHEED measurement (reflection high-energy electron diffraction) or an XRR measurement (X-ray reflectivity) can also be carried out.
  • coating parameters of the coating system 1 are then adjusted via the control/regulating device 25 and the control unit 26 for a subsequent application or coating step. This adjustment can affect the following coating parameters:
  • At least one further layer thickness measuring step takes place during the process, which is followed by a further adjustment of the coating parameters and a further step of applying further individual layers.
  • a layer thickness measurement and subsequent adjustment of coating parameters depending on the measurement result can therefore take place after the production of a first partial multi-layer coating 3 and later after further production of a second partial multi-layer coating 3, with a further partial multi-layer then being created -Coating 3 with again if necessary.
  • adapted coating parameters to complete the entire multi-layer coating are also more than two such intermediate layer thickness measuring steps with possibly. Subsequent adjustment of the coating parameters can take place during the coating process.
  • a linear coating system 27 is described below with reference to FIG. 4, which can be used instead of the rotary coating system 1.
  • Components and functions that correspond to those already explained above with reference to FIGS. 1 to 3 have the same reference numbers and will not be discussed again in detail.
  • the linear coating system 27 has a holder 28 for the mirror substrate 2, which can be moved linearly in the horizontal direction in FIG. 4 by means of a linear drive 29. This allows the mirror substrate 2 to be displaced along a linear movement path 30.
  • the linear coating system 27 in turn has a holding unit 10 (not shown) and a rotation drive in the manner of the rotation drive 11 of the embodiment according to FIG. 2 for rotating the mirror substrate 2 about the holding unit axis 12 running centrally through the mirror substrate 2.
  • Several sputtering magnetrons 13, 14 are arranged in the linear coating system 27.
  • a thickness measuring device 16 is also arranged along the movement path 30. When coating the mirror substrate 2 with the help of the linear coating system 27, it is guided along the movement path 30 over the magnetrons 13, 14.
  • the number of magnetrons 13, 14 along the movement path 30 can be significantly larger than the two magnetrons 13, 14 shown in FIG. 4. For example, ten or even more such magnetrons 13, 14 can be used.
  • the substrate 2 When coating, the substrate 2 can if necessary. be shifted back and forth several times along the movement path 30. With the help of the Dieken measuring device 16, after producing a first partial multi-layer coating 3 as part of a first coating sequence, a layer thickness measurement as well as subsequent adjustments of coating parameters and subsequent completion of the entire multi-layer coating can then be carried out via a further coating sequence, according to the which was explained above in connection with the rotary coating system 1. Possible measuring positions 17i, which can be approached via the linear drive 29, lie along a diameter of the substrate 2 on the movement path 30.
  • any predetermined point on the mirror substrate 2 can be selected as the measuring position 17i.
  • this layer thickness measurement can be carried out using a weighing process.
  • a corresponding balance with which such a weighing process can be carried out can be designed as a quartz crystal microbalance.
  • the layer thickness of the result of the first coating sequence can then be deduced from an increase in the weight of the mirror substrate 2 or a separate measurement reference substrate.
  • FIG. 5 shows an example of an arrangement of a corresponding measurement reference substrate 31, separate from the mirror substrate 2, on a holder 32, which otherwise basically corresponds to the holder 6 according to FIGS. 1 and 2.
  • the measurement reference substrate 31 is attached to the holding unit 10 with the end of the cantilever arm 7 opposite the mirror substrate 2 via a corresponding reference holding unit.
  • This reference holding unit which is not shown in detail in FIG according to Fig. 2 corresponds.
  • Both substrates 2, 31 move at an angular distance of 180° on the same circular movement path 15.
  • the two rotation drives for rotating the substrates 2, 31 are synchronized with one another so that both substrates 2, 31 rotate at the same angular speed.
  • the holder 32 is designed symmetrically with respect to the two substrates 2, 31.
  • both substrates 2, 31 are coated with basically the same coating parameters, so that the same layer structure of the first partial multi-layer coating 3 takes place there in the first coating sequence .
  • the measurement reference substrate is designed as a balance, for example as a quartz crystal microbalance, so that the measurement variable “weight of the first partial multi-layer coating” required for the layer thickness measurement is recorded there. Depending on this measurement variable, the coating parameters can then be adjusted after the first coating sequence.
  • a layer thickness measurement as part of the coating process can also be carried out at a measuring location on a mirror substrate next to one later reflection area used for the mirror.
  • a corresponding design is shown in FIG. 6. Components and functions corresponding to those explained above with reference to FIGS. 1 to 5 and in particular to FIGS. 1, 2 and 5 bear the same reference numbers and will not be discussed again in detail.
  • a mirror substrate holding unit of a holder 34 which otherwise corresponds to the holder 6 according to FIGS. 1 and 2, is designed to hold a mirror substrate 35, which has such a large area that there is a useful reflection surface 36 to be used later
  • Measuring reference surface 37 is arranged, which can be used for layer thickness measurement, for example using a weighing method. At least one scale, for example in the form of a quartz crystal microscale, is then accommodated at the location of the measurement reference surface 37. There, weighing can be carried out to carry out the layer thickness measurement as part of the coating process, as already explained above in connection with the measurement reference substrate 31 according to FIG. 5.
  • the weight of the individual layers 4, 5, ... applied during the coating can be converted into a measurement signal, in particular via a piezoelectric effect.

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Abstract

Zum Beschichten eines Spiegelsubstrats (2) mit einer für Nutz-Wellenlängen hochreflektierenden Mehrlagen-Beschichtung mit einer Mehrzahl von sequentiell aufzubringenden Einzellagen werden zunächst mehrere der Einzellagen auf das Spiegelsubstrat (2) im Rahmen einer Beschichtungsabfolge zur Erzeugung einer ersten Teil-Mehrlagen-Beschichtung aufgebracht. Eine Schichtdicke eines Ergebnisses der Beschichtungsabfolge wird an mindestens einer Messposition gemessen. Beschichtungsparameter werden abhängig von Messdaten der Messung für einen nachfolgenden Aufbringungsschritt angepasst. Weitere der Einzellagen werden auf das Spiegelsubstrat (2) im Rahmen einer weiteren Beschichtungsabfolge mit den angepassten Beschichtungsparametern zur Erzeugung einer weiteren Teil-Mehrlagen-Beschichtung zur Vervollständigung der Mehrlagen-Beschichtung aufgebracht. Eine hierfür nutzbare Beschichtungsanlage hat eine Spiegelsubstrat-Halterung (6), mindestens eine Beschichtungsquelle (13, 14) für das Beschichtungsmaterial, mindestens einen Antrieb (8) zur Relativverlagerung des Spiegelsubstrats (2) zur Beschichtungsquelle (13, 14), eine Dicken-Messeinrichtung (16) sowie eine Steuer/Regeleinrichtung (25), die mit der Dicken-Messeinrichtung (16) und einer Steuereinheit (26) zur Anpassung der Beschichtungsparameter in Signalverbindung steht. Es resultiert eine Beschichtung, über die eine Ziel-Oberfächenform und -Reflektivität der hergestellten Mehrlagen-Beschichtung mit hoher Präzision erreicht ist.

Description

Verfahren zum Beschichten eines Spiegelsubstrats mit einer für Nutz- Wellenlängen hochreflektierenden Mehrlagen-Beschichtung sowie Beschichtungsanlage zur Durchführung eines derartigen Verfahrens
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2022 205 971.9 in Anspruch, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Spiegelsubstrats mit einer für Nutz- Wellenlängen hochreflektierenden Mehrlagen-Beschichtung. Ferner betrifft die Erfindung eine Beschichtungsanlage zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
Physical vapour deposition (PVD)-Beschichtungsanlagen sind vom Markt her bekannt.
