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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spiegel zur Verwendung in einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einem Substrat und einer reflektiven Beschichtung, ein Projektionsobjektiv zur Verwendung in einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein Verfahren zur Korrektur einer Oberflächenform eines Spiegels mit einem Substrat und einer reflektiven Beschichtung.
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Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen dienen zur Herstellung von mikrostrukturierten Bauelementen mittels eines photolithographischen Verfahrens. Dabei wird eine strukturtragende Maske, das sogenannte Retikel, mit Hilfe einer Projektionsoptik auf eine photosensitive Schicht abgebildet. Die minimale Strukturbreite, die mit Hilfe einer solchen Projektionsoptik abgebildet werden kann, wird bestimmt durch die Wellenlänge des verwendeten Abbildungslichtes. Je kleiner die Wellenlänge des verwendeten Abbildungslichtes ist, desto kleinere Strukturen können mit Hilfe der Projektionsoptik abgebildet werden. Heutzutage wird hauptsächlich Abbildungslicht mit der Wellenlänge 193 nm oder Abbildungslicht mit einer Wellenlänge im Bereich des extremen Ultraviolet (EUV), d. h. 5 nm–30 nm, verwendet. Bei der Verwendung von Abbildungslicht mit einer Wellenlänge von 193 nm kommen sowohl refraktive optische Elemente als auch reflektive optische Elemente innerhalb der Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage zum Einsatz. Bei Verwendung von Abbildungslicht mit einer Wellenlänge im Bereich von 5 nm–30 nm werden dagegen ausschließlich reflektive optische Elemente (Spiegel) verwendet.
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Um eine gute Abbildung der strukturtragenden Maske auf die photosensitive Schicht zu ermöglichen, ist es erforderlich, dass die Abbildungsfehler der Projektionsoptik soweit wie möglich reduziert werden. Daher ist es erforderlich, die Oberflächenform insbesondere der verwendeten Spiegel innerhalb der Projektionsoptik mit einer hohen Präzision zu gewährleisten.
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Hierzu ist es erforderlich die optischen Eigenschaften des einzelnen Spiegels oder der Projektionsoptik hochpräzise zu vermessen. Dies geschieht zum Beispiel mit interferometrisches Messverfahren wie sie in der
EP 1306698 A1 beschrieben werden. Solche Messungen werden häufig unter Bedingungen durchgeführt, die so gut wie möglich den Einsatzbedingungen des Spiegels entsprechen. Dies betrifft insbesondere die Wellenlänge des verwendeten Lichtes zur Vermessung. Der genaue Einfluss eines Spiegels auf Abbildungslicht einer bestimmten Wellenlänge kann insbesondere mit Licht dieser Wellenlänge sehr genau vermessen werden. Bei Vermessung mit Licht einer anderen Wellenlänge können Unsicherheiten auftreten, die sich aus dem Unterschied zwischen der Messwellenlänge und der Abbildungswellenlänge ergibt. Ein Spiegel zur Verwendung mit Abbildungslicht einer Wellenlänge im Bereich 5–30 nm wird daher häufig auch mit entsprechender Strahlung vermessen.
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Damit der Spiegel jedoch die Messstrahlung reflektiert, ist es erforderlich, den Spiegel mit einer geeigneten reflektiven Beschichtung zu versehen. Dies hat den weiteren Vorteil, dass die Einflüsse der reflektiven Beschichtung auf die Oberflächenform, wie zum Beispiel Spannungseintrag, bei der Vermessung ebenfalls Berücksichtigung finden.
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Allerdings hat die Vermessung des Spiegels mit einer reflektiven Beschichtung den Nachteil, dass eine Korrektur der Oberflächenform des Spiegels schwieriger wird. Eine derartige Korrektur wird zum Beispiel geeigneten Oberflächenabtrag mit Ionenstrahlen durchgeführt. Dies kann jedoch zu einer Verschlechterung der Reflektivität führen, da die reflektive Beschichtung durch den Abtrag verändert wurde.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spiegel und eine Verfahren zur Herstellung eines derartigen Spiegels bereitzustellen, der unter Verwendung von Strahlung mit einer Wellenlänge, die der Wellenlänge des zu verwendenden Abbildungslicht entspricht, vermessen werden kann, dessen Oberflächenform daraufhin korrigiert werden kann und der dennoch eine hohe Reflektivität aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Spiegel zur Verwendung in einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage gelöst, der ein Substrat und eine reflektive Beschichtung umfasst, wobei die reflektive Beschichtung selbst wiederum eine erste Gruppe von Schichten und eine zweite Gruppe von Schichten umfasst. Dabei ist die zweite Gruppe von Schichten zwischen dem Substrat und der ersten Gruppe von Schichten angeordnet.
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Weiterhin umfassen sowohl die die erste Gruppe von Schichten als auch die zweite Gruppe von Schichten eine Mehrzahl aus alternierende übereinander angeordneten ersten und zweiten Schichten, wobei die ersten Schichten ein erstes Material aufweisen, dessen Brechungsindex für Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich 5–30 nm größer ist als der Brechungsindex eines zweiten Materials, welches die zweiten Schichten aufweisen. Die erste Gruppe von Schichten ist dabei derart ausgestaltet, dass sie eine Anzahl von Schichten umfasst, die größer als 20 ist, so dass bei Einstrahlung mit Strahlung einer Wellenlänge im Bereich 5–30 nm weniger als 20% der Strahlung die zweite Gruppe von Schichten erreicht und wobei die zweite Gruppe von Schichten eine Schichtdickenvariation zur Korrektur der Oberflächenform des Spiegels aufweist.
