DE102011005543A1

DE102011005543A1 - Verfahren zur Korrektur der Oberflächenform eines Spiegels

Info

Publication number: DE102011005543A1
Application number: DE102011005543A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Müller; Thomas Schicketanz; Dirk Heinrich Ehm
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2012-09-20
Also published as: US9341756B2; US20160299268A1; WO2012123240A1; US20140078481A1; JP6000291B2; JP2014511033A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer Oberflächenform eines Spiegels (1) zur Reflexion von Strahlung mit einer Betriebswellenlänge im Bereich 5–30 nm, der ein Substrat (3) umfasst. Das Verfahren umfasst mindestens die folgenden Schritte: • Aufbringen einer Korrekturschicht (13) mit einer Schichtdickenvariation (21) zur Korrektur der Oberflächenform des Spiegels (1) • Aufbringen einer ersten Gruppe (19) von Schichten auf die Korrekturschicht (13), wobei die erste Gruppe (19) von Schichten eine Mehrzahl aus alternierende übereinander angeordneten ersten (9) und zweiten (11) Schichten umfasst, wobei die ersten Schichten (9) einen Brechungsindex für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen, der größer ist als der Brechungsindex, den die zweiten Schichten (11) für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen Das Aufbringen der Korrekturschicht (13) erfolgt dabei durch die folgenden Schritte: • Einbringen des Spiegels (1) in eine Atmosphäre mit einem Reaktionsgas (15). • Beaufschlagung des Spiegels (1, 201, 301, 401) mit einer Korrekturstrahlung (17) mit einer ortsabhängigen Strahlungsenergiedichte, so dass auf der bestrahlten Oberfläche des Spiegels (1) eine Korrekturschicht (13) mit einer ortsabhängigen Schichtdickenvariation (21) aufwachst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spiegel zur Verwendung in einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, ein Projektionsobjektiv zur Verwendung in einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein Verfahren zur Korrektur einer Oberflächenform eines Spiegels.
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 einer Betriebswellenlänge von 193 nm oder Abbildungslicht mit einer Betriebswellenlänge 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.
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.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Spiegel mit einer hochpräzisen Oberflächenform und eine Verfahren zur Herstellung eines derartigen Spiegels bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Korrektur einer Oberflächenform eines Spiegels zur Reflexion von Strahlung mit einer Betriebswellenlänge im Bereich 5–30 nm, der ein Substrat umfasst. Dabei umfasst das Verfahren mindestens die folgenden Schritte:

• Aufbringen einer Korrekturschicht mit einer Schichtdickenvariation zur Korrektur der Oberflächenform des Spiegels
• Aufbringen einer ersten Gruppe von Schichten auf die Korrekturschicht, wobei die erste Gruppe von Schichten eine Mehrzahl aus alternierend übereinander angeordneten ersten und zweiten Schichten umfasst, wobei die ersten Schichten einen Brechungsindex für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen, der größer ist als der Brechungsindex, den die zweiten Schichten für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen wobei das Aufbringen der Korrekturschicht mit der Schichtdickenvariation zur Korrektur der Oberflächenform des Spiegels durch folgende Schritte erfolgt:
• Einbringen des Spiegels in eine Atmosphäre mit einem Reaktionsgas
• Beaufschlagung des Spiegels mit einer Korrekturstrahlung mit einer ortsabhängigen Strahlungsenergiedichte, so dass auf der bestrahlten Oberfläche des Spiegels eine Korrekturschicht mit einer ortsabhängigen Schichtdickenvariation aufwächst.

Hierdurch wird erreicht, dass die erste Gruppe von Schichten, die die eigentliche Reflexion bewirkt, auf einer Korrekturschicht angeordnet ist, die eine optimale Oberflächenform aufweist. Hierdurch können Oberflächenfehler des Spiegels nachträglich korrigiert werden.
Eine Gruppe von Schichten, die eine Mehrzahl aus alternierende übereinander angeordneten ersten und zweiten Schichten umfasst, wobei die ersten Schichten einen Brechungsindex für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen, der größer ist als der Brechungsindex, den die zweiten Schichten für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen, ergibt sich zum Beispiel, indem unterschiedliche Materialien verwendet werden. So können beispielsweise die ersten Schichten ein erstes Material aufweisen, dessen Brechungsindex für Strahlung der Betriebswellenlänge größer ist als der Brechungsindex eines zweiten Materials, welches die zweiten Schichten aufweisen.
Unter alternierend übereinander angeordneten ersten und zweiten Schichten wird eine Schichtabfolge verstanden, bei dem die ersten und die zweiten Schichten abwechselnd übereinander angeordnet sind. Dies beinhaltet nicht notwendigerweise, dass die ersten und zweiten Schichten zueinander in Kontakt sind. Zwischen den ersten und zweiten Schichten kann zum Beispiel immer eine Hilfsschicht zur Verhinderung von Diffusion angeordnet sein. Auch periodische Schichtabfolgen mit drei oder mehr Schichten sind möglich. Da auch bei periodischen Schichtabfolgen von drei oder mehr verschiedenen Schichten die ersten Schichten und die zweiten Schichten abwechselnd übereinander angeordnet sind, wird im Sinne dieser Anmeldung auch eine derartige Anordnung vom Begriff „alternierend übereinander angeordnete erste und zweite Schichten” mit umfasst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Beaufschlagung des Spiegels mit Korrekturstrahlung gleichzeitig mit dem Aufwachsen der Korrekturschicht mit ortsabhängiger Schichtdickenvariation. Während dieses Verfahrensschrittes ist die Korrekturschicht die oberflächennächste Schicht des Spiegels. Das Aufbringen der ersten Gruppe von Schichten auf die Korrekturschicht erfolgt, nachdem die Schichtdickenvariation der Korrekturschicht mit Hilfe der Korrekturstrahlung erzeugt wurde.
