DE102016209359A1

DE102016209359A1 - EUV-Kollektor

Info

Publication number: DE102016209359A1
Application number: DE102016209359.2A
Authority: DE
Inventors: Ingrid Schuster; Wolfgang Merkel; Georgo Metalidis; Holger Kierey
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2017-11-30
Also published as: EP3465348A1; JP7137480B2; WO2017207401A1; EP3465348B1; US10503075B2; JP2019519813A; US20190094699A1

Abstract

Ein EUV-Kollektor dient zum Einsatz in einer EUV-Projektionsbe-lichtungsanlage. Mindestens eine Spiegelfläche des EUV-Kollektors hat Oberflächenstrukturen zum Streuen einer EUV-Nutzwellenlänge (λ) von EUV-Nutzlicht. Die Spiegelfläche hat eine Oberflächenhöhe mit einer Ortswellenlängenverteilung zwischen einer unteren Grenz-Ortswellenlänge (PG) und einer oberen Grenz-Ortswellenlänge (PG‘). Die untere Grenz-Ortswellenlänge (PG) liegt im Bereich zwischen 1 µm und 100 µm. Die obere Grenz-Ortswellenlänge (PG‘) ist mindestens zehnmal so groß wie die untere Grenz-Ortswellenlänge (PG). Eine effektive Rauheit (rmsG) genügt unterhalb der unteren Grenz-Ortswellenlänge (PG) folgender Relation: (4 π rmsG cos(θ)/λ)2 < 0,1θ bezeichnet einen Einfallswinkel des EUV-Nutzlichts auf der Spiegelfläche. Für eine effektive Rauheit (rmsGG‘) zwischen der unteren Grenz-Ortswellenlänge (PG) und der oberen Grenz-Ortswellenlänge (PG‘) gilt: 1,5rmsG < rmsGG‘ < 6rmsG Es resultiert ein EUV-Kollektor, bei dem sich Defekte und Verunreinigungen nicht unerwünscht auf eine Fernfeld-Intensitätsverteilung des EUV-Nutzlichts auswirken.

Description

Die Erfindung betrifft einen EUV-Kollektor zum Einsatz in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage.
Eine Beleuchtungsoptik mit einem derartigen Kollektor ist bekannt aus der DE 10 2013 002 064 A1 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen EUV-Kollektor der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sich lokale Reflektivitätsunterschiede, insbesondere erzeugt durch Defekte und Verunreinigungen auf dem Kollektor, nicht unerwünscht auf eine Fernfeld-Intensitätsverteilung des EUV-Nutzlichts, welches über den Kollektor geführt ist, auswirken.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen EUV-Kollektor mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Bei dem EUV-Kollektor kann es sich um eine erste, das EUV-Nutzlicht führende Komponente im Strahlengang nach einem Quellbereich einer EUV-Lichtquelle handeln. Die Fernfeld-Intensitätsverteilung liegt in einem Fernfeld des Kollektors vor, in dem eine nachfolgende, das EUV-Nutzlicht führende Komponente der Projektionsbelichtungsanlage anordenbar ist. Bei der Fernfeldebene kann es sich um eine zum Kollektor konjugierte Bildebene handeln. Die Spiegelfläche des EUV-Kollektors dient zur Reflexion des EUV-Nutzlichts. Aufgrund von Streuung an den Oberflächenstrukturen der Spiegelfläche treten Abweichungen von einer idealen Reflexion, insbesondere Abweichungen von einer spekularen Reflexion auf. Bei dem Kollektor kann es sich um mindestens einen Flächenabschnitt eines Ellipsoiden, eines Hyperboloiden, eines Paraboloiden oder einer Sphäre handeln. Auch ein mehrteiliger Kollektor ist möglich.
Der EUV-Kollektor zeichnet sich dadurch aus, dass er Licht mit einer bestimmten Nutzwellenlänge (EUV-Nutzlicht) reflektiert. Der EUV-Kollektor kann das EUV-Nutzlicht auf mindestens einen Zwischenfokus zusammenführen. Ein den Kollektor beinhaltendes Quellmodul kann durch eine nur wenige Millimeter große Öffnung (die sogenannte Zwischenfokusapertur) vom restlichen Optiksystem abgetrennt sein. Für eine punktförmige Lichtquelle kann der Kollektor so ausgelegt werden dass in der Zwischenfokusebene ein punktförmiges Bild entsteht. Durch eine ausgedehnte Lichtquelle kommt es zu einer Verbreiterung der Lichtverteilung in einer gegebenenfalls vorliegenden Zwischenfokusebene. Ein realer Kollektor kann fertigungsbedingt Oberflächenrauigkeiten aufweisen, die zur Streuung des Lichts und damit zu einer weiteren Verbreiterung des Bildes führen. Zu große Streuwinkel haben hierbei zur Folge, dass Licht außerhalb der Zwischenfokusapertur geführt wird und damit nicht mehr als Nutzlicht zur Verfügung steht. Ein hieraus resultierender Transmissionsverlust ist unerwünscht. Eine durch die Ortswellenlängenverteilung bzw. Rauigkeit eingeführte Streuwinkelverteilung führt zu einer lokalen Homogenisierung der Intensitätsverteilung im Fernfeld.
Die Streuwinkelverteilung der Kollektoroberfläche kann so ausgelegt werden, dass die Licht-Verluste an der Zwischenfokusapertur minimiert werden und Licht lediglich innerhalb dieser Apertur umverteilt wird, um den erwünschten Homogenisierungseffekt im Fernfeld zu nutzen.
Der Anteil des in einem bestimmten Winkelbereich gestreuten Lichtes steht in Zusammenhang mit der effektiven Rauheit in einem korrespondierenden Ortswellenlängenbereich der Oberflächenstrukturen auf der Kollektoroberfläche. Die durch die Oberfläche eingeführte Streuwinkelverteilung wird dadurch beeinflusst, dass die Rauheit abhängig von der Ortswellenlänge der Oberflächenstrukturen vorgegeben wird.
