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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines Spiegels. Die mit diesem Verfahren beschichteten Spiegel finden Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie.
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Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie für den EUV-Wellenlängenbereich sind darauf angewiesen, dass die genutzten Spiegel eine hohe Reflektivität aufweisen, da einerseits das Produkt der Reflektivitätswerte der einzelnen Spiegel die Gesamttransmission der Projektionsbelichtungsanlage bestimmt und da andererseits EUV-Lichtquellen in ihrer Lichtleistung begrenzt sind.
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Als EUV-Wellenlängenbereich wird der Bereich von 5 nm bis 30 nm verstanden. Plasmaquellen für Mikrolithographieprojektionsbelichtungsanlagen erzeugen neben dem Nutzlicht im EUV-Wellenlängenbereich auch ein Kontinuum von Licht mit größeren Wellenlängen. Diese Wellenlängen wirken sich nachteilig auf die Abbildungsqualität von Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie aus. Als besonders störend haben sich die Bereiche des ultravioletten Lichtes von 100 nm bis 400 nm und des infraroten Lichtes über 900 nm herausgestellt, da diese entweder durch die EUV-Spiegel der Projektionsbelichtungsanlage bis in den Waferbereich abgebildet werden können und dort zu unerwünschter Belichtung des Wafers führen oder innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage zu einer Erwärmung der Spiegel führen. Aus dem Stand der Technik sind daher Spiegel bekannt, die einerseits eine hohe Reflektivität des Nutzlichtes aufweisen und andererseits das Licht nicht genutzter Wellenlängen aus dem Strahlengang entfernen.
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Eine Möglichkeit dies zu erreichen ist, den Beugungseffekt von Licht auszunutzen. Dazu werden die Spiegel zusätzlich zu ihrer EUV-reflektierenden Beschichtung mit einer Gitterstruktur versehen, die geeignet ist, Licht einer anderen Wellenlänge durch Beugung aus dem Strahlengang zu entfernen. Solche Spiegel sind z. B. aus
US 6522465 B1 bekannt. Die dort vorgeschlagene photolithographische Strukturierung des Spiegels ist jedoch aufwendig, da der Spiegel nach dem Beschichtungsprozess noch in eine Lithographieanlage verbracht werden muss und dort mehreren aufwendigen Prozessschritten unterzogen werden muss. Diese beinhalten u. a. das Aufbringen eines Photolacks, eine Belichtung und einen Ätzschritt.
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Bekannte Verfahren zur Herstellung solcher strukturierten Spiegel schließen verschiedenartige Verfahrensschritte ein. Es kann zuerst eine erste Beschichtung aufgebracht werden, die geeignet ist, EUV-Licht zu reflektieren. Diese wird dann in Teilbereichen lithographisch abgetragen, so dass eine beugende Struktur entsteht. Diese lithographische Strukturierung beinhaltet somit viele verschiedenartige Prozessschritte, welche die Herstellung solcher Spiegel zeitaufwändig und teuer machen.
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Aus der
DE 10 2004 034 419 A1 ist das sogenannte „Lift-Off”-Verfahren zur großflächigen Strukturierung von Interferenzfarbfiltern zum Einsatz im sichtbaren Wellenlängenbereich bekannt. Auch hier werden zumindest Teile einer Photolackschicht oder einer anderen Opferschicht nasschemisch entfernt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein kostengünstigeres und einfacheres Verfahren zur Strukturierung solcher EUV-Spiegel im Beschichtungsprozess anzugeben.
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Diese Aufgabe wird gelöst, durch ein Verfahren zur Herstellung eines Spiegels mit einem Arbeitswellenlängenbereich zwischen 5 und 30 nm, welches mindestens die nachfolgend genannten Schritte umfasst. Zuerst wird ein erstes Schichtsystem auf einem Substrat aufgebracht, welches für eine ausreichend hohe Reflektivität des Spiegels in der Arbeitswellenlänge sorgt. Auf der vom Substrat abgewandten Seite wird eine netzförmige Maske angebracht. Anschließend wird ein zweites Schichtsystem aufgebracht, welches ebenfalls für eine ausreichend hohe Reflektivität bei der Arbeitswellenlänge sorgt. Schließlich wird die netzförmige Maske wieder entfernt. Hierdurch werden lateral, d. h. entlang der Spiegeloberfläche, nur Teilbereiche des Spiegels mit dem zweiten Schichtsystem belegt. Es entsteht eine Mehrzahl nicht zusammenhängender Gebiete des zweiten Schichtsystems. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass die Strukturierung durch das Anbringen einer netzförmigen Maske anstatt durch einen photolithographischen Ätzschritt erfolgt. Es ist möglich, dieses Anbringen der netzförmigen Maske unmittelbar in der Nähe einer Beschichtungsanlage oder sogar innerhalb der Beschichtungsanlage durchzuführen. Hierdurch wird ein Transport des Spiegels von der Beschichtungsanlage zu einer photolithographischen Projektionsbelichtungsanlage überflüssig. Dadurch vereinfachen und verkürzen sich die Produktionsprozesse. Somit können ebenfalls die Produktionskosten gesenkt werden, zumal die netzförmigen Masken kommerziell verfügbar sind und mehrfach verwendet werden können. Die netzförmige Maske wird so dicht vor dem Spiegel angebracht, dass scharfe Bereiche entstehen, die nicht von den Beschichtungsteilchen des zweiten Schichtsystems erreicht werden können.