Die EP 0 163 176 Bl offenbart ein ellipsometrisches Verfahren zur Untersuchung von Oberflächenschichten. Die EP 1 851 508 Bl offenbart ein optisches Monitoring system für Beschichtungsprozesse. Ein Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Filme ist bekannt aus der EP 0 552 648 Bl. Ein Verfahren zur Herstellung einer Multilay er schicht ist bekannt aus der EP 2 036 998 Bl. Die DE 693 09 505 T2 offenbart ein Verfahren und ein Gerät zur Herstellung mehrschichtiger Filme. Die DE 101 43 145 CI offenbart ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von Schichtsystemen für optische Präzisionselemente. Die DE 197 52 322 Al offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung für die hochautomatisierte Herstellung von Dünnfilmen. Die DE 10 2006 029 799 Al offenbart ein reflektives optisches Element und ein Verfahren zu seiner Charakterisierung. Die DE 10 2016 118 940 B3 offenbart einen Multilayer-Spiegel zur Reflexion von EUV-Strahlung und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beschichtungsverfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine Ziel-Ober- flächenform und ggf. auch eine Ziel-Reflektivität der hergestellten Mehrla- gen-Beschichtung mit hoher Präzision erreicht ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Beschichtungsverfahren mit den im Anspruch 1 angegeben Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Schichtdicken-Messung im Rahmen des Beschichtungsvorgangs zur Möglichkeit führt, Beschichtungsparameter abhängig vom Schichtdicken-Messergebnis, ausgehend vom ursprünglichen Beschichtungsparametersatz bei der Erzeugung der ersten Teil-Messlagenbeschichtung, anzupassen. Dies ermöglicht es insbesondere, korrigierenden Einfluss auf eine detektierte Inhomogenität einer Schichtdicke der ersten Teil-Mehrlagen-Beschichtung bzw. der zuletzt aufgebrachten Teil-Mehrlagen-Beschichtung zu nehmen. Zudem kann eine mittlere Einzellagendicke durch die von der Schichtdickenmessung abhängige Beschichtungsparameteranpassung korrigiert werden. Es resultiert eine hochreflektierende Mehrlagen-Beschichtung, deren Oberflächenform vorgegebenen Sollwerten hochgenau entspricht. Es resultiert ein beschichtetes Spiegelsubstrat mit hochgenauer Oberflächenform. Soweit ein entsprechend beschichteter Spiegel als Teil einer Abbildungsoptik genutzt wird, resultiert ein vorteilhaft geringer Abbildungsfehler.
Mit Hilfe des Beschichtungsverfahrens korrigierbare Abweichungen einer Dicke der erzeugten Mehrlagen-Beschichtung wirken sich hauptsächlich auf die Oberflächenform aus. Oberflächenfehler, die bei der Vermessung beispielsweise der ersten Beschichtungsabfolge ermittelt werden, können im Rahmen der Aufbringung weiterer Einzellagen mit angepassten Be- schichtungsparametem kompensiert werden.
Grundsätzlich kann auch eine verbesserte Ziel-Reflektivität der hergestellten Mehrlagen-Beschichtung mit hoher Präzision erreicht werden. Die Re- flektivität der Mehrlagen-Beschichtung ist regelmäßig weniger sensitiv auf potentielle Einzellagen-Dickenfehler als die Oberflächenform. Durch die Anpassung von Beschichtungsparametem kann für die nachfolgend aufgebrachten Einzellagen eine optimierte Reflektivität erreicht werden.
Bei der Nutz-Wellenlänge kann es sich um eine EU V- Wellenlänge kleiner als 100 nm und insbesondere im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm handeln. Die Nutzwellenlänge kann bei 13,5 nm liegen. Bei der Schichtdicken- Messung kann eine Dicke der gesamten erzeugten Teil-Mehrlagen-Be- schichtung gemessen werden. In einer Variante ist es möglich, mehrere Einzellagen- Schichtdicken der erfolgten Teil-Mehrlagen-Beschichtung zu vermessen oder auch die Schichtdicke genau einer aufgebrachten Einzellage, insbesondere der zuletzt aufgebrachten Einzellage zu vermessen.
Bei der Mehrlagen-Beschichtung kann es sich um eine Mehrzahl alternierender Einzellagen aus unterschiedlichen Beschichtungsmaterialien, also um eine Mehrzahl sogenannter Bilagen handeln. Beschichtungsmaterialen können sein: Molybdän, Silicium oder Ruthenium. Auch andere Beschichtungsmaterialien sind möglich.
Im Rahmen des Anpassungsschritts anzupassende Beschichtungsparameter können sein eine Geschwindigkeit einer Relativbewegung zwischen dem Spiegelsubstrat und einer Beschichtungsquelle, eine Temperatur der Be- schichtungsquelle, ein Beschichtungsmaterialfluss der Beschichtungsquelle, eine Richtungscharakteristik der Beschichtungsquelle, ein Abstand zwischen der Beschichtungsquelle und dem Beschichtungssubstrat oder auch eine Verlagerungstrajektorie zwischen dem Spiegelsubstrat und der mindestens einen Beschichtungsquelle bzw. einer Anordnung mehrerer Beschichtungsquellen.
Insbesondere die Auswirkungen von Langzeitdrifts während der Beschichtung können kompensiert werden.
Die Einzellagen der Mehrlagen-Beschichtung können in einer Rotations- Beschichtungsanlage aufgebracht werden, in der ein Halter das Spiegelsubstrat mittels einer Rotationsbewegung um eine Halterachse über die Beschichtungsquellen führt. Alternativ kann das Aufbringen in einer Linear- Beschichtungsanlage erfolgen, in der ein Halter das Spiegelsubstrat in einer Linearbewegung über die Beschichtungsquellen führt. Zusätzlich kann das Spiegelsubstrat am Halter um eine innerhalb oder außerhalb des Spiegelsubstrats liegende Achse gedreht werden.
Die erste Teil-Mehrlagen-Beschichtung kann mindestens 25 % aller insgesamt aufzubringenden Einzellagen beinhalten. Regelmäßig hat die erste Teil-Mehrlagen-Beschichtung höchsten 75 % der insgesamt aufzubringenden Einzellagen.
Das Messen der Schichtdicke des Ergebnisses der ersten Beschichtungsabfolge sowie gegebenenfalls auch der weiteren Beschichtungsabfolge erfolgt an einer Mehrzahl von Messpositionen auf dem Spiegelsubstrat. Dies erlaubt einen Rückschluss insbesondere auf Beschichtungs-Inhomogenitäten über das Spiegelsubstrat. Gewonnene Erkenntnisse über Beschichtungs-Inhomogenitäten, die mit Hilfe der Mehrzahl von Messpositionen gewonnen wurden, können bei der Anpassung der Beschichtungsparameter berücksichtigt werden, insbesondere bei der Vorgabe der Verlagerungstrajektorie zwischen dem Spiegelsubstrat und der mindestens einen Beschichtungsquelle bzw. der Anordnung mehrerer Beschichtungsquellen.
Ein PVD-Prozess nach Anspruch 2 hat sich in der Praxis bewährt. Als Beschichtungsquelle kann mindestens ein Sputter-Magnetron zum Einsatz kommen.
Zur Vorgabe verschiedener Messpositionen können nach Anspruch 3 Antriebe genutzt werden, die für eine Relativverlagerung des Spiegelsubstrats zur Beschichtungsquelle ohnehin genutzt werden. Zur Auswahl einer Messposition können auch Antriebseinheiten der Dicken-Messeinrichtung genutzt werden. Die jeweilige Messposition kann auf einer zu beschichtenden Reflexions-Nutzfläche des Spiegelsubstrats liegen. Alternativ kann mindestens eine der Messpositionen auf dem Spiegelsubstrat neben der Reflexions-Nutzfläche oder auf einem vom Spiegelsubstrat separaten Mess- Referenz-Substrat liegen. Aus dem Messergebnis der Messung der Messposition außerhalb der Reflexions-Nutzfläche kann dann auf die Schichtdicke auf der Reflexions-Nutzfläche rückgeschlossen werden.
Eine EUV-Reflektometrie-Messung nach Anspruch 4 hat sich in der Praxis bewährt. Über eine solche Reflektometrie kann eine Reflektivitätsmessung für eine Mehrzahl von Einfallswinkeln auf dem Spiegelsubstrat durchgeführt werden. Eine Reflektometrie-Messung ist bekannt aus der DE 199 48 264 Al und der DE 10 2006 029 799 Al. Grundsätzlich kann die Reflekto- metrie auch mit anderen Wellenlängen als EUV durchgeführt werden, beispielsweise mit VUV- DUV-, VIS-, oder auch mit noch größeren Wellenlängen. Alternative Schichtdicken-Messverfahren, die anstelle einer Re- flektometrie zum Einsatz kommen können, sind RHEED (reflection high energy-electron diffraction) oder XRR (Röntg enreflektometrie).
