DE102016212373A1 - Optisches System, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage - Google Patents

Optisches System, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit wenigstens einem Spiegel (200), welcher eine optische Wirkfläche aufweist und für elektromagnetische Strahlung einer vorgegebenen Arbeitswellenlänge, die auf die optische Wirkfläche unter einem auf die jeweilige Oberflächennormale bezogenen Einfallswinkel von wenigstens 65° auftrifft, eine Reflektivität von wenigstens 0.5 besitzt, wobei der Spiegel eine Reflexionsschicht (210) und eine in Richtung der optischen Wirkfläche oberhalb dieser Reflexionsschicht (210) angeordnete Kompensationsschicht (220) aufweist, wobei die Kompensationsschicht (220) für eine in einer Pupillenebene oder einer Feldebene des optischen Systems in dessen Betrieb erzeugte Intensitätsverteilung die Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Intensitätswert um wenigstens 20% im Vergleich zu einem analogen Aufbau ohne die Kompensationsschicht (220) reduziert.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein optisches System, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.
  • Stand der Technik
  • Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD’s, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
  • In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, d.h. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet.
  • Dabei ist u.a. der Betrieb von Spiegeln unter streifendem Einfall bekannt. Unter solchen unter streifendem Einfall betriebenen Spiegeln, deren Einsatz grundsätzlich im Hinblick auf die vergleichsweise hohen, erreichbaren Reflektivitäten (von z.B. 80% und mehr) wünschenswert ist, werden hier und im Folgenden Spiegel verstanden, für welche die bei der Reflexion der EUV-Strahlung auftretenden, auf die jeweilige Oberflächennormale bezogenen Reflexionswinkel wenigstens 65° betragen. Solche Spiegel mitunter auch kurz als GI-Spiegel („grazing incidence“ = „streifender Einfall“) bezeichnet.
  • Ein im Betrieb einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage in der Praxis auftretendes Problem ist u.a., dass sich aufgrund unterschiedlicher Ursachen unerwünschte örtliche Variationen der Intensität in den Feld- und/oder Pupillenebenen ergeben, welche im Ergebnis zu optischen Aberrationen und damit einer Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit der Projektionsbelichtungsanlage führen. Eine der Ursachen für diese unerwünschte Intensitätsvariation ist die insbesondere bei den vorstehend genannten, unter streifendem Einfall betriebenen Spiegeln in der Regel vergleichsweise stark ausgeprägten Variationen der Reflektivität über den jeweiligen Spiegel, welche wiederum durch signifikante Variationen des Einfallswinkels über die optische Wirkfläche des jeweiligen Spiegels hervorgerufen werden.
  • Zur Überwindung des vorstehend beschriebenen Problems sind in der Praxis diverse Ansätze bekannt, mit denen die genannten Intensitätsvariationen kompensiert werden. Beispiele hierfür sind die gezielte Verstimmung des Reflexionsschichtsystems in den unter im Wesentlichen senkrechtem Einfall betriebenen Spiegeln oder die gezielte anderweitige Herbeiführung einer lateralen Transmissionsvariation z.B. durch Einsatz zusätzlicher Schichten.
  • Bei solchen Ansätzen in der Praxis auftretende Nachteile sind jedoch ein in der Regel auftretender Lichtverlust sowie eine erhöhte Sensitivität auf Fertigungsschwankungen und eine erhöhte Komplexität des Herstellungsprozesses der betreffenden, zur Korrektur verwendeten Spiegel. Des Weiteren ist etwa im Falle der Verursachung der beschriebenen Intensitätsvariation durch einen GI-Spiegel der ursächliche, einfallswinkelabhängige Verlauf der Reflektivität des jeweiligen GI-Spiegels selbst Fertigungsschwankungen unterworfen, was wiederum eine wiederholte Anpassung der jeweiligen Korrektur in jedem einzelnen Falle erforderlich macht.
  • Zum Stand der Technik wird lediglich auf EP 1 282 011 B1 , US 6 333 961 B1 , US 6 833 223 B2 , WO 2015/135726 A1 , WO 2012/113591 A1 , US 8 279 404 B2 , US 8 605 257 B2 , US 8 587 767 B2 , EP 2 100 190 B1 , US 8 928 972 B2 und US 2013/0038929 A1 verwiesen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches System, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, bereitzustellen, in welchem unerwünschte Intensitätsvariationen und hieraus resultierende Beeinträchtigungen der Leistungsfähigkeit des optischen Systems mit vergleichsweise geringem Aufwand reduziert werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Ein optisches System, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, weist wenigstens einen Spiegel auf, welcher eine optische Wirkfläche aufweist und für elektromagnetische Strahlung einer vorgegebenen Arbeitswellenlänge, die auf die optische Wirkfläche unter einem auf die jeweilige Oberflächennormale bezogenen Einfallswinkel von wenigstens 65° auftrifft, eine Reflektivität von wenigstens 0.5 besitzt,
    • – wobei der Spiegel eine Reflexionsschicht und eine in Richtung der optischen Wirkfläche oberhalb dieser Reflexionsschicht angeordnete Kompensationsschicht aufweist,
    • – wobei die Kompensationsschicht für eine in einer Pupillenebene oder einer Feldebene des optischen Systems in dessen Betrieb erzeugte Intensitätsverteilung die Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Intensitätswert um wenigstens 20% im Vergleich zu einem analogen Aufbau ohne die Kompensationsschicht reduziert.
  • Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, eine Kompensation einer im optischen System in einer Feld- oder Pupillenebene auftretenden unerwünschten örtlichen Variation der Intensität der elektromagnetischen Strahlung am Ort eines unter streifendem Einfall betriebenen (GI) Spiegels dadurch zu realisieren, dass auf der (typischerweise als Einzelschicht aus z.B. Ruthenium ausgestalteten) Reflexionsschicht des betreffenden GI-Spiegels eine zusätzliche Kompensationsschicht vorgesehen wird, deren Funktion darin besteht, die besagte Variation der Intensitätsverteilung wenigstens teilweise zu kompensieren.
  • Die erfindungsgemäße, zusätzliche Aufbringung der besagten Kompensationsschicht auf einem GI-Spiegel ist in fertigungstechnischer Hinsicht vergleichsweise einfach zu realisieren, da im einfachsten Fall lediglich eine weitere Schicht auf einer als Einzelschicht ausgelegten Reflexionsschicht anstelle einer vergleichsweise komplexen Modifikation eines Vielfachschichtsystems wie bei einem NI-Spiegel zu erfolgen hat. Zudem kann bei dem erfindungsgemäßen Konzept die bei einem GI-Spiegel typischerweise ausgeprägte „laterale Trennung“ der Einfallswinkel über die optische Wirkfläche des jeweiligen GI-Spiegels gezielt ausgenutzt werden, um über die entsprechende Ausgestaltung der Kompensationsschicht und insbesondere deren laterale Veränderung auf unterschiedliche Einfallswinkel in unterschiedlicher Weise Einfluss zu nehmen, wie im Weiteren noch detaillierter beschrieben wird.
  • Bei der gemäß der vorliegenden Erfindung zu kompensierenden unerwünschten Intensitätsvariation kann es sich zum einen um eine Intensitätsvariation handeln, die durch die Reflexionsschicht des betreffenden GI-Spiegels selbst bzw. durch deren Reflexionsvariation in lateraler Richtung über die optische Wirkfläche hervorgerufen wird, so dass mit anderen Worten der betreffende GI-Spiegel durch die erfindungsgemäß hinzugefügte Kompensationsschicht hinsichtlich des beschriebenen Effekts der Intensitätsvariation „in sich“ kompensiert werden kann.
  • Zum anderen kann es sich bei der zu kompensierenden Intensitätsvariation aber auch um eine durch eine oder mehrere anderenorts im optischen System vorhandene Störungen bewirkte Kompensation handeln, so dass in diesem Falle der mit der erfindungsgemäßen Kompensationsschicht versehene GI-Spiegel als Korrekturelement zur Homogenisierung einer anderenorts im System vorhandenen Intensitätsverteilung (z.B. der Intensitätsverteilung in einer Feld- oder Pupillenebene) genutzt wird.