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Unter einem Schichtsystem wird eine Abfolge von einer oder mehreren übereinander liegenden Lagen verstanden, bei denen die direkt übereinander angrenzenden Lagen aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Ein Schichtsystem kann im Extremfall auch aus nur einer Lage bestehen. Es sind Schichtsysteme bekannt, die aus zwei oder mehr Lagen in periodischer oder auch nichtperiodischer Abfolge bestehen. Solche Schichtsysteme mit mehr als einer Lage werden im Folgenden als Multilayer bezeichnet. Zu einem Schichtsystem gehört auch seine laterale Ausdehnung auf dem Substrat. Ein Schichtsystem kann die Oberfläche des Substrats ganz oder auch nur teilweise bedecken. Als Lage wird in der vorliegenden Schrift eine einzelne flächig auf einem Substrat oder einer anderen Lage aufgetragene Schicht eines Materials bezeichnet. Eine solche Lage kann in ihrer Dicke lateral variieren.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die netzförmige Maske auf dem Substrat aufgebracht. Dies hat den Vorteil, dass keine Beschichtungsteilchen des zweiten Schichtsystems die Bereiche zwischen erstem Schichtsystem und der Maske erreichen können.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Verfahrenschritt des Aufbringens des zweiten Schichtsystems das Aufbringen einer Spacer-Lage. Unter einer Spacer-Lage wird eine Lage verstanden, deren Dicke um einen Faktor 3 oder mehr größer ist als die mittlere lokale Dicke einer Lage des ersten Schichtsystems, an dem Ort, an dem die Spacer-Lage auf dem ersten Schichtsystem aufgebracht wurde. Die mittlere lokale Dicke einer Lage des ersten Schichtsystems wird bestimmt, indem der arithmetische Mittelwert der Dicken aller Lagen des ersten Schichtsystems an einem festen Ort auf dem Spiegel gebildet wird.
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Die Höhe der beugenden Struktur bestimmt, wie sich die gesamte einfallende Energie auf die Beugungsordnungen verteilt. Daher kann eine Mindesthöhe für eine effiziente Beugung in eine vorgegebene Richtung nötig sein. Diese Höhe wird schnell und kostengünstig durch die Spacer-Lage erreicht. Die Höhe kann aber auch durch ein zweites Schichtsystem ohne Spacer-Lage erzielt werden, wobei hierzu eine sehr große Zahl von Lagen des zweiten Schichtsystems notwendig sind. Das Aufbringen einer einzelnen Spacer-Lage mit einer Dicke, die der Gesamtdicke vieler Einzellagen des zweiten Schichtsystems entspricht, ist daher deutlich einfacher.
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Um eine hohe Reflektivität im EUV-Wellenlängenbereich auf möglichst großen Bereichen der Spiegeloberfläche zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn das zweite Schichtsystem weitere Lagen auf der vom Substrat abgewandten Seite der Spacer-Lage umfasst. Diese weiteren Lagen können eine Wiederholung des ersten Schichtsystems sein. Ebenso ist es möglich, andere Lagen zu verwenden, die eine Erhöhung der Reflektivität im EUV-Wellenlängenbereich bewirken.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Spacer-Lage eine dielektrische Lage oder eine Halbleiterlage. Insbesondere können Materialien, die leicht zu verarbeiten sind, verwendet werden. Dazu zählen Materialien oder Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Materialien: Si, Ru, SiO2, B4C, B, SiC.