Ein Wiegeprozess nach Anspruch 5 stellt ein alternatives Messverfahren zur Schichtdicken-Messung im Rahmen des Beschichtungsverfahrens dar. Gewogen wird dabei entweder das Spiegelsubstrat, insbesondere nach dem Aufbringen der ersten Teil-Mehrlagen-Beschichtung oder mindestens einer weiteren Teil-Mehrlagen-Beschichtung, oder ein Mess-Referenz-Substrat, welches beim Beschichtungsverfahren in gleicher Weise mehrlagen-be- schichtet wird wie das Spiegelsubstrat. Der Wiegeprozess kann mit Hilfe einer Quarzkristall-Mikrowaage durchgeführt werden. Eine Waage zur Durchführung des Wiegeprozesses kann so ausgeführt sein, dass eine Massendifferenz des Spiegelsubstrats nach der Beschichtung und des Spiegelsubstrats vor der Beschichtung gemessen wird. Mindestens eine derartige Waage kann auf dem zu beschichtenden Spiegelsubstrat neben dessen Reflexionsfläche oder auf dem Mess-Referenz-Substrat untergebracht sein. Eine Quarzkristall-Mikrowaage ist bekannt aus dem Fachartikel von Abdul Wajid „On the accuracy of the quartz-crystal microbalance (QCM) in thin- film depositions“ (https://doi.org/10.1016/S0924-4247(97)80427-X).
Mindestens zwei Messschritte vor und nach denen jeweils Beschichtungsabfolgen stattfinden, nach Anspruch 6 erhöhen eine Präzision des gesamten Beschichtungsvorgangs. Auch mehr als zwei derartige zwischengestaltete Messschritte können zum Einsatz kommen, was die Genauigkeit des Beschichtungsverfahrens nochmals verbessern kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beschichtungsanlage zu schaffen, mit der das Beschichtungsverfahren durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Beschichtungsanlage mit den im Anspruch 7 angegebenen Merkmalen.
Die Vorteile der Beschichtungsanlage entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Beschichtungsverfahren bereits erläutert wurden.
Bei der Beschichtungsanlage kann es sich um eine Rotations-Beschichtungsanlage oder um eine Linear-Beschichtungsanlage handeln. Als Beschichtungsquelle kann eine PVD-Beschichtungsquelle, insbesondere ein Magnetron, zum Einsatz kommen. Die Beschichtungsanlage kann eine Mehrzahl von Beschichtungsquellen aufweisen. Die Dicken-Messeinrich- tung kann so angeordnet sein, dass während des Beschichtungsvorgangs das teilbeschichtete Spiegelsubstrat bei einer Verlagerung längs der Be- schichtungs-Verlagerungstrajektorie in einen Mess-Erfassungsbereich der Dicken-Messeinrichtung gelangt. Es ist dann keine messspezifische Verlagerung des Spiegelsubstrats hin zur Dicken-Messeinrichtung notwendig.
Bei der Messlichtquelle nach Anspruch 8 kann es sich um eine EUV- Lichtquelle handeln. Eine Mess Wellenlänge der Messlichtquelle kann der Nutz- Wellenlänge der aufzubringenden Beschichtung entsprechen. Alternativ oder zusätzlich zu einer Messlichtquelle kann die Dicken-Messeinrichtung eine Waage, insbesondere eine Mikrowaage, beispielsweise in Form einer Quarzkristall-Mikro waage aufweisen. Eine Halterung nach Anspruch 9 hat sich in der Praxis bewährt. Hierüber lässt sich eine Relativbewegung des Spiegelsubstrats zur mindestens einen Beschichtungsquelle erzeugen, die für eine homogene Beschichtung der Nutz-Reflexionsfläche des Spiegelsubstrats genutzt werden kann.
Dies gilt besonders für eine Halterung nach Anspruch 10. Die Halteein- heits-Achse kann mit einer Symmetrieachse des Spiegelsubstrats zusammenfallen.
Ein Linearantrieb nach Anspruch 11 hat sich ebenfalls in der Praxis bewährt. Grundsätzlich kann ein derartiger Linearantrieb mit einem der vorstehend erläuterten Rotationsantrieben kombiniert werden.
Mit Hilfe der Antriebe, über die eine Relativverlagerung des Spiegelsubstrats zu mindestens einer Beschichtungsquelle erzeugt wird, können auch verschiedene Messpositionen der Dicken-Messeinrichtung auf dem Spiegelsubstrat, auf einer neben der Nutz-Reflexionsfläche angeordneten Messfläche oder auf einem separaten Mess-Referenz-Substrat ausgewählt werden.
Eine Referenzkörper-Halteeinheit nach Anspruch 12 ermöglicht die Beschichtung und auch die Dieken-Messung an einem zum beschichtenden Spiegelsubstrat separaten Mess-Referenz-Substrat. Die Referenzkörper- Halteeinheit kann symmetrisch zur Spiegelsubstrat-Halteeinheit der Halterung angeordnet sein. Die Symmetrieachse kann mit einer Ausleger-Drehachse einer dann mit einem Auslegerarm ausgeführten Halterung zusammenfallen. Das mit Hilfe des Beschichtungsverfahrens hergestellte Spiegelsubstrat kann in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Lithografie, insbesondere für die EUV-Lithographie, zum Einsatz kommen. Das Spiegelsubstrat kann dabei als Spiegel einer Projektionsoptik oder einer Beleuchtungsoptik einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage zum Einsatz kommen.
Projektionsbelichtungsanlagen bzw. Lithographieanlagen werden verwendet, um integrierte Schaltungen mit hoher Präzision herzustellen. Hierbei wird das Licht einer Strahlungsquelle über optische Elemente, wie Spiegel und/oder Linsen, zu einem zu belichteten Wafer gelenkt. Aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung von Halbleiterschaltungen erhöhen sich die Anforderung an die Auflösung und die Genauigkeit der Projektionsbelichtungsanlagen gleichermaßen. Entsprechend hohe Anforderungen werden insbesondere an deren optische Elemente und die Aktuierung der optischen Elemente gestellt.
Die Fertigungsqualität der optischen Elemente und die Kenntnis über die optischen Eigenschaften der optischen Elemente während des Betriebs, insbesondere betreffend Reflexionseigenschaften einer optisch aktiven Fläche des optischen Elements, tragen zur Qualität der Belichtung bei.
Die Reflektometrie-Messvorrichtung bzw. das Messverfahren können in diesem Rahmen insbesondere vorteilhaft zur Prozessführung, zur Qualitätssicherung oder Dokumentation im Rahmen der Fertigung des optischen Elements eingesetzt werden.
Die Reflektometrie-Messung eignet sich unter anderem zur Messung von Reflexionseigenschaften optischer Elemente einer mikrolithographischen DUV ("Deep Ultra Violet") Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere jedoch zur Verwendung mit einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage. Eine mögliche Verwendung der Erfindung betrifft auch die Messung von Reflexionseigenschaften optischer Elemente der Immersionslithographie.
Bei der Dickenmessung handelt es sich um eine In- situ-Messung während des Beschichtungsverfahrens.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Ausschnitt einer Rotations-Beschichtungsanlage zum Beschichten eines Spiegelsubstrats mit einer für Nutz- Wellenlängen hochreflektierenden Mehrlagen-Beschichtung;
Fig. 2 in einer Seitenansicht eine rotierend angetriebene Substrat-Halterung der Beschichtungsanlage nach Fig. 1 im Bereich einer als EUV-Reflektometer ausgelegten Dicken-Messeinrichtung zum Messen mindestens einer Schichtdicke einer bei der Beschichtung auf das Substrat aufgebrachten Einzellage;
Fig. 3 eine Aufsicht aus Blickrichtung III in Fig. 2 zur Verdeutlichung einer Anordnung möglicher Messpunkte der Dicken-Messeinrichtung auf dem Substrat;
Fig. 4 in einer zu Fig. 1 ähnlichen Aufsicht eine Linear-Beschichtungsan- lage als weitere Ausführung einer Beschichtungsanlage zum Beschichten des Spiegelsubrats; Fig. 5 wiederum in einer zu Fig. 1 ähnlichen Aufsicht einen Auslegearm einer Halterung als Teil einer weiteren Ausführung einer Rotations-Beschichtungsanlage, wobei sich an einem Ende des Auslegerarms das zu beschichtende Substrat und am anderen Ende des Auslegerarms ein Mess-Referenz-Substrat befindet; und
Fig. 6 in einer zu Fig. 5 ähnlichen Aufsicht eine weitere Ausführung einer Halterung mit einem Auslegerarm, an dessen Ende ein zu beschichtendes Substrat gehalten ist, welches einerseits auf einer Reflexions-Nutzfläche und andererseits auf einer daneben liegenden Mess-Referenz-Fläche beschichtet wird.