Die Rauheit unterhalb einer bestimmten Ortswellenlänge führt zu Verlusten an der Zwischenfokusapertur. Unterhalb dieser unteren Grenz-Ortswellenlänge sollte die effektive Rauheit einer Bedingung genügen, die als Rayleigh smooth-surface Kriterium beschrieben ist in dem Fachbuch „Optical Scattering: Measurement and Analysis" von John C. Stover, SPIE, 2. Auflage 1995 (vgl. dort insbesondere die Formel (3.46)).
Auch unerwünschte Auswirkungen fertigungsbedingter Oberflächenstrukturen, beispielsweise von Kanten eines Gitters zur Unterdrückung unerwünschter Wellenlängen, können durch eine entsprechende Vorgabe der Ortswellenlängenverteilung verringert bzw. vermieden werden. Die Ortswellenlängenverteilung kann an einer Substratoberfläche des EUV-Kollektors vorliegen. Alternativ oder zusätzlich kann die Ortswellenlängenverteilung auch unterhalb einer reflektierenden Oberfläche und insbesondere unterhalb einer reflektierenden Multilagenschicht des EUV-Kollektors vorliegen.
Zwischen der unteren Grenz-Ortswellenlänge und der oberen Grenz-Ortwellenlänge ist die effektive Rauheit gegenüber dem Rayleigh smooth-surface Kriterium um mindestens einen Faktor 1,5, aber um weniger als einen Faktor 6 gezielt erhöht. Durch die Oberflächenstrukturen mit der spezifischen Oberflächenrauhigkeit mit erhöhter effektiver Rauheit oberhalb einer Grenz-Ortswellenlänge wird eine Streuwirkung der Spiegelfläche herbeigeführt, die einerseits so groß ist, dass eine erwünschte Intensitätsverschmierung im Fernfeld des Kollektors stattfindet und andererseits so klein ist, dass keine unerwünschten Nutzlicht-Verluste längst des Nutzlicht-Strahlengangs nach dem EUV-Kollektor resultieren. Erzeugte Streuwinkel können insbesondere so klein sein, dass, soweit der EUV-Kollektor das Nutzlicht in einen Zwischenfokus überführt, eine Zwischenfokusblende auch vom gestreuten Licht ohne unerwünschte Verluste durchtreten wird. Die effektive Rauheit zwischen der unteren und der oberen Grenz-Ortwellenlänge kann im Vergleich zur unterhalb der unteren Grenz-Ortwellenlänge vorliegenden spezifischen Rauheit um mindestens einen Faktor 1,75, um mindestens einen Faktor 2, um mindestens einen Faktor 2,5, um mindestens einen Faktor 3, um mindestens einen Faktor 3,5, um mindestens einen Faktor 4, um mindestens einen Faktor 4,5, um mindestens einen Faktor 5 oder auch um mindestens einen Faktor 5,5 erhöht sein. Alternativ oder zusätzlich kann die effektive Rauheit zwischen der unteren und der oberen Grenz-Ortswellenlänge im Vergleich zur effektiven Rauheit unterhalb der unteren Grenz-Ortwellenlänge um weniger als einen Faktor 5,5, um weniger als einen Faktor 5, um weniger als einen Faktor 4,5, um weniger als einen Faktor 4, um weniger als einen Faktor 3,5, um weniger als einen Faktor 3, um weniger als einen Faktor 2,5 oder auch um weniger als einen Faktor 2 erhöht sein.
Bei der streuenden Spiegelfläche des EUV-Kollektors kann es sich um eine NI-(normal incidence, steiler Einfall)Spiegelfläche mit Einfallswinkeln θ kleiner als 45° oder um eine GI-(grazing incidence, streifender Einfall)Spiegelfläche mit Einfallswinkeln θ größer 45° handeln. Der EUV-Kollektor kann mehrere Spiegelflächen aufweisen, die entsprechende Oberflächenstrukturen zum Streuen der EUV-Nutzwellenlänge aufweisen. Diese Spiegelflächen können alle als NI-Spiegelflächen, alle als GI-Spiegelflächen oder können gemischt aus NI- und GI-Spiegelflächen aufgebaut sein. Ein NI-Einfallswinkel θ kann deutlich kleiner sein als 45°, kann kleiner sein als 35°, kann kleiner sein als 30°, kann kleiner sein als 25°, kann kleiner sein als 20° und kann auch noch kleiner sein. Ein GI-Einfallswinkel θ kann deutlich größer sein als 45°, kann größer sein als 55°, kann größer sein als 60°, kann größer sein als 65°, kann größer sein als 70°, kann größer sein als 75°, kann größer sein als 80°, kann größer sein als 85° und kann auch noch größer sein.
Streuende optische Komponenten in einer Projektionsbelichtungsanlage sind bekannt aus der EP 1 796 147 A1 , der DE 10 2012 209 882 A1 und der WO 2013/174644 A1 .
Eine Grenz-Ortswellenlänge nach Anspruch 2 hat sich in der Praxis bewährt.
Eine Streuwinkelverteilung nach Anspruch 3 kann an Streu-Anforderungen angepasst werden, die sich aufgrund der Auslegung der optischen Komponenten und/oder aufgrund der Strahlführung des EUV-Nutzlichts ergeben. Insbesondere können herstellungspezifische Streufunktionen der optischen Komponenten durch die gezielt herbeigeführte anisotrope Streuwinkelverteilung kompensiert oder korrigiert werden. Auch herstellungsspezifische oder auslegungsbedingte Intensitätsmodulationen, zum Beispiels an Kanten eines aufgebrachten (Über-)Gitters zur Filterung von Wellenlängen, die von der EUV-Nutzwellenlänge abweichen, können durch eine entsprechende anisotrope Streuwinkelverteilung kompensiert oder korrigiert werden.
Dies gilt insbesondere für eine Streuwinkelverteilung nach Anspruch 4. Alternativ ist auch eine Streuwinkelverteilung nach Anspruch 5 möglich.
Eine zusätzliche Gitterstruktur nach Anspruch 6 ermöglicht es, Falschlicht durch Beugung zu unterdrücken.
Die Vorteile eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 7 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf den erfindungsgemäßen Kollektor bereits beschrieben wurden. Beim Oberflächenbearbeiten kann zwischen der unteren Grenz-Ortswellenlänge und der oberen Grenz-Ortswellenlänge oder alternativ generell oberhalb der unteren Grenz-Ortswellenlänge zusätzlich eine gezielte Erhöhung der effektiven Rauheit herbeigeführt werden, es können im Bereich dieser Ortswellenlängen also gezielt zusätzliche Oberflächenstrukturen eingebracht beziehungsweise zusätzliche Oberflächenrauheit erzeugt werden. Alternativ ist es möglich, keine derartige gezielte Erhöhung der effektiven Rauheit im Vergleich zur ohnehin vorliegenden Ausgangsrauheit zu erzeugen.
Das Oberflächenbearbeiten des Roh-Kollektorsubstrats kann durch Polieren erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Ion-Beam-Figuring (IBF), ein Sandstrahlen, ein Diamantdrehen, ein Fly-Cutting, ein Spin-Coating, eine Beschichtung, ein Ätzen, ein Abformen oder auch ein Aufbringen eines insbesondere glättenden Fluids mit beigemengten Partikeln definierter Größe zur Oberflächenbearbeitung des Roh-Kollektorsubstrats erfolgen. Bei dieser letzten Oberflächenbearbeitungs-Variante durch Fluidaufbringung kann ein Licht-Streuverhalten über eine Größe und/oder über eine Verteilung der Partikel bestimmt werden.
Die beim Herstellungsverfahren bearbeitete Oberfläche des Roh-Kollektorsubstrats ist diejenige Oberfläche, die die Streueigenschaften des Lichts bestimmt. Es kann sich hierbei um eine Multilagen- bzw. Multilayerschicht, beispielsweise um eine MoSi-Multilayerschicht handeln. Alternativ und insbesondere bei Verwendung eines Kollektorspiegels für streifenden Einfall kann es sich bei der zu bearbeitenden Oberfläche des Roh-Kollektorsubstrats um eine Ru-Schicht handeln. Die Rauheit einer derartigen Schicht kann mit einem Bearbeitungsverfahren direkt beeinflusst werden oder aber beeinflusst werden durch ein Bearbeiten einer benachbarten und beispielsweise tieferliegenden Grenzfläche. Oberhalb der reflektierenden Schicht bzw. der reflektierenden Schichten können alternativ oder zusätzlich weitere Schichten aufgebracht werden, die praktisch keine Phasenunterschiede für das Nutzlicht einbringen. Eine Rauheit derartiger weiterer Schichten spielt regelmäßig keine Rolle. Als Bearbeiten einer Oberfläche des Roh-Kollektorsubstrats wird auch verstanden, wenn das Roh-Kollektorsubstrat zunächst mit mindestens einer Schicht beschichtet wird, wobei die mindestens eine aufgebrachte Schicht dann bearbeitet wird.
Die Vorteile eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 9 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf den EUV-Kollektor beziehungsweise dessen Herstellungsverfahren bereits erläutert wurden.
Bei einer feldnahen Anordnung des EUV-Kollektors nach Anspruch 10 kommen die eingangs erwähnten Vorteile besonders gut zum Tragen. Zur Charakterisierung des Begriffs „feldnah“ kann ein Parameter P herangezogen werden, der im Zusammenhang mit der WO 2009/024164 A definiert ist.
Die Vorteile eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 11, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 12, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 13 und eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauteils nach Anspruch 14 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf den EUV-Kollektor, dessen Herstellungsverfahren und das Beleuchtungssystem bereits erläutert wurden.
Hergestellt werden kann mit der Projektionsbelichtungsanlage insbesondere ein Halbleiter-Bauteil, beispielsweise ein Speicherchip.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie;
2 in einem Meridionalschnitt einen Lichtweg hin zu und von einem Plasma-Quellbereich einer EUV-Lichtquelle der Projektionsbelichtungsanlage nach 1, wobei insbesondere eine beugende, falschlichtunterdrückende Wirkung eines EUV-Kollektorspiegels dargestellt ist, der eine erste, EUV-Nutzlicht führende Komponente nach dem EUV-Quellbereich darstellt;
3 im Vergleich zur 2 stärker schematisch den EUV-Kollektor, wobei eine für das EUV-Nutzlicht streuende Wirkung eines Spiegelflächenelements des EUV-Kollektors mit übertrieben großem Streuwinkel bis zu einem Zwischenfokus des Strahlengangs des EUV-Nutzlichts dargestellt ist;
4 stark schematisch eine Oberflächenstruktur einer Spiegelfläche des EUV-Kollektors zur Verdeutlichung einer Ortswellenlänge und eines Gradientenwinkels;
5 schematisch den Kollektor aus Blickrichtung V in 2, wobei eine 2D-Streuwinkelverteilung für ein Spiegelflächenelement dargestellt ist, die in radialer Richtung genauso groß ist wie in azimutaler Richtung;
6 in einem Diagramm die Abhängigkeit einer Streuintensität von einem Streuwinkel bei der Streuwinkelverteilung nach 5;
7 in einer zu 5 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer 2D-Streuwinkelverteilung eines Spiegelflächenelements, wobei eine radiale Streuwinkelverteilung von einer azimutalen Streuwinkelverteilung abweicht;
8 in einem zu 6 ähnlichen Diagramm die Abhängigkeit der Intensität vom Streuwinkel bei der Streuwinkelverteilung nach 7;
9 die Abhängigkeit einer spektralen Leistungsdichte von einer Ortswellenlänge im Zuge eines Herstellungsverfahrens für einen EUV-Kollektor; und
10 und 11 weitere Ausführungen einer Abhängigkeit der spektralen Leistungsdichte von einer Ortswellenlänge für weitere Varianten eines Herstellungsverfahrens für einen EUV-Kollektor.
Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie hat eine Lichtquelle 2 für Beleuchtungslicht bzw. Abbildungslicht 3, die nachfolgend noch weiter erläutert wird. Bei der Lichtquelle 2 handelt es sich um eine EUV-Lichtquelle, die Licht in einem Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 5 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 5 nm und 15 nm, erzeugt. Das Beleuchtungs- bzw. Abbildungslicht 3 wird nachfolgend auch als EUV-Nutzlicht bezeichnet.
Bei der Lichtquelle 2 kann es sich insbesondere um eine Lichtquelle mit einer EUV-Nutzwellenlänge von 13,5 nm oder um eine Lichtquelle mit einer EUV-Nutzwellenlänge von 6,9 nm oder 7 nm handeln. Auch andere EUV-Nutzwellenlängen sind möglich. Ein Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 ist in der 1 äußerst schematisch dargestellt.
Zur Führung des Beleuchtungslichts 3 von der Lichtquelle 2 hin zu einem Objektfeld 4 in einer Objektebene 5 dient eine Beleuchtungsoptik 6. Letztere umfasst einen in der 1 stark schematisch dargestellten Feldfacettenspiegel FF und einen im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 nachfolgenden, ebenfalls stark schematische dargestellten Pupillenfacettenspiegel PF. Zwischen dem Pupillenfacettenspiegel PF, der in einer Pupillenebene 6a der Beleuchtungsoptik angeordnet ist, und dem Objektfeld 4 ist ein feldformender Spiegel 6b für streifenden Einfall (GI-Spiegel, grazing incidence Spiegel) im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 angeordnet. Ein derartiger GI-Spiegel 6b ist nicht zwingend.
Nicht näher dargestellte Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels PF sind Teil einer Übertragungsoptik, die ebenfalls nicht dargestellte Feldfacetten des Feldfacettenspiegels FF einander überlagernd in das Objektfeld 4 überführen und insbesondere abbilden. Für den Feldfacettenspiegel FF einerseits und den Pupillenfacettenspiegel PF andererseits kann eine Ausführung genutzt werden, die aus dem Stand der Technik bekannt ist. Eine derartige Beleuchtungsoptik ist beispielsweise bekannt aus der DE 10 2009 045 096 A1 .
Mit einer Projektionsoptik bzw. abbildenden Optik 7 wird das Objektfeld 4 in ein Bildfeld 8 in einer Bildebene 9 mit einem vorgegebenen Verkleinerungsmaßstab abgebildet. Hierfür einsetzbare Projektionsoptiken sind beispielweise bekannt aus der DE 10 2012 202 675 A1 .
Zur Erleichterung der Beschreibung der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie der verschiedenen Ausführungen der Projektionsoptik 7 ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In der 1 verläuft die x-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Richtung verläuft in der 1 nach links und die z-Richtung in der 1 nach oben. Die Objektebene 5 verläuft parallel zur xy-Ebene.
Das Objektfeld 4 und das Bildfeld 8 sind rechteckförmig. Alternativ ist es auch möglich, das Objektfeld 4 und Bildfeld 8 gebogen bzw. gekrümmt, also insbesondere teilringförmig auszuführen. Das Objektfeld 4 und das Bildfeld 8 haben ein xy-Aspektverhältnis größer als 1. Das Objektfeld 4 hat also eine längere Objektfelddimension in der x-Richtung und eine kürzere Objektfelddimension in der y-Richtung. Diese Objektfelddimensionen verlaufen längs der Feldkoordinaten x und y.
Für die Projektionsoptik 7 kann eines der aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsbeispiele eingesetzt werden. Abgebildet wird hierbei als Objekt mit dem Objektfeld 4 zusammenfallender Ausschnitt einer Reflexionsmaske 10, die auch als Retikel bezeichnet wird. Das Retikel 10 wird von einem Retikelhalter 10a getragen. Der Retikelhalter 10a wird von einem Retikelverlagerungsantrieb 10b verlagert.
Die Abbildung durch die Projektionsoptik 7 erfolgt auf die Oberfläche eines Substrats 11 in Form eines Wafers, der von einem Substrathalter 12 getragen wird. Der Substrathalter 12 wird von einem Wafer- bzw. Substratverlagerungsantrieb 12a verlagert.
In der 1 ist schematisch zwischen dem Retikel 10 und der Projektionsoptik 7 ein in diese einlaufendes Strahlenbündel 13 des Beleuchtungslichts 3 und zwischen der Projektionsoptik 7 und dem Substrat 11 ein aus der Projektionsoptik 7 auslaufendes Strahlenbündel 14 des Beleuchtungslichts 3 dargestellt. Eine bildfeldseitige numerische Apertur (NA) der Projektionsoptik 7 ist in der 1 nicht maßstäblich wiedergegeben.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist vom Scannertyp. Sowohl das Retikel 10 als auch das Substrat 11 werden beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 in der y-Richtung gescannt. Auch ein Steppertyp der Projektionsbelichtungsanlage 1, bei dem zwischen einzelnen Belichtungen des Substrats 11 eine schrittweise Verlagerung des Retikels 10 und des Substrats 11 in der y-Richtung erfolgt, ist möglich. Diese Verlagerungen erfolgen synchronisiert zueinander durch entsprechende Ansteuerung der Verlagerungsantriebe 10b und 12a.