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In einer weiteren Ausführungsform beträgt der Extinktionskoeffizient des Materials der Spacer-Lage n'' = 10–2 oder weniger bei einer zweiten Wellenlänge. Dies hat den Vorteil, dass die Abbildungsleistung des Spiegels nicht durch eine zu große thermische Verformung beeinträchtigt wird, sobald Licht der zweiten Wellenlänge auf den Spiegel einfällt und zum Teil in der Spacer-Lage absorbiert wird. Die absorbierte Lichtenergie führt zu einer Erwärmung des Spiegels, die wiederum zu einer Verformung führt. Daher ist es wünschenswert, die absorbierte Wärmeenergie so gering wie möglich zu halten.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Schichtsysteme aus der Gasphase abgeschieden. Bekannte Verfahren zum Aufbringen von Schichtsystemen auf Substrate gehören der Gruppe der physikalischen Gasabscheidungstechniken an.
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Dazu gehören auch das thermische Verdampfen und das Sputtern insbesondere unter Einsatz eines Magnetrons. Vorteilhaft ist, dass Beschichtungsanlagen für diese Beschichtungstechniken kommerziell verfügbar sind.
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In einer Ausführungsform weisen 90% aller auf das Substrat einfallenden Teilchen beim Aufbringen des zweiten Schichtsystems einen Einfallswinkel von weniger als 2° auf. Hierdurch wird ein möglichst rechteckiges Profil der Bereiche des zweiten Schichtsystems erreicht, da bei höheren Einfallswinkeln die Wände der Maske zu höheren Abschattungseffekten beim Beschichten führen würden, wie im folgenden näher dargelegt wird. Beim Aufbringen des zweiten Schichtsystems weisen die Atome oder Moleküle des Beschichtungsmaterials unterschiedliche Geschwindigkeitsvektoren auf. Diese Teilchen müssen in die Bereiche eindringen, die von der netzförmigen Maske nicht abgedeckt werden. Nur die Beschichtungsteilchen, denen ein Eindringen gelingt, tragen zum Aufwachsen des zweiten Schichtsystems bei. Von besonderer Bedeutung ist, aus welcher Richtung bezüglich der lokalen Flächennormale die Teilchen kommen. Als Einfallswinkel des Teilchens wird der Winkel zwischen dem Geschwindigkeitsvektor und der lokalen Flächennormalen bezeichnet. Ist der Einfallswinkel zu groß, so gelangen in vom Substrat weiter entfernten Lagen des zweiten Schichtsystems mehr Teilchen auf das Schichtsystem als in näher am Substrat gelegenen Lagen. Durch diese Abschattung der Beschichtungsteilchen wächst das zweite System nicht mit einem rechteckigen Profil auf. Ideal wäre eine Beschichtung, bei der alle Beschichtungsteilchen parallel zur lokalen Flächennormale einfallen. Da dies in realen Beschichtungsanlagen nicht möglich ist, weisen die Teilchen eine Verteilung der Einfallswinkel auf. Ein gleichmäßiges Aufwachsen des Schichtsystems ist gewährleistet, wenn 90% aller Beschichtungsteilchen unter Einfallswinkeln auftreffen, die kleiner als ein Grenzwinkel sind. Dieser Grenzwinkel beträgt 2°.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die räumliche Auslegung der netzförmigen Maske so gewählt, dass die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugten nicht zusammenhängenden Bereiche des zweiten Schichtsystems als Beugungsgitter für Licht einer zweiten Wellenlänge wirken. Dazu werden die Aussparungen der netzförmigen Maske räumlich so angeordnet, dass die Bereiche des zweiten Schichtsystems eine Struktur ausbilden, die Licht der zweiten Wellenlänge aus dem optischen Strahlengang des Lichtes der ersten Wellenlänge herausbeugen. Hierfür ist ein Abstand (Λ) der Bereiche des zweiten Schichtsystems voneinander wichtig. Ist dieser Abstand in der Größenordnung der zweiten Wellenlänge, so können die wesentlichen physikalischen Effekte durch die Beugungstheorie beschrieben werden. Es bilden sich Beugungsordnungen für das Licht der zweiten Wellenlänge aus, wodurch die Energie des Lichtes auf die Beugungsordnungen verteilt wird. Es kann eine Anordnung gefunden werden, so dass der größte Teil der insgesamt in der zweiten Wellenlänge einfallenden Energie in eine Richtung gebeugt wird, die sich von der geometrischen Reflexionsrichtung des Lichtes der ersten Wellenlänge unterscheidet. Die geometrische Form, insbesondere der Querschnitt der Bereiche des zweiten Schichtsystems ist für die Richtung, in die das Licht gebeugt wird, unerheblich. Durch den Querschnitt wird aber die genaue Verteilung der Energie des Lichtes der zweiten Wellenlänge auf die Vielzahl von möglichen Beugungsordnungen bestimmt. Durch eine geeignete Wahl des Abstandes lässt sich ein Großteil des Lichtes der zweiten Wellenlänge aus dem Strahlengang des Lichtes der Arbeitswellenlänge entfernen. Da der Spiegel ein flächenhaftes Objekt ist, kann es mehr als einen Abstand (Λ) geben. Es sind beispielsweise zwei unterschiedliche Abstände (Λ1 und Λ2) in zueinander orthogonalen Richtungen denkbar, wodurch sich mehr als nur eine unerwünschte Wellenlänge aus dem Nutzstrahlengang entfernen lässt. Insbesondere kann durch die Verwendung mehrerer Abstände Licht in einem ganzen Wellenlängenband in Richtungen, die von der Richtung des Nutzlichts abweichen, gebeugt werden.