Eine Rotations-Beschichtungsanlage 1, von der in der in Fig. 1 ein Ausschnitt dargestellt ist, dient zum Beschichten eines Spiegelsubstrats 2 mit einer für Nutz- Wellenläng en hochreflektierenden Mehrlagen-Beschich- tung, von der in der Fig. 2 schematisch eine erste Teil-Mehrlagen-Be- schichtung 3 angedeutet ist.
Die auf das Spiegelsubstrat 2 insgesamt aufzubringende Mehrlagen-Be- schichtung hat eine Mehrzahl von sequenziell aufzubringenden Einzellagen 4, 5, ... , bei denen es sich um alternierende Bilagen zweier Materialen mit unterschiedlichen Brechungsindizes für die Nutz- Wellenlänge handeln kann. Derartige Mehrlagen-Beschichtungen sind grundsätzlich vom Stand der Technik her bekannt. Die Anzahl der Einzellagen 4, 5, ... kann größer sein als 10, kann größer sein als 20, kann größer sein als 50 und kann auch noch größer sein. Regelmäßig ist die Anzahl der Einzellagen 4, 5, ... kleiner als 200. Teil der Beschichtungsanlage 1 ist eine Halterung 6 für das Spiegelsubstrat 2. Die Halterung 6 hat einen Auslegerarm 7. Dieser ist über einen Rotationsantrieb 8 um eine Ausleger-Drehachse 9 drehbar. Die Ausleger-Drehachse 9 liegt außerhalb einer Halteposition des Auslegerarms 7 für das Spiegelsubstrat 2. Das Spiegelsubstrat 2 ist über eine Spiegelsubstrat-Halteeinheit 10 des Auslegerarms 7 an diesem angebracht. Die Spiegelsubstrat-Halteeinheit 10 ist ihrerseits über einen weiteren Rotationsantrieb 11 um eine Halteeinheit- Achse 12 relativ zum Auslegerarm 7 drehbar. Die Halteeinheit- Achse 12 liegt innerhalb der Halteposition der Halterung 6 für das Spiegelsubstrat 2.
Die Beschichtungsanlage 1 hat weiterhin als Beschichtungsquellen mehrere Sputter-Magnetrons 13, 14. Diese sind an verschiedenen Umfangspositionen einer Bewegungsbahn bzw. Verlagerung strajektorie 15 des Substrats 2 um die Ausleger-Drehachse 9 angeordnet. Diese Sputter-Magnetrons 13, 14 dienen als Beschichtungsquellen für das jeweilige Beschichtungsmaterial zur Erzeugung der alternierenden Bilagen. Die Sputter-Magnetrons 13, 14 stellen ein Beispiel für das Aufbringen der Einzellagen 4, 5 ... durch einen PVD-(physical vapour depositionjProzess dar. Beim Überstreichen eines der Sputter-Magnetrons 13, 14 durch das Spiegelsubstrat 2 längs der Bewegungsbahn 15 wird genau eine der Einzellagen 4, 5, ... auf das Spiegelsubstrat 2 aufgebracht.
Die Rotationsantriebe 8, 11 dienen zur Relativverlagerung des Spiegelsubstrats 2 relativ zu den Beschichtungsquellen 13, 14 während eines Einzellagen-Beschichtungsvorgangs im Zuge einer Gesamt-Beschichtungsabfolge zur Erzeugung der aufzubringenden Mehrlagen-Beschichtung. Eine Drehzahl, die über den Rotationsantrieb 8 vorgegeben wird, sowie eine weitere Drehzahl, die über den Rotationsantrieb 11 vorgegeben wird, Betriebsparameter der Magnetrons 13, 14 sowie ein Abstand zwischen den Magnetrons 13, 14 und dem Spiegelsubstrat 2 stellen Beispiele für einstellbare Vorgabe- bzw. Beschichtungsparameter zur Beeinflussung einer Dicke und/oder einer Homogenität der jeweiligen Einzellage 4, 5, ... über die zu beschichtende Spiegel-Nutzfläche des Spiegelsubstrat 2 dar.
Eine durch die Rotationsantriebe 8, 11 vorgegebene Drehgeschwindigkeit ist regelmäßig nicht konstant, sondern kann entlang der Bewegungsbahn 15 insbesondere winkelabhängig moduliert werden.
Bei der dargestellten Ausführung beträgt ein Umfangs- bzw. Winkelabstand zwischen den Magnetrons 13, 14 längs der Bewegungsbahn 15 90°. Zwei weitere Magnetrons 13, 14, die in der Fig. 1 nicht dargestellt sind, liegen längs dieser Bewegungsbahn 15 den dargestellten Magnetrons 13, 14 gegenüber. Auch andere Anordnungen mit einer insbesondere größeren Anzahl entsprechender Magnetrons mit dann entsprechend kleineren Winkelabständen sind möglich. Je nach Ausführung der Rotations-Beschichtungsanlage 1 kann diese zwei, drei, vier oder noch mehr Magnetrons 13, 14 aufweisen.
Beim Beschichten des Spiegelsubstrats 2 werden zunächst mehrere Einzellagen 4, 5, ... auf das Spiegelsubstrat 2 im Rahmen einer ersten Beschichtungsabfolge zur Erzeugung einer ersten Teil-Mehrlagen-Beschichtung nach Art der Teil-Mehrlagen-Beschichtung 3 aufgebracht. Eine Dicken-Messeinrichtung 16 dient zum Messen mindestens einer Schichtdicke eines Ergebnisses dieser ersten Beschichtungsabfolge an mindestens einer Messposition 17, insbesondere am Ort mehrerer Messpositionen 17i, 172, 173, die in der Fig. 3 längs der Bewegungsbahn 15 durch Kreuze hervorgehoben sind. Die Messposition 172 liegt dabei im Bereich eines Zentrums einer Nutz-Reflexionsfläche des Spiegelsubstrats 2. Die weiteren Messpositionen sind 17i, 173 liegen außerhalb dieses Zentrums und können bei gleichen oder auch bei verschiedenen radialen Ab ständen zu diesem Zentrum der Nutz-Reflexionsfläche des Spiegelsubstrats 2 liegen.
Über ein Zusammenspiel der beiden Rotationsantriebe 8, 11 kann ein beliebiger, vorgegebener Punkt auf dem Spiegelsubstrat 2 als Messposition 17i ausgewählt werden.
Fig. 2 verdeutlicht Details der Dicken-Messeinrichtung, die als Reflektometer ausgeführt ist. Letztere hat eine EUV-Lichtquelle 18 zur Erzeugung eines Messlichtstrahls 19. Ein Einfallswinkel a des Messlichtstrahls 19 auf das Spiegelsubstrat 2 lässt sich über einen Schwenkantrieb 20 der Dicken- Messeinrichtung 16 vorgeben. Weiterhin hat die Dicken-Messeinrichtung 16 einen für das EUV-Messlicht empfindlichen Detektor 21, der insbesondere als ortsauflösender Detektor in Form eines CCD-Arrays oder CMOS- Arrays ausgeführt sein kann. Über einen entsprechenden Schwenkantrieb 22 kann ein vom Detektor 21 erfasster Ausfallswinkel ß eines Ausfall- Strahls 23, der von einem mit dem Messlichtstrahl 19 beaufschlagten Bereich des beschichteten Spiegelsubstrats 2 ausgeht, vorgegeben werden. Im Regelfall gilt ß = a. Es kann auch eine Konfiguration gewählt werden, bei der gilt ß a. Bei der EUV-Lichtquelle 18 kann es sich um eine Plasmastrahlungsquelle handeln.
Zwischen der Lichtquelle 18 und dem Substrat 2 können noch den Messlichtstrahl 19 formende Komponenten angeordnet sein, beispielsweise eine in der Fig. nicht dargestellte Eingangsblende sowie ein oder mehrere den Messlichtstrahl 19 führende Spiegel.
Im Strahlengang der Eingangsblende nachfolgend kann ein planelliptischer oder elliptischer Spiegel mit einer zur Reflexion der elektromagnetischen Strahlung 19 geeigneten Beschichtung vorgesehen sein, wobei der Spiegel vorzugsweise in eine oder in beiden Dimensionen zu fokussieren vermag.
Die Lichtquelle 18 kann außerdem einen Monochromator aufweisen, um die Wellenlänge der Messstrahlung 19 definiert zu verändern, vorzugsweise kontinuierlich während der Messung zu verändern. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn von der Lichtquelle 18 eine monochromatische elektromagnetische Strahlung erzeugt wird.
Der Monochromator kann beispielsweise ein Reflexionsgitter mit einem Gitterträger mit konkaver kreiszylindrischer Oberfläche aufweisen. Die Oberfläche kann vorzugsweise in einer Richtung eben und in einer dazu im Wesentlichen orthogonalen Richtung in Form eines Kreisbogens verlaufen. An den Gitterträgern können Gitterlinien mit einer konstanten Liniendichte vorgesehen sein. Bei einer Beugung der elektromagnetischen Strahlung kann schließlich eine Fokussierung entlang einer Brennlinie erfolgen, welche parallel zur ebenen Richtung bzw. zur Zylinderachse des Reflexions- gitters ausgerichtet ist. Alternativ kann auch ein Plangitter mit entsprechend gekrümmten Gitterlinien verwendet werden. Das Reflexionsgitter vermag die Messstrahlung wellenlängenabhängig derart zu beugen, dass im Strahlengang nachfolgend ein Zwischenfokus entsteht, in dem optional ein Austritts spalt angeordnet werden kann, der nur einen sehr kleinen definierten Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung passieren lässt. Insofern die Spaltbreite des Austrittsspalts einstellbar ist, können Messfleckgröße auf der Messposition 17i des Spiegelsubstrats 2 und spektrale Auflösung vorteilhaft einstellbar sein.
Schließlich weist die Lichtquelle 18 außerdem einen Strahlteiler auf, der eingerichtet ist, um die von der Lichtquelle 18 erzeugte elektromagnetische Strahlung in die Messstrahlung 19 und in eine Referenzstrahlung aufzuteilen. Im Strahlengang der Referenzstrahlung ist schließlich ein Referenzdetektor angeordnet. Auf diese Weise kann, gegebenenfalls nach einer entsprechenden Kalibrierung und bei Kenntnis des Teilerverhältnisses des Strahlteilers, auch eine Messung von Absolutwerten möglich sein.
Die Lichtquelle 18 ist eingerichtet, um den Strahlengang der Messstrahlung 19 kontinuierlich zu verändern, um eine Einfallspose der Messstrahlung 19 auf dem Spiegelsubstrat 2 während der Messung zu verändern, wobei der Detektor 21 und der Referenzdetektor eingerichtet sind, um reflektierte Strahlung 23 bzw. die Referenzstrahlung währenddessen zu erfassen, vorzugsweise kontinuierlich zu erfassen. „Einfallspose“ wird vorliegend definiert durch eine eingestellte oder einstellbare Einfallsposition und/oder einen eingestellten oder einstellbaren Einfallswinkel der Messstrahlung 19 auf dem Spiegelsubstrat 2. Die Einfallspose kann alternativ auch als Einfallsparameterraum bezeichnet werden, wobei die Parameter des Einfallsparameterraumes die einstellbare oder veränderbare Einfallsposition und/oder der einstellbare oder veränderbare Einfallswinkel a ist/sind. Die Einfallsposition ist die Position der Messstrahlung 19 bezogen auf eine zweidimensionale Oberflächenebene des Spiegelsubstrats 2. Der Einfallswinkel a ist der Winkel der Messstrahlung 19 bezogen auf eine Oberflä- chennormale der Oberflächenebene des Spiegelsubstrats 2.
Zur Veränderung des Strahlengangs der Messstrahlung 19 beziehungsweise zur Veränderung der Einfallspose, also der Einfallsposition und/oder des Einfallswinkels der Messstrahlung 19 auf dem Spiegelsubstrat 2, hat die Lichtquelle 18, beispielsweise der planelliptische Spiegel, wenigstens ein aktorisches Mittel in Form z.B. des Schwenkantriebs 20 aufweisen. Das ak- torische Mittel gewährleistet beispielsweise eine Positionsänderung und/oder eine Verkippung der zumindest einen optischen Einheit der Lichtquelle 18, beispielsweise des planelliptischen Spiegels. „Positionsänderung“ bedeutet eine Bewegung entlang zumindest einer der drei Raumrichtungen, in einem kartesischen Koordinatensystem also einer Bewegung entlang der x- , y- und/oder z-Richtung. „Verkippung“ bedeutet eine Rotation des Reflexionselements um zumindest eine vorgebbare Rotationsachse, wobei die Rotationsachse entlang der x-, y- und/oder z-Richtung ausgerichtet ist oder sein kann. Optional weist die Lichtquelle 18 mehrere optische Einheiten beziehungsweise Elemente auf, insbesondere Spiegel, wobei zumindest eine, insbesondere jede der optischen Einheiten, ein aktorisches Mittel aufweist. Alternativ oder zusätzlich zur Veränderung der Einfallspose mittels Ansteuerung der Lichtquelle 18 durch aktorische Mittel kann zur Veränderung des Strahlengangs der Messstrahlung 19 beziehungsweise zur Veränderung der Einfallspose, also der Einfallsposition und/oder des Einfallswinkels der Messstrahlung 19 auf dem Spiegelsubstrat 2, dieser mittels der Halteeinheit 10 oder in der Halteeinheit 10 definiert ausgerichtet, rotiert und/oder positioniert werden. Eine Ausrichtung, Rotation und/oder Positionierung erfolgt vorzugsweise durch eine entsprechende Ansteuerung von mit der Halteeinheit 10 wirkverbundenen Aktoren beziehungsweise aktori- schen Mitteln.
Der Detektor 21 und/oder der Referenzdetektor haben eine Aktuatoreinheit in Form beispielsweise des Schwenkantriebs 22, um den Detektor 21 der reflektierten Strahlung 23 bzw. um den Referenzdetektor der Referenzstrahlung bedarfsweise nachzuführen. Insbesondere kann die Nachführung synchronisiert zu der während der Messung variierenden Einfallspose PO der Messstrahlung 19 erfolgen.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle 18 eingerichtet ist, den Strahlengang der Messstrahlung 19 zu verändern, um die Messstrahlung 19 bzw. deren Messposition 17i entlang mindestens eines Translationsfreiheitsgrads während der Messung über das Spiegelsubstrat 2 zu führen. Dies kann insbesondere entlang einer definierten Trajektorie kontinuierlich während der Messung erfolgen. Möglich sind eine spiralförmige Trajektorie oder eine oszillierende Trajektorie. Grundsätzlich kann allerdings auch eine ungeordnete Trajektorie oder eine sonstige Trajektorie vorgesehen sein.
Die Lichtquelle 18 kann außerdem eingerichtet sein, den Strahlengang der Messstrahlung 19 derart zu verändern, dass der Einfallswinkel a der Messstrahlung 19 auf dem Spiegelsubstrat 2 während der Messung variiert wird, vorzugsweise kontinuierlich variiert wird.
Die Beschichtungsanlage 1 hat weiterhin eine Steuer/Regeleinrichtung 25, die in der Fig. 1 schematisch angedeutet ist, Die Steuer/Regeleinrichtung 25 steht mit der Dicke-Messeinrichtung 16 in Signal Verbindung. Weiterhin steht die Steuer/Regeleinrichtung 25 mit einer ebenfalls in Fig. 1 schematisch angedeuteten Steuereinheit 26 zur Anpassung der Beschichtungsparameter der Beschichtungsanlage 1 in Signal Verbindung. Diese Beschichtungsparameter können mit der Steuereinheit 26 abhängig vom Messergebnis der Dicken-Messeinrichtung 16 für eine der ersten Beschichtungsabfolge nachfolgende Beschichtungsabfolge zur Erzeugung einer weiteren Teil-Mehrlagen-Beschichtung zur Vervollständigung der insgesamt herzustellenden hochreflektierenden Mehrlagen-Beschichtung angepasst werden. Hierzu steht die Steuereinheit 26 insbesondere mit den Magnetrons 13, 14 und mit den Rotationsantrieben 8 und 11 in Signal Verbindung.
Die Steuer/Regeleinrichtung 25 ist zur Verarbeitung der mittels des Detektors 21 und/oder des Referenzdetektors erfassten Messdaten eingerichtet.
Die Steuer-ZRegeleinrichtung 25 kann insbesondere eingerichtet sein, um anhand der Messdaten ein Systemmodell bzw. Funktionsmodell f(x,y,a,A) zur näherungsweisen Angabe der Reflexionseigenschaften des Spiegelsubstrats 2 in Abhängigkeit einer Einfallspose PO einer elektromagnetischen Strahlung und/oder einer Wellenlänge X einer elektromagnetischen Strahlung zu bestimmen. Aus den bestimmten Reflexionseigenschaften kann ein Schichtdicken-Profil einer Beschichtung des Spiegelsubstrats 2 abgeleitet werden. Die Steuer-ZRegeleinrichtung 25 kann insbesondere auch eingerichtet sein, um das erfindungsgemäße Messverfahren durchzuführen und beispielsweise den Strahlengang der Messstrahlung 19 durch die Ansteuerung der aktorischen Mittel der Lichtquelle 18 zu steuern, die Wellenlänge X der Messstrahlung 19 zu verändern, den Detektor 21 und/oder den Referenzdetektor durch Ansteuem deren Aktuatoreinheiten der Einfallspose PO nachzuführen, etc. Anhand des von der Steuer-ZRegeleimichtung 25 bestimmten Systemmodells kann schließlich beispielsweise eine Prozessführung während einer Halbleiterlithografie erfolgen. Das Systemmodell kann außerdem zur Qualitätssicherung und/oder Dokumentation im Rahmen der Fertigung eines Spiegels auf Basis des beschichteten Spiegelsubstrats 2 herangezogen werden.
Der Detektor 21 und/oder der Referenzdetektor können mindestens eine Fotodiode aufweisen, um die Intensität der reflektierten Strahlung 23 bzw. der Referenzstrahlung zu erfassen. Vorzugsweise sind der Detektor 21 und/oder der Referenzdetektor allerdings in der Art einer Kamera ausgebildet und weisen eine Sensorfläche mit mehreren Bildpunkten auf, um die Messstrahlung 19 zu erfassen.
Anhand einer charakteristischen Helligkeitsverteilung 21 bzw. der Position des Helligkeitsmaximums der auf der Sensorfläche des Detektors 21 abgebildeten, von dem Spiegelsubstrat 2 reflektierten Strahlung 23 kann die Steuer-ZRegeleinrichtung 25 beispielsweise Steuersignale an die Aktuatoreinheiten 20, 22 ausgeben, um den Detektor 21 und/oder den Referenzdetektor der reflektierten Strahlung 23 bzw. der Referenzstrahlung nachzuführen, vorzugsweise dergestalt, dass das Intensitätsmaximum der reflektierten Strahlung 23 bzw. der Referenz Strahlung auf dem Detektor 21 bzw. Referenzdetektor zentriert wird.
Ein Vorteil der Verwendung eines Detektors 21 bzw. Referenzdetektors mit einer Sensorfläche mit mehreren Bildpunkten ist die Möglichkeit der Bestimmung des Einfallswinkels a der Messstrahlung 19 auf dem Spie- gelsubstrat 2 sein, wenn Strahlengang und/oder Messposition 17i der Messstrahlung 19 auf dem Spiegelsubstiat 2 bekannt sind. Somit kann auf Grundlage der Helligkeitsverteilung auf der Sensorfläche auf den Einfallswinkel a zurückgeschlossen werden. Auf diese Weise kann es im Rahmen der Messung bereits ausreichend sein, nur die Messposition 17i der Messstrahlung 19 zu variieren. Eine zusätzliche Veränderung des Einfallswinkels a kann aufgrund eines Oberflächenverlaufs des Spiegelsubstrats 2 erfolgen.
Analog kann auch nur der Einfallswinkel a verändert werden, während die Messposition 17i konstant gehalten wird. Auch eine Kombination aus beiden Versionen ist möglich.
Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dicken-Messeinrichtung 16 eingerichtet ist, um über die EUV-Licht- quelle 18 eine polychromatische Messstrahlung 19 bereitzustellen. Der Detektor 21 kann dann einen Spektrografen oder Spektralanalysator aufweisen, um die Reflexionseigenschaften des Spiegelsubstrats 2 für mehrere Wellenlängen Xi, X2, X3 simultan zu erfassen. Der Spektrograf bzw. der Spektralanalysator umfasst vorzugsweise ein Gitter und eine Arraykamera. Durch das Gitter kann die einfallende, breitbandige Messstrahlung 19 in einzelne Wellenlängen Xi, X2, X3 aufgespaltet werden.
Auch eine Kombination einer kontinuierlichen Veränderung des Strahlengangs mit einer polychromatischen Messstrahlung 19 kann vorgesehen sein, um die Messdauer weiter zu reduzieren. Im Strahlengang des Messlichtstrahls 19 und/oder des reflektierten Strahls 23 kann ein Spektralfilter angeordnet sein, wodurch ein Messfleck nach einer Beugung am Gitter des Spektrografen wieder begrenzt ist. Beispielsweise können Absorptionskanten ausgenutzt werden oder ein Gitter bereitgestellt werden, wonach eine Blende folgt und die Strahlen wieder zusam- mengeführt werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Kalibrierung der Wellenläng enrichtung bzw. Dispersionsrichtung des Gitters des Spektrografen kann allerdings durch einen Abgleich mit den charakteristischen Spektrallinien der Lichtquelle 18 erfolgen. Beispielsweise kann die Steuer-ZRegeleinrichtung 25 eingerichtet sein, um die charakteristischen Emissionslinien in der polychromatischen Messstrahlung 19 der Lichtquelle 18 bei der Auswertung der Messdaten und/oder bei der Nachführung des Detektors 21 bzw. des Referenzdetektors entsprechend zu berücksichtigen. Die Emissionslinien der Lichtquelle 18 sind gefaltet mit der Reflexionskurve des Spiegelsubstrats 2 in dem Referenzsignal enthalten. Durch eine Korrelationsfunktion können die Wellenlängenkanäle bzw. die Peaks entsprechend zugeordnet werden. Auf diese Weise kann auch entlang der Wellenläng enrichtung eine Nachführung des Detektors 21 bzw. des Referenzdetektors möglich sein, beispielsweise durch einen entsprechenden Regelkreis. Hierbei kann ausgenutzt werden, dass die Reflexionskurve des Spiegelsubstrats 2 niederfrequentere Peaks enthält als die vergleichsweise hochfrequenten Peaks der Lichtquelle 18.
Anstelle der EUV-Quelle 18 kann die Dicken-Messeinrichtung 16 auch eine Lichtquelle mit einer anderen Messlichtwellenlänge aufweisen, z.B. eine Lichtquelle mit einer Messlichtwellenlänge im VUV-Bereich, im DUV-Bereich, im UV-Bereich, im VIS-Bereich oder auch im Bereich größerer Wellenlängen.
Zum Beschichten des Spiegelsubstrats 2 mit der Mehrlagen-Beschichtung kommt die Beschichtungsanlage 1 folgendermaßen zum Einsatz:
Zunächst werden mehrere der Einzellagen 4,5, . . . auf das Spiegelsubstrat 2 im Rahmen einer ersten Beschichtungsabfolge aufgebracht. Hierbei wird die erste Teil-Mehrlagen-Beschichtung erzeugt. Dies erfolgt durch aktivieren der Sputter-Magnetrons 13, 14 und der Rotationsantriebe 8, 11, gesteuert über die Steuereinheit 26 der Steuer/Regeleinrichtung 25.
Nach der Erzeugung der ersten Teil-Mehrlagen-Beschichtung, die beispielsweise im Bereich zwischen 30 % und 70 % der insgesamt für die gesamte Mehrlagen-Beschichtung aufzubringenden Einzellagen aufweist, wird eine Schichtdicke dieses Ergebnisses der ersten Beschichtungsabfolge an mindestens einer der Messpositionen 17i mit Hilfe der Dicken-Messein- richtung 16 gemessen. Hierzu wird das Substrat 2 mit Hilfe des Rotationsantriebs in Position über die Dicken-Messeinrichtung 16 verbracht, so dass der Messstrahl 19 die erste Teil-Mehrlagen-Beschichtung des Substrats 2 an der ausgewählten Messposition 17i längs der Bewegungsbahn 15 trifft. Es erfolgt nun eine reflektrometrische Messung der Schichtdicke der ersten Teil-Mehrlagen-Beschichtung durch Bestimmung von deren Reflektivität abhängig vom Einsatzwinkel a das entsprechende Vorgabe insbesondere der Winkelpositionen der Lichtquelle 18 und des Detektors 21 über die Schwenkantriebe 20, 22. Diese Schichtdickenmessung mit Hilfe der Dicken-Messeinrichtung 16 wird an mehreren der Messpositionen 17i auf dem Substrat 2 und der hierauf aufgebrachten Teil-Mehrlagen-Beschichtung wiederholt. Alternativ zu einer Reflektometrie-Schichtdickenmessung der ersten Teil- Mehrlagen-Beschichtung kann auch eine RHEED-Messung (reflection high-energiy electron diffraction) oder eine XRR-Messung (X-ray reflectivity) erfolgen.
Anhand der über diese Schichtdickenmessung gewonnenen Messdaten lassen sich Rückschlüsse über eine Einzellage-Dickenverteilung der ersten Teil-Mehrlagen-Beschichtung 3 über die beschichtete Nutz-Reflexionsfläche auf dem Spiegelsubrat 2 gewinnen. Die gewonnenen Schichtdickeninformationen sowie die gewonnenen Schichtdicken-Flächenteilungsinfor- mationen werden dann mit in der Steuer/Regeleinrichtung 25 abgelegten Sollwerten verglichen.
Abhängig von den bei dem Messschritt gewonnenen Messdaten und ggfls. abhängig von einer entsprechenden Messdatenauswertung mit Soll-Ist-Vergleich werden dann über die Steuer/Regeleinrichtung 25 und die Steuereinheit 26 Beschichtungsparameter der Beschichtungsanlage 1 für einen nachfolgenden Aufbringungs- bzw. Beschichtungsschritt angepasst. Dieses Anpassen kann folgende Beschichtungsparameter betreffen:
- Temperatur der Magnetrons 13, 14;
- Positionierung der Magnetrons 13, 14;
- Rotationsgeschwindigkeit der Rotationsantriebe 8, 11;
- Orientierung des Substrats 2 relativ zu den Magnetrons 13, 14, insbesondere Orientierung einer Spiegel-Nutzflächenebene zu einer Ebene der Bewegungsbahn 15 bzw. zu einer Anordnungsebene der Magnetrons 13, 14; - Höhenabstand zwischen den Magnetrons 13, 14 und dem Spiegelsubstrat 2.
Nach erfolgter Anpassung der Beschichtungsparameter werden mittels der Beschichtungsanlage 1 dann weitere der Einzellagen 4, 5, ... auf das Spiegelsubstrat 2 im Rahmen einer weiteren Beschichtungsabfolge mit den angepassten Beschichtungsparametem zur Erzeugung einer weiteren Teil- Mehrlagen-Beschichtung 3 zur Vervollständigung der gesamten Mehrla- gen-Beschichtung aufgebracht.
Bei einem alternativen Beschichtungsverfahren erfolgt während des Verfahrens mindestens ein weiterer Schichtdicken-Messschritt, an den sich jeweils eine weitere Anpassung der Beschichtungsparameter und ein weiterer Schritt des Aufbringens weiterer der Einzellagen anschließt. Eine Schicht- dicken-Messung und nachfolgende Anpassung von Beschichtungsparametem abhängig vom Messergebnis kann also nach Erzeugung einer ersten Teil-Mehrlagen-Beschichtung 3 und später nach weiterer Erzeugung einer zweiten Teil-Mehrlagen-Beschichtung 3 geschehen, wobei im Anschluss dann eine weitere Teil-Mehrlagen-Beschichtung 3 mit nochmals ggfls. angepassten Beschichtungsparametem zur Vervollständigung der gesamten Mehrlagen-Beschichtung erfolgt. Auch mehr als zwei derartige, zwischengeschaltete Schichtdicken-Messschritte mit ggfls. nachfolgender Anpassung der Beschichtungsparameter können während des Beschichtungsverfahrens erfolgen.
Anhand der Fig. 4 wird nachfolgend eine Linear-Beschichtungsanlage 27 beschrieben, die anstelle der Rotations-Beschichtungsanlage 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die demjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffem und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Linear-Beschichtungsanlage 27 hat eine Halterung 28 für das Spiegelsubstrat 2, die mittels eines Linearantriebs 29 linear in in der Fig. 4 horizontaler Richtung verlagerbar ist. Hierüber kann das Spiegelsubstrat 2 längs einer linearen Bewegungsbahn 30 verlagert werden. Zusätzlich hat die Linear-Beschichtungsanlage 27 wiederum einen nicht näher dargestellten eine Halteeinheit 10 und Rotationsantrieb nach Art des Rotationsantriebs 11 der Ausführung nach Fig. 2 zur Drehung des Spiegelsubstrats 2 um die zentral durch das Spiegelsubstrat 2 verlaufende Halteeinheits-Achse 12. Längs der Bewegungsbahn 30 sind bei der Linear-Beschichtungsanlage 27 wiederum mehrere Sputter-Magnetrons 13, 14 angeordnet.
Längs der Bewegungsbahn 30 ist zudem eine Dicken-Messeinrichtung 16 angeordnet. Beim Beschichten des Spiegelsubstrats 2 mit Hilfe der Linear- Beschichtungsanlage 27 wird dieses längs der Bewegungsbahn 30 über die Magnetrons 13, 14 geführt.
Die Anzahl der Magnetrons 13, 14 längs der Bewegungsbahn 30 kann deutlich größer als die in der Fig. 4 dargestellten zwei Magnetrons 13, 14. Es können beispielsweise zehn oder noch mehr derartige Magnetrons 13, 14 zum Einsatz kommen.
Beim Beschichten kann das Substrat 2 ggfls. mehrfach längs der Bewegungsbahn 30 hin und her verlagert werden. Mit Hilfe der Dieken-Messeinrichtung 16 kann dann nach Erzeugung einer ersten Teil-Mehrlagen-Beschichtung 3 im Rahmen einer ersten Beschichtungsabfolge eine Schichtdicken-Messung sowie nachfolgende Anpassungen von Beschichtungsparametem und anschließende Vervollständigung der gesamten Mehrlagen-Beschichtung über eine weitere Beschichtungsabfolge erfolgen, entsprechend dem, was vorstehend im Zusammenhang mit der Rotations-Beschichtungsanlage 1 erläutert wurde. Mögliche Messpositionen 17i, die über den Linearantrieb 29 angefahren werden können, liegen längs eines Durchmessers des Substrats 2 auf der Bewegungsbahn 30.
Über ein Zusammenspiel des Linearantriebs 29 mit dem Rotationsantrieb 11 kann ein beliebiger, vorgegebener Punkt auf dem Spiegelsubstrat 2 als Messposition 17i ausgewählt werden.
Als Alternative zur Reflektometrie-Messung zur Schichtdicken-Messung kann diese Schichtdicken-Messung durch einen Wiegeprozess erfolgen. Eine entsprechende Waage, mit der ein solcher Wiegeprozess durchgeführt werden kann, kann als Quarzkristall-Mikrowaage ausgeführt sein. Aus einer Zunahme eines Gewichts des Spiegelsubstrats 2 oder eines separaten Mess-Referenz-Substrats kann dann auf die Schichtdicke des Ergebnisses der ersten Beschichtungsabfolge rückgeschlossen werden.
Fig. 5 zeigt beispielhaft eine Anordnung eines entsprechenden, vom Spiegelsubstrat 2 separaten Mess-Referenz-Substrats 31 an einer Halterung 32, die ansonsten grundsätzlich der Halterung 6 nach den Fig. 1 und 2 entspricht. Das Mess-Referenz-Substrat 31 ist an der Halteeinheit 10 mit dem Spiegelsubstrat 2 gegenüberliegenden Ende des Auslegerarms 7 über eine entsprechende Referenz-Halteeinheit angebracht. Diese Referenz-Halteeinheit, die in der Fig. 5 nicht im Einzelnen dargestellt ist und grundsätzlich der Halteeinheit 10 (vgl. Fig. 2) entspricht, ist um eine Referenz-Halteeinheit- Achse 33 über einen weiteren Rotationsantrieb drehbar, der grundsätzlich dem Rotationsantrieb 11 nach Fig. 2 entspricht.
Beide Substrate 2, 31 bewegen sich in einem Winkelabstand von 180° auf der gleichen kreisförmigen Bewegungsbahn 15.
Die beiden Rotationsantriebe zum Drehen der Substrate 2, 31 sind miteinander synchronisiert, so dass sich beide Substrate 2, 31 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen.
Die Halterung 32 ist in Bezug auf die beiden Substrate 2, 31 symmetrisch ausgestaltet.
Beim Beschichten des Spiegelsubstrats 2 unter Einsatz der Halterung 32 und des Mess-Referenz-Substrats 31 werden beide Substrate 2, 31 mit grundsätzlich den gleichen Beschichtungsparametem beschichtet, so dass dort bei der ersten Beschichtungsabfolge der gleiche Schichtaufbau der ersten Teil-Mehrlagen-Beschichtung 3 erfolgt. Das Mess-Referenz-Substrat ist als Waage, beispielsweise als Quarzkristall-Mikrowaage ausgeführt, so dass dort unmittelbar die für die Schichtdickenmessung erforderliche Messgröße „Gewicht der ersten Teil-Mehrlagen-Beschichtung“ erfasst wird. Abhängig von dieser Messgröße kann dann die Anpassung von Beschichtungsparametem nach der ersten Beschichtungsabfolge geschehen.
Eine Schichtdicken-Messung im Rahmen des Beschichtungsverfahrens kann auch an einem Messort auf einem Spiegelsubstrat neben einer später für den Spiegel genutzten Reflexions-Nutzfläche geschehen. Eine entsprechende Gestaltung ist in der Fig. 6 dargestellt. Komponenten und Funktionen, die demjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 und insbesondere auf die Fig. 1, 2 und 5 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffem und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Eine Spiegelsubstrat-Halteeinheit einer Halterung 34, die ansonsten der Halterung 6 nach den Fig. 1 und 2 entspricht, ist zur Halterung eines Spiegelsubstrats 35 ausgeführt, das eine so große Fläche hat, dass dort separat zu einer später zu nutzenden Reflexions-Nutzfläche 36 eine Mess-Refe- renz-Fläche 37 angeordnet ist, die zur Schichtdicken-Messung beispielsweise über ein Wiegeverfahren herangezogen werden kann. Am Ort der Mess-Referenz-Fläche 37 ist dann wiederum mindestens eine Waage beispielsweise in Form einer Quarzkristall-Mikro waage untergebracht. Dort kann ein Wiegen zur Durchführung der Schichtdicken-Messung im Rahmen des Beschichtungsverfahrens erfolgen, wie vorstehend im Zusammenhang mit dem Mess-Referenz-Substrat 31 nach Fig. 5 bereits erläutert.
Am Ort des Mess-Referenz-Substrats 31 bei der Ausführung nach Fig. 5 sowie der Mess-Referenz-Fläche 37 der Ausführung nach Fig. 6 ist die Quarzkristall-Mikrowaage angeordnet.
Bei einer derartigen Quarzkristall-Mikrowaage kann das Gewicht der bei der Beschichtung aufgebrachten Einzellagen 4, 5, ... insbesondere über einen piezoelektrischen Effekt in ein Messsignal umgesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Beschichten eines Spiegelsubstrats (2) mit einer für Nutz- Wellenläng en hochreflektierenden Mehrlagen-Beschichtung mit einer Mehrzahl von sequenziell aufzubringenden Einzellagen (4, 5), mit folgenden Schritten:
Aufbringen mehrerer der Einzellagen (4, 5) auf das Spiegelsubstrat (2) im Rahmen einer Beschichtungsabfolge zur Erzeugung einer ersten Teil-Mehrlagen-Beschichtung (3),
Messen mindestens einer Schichtdicke eines Ergebnisses der ersten Beschichtungsabfolge an einer Mehrzahl von Messpositionen (17i), Anpassen von Beschichtungsparametem abhängig von Messdaten der Messung für einen nachfolgenden Aufbringungsschritt, Aufbringen weiterer der Einzellagen (4, 5) auf das Spiegelsubstrat (2) im Rahmen einer weiteren Beschichtungsabfolge mit den angepassten Beschichtungsparametem zur Erzeugung einer weiteren Teil-Mehrlagen-Beschichtung zur Vervollständigung der Mehrlagen-Beschichtung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Einzellagen (4, 5) durch einen PVD-Prozess erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorgabe verschiedener Messpositionen eine Verlagerung des Spiegelsubstrats mittels eines Antriebs erfolgt, der im Rahmen des Beschichtungsverfahrens zur Relativverlagerung des Spiegelsubstrats zu einer Beschichtungsquelle genutzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Messen durch EUV-Reflektometrie erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Messen durch einen Wiegeprozess erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verfahrens nach Aufbringen der weiteren Teil- Mehrlagen-Beschichtung mindestens ein weiterer Schichtdicken-Mess- schritt erfolgt, an dem sich jeweils eine weitere Anpassung der Beschichtungsparameter und ein weiterer Schritt des Aufbringens weiterer der Einzellagen zur Vervollständigung der Mehrlagen-Beschich- tung anschließt.
7. Beschichtungsanlage (1; 27) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Halterung (6; 28; 32; 34) für ein Spiegelsubstrat (2), mit mindestens einer Beschichtungsquelle (13, 14) für Beschichtungsmaterial, mit mindestens einem Antrieb (8, 11; 29; 11) zur Relatiwerlage- rung des Spiegelsubstrats (2) zur Beschichtungsquelle (13, 14) während eines Einzellagen-Beschichtungsvorgangs während einer Gesamt-Beschichtungsabfolge zur Erzeugung einer Mehrlagen-Be- schichtung, mit mindestens einer Dicken-Messeinrichtung (16; 31; 37) zum Messen mindestens einer Schichtdicke eines Ergebnisses einer ersten Beschichtungsabfolge zur Erzeugung einer ersten Teil-Mehrla- gen-Beschichtung einer herzustellenden Gesamt-Mehrlagen-Be- schichtung an mindestens einer Messposition (17i) nach der ersten Beschichtungsabfolge, mit einer Steuer/Regeleinrichtung (25), die mit der Dicken-Mess- einrichtung (16; 31; 37) und einer Steuereinheit (26) zur Anpassung von Beschichtungsparametem für eine nachfolgende Beschichtungsabfolge zur Erzeugung einer weiteren Teil-Mehrlag en- Beschichtung zur Vervollständigung der Gesamt-Mehrlagen-Be- schichtung in Signal Verbindung steht.
8. Beschichtungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicken-Messeinrichtung (16) eine Messlichtquelle (18) aufweist.
9. Beschichtungsanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (6; 32; 34) einen Auslegerarm (7) aufweist, der über einen Rotationsantrieb (8) um eine Ausleger-Drehachse (9) drehbar ist, die außerhalb einer Halteposition der Halterung (6; 32; 34) für das Spiegelsubstrat (2) liegt.
10. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (6; 28; 32; 34) eine Spiegelsubstrat- Halteeinheit (10) aufweist, die über einen Rotationsantrieb (11) um eine Halteeinheit- Achse (12) drehbar ist, die innerhalb einer Halteposition der Halterung (6; 28; 32; 34) für das Spiegelsubstrat (2) liegt. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (28) eine Spiegelsubstrat-Halteeinheit aufweist, die über einen Linearantrieb (29) relativ zur Beschichtungsquelle (13, 14) linear verlagerbar ist. Beschichtungsanlage nach einem Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (32) eine Referenzkörper-Halteeinheit zur Halterung eines vom Spiegelsubstrat (2) separaten Mess-Referenz- Substrats (31) aufweist.
PCT/EP2023/065083 2022-06-13 2023-06-06 Verfahren zum beschichten eines spiegelsubstrats mit einer für nutz-wellenlängen hochreflektierenden mehrlagen-beschichtung sowie beschichtungsanlage zur durchführung eines derartigen verfahrens WO2023241992A1 (de)

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