2 zeigt einen Strahlengang hin zu und von einem Quellbereich 15 der EUV-Lichtquelle 2 und zeigt insbesondere eine falschlichtunterdrückende Wirkung eines EUV-Kollektors 16.
Pumplicht 17, zum Beispiel die Emission eines CO₂-Lasers, wird in den Quellbereich 15 fokussiert und interagiert mit einem nicht näher dargestellten Targetmedium, welches einerseits EUV-Nutzlicht 3 mit einer EUV-Nutzwellenlänge, zum Beispiels von 6,9 nm oder von 13 nm, und Falschlicht 19 mit einer von der EUV-Nutzwellenlänge abweichenden Wellenlänge abstrahlt.
Sowohl das EUV-Nutzlicht 3 als auch das Falschlicht 19 werden von einer Spiegelfläche 20 des EUV-Kollektors 16 reflektiert.
Die Spiegelfläche 20 weist eine Gitterstruktur 21 auf, die in der 2 nicht maßstabsgetreu dargestellt ist. Die Gitterstruktur 21 dient zur beugenden Ablenkung des Falschlichts 19, sodass ausschließlich das EUV-Nutzlicht 3 eine Zwischenfokusblende 21a passiert, die in einer Zwischenfokusebene 22 angeordnet ist. Die Zwischenfokusebene 22 stellt eine Bildebene des Quellbereichs 15 dar. Entsprechend ist die Spiegelfläche 20 des EUV-Kollektors 16 mit der Grundform einer Kegelschnitt-Fläche ausgeführt. Bei der in der 2 dargestellten Ausführung ist die Spiegelfläche 20 mit der Grundform einer Ellipsoid-Fläche ausgeführt, in deren einem Brennpunkt der Quellbereich 15 angeordnet ist und in deren anderem Brennpunkt ein Zwischenfokus 23 in der Zwischenfokusebene 22 liegt.
Zusätzlich zur Gitterstruktur 21 hat die Spiegelfläche 20 Oberflächenstrukturen 24, die in der 4 stark schematisch dargestellt sind. Die Oberflächenstrukturen können als Variation einer Oberflächenhöhe bzw. Oberflächenrauheit der Spiegelfläche 20 beschrieben werden. Die Oberflächenstrukturen 24 dienen zum Streuen der EUV-Nutzwellenlänge des Nutzlichts 3. Aufgrund der Oberflächenstrukturen 24 hat die Spiegelfläche 20 eine Oberflächenrauhigkeit. Diese Oberflächenrauhigkeit ergibt eine Oberflächenstrukturverteilung abhängig von Ortswellenlängen P (vgl. z. B. 4) oberhalb einer Grenz-Ortswellenlänge P_G (vgl. z. B. 9). Oberflächenstrukturen mit Ortswellenlängen unterhalb der Grenz-Ortswellenlänge P_G sind durch eine entsprechende Oberflächenbearbeitung, insbesondere eine Glättung oder eine Politur, stark reduziert, sodass für eine effektive Rauheit rms_G für Ortswellenlängen P unterhalb der Grenz-Ortswellenlänge P_G gilt: (4 π rms_G cos(θ)/λ)² < 0,1 λ ist dabei die EUV-Nutzwellenlänge. θ ist dabei der Einfallswinkel des EUV-Nutzlichts 3 auf der Spiegelfläche 20.
Die Relation für die effektive Rauheit rms_G hängt abgesehen vom Einfallswinkel θ nur von der Nutzlicht-Wellenlänge λ ab. Für λ = 13,5 nm und θ = 0 gilt: rms_G ≤ 0,35 nm.
Die effektive Rauheit rms ergibt sich als Integral eines Bereichs zwischen zwei verschiedenen Grenz-Ortswellenlängen. Eine effektive Rauheit rms_GG‘ der Spiegelfläche 20 ist oberhalb der unteren Grenz-Ortswellenlänge P_G und unterhalb der oberen Grenz-Ortswellenlänge P_G‘, also zwischen der unteren und der oberen Grenz-Ortswellenlänge, mindestens anderthalbmal so groß, aber nicht größer als sechsmal so groß wie unterhalb der unteren Grenz-Ortswellenlänge P_G.
Im Bereich der unteren Grenz-Ortswellenlänge P_G kann eine effektive Rauheit rms_GG‘ vorliegen, die im Bereich von 0,53 nm liegt, wobei 0,53 nm eine Untergrenze für diese effektive Rauheit darstellt. Im Bereich der oberen Grenz-Ortswellenlänge P_G‘ kann eine effektive Rauheit rms_GG‘ vorliegen, die im Bereich von 2,1 nm liegt, wobei 2,1 nm die Obergrenze dieser effektiven Rauheit darstellt.
Die Politur der Spiegelfläche 20 bei Ortswellenlängen unterhalb der Grenz-Ortwellenlänge P_G kann so sein, dass diese Ortwellenlängen zu einer spektralen Leistungsdichte (power spectral density, PSD) praktisch nicht beitragen.
Die spektrale Leistungsdichte PSD ist in der 9 in der Einheit [nm⁴] angegeben. Details zur Definition der spektralen Leistungsdichte finden sich in dem Fachbuch „Optical Scattering: Measurement and Analysis" von John C. Stover, SPIE, 2. Auflage 1995 und 3. Auflage 2012, und im Artikel „Power Spectral Density (PSD)" auf den Internetseiten www.nanophys.kth.se.
Sowohl hinsichtlich der PSD als auch hinsichtlich der Ortswellenlänge liegt eine logarithmische Skalierung bei der 9 vor. Die jeweiligen rms-Werte für die effektive Rauheit ergeben sich aus der PSD-Darstellung nach 9 anhand folgender Beziehung:
Die effektive Rauheit rms_G unterhalb der unteren Grenz-Ortswellenlänge P_G ergibt sich aus dieser Beziehung durch Wahl der Integrationsgrenzen f1 = 1/P_G und f2 = 1/λ_EUV·λ_EUV ist hierbei die EUV-Nutzwellenlänge. rms_G ist in der 9 wiedergegeben durch eine mit durchgezogenen Linien schraffierte Fläche. Die effektive Rauheit rms_GG‘ zwischen der unteren Grenz-Ortswellenlänge P_G und der oberen Grenz-Ortswellenlänge P_G‘ ergibt sich aus der obigen Beziehung durch Einsetzen der Grenzen f1 = 1/P_G‘ und f2 = 1/P_G·rms_GG‘ ist in der 9 wiedergegeben durch eine abwechselnd durchgezogen und gestrichelt schraffierte Fläche.
9 zeigt, wie eine solche Ortswellenlängenverteilung auf der Spiegelfläche 20 des EUV-Kollektors 16 hergestellt wird. Zunächst wird ein Roh-Kollektorsubstrat bereitgestellt, welches über alle Ortswellenlängen eine Ausgangsrauheit 25 aufweist, die in der 9 gestrichelt dargestellt ist. Anschließend wird eine Oberfläche des Roh-Kollektorsubstrats bearbeitet, dieses also beispielsweise poliert, sodass die effektive Rauheit rms nur unterhalb der Grenz-Ortswellenlänge P_G im Vergleich zur Ausgangsrauheit 25 um mehr als einen Faktor 2 reduziert wird. Ergebnis ist eine Ziel-Rauheit 26, die in der 9 als durchgezogene Linie dargestellt ist. Oberhalb der Grenz-Ortswellenlänge P_G erfolgt kein oder allenfalls ein geringes Auspolieren von Oberflächenstrukturen der Ausgangsrauheit 25, sodass diese Oberflächenstrukturen zumindest zum Großteil erhalten bleiben.
Dieses Herstellungsverfahren unterscheidet sich von einer typischen Spiegelpolitur, bei der die Ausgangsrauheit 25 bis zu einer Grenz-Ortswellenlänge P_G’ auspoliert wird. Das Ergebnis dieser typischen Spiegelpolitur ist in der 9 durch eine strichpunktierte Kurve 27 (typische Rauheit) dargestellt. Die Grenz-Ortswellenlänge P_G’ der typischen Rauheit 27 kann größer sein als 10 µm und kann insbesondere größer sein als 50 µm. Die obere Grenz-Ortswellenlänge P_G‘ kann beispielsweise im Bereich von 100 µm liegen.
Die Grenz-Ortswellenlänge P_G bei der Zielrauheit 26 liegt im Bereich zwischen 1 µm und 100 µm. Diese Grenz-Ortswellenlänge P_G kann größer sein als 2 µm, kann größer sein als 5 µm, kann im Bereich von 6 µm liegen, kann größer sein als 8 µm, kann größer sein als 10 µm, kann größer sein als 15 µm, kann größer sein als 20 µm, kann größer sein als 50 µm. Die Grenz-Ortswellenlänge P_G kann kleiner sein als 90 µm, kann kleiner sein als 80 µm, kann kleiner sein als 70 µm, kann kleiner sein als 50 µm, kann kleiner sein als 20 µm und kann kleiner sein als 10 µm.
3 und 4 zeigen typische Größen, mit deren Hilfe die Ortswellenlänge P abgeschätzt werden kann. Mit L ist in der 3 ein Abstand zwischen einem jeweils streuenden Spiegelflächenelement 28 und dem Zwischenfokus 23 bezeichnet. Mit dIF ist ein maximal zulässiger Durchmesser des Zwischenfokus 23 bezeichnet, der mit einer Öffnung der Zwischenfokusblende 21a übereinstimmt. Mit α ist in der 3 ein typischer Streuwinkel des Spiegelflächenelements 28 bezeichnet. Dieser Streuwinkel α ist der 3 übertrieben groß dargestellt. Mit 29 ist in der 4 eine Kegelschnitt-Fläche bezeichnet, an die die Spiegelfläche 20 mit dem Spiegelflächenelement 28 bestangepasst ist. Die Kegelschnitt-Fläche 29 ist durch eine rotationssymmetrische Funktion beschreibbar. Mit FN ist eine Normale auf das Spiegelflächenelement 28 bezeichnet. Mit FNB ist eine Normale auf die Kegelschnitt-Fläche 29 bezeichnet. Zwischen diesen beiden Normalen FN und FNB liegt ein Gradientenwinkel γ vor.
Es gelten folgende Beziehungen: sin(α) = λ/(Pcosθ)
Hierbei ist α der Streuwinkel, λ die EUV-Nutzwellenlänge und P die Ortswellenlänge der Oberflächenstruktur. θ ist der Einfallswinkel des Beleuchtungslichts 3 auf dem Spiegelflächenelement 28.
Weiterhin gilt: sin(α_G) ≈ dIF/2L
Hierbei ist α_G beziehungsweise α_max der maximal zulässige Streuwinkel, dIF der zulässige Durchmesser des Zwischenfokus 23 (= Öffnungsweite der Zwischenfokusblende 21a) und L der Abstand zwischen dem Spiegelflächenelement 28 und dem Zwischenfokus 23. Die obige Beziehung für α_G gilt näherungsweise für dIF/L < 1.
Diese Formeln sind beispielhaft für eine Streurichtung in einer Ebene, die durch eine Richtung eines einfallenden Strahls und eine Normale auf der Oberfläche des Kollektors, also insbesondere des Spiegelflächenelements 28, definiert ist. Für die Streuung aus dieser Ebene gelten angepasste Formeln und diesbezüglich wird verwiesen auf das Fachbuch „Optical Scattering: Measurement and Analysis" von John C. Stover, SPIE, 2. Auflage 1995 und 3. Auflage 2012.
Durch Elimination des Streuwinkels α ergibt sich aus den beiden vorstehenden Formeln: P_G ≈ (2L/dIF)λ 1/cosθ für die untere Grenz-Ortswellenlänge P_G. Die obere Grenz-Ortwellenlänge P_G‘ ist mindestens zehnmal so groß wie die untere Grenz-Ortwellenlänge P_G und kann beispielsweise fünfzehnmal so groß sein. Entsprechend ist der Streuwinkel α_G bei der unteren Grenz-Ortswellenlänge P_G etwa fünfzehnmal so groß wie der Streuwinkel α_G‘ bei der oberen Grenz-Ortswellenlänge P_G‘. Die vorstehende Formel gilt näherungsweise für kleine Streuwinkel α.
Wie in der 2 dargestellt, durchtritt das Pumplicht 17 eine Durchtrittsöffnung 30 im Bereich eines Spiegelzentrums 31 der Spiegelfläche 20 des EUV-Kollektors 16 (vgl. auch die 5 und 6). Das Pumplicht kann auch in anderer Weise eingestrahlt werden, beispielsweise über einen weiteren Umlenkspiegel aus einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene der 2.
5 verdeutlicht eine 2D-Streuwinkelverteilung 32 eines Spiegelflächenelementes 28. Diese Streuwinkelverteilung ist derart, dass sie in radialer Richtung r genauso groß ist wie in azimutaler Richtung a. Die Streuwinkelverteilung 32 nach 5 ist insbesondere isotrop.
Diese Isotropie der 2D-Streuwinkelverteilung 32 ist in der 6 ebenfalls dargestellt, die die Abhängigkeit einer Streuintensität I vom Streuwinkel α darstellt. Diese Abhängigkeit ist für die radiale Richtung r (durchgezogene Linie in der 6, Streuwinkelverteilung 32r) genauso groß wie für die azimutale Richtung a (gestrichelte Linie in der 6, Streuwinkelverteilung 32a).
Anhand der 7 und 8 wird eine alternative 2D-Streuwinkelverteilung 33 des Spiegelflächenelements 28 erläutert. Diese Streuwinkelverteilung 33 ist anisotrop und in der radialen Richtung r um ein Mehrfaches größer als in der azimutalen Richtung a. Entsprechend ist eine Breite einer Verteilung der Streuintensität I über den Streuwinkel α bei der Streuwinkelverteilung 33 in radialer Richtung r (durchgezogene Linie in der 8, Streuwinkelverteilung 32r) um ein Mehrfaches größer als in azimutaler Richtung a (gestrichelte Linie in der 8, Streuwinkelverteilung 32a). Für ein Verhältnis der Breiten FWHM (volle Halbwertsbreite, full width half max) der I(α)-Kurven 32r und 32a kann gelten: FWHM (Ir(α))/FWHM (Ia(α)) ≥ 2. Dieses Verhältnis kann auch größer sein als 3, kann größer sein als 4 und kann auch noch größer sein.
Mit Hilfe der anisotropen 2D-Streuwinkelverteilung 33 können beispielsweise rotationssymmetrische Defekte geglättet werden, die durch das Herstellungsverfahren der Spiegelfläche 20 entstehen können.
Anhand der 10 und 11 werden zwei weitere Ausführungen eines Verfahrens zur Herstellung der Spiegelfläche 20 des EUV-Kollektors 16 dargestellt. Komponenten, Funktionen und Größen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Herstellungsverfahren nach 9 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Beim Herstellungsverfahren nach 10 wird zwischen den Grenz-Ortswellenlängen P_G und P_G’ im Vergleich zur Ausgangsrauheit 25 zusätzliche Oberflächenrauheit gezielt erzeugt, sodass eine Ziel-Rauheit 34 im Bereich zwischen den Grenz-Ortswellenlängen P_G und P_G’ deutlich größer ist als die Ausgangsrauheit 25. Für die effektive Rauheit rms kann gelten, dass diese im Bereich zwischen den Grenz-Ortswellenlängen P_G und P_G’ im Vergleich zur Ausgangsrauheit 25 um mehr als 10%, mehr als 20%, mehr als 30% oder auch um mehr als 50% größer ist.
Oberhalb der Grenz-Ortswellenlänge P_G’ des typischen Spiegelherstellungsverfahrens geht die Ziel-Rauheit 34 wieder in die Ausgangsrauheit 25 über.
Beim Herstellungsverfahren nach 11 wird eine Ziel-Rauheit 35 erzeugt, die oberhalb der Grenz-Ortswellenlänge P_G insgesamt größer ist als die Ausgangsrauheit 25, also auch oberhalb der Grenz-Ortswellenlänge P_G’ des typischen Spiegel-Herstellungsverfahrens.
Der EUV-Kollektor 16 ist in Bezug auf eine zur Objektebene 5 konjugierte Feldebene, die beispielsweise am Ort der Ebene 36 in der 3 liegen kann, feldnah angeordnet.
Zur Charakterisierung der Positionierung „feldnah“ des Kollektors 16 zur Feldebene 36 wird ein Parameter P herangezogen, für den gilt: P(M) = D(SA)/(D(SA) + D(CR))
Hierbei gilt:
D(SA) ist der Durchmesser einer Subapertur, also der zu genau einem Feldpunkt gehörenden Beleuchtungslichtstrahlen, auf der Spiegelfläche des Kollektors 16;
D(CR) ist ein maximaler Abstand von Hauptstrahlen, die von der Feldebene ausgehen, auf der Spiegelfläche des Kollektors 16.
Diese Definition des Parameters P findet sich beispielsweise in der WO 2009/024164 A .
Soweit der Kollektor 16 exakt in der Feldebene 36 angeordnet ist, gilt P = 0, da dann D(CR) ungleich Null ist und D(SA) gleich Null ist. Soweit der Kollektor 16 in einer Pupillenebene angeordnet wäre, würde gelten P = 1, da D(CR) dann gleich Null ist und D(SA) ungleich Null ist.
Zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauteils wird die Projektionsbelichtungsanlage 1 folgendermaßen eingesetzt: Zunächst werden die Reflexionsmaske 10 bzw. das Retikel und das Substrat bzw. der Wafer 11 bereitgestellt. Anschließend wird eine Struktur auf dem Retikel 10 auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers 11 mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Durch Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht wird dann eine Mikro- oder Nanostruktur auf dem Wafer 11 und somit das mikrostrukturierte Bauteil erzeugt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2013002064 A1 [0002]
EP 1796147 A1 [0013]
DE 102012209882 A1 [0013]
WO 2013/174644 A1 [0013]
WO 2009/024164 A [0022, 0081]
DE 102009045096 A1 [0039]
DE 102012202675 A1 [0040]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Fachbuch „Optical Scattering: Measurement and Analysis“ von John C. Stover, SPIE, 2. Auflage 1995 [0009]
Fachbuch „Optical Scattering: Measurement and Analysis“ von John C. Stover, SPIE, 2. Auflage 1995 und 3. Auflage 2012 [0056]
Artikel „Power Spectral Density (PSD)“ auf den Internetseiten www.nanophys.kth.se [0056]
Fachbuch „Optical Scattering: Measurement and Analysis“ von John C. Stover, SPIE, 2. Auflage 1995 und 3. Auflage 2012 [0067]

Claims

EUV-Kollektor (16) zum Einsatz in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage (1), – mit mindestens einer Spiegelfläche (20), die Oberflächenstrukturen (24) zum Streuen einer EUV-Nutzwellenlänge (λ) von EUV-Nutzlicht (3) aufweist, – wobei die Spiegelfläche (20) eine Oberflächenhöhe mit einer Ortswellenlängenverteilung (26; 34; 35) zwischen einer unteren Grenz-Ortswellenlänge (P_G) und einer oberen Grenz-Ortswellenlänge (P_G‘) aufweist, – wobei die untere Grenz-Ortswellenlänge (P_G) im Bereich zwischen 1 µm und 100 µm liegt, – wobei die obere Grenz-Ortswellenlänge (P_G‘) mindestens zehnmal so groß ist wie die untere Grenz-Ortswellenlänge (P_G), – wobei eine effektive Rauheit (rms_G) unterhalb der unteren Grenz-Ortswellenlänge (P_G) folgender Relation genügt: (4 π rms_G cos(θ)/λ)² < 0,1 – wobei θ einen Einfallswinkel des EUV-Nutzlichts (3) auf der Spiegelfläche (20) bezeichnet, – wobei für eine effektive Rauheit (rms_GG‘) zwischen der unteren Grenz-Ortswellenlänge (P_G) und der oberen Grenz-Ortswellenlänge (P_G‘) gilt: 1,5rms_G < rms_GG‘ < 6rms_G
EUV-Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenz-Ortswellenlänge (P_G) größer ist als 5 µm.
EUV-Kollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor (16) ein Spiegelzentrum (31) hat, wobei die Ortswellenlängenverteilung (26; 34; 35) derart ist, dass ein Spiegelflächenelement (28) eine zum Spiegelzentrum (31) radiale Streuwinkelverteilung (33r) hat, die von einer zum Spiegelzentrum (31) azimutalen Streuwinkelverteilung (33a) abweicht.
EUV-Kollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Streuwinkelverteilung (33r) einen größeren Streuwinkelbereich abdeckt als die azimutale Streuwinkelverteilung (33a).
EUV-Kollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die azimutale Streuwinkelverteilung einen größeren Streuwinkelbereich abdeckt als die radiale Streuwinkelverteilung.
EUV-Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abschnitt der Spiegelfläche (20) eine Gitterstruktur (21) zur Beugung von Falschlicht (19) aufweist, dessen Wellenlänge von der EUV-Nutzwellenlänge abweicht.
Verfahren zur Herstellung eines EUV-Kollektors (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Roh-Kollektorsubstrats, welches über alle Ortswellenlängen eine Ausgangsrauheit (25) aufweist, – Bearbeiten einer Oberfläche des Roh-Kollektorsubstrats so, dass eine effektive Rauheit (rms_G) nur unterhalb der Grenz-Ortswellenlänge (P_G) um mehr als einen Faktor 1,5 reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächenbearbeiten des Roh-Kollektorsubstrats einen Polierschritt beinhaltet.
Beleuchtungssystem – mit einem EUV-Kollektor (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, – mit einer Beleuchtungsoptik (6) zur Führung des Beleuchtungslichts (3) vom EUV-Kollektor (16) hin zu einem Objektfeld (4) in einer Objektebene (5), in dem ein abzubildendes Objekt (10) anordenbar ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der EUV-Kollektor (16) feldnah in Bezug auf eine zur Objektebene (5) konjugierte Feldebene angeordnet ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Projektionsoptik (7) zur Abbildung des Objektfeldes (4) in ein Bildfeld (8), in dem ein Substrat (11) anordenbar ist.
Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem Beleuchtungssystem nach Anspruch 11 und mit einer EUV-Lichtquelle (2).
Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen eines Retikels (10) und eines Wafers (11), – Projizieren einer Struktur auf dem Retikel (10) auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers (11) mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 12, – Erzeugen einer Mikro- bzw. Nanostruktur auf dem Wafer (11).
Strukturiertes Bauteil, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 13.