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Darüber hinaus lässt sich auch die Richtung gezielt bestimmen, in die das Licht der zweiten Wellenlänge gebeugt wird, z. B. ist es somit möglich, das Licht der zweiten Wellenlänge gezielt auf eine Lichtfalle zu lenken.
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In einer weiteren Ausführungsform werden die Aussparungen der netzförmigen Maske räumlich so angeordnet, dass im Betrieb das Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 100 nm bis 400 nm aus dem Strahlengang entfernt wird. Dies ist wichtig, da EUV-Spiegel Licht in dem Bereich von 100 nm bis 400 nm auch gut reflektieren. Ohne eine solche Maßnahme würde zu viel Licht im Bereich von 100 nm bis 400 nm entlang des Strahlengangs des Nutzlichtes bis zum Wafer gelangen. Da ferner die Photolacke auch auf das Licht zwischen 100 nm und 400 nm reagieren, ergibt sich eine Verschlechterung des Kontrastes durch Falschlicht. Daher ist Licht in diesem Wellenlängenbereich besonders störend. Somit ist es vorteilhaft, die netzförmige Maske so auszulegen, dass gerade Licht mit einer zweiten Wellenlänge in diesem Bereich aus dem Strahlengang des Nutzlichtes entfernt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform werden die Aussparungen der netzförmigen Maske räumlich so angeordnet, dass die Bereiche mit dem zweiten Schichtsystem Licht einer Wellenlänge über 900 nm aus dem Strahlengang des Nutzlichtes entfernen. Licht der Arbeitswellenlänge im EUV-Bereich wird in speziellen Lichtquellen zum Einsatz in Beleuchtungsanlagen für die Mikrolithographie erzeugt. Einige Typen dieser Lichtquellen erzeugen ein Plasma eines geeigneten Materials durch Einstrahlung mit einem Infrarotlaser. Dieses Plasma gibt dann Licht der EUV-Arbeitswellenlänge ab. Die Wellenlänge des Infrarotlasers liegt über 900 nm. Licht der Wellenlänge des Infrarotlasers kann direkt oder indirekt in den Strahlengang des Nutzlichtes gelangen. EUV-Spiegel reflektieren auch dieses Licht gut, so dass auch Infrarotlicht bis zum Wafer gelangen kann und dort die Abbildung verschlechtert. Es ist daher vorteilhaft, Licht dieser Wellenlänge aus dem Nutzstrahlengang zu entfernen. Somit kann ungewünschtes Licht des Infrarotlasers zur Zündung der EUV-Lichtquelle aus dem Nutzstrahlengang entfernt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird der Spiegel so beschichtet, dass der kürzeste Abstand von der zuletzt aufgebrachten Lage des zweiten Schichtsystems zu der zuletzt aufgebrachten Lage des ersten Schichtsystems ein ganzzahliges Vielfaches von einem Viertel der zweiten Wellenlänge beträgt. Das hat den Vorteil, dass nur ein kleiner Teil der insgesamt auf den Spiegel einfallenden Energie der zweiten Wellenlänge in die nullte Beugungsordnung gebeugt wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. In diesen zeigt
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1a–c schematisch das Verfahren zur Beschichtung eines Spiegels unter Verwendung einer netzförmigen Maske,
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2 einen schematischen Querschnitt durch den beschichteten Spiegel,
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3 einen schematischen Querschnitt durch den Spiegel beim Aufbringen des zweiten Schichtsystems,
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4 schematisch die geometrische Reflexion des Nutzlichtes und die Beugung des Lichtes mit einer zweiten Wellenlänge,
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5 ein optisches System für die Mikrolithographie, in dem Spiegel nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können.