Im Vergleich zu anderen Verfahren zur Korrektur einer Oberflächenform, wie zum Beispiel die Verwendung von Ionenstrahlen zum Materialabtrag, führt das erfindungsgemäße Aufwachsen der Korrekturschicht zu einer höheren Oberflächengüte. So ist die Oberflächenrauhigkeit einer entsprechend aufgewachsenen Korrekturschicht deutlich geringer als die Oberflächenrauhigkeit einer Korrekturschicht, deren Schichtdickenvariation durch Abtrag mit Ionenstrahlen erzeugt wurde. Da eine geringere Oberflächenrauhigkeit der Korrekturschicht zu einer verbesserten Reflektivität der ersten Gruppe von Schichten für Strahlung mit der Betriebswellenlänge führt, hat das das erfindungsgemäße Verfahren den weiteren Vorteil, dass die erste Gruppe von Schichten eine höhere Reflektivität aufweist als bei der Verwendung von abtragenden Verfahren zu Erzeugung der korrigierenden Schichtdickenvariation.
Unter dem Einbringen des Spiegels in eine Atmosphäre mit einem Reaktionsgas werden im Sinne dieser Anmeldung verschiedene Möglichkeiten verstanden. So kann zum Beispiel ein separater Spiegel in eine Korrekturanlage gebracht werden, in die dann das Reaktionsgas geleitet wird. Alternativ ist es aber auch möglich, den Spiegel im eingebauten Zustand zu korrigieren, indem das Reaktionsgas in die optische Anlage geleitet wird, die den Spiegel umfasst.
Bei speziellen Ausgestaltung des Verfahrens umfasst der Spiegel vor Aufbringen der Korrekturschicht eine reflektive Beschichtung zur Reflexion von Strahlung mit einer Betriebswellenlänge im Bereich 5–30 nm. Diese reflektive Beschichtung enthält dabei eine zweite Gruppe von Schichten, die eine Mehrzahl aus alternierend übereinander angeordneten ersten und zweiten Schichten umfasst. Dabei weisen die ersten Schichten einen Brechungsindex für Strahlung der Betriebswellenlänge auf, der größer ist als der Brechungsindex, den die zweiten Schichten für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die optischen Eigenschaften des Spiegels vor dem Korrekturverfahren hochpräzise vermessen werden können. Dies geschieht zum Beispiel mit interferometrischen 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 Betriebswellenlänge 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 Betriebswellenlänge ergibt. Ein Spiegel für die Reflexion von Strahlung mit einer Betriebswellenlänge im Bereich 5–30 nm wird daher häufig auch mit Strahlung der gleichen Wellenlänge vermessen. Durch die reflektive Beschichtung wirkt der Spiegel dann auch für diese Messstrahlung reflektiv und kann geeignet vermessen werden. Dies hat den weiteren Vorteil, dass die Einflüsse der reflektiven Beschichtung auf die Oberflächenform, wie zum Beispiel Spannungseintrag, bei der Vermessung ebenfalls Berücksichtigung finden.
Bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens reagiert die Korrekturstrahlung derart mit der Atmosphäre des Reaktionsgases, dass eine Ablagerung eines Bestandteiles oder eines chemischen Reaktionsproduktes des Reaktionsgases stattfindet, so dass die Korrekturschicht aufgrund der Ablagerung aufwachst. Je nach Reaktionsmechanismus, der zum Aufwachsen der Korrekturschicht führt, werden unterschiedliche Korrekturstrahlungen verwendet. Dabei kann die Korrekturstrahlung sowohl eine elektromagnetische Strahlung, eine Ionenstrahlung, einen Elektronenstrahlung als auch eine Strahlung chemischer Radikale umfassen. Auch Kombinationen der verschieden Strahlungsarten sind möglich. Die Verwendung von elektrisch neutraler Strahlung, wie elektromagnetische Strahlung oder Strahlung chemischer Radikale, hat den zusätzlichen Vorteil, dass die Strahlung auf einen sehr kleinen Bereich gebündelt werden kann. Somit kann der Spiegel mit einer Korrekturstrahlung mit einer ortsabhängigen Strahlungsenergiedichte beaufschlagt werden, die eine sehr hohe Ortsauflösung aufweist. Damit ergibt sich auch eine Schichtdickenvariation der Korrekturschicht mit einer hohen Ortsauflösung.
Häufig ist das Verfahren derart ausgestaltet, dass die Ablagerung an einem Ort des Spiegels umso größer ist, je größer die Strahlungsenergiedichte der Korrekturstrahlung an diesem Ort des Spiegels ist. Hierdurch lässt sich die Schichtdickenvariation der Korrekturschicht besonders gut einstellen. Möglich ist aber auch der umgekehrte Fall, bei dem Korrekturstrahlung die Stärke der Ablagerung reduziert, so dass die Ablagerung an einem Ort des Spiegels umso kleiner ist, je größer die Strahlungsenergiedichte der Korrekturstrahlung an diesem Ort des Spiegels ist.
Bei speziellen Ausführungsformen des Verfahren stammt der Bestandteil oder das chemische Reaktionsprodukt aus der folgenden Gruppe: Kohlenstoff, Silizium, Schwefel, Phosphor, Fluor oder organische Verbindungen, die auf diesen Elementen beruhen, sowie anorganische Metallverbindungen, insbesondere Metallhydridverbindungen.
Bei einer speziellen Ausführungsform ist die Korrekturstrahlung eine elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge kleiner als 250 nm, so dass Photoelektronen aus einer bestrahlten Spiegeloberfläche ausgelöst werden, die zur Aufspaltung von adsorbierten Molekülen des Reaktionsgases führen, so dass die Korrekturschicht aufgrund einer Ablagerung eines der Spaltprodukte des Reaktionsgases aufwachst. Bei einer Wellenlänge, die kleiner ist als 250 nm, ist die Photonenenergie der Korrekturstrahlung größer als 5 eV, so dass Photoelektronen mit ausreichender kinetischer Energie aus der bestrahlten Spiegeloberfläche ausgelöst werden, um eine Aufspaltung der Moleküle zu bewirken.
Ein Beispiel für einen derartigen Prozess ist die Verwendung eines Reaktionsgases, das Kohlenwasserstoffe umfasst. Hierbei wird der Kohlenwasserstoffpartialdruck größer als 10^–12 mbar gewählt, um eine ausreichende Wachstumsrate der Korrekturschicht zu gewährleisten. Aufgrund der Korrekturstrahlung werden Photoelektronen aus der bestrahlten Spiegeloberfläche ausgelöst. Diese Photoelektronen führen zu einer Aufspaltung von adsorbierten Kohlenwasserstoffmolekülen aus dem Reaktionsgas, so dass eine Ablagerung von Kohlenstoff stattfindet. Es wachst somit eine Kohlenstoff umfassende Korrekturschicht auf.
Bei einem alternativen Verfahren umfasst die Korrekturstrahlung Wasserstoffradikale, die zur Anreicherung des Reaktionsgases mit Metallhydridverbindungen führen, so dass eine metallische Ablagerung stattfindet, wodurch eine Korrekturschicht aufwachst, die dieses Metall umfasst. Hierbei wird ausgenutzt, dass die Wasserstoffradikale zunächst über ein Opfermetall geleitet werden. An der Oberfläche des Opfermetalls reagieren die Wasserstoffradikale zu kurzlebigen Metallhydridverbindungen. An der Spiegeloberfläche dissoziieren diese Metallhydridverbindungen und erzeugen somit eine metallische Ablagerung auf der Spiegeloberfläche.
Bei einer speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor der Beaufschlagung des Spiegels mit der Korrekturstrahlung eine Hilfsschicht auf den Spiegel aufgebracht, um eine Aufwachsrate der Korrekturschicht zu steuern. Diese Hilfsschicht liegt damit an der Oberfläche des Spiegels und hat somit direkten Einfluss auf den Aufwachsprozess. Dies hat den Vorteil, dass die Aufwachsrate erhöht werden kann, um einen schnelleren Korrekturprozess zu erreichen. Insbesondere kann die Korrekturschicht ein Material umfassen, dass eine katalytische Wirkung beim Aufwachsprozess hat. So führen zum Beispiel einige metallische Hilfsschichten zu einer hohen Ausbeute (yield) von Photoelektronen bei Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung. Dies wiederum führt zu einer verstärkten Aufspaltung von adsorbierten Molekülen des Reaktionsgases, so dass die Aufwachsrate der Korrekturschicht erhöht ist. Typische Metalle für die Hilfsschicht sind zum Beispiel Ruthenium, Rhodium, Palladium, Platin oder Iridium.
Bekannte Spiegel mit einer reflektive Beschichtung zur Reflexion von Strahlung mit einer Betriebswellenlänge im Bereich 5–30 nm, haben häufig eine abschließende Beschichtung, die Nitride, wie Si₃N₄, Boride, oder Karbide, wie zum Beispiel SiC oder B₄C, umfasst. Derartige Beschichtungen unterdrücken jedoch die Ablagerung von Metallen aus der Gasphase. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft zunächst eine metallische Hilfsschicht auf dem Spiegel aufzubringen, um die Ablagerung von Metallen aus der Gasphase, wie zum Beispiel bei dem beschriebenen Verfahren mit Wasserstoffradikalen und Metallhydridverbindungen, zu erleichtern.
Die Beaufschlagung des Spiegels mit der Korrekturstrahlung mit der ortsabhängigen Beleuchtungsenergiedichte kann auf verschiedene Weisen erfolgen. So zum Beispiel, indem ein räumlich begrenztes Korrekturstrahlungsbündel mit einer Strahlungsleistungsdichte über den Spiegel geführt wird, so dass sich die ortsabhängige Strahlungsenergiedichte durch unterschiedliche Verweildauern des Korrekturstrahlungsbündels an unterschiedlichen Orten des Spiegels ergibt. Bei dem Korrekturstrahlungsbündel kann es sich insbesondere um ein Laserstrahlungsbündel handeln. Aber auch entsprechende Einrichtungen für Elektronenstrahlen, Ionenstrahlen oder andere Materialstrahlen sind dem Fachmann bekannt. Ein derartiges Abscannen des Spiegels hat den Vorteil, dass die ortsabhängige Strahlungsenergiedichte sehr variabel eingestellt werden kann. So können nacheinander mit der gleichen Anordnung verschiedene Spiegel mit unterschiedlichen ortsabhängige Strahlungsenergiedichten beaufschlagt werden. Dies ermöglicht einen flexiblen Einsatz der Korrekturvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Alternativ wird der Spiegel großflächig mit der ortsabhängigen Strahlungsenergiedichte beaufschlagt, dies bedeutet, dass gleichzeitig an unterschiedlichen Stellen des Spiegels verschiedene Strahlungsenergiedichten anliegen. Eine derartige Bestrahlung kann zum Beispiel mit Hilfe eines diffraktiven optischen Elementes (DOE) erreicht werden. Mit Hilfe von geeignet geformten diffraktiven optischen Elementen kann zum Beispiel ein Laserstrahlungsbündel derart aufgeweitet werden, dass in einem bestimmten Abstand vom diffraktiven optischen Element eine ortsabhängige Strahlungsenergiedichte vorliegt.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine großflächige ortsabhängige Strahlungsenergiedichte mit Hilfe eines Filterelementes erzeugt. Dabei gibt der örtlich variable Transmissionsgrad des Filterelementes die Strahlungsenergiedichte vor. Derartige Filterelemente können zum Beispiel nahe der Spiegeloberfläche angeordnet und durchstrahlt werden oder alternativ mit Hilfe einer abbildenden Optik auf die Spiegeloberfläche abgebildet werden.
Die Ausführung mit Filterelementen oder diffraktiven optischen Elementen haben den Vorteil, dass gleichzeitig ein größerer Bereich, insbesondere die gesamte zur korrigierende Oberfläche, mit der Korrekturstrahlung beaufschlagt werden kann. Dies ermöglicht eine schnellere Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Eine Korrekturvorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens hat die gleichen Vorteile, die mit Bezug auf das Verfahren erläutert wurden.
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. Damit hat ein solches Verfahren zur Korrektur der Abbildungseigenschaften die Vorteile, die vorstehend mit Bezug auf das Korrekturverfahren einer Oberflächenform beschrieben sind.
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.

Ein solches Verfahren zur Korrektur der Abbildungseigenschaften hat die Vorteile, die bereits vorstehend mit Bezug auf das Korrekturverfahren einer Oberflächenform beschrieben sind.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst durch einen Spiegel zur Reflexion von Strahlung mit einer Betriebswellenlänge im Bereich 5–30 nm, insbesondere zur Verwendung in einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, umfassend ein Substrat und eine reflektive Beschichtung. Dabei umfasst die reflektive Beschichtung eine erste Gruppe von Schichten und eine zweite Gruppe von Schichten, wobei die zweite Gruppe von Schichten zwischen Substrat und der ersten Gruppe von Schichten angeordnet ist. Hierbei umfassen die erste Gruppe von Schichten und die zweite Gruppe von Schichten jeweils eine Mehrzahl von alternierende übereinander angeordneten ersten und zweiten Schichten, wobei die ersten Schichten einen Brechungsindex für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen, der größer ist als der Brechungsindex, den die zweiten Schichten für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen.
Weiterhin ist zwischen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe eine Korrekturschicht mit einer Schichtdickenvariation zur Korrektur der Oberflächenform des Spiegels angeordnet, wobei die Korrekturschicht mindestens einen der folgenden Bestandteile enthält: Kohlenstoff, Silizium, Schwefel, Phosphor, Fluor oder organische Verbindungen, die auf diesen Elementen beruhen, sowie anorganische Metallverbindungen, insbesondere Metallhydridverbindungen.
Ein derartiger Spiegel ergibt sich, indem zunächst ein Spiegelsubstrat mit einer zweiten Gruppe von Schichten versehen wird, die dazu dient Strahlung mit der Betriebswellenlänge, 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 der Betriebswellenlänge zum Einsatz kommt. Aufgrund der erhaltenen Messergebnisse wird eine Oberflächenkorrektur ermittelt und eine Korrekturschicht mit einer entsprechenden Schichtdickenvariation aufgebracht, 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 erste Gruppe von Schichten auf die Korrekturschicht aufgebracht.
Damit sind die erste Gruppe von Schichten und die zweite Gruppe von Schichten zur Reflexion der gleichen Betriebswellenlänge ausgebildet.
Typischerweise umfasst die erste Gruppe eine Anzahl von Schichten, die größer als 20 ist. Hierdurch wird eine Reflektivität des Spiegels von mehr als 30% für Strahlung mit der Betriebswellenlänge erreicht. Die Reflektivität kommt dabei im Wesentlichen durch die oberflächennähere erste Gruppe von Schichten zustande. Die Anzahl der Schichten der ersten Gruppe und die Schichtdicke der Korrekturschicht wird so gewählt, dass maximal 10% der reflektierten Strahlung mit der Betriebswellenlänge durch Reflexion an den Schichten der zweiten Gruppe zustande kommt. Da die Schichten der zweiten Gruppe zwischen Substrat und Korrekturschicht angeordnet sind, weisen die Grenzflächen der Schichten der zweiten Gruppe noch die unkorrigierte Oberflächenform auf. An diesen Grenzflächen reflektierte Strahlung trägt bei der Verwendung des Spiegels daher nicht optimal zur Abbildung bei.
Die erste Gruppe von Schichten und die zweite Gruppe von Schichten weisen beide eine Mehrzahl aus alternierende übereinander angeordneten ersten und zweiten Schichten auf, wobei die ersten Schichten ein erstes Material aufweisen, dessen Brechungsindex für Strahlung der Betriebswellenlänge 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.
Schichtdickenvariationen zur Korrektur der Oberflächenform sind typischerweise etwa von der Größenordnung einer Wellenlänge Betriebswellenlänge, das heißt bei einer Wellenlänge von 13.5 nm liegt die Schichtdickenvariation der Oberflächenform zwischen 0 nm und 15 nm.
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.
Näher erläutert wird die Erfindung anhand der Zeichnungen.
1 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren zur Korrektur einer Oberflächeform in einer ersten Ausführung.
2 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren zur Korrektur einer Oberflächeform in einer weiteren Ausführung.
3a, 3b und 3b zeigen verschieden Varianten zur Erzeugung einer ortsabhängigen Strahlungsenergiedichte.
4 zeigt eine beispielhafte Projektionsoptik, in der ein erfindungsgemäßer Spiegel zum Einsatz kommt.
5a zeigt schematische eine Aufsicht auf eine zu korrigierende Oberfläche.
5b zeigt einen Schnitt durch die in 5a dargestellte zur korrigierende Oberfläche.
6 zeigt anhand eines Flussdiagramms ein Verfahren zur Korrektur der Oberflächenform eines Spiegels.
7 zeigt anhand eines Flussdiagramms ein Verfahren zur Korrektur der Abbildungsqualität einer Projektionsoptik durch die Korrektur der Oberflächenform eines Spiegels.
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. So bezeichnen die Bezugszeichen 1, 201 und 301 den Spiegel auf den 1, 2 und 3.
1 zeigt auf der linken Seite in Schritt A eine Ausführungsform eines Spiegels 1 zur Verwendung in einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage in einem Ausgangszustand vor einer Korrektur der Oberflächenform. Der Spiegel 1 umfasst ein Substrat 3 und eine reflektive Beschichtung mit einer zweiten Gruppe 5 von Schichten. Das Substrat 3 kann zum Beispiel aus SiO₂ (Quarz) bestehen. Die zweite Gruppe 5 von Schichten umfasst eine Mehrzahl von Einzelschichten, die unterschiedliche Materialien aufweisen. Der Spiegel 1 ist zur Reflexion von Strahlung mit einer Betriebswellenlänge im Bereich von 5 nm–30 nm ausgeführt. Daher umfasst die zweite Gruppe 5 von Schichten eine Mehrzahl aus alternierenden übereinander angeordneten ersten Schichten 9 und zweiten Schichten 11, wobei die ersten Schichten 9 einen Brechungsindex für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen, der größer ist als der Brechungsindex, den die zweiten Schichten 11 für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen. In diesem Fall wird dies erreicht, indem die ersten Schichten 9 ein erstes Material aufweisen, dessen Brechungsindex für Strahlung der Betriebswellenlänge größer ist als der Brechungsindex eines zweiten Materials, welches die zweiten Schichten 11 aufweisen. 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 zweite Gruppe 5 von Schichten typischerweise mehr als 20 Schichten, insbesondere mehr als 30 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 30 Schichten, verstanden. Zusätzlich zu den bereits beschriebenen Schichten können Gruppen von Schichten auch Zwischenschichten zur Verhinderung von Diffusionen oder Deckschichten zur Verhinderung von Oxidation und Korrosion beinhalten. Häufig wird zum Beispiel auf der substratabgewandten Seite der zweiten Gruppe 5 von Schichten eine Ruthenium-Deckschicht zur Verhinderung von Oxidation und Korrosion aufgebracht. Auf die Darstellung derartiger Hilfsschichten in den Figuren wurde verzichtet.
Der Spiegel 1 befindet sich in Schritt A in einer Atmosphäre mit einem Reaktionsgas 15 und wird mit einer Korrekturstrahlung 17 beaufschlagt. Die Korrekturstrahlung 17 weist eine ortsabhängige Strahlungsenergiedichte auf. Dies ist in 1 und den folgenden Figuren durch die unterschiedlichen Längen der Pfeile angedeutet. Die Korrekturstrahlung 17 reagiert nun mit der Atmosphäre des Reaktionsgases 15, so dass eine Ablagerung eines Bestandteiles oder eines chemischen Reaktionsproduktes des Reaktionsgases stattfindet. Hierdurch ergibt sich eine Korrekturschicht 13 mit einer ortsabhängigen Schichtdickenvariation 21, die im mittleren Bereich von 1 in Schritt B dargestellt ist.
Ein Beispiel für einen derartigen Prozess ist die Verwendung eines Reaktionsgases, das Kohlenwasserstoffe umfasst, so zum Beispiel eine Mischung von flüchtigen und nicht-flüchtigen Kohlenwasserstoffen. Aufgrund von elektromagnetischer Korrekturstrahlung 17 werden Photoelektronen aus der bestrahlten Spiegeloberfläche 18 ausgelöst. Die Wellenlänge muss daher klein genug sein, um Photoelektronen auslösen. Typischerweise beträgt die Austrittsarbeit von Photoelektronen etwa 5 eV, was einer Photonenwellenlänge von 250 nm entspricht. Der exakte Wert der Austrittsarbeit ist abhängig vom Material an der Spiegeloberfläche 18. Diese Photoelektronen führen zu einer Aufspaltung von adsorbierten Kohlenwasserstoffmolekülen aus dem Reaktionsgas, so dass eine Ablagerung von Kohlenstoff stattfindet. Es wachst somit eine Kohlenstoff umfassende Korrekturschicht 13 auf. Dabei hängt die Wachstumsrate W des Kohlenstoffs linear mit der örtlichen Strahlungsleistungsdichte I der Korrekturstrahlung 17 zusammen. Bei einem gleichzeitigen Partialdruck von 10^–10mbar für die flüchtigen Kohlenwasserstoffe und von 10^–12mbar für die nicht-flüchtigen Kohlenwasserstoffe sowie einer Wellenlänge der Korrekturstrahlung 17 von 13.5 nm ergibt sich eine Wachstumsrate:
Bei einer konstanten Strahlungsleistungsdichte von
wächst somit pro Stunde eine Kohlenstoffschicht mit einer Dicke von 1 nm auf. Der lineare Zusammenhang ergibt sich, da die Anzahl der Photoelektronen mit der Anzahl der Photonen aus der Korrekturstrahlung linear verknüpft ist, und weiterhin die Anzahl der aufwachsenden Kohlenstoffatome wiederum linear mit der Anzahl der Photoelektronen zusammenhängt. Die lineare Beziehung zwischen Wachstumsrate und Strahlungsleistungsdichte gilt bis zu einer Strahlungsleistungsdichte I₀ von
Bei höheren Strahlungsleistungsdichten steigt die Wachstumsrate nicht weiter, da aufgrund der Partialdrücke keine weiteren Kohlenwasserstoffmoleküle für den Prozess zur Verfügung stehen. Die Strahlungsleistungsdichte I₀ bei der diese Sättigung einsetzt hängt somit von den Partialdrücken der Kohlenwasserstoffe zusammen.
Die örtliche Strahlungsenergiedichte ergibt sich aus der Strahlungsleistungsdichte als das zeitliche Integral über die örtlichen Strahlungsleistungsdichte I.
Bei einem alternativen Verfahren umfasst die Korrekturstrahlung 13 Wasserstoffradikale, die zur Anreicherung des Reaktionsgases mit Metallhydridverbindungen führen, so dass eine metallische Ablagerung stattfindet, wodurch eine Korrekturschicht 13 aufwächst, die dieses Metall umfasst. Hierbei wird ausgenutzt, dass die Wasserstoffradikale zunächst über ein Opfermetall geleitet werden. An der Oberfläche des Opfermetalls reagieren die Wasserstoffradikale zu kurzlebigen Metallhydridverbindungen. An der Spiegeloberfläche 18 dissoziieren diese Metallhydridverbindungen und erzeugen somit eine metallische Ablagerung auf der Spiegeloberfläche.
In der Mitte der 1 in Schritt B ist der Spiegel 1 dargestellt nachdem die Korrekturschicht 13 aufgewachsen ist. 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 zusätzliche Korrekturschicht 13 auch die Reflektivität der Beschichtung negativ beeinflusst. Des Weiteren könnte die aufgebrachte Korrekturschicht ebenfalls im Betrieb einer Lithographieanlage durch die Umgebungsbedingungen auch selbst degradieren. Um dies wieder zu beheben, wird eine erste Gruppe von Schichten 19 aufgebracht, so dass sich ein Spiegel 1 wie im rechten Teil der 1 unter Schritt C ergibt. Der auf diese Weise hergestellte Spiegel 1 weist demnach eine zweite Gruppe 5 von Schichten auf und eine erste Gruppe 19 von Schichten auf, wobei die zweite Gruppe von Schichten 5 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 9 einen Brechungsindex für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen, der größer ist als der Brechungsindex, den die zweiten Schichten 11 für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen. Auch in der ersten Gruppe 19 von Schichten wird dies durch eine geeignete Materialwahl erreicht. So weisen die ersten Schichten ein erstes Material auf, dessen Rechnungsindex für Strahlung mit der Betriebswellenlänge 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 und die Korrekturschicht 13 passiert und somit die zweite Gruppe 5 von Schichten erreicht, kleiner ist als 40% der Intensität der einfallenden Strahlung. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die zweite Gruppe 5 von Schichten, die eine unkorrigierte Oberflächenform aufweisen, sich nicht wesentlich auf die Reflektivitätseigenschaften des Spiegels 1 auswirkt. Andernfalls würde Strahlung, die an der zweiten Gruppe 5 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.
2 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren zur Korrektur einer Oberflächeform in einer weiteren Ausführung. Dargestellt sind die Schritte A, B, C, D, E. Schritt A zeigt den Spiegel 201 im Ausgangszustand in einer zu 1 ähnlichen Darstellung. Im Gegensatz zu dem in 1 dargestellten Verfahren wird bei dieser Ausgestaltung der Erfindung als nächster Schritt B eine Hilfsschicht 225 auf den Spiegel 201 aufgebracht. Diese Hilfsschicht ermöglicht es, die Aufwachsrate einer Korrekturschicht 213 zu steuern. So kann zum Beispiel die Aufwachsrate erhöht werden, um einen schnelleren Korrekturprozess unter Schritt C zu erreichen. Insbesondere kann die Korrekturschicht ein Material umfassen, dass eine katalytische Wirkung beim Aufwachsprozess hat. So führen zum Beispiel einige metallische Hilfsschichten 225 zu einer hohen Ausbeute (yield) von Photoelektronen bei Bestrahlung mit elektromagnetischer Korrekturstrahlung. Dies wiederum führt zu einer verstärkten Aufspaltung von adsorbierten Molekülen des Reaktionsgases, so dass die Aufwachsrate der Korrekturschicht 213 erhöht ist. Typische Metalle für diese Hilfsschicht 225 sind zum Beispiel Ruthenium, Rhodium, Palladium, Platin oder Iridium.
Auch beim Einsatz von Wasserstoffradikalen als Korrekturstrahlung 217 ist der Einsatz einer Hilfsschicht 225 vorteilhaft. Bekannte Spiegel mit einer reflektiven Beschichtung zur Reflexion von Strahlung mit einer Betriebswellenlänge im Bereich 5–30 nm, haben häufig eine abschließende Beschichtung, die Nitride, wie Si₃N₄, Boride, oder Karbide, wie zum Beispiel SiC oder B4C, umfasst, um die reflektive Beschichtung von Oxidation und Korrosion zu schützen. Derartige Beschichtungen unterdrücken jedoch die Ablagerung von Metallen aus der Gasphase.
Aus diesem Grund ist es vorteilhaft zunächst eine metallische Hilfsschicht 225 auf dem Spiegel 201 aufzubringen, um die Ablagerung von Metallen aus der Gasphase zu erleichtern. Dabei wird der folgende chemische Prozess ausgenutzt: Die Wasserstoffradikale werden zunächst über ein Opfermetall geleitet, wobei das Opfermetall zum Beispiel Zinn, Zink, Indium oder Blei sein kann. Andere Opfermetalle sind ebenfalls denkbar. Daraufhin entstehen kurzlebige Metallhydridverbindungen in der Gasphase (z. B. Sn_xH_y). An der Spiegeloberfläche reagieren diese Metallhydridverbindungen mit der metallischen Hilfsschicht 225 zum Beispiel zu einer Metalllegierung, so dass eine Korrekturschicht 213 mit einer Metalllegierung aufwächst. Beispielhaft sieht der Prozess bei Zinn als Opfermetall und Ruthenium in der Korrekturschicht 213 folgendermaßen aus: Sn + Wasserstoffradikale → Sn_xH_y (gasförmig) Sn_xH_y (gasförmig) + Ru → Ru_xSn_y + H₂
Nachdem in Schritt D die Korrekturschicht 213 aufgewachsen ist, wird eine erste Gruppe 219 von Schichten aufgebracht, so dass sich der in Schritt E von 2 dargestellte Spiegel ergibt.
Auch wenn in den 1 und 2 der Spiegel 1 im Ausgangszustand unter Schritt A eine reflektive Beschichtung aufweist, die eine zweite Gruppe 5 von Schichten umfasst, so ist dies für das Korrekturverfahren dennoch nicht erforderlich. Beide beschriebene Verfahren können auch mit einem Spiegel ohne eine zweite Gruppe 5 von Schichten durchgeführt werden.
3a zeigt eine Ausführungsform zur Erzeugung einer Korrekturstrahlung 317 mit einer ortsabhängigen Strahlungsenergiedichte. Dazu wird ein räumlich begrenztes Korrekturstrahlungsbündel 326, bei dem es sich zum Beispiel um eine Laserstrahlung handeln kann, auf einen Scanspiegel 327 gerichtet. Nach Reflexion am Scanspiegel 327 trifft das Korrekturstrahlungsbündel 326 an einem bestimmten Ort auf den Spiegel 301. Durch Drehen des Scanspiegels 327 um zwei Achsen 328a und 328b kann der genaue Auftreffort der Korrekturstrahlungsbündels 326 auf dem Spiegel 301 festgelegt werden. Da das Korrekturstrahlungsbündel 326 eine bekannte Strahlungsleistungsdichte am Auftreffort auf dem Spiegel 301 besitzt, kann eine beliebige ortsabhängige Strahlungsenergiedichte auf dem Spiegel 301 erzeugt werden, indem das Korrekturstrahlungsbündel 326 scannend über den Spiegel geführt wird. Dabei ergibt sich die ortsabhängige Strahlungsenergiedichte durch die unterschiedlichen Verweildauern des Korrekturstrahlungsbündels 326 an unterschiedlichen Orten des Spiegels 301. So können nacheinander mit der gleichen Anordnung verschiedene Spiegel mit unterschiedlichen ortsabhängigen Strahlungsenergiedichten beaufschlagt werden. Dies ermöglicht einen flexiblen Einsatz der Korrekturvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Anstelle der Verwendung eines Scanspiegels 327 können auch andere bekannte Scaneinrichtungen zum Einsatz kommen. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von Teilchenstrahlung als Korrekturstrahlung 317 wichtig. So können zum Beispiel entsprechende Düsen scannend bewegt werden. Alternativ können bei geladenen Teilchen auch geeignet gesteuerte elektrische und magnetische Felder zum Ablenken der Teilchenstrahlung verwendet werden.
3b zeigt eine alternative Ausführungsform zur Erzeugung einer Korrekturstrahlung 317 mit einer ortsabhängigen Strahlungsenergiedichte. Bei dieser Ausführungsform wird ein Laserstrahlungsbündel 329 auf ein diffraktives optisches Element (DOE) 330 gelenkt. Das diffraktive optische Element 330 besitzt eine vorbestimmte Abstrahlcharakteristik und erzeugt ein aufgeweitetes Korrekturstrahlungsbüschel 317a mit einer winkelabhängigen Strahlungsenergiedichte. Dies ist in 3b durch die unterschiedlichen Längen der Pfeile schematisch dargestellt. Durch die Wahl des Abstandes zwischen diffraktivem optischen Element und Spiegel und/oder durch den Einsatz einer weiteren Optik, die in 3b durch die Linse 332 schematisch angedeutet ist, wird die winkelabhängigen Strahlungsenergiedichte in eine ortsabhängigen Strahlungsenergiedichte der Korrekturstrahlung 317 überführt.
3c zeigt eine weitere Ausführungsform zur Erzeugung einer Korrekturstrahlung 317 mit einer ortsabhängigen Strahlungsenergiedichte. Bei dieser Ausführungsform wird die großflächige ortsabhängige Strahlungsenergiedichte der Korrekturstrahlung 317 mit Hilfe eines Filterelementes erzeugt. Während die Ausgangsstrahlung 334 keine Ortsabhängigkeit aufweist, ergibt sich nach Durchtritt durch das Filterelement 336 eine ortsabhängige Strahlungsenergiedichte aufgrund des örtlich unterschiedlichen Transmissionsgrades des Filterelementes 336. Dabei ist der Transmissionsgrad in 3c durch die Dicke des Filterelementes 336 in Strahlrichtung angedeutet. Statt einer örtlich variablen Dicke können auch unterschiedliche Materialien im Filterelement 336 zur Erzeugung des örtlich unterschiedlichen Transmissionsgrades zum Einsatz kommen. Derartige Filterelemente können entweder nahe der Oberfläche des Spiegels 301 angeordnet und durchstrahlt werden oder alternativ mit Hilfe einer abbildenden Optik, die durch die Linse 332 angedeutet ist, auf die Spiegeloberfläche abgebildet werden.
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 wird üblicherweise beugungsbegrenzt betrieben, 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 Betriebswellenlänge. Um dies zu erreichen, muss die Oberflächenform der Spiegel 401 hochpräzise eingestellt sein. Des Weiteren müssen die Spiegel 401 ebenfalls sehr genau positioniert werden.
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 Betriebswellenlänge im Bereich von 193 nm oder 248 nm aufweist.
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, wie sie in der EP 1306698 erläutert sind, ermittelt werden.
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 zweite 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 das Aufbringen einer Korrekturschicht mit einer ortsabhängigen Schichtdickenvariation zur Korrektur der Oberflächenform 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.
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 Betriebswellenlänge. 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. Beim Schritt 779 handelt es sich um einen optionalen Schritt. Erfindungsgemäß ist es auch möglich einen Spiegel im eingebauten Zustand zu korrigieren, indem das Reaktionsgas in die Projektionsoptik geleitet wird, die den Spiegel umfasst. In diesem Fall kann auf Schritt 779 verzichtet werden. In den nachfolgenden Schritten wird dann der eingebaute Spiegel mit der Korrekturstrahlung beaufschlagt. 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, falls diese zuvor ausgebaut wurden, 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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1306698 A1 [0013, 0066, 0067]
EP 1306698 [0065]

Claims

Verfahren zur Korrektur einer Oberflächenform eines Spiegels (1, 201, 301,401) zur Reflexion von Strahlung mit einer Betriebswellenlänge im Bereich 5–30 nm, der ein Substrat (3, 203) umfasst, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte umfasst: • Aufbringen einer Korrekturschicht (13, 213) mit einer Schichtdickenvariation (21) zur Korrektur der Oberflächenform des Spiegels (1, 201, 301, 401) • Aufbringen einer ersten Gruppe (19, 219) von Schichten auf die Korrekturschicht (13, 213), wobei die erste Gruppe (19, 219) von Schichten eine Mehrzahl aus alternierende übereinander angeordneten ersten (9, 209) und zweiten (11, 211) Schichten umfasst, wobei die ersten Schichten (9, 209) einen Brechungsindex für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen, der größer ist als der Brechungsindex, den die zweiten Schichten (11, 211) für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen wobei das Aufbringen der Korrekturschicht (13, 213) mit der Schichtdickenvariation (21) zur Korrektur der Oberflächenform des Spiegels (1, 201, 301,401) durch folgende Schritte erfolgt: • Einbringen des Spiegels (1, 201, 301, 401) in eine Atmosphäre mit einem Reaktionsgas (15, 215). • Beaufschlagung des Spiegels (1, 201, 301, 401) mit einer Korrekturstrahlung (17, 217, 317) mit einer ortsabhängigen Strahlungsenergiedichte, so dass auf der bestrahlten Oberfläche des Spiegels (1, 201, 301, 401) eine Korrekturschicht (13, 213) mit einer ortsabhängigen Schichtdickenvariation (21) aufwächst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel vor Aufbringen der Korrekturschicht (13, 213) eine reflektive Beschichtung zur Reflexion von Strahlung mit einer Betriebswellenlänge im Bereich 5–30 nm umfasst, wobei die reflektive Beschichtung eine zweite Gruppe (5, 205) von Schichten enthält, wobei die zweite Gruppe (5, 205) von Schichten eine Mehrzahl aus alternierende übereinander angeordneten ersten (9, 209) und zweiten (11, 211) Schichten umfasst, und wobei die ersten Schichten (9, 209) einen Brechungsindex für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen, der größer ist als der Brechungsindex, den die zweiten Schichten (11, 211) für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–2 dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturstrahlung (17, 217, 317) derart mit der Atmosphäre des Reaktionsgases (15, 215) reagiert, dass eine Ablagerung eines Bestandteiles oder eines chemischen Reaktionsproduktes des Reaktionsgases (15, 215) stattfindet, so dass die Korrekturschicht (13, 213) aufgrund der Ablagerung aufwachst.
Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Ablagerung an einem Ort des Spiegels (1, 201, 301, 401) umso größer ist, je größer die Strahlungsenergiedichte der Korrekturstrahlung (17, 217, 317) an diesem Ort des Spiegels (1, 201, 301, 401) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3–4 dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturstrahlung (17, 217, 317) eine elektromagnetische Strahlung, eine Ionenstrahlung, einen Elektronenstrahlung oder eine Strahlung chemischer Radikale umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3–5 dadurch gekennzeichnet, dass der Bestandteil oder das chemische Reaktionsprodukt aus der folgenden Gruppe stammt: Kohlenstoff, Silizium, Schwefel, Phosphor, Fluor oder organische Verbindungen, die auf diesen Elementen beruhen, sowie anorganische Metallverbindungen
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturstrahlung (17, 217, 317) eine elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge kleiner als 250 nm ist, so dass Photoelektronen aus einer bestrahlten Spiegeloberfläche (18, 218) ausgelöst werden, die zur Aufspaltung von adsorbierten Molekülen des Reaktionsgases (15, 215) führen, so dass die Korrekturschicht (13, 213) aufgrund einer Ablagerung eines der Spaltprodukte des Reaktionsgases (15, 215) aufwächst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7 dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturstrahlung (17, 217, 317) Wasserstoffradikalen umfasst, die zur Anreicherung des Reaktionsgases (15, 215) mit Metallhydridverbindungen führen, so dass eine metallische Ablagerung stattfindet, wodurch eine Korrekturschicht (13, 213) aufwachst, die dieses Metall umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Beaufschlagung des Spiegels (1, 201, 301, 401) mit der Korrekturstrahlung (17, 217, 317) eine Hilfsschicht (225) auf den Spiegel aufgebracht wird, um eine Aufwachsrate der Korrekturschicht (13, 213) zu steuern.
Spiegel hergestellt durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1–9.
Verfahren zur Korrektur der Abbildungseigenschaften einer Projektionsoptik (431) einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage umfassend ein Verfahren zur Korrektur einer Oberflächenform eines Spiegels (1, 201, 301, 401) der Projektionsoptik (431) gemäß einem der Ansprüche 1–9.
Verfahren zur Korrektur der Abbildungseigenschaften einer Projektionsoptik (431) einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage umfassend die folgenden Schritte: a. Bestimmung der Wellenfrontaberrationen der Projektionsoptik (431) b. Berechnung einer Korrektur-Oberflächenform mindestens eines Spiegels (1, 201, 301, 401) aus den Wellenfrontaberrationen der Projektionsoptik (431) c. Korrektur einer Oberflächenform des mindestens einen Spiegels (1, 201, 301, 401) gemäß einem der Ansprüche 1–9.
Spiegel (1, 201, 301, 401) zur Reflexion von Strahlung mit einer Betriebswellenlänge im Bereich 5–30 nm, insbesondere zur Verwendung in einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, umfassend ein Substrat (3, 203) und eine reflektive Beschichtung wobei die reflektive Beschichtung eine erste Gruppe (19, 219) von Schichten umfasst und eine zweite Gruppe (5, 205) von Schichten umfasst, wobei die zweite Gruppe (5, 205) von Schichten zwischen Substrat und der ersten Gruppe (19, 219) von Schichten angeordnet ist, wobei die erste Gruppe (19, 219) und die zweite Gruppe (5, 205) von Schichten eine Mehrzahl aus alternierende übereinander angeordneten ersten (9, 209) und zweiten (11, 211) Schichten umfassen, wobei die ersten Schichten (9, 209) einen Brechungsindex für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen, der größer ist als der Brechungsindex, den die zweiten Schichten (11, 211) für Strahlung der Betriebswellenlänge aufweisen, wobei zwischen der zweiten Gruppe (5, 205) und der ersten Gruppe (19, 219) eine Korrekturschicht (13, 213) mit einer Schichtdickenvariation (21) zur Korrektur der Oberflächenform des Spiegels (1, 201, 301, 401) angeordnet ist, wobei die Korrekturschicht (13, 213) mindestens einen der folgenden Bestandteile enthält: Kohlenstoff Schwefel, Phosphor, Fluor oder organische Verbindungen, die auf diesen Elementen beruhen, sowie anorganische Metallverbindungen
Spiegel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe (19, 219) eine Anzahl von Schichten umfasst, die größer als 20 ist
Spiegel nach einem der Ansprüche 13–14 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gruppe (5, 205) von Schichten und die erste Gruppe (19, 219) von Schichten zur Reflexion der gleichen Betriebswellenlänge ausgebildet sind.
Projektionsobjektiv (401) für eine Mikrolithographie-Belichtungsanlage umfassend einen Spiegel (1, 201, 301, 401) nach einem der Ansprüche 13–15.
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage umfassend ein Projektionsobjektiv nach Anspruch 16.