DE102022203644A1

DE102022203644A1 - Verfahren zum Herstellen eines Substrats und eines reflektiven optischen Elements für die EUV-Lithographie

Info

Publication number: DE102022203644A1
Application number: DE102022203644.1A
Authority: DE
Inventors: Dirk Ehm; Fred Roozeboom
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-04-12
Filing date: 2022-04-12
Publication date: 2023-04-20
Also published as: CN116904966A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Substrats (30) für ein reflektives optisches Element für die EUV-Lithographie, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines metallischen Grundkörpers (31) und Abscheiden einer Glättschicht (32) auf dem metallischen Grundkörper (31) mittels eines Abscheidungsprozesses, der mindestens einen Atomlagenabscheidungsschritt umfasst, in dem mindestens ein Teil der Glättschicht (32) mittels Atomlagenabscheidung abgeschieden wird. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines reflektiven optischen Elements für die EUV-Lithographie, umfassend die Schritte: Herstellen eines Substrats (30) gemäß dem weiter oben beschriebenen Verfahren, sowie Abscheiden einer Beschichtung zur Reflexion von EUV-Strahlung auf dem Substrat. Die Erfindung betrifft auch ein reflektives optisches Element für die EUV-Lithographie, welches nach dem Verfahren hergestellt ist, sowie ein EUV-Lithographiesystem, das mindestens ein solches reflektives optisches Element umfasst.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Substrats für ein reflektives optisches Element für die EUV-Lithographie. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines reflektiven optischen Elements für die EUV-Lithographie, sowie ein reflektives optisches Element für die EUV-Lithographie und ein EUV-Lithographiesystem.
Zur Herstellung mikrostrukturierter oder nanostrukturierter Bauteile der Mikroelektronik oder Mikrosystemtechnik mittels optischer Lithographie werden optische Anordnungen in Form von Projektionsbelichtungsanlagen eingesetzt. Solche Projektionsbelichtungsanlagen weisen ein Beleuchtungssystem zur Beleuchtung einer Fotomaske (Retikels) mit elektromagnetischer Strahlung in einem engen Spektralbereich um eine Arbeitswellenlänge auf. Ferner weisen diese Anlagen ein projektionsoptisches System auf, um mit Hilfe der Strahlung eine Struktur des Retikels auf eine strahlungsempfindliche Schicht eines Wafers zu projizieren.
Um für die herzustellenden Halbleiterbauelemente eine möglichst kleine Strukturbreite zu erzielen, sind neuere Projektionsbelichtungsanlagen, so genannte EUV-Lithographieanlagen, für eine Arbeitswellenlänge im extrem ultravioletten (EUV-)Wellenlängenbereich, d.h. in einem Bereich von ca. 5 nm bis ca. 30 nm, ausgelegt. Da Wellenlängen in diesem Bereich von nahezu allen Materialien stark absorbiert werden, können typischerweise keine transmissiven optischen Elemente verwendet werden. Ein Einsatz reflektiver optischer Elemente ist erforderlich. Derartige EUV-Strahlung reflektierende optische Elemente können beispielsweise Spiegel, reflektiv arbeitende Monochromatoren, Kollimatoren oder Fotomasken sein. Da EUV-Strahlung auch stark von Luftmolekülen absorbiert wird, ist der Strahlengang der EUV-Strahlung innerhalb einer Vakuumkammer angeordnet.
EUV-Strahlung reflektierende optische Elemente können auch in anderen optischen Anordnungen (EUV-Lithographiesystemen) verwendet werden, die im Rahmen der EUV-Lithographie eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Metrologiesysteme zur Untersuchung von belichteten oder zu belichtenden Wafern, zur Untersuchung von Retikeln, sowie zur Untersuchung weiterer Komponenten von EUV-Lithographieanlagen, wie beispielsweise Spiegeln.
Bei der Herstellung von Substraten für reflektive optische Elemente für die EUV-Lithographie stellt sich die Schwierigkeit, die notwendigen geringen Oberflächenrauheiten zu erzielen. Typische Werte für die benötigten Oberflächenrauheiten sind: Mid Spatial Frequency Roughness (MSFR) für Periodenlängen im Bereich 5 µm bis 20 µm: RMS < 100 pm; High Spatial Frequency Roughness (HSFR) für Periodenlängen im Bereich 15 nm bis 0,5 µm : RMS < 150 pm.
Bestehen die Substrate aus Glas oder Glaskeramik, so kann die Oberflächenrauheit durch Polieren in den pm-Bereich gebracht werden. In einigen Fällen, insbesondere bei reflektiven optischen Elementen im Beleuchtungssystem, ist jedoch der Einsatz von Substraten mit metallischen Grundkörpern erwünscht, da diese eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
Um auch hier die gewünschte geringe Oberflächenrauheit zu erzielen, wird eine relativ dicke (einige µm) Polierschicht auf den metallischen Grundkörper aufgebracht, die auf die gewünschte Oberflächenrauheit poliert werden kann.