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1a–c zeigen schematisch das erfindungsgemäße Verfahren zur Beschichtung eines Spiegels 1 mit einem Arbeitswellenlängenbereich im EUV-Bereich. Die Teilbilder 1a, 1b und 1c sind als zeitliche Abfolge des Verfahrens zu verstehen. In Teilbild 1a ist schematisch der erste Schritt des Verfahrens dargestellt. Auf den Spiegel 1 ist bereits ein erstes Schichtsystem 5 aufgebracht, dessen Reflektivität im Arbeitswellenlängenbereich ausreichend ist für den Einsatz des Spiegels 1 in einer Projektionsbelichtungsanlage 567 für die Mikrolithographie, wie sie z. B. in 5 dargestellt ist. In einer Ausführungsform enthält das erste Schichtsystem 5 Materialien, welche ausgewählt oder als Verbindung zusammengesetzt sind aus der Gruppe der Materialien: Ruthenium, Molybdän und Silizium. Auf dem ersten Schichtsystem 5 ist in 1a eine netzförmige Maske 11 aufgebracht.
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Die Maske 11 zeichnet sich auf dem ersten Schichtsystem 5 durch ein Gerüst und dazwischen liegende Aussparungen aus. In dem in 1a gezeigten Beispiel ist die netzförmige Maske 11 direkt auf dem ersten Schichtsystem aufgebracht. Es ist aber auch möglich, eine dünne Schicht eines Trennmittels vorzusehen, die das spätere Ablösen der netzförmigen Maske 11 erleichtert. Darüber hinaus ist es aber auch möglich, die netzförmige Maske 11 berührungslos auf der dem Substrat 3 abgewandten Seite des Spiegels 1 anzubringen.
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In 1b ist schematisch das Aufbringen des zweiten Schichtsystems 7 dargestellt. Beschichtungsteilchen 23 werden aus der Gasphase auf das erste Schichtsystem 5 und die netzförmige Maske 11 aufgebracht. Die Maske 11 deckt dabei Teilbereiche des ersten Schichtsystems ab, so dass dort das zweite Schichtsystem 7 nicht aufwachsen kann. Der Übersichtlichkeit halber ist in 2 darauf verzichtet worden, das zweite Schichtsystem auch auf der netzförmigen Maske 11 darzustellen. Das zweite Schichtsystem 7 ist ebenso wie das erste Schichtsystem 5 geeignet eine ausreichend hohe Reflektivität im Arbeitswellenlängenbereich zu erzeugen. Das erste und zweite Schichtsystem 5, 7 können entgegen der Darstellung in den Figuren in ihrem Schichtdesign auch identisch sein.
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In 1c ist schematisch das Entfernen der netzförmigen Maske 11 gezeigt. Es verbleiben in den Bereichen 15, in denen die Aussparungen der netzförmigen Maske 11 lagen, nach dem Entfernen der Maske 11 Teilbereiche 15 des Spiegels 1, die mit dem zweiten Schichtsystem 7 belegt sind. Die Bereiche, auf denen die Maske 11 auf dem ersten Schichtsystem 5 auflag, sind nach dem Entfernen der Maske 11 nicht mit dem zweiten Schichtsystem 7 belegt. Aus Stabilitätsgründen ist es günstig, wenn die Maschen des Netzes der Maske in mehr als einer lateralen Richtung Verbindungen besitzen. Dadurch entstehen Bereiche 15 des zweiten Schichtsystems 7, die nicht in direktem Kontakt miteinander stehen und daher nicht zusammenhängen.
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Die Bezugszeichen sind so gewählt, dass Objekte, die in 1a–c dargestellt sind, mit einstelligen oder zweistelligen Zahlen versehen wurden. Die in den weiteren Figuren dargestellten Objekte haben Bezugszeichen, die drei- oder mehrstellig sind, wobei die letzten beiden Ziffern das Objekt angeben und die vorangestellte Ziffer die Nummer der Figur, in der das Objekt dargestellt ist. Damit stimmen die Bezugsziffern von übereinstimmenden Objekten, die in mehreren Figuren dargestellt sind, in den letzten beiden Ziffern überein. Gegebenenfalls findet sich die Beschreibung dieser Objekte im Text zu einer vorhergehenden Figur.
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2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Spiegel 201. Der Abstand Λ 231 ist dabei die Periodenlänge (engl. pitch), mit der sich die Struktur des zweiten Schichtsystems 207 entlang der Oberfläche wiederholt. Der Abstand Λ 231 entspricht somit der Gitterkonstante eines optischen Gitters, wobei das optische Gitter durch die sich wiederholenden Bereiche 215 des zweiten Schichtsystems 207 gebildet ist. Ein solches Gitter ist geeignet, Licht einer zweiten Wellenlänge größer als 100 nm zu beugen und gleichzeitig Licht im Arbeitswellenlängenbereich des Spiegels ungebeugt zu reflektieren. Welche Art einer netzförmigen Maske 11 verwendet wird, hängt von der gewünschten räumlichen Anordnung der Bereiche 215 des zweiten Schichtsystems 207 und damit von der Wellenlänge des aus dem Strahlengang zu entfernenden Lichtes ab. Die Gitterkonstante ergibt sich als Summe der Stegbreite 233 der netzförmigen Maske und der Kantenlänge 235 der Maschen. Eine detailliertere Erläuterung des physikalischen Vorgangs erfolgt bei der Beschreibung von 4.
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Soll Licht einer zweiten Wellenlänge z. B. im Bereich von 100 nm bis 400 nm aus dem Strahlengang des Nutzlichtes entfernt werden, können handelsübliche Masken aus der Lichtmikroskopie verwendet werden. Solche mikromaschigen Masken werden in der Lichtmikroskopie zur Kalibrierung verwendet. Diese haben z. B. quadratische Maschen mit einer Kantenlänge von 18 μm. Zum Einsatz im Wellenlängenbereich über 900 nm können statt der Masken aus der Lichtmikroskopie auch Masken verwendet werden, welche in Stahl geätzt werden, wobei der Linienabstand in der Größenordnung 1 mm liegt.
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Ein weiterer Parameter, der mit dem Verfahren eingestellt werden kann, ist die Höhe h 229 der Bereiche 215 des zweiten Schichtsystems 207. Dieser Parameter hat Einfluss auf die Beugungseffizienz, d. h. auf die Intensität des Lichts in den jeweiligen Beugungsordnungen. Wird für eine bestimmte Beugungseffizienz eine große Höhe 229 benötigt, ist es von Vorteil, diese als eine einzige dicke Lage mittels einer Spacer-Lage 217 auszuführen. Auf dieser Spacer-Lage 217 wird dann der restliche Teil des zweiten Schichtsystems 207 aufgebracht, der für eine ausreichende Reflektivität bei der Arbeitswellenlänge sorgt. Die Spacer-Lage 217 dient hierbei lediglich dazu, die geometrische Höhe mit einer einzigen Lage zu erreichen. Die Lagen des zweiten Schichtsystems 207, die für eine ausreichende Reflektivität von Licht im EUV-Bereich sorgen, weisen eine Dicke von einigen nm auf. Die für eine ausreichende Beugungseffizienz benötigte Höhe h 229 hängt von der zweiten Wellenlänge ab und beträgt von 100 nm bis 100 μm oder mehr. Eine solche Höhe 229 kann im Gegensatz dazu auch durch sehr viele dünne Lagen des zweiten Schichtsystems 207 erzeugt werden. Allerdings ist der Aufwand höher als bei einer einzelnen Spacer-Lage 217. Es ist auch denkbar, die Spacer-Lage 217 mit einer ersten Beschichtungstechnologie und die dünneren Lagen des zweiten Schichtsystems 207 mit einer zweiten Beschichtungstechnologie aufzubringen.
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Wenn Licht einer zweiten Wellenlänge auf den Spiegel trifft, wird ein Teil der insgesamt in dieser Wellenlänge auf den Spiegel einfallenden Energie in der Spacer-Lage 217 absorbiert. Diese Absorption führt zu einer Erwärmung der Spacer-Lage 217 und des gesamten Spiegels 201. Durch die Erwärmung kann es zu Deformationen der Spiegeloberfläche kommen. Deformationen der Spiegeloberfläche führen zu schlechteren optischen Eigenschaften. Daher ist es günstig, ein Material zu wählen, welches im Bereich der zweiten Wellenlänge einen Extinktionskoeffizienten n'' von 10–2 oder weniger besitzt. Als Extinktionskoeffizient wird hier der Imaginärteil des komplexen Brechungsindex verstanden. Der Extinktionskoeffizient gibt an, wie stark Licht beim Eintreten in ein Material abgeschwächt bzw. absorbiert wird. Die Intensität I(d) in einer Tiefe d der Spacer-Lage 217 ergibt sich mit der in die Spacer-Lage 217 einfallenden Intensität I0 zu.
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Metalle zeichnen sich durch hohe Extinktionskoeffizienten aus und sind daher ungeeignet. Dielektrische Schichten oder Halbleiterschichten haben diesen Nachteil nicht und lassen sich daher vorteilhaft einsetzen.
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3 zeigt schematisch den Querschnitt durch einen Spiegel 301 während der Beschichtung mit dem zweiten Schichtsystem 307. Dieser Spiegel 301 befindet sich in dem Verfahrensschritt, der in 1b beschrieben ist. Die Teilchen 323 des Beschichtungsmaterials, die zum zweiten Schichtsystem 307 beitragen, weisen unterschiedliche Geschwindigkeitsvektoren 337 auf. Diese Geschwindigkeitsvektoren 337 bilden einen Einfallswinkel 327 mit der lokalen Flächennormalen 325. Der Spiegel 301 ist in der Darstellung als eben gezeichnet. Jedoch können gekrümmte Spiegel 301 ebenso verwendet werden. Teilchen 323 mit großen Einfallswinkeln 327 können nicht so weit in die Aussparungen der netzförmigen Maske 311 eindringen wie Teilchen 323 mit kleinen Einfallswinkeln 327. Gibt es viele Teilchen 323, deren Einfallswinkel 327 größer als ein Grenzwinkel sind, ergeben sich Abschattungseffekte beim Aufbringen des zweiten Schichtsystems 307. Daher ist es vorteilhaft, wenn 90% aller auf den Spiegel 301 einfallenden Beschichtungsteilchen 323 Einfallswinkel von 2° und kleiner aufweisen. Dies kann erreicht werden durch Anbringen einer Blende in der Beschichtungsanlage in der Nähe der Teilchenquelle. Diese Blende verhindert, dass Teilchen mit einem Einfallswinkel 327 größer als der Grenzwinkel zum Spiegel 301 gelangen. Falls Licht einer Wellenlänge von mehr als 900 nm gebeugt werden soll, haben sich Dicken der netzförmigen Maske von 100 μm als vorteilhaft erwiesen. Die Maske ist hier also besonders dick und der Abschattungseffekt besonders kritisch.
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4 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen beschichteten Spiegel 401. Es fällt Licht 418 mit einer ersten Wellenlänge aus dem EUV-Bereich ein. Die erste Wellenlänge ist die Arbeitswellenlänge des Spiegels 401. Auf dem ersten Schichtsystem 405 sind nicht zusammenhängende Bereiche 415 des zweiten Schichtsystems 407 mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgebracht. Die Bereiche 415 haben einen räumlichen Abstand Λ 431 und eine lokale Höhe h 429. Sowohl die Höhe h 429 als auch der Abstand Λ 431 sind viel größer als die Arbeitswellenlänge. Bei einer Arbeitswellenlänge von λ = 13,5 nm und einem Abstand Λ 431 von 2 mm unterscheiden sich λ und Λ somit um viele Größenordnungen. Das Licht 418 der Arbeitswellenlänge kann daher in guter Näherung mit den Mitteln der geometrischen Optik betrachtet werden. Daher ist in 4 das Licht 418 der Arbeitswellenlänge als einfallender und ausfallender Lichtstrahl dargestellt, deren Einfalls- und Ausfallswinkel zur lokalen Flächennormalen 425 über das Reflexionsgesetz gegeben und durch die Gitterkonstante des zweiten Schichtsystems 407 nicht beeinflusst sind. Es fällt auch Licht einer zweiten Wellenlänge 420 aus einem zweiten Wellenlängenbereich ein, da die EUV-Quelle auch Licht anderer Wellenlängen aussendet. Der Abstand Λ 431 der Bereiche 415 des zweiten Schichtsystems 407 und damit auch die Dimension der Aussparungen der netzförmigen Maske ist so gewählt, dass Licht der zweiten Wellenlänge 420 wellenoptisch gebeugt wird. In 4 ist dieses Licht 420 durch eine Wellenform dargestellt. Wenn Licht 420 der zweiten Wellenlänge auf die Bereiche 415 des zweiten Schichtsystems 407 trifft, entstehen dabei mehrere Beugungsordnungen, die in verschiedene Richtungen 421 mit einem Winkel an gebeugt werden. Die Richtungen 421 der Beugungsordnungen ergeben sich aus der Beziehung sin(αn) = n·λ/Λ. Dabei wird mit n die ganzzahlige Ordnung des Beugungsmaximums gekennzeichnet, λ bezeichnet die Wellenlänge des gebeugten Lichtes. Die Richtung, in welche die Beugungsordnungen gebeugt werden, ist unabhängig von der Höhe 429 des zweiten Schichtsystems 407. Wählt man für Licht 420 einer zweiten Wellenlänge von 400 nm eine kommerziell verfügbare netzförmige Maske mit quadratischen Maschen mit einer Kantenlänge von 18 μm und einer Stegbreite von 7,4 μm, ergibt sich eine Gitterkonstante von L = 25,4 μm. Daraus folgt eine Abweichung der Richtung der ersten Beugungsordnung von der nullten Beugungsordnung von α1 = 0,9°. Dieser Winkel kann bereits ausreichen, um Licht einer zweiten Wellenlänge von 400 nm aus dem Strahlengang des Nutzlichtes zu entfernen. Durch eine Maske mit kleineren Maschen können höhere Beugungswinkel erreicht werden.
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Jede dieser Beugungsordnungen enthält einen Anteil der insgesamt auf den Spiegel 401 in der zweiten Wellenlänge einfallenden Energie. Die Verteilung der einfallenden Gesamtenergie auf die verschiedenen Beugungsordnungen wird durch die Form des Querschnittes der Bereiche des zweiten Schichtsystems 407 und deren Höhe h 429 bestimmt. Wählt man h = n·λ2/4 als ein ganzzahliges Vielfaches von einem Viertel der zweiten Wellenlänge 407, wird nur ein kleiner Anteil der Gesamtenergie in die nullte Beugungsordnung gebeugt. Da die nullte Beugungsordnung in der Richtung 419 des ausfallenden Strahls der ersten Wellenlänge liegt, ist eine Unterdrückung dieser Ordnung gewünscht. Bei einer zweiten Wellenlänge von 400 nm ergibt sich z. B. eine Höhe h = 100 nm. Im Infrarotbereich ergibt sich bei einer zweiten Wellenlänge von 10,6 μm eine Höhe von 2,65 μm. In diesen Fällen ist 80% der einfallenden Energie auf die erste Beugungsordnung verteilt. Nur diese erste Beugungsordnung 421 ist der Übersichtlichkeit halber in der 4 dargestellt. Die verbleibenden 20% der einfallenden Energie sind auf die unendlich vielen anderen nicht dargestellten Beugungsordnungen verteilt.
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5 zeigt eine Ausgestaltung einer Projektionsbelichtungsanlage 567 mit einer Beleuchtungsoptik 569, einer Lichtquelle 563 und einem Projektionsobjektiv 551. Die Lichtquelle umfasst dabei eine Lichterzeugung 565 z. B. ein Plasma und einen Kollektorspiegel 579. Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteter Spiegel kann beispielsweise als Kollektorspiegel 579 verwendet werden. Die Beleuchtungsoptik 569 umfasst dabei ein erstes optisches Element 571 mit einer Mehrzahl von ersten reflektiven Facettenelementen 573 und ein zweites optisches Element 575 mit einer Mehrzahl von zweiten reflektiven Facettenelementen 577. Im Lichtweg nach dem zweiten optischen Element 577 sind ein erster Spiegel 581 und ein zweiter Spiegel 583 angeordnet, die beide unter senkrechtem Einfall betrieben werden, d. h. das Licht trifft unter einem Einfallswinkel zwischen 0° und 45° auf beide Spiegel. Nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 585 angeordnet, der das auf ihn auffallende Licht auf das Objektfeld 587 in der Objektebene 549 lenkt. Der Umlenkspiegel 585 wird unter streifendem Einfall betrieben, d. h. das Licht fällt unter einem Einfallswinkel zwischen 45° und 90° auf den Spiegel. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtete Spiegel können vorteilhaft im Beleuchtungssystem auf den Spiegeln 573, 577, 581, 583, 585 eingesetzt werden. Am Ort des Objektfeldes 587 ist eine reflektive strukturtragende Maske angeordnet, die mit Hilfe der Projektionsoptik 551 in die Bildebene 553 abgebildet wird. Die Projektionsoptik 551 umfasst sechs Spiegel 555, 556, 557, 558, 559 und 560. Alle sechs Spiegel der Projektionsoptik 551 weisen jeweils eine reflektive optische Fläche auf, die entlang einer um die optische Achse 561 rotationssymmetrischen Fläche verläuft. Auch auf einem oder mehreren dieser sechs Spiegel kann ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteter Spiegel eingesetzt werden.