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Hierdurch wird erreicht, dass die zweite Gruppe von Schichten, die eine Schichtdickenvariation zur Korrektur der Oberflächenform des Spiegels aufweist, sich nicht wesentlich auf die Reflektivitätseigenschaften des Spiegels auswirkt. Andernfalls würde Strahlung, die an der zweiten Gruppe von Schichten reflektiert wird zumindest in Teilbereichen derartige Phasenbeziehungen aufweisen, dass die optimale Phasenbeziehung der reflektierten Strahlung negativ beeinflusst würde und eine Verminderung der Intensität der reflektierten Strahlung aufträte.
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Ein derartiger Spiegel ergibt sich, indem zunächst ein Spiegelsubstrat mit einer reflektiven Beschichtung versehen wird, die dazu dient Strahlung mit einer Wellenlänge, die der Wellenlänge des zu verwendenden Abbildungslichtes entspricht, zu reflektieren. Der so ausgestaltete Spiegel wird in einem weiteren Schritt entweder separat oder im Rahmen einer Gesamtmessung eines optischen Systems vermessen, wobei Strahlung mit einer Wellenlänge, die der Wellenlänge des zu verwendenden Abbildungslichtes entspricht, zum Einsatz kommt. Aufgrund der erhaltenen Messergebnisse wird eine Oberflächenkorrektur ermittelt und eine entsprechende Schichtdickenvariation der reflektiven Beschichtung erzeugt, um die Oberflächenform des Spiegels geeignet zu korrigieren. Da diese Korrektur häufig einen negativen Einfluss auf die Reflektivität des Spiegels hat, wird in einem weiteren Schritt eine Gruppe von Schichten auf die bearbeitete reflektive Beschichtung aufgebracht, wobei die Gruppe eine Anzahl von Schichten umfasst, die größer als 20 ist, so dass bei Einstrahlung mit Strahlung einer Wellenlänge im Bereich 5–30 nm weniger als 20% der Strahlung die Gruppe von Schichten durchdringt.
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Die reflektive Beschichtung und die Gruppe von Schichten weisen dabei beide eine Mehrzahl aus alternierende übereinander angeordneten ersten und zweiten Schichten auf, wobei die ersten Schichten ein erstes Material aufweisen, dessen Brechungsindex für Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich 5–30 nm größer ist als der Brechungsindex eines zweiten Materials, welches die zweiten Schichten aufweisen. Hierdurch ergibt sich der erfindungsgemäße Spiegel mit einer korrigierten Oberflächenform, wobei die Reflektivität des Spiegels durch die Korrektur der Oberflächenform nicht wesentlich beeinträchtigt wurde.
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Schichtdickenvariationen zur Korrektur der Oberflächenform sind etwa von der Größenordnung einer Wellenlänge des zu verwendenden Abbildungslichts, das heißt bei einer Wellenlänge von 13.5 nm liegt die Schichtdickenvariation der Oberflächenform zwischen 1 nm und 15 nm.
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In einer Ausführungsform weist die erste Gruppe von Schichten eine Schichtdickenvariation zur Berücksichtigung der Variation des Einfallswinkels der einfallenden Strahlung über den Spiegel auf. Hierdurch kann eine besonders gute Reflektivität zur Verfügung gestellt werden. Schichtdickenvariationen zur Berücksichtigung der Einfallswinkelvariation liegen im Bereich von +/–10% der Gesamtdicke des Schicht.
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In einer weiteren Ausführungsform grenzt die zweite Gruppe von Schichten direkt an das Substrat. Dies hat den Vorteil, dass der Spiegel mit einer geringen Gesamtzahl von Schichten auskommt, so dass er besonders einfach und schnell herzustellen ist.
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In einer Ausgestaltung ist das erste Material Silizium und das zweite Material entweder Ruthenium oder Molybdän. Diese Materialien lassen sich besonders gut für Schichtstapel zur Reflektion von Strahlung mit Wellenlängen im Bereich 5–30 nm verwenden, da sie gut zu verarbeiten sind und eine hohe Reflektivität ermöglichen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anzahl der Schichten der zweiten Gruppe von Schichten an zumindest zwei Orten des Spiegels unterschiedlich ist. Hierdurch kann eine besonders große Korrektur der Wellenfrontaberrationen erreicht werden.
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In einer besonderen Form des erfindungsgemäßen Spiegels weist die zweite Gruppe von Schichten eine Korrekturschicht mit einer Schichtdickenvariation zur Korrektur der Oberflächenform des Spiegels auf, wobei ferner die Schichtdickenvariation der zweiten Gruppe von Schichten zu mehr als 50% durch die Schichtdickenvariation der Korrekturschicht zustande kommt. Die Verwendung einer Korrekturschicht mit einer Schichtdickenvariation zu einer Korrektur der Oberflächenform des Spiegels den Vorteil, dass für die Korrekturschicht ein Material gewählt werden kann, das es ermöglicht das Oberflächenprofil besonders gut einzustellen. So kann als Korrekturschicht eine Quarzschicht verwendet werden, die sich besonders gut mit Ionenstrahlen bearbeiten lässt, um das Oberflächenprofil zu erreichen.