Beispielsweise ist in der US 9,541,685 B2 ein Verfahren beschrieben, welches eine Mikrostrukturierung eines Ausgangssubstrats, ein Aufbringen einer Politurschicht auf das mikrostrukturierte Substrat, eine Politur der Polierschicht, die zu einer Oberflächenrauheit von weniger als 0,2 nm führt, und ein Aufbringen einer reflektiven Schicht auf die Polierschicht umfasst, wobei die reflektive Schicht eine Oberflächenrauheit von weniger als 0,2 nm aufweist und dazu ausgebildet ist, EUV-Strahlung zu reflektieren. Das Ausgangssubstrat umfasst bevorzugt ein Material aus der Gruppe bestehend aus: Metallen, Metalllegierungen, Halbleitern und Verbindungen daraus. Als Material der Polierschicht werden Quarz und amorphes oder kristallines Silizium genannt.
Das Abscheiden der Polierschicht kann z.B. durch Magnetronsputtern erfolgen. Ein Problem beim Abscheiden der Polierschicht durch Magnetronsputtern besteht darin, dass die Abschattung durch Partikel zu porösen Strukturen in der Polierschicht führt. Auch können hochenergetische Partikel die Oberfläche bombardieren und zu Punktdefekten führen. Die Aufnahme des Sputter-Gases in die Schicht kann ebenfalls zu Punktdefekten und insbesondere zur Implantation von Fremdatomen und dem Risiko des Ausgasens mit nachfolgender Bläschenbildung führen. Diese Probleme führen im Allgemeinen nicht zu einer direkten Beeinflussung der Oberfläche des reflektiven optischen Elements, haben aber ein nicht perfektes Schichtwachstum zur Folge, welches das Wachstum von dünnen Schichten bis zu einer Dicke von mehreren Mikrometern dominiert. Insbesondere die Realisierung von geschlossenen und uniformen (Polier-)Schichten in diesem Dicken-Regime kann derzeit nicht mit Magnetronsputtern erreicht werden.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines Substrats mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und einer geringen Oberflächenrauigkeit für ein reflektives optisches Element für die EUV-Lithographie sowie ein Verfahren zur Herstellung eines reflektiven optischen Elements für die EUV-Lithographie zur Verfügung zu stellen.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Substrats für ein reflektives optisches Element für die EUV-Lithographie, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines metallischen Grundkörpers und Abscheiden einer Glättschicht auf dem metallischen Grundkörper mittels eines Abscheidungsprozesses, der mindestens einen Atomlagenabscheidungsschritt umfasst, in dem mindestens ein Teil der Glättschicht mittels Atomlagenabscheidung abgeschieden wird.
Die Verwendung eines metallischen Grundkörpers stellt eine hohe Wärmeleitfähigkeit sicher. Der metallische Grundkörper kann insbesondere aus Kupfer oder Aluminium gebildet sein.
Die Glättschicht kann insbesondere unmittelbar auf dem metallischen Grundkörper abgeschieden werden. Der Abscheidungsprozess umfasst insbesondere genau einen Atomlagenabscheidungsschritt, bei dem ggf. bereits die erforderliche Oberflächenrauheit erreicht werden kann. Alternativ kann der Abscheidungsprozess auch zwei oder mehr als zwei Atomlagenabscheidungsschritte umfassen. Der Atomlagenabscheidungsschritt bzw. jeder der Atomlagenabscheidungsschritte umfasst bevorzugt eine Mehrzahl von ALD („atomic layer deposition“)-Zyklen. Die Abscheiderate, d.h. die Dicke der pro ALD-Zyklus abgeschiedenen Schicht, liegt beispielsweise für SiN typischerweise bei 0,25 nm/Zyklus, kann aber höher oder niedriger liegen, siehe den Artikel „Atomic Layer Deposition of Silicon Nitride Thin Films: A Review of Recent Progress, Challenges, and Outlooks" von X. Meng et al., Materials, 9, 1007 (2016). Die Zahl der ALD-Zyklen pro Atomlagenabscheidungsschritt bestimmt die Dicke der in einem Atomlagenabscheidungsschritt abgeschiedenen Schicht. Die Atomlagenabscheidung wird bevorzugt plasmaunterstützt durchgeführt.
Es existiert umfangreiche Literatur zu sogenannten Atomlagenabscheidungsverfahren (ALD-Verfahren). Dabei handelt es sich um eine Klasse von Abscheidungsverfahren, die sich durch zwei oder mehr zyklisch durchgeführte selbstterminierende Oberflächenreaktionen auszeichnen. Typischerweise umfasst ein ALD-Zyklus zwei Oberflächenreaktionen, eine erste Teilreaktion mit einem sogenannten Präkursor, beispielweise einem Metall-Präkursor, und anschließend eine zweite Teilreaktion mit einem Co-Reaktanten, beispielsweise Wasser. Bei konventionellen ALD-Verfahren, die in einer Reaktionskammer durchgeführt werden, wird zwischen den Teilreaktionen mit einem Inertgas gespült, sodass zu keinem Zeitpunkt Präkursor und Co-Reaktant gleichzeitig in der Reaktionskammer vorliegen. Bei der räumlichen Atomlagenabscheidung spielen sich die Teilreaktionen hingegen in unterschiedlichen Volumenbereichen ab. Zur Durchführung der Teilreaktionen wird das zu beschichtende Substrat relativ zu diesen Volumenbereichen verfahren. In der Regel wird eine Vielzahl von ALD-Zyklen durchgeführt. Charakteristisch für ALD-Verfahren sind eine exzellente Schichtdickenkontrolle und eine hohe Konformität der damit abgeschiedenen Schichten.
Der Einsatz von Atomlagenabscheidung zur Abscheidung dünner Schichten auf optischen Elementen wird in unterschiedlichen Zusammenhängen diskutiert. Beispielsweise beschreibt die WO 2004/095086 A2 die Abscheidung konformer Schichten auf mikrooptischen Elementen mittels Atomlagenabscheidung und verwandter Verfahren. Die US 2016/0086681 A1 offenbart ferner die Herstellung von Fresnel-Zonenplatten mittels Atomlagenabscheidung.
Im Bereich der EUV-Lithographie beschreibt die WO 2013/113537 A2 die Atomlagenabscheidung als konformalen Beschichtungsprozess zum Abscheiden der Lagen eines Multilagen-Stacks einer Beschichtung eines EUV-Strahlung reflektierenden optischen Elements.
Des Weiteren ist in der DE 10 2020 207 807 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage beschrieben. Das Verfahren umfasst das Aufbringen mindestens einer formgebenden Schicht (die auch als Ätz-Schicht bezeichnet wird) gemäß einem vorgegebenen Schichtdickenverlauf auf ein Substrat mit einer Grundtopographie. Bevorzugt werden mindestens zwei formgebende Schichten aufgebracht, welche jeweils durch eine Ätzstopp-Schicht voneinander getrennt sind. Das so erhaltene Zwischenprodukt wird in Strukturierungsschritten, in welchen die formgebenden Schichten geätzt werden, mit einer ein- oder mehrstufigen Gitterstruktur versehen. Die Ätzstopp-Schichten limitieren dabei die Ätztiefe, wodurch die Anforderungen an den Ätzprozess erheblich verringert werden. Die Gitterstruktur dient insbesondere zur Unterdrückung von Infrarotstrahlung. Die formgebenden Schichten können unter anderem aus einem Material bestehen, das mittels eines Atomlagenabscheidungsverfahrens aufgebracht werden kann.
Durch die Atomlagenabscheidung wird bereits bei geringer Dicke eine defektfreie, kontinuierliche Glättschicht erzielt. Durch die konforme Natur der Atomlagenabscheidung ist ferner die Oberflächenrauheit der Glättschicht im Vergleich zur Oberflächenrauheit des metallischen Grundkörpers erheblich reduziert. Typischerweise entfällt damit die Notwendigkeit einer Politur. Durch die geringere Dicke der Glättschicht und das Entfallen der Politur ist das Verfahren einfacher, schneller und kostengünstiger als die weiter oben beschriebenen Verfahren.
In einer Variante dieses Verfahrens umfasst der Abscheidungsprozess nach mindestens einem der Atomlagenabscheidungsschritte einen Rückätzschritt, in dem die Glättschicht teilweise rückgeätzt wird. Detaillierte Ausführungen zum Rückätzen von mittels eines ALD-Verfahrens abgeschiedener dünner Schichten finden sich in dem Artikel „Deposit and etchback approach for ultrathin Al₂O₃ films with low pinhole density using atomic layer deposition and atomic layer etching“ von J. C. Gertsch et al., Journal of Vacuum Science & Technology A 39, 062602 (2021), wobei es sich bei den dort diskutierten dünnen Schichten um Al₂O₃-Schichten handelt.
Im einfachsten Fall umfasst der Abscheidungsprozess genau einen Atomlagenabscheidungsschritt und genau einen Rückätzschritt. Zunächst wird mittels Atomlagenabscheidung die Glättschicht abgeschieden, wobei die Dicke der zunächst abgeschiedenen Schicht größer ist als die finale Dicke der Glättschicht. Anschließend wird die Glättschicht auf die finale Dicke rückgeätzt. In der Folge erzielt man eine glattere, kontinuierlichere Glättschicht, als wenn man auf das Rückätzen verzichtet und von vorneherein die Glättschicht mittels Atomlagenabscheidung in der finalen Dicke abscheidet.
Umfasst der Abscheidungsprozess mehrere Atomlagenabscheidungsschritte, kann insbesondere nach jedem Atomlagenabscheidungsschritt ein Rückätzschritt durchgeführt werden. Alternativ kann der Abscheidungsprozess beispielsweise auch nach jedem Atomlagenabscheidungsschritt mit Ausnahme des letzten Atomlagenabscheidungsschrittes einen Rückätzschritt umfassen. Das zyklische Atomlagenabscheiden und teilweise Rückätzen führt bereits bei sehr geringen Dicken (typischerweise von weniger als 2 nm) zu geschlossenen Schichten.
Der Rückätzschritt bzw. die Rückätzschritte haben insbesondere eine weiter glättende Wirkung. Die nach einem Atomlagenabscheidungsschritt verbleibende Oberflächenrauheit kann so weiter reduziert werden.
In einer weiteren Variante dieses Verfahrens wird in mindestens einem der Atomlagenabscheidungsschritte jeweils SiO_x, SiN_x oder SiN_xO_yC_z mittels Atomlagenabscheidung abgeschieden. Insbesondere wird in mindestens einem der Atomlagenabscheidungsschritte jeweils SiO₂ mittels Atomlagenabscheidung abgeschieden.
Geeignete Si-Präkursoren sind beispielsweise Monosilan (SiH₄), Disilan (Si₂H₆), deren Derivate, beispielsweise Si₂H₂Cl₂, Aminosilane, sowie Trisilylamin (TSA, CAS 13862-16-3) und dessen Derivate, insbesondere TTMSA, DTDN1-H1, DTDN2-H2 und DTDN3-H3, siehe hierzu den Artikel „Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition of Silicon Nitride Using a Novel Silylamine Precursor" von J.-M. Park et al., ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 20665 (2016), dessen Inhalt hiermit vollumfänglich in diese Anmeldung aufgenommen wird.
Für die effektive Abscheidung von SiO₂ eignen sich als Präkursoren insbesondere Aminosilane wie Tris(Dimethylamino)silan (3DMAS, CAS 15112-89-7) und Bis(Diehtylamino)silan (BDEAS, CAS 27804-64-4), bevorzugt mit plasmaaktiviertem Sauerstoff als Co-Reaktant, sowie der Präkursor AP-LTO 330 mit Ozon als Co-Reaktant, siehe den Artikel „Thermal and plasma enhanced atomic layer deposition of SiO2 using commercial silicon precursors" von M. Putkonen et al., Thin Solid Films 558, 93 (2014).
Auch der Einsatz anderer Plasmen, wie NH₃ für die Bildung von Nitriden, N₂O für die Bildung von Oxynitriden und CO₂ für die Bildung von Oxycarbiden ist möglich. Bevorzugt erfolgt eine Verdichtung der Glättschicht nach dem Abscheiden durch Hitze und/oder ein Plasma, welches als chemisch passiver oder chemisch aktiver Co-Reaktant für die weitere Umwandlung, beispielsweise zu Oxynitriden oder Oxycarbiden dienen kann. Ist ein Plasma lediglich aus inerten Gasen wie Edelgasen, beispielsweise Ar und/oder He, gebildet, so sind diese Co-Reaktanten chemisch passiv (inaktiv). Allerdings werden die durch bzw. im Plasma gebildeten energetisch angeregten Gasspezies in energetisch höhere Energieniveaus angehoben und machen diese Gasspezies physikalisch aktiv. Die in diesen angeregten Gasspezies akkumulierte Energie wird auf die Oberfläche der bis dahin abgeschiedenen Schicht ein und führt beispielsweise zu einer Verdichtung. Die Co-Reaktanten sind in diesem Fall zwar nicht chemisch, aber physikalisch aktiv. Enthält ein Plasma hingegen chemisch reaktive Gase, wie beispielsweise NH₃, NO₂, CH₄, und/oder H₂/N₂, als Co-Reaktanten, so werden diese Co-Reaktanten als (thermo-)chemisch aktiv bezeichnet. Neben diese chemische Wirkung tritt auch in diesem Fall die bereits oben beschriebene physikalische Wirkung.
Die Atomlagenabscheidung von Siliziumnitrid erfolgt bevorzugt plasmagestützt und bei Temperaturen zwischen 250°C und 400°C, wobei Monosilan und ein N₂-Plasma als Präkursor bzw. Co-Reaktant eingesetzt werden. Die Anregung des Plasmas erfolgt dabei bevorzugt mit einer Frequenz von 13,56 MHz.
Alternativ können Monosilan und ein H₂/N₂-Plasma als Präkursor bzw. Co-Reaktant bei Temperaturen zwischen 300°C und 400°C eingesetzt werden.
Ferner können für die plasmagestützte Atomlagenabscheidung von Siliziumnitrid Silylamin-Derivate wie Bis(Dimethylaminomethylsilyl)trimethylsilylamin (C₉H₂₉N₃Si₃, DTDN2-H2) als Präkursoren eingesetzt werden. Diese Verbindung hat von den in dem Artikel von J.-M. Park et al. genannten Silylamin-Derivaten die geringste Dissoziationsenergie, sowie einen ausreichenden Dampfdruck, und führt beim Einsatz mit einem N₂-Plasma als Co-Reaktant bei Temperaturen von etwa 250°C zu einer Wachstumsrate von 0,36 Å pro ALD-Zyklus.
Bei SiN_xO_yC_z handelt es sich im Sinne der vorliegenden Anmeldung um (absichtlich) nicht-stöchiometrisches SiN_x mit Anteilen von Sauerstoff und Kohlenstoff. Die Abscheidung von SiN_xO_yC_z kann beispielsweise mittels plasmagestützter Atomlagenabscheidung erfolgen, wobei die Prozessparameter so gewählt werden, dass es zu einer nicht-stöchiometrischen Zusammensetzung kommt. Geeignete Parameterbereiche finden sich beispielsweise in dem bereits genannten Artikel von J.-M. Park et al. So ist in der 10b des genannten Artikels gezeigt, dass bei einer RF-Plasma-Leistung von 400 W die abgeschiedene SiN_x-Schicht einen Anteil von ca. 5 % Kohlenstoff und ca. 10 % Sauerstoff aufweist und damit deutlich von einer stöchiometrischen Zusammensetzung abweicht.
In einer Weiterbildung dieser Variante ist die Glättschicht zumindest teilweise, insbesondere vollständig, aus SiO_x, SiN_x oder SiN_xO_yC_z gebildet. Bevorzugt ist die Glättschicht zumindest teilweise, insbesondere vollständig, aus SiO₂ gebildet.
In einer weiteren Variante dieses Verfahrens umfasst der Abscheidungsprozess nach jedem Atomlagenabscheidungsschritt einen Reduktionsschritt, in dem das abgeschiedene SiO_x, SiN_x oder SiN_xO_yC_z zumindest teilweise zu Si reduziert und ggf. kristallisiert wird. Dazu wird bevorzugt eine stark reduzierende Atmosphäre, beispielsweise ein Wasserstoffradikal-Plasma, eingesetzt.
In einer Weiterbildung dieser Variante wird unmittelbar nach mindestens einem der Reduktionsschritte der Rückätzschritt durchgeführt, in dem die Glättschicht teilweise rückgeätzt wird, oder der Reduktionsschritt bildet den Rückätzschritt, in dem die Glättschicht teilweise rückgeätzt wird. Insbesondere kann nach jedem der Reduktionsschritte ein (sanfter) Rückätzschritt durchgeführt werden. In diesem Fall wird zwischen dem Reduktionsschritt und dem Rückätzschritt kein weiterer Schritt, insbesondere kein Reduktionsschritt, durchgeführt. Alternativ kann der Reduktionsschritt den Rückätzschritt bilden. In diesem Fall wird die Glättschicht teilweise rückgeätzt und gleichzeitig das SiO_x, SiN_x oder SiN_xO_yC_z zumindest teilweise zu Si reduziert. Für den Fall, dass die Glättschicht kein elementares Silizium, sondern eine Si-Verbindung aufweisen soll, kann auf die Durchführung des Reduktionsschritts verzichtet werden. Im Ergebnis kann die Glättschicht insbesondere zumindest teilweise, insbesondere vollständig, aus Si gebildet sein. Bei dem Silizium handelt es sich insbesondere um amorphes Silizium.
Bevorzugt stellt jeder Reduktionsschritt gleichzeitig einen der Rückätzschritte dar. So kann insbesondere SiN_xO_yC_z mit einer reduzierenden Gasmischung wie beispielsweise CF₄/H₂ oder SF₆/CH₄/N₂ gleichzeitig reduziert und geätzt werden. Durch den Reduktionsschritt bildet sich aus dem SiN_xO_yC_z typischerweise eine Schicht mit einem hohen Anteil von Silizium und geringen Stickstoff-, Sauerstoff- und Kohlenstoff-Anteilen.
Bei der in dem Artikel von J.-M. Park et al. beschriebenen plasmagestützten Abscheidung von SiN_xO_yC_z mit einer RF-Plasma-Leistung von 400 W führt die hohe RF-Plasma-Leistung dazu, dass die Schicht aufbricht (d.h. die Schicht wird amorph) und Spuren von Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff des Präkursors aktiviert und reaktive Kontaminanten wie Sauerstoff oder Wasser aus der Umgebung in die Schicht eingebaut werden. In der Folge kann die Schicht relativ einfach reduziert und/oder rückgeätzt werden. Für ein Nassätzverfahren sind für eine mit einer solchen RF-Plasma-Leistung abgeschiedene Schicht um bis zu einen Faktor 10 erhöhte Ätzraten in 10d des Artikels von J.-M. Park et al. gezeigt. Entsprechend hohe Ätzraten lassen sich auch mit einem Trockenätz-Verfahren unter Verwendung einer reduzierenden Gasmischung erzielen, die beispielsweise CF₄/H₂ oder SF₆/CH₄/N₂ enthält (s.o.).
In einer weiteren Variante dieses Verfahrens wird das teilweise Rückätzen mittels eines Trockenätzprozesses, bevorzugt mittels eines reaktiven Ionenätzprozesses und/oder mittels Atomlagenätzen durchgeführt. Insbesondere beim Einsatz von Atomlagenätzen erzielt man mit dem Rückätzschritt eine glättende Wirkung. Als Ätzgase können beispielsweise Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und/oder CF₄ eingesetzt werden. Als Ätzgase für das Rückätzen von SiN_x eignen sich insbesondere fluorhaltige Gasmischungen, wie beispielsweise CF₄/H₂, CF₄/O₂/N₂, SF₆/O₂/N₂, SF₆/CH₄/N₂, SF₆/CH₄/N₂/O₂, NF₃/O₂/N₂ und NF₃/O₂/Ar. Zu beachten ist dabei, dass Gasmischungen mit O₂ verglichen mit Gasmischungen, die kein O₂ enthalten, stets zu einem höheren Sauerstoffanteil in der resultierenden Schicht führen.
Neben der Atomlagenabscheidung zählt das sogenannte Atomlagenätzen zu den Verfahren zur Atomlagenprozessierung. Beim Atomlagenätzen werden mittels zweier voneinander getrennter selbstterminierender Teilreaktionen, die zyklisch durchgeführt werden, einzelne Atomlagen kontrolliert entfernt.
Im Bereich der EUV-Lithographie wird das Atomlagenätzen beispielsweise in der WO 2019/007927 A1 diskutiert. Diese beschreibt ein Verfahren zum zumindest teilweisen Entfernen einer Kontaminationsschicht von einer optischen Oberfläche eines EUV-Strahlung reflektierenden optischen Elements mittels eines Atomlagenätzprozesses, der als räumlicher Atomlagenätzprozess durchgeführt werden kann.
Ein Verfahren zur Atomlagenprozessierung einer optischen Oberfläche eines optischen Elements, das zur Reflexion von EUV-Strahlung ausgebildet ist, ist außerdem in der EP 3 933 882 A1 beschrieben. Dort wird ein Atomlagenätzprozess durchgeführt, um Kontaminanten von der gekrümmten optischen Oberfläche zu entfernen. Die Atomlagenprozessierung kann ferner einen Atomlagenabscheidungsprozess umfassen, um Material auf der optischen Oberfläche abzuscheiden.
In einer weiteren Variante dieses Verfahrens erfolgt das zumindest teilweise Abscheiden der Glättschicht mittels Atomlagenabscheidung in mindestens einem Atomlagenabscheidungsbereich und der Rückätzschritt in mindestens einen Ätzbereich (nachfolgend auch: ALD-Bereich), der von dem mindestens einen Atomlagenabscheidungsbereich räumlich separiert ist.
Bei dem mindestens einen ALD-Bereich und dem mindestens einen Ätzbereich handelt es sich jeweils um mindestens einen Volumenbereich, die räumlich separiert, also beabstandet voneinander angeordnet sind. Zudem kann zur räumlichen Separation ein Inertgasstrom zwischen den Volumenbereichen eingesetzt werden, der einen Gasvorhang bildet. Bei dem Inertgas kann es sich beispielsweise um Ar oder N₂ handeln. Auch der Präkursor und der Co-Reaktant in dem ALD-Bereich können durch einen Gasvorhang, beispielsweise einen Intertgasstrom, räumlich voneinander getrennt werden.
Der mindestens eine ALD-Bereich und der mindestens eine Ätzbereich sind zudem bevorzugt von der umgebenden Atmosphäre, beispielsweise ebenfalls mittels eines Inertgasstroms, abgeschottet. Gase in der umgebenden Atmosphäre, die sich auf die Abscheidung potenziell nachteilig auswirken, wie beispielsweise O₂ und CO₂, gelangen also nicht in den ALD-Bereich beziehungsweise in den Ätzbereich.
Im Falle mehrerer ALD-Bereiche und/oder mehrerer Ätzbereiche sind diese jeweils auch untereinander räumlich separiert. Das zumindest teilweise Abscheiden mittels Atomlagenabscheidung und das teilweise Rückätzen erfolgt mittels einer Relativbewegung zwischen dem ALD-Bereich und dem Ätzbereich einerseits und dem metallischen Grundkörper andererseits, wodurch zumindest Teilbereiche des metallischen Grundkörpers nacheinander dem mindestens einen ALD-Bereich und dem mindestens einen Ätzbereich ausgesetzt werden. Zwischen dem mindestens einen ALD-Bereich und dem mindestens einen Ätzbereich kann auch ein Druckunterschied bestehen, beispielsweise wenn das Rückätzen mittels reaktiven Ionenätzens erfolgt. Das Verfahren kann auch mittels eines Reaktors durchgeführt werden, der mehrere Reaktionskammern aufweist, wobei mindestens eine der Reaktionskammern als mindestens ein ALD-Bereich und mindestens eine weitere der Reaktionskammern als mindestens ein Ätzbereich dienen. Um die Atomlagenabscheidung und das teilweise Rückätzen nacheinander durchführen zu können, kann der metallische Grundkörper zwischen den Reaktionskammern verfahren werden.
In einer weiteren Variante dieses Verfahrens wird das Atomlagenätzen als räumliches Atomlagenätzen durchgeführt. Das räumliche Atomlagenätzen zeichnet sich durch die Durchführung in mindestens zwei räumlich separierten Ätzbereichen aus. In jedem der Ätzbereiche läuft dabei eine der selbstterminierenden Teilreaktionen ab.
In einer weiteren Variante dieses Verfahrens wird das Atomlagenabscheiden als räumliches Atomlagenabscheiden durchgeführt. Bei einem räumlichen Atomlagenabscheidungsprozess erfolgt die Atomlagenabscheidung in mindestens zwei räumlich separierten ALD-Bereichen. In mindestens einem der ALD-Bereiche findet dabei die erste Teilreaktion, also die Reaktion mit dem Präkursor, in mindestens einem anderen der ALD-Bereiche die zweite Teilreaktion, also die Reaktion mit dem Co-Reaktanten, statt. Ein besonderer Vorteil der räumlichen Atomlagenabscheidung liegt in den kurzen Prozesszeiten.
Vorteile der räumlich separierten ALD-Bereiche und Ätzbereiche, insbesondere der räumlichen Atomlagenprozessierung, d.h. des Einsatzes des räumlichen Atomlagenätzens und/oder des räumlichen Atomlagenabscheidens, liegen in dem damit erzielten hohen Durchsatz, der einfachen Skalierbarkeit und den hohen Abscheidungs- und/oder Ätzraten. Die räumliche Atomlagenprozessierung kann bei Atmosphärendruck erfolgen und erlaubt besonders niedrige Prozesstemperaturen.
Vorzugsweise erfolgt das Abscheiden der Glättschicht mittels räumlicher Atomlagenabscheidung bei Atmosphärendruck in Kombination mit einem Trockenätzprozess und bevorzugt mittels derselben Vorrichtung, um zu vermeiden, dass die Glättschicht während des Verfahrens unerwünschten Verunreinigungen ausgesetzt ist.
In einer weiteren Variante dieses Verfahrens wird die Glättschicht nach dem Abscheiden poliert. Typischerweise ist die Oberflächenrauheit nach dem Abscheiden der Glättschicht so gering, dass das Substrat ohne Politur für die Herstellung eines reflektiven optischen Elements für die EUV-Lithographie eingesetzt werden kann. Falls die angestrebte Oberflächenrauheit nach dem Abscheiden noch nicht erzielt wurde oder um die Oberflächenrauheit weiter zu reduzieren, kann die Glättschicht aber zusätzlich poliert werden. Die Politur ist in diesem Fall jedenfalls weniger aufwendig als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren. Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit den Polierprozessen, die typischerweise zur Politur von Polierschichten auf metallischen Substraten eingesetzt werden, kompatibel; eine aufwendige Neuentwicklung oder Anpassung der Polierprozesse entfällt.
Bei einer weiteren Variante beträgt eine finale Dicke der Glättschicht weniger als 100 µm, bevorzugt weniger als 10 µm, besonders bevorzugt weniger als 1 µm. Die finale Dicke der Glättschicht bezeichnet die Dicke der Glättschicht nach dem Abschluss des Abscheidungsprozesses. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist bei der Durchführung des weiter oben beschriebenen Abscheidungsprozesses, bei dem mindestens ein Teil der Glättschicht mittels Atomlagenabscheidung abgeschieden wird, eine Glättschicht mit einer vergleichsweise geringen (finalen) Dicke ausreichend.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines reflektiven optischen Elements für die EUV-Lithographie, umfassend die Schritte: Herstellen eines Substrats gemäß dem Verfahren wie weiter oben beschrieben, sowie Abscheiden einer Beschichtung zur Reflexion von EUV-Strahlung auf dem Substrat.
Bei dem reflektiven optische Element für die EUV-Lithographie kann es sich beispielsweise um einen Facettenspiegel oder einen Umlenkspiegel einer Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage oder um einen Kollektorspiegel handeln.
In einer Variante dieses Verfahrens wird vor dem Abscheiden der Beschichtung zur Reflexion von EUV-Strahlung eine Strukturierungsschicht mittels Atomlagenabscheidung auf dem Substrat abgeschieden. Die Strukturierungsschicht hat bevorzugt eine Dicke von mehr als 1 µm, insbesondere von mehreren Mikrometern. Die Strukturierungsschicht kann insbesondere mittels mechanischer Bearbeitung, z.B. Fräsen, oder mittels Ätzprozessen in Kombination mit optischer Lithographie strukturiert werden.
In einer Variante dieses Verfahrens ist die Strukturierungsschicht zumindest teilweise, insbesondere vollständig aus mindestens einem Material gebildet, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Silizium, Germanium, Kohlenstoff, Bor, Titan, Zirkon, Niob, Tantal, Wolfram, Vanadium, deren Legierungen und Verbindungen, insbesondere deren Oxide, Carbide, Boride, Nitride und Silizide sowie Mischverbindungen, Edelmetalle, insbesondere Ruthenium, Rhodium, Palladium, Platin, Iridium, Osmium, Rhenium und deren Legierungen, vgl. auch die eingangs zitierte DE 10 2020 207 807 A1 .
In einer weiteren Variante dieses Verfahrens umfasst das Verfahren zusätzlich den Schritt: Strukturieren des metallischen Grundkörpers, der Glättschicht und/oder der Strukturierungsschicht zum Bilden einer Gitterstruktur. Bei der Gitterstruktur handelt es sich insbesondere um ein Beugungsgitter. Das Beugungsgitter kann beispielsweise dazu dienen, um unerwünschte Spektralanteile aus der an dem optischen Element reflektierten Strahlung zu filtern (sog. „Spectral Purity Filter“). Ein Verfahren zur Herstellung eines Spektralfilters in Form einer Gitterstruktur auf einem Spiegel für eine Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage ist in der DE 10 2018 220 629 A1 beschrieben.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein reflektives optisches Element für die EUV-Lithographie, hergestellt nach dem oben beschriebenen Verfahren. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann es sich bei dem optischen Element beispielsweise um ein optisches Element im Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage, beispielsweise um einen Facettenspiegel oder Umlenkspiegel, oder um einen Kollektorspiegel handeln, der in einem Strahlungsquellenmodul der Projektionsbelichtungsanlage angeordnet ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein EUV-Lithographiesystem, umfassend mindestens ein reflektives optisches Element, das wie oben beschrieben ausgebildet ist. Bei dem EUV-Lithographiesystem kann es sich insbesondere um eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie handeln.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt

1 eine schematische Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie im Meridionalschnitt,
2 eine schematische Darstellung der Herstellung eines Substrats für ein reflektives optisches Element für die EUV-Lithographie mittels eines Verfahrens, bei dem mittels eines Abscheidungsprozesses, der genau einen Atomlagenabscheidungsschritt und genau einen Rückätzschritt umfasst, eine Glättschicht auf einem metallischen Grundkörper abgeschieden wird,
3 eine schematische Darstellung einer Variante des in der 2 gezeigten Verfahrens, wobei der Rückätzschritt zu einer Verringerung der Oberflächenrauheit der Glättschicht führt,
4 eine schematische Darstellung einer Variante des in der 2 gezeigten Verfahrens, wobei der Abscheidungsprozess eine Vielzahl von Atomlagenabscheidungs- und Rückätzschritten umfasst,
5 eine schematische Darstellung eines Bearbeitungskopfs zur Abscheidung einer Glättschicht für die Herstellung eines Substrats mit dem erfindungsgemäßen Verfahren,
6 eine schematische Darstellung eines oberflächennahen Bereichs eines reflektiven optischen Elements für die EUV-Lithographie, das aus einem mittels dem erfindungsgenäßen Verfahren hergestellten Substrates gefertigt wurde, sowie
7 eine schematische Darstellung einer Variante des in der 6 gezeigten reflektiven optischen Elements, wobei das reflektive optische Element zusätzlich eine Strukturierungsschicht aufweist.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile eines EUV-Lithographiesystems in Form einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie von deren Bestandteilen ist hierbei nicht einschränkend zu verstehen.
Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- bzw. Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht.
Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung zeigt senkrecht aus der Zeichenebene heraus. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst ein Projektionssystem 10. Das Projektionssystem 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektorspiegel 17 gebündelt. Bei dem Kollektorspiegel 17 kann es sich um einen Kollektorspiegel mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektorspiegels 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektorspiegel 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektorspiegel 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektorspiegel 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt. Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Der erste Facettenspiegel 20 wurde ferner aus einem Substrat gefertigt, das mittels eines weiter unten beschriebenen Verfahrens hergestellt wurde. Alternativ oder zusätzlich könnten beispielsweise auch der zweite Facettenspiegel 22 und/oder der Umlenkspiegel 19 aus einem Substrat gefertigt worden sein, das mittels eines weiter unten beschriebenen Verfