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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden einer Gitterstruktur an einem Spiegel für Extreme Ultraviolettstrahlung (EUV-Strahlung), sowie einen EUV-Spiegel mit einer solchen Gitterstruktur.
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EUV-Strahlung, die von herkömmlichen Sn/Xe „laser produced plasma” (LPP)/„discharge produced plasma” (DPP) EUV-Quellen emittiert wird, weist typischerweise eine Spektralverteilung in einem verhältnismäßig großen Wellenlängenbereich auf. Um unerwünschte Beiträge anderer Wellenlängen als der Nutzwellenlänge, die z. B. bei ca. 13,5 nm liegen kann, so wett wie möglich zu reduzieren, ist es bekannt, wellenlängenselektive Filter zu verwenden, die als mit Gitterstrukturen versehene EUV-Spiegel ausgebildet sein können. Diese wellenlängenselektiven EUV-Spiegel können in der Nähe der EUV-Quelle, z. B. nahe des Zwischenfokus eines EUV-Kollektors, angeordnet sein, um die gewünschte Wellenlängenselektion zu ermöglichen.
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EUV-Spiegel weisen ein Substrat und eine reflektierende Beschichtung auf, die auf eine Oberfläche des Substrats aufgebracht ist und die eine Mehrzahl von Schichten umfasst. Die Gitterstrukturen können an den Mehrschichtspiegeln ausgebildet werden, indem man die Oberfläche des Substrats zunächst z. B. durch mechanische Behandlung mit einer Gitterstruktur versieht und nachfolgend das strukturierte Substrat beschichtet oder indem man Spiegelschichten auf ein flaches Substrat aufträgt, und die Beschichtung mit einer Gitterstruktur versieht.
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Bei der ersten Variante tritt bei den bekannten Techniken das Problem auf, die notwendige Homogenität der Spiegelschichten bei der Aufbringung auf ein Substrat mit einer durch die vorhandene Gitterstruktur unebenen Oberfläche zu erreichen. Bei der zweiten Variante stellt das Aufbringen von Spiegelschichten von ortsabhängig unterschiedlicher Dicke mit der erforderlichen Präzision einen großen Aufwand dar.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ausbilden einer Gitterstruktur an einem EUV-Spiegel zu entwickeln, das einen geringen Aufwand erfordert und eine gute Qualität des fertigen Spiegels mit der Gitterstruktur gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, welches das Aufbringen einer reflektierenden Beschichtung auf eine Oberfläche eines Substrats und das Behandeln der Oberfläche des Substrats mit einer Strahlung zum Ausbilden der Gitterstruktur durch strahlungsinduzierte Kompaktierung des Substrats umfasst. Es versteht sich, dass ein Substratmaterial verwendet werden muss, welches eine (irreversible) strahlungsinduzierte Kompaktierung zulässt.
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Dies ist beispielsweise bei Silikatglas, insbesondere bei mit Titandioxid dotiertem Quarzglas, oder einer Glaskeramik, insbesondere eine Glaskeramik mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 100 ppb/K bei 22°C der Fall. Beispielsweise kann ein mit Titandioxid dotiertes Quarzglas als Substratmaterial verwendet werden, welches einen Silikatglasanteil von typischer Weise mehr als 90% aufweist. Ein solches auf dem Markt erhältliches Silikatglas wird von der Fa. Corning 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.
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Weiterhin ist bekannt, dass sich Silikatgläser bzw. Glaskeramiken unter der Einwirkung einer Strahlung ausreichend großer Intensität irreversibel zusammenziehen. Diese Eigenschaft von Silikatgläsern bzw. Glaskeramiken wird erfindungsgemäß zur Formung der Substratoberfläche eines EUV-Spiegels mit der gewünschten Gitterstruktur genutzt.
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Strahlungsinduzierte Kompaktierung von Glaskeramiken folgt typischerweise einem Potenzgesetz in Abhängigkeit von der Dosis der Strahlung, wobei die experimentell bestimmten Exponenten in der Regel zwischen 0.3 und 0.6 liegen. Die Kenntnis des genauen Exponenten für das jeweilige Substratmaterial und die jeweilige Strahlung erlaubt daher eine geeignete Dosierung der Strahlung zur Ausbildung einer hoch präzisen Gitterstruktur auf der Oberfläche des Substrats. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine bereits vorhandene reflektierende Beschichtung des EUV-Spiegels, die auf ein zunächst flaches Substrat mit konventionellen Beschichtungsmethoden aufgetragen worden ist, durch eine nachträgliche Behandlung des Substrats mit Strahlung zur Ausbildung einer Gitterstruktur nicht beeinträchtigt wird.
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Bei einer Variante der Erfindung wird die reflektierende Beschichtung des EUV-Spiegels durch eine Mehrzahl von alternierenden Spiegelschichten aus jeweils unterschiedlichen Materialien gebildet. Material und Dicke der einzelnen Spiegelschichten werden dabei für die ausgewählte Wellenlänge der EUV-Strahlung, typischerweise für 13,5 nm, derart gewählt, dass sich für diese Wellenlänge eine konstruktive Interferenz und dadurch ein beträchtlicher, von der Anzahl der Spiegelschichten abhängiger Reflexionskoeffizient des EUV-Spiegels ergibt. Als Schichtmaterialien können insbesondere Silizium und Molybdän verwendet werden. Insbesondere bei Verwendung von elektomagnetischer Strahlung anderer Wellenlänge als der Nutzwellenlänge können die Schichtmaterialien und/oder die Schichtdicken hierbei so gewählt werden, dass sie für die zur Strukturierung verwendete Strahlung gut transmittieren, so dass diese möglichst ungehindert die Oberfläche des Substrats erreichen kann.
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Bei einer vorteilhaften Variante wird als Strahlung eine elektromagnetische Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung oder EUV-Strahlung gewählt. Alternativ kann als Strahlung auch Teilchenstrahlung, insbesondere Elektronenstrahlung oder Ionenstrahlung gewählt werden.
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Bei einer bevorzugten Variante wird zur Ausbildung der Gitterstruktur die Intensität der auf die Oberfläche des Substrats auftreffenden Strahlung in Abhängigkeit vom Ort (lateral periodisch) variiert. in einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Variante erfolgt die ortsabhängige Variation der Intensität der Strahlung durch eine im Weg der Strahlung zur Oberfläche angeordnete Maske. Typischerweise wird die Maske oberhalb der zu bearbeitenden Oberfläche des Substrats parallel dazu angeordnet und homogen, d. h. mit Strahlung gleicher Intensität, bestrahlt. Hierbei weist die Maske typischerweise in lateraler Richtung ausgebildete Bereiche unterschiedlicher Durchlässigkeit für die verfahrensgemäß verwendete Strahlung auf, wodurch die Intensität der auf der Oberfläche des Substrats auftreffenden Strahlung in Abhängigkeit vom Ort variiert werden kann.
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Bei einer besonders bevorzugten Variante wird zur Ausbildung der Gitterstruktur das Behandeln der Oberfläche des Substrats mit elektromagnetischer Strahlung so lange durchgeführt, bis in maximal kompaktierten Oberflächenbereichen des Substrats eine Dosis von mindestens 0,5 kJ/mm2, bevorzugt von mindestens 1 kJ/mm2 erreicht wird. Bei Verwendung von ULE als Substratmaterial wird auf diese Weise eine Kompaktierung des Substrats von 10–20 nm erreicht, was zur Ausbildung einer Gitterstruktur in der Regel ausreicht.
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Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt auch einen EUV-Spiegel, umfassend ein Substrat und eine auf einer Oberfläche des Substrats aufgebrachte reflektierende Beschichtung, wobei das Substrat in Abhängigkeit vom Ort (lateral periodisch) unterschiedlich kompaktiert ist, so dass an der Oberfläche des Substrats eine Gitterstruktur ausgebildet ist.
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Vorzugsweise ist das Substrat eines solchen Spiegels. aus einem Silikatglas, insbesondere mit Titandioxid dotiertem Quarzglas, oder einer Glaskeramik, insbesondere einer Glaskeramik mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 100 ppb/K bei 22°C, gebildet. Diese Materialien sind aufgrund ihrer oben beschriebenen Eigenschaften als Substrate für EUV-Spiegel besonders gut geeignet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die reflektierende Beschichtung des EUV-Spiegels durch eine Mehrzahl von aus jeweils verschiedenen Materialien gebildeten alternierenden Spiegelschichten ausgebildet; die hiermit verbundenen Vorteile sind bereits weiter oben beschrieben worden.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung. Die gezeigte und beschriebene Ausführungsform ist nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern hat vielmehr einen beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden.
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Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1a einen EUV-Spiegel, der zur Ausbildung einer Gitterstruktur unter Verwendung einer Maske mit Strahlung behandelt wird; und
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1b den EUV-Spiegel von 1a mit einer durch Kompaktierung des Substrats ausgebildeten Gitterstruktur.
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1a zeigt schematisch einen EUV-Spiegel 1, der zur Ausbildung einer in 1b gezeigten Gitterstruktur 10 mit einer Strahlung 2 behandelt wird.
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Auf einer Oberfläche 3 eines Substrats 4 aus ULE-Glas (mit TiO2 dotiertem Silikatglas) ist in 1a bereits eine reflektierende Beschichtung 5 aufgebracht worden, die aus einer Mehrzahl alternierender Spiegelschichten 6 (jeweils aus Silizium bzw. Malybdän) gebildet ist, von denen in 1a zur Vereinfachung nur vier gezeigt sind.
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Oberhalb des Spiegels 1 ist parallel zu der Oberfläche 3 des Substrats 4 eine Maske 7 angeordnet, die Bereiche 8 und 9 mit unterschiedlicher Durchlässigkeit für die Strahlung 2 aufweist. In 1a trifft die Strahlung 2 auf die Maske 7 homogen, d. h. mit einer Front gleicher Intensität auf. Durch die unterschiedliche Durchlässigkeit der Bereiche 8 und 9 erreicht die Strahlung 2 die Oberfläche 3 des Substrats 4 mit einer vom Ort abhängigen (lateralen periodischen) Intensitätsverteilung, die der auszubildenden Gitterstruktur 10 entspricht. Als Strahlung 2 wird im vorliegenden Fall EUV-Strahlung verwendet und die Bestrahlung wird so lange durchgeführt, bis in den maximal kompaktierten Bereichen des Substrats 4 eine Dosis von mindestens 0,5 kJ/mm2 erreicht wird. Hierdurch wird eine Kompaktierung der Oberfläche 3 von ca. 10–20 nm erreicht, was für die Bildung der Gitterstruktur 10 ausreichend ist.
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In 1b ist der EUV-Spiegel 1 aus 1a nach der abgeschlossenen Strahlungsbehandlung gezeigt. Die Oberfläche 3 des Substrats 4 weist die Gitterstruktur 10 auf, wobei die Behandlung ohne nennenswerte Beeinträchtigung der Homogenität der einzelnen Spiegelschichten 6 der spiegelnden Beschichtung 5 des Spiegels 1 erfolgt ist.
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Es versteht sich, dass an Stelle von mit Titandioxid dotiertem Quarzglas auch andere Materialien, insbesondere Glaskeramiken, die z. B. einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 100 ppb/k bei 22°C aufweisen können, als Substratmaterialien eingesetzt werden können.