  • In Ausführungsformen kann auf der erfindungsgemäßen Kompensationsschicht auch wenigstens eine weitere Schicht (z.B. eine Deckschicht) vorgesehen sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Kompensationsschicht eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe auf, die Molybdän (Mo), Niob (Nb), Zirkon (Zr), Yttrium (Y), Cer (Ce), Lanthan (La), Kalzium (Ca), Barium (Ba), Strontium (Sr), Titan (Ti), Beryllium (Be), Bor (B), Kohlenstoff (C), Stickstoff (N), Sauerstoff (O), Silizium (Si) und Fluor (F) enthält.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Kompensationsschicht eine variierende Dicke auf. Hierbei beinhaltet die Erfindung das Konzept, die Dickenabhängigkeit der Reflektivität einer erfindungsgemäßen Kompensationsschicht in Verbindung mit der vorstehend beschriebenen, am betreffenden GI-Spiegel auftretenden lateralen Trennung der Einfallswinkel gezielt zu nutzen, um durch gezielte Verstimmung der Schichtdicke der Kompensationsschicht und die damit einhergehende Modifikation von deren Reflektivität den gewünschten Kompensationseffekt hinsichtlich der unerwünschten Intensitätsvariation zu erzielen.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Reflexionsschicht ein erstes Material auf und die Kompensationsschicht weist ein zweites Material auf, wobei das zweite Material in dem Schichtstapel aus Reflexionsschicht und Kompensationsschicht für elektromagnetische Strahlung einer vorgegebenen Arbeitswellenlänge, die auf die optische Wirkfläche unter einem auf die jeweilige Oberflächennormale bezogenen Einfallswinkel von wenigstens 65° auftrifft, einen im Vergleich zum ersten Material höheren Reflexionsgrad aufweist.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Reflexionsschicht ein erstes Material auf und die Kompensationsschicht weist ein zweites Material auf, wobei das zweite Material in dem Schichtstapel aus Reflexionsschicht und Kompensationsschicht für elektromagnetische Strahlung einer vorgegebenen Arbeitswellenlänge, die auf die optische Wirkfläche unter einem auf die jeweilige Oberflächennormale bezogenen Einfallswinkel von wenigstens 65° auftrifft, einen im Vergleich zum ersten Material geringeren Reflexionsgrad aufweist.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Reflexionsschicht eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe auf, die Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh) und Palladium (Pd) enthält.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Kompensationsschicht eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe auf, die Molybdän (Mo), Niob (Nb), Zirkon (Zr), Yttrium (Y), Cer (Ce), Lanthan (La), Kalzium (Ca), Barium (Ba), Strontium (Sr), Titan (Ti), Beryllium (Be), Bor (B), Kohlenstoff (C), Stickstoff (N), Sauerstoff (O), Silizium (Si) und Fluor (F) enthält.
  • Dabei kann durch die erfindungsgemäße Kompensationsschicht je nach konkreter Ausgestaltung eine Zunahme oder auch eine Abnahme der Reflektivität des jeweiligen GI-Spiegels relativ zu einem analogen Aufbau ohne die betreffende Kompensationsschicht (z.B. einem nur eine Reflexionseinzelschicht aus beispielsweise Ruthenium (Ru) aufweisenden Spiegel) bewirkt werden. Dem Ansatz der Verwendung einer eine Abnahme der Reflektivität des jeweiligen GI-Spiegels bewirkenden Schicht liegt die Überlegung zugrunde, dass auch durch gezielte laterale Verringerung der Reflektivität das erfindungsgemäße Ziel einer Homogenisierung der Intensitätsverteilung in einer Pupillenoder Feldebene (freilich dann auf Kosten des insgesamt erzielten Niveaus der Reflektivität) erreicht werden kann.
  • Im Weiteren wird eine die Reflektivität des GI-Spiegels im Vergleich zur (Einzel-)Reflexionsschicht erhöhende zusätzliche Schicht auch als „Verstärkerschicht“ bezeichnet, und eine die betreffende Reflektivität verringernde Schicht wird auch als „Abschwächerschicht“ bezeichnet.
  • Eine Verstärkerschicht im vorstehend definierten Sinne kann insbesondere aus einem Material hergestellt sein, welche eine im Vergleich zum Material der Reflexionsschicht geringere Absorption (bei noch akzeptablem Brechungsindex) aufweist. Bei dem Material der Verstärkerschicht kann es sich beispielsweise um Molybdän (Mo), Niob (Nb), Zirkon (Zr) oder um eine Verbindung aus einem oder mehreren dieser Elemente mit einem oder mehreren Elementen der zweiten Periode (z.B. Beryllium (Be), Bor (B), Kohlenstoff (C), Stickstoff (N)) oder Silizium (Si) handeln. Hinsichtlich beispielhafter Ausführungsformen wird auf DE 10 2014 204 660 A1 verwiesen.
  • Eine Abschwächerschicht im Sinne der vorstehenden Definition kann beispielsweise aus Molybdändioxid (MoO2), Titandioxid (TiO2), Yttriumoxid (Y2O3), Nioboxid (Nb2O5), Zirkonoxid (ZrO2) oder Ceroxid (CeO2) hergestellt sein. Weitere geeignete Materialien sind z.B. edle bzw. nicht mehr oxidierende absorbierende Metalle, z.B. Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Platin (Pt) oder Iridium (Ir), oder Verbindungen.
  • In weiteren Ausführungsformen kann die erfindungsgemäße Kompensationsschicht auch durch geeignete Kombination einer Verstärker- und einer Abschwächerschicht derart ausgestaltet sein, dass die Reflektivität des betreffenden Spiegels über einen ersten lateralen Teilbereich (infolge einer dort vorhandenen Verstärkerschicht) erhöht und über einen zweiten lateralen Teilbereich (infolge einer dort vorhandenen Abschwächerschicht) verringert wird. Hierdurch kann, wie im Weiteren noch detaillierter beschrieben, gegebenenfalls noch eine weitere Erhöhung des Korrekturpotentials bzw. eine Vergrößerung des Einfallswinkelbereichs, in dem die erfindungsgemäße Homogenisierung der Intensitätsvariation erzielt wird, erreicht werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen dem Substrat und der Reflexionsschicht eine Substratschutzschicht ausgebildet, welche das Substrat vor zerstörender Wirkung der elektromagnetischen Strahlung schützt.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Substratschutzschicht eines oder mehrere Materialien aus der Gruppe auf, die Eisen (Fe), Nickel (Ni), Kobalt (Co), Chrom (Cr), Vanadium (V), Kupfer (Cu), Silber (Ag), Gold (Au), Platin (Pt), Iridium (Ir), Ruthenium (Ru), Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Germanium (Ge), Wolfram (Wo), Molybdän (Mo), Zinn (Sn), Zink (Zn), Indium (In) und Tellur (Te) enthält.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen dem Substrat und der Reflexionsschicht eine schichtspannungsreduzierende Schicht ausgebildet.
  • Gemäß einer Ausführungsform die Substratschutzschicht als schichtspannungsreduzierende Schicht ausgebildet ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die schichtspannungsreduzierende Schicht eines oder mehrere Materialien aus der Gruppe auf, die Eisen (Fe), Nickel (Ni), Kobalt (Co), Chrom (Cr), Vanadium (V), Kupfer (Cu), Silber (Ag), Gold (Au), Platin (Pt), Iridium (Ir), Ruthenium (Ru), Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Germanium (Ge), Wolfram (Wo), Molybdän (Mo), Zinn (Sn), Zink (Zn), Indium (In) und Tellur (Te) enthält.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist mindestens eine der vorstehend genannten Schichten (d.h. die Reflexionsschicht, die Kompensationsschicht, die Substratschutzschicht und/oder die schichtspannungsreduzierende Schicht) als Mehrfachschichtsystem ausgebildet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Arbeitswellenlänge kleiner als 30nm, wobei sie insbesondere im Bereich von 10nm bis 15nm liegen kann.
  • Die Erfindung betrifft weiter einen Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische eine Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche aufweist und für elektromagnetische Strahlung einer vorgegebenen Arbeitswellenlänge, die auf die optische Wirkfläche unter einem auf die jeweilige Oberflächennormale bezogenen Einfallswinkel von wenigstens 65° auftrifft, eine Reflektivität von wenigstens 0.5 besitzt,
    • – wobei der Spiegel eine Reflexionsschicht und eine in Richtung der optischen Wirkfläche oberhalb dieser Reflexionsschicht angeordnete Kompensationsschicht aufweist; und
    • – wobei die Kompensationsschicht für die örtliche Variation der Reflektivität des Spiegels über die optische Wirkfläche die Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert um wenigstens 20% im Vergleich zu einem analogen Aufbau ohne die Kompensationsschicht reduziert.
  • Dabei kann der erfindungsgemäße Spiegel in der Beleuchtungseinrichtung oder auch im Projektionsobjektiv angeordnet sein.
  • Die Erfindung betrifft ferner auch eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Beleuchtungseinrichtung im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage eine in einer Objektebene des Projektionsobjektivs befindliche Maske beleuchtet und das Projektionsobjektiv Strukturen auf dieser Maske auf eine in einer Bildebene des Projektionsobjektivs befindliche lichtempfindliche Schicht abbildet, wobei die Projektionsbelichtungsanlage ein optisches System oder einen Spiegel mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweist.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage;
  • 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines möglichen Aufbaus eines Spiegels in einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und
  • 3–11 Diagramme zur Erläuterung von Aufbau und Wirkungsweise eines Spiegels gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die vorliegende Erfindung realisierbar ist.
  • Gemäß 1 weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 100 einen Feldfacettenspiegel 103 und einen Pupillenfacettenspiegel 104 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 103 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 101 und einen Kollektorspiegel 102 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 104 sind ein erster Teleskopspiegel 105 und ein zweiter Teleskopspiegel 106 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein unter streifendem Einfall betriebener Umlenkspiegel 107 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines in 1 lediglich angedeuteten Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 121 auf einem Maskentisch 120 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 161 auf einem Wafertisch 160 befindet.
  • Lediglich beispielhaft kann der unter streifendem Einfall betriebene Umlenkspiegel 107 den erfindungsgemäßen, im Weiteren unter Bezugnahme auf 2 ff. beschriebenen Aufbau aufweisen. Das Projektionsobjektiv 150 kann z.B. einen Aufbau wie in DE 10 2012 202 675 A1 gezeigt (wobei dieser Aufbau ebenfalls unter streifendem Einfall betriebene Spiegel, die erfindungsgemäß ausgestaltet sein können, aufweist) oder einen anderen Aufbau aufweisen.
  • 2 zeigt zunächst in lediglich schematischer, stark vereinfachter Darstellung einen möglichen Aufbau eines erfindungsgemäßen Spiegels in einer Ausführungsform. Dieser Spiegel 200 ist für den Betrieb unter streifendem Einfall (d.h. als „GI-Spiegel“) ausgestaltet und weist auf einem Substrat 205 aus einem beliebigen geeigneten Substratmaterial (wie z.B. ULE® oder Zerodur®) eine Reflexionsschicht 210 auf, welche im Ausführungsbeispiel aus Ruthenium (Ru) besteht. Auf dieser Reflexionsschicht 210 befindet sich eine erfindungsgemäße Kompensationsschicht 220, welche eine variierende Dicke aufweist und deren Funktion darin besteht, eine unerwünschte Variation der Intensitätsverteilung, welche die am Spiegel 200 reflektierte elektromagnetische Strahlung (gegebenenfalls auch anderenorts in dem den Spiegel 200 aufweisenden optischen System) aufweist, wenigstens teilweise zu kompensieren.
  • Diese Kompensationsschicht 220 ist gemäß 2 – als sogenannte „Verstärkerschicht“ – aus einem Material hergestellt, welche eine im Vergleich zum Material der Reflexionsschicht 210 (d.h. im Beispiel im Vergleich zu Ruthenium (Ru)) geringere Absorption aufweist. Im Ausführungsbeispiel besteht die Kompensationsschicht 220 aus Molybdän (Mo). Wie im Weiteren noch näher erläutert kann in weiteren Ausführungsformen die Kompensationsschicht auch als sogenannte „Abschwächerschicht“ ausgestaltet sein, welche die Reflektivität des Spiegels 200 im Vergleich zur (Einzel-)Reflexionsschicht verringert.
  • Zur prinzipiellen Erläuterung der Wirkung einer „Verstärkerschicht“ bzw. „Abschwächerschicht“ zeigt 3 ein Diagramm, in dem der Verlauf der Reflektivität in Abhängigkeit vom jeweiligen Einfallswinkel der elektromagnetischen Strahlung sowohl für einen mit einer Verstärkerschicht (im Beispiel 10nm Molybdän (Mo)), mit einer Abschwächerschicht (im Beispiel 10nm Molybdändioxid (MoO2)) sowie auch für einen analogen Spiegel ohne Verstärker- oder Abschwächerschicht (d.h. nur mit der Einzelschicht aus Ruthenium (Ru)) dargestellt ist. Aus 3 ist ersichtlich, dass durch Hinzufügung einer Verstärkerund/oder einer Abschwächerschicht im Sinne der vorstehenden Definition der Verlauf der Reflektivität über den Einfallswinkel signifikant verändert werden kann.
  • Im Weiteren werden nun unter Bezugnahme auf 4 bis 11 diverse Ausführungsformen erläutert, bei denen durch gezielte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kompensationsschicht, welche eine Verstärker- und/oder Abschwächerschicht mit gezielt ausgelegtem Dickenprofil aufweist, jeweils ein gewünschter Reflektivitätsverlauf über den betreffenden Spiegel eingestellt wird.
  • 4a–b zeigen zunächst ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die (in 4a schraffiert angedeutete) Kompensationsschicht als Verstärkerschicht aus Molybdän (Mo) ausgebildet ist und bei dem für die auf den Spiegel auftreffende elektromagnetische Strahlung eine (in 4a ebenfalls angedeutete) Variation des Einfallswinkels über die optische Wirkfläche des Spiegels gegeben ist.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird gemäß 4b für jeden auftretenden Einfallswinkel bzw. den zugehörigen Ort auf dem Spiegel die Dicke der Kompensationsschicht so gewählt, dass die letztlich resultierende Reflektivität des Spiegels den gewünschten (im vorliegenden Beispiel konstanten) Wert besitzt. 4c zeigt dementsprechend abhängig vom Wert des Einfallswinkels die mit der Verstärkerschicht aus Molybdän (Mo) erzielte Reflektivitätsvariation, und 4d zeigt die zur Erzielung des gewünschten (im Beispiel konstanten) Reflektivitätsverlaufs über den Einfallswinkel benötigte Dicke dieser Verstärkerschicht.
  • In zur Ausführungsform von 4a–d analoger Weise kann anstelle einer Verstärkerschicht (aus z.B. Molybdän (Mo)) auch eine Abschwächerschicht (aus z.B. Molybdändioxid (MoO2)) zur gezielten Einstellung eines gewünschten Reflektivitätsverlaufs über den jeweiligen Spiegel verwendet werden. Hierbei ist insbesondere ebenfalls eine Homogenisierung der Reflektivität (d.h. die Einstellung eines konstanten Reflektivitätsverlaufs) über die optische Wirkfläche des Spiegels möglich, wobei aufgrund der durch die Abschwächerschicht bewirkten Verringerung der Reflektivität im Vergleich zu einem lediglich die Reflexionsschicht (aus z.B. Ruthenium (Ru)) aufweisenden Spiegel diese Homogenisierung auf einem vergleichsweise geringeren (durch die Reflektivität der Reflexionsschicht selbst bestimmten) Niveau erfolgt.
  • 5a–d zeigen hierzu zu 4a–d analoge Diagramme zur Erläuterung von Ausgestaltung und Wirkungsweise einer solchen Abschwächerschicht. Dabei wird wie aus 5b ersichtlich die Dicke der Abschwächerschicht abhängig vom jeweiligen Wert des Einfallswinkels zur Erzielung der gewünschten (auch in diesem Beispiel konstanten) Reflektivität wiederum geeignet gewählt, wobei 5c die abhängig vom Einfallswinkel zu erzielende Reflektivitätsänderung aufgrund der Abschwächerschicht und 5d die jeweils benötigte Dicke der Abschwächerschicht in Abhängigkeit vom Einfallswinkel zeigen.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel können gemäß 6a–d auf ein- und demselben Spiegel eine Verstärkerschicht und eine Abschwächerschicht in Kombination (und in jeweils unterschiedlichen Bereichen der optischen Wirkfläche des Spiegels) eingesetzt werden, wie in 6a lediglich schematisch über unterschiedliche Schraffuren der gesamten Kompensationsschicht angedeutet ist. Auf diese Weise kann in grundsätzlich zu 4a–d bzw. 5a–d analoger Weise, jedoch insgesamt über ein größeres Einfallswinkelspektrum, eine Homogenisierung der Reflektivität über die optische Wirkfläche des Spiegels erzielt werden. Wie aus 6b ersichtlich befindet sich hierbei die Abschwächerschicht (aus z.B. Molybdändioxid (MoO2)) lediglich in Bereichen auf dem Spiegel mit vergleichsweise hohem Einfallswinkel, wohingegen sich die Verstärkerschicht (aus z.B. Molybdän (Mo)) lediglich in Bereichen auf dem Spiegel mit vergleichsweise geringerem Einfallswinkel befindet.
  • 6c zeigt analog zu den vorstehend beschriebenen 4c bzw. 5c die jeweils abhängig vom Einfallswinkel erforderliche Reflektivitätsänderung, und 6d die für den jeweiligen Einfallswinkel benötigte Dicke der Verstärker- bzw. Abschwächerschicht.
  • Die Erfindung ist nicht auf die in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen von 4–6 jeweils erfolgte Homogenisierung des Reflektivitätsverlaufs beschränkt, so dass auch beliebige andere gewünschte Verläufe der Reflektivität eingestellt werden können. Hierzu ist in 7a–d in ansonsten analoger Weise ein Ausführungsbeispiel zur Erzeugung eines linearen Verlaufs der Reflektivität über den Einfallswinkel bzw. den hiermit korrespondierenden Ort auf dem Spiegel dargestellt, und in 8a–d ein Ausführungsbeispiel für einen i.W. sinusförmigen Verlauf der Reflektivität.
  • Wenngleich in den vorstehend unter Bezugnahme auf 4–8 beschriebenen Ausführungsformen jeweils von einer Variation des Einfallswinkels über die optische Wirkfläche des Spiegels ausgegangen wurde, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Vielmehr kann die Erfindung auch ohne Vorhandensein einer solchen Variation des Einfallswinkels zur Einstellung eines jeweils gewünschten Reflektivitätsverlaufs genutzt werden, um z.B. eine anderenorts im optischen System (z.B. in einer Feldoder einer Pupillenebene) vorhandene unerwünschte Variation der Intensität zu homogenisieren.
  • 9a–e zeigen ein Ausführungsbeispiel, wobei ausgehend von einem (in 9a angedeuteten) konstanten Einfallswinkel über die optische Wirkfläche des Spiegels im Beispiel die Einstellung eines linearen Verlaufs der Reflektivität gewünscht ist, wobei in diesem Falle die Dicke der Verstärkerschicht aus Molybdän (Mo) wie aus 9e ersichtlich eingestellt wird. 10a–b zeigt zur Erläuterung weiterer möglicher Ausführungsbeispiele die jeweils erzielbare Reflektivitätsänderung abhängig von der Dicke der (wiederum aus Molybdän (Mo) hergestellten) Verstärkerschicht für unterschiedliche Einfallswinkel (10a) sowie die jeweils maximale Reflektivitätsänderung in Abhängigkeit vom Einfallswinkel (10b).
  • Im Weiteren wird unter Bezugnahme auf 11a–b ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, bei welchem (in grundsätzlich für sich bekannter Weise) zwei Spiegel im optischen Strahlengang aufeinanderfolgend derart angeordnet sind, dass ein auf den ersten dieser Spiegel mit einem vergleichsweise großen Einfallswinkel auftreffender Strahl einen vergleichsweise geringen Einfallswinkel am zweiten Spiegel besitzt und umgekehrt.
  • In einer solchen Anordnung aus zwei im optischen Strahlengang „hintereinander geschalteten“ GI-Spiegeln heben sich die jeweiligen Reflektivitätsverläufe bereits teilweise auf und ergeben nur insoweit noch eine resultierende Intensitätsvariation, als sich die beiden Reflektivitätsverläufe etwa infolge einer bestehenden Nichtlinearität der jeweiligen Verläufe oder aufgrund einer komplexeren Strahlverteilung im optischen System nicht vollständig kompensieren.
  • Um nun die verbleibende Intensitätsvariation (welche im Beispiel gemäß 11a noch am stärksten in den beiden Randbereichen des Einfallswinkelspektrums, d.h. bei Einfallswinkeln nahe dem Wert von 70° und Einfallswinkeln nahe dem Wert von 80°, ausgeprägt ist) zu eliminieren, wird auf wenigstens einem der beiden Spiegel eine erfindungsgemäße Kompensationsschicht, deren Material sowie Dickenvariation zur gewünschten Kompensation geeignet gewählt ist, aufgebracht. 11b zeigen analog zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen einen beispielhaften Verlauf der für die erfindungsgemäße Kompensation abhängig vom Einfallswinkel erforderlichen Reflektivitätsänderung, und 11c die für den jeweiligen Einfallswinkel benötigte Dicke der Verstärkerschicht.
  • In der Praxis kann zur Realisierung der Erfindung eine in einem konkreten optischen System jeweils vorhandene Inhomogenität der Intensitätsverteilung in einer Feldebene und/oder einer Pupillenebene zunächst ermittelt und dann über eine oder mehrere, einen geeigneten Dickengradienten aufweisende Kompensationsschichten auf einem oder mehreren GI-Spiegeln kompensiert werden, wobei die Dicke der jeweiligen Kompensationsschicht in beliebiger geeigneter Weise über den betreffenden GI-Spiegel variieren kann.
  • Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (19)

  1. Optisches System, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit wenigstens einem Spiegel (200), welcher eine optische Wirkfläche aufweist und für elektromagnetische Strahlung einer vorgegebenen Arbeitswellenlänge, die auf die optische Wirkfläche unter einem auf die jeweilige Oberflächennormale bezogenen Einfallswinkel von wenigstens 65° auftrifft, eine Reflektivität von wenigstens 0.5 besitzt, • wobei der Spiegel eine Reflexionsschicht (210) und eine in Richtung der optischen Wirkfläche oberhalb dieser Reflexionsschicht (210) angeordnete Kompensationsschicht (220) aufweist; • wobei die Kompensationsschicht (220) für eine in einer Pupillenebene oder einer Feldebene des optischen Systems in dessen Betrieb erzeugte Intensitätsverteilung die Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Intensitätswert um wenigstens 20% im Vergleich zu einem analogen Aufbau ohne die Kompensationsschicht (220) reduziert.
  2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsschicht (220) für diese Intensitätsverteilung die Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Intensitätswert um wenigstens 40%, insbesondere um wenigstens 60%, weiter insbesondere um wenigstens 80%, im Vergleich zu einem analogen Aufbau ohne die Kompensationsschicht (220) reduziert.
  3. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsschicht (220) eine variierende Dicke aufweist.
  4. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (210) ein erstes Material aufweist und die Kompensationsschicht (220) ein zweites Material aufweist, wobei das zweite Material in dem Schichtstapel aus Reflexionsschicht (210) und Kompensationsschicht (220) für elektromagnetische Strahlung einer vorgegebenen Arbeitswellenlänge, die auf die optische Wirkfläche unter einem auf die jeweilige Oberflächennormale bezogenen Einfallswinkel von wenigstens 65° auftrifft, einen im Vergleich zum ersten Material höheren Reflexionsgrad aufweist.
  5. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (210) ein erstes Material aufweist und die Kompensationsschicht (220) ein zweites Material aufweist, wobei das zweite Material in dem Schichtstapel aus Reflexionsschicht (210) und Kompensationsschicht (220) für elektromagnetische Strahlung einer vorgegebenen Arbeitswellenlänge, die auf die optische Wirkfläche unter einem auf die jeweilige Oberflächennormale bezogenen Einfallswinkel von wenigstens 65° auftrifft, einen im Vergleich zum ersten Material geringeren Reflexionsgrad aufweist.
  6. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (210) eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe aufweist, die Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh) und Palladium (Pd) enthält.
  7. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsschicht eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe aufweist, die Molybdän (Mo), Niob (Nb), Zirkon (Zr), Yttrium (Y), Cer (Ce), Lanthan (La), Kalzium (Ca), Barium (Ba), Strontium (Sr), Titan (Ti), Beryllium (Be), Bor (B), Kohlenstoff (C), Stickstoff (N), Sauerstoff (O), Silizium (Si) und Fluor (F) enthält.
  8. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Substrat und der Reflexionsschicht eine Substratschutzschicht ausgebildet ist, welche das Substrat vor zerstörender Wirkung der elektromagnetischen Strahlung schützt.
  9. Optisches System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratschutzschicht eines oder mehrere Materialien aus der Gruppe aufweist, die Eisen (Fe), Nickel (Ni), Kobalt (Co), Chrom (Cr), Vanadium (V), Kupfer (Cu), Silber (Ag), Gold (Au), Platin (Pt), Iridium (Ir), Ruthenium (Ru), Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Germanium (Ge), Wolfram (Wo), Molybdän (Mo), Zinn (Sn), Zink (Zn), Indium (In) und Tellur (Te) enthält.
  10. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Substrat und der Reflexionsschicht eine schichtspannungsreduzierende Schicht ausgebildet ist.
  11. Optisches System nach Anspruch 10 sowie 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratschutzschicht als schichtspannungsreduzierende Schicht ausgebildet ist.
  12. Optisches System nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die schichtspannungsreduzierende Schicht eines oder mehrere Materialien aus der Gruppe aufweist, die Eisen (Fe), Nickel (Ni), Kobalt (Co), Chrom (Cr), Vanadium (V), Kupfer (Cu), Silber (Ag), Gold (Au), Platin (Pt), Iridium (Ir), Ruthenium (Ru), Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Germanium (Ge), Wolfram (Wo), Molybdän (Mo), Zinn (Sn), Zink (Zn), Indium (In) und Tellur (Te) enthält.
  13. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine dieser Schichten als Mehrfachschichtsystem ausgebildet ist.
  14. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsschicht in einem ersten Teilbereich ein Material mit im Vergleich zum ersten Material geringerer Absorption und in einem zweiten Teilbereich ein Material mit im Vergleich zum ersten Material höherer Absorption aufweist.
  15. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zusätzlich zu diesem ersten Spiegel wenigstens einen zweiten Spiegel aufweist, welcher für elektromagnetische Strahlung der Arbeitswellenlänge, die auf die optische Wirkfläche unter einem auf die jeweilige Oberflächennormale bezogenen Einfallswinkel von wenigstens 65° auftrifft, eine Reflektivität von wenigstens 0.5 besitzt.
  16. Optisches System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kompensationsschicht für die örtliche Variation einer für das System aus dem ersten und dem zweiten Spiegel resultierenden Reflektivität die Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert um wenigstens 20% im Vergleich zu einem analogen Aufbau ohne die Kompensationsschicht (220) reduziert.
  17. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswellenlänge kleiner als 30nm ist, insbesondere im Bereich von 10nm bis 15nm liegt.
  18. Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel (200) eine optische Wirkfläche aufweist und für elektromagnetische Strahlung einer vorgegebenen Arbeitswellenlänge, die auf die optische Wirkfläche unter einem auf die jeweilige Oberflächennormale bezogenen Einfallswinkel von wenigstens 65° auftrifft, eine Reflektivität von wenigstens 0.5 besitzt, • wobei der Spiegel (200) eine Reflexionsschicht (210) und eine in Richtung der optischen Wirkfläche oberhalb dieser Reflexionsschicht (210) angeordnete Kompensationsschicht (220) aufweist; und • wobei die Kompensationsschicht (220) für die örtliche Variation der Reflektivität des Spiegels (200) über die optische Wirkfläche die Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert um wenigstens 20% im Vergleich zu einem analogen Aufbau ohne die Kompensationsschicht (220) reduziert.
  19. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Beleuchtungseinrichtung im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage eine in einer Objektebene des Projektionsobjektivs befindliche Maske beleuchtet und das Projektionsobjektiv Strukturen auf dieser Maske auf eine in einer Bildebene des Projektionsobjektivs befindliche lichtempfindliche Schicht abbildet, wobei die Projektionsbelichtungsanlage wenigstens ein optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder einen Spiegel nach Anspruch 18 aufweist.
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