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Ein Projektionsobjektiv mit einem erfindungsgemäßen Spiegel und eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einem solchen Projektionsobjektiv haben die Vorteile, die vorstehend bereits mit Bezug auf den Spiegel erläutert wurden.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Korrektur einer Oberflächenform eines Spiegels mit einem Substrat und einer reflektiven Beschichtung. Dabei umfasst das Verfahren mindestens die folgenden Schritte:
- a. Erzeugen oder Verändern einer Schichtdickenvariation einer der reflektiven Beschichtung zur Korrektur der Oberflächenform des Spiegels
- b. Aufbringen einer Gruppe von Schichten auf die reflektive Beschichtung, wobei die Gruppe eine Anzahl von Schichten umfasst, die größer als 20 ist, so dass bei Einstrahlung mit Strahlung einer Wellenlänge im Bereich 5–30 nm weniger als. 20% der Strahlung die Gruppe von Schichten durchdringt
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Die reflektive Beschichtung und die Gruppe von Schichten weisen dabei beide eine Mehrzahl aus alternierende übereinander angeordneten ersten und zweiten Schichten auf, wobei die ersten Schichten ein erstes Material aufweisen, dessen Brechungsindex für Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich 5–30 nm größer ist als der Brechungsindex eines zweiten Materials, welches die zweiten Schichten aufweisen. Dieses Verfahren ermöglicht es insbesondere, einen Spiegel mit einer korrigierten Oberflächenform zur Verfügung zu stellen, wobei die Reflektivität des Spiegels durch die Korrektur der Oberflächenform nicht wesentlich beeinträchtigt wurde.
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Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Korrektur einer Oberflächenform eines Spiegels umfassend eine Substrat und eine reflektive Beschichtung beinhaltend mindestens die folgenden Schritte:
- a. Aufbringen einer Korrekturschicht
- b. Erzeugen oder Verändern einer Schichtdickenvariation eines Schichtsystems umfassend die reflektiven Beschichtung und die Korrekturschicht zur Korrektur der Oberflächenform des Spiegels, wobei die Schichtdickenvariation des Schichtsystems zu mehr als 50% durch eine Schichtdickenvariation der Korrekturschicht erzeugt wird
- c. Aufbringen einer Gruppe von Schichten auf das Schichtsystem, wobei die Gruppe von Schichten eine Anzahl von Schichten umfasst, die größer als 20 ist, so dass bei Einstrahlung mit Strahlung einer Wellenlänge im Bereich 5–30 nm weniger als 20% der Strahlung das Schichtsystem erreicht,
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Die reflektive Beschichtung und die Gruppe von Schichten weisen dabei beide eine Mehrzahl aus alternierende übereinander angeordneten ersten und zweiten Schichten auf, wobei die ersten Schichten ein erstes Material aufweisen, dessen Brechungsindex für Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich 5–30 nm größer ist als der Brechungsindex eines zweiten Materials, welches die zweiten Schichten aufweisen. Dieses Verfahren ermöglicht es insbesondere, einen Spiegel mit einer korrigierten Oberflächenform zur Verfügung zu stellen, wobei die Reflektivität des Spiegels durch die Korrektur der Oberflächenform nicht wesentlich beeinträchtigt wurde. Das Aufbringen einer Korrekturschicht mit einer Schichtdickenvariation zu einer Korrektur der Oberflächenform des Spiegels beziehungsweise das Aufbringen einer Korrekturschicht und nachträgliche Verändern der Schichtdickenvariation der Korrekturschicht hat den Vorteil, dass für die Korrekturschicht ein Material gewählt werden kann, das es ermöglicht das Oberflächenprofil besonders gut einzustellen. So kann als Korrekturschicht eine Quarzschicht verwendet werden, die sich besonders gut mit Ionenstrahlen bearbeiten lässt, um das Oberflächenprofil zu erreichen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den besonderen Vorteil, dass es auch ohne ein Entfernen einer ganzen Schicht erfolgen kann, damit ermöglicht es eine besonders effiziente und schnelle Erzeugung einer Oberflächenkorrektur.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Korrektur der Abbildungseigenschaften einer Projektionsoptik einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage umfassend ein vorstehend beschriebenes Verfahren zur Korrektur einer Oberflächenform eines Spiegels der Projektionsoptik.
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Damit hat ein solches Verfahren zur Korrektur der Abbildungseigenschaften die Vorteile, die vorstehend mit Bezug auf das Korrekturverfahren einer Oberflächenform beschrieben sind.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Korrektur der Abbildungseigenschaften einer Projektionsoptik einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage umfassend die folgenden Schritte:
- a. Bestimmung der Wellenfrontaberrationen der Projektionsoptik
- b. Berechnung einer Korrektur-Oberflächenform mindestens eines Spiegels aus den Wellenfrontaberrationen der Projektionsoptik
- c. Korrektur einer Oberflächenform des mindestens einen Spiegels gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren.
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Ein solches Verfahren zur Korrektur der Abbildungseigenschaften hat die Vorteile, die bereits vorstehend mit Bezug auf das Korrekturverfahren einer Oberflächenform beschrieben sind.
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Näher erläutert wird die Erfindung anhand der Zeichnungen.
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1 zeigt das Herstellungsverfahren eines erfindungsgemäßen Spiegels in einer ersten Ausführungsform.
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2 zeigt das Herstellungsverfahren eines erfindungsgemäßen Spiegels in einer weiteren Ausführungsform mit einer Korrekturschicht.
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3 zeigt eine Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Spiegels mit einer Schichtdickenvariation.
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4 zeigt eine beispielhafte Projektionsoptik, in der ein erfindungsgemäßer Spiegel zum Einsatz kommen kann.
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5a zeigt schematische eine Aufsicht auf eine zu korrigierende Oberfläche.
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5b zeigt einen Schnitt durch die in 5a dargestellte zur korrigierende Oberfläche.
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6 zeigt anhand eines Flussdiagramms ein Verfahren zur Korrektur der Oberflächenform eines Spiegels.
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7 zeigt anhand eines Flussdiagramms ein Verfahren zur Korrektur der Abbildungsqualität einer Projektionsoptik durch die Korrektur der Oberflächenform eines Spiegels.
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Die Bezugszeichen sind so gewählt, dass Objekte die in 1 dargestellt sind mit einstelligen oder zweistelligen Zahlen versehen wurden. Die in den weiteren Figuren dargestellten Objekte haben Bezugszeichen, die drei- und mehrstellig sind, wobei die letzten beiden Ziffern das Objekt angeben und die vorangestellten Ziffern die Nummer der Figur, auf der das Objekt dargestellt ist. Damit stimmen die Bezugsziffern von gleichen Objekten, die in mehreren Figuren dargestellt sind in den letzten beiden Ziffern überein. Zum Beispiel kennzeichnen die Bezugszeichen 3, 203 und 303 das Spiegelsubstrat in den 1, 2 und 3.
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1 zeigt auf der linken Seite eine Ausführungsform eines Spiegels zur Verwendung in einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage in einem Ausgangszustand vor einer Korrektur der Oberflächenform. Der Spiegel 1 umfasst ein Substrat 3 und eine Gruppe von Schichten 5. Das Substrat 3 besteht im vorliegenden Fall aus SiO2 (Quarz). Die Gruppe von Schichten 5 umfasst eine Mehrzahl von Einzelschichten, die aus unterschiedlichen Materialien umfassen. Ist der Spiegel 1 zur Reflektion von Strahlung 7 mit einer Wellenlänge im Bereich von 5 nm–30 nm ausgeführt, dann umfasst die Gruppe von Schichten 5 eine Mehrzahl aus alternierenden übereinander angeordneten ersten Schichten 9 und zweiten Schichten 11, wobei die ersten Schichten 9 ein erstes Material aufweisen, dessen Brechungsindex für Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich 5–30 nm größer ist als der Brechungsindex eines zweiten Materials, das in den zweiten Schichten 11 enthalten ist. Typischerweise kommt als erstes Material Silizium zum Einsatz und als zweites Material Molybdän oder Ruthenium. Andere Materialkombinationen wie z. B. Molybdän und Beryllium, Ruthenium und Beryllium oder Lanthan und B4C sind ebenfalls möglich. Um eine gute Reflektivität des Spiegels zu erreichen, umfasst die Gruppe von Schichten 5 üblicherweise mehr als 20 Schichten, insbesondere mehr als 50 Schichten. In 1 wie auch in den folgenden Figuren sind zur besseren Übersichtlichkeit Gruppen von Schichten immer nur durch wenige Einzelschichten angedeutet. Im Sinne dieser Erfindung werden unter Gruppen von Schichten jedoch Gruppen mit mehr als 20 Schichten insbesondere mit mehr als 50 Schichten verstanden. Zusätzlich zu den bereits beschriebenen Schichten können Gruppen von Schichten 5 auch Zwischenschichten zur Verhinderung von Diffusionen oder Deckschichten zur Verhinderung von Oxidation und Korrosion beinhalten. Auf die Darstellung solcher Hilfsschichten in den Figuren wurde verzichtet.
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In der Mitte der 1 ist der Spiegel 1 dargestellt nachdem eine Korrektur der Oberflächenform des Spiegels vorgenommen wurde. Eine solche Korrektur der Oberflächenform kann z. B. durch die Bestrahlung mit Ionenstrahlen erreicht werden. Durch diese Bearbeitung wird ein Teil des Materials der ersten Schichten 9 und der zweiten Schichten 11 in der Gruppe von Schichten 5 abgetragen, so dass die Oberflächenform des Spiegels 1 jetzt einem korrigierten Oberflächenprofil 13 folgt. Die Bearbeitung hatte weiterhin zur Folge, dass die Gruppe von Schichten nun an Ort 15 eine andere Anzahl von Schichten enthält als am Ort 17, an dem ein höherer Abtrag durchgeführt wurde. In diesem Zustand hat der Spiegel 1 zwar eine korrigierte Oberflächenform, die für die Zwecke der Strahlführung in einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage besser geeignet ist als vor der Korrekturbearbeitung, jedoch wurde durch die Oberflächenbearbeitung auch die Reflektivität der Beschichtung negativ beeinflusst. Um dies wieder zu Beheben wird eine weitere Gruppe von Schichten aufgebracht, so dass sich ein Spiegel 1 wie im rechten Teil der 1 ergibt. Der auf diese Weise hergestellte Spiegel 1 weist demnach eine erste Gruppe 19 von Schichten auf und eine zweite Gruppe 21 von Schichten auf, wobei die zweite Gruppe von Schichten 21 zwischen dem Substrat 3 und der ersten Gruppe 19 von Schichten angeordnet ist. Die erste Gruppe von Schichten 19 umfasst ebenfalls eine Mehrzahl aus alternierenden übereinander angeordneten ersten Schichten 9 und zweiten Schichten 11, wobei die ersten Schichten ein erstes Material aufweisen, dessen Rechnungsindex für Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich 5–30 nm größer ist als der Brechungsindex eines zweiten Materials das in den zweiten Schichten 11 enthalten ist. Die erste Gruppe 19 von Schichten umfasst mehr als 20 Schichten, so dass von der einfallenden Strahlung 7 ein Anteil 23, der die erste Gruppe 19 von Schichten passiert und somit die zweite Gruppe 21 von Schichten erreicht, kleiner ist als 20% der Intensität der einfallenden Strahlung. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die zweite Gruppe von Schichten 11, die eine Schichtdickenvariation zur Korrektur der Oberflächenform des Spiegels aufweist, sich nicht wesentlich auf die Reflektivitätseigenschaften des Spiegels 1 auswirkt. Andernfalls würde Strahlung, die an der zweiten Gruppe 21 von Schichten reflektiert wird zumindest in Teilbereichen derartige Phasenbeziehungen aufweisen, dass die optimale Phasenbeziehung der reflektierten Strahlung negativ beeinflusst wird und eine Verminderung der Intensität der reflektierten Strahlung auftritt.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines. Spiegels mit einer korrigierten Oberflächenform. Entsprechend zur 1 ist im linken Bereich der 2 der Spiegel 201 in seiner Ausgangsform dargestellt. In dieser Ausgangsform umfasst der Spiegel 201 das Spiegelsubstrat 203 und eine Gruppe 205 von Schichten die aus einer Mehrzahl von alternierenden übereinander angeordneten ersten Schichten 209 und zweiten Schichten 211 aufgebaut ist. Der mittlere Bereich der 2 zeigt den Spiegel 201 nachdem hinzufügen einer geeigneten Korrekturschicht 225. Die Korrekturschicht 225 weist eine Schichtdickenvariation auf, so dass sich ein korrigiertes Oberflächenprofil 213 ergibt. Dabei kann die Schichtdickenvariation der Korrekturschicht 225 herbeigeführt werden, in dem eine unterschiedlich dicke Korrekturschicht 225 an verschiedenen Stellen des Spiegels aufgebracht wird, oder alternativ oder ergänzend indem zunächst eine Korrekturschicht aufgebracht wird und dann das korrigierte Oberflächenprofil 213 durch geeigneten Materialabtrag wie z. B. durch Bestrahlung mit Ionenstrahlen eingestellt wird. Die Verwendung einer Korrekturschicht 225 mit einer Schichtdickenvariation zu einer Korrektur der Oberflächenform des Spiegels hat im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach 1 den Vorteil, dass für die Korrekturschicht 225 ein Material gewählt werden kann, das es ermöglicht das Oberflächenprofil 213 besonders gut einzustellen. So kann z. B. als Korrekturschicht 225 eine Quarzschicht verwendet werden, die sich besonders gut mit Ionenstrahlen bearbeiten lässt, um das Oberflächenprofil 213 zu erreichen. Bei der Gruppe von Schichten 205 die im Ausgangszustand des Spiegels bereits vorhanden sind kommen dagegen Materialien zum Einsatz, die ausgewählt werden um eine besonders gute Reflektivität für Strahlung mit Wellenlängen im Bereich 5–30 nm zu erreichen. Dies ist erforderlich um das korrigierte Oberflächenprofil anhand von interferometrischen Messungen zu bestimmen. Für solche Messungen ist es erforderlich, dass der Spiegel eine gute Reflektivität aufweist. Daher werden im links dargestellten unkorrigierten Zustand bereits Materialien für die Schichten verwendet, die eine gute Reflektivität des Spiegels ermöglichen. Diese Materialien sind nicht zwangsläufig auch gut zu Bearbeiten so dass es schwierig sein kann ein Oberflächenprofil 13 in der Ausführungsform nach 1 einzustellen. Diese Schwierigkeit wird durch Verwendung der Korrekturschicht 225 aus einem geeigneten Material überwunden. Der rechte Teil von 2 zeigt wieder den Spiegel 201 im Endzustand nachdem eine erste Gruppe 219 von Schichten auf die zweite Gruppe 221 umfassend die Korrekturschicht 225 sowie die weiteren bereits zuvor vorhanden Schichten aufgebracht wurde. Beide Gruppen 219 und 221 umfassen eine Mehrzahl von alternierenden übereinander angeordneten ersten Schichten 209 und zweiten Schichten 211 wobei die ersten Schichten ein erstes Material aufweisen, dessen Brechungsindex für Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich 5–30 nm größer ist als der Brechungsindex eines zweiten Materials, dass in den zweiten Schichten 211 enthalten ist. Das erste Material ist üblicherweise Silizium und das zweite Material kann z. B. Molybdän oder Ruthenium sein. Andere Materialkombinationen wie z. B. Molybdän und Beryllium, Ruthenium und Beryllium oder Lanthan und B4C sind ebenfalls möglich. Die erste Gruppe von Schichten 219 weist nun eine Oberflächenform auf, die dem korrigierten Oberflächenprofil 213 folgt. Dieses korrigierte Oberflächenprofil 213 an der Oberseite der ersten Gruppe 219 von Schichten ergibt sich dadurch, dass die erste Gruppe 219 von Schichten im Wesentlichen eine konstante Dicke hat und auf die Korrekturschicht 225 aufgebracht wurde, die bereits das korrigierte Oberflächenprofil 213 aufweist. Man sieht also dass die zweite Gruppe 221 von Schichten, die die Korrekturschicht 225 umfasst eine Schichtdickenvariation aufweist, die im Wesentlichen durch die Schichtdickenvariation der Korrekturschicht erzeugt wird. Unter Schichtdickenvariation einer oder einer Gruppe von Schichten wird im Rahmen dieser Anmeldung die Differenz zwischen der maximalen Dicken der Schicht oder der Gruppe von Schichten und der minimalen Dicke der Schicht oder der Gruppe von Schichten verstanden. In 2 ist die Schichtdickenvariation mit der Bezugsziffer 227 gekennzeichnet. In dem Ausführungsbeispiel nach 2 wird die Schichtdickenvariation 227 der zweiten Gruppe 221 von Schichten ausschließlich durch die Schichtdickenvariation der Korrekturschicht 225 verursacht. Es ist jedoch auch möglich, dass die Ausführungsbeispiele nach den 1 und 2 miteinander kombiniert werden, so dass ein Teil der Schichtdickenvariation zur Einstellung des korrigierten Oberflächenprofils 213 durch eine Schichtdickenvariation der Korrekturschicht 225 zu Stande kommt und ein anderer Teil durch eine Schichtdickenvariation der alternierenden Schichten, die zwischen der Korrekturschicht und dem Substrat angeordnet sind.
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In 3 ist eine Variante der Ausführungsform nach 1 dargestellt. In der Ausgangsform des Spiegels, die im linken Bereich der 3 dargestellt ist, weist der Spiegel eine Gruppe von Schichten 305 auf, die bereits eine Schichtdickenvariation über den Spiegel zeigen. Eine solche Schichtdickenvariation wird üblicherweise verwendet, wenn der Einfallswinkel der einfallenden Strahlung 307 relativ stark über den Spiegel variiert. So kann dennoch gewährleistet werden, dass an jedem Punkt des Spiegels eine gute Reflektivität eingestellt werden kann, da je nach Einfallswinkel der einfallenden Strahlung 305 eine andere Schichtdicke der ersten Schichten 309 und der zweiten Schichten 311 optimal ist. Entsprechend zu dem Vorgehen, das bereits mit Bezug auf 1 erläutert wurde, wird auch bei diesem Spiegel ein korrigiertes Oberflächenprofil 313 mit Hilfe einer geeigneten Bearbeitungsmethode erzeugt. Auf den so bearbeiteten Spiegel wird dann eine weitere Gruppe von Schichten aufgebracht so dass sich der Spiegel 301 wie im rechten Bereich der 3 dargestellt ergibt. Der Spiegel umfasst wiederum eine erste Gruppe von Schichten 319 und eine zweite Gruppe von Schichten 321. Genau wie die Gruppe 305 von Schichten, die eine Schichtdickenvariation über den Spiegel zeigen, weist auch die erste Gruppe 319 eine Schichtdickenvariation über dem Spiegel auf. Um die Variation des Einfallswinkels der einfallenden Strahlung 307 über den Spiegel auszugleichen. Damit ergibt sich, dass eine Oberseite 329 der Schicht der ersten Gruppe 319 die am weitesten entfernt vom Substrat 303 liegt eine erste maximale Variation des Abstandes zum Substrat aufweist die zum Teil durch die Schichtdickenvariation und zu einem anderen Teil durch das korrigierte Oberflächenprofil 313 zu Stande kommt. Unter maximaler Variation des Abstandes zum Substrat wird im Rahmen dieser Anmeldung die Differenz zwischen dem größten Abstand zum Substrat und dem kleinsten Abstand zum Substrat verstanden. Das Oberflächenprofil 313 und damit auch die Unterseite 330 einer dem Substrat am nächsten liegenden Schicht der ersten Gruppe 319 weist eine Variation des Abstandes zum Substrat auf, die im Bereich der Wellenlänge der Abbildungsstrahlung liegt. Dies resultiert daraus, dass mit Hilfe des korrigierten Oberflächenprofils 313 die Wellenfront der Strahlung 307 korrigiert werden soll. Bei Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 13.5 nm ist hierzu eine maximale Variation von etwa 1 nm bis 15 nm üblicherweise ausreichend. Die Schichtdickenvariation der ersten Gruppe 319 zur Berücksichtigung einer Einfallswinkelvariation der einfallenden Strahlung 307 über den Spiegel ist gewöhnlich kleiner als 10% der Gesamtdicke aller Schichten der ersten Gruppe 319.
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In 4 ist eine beispielhafte Ausführungsform einer Projektionsoptik 431 dargestellt. Mit Hilfe der Projektionsoptik 431 wird eine strukturtragende Maske 433, die in einer Objektebene 435 angeordnet ist, auf ein Bild 437 in einer Bildebene 439 abgebildet. In der Bildebene 439 ist eine photosensitive Schicht angeordnet, die sich durch die Belichtung chemisch verändert. Man spricht hierbei von einem sogenannten lithographischen Schritt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Projektionsoptik 431 sechs Spiegel 401 mit denen die strukturtragende Maske 433 in die Bildebene 439 abgebildet wird. Ein solches Projektionsobjektiv 431 ist üblicherweise beugungsbegrenzt, so dass die maximal mögliche Auflösung nur dann erreicht werden kann, wenn die Wellenfrontaberration der Projektionsoptik hinreichend klein sind. Bei beugungsbegrenzten Projektionsoptiken ist es erforderlich, dass der RMS-Wert (root mean square) kleiner ist als 1/14 der Wellenlänge des Abbildungslichtes. Um dies zu erreichen, muss die Oberflächenform der Spiegel 401 hochpräzise eingestellt sein. Des Weiteren müssen die Spiegel 401 ebenfalls sehr genau positioniert werden.
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Neben Projektionsoptiken, die nur Spiegel als optische Komponenten umfassen, wie in der dargestellten Ausführungsform, kann die Erfindung auch bei sogenannten katadioptrischen Projektionsobjektiven zum Einsatz kommen. Katadioptrische Projektionsobjektive enthalten sowohl reflektive als auch refraktive optische Elemente. Derartige Projektionsobjektive werden üblicherweise eingesetzt, wenn das Abbildungslicht eine Wellenlänge im Bereich von 193 nm oder 248 nm aufweist.
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5 zeigt beispielhaft die zu korrigierende Oberflächenform eines Spiegels. Die Abweichung zwischen der Ist-Oberflächenform und der Soll-Oberflächenform ist in 5a mit Hilfe der Höhenlinien 541 dargestellt. Weiterhin zeigt 5b das Höhenprofil dieser Abweichung entlang der Linie 543 in 5a. Solche gezeigten Abweichungen können z. B. mit Hilfe eines interferometrischen Messverfahrens ermittelt werden.
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In
6 ist beispielhaft anhand eines Flussdiagramms das erfindungsgemäße Verfahren zur Korrektur einer Oberflächenform eines Spiegels dargestellt. Zunächst wird in Schritt
651 ein Spiegel mit einer Ist-Oberflächenform hergestellt. Dieser Spiegel umfasst dann bereits ein Substrat und eine reflektive Beschichtung umfassend eine Gruppe von Schichten. Die Ist-Oberflächenform des Spiegels wird danach in Schritt
653 genau vermessen. Hierzu wird üblicherweise ein interferometrisches Messverfahren verwendet wie es z. B. in der
EP 1306698 A1 beschrieben wird. In Schritt
655 wird dann die vermessene Ist-Oberflächenform mit der gewünschten Soll-Oberflächenform verglichen. Stimmen die beiden Oberflächenformen innerhalb der gewünschten Toleranz überein, so ist das Verfahren bereits beendet. Liegt eine Abweichung der Oberflächenform vor, die außerhalb der Toleranz liegt, so wird als nächstes in Schritt
657 eine Korrektur der Oberflächenform vorgenommen. Dieser Verfahrensschritt
657 umfasst die in den
1–
3 erläuterten Schritte, das heißt gegebenenfalls das Aufbringen einer Korrekturschicht, das Einstellen eines korrigierten Oberflächenprofils und das Aufbringen eine weiteren Gruppe von Schichten. Nach dieser Korrektur der Oberflächenform wird in Schritt
659 die Ist-Oberflächenform erneut vermessen. In Schritt
661 wird diese Ist-Oberflächenform dann erneut mit der Soll-Oberflächenform verglichen. Im Verfahrenschritt
663 wird dann überprüft, ob die Ist-Oberflächenform nun mit der Soll-Oberflächenform innerhalb der Toleranz übereinstimmt. Ist das Ergebnis positiv, so ist das Verfahren an dieser Stelle beendet. Ergibt sich weiterhin eine Abweichung außerhalb der Toleranz, so wird das Verfahren erneut mit der Korrektur der Oberflächenform in Schritt
657 fortgesetzt. Je nach Größe der zu korrigierenden Abweichung zwischen Ist-Oberflächenform und Soll-Oberflächenform kann eine mehrfache Anwendung dieser beschriebenen Korrekturschleife der Schritte
657,
659,
661 und
663 erforderlich sein. Im Gegensatz zu anderen Verfahren zur Korrektur einer Oberflächenform eines Spiegels wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, weist das erfindungsgemäße Verfahren nicht unbedingt einen Verfahrensschritt auf, in dem eine ganze Schicht entfernt wird. Damit lässt sich das Verfahren besonders schnell und kosteneffektiv durchführen. Es ist jedoch auch denkbar, das Verfahren um einen solchen Schritt zu ergänzen, falls es z. B. zu einer Beschädigung der reflektiven Beschichtung gekommen ist.
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In
7 ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Korrektur der Abbildungseigenschaften einer Projektionsoptik einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtunganlage anhand eines Flussdiagramms dargestellt. In einem ersten Schritt
765 wird eine Mehrzahl N von Spiegeln hergestellt, die für die Projektionsoptik benötigt werden. Auf Grund der Herstellungsgenauigkeit weisen diese N Spiegel eine Ist-Oberflächenform auf, die von der gewünschten Soll-Oberflächenform abweichen kann. In einem optionalen Schritt
767 wird die vorliegende Ist-Oberflächenform der N-Spiegel mit Hilfe eines interferometrischen Messverfahrens vermessen. Aus dem weiteren Verfahren wird deutlich, dass eine genaue Kenntnis über die Ist-Oberflächenform aller N Spiegel nicht zwangsläufig zur Durchführung des Verfahrens erforderlich ist, falls die Abweichung der Ist-Oberflächenform von der gewünschten Soll-Oberflächenform nicht allzu groß ist. Daher kann gegebenenfalls auf den Schritt
767 verzichtet werden. Im nächsten Schritt
769 wird aus den N Spiegeln eine Projektionsoptik zusammengesetzt. Die Abbildungseigenschaften der Projektionsoptik werden sodann im Schritt
771 vermessen. In diesem Schritt
771 werden die Wellenfrontaberrationen des gesamten Projektionsobjektives vermessen. Dies geschieht ebenfalls mit Hilfe von interferometrischen Messverfahren, wie zum Beispiel durch die in der
EP 1306698 A1 beschrieben Methoden. Im Verfahrenschritt
773 wird nun geprüft, ob die Wellenfrontaberrationen der Projektionsoptik hinreichend klein sind. Für eine gute Abbildungsqualität der Projektionsoptik ist es erforderlich, dass der RMS-Wert der Wellenfrontaberrationen kleiner ist als 1/14 der Wellenlänge des verwendeten Abbildungslichtes. Sind die Wellenfrontaberrationen bereits hinreichend klein, so ist das Verfahren an dieser Stelle beendet. Andernfalls muss eine Korrektur an der Projektionsoptik vorgenommen werden. Neben der Positionsveränderung von einzelnen Spiegeln innerhalb der Projektionsoptik kann eine Korrektur der Wellenfrontaberrationen durch die Korrektur der Oberflächenform von einem oder mehreren Spiegeln der Projektionsoptik vorgenommen werden. Dabei ist es nicht zwangsläufig erforderlich, dass eine Korrektur der Oberflächenform aller Spiegel der Projektionsoptik durchgeführt wird. Je nach speziellem optischem Design der Projektionsoptik kann es ausreichend sein, wenn eine Korrektur der Oberflächenform auf einigen wenigen, insbesondere nur auf einem, der Spiegel durchgeführt wird. Aus dem optischen Design der Projektionsoptik lässt sich z. B. ermitteln, wie sich die Wellenfrontaberrationen der Projektionsoptik verändern, wenn die Oberflächenform eines speziellen Spiegels verändert wird. Es kann sich z. B. ergeben, dass bei einem ersten Spiegel nur eine geringe Änderung der Oberflächenform erforderlich ist zur Korrektur der Wellenfrontaberrationen, wohingegen bei einem anderen zweiten Spiegel eine viel größere Änderung der Oberflächenform erforderlich ist. Weiterhin lassen sich spezielle Verläufe der Wellenfrontaberrationen der Projektionsoptik nur mit Hilfe der Veränderung der Oberflächenform von Spiegeln korrigieren, die eine bestimmte Position innerhalb des Abbildungsstrahlengangs der Projektionsoptik aufweisen. Aus diesem Grund wird im nächsten Schritt
775 eine geeignete Auswahl von Korrekturspiegeln getroffen, die besonders geeignet sind durch eine Veränderung der Oberflächenform eine Korrektur der Wellenfrontaberration zu bewirken. Im Schritt
777 wird nun für diese Auswahl von Korrekturspiegeln mit Hilfe der gemessenen Wellenfrontaberrationen und dem optischen Design der Projektionsoptik eine Korrekturoberflächenform berechnet. Falls die Ist-Oberflächenform aller N Spiegel in einem Schritt
767 vermessen wurde und die exakte Position aller N Spiegel bekannt ist, kann die Oberflächenform der Korrekturspiegel absolut berechnet werden. Ist auf eine Vermessung der Ist-Oberflächenform in Schritt
767 verzichtet worden, so kann aus den Wellenfrontaberrationen und dem optischen Design nur eine erforderliche relative Änderung der Oberflächenform der Korrekturspiegel ermittelt werden. Beide Fälle werden im Folgenden unter dem Begriff Korrektur-Oberflächenform zusammengefasst. Unter einer Korrektur-Oberflächenform kann also eine absolute Oberflächenform des Korrekturspiegels verstanden werden oder auch die erforderliche relative Änderung der Oberflächenform des Korrekturspiegels. Häufig ist es einfacher nur die erforderliche Änderung der Oberflächenform zu berechnen, da die absolute Ist-Oberflächenform und Position aller Spiegel nicht zwangsläufig genau genug bekannt ist. Daher wird nur die notwendig Differenz zur gegebenenfalls unbekannten Ist-Oberflächenform berechnet. Schritt
779 besteht in dem Ausbau des einen oder der mehreren Korrekturspiegel, die in den vorangegangen Schritte ausgewählt wurden. Als nächstes wird in Schritt
781 eine Korrektur der Oberflächenform des einen oder der mehreren Korrekturspiegel mit Hilfe der berechneten Korrektur-Oberflächenform durchgeführt. Die Korrektur der Oberflächenform des einen oder der mehreren Korrekturspiegel erfolgt dabei mit Hilfe eines Korrekturverfahrens wie es anhand der
1–
3 beschrieben wurde. Im nächsten Schritt
783 werden die so behandelten Korrekturspiegel wieder in die Projektionsoptik eingebaut. Nun kann erneut in Verfahrensschritt
771 die Abbildungsqualität der Projektionsoptik bestimmt werden. Danach wird in Verfahrensschritt
773 überprüft, ob die gemessenen Wellenfrontaberrationen hinreichend klein sind, so dass eine ausreichende Abbildungsqualität gewährleistet wird. Ist dies der Fall, so ist das erfindungsgemäße Verfahren an dieser Stelle beendet. Andernfalls wird eine weitere Korrekturschleife, die die Schritt
775,
777,
779,
781 und
783 umfasst, durchgeführt. Auf Grund der hohen Anforderungen an die Wellenfrontaberrationen der Projektionsoptik kann es erforderlich sein, dass die beschriebene Korrekturschleife mehrfach durchgeführt werden muss, bis eine ausreichend Abbildungsqualität erreicht wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1306698 A1 [0004, 0046, 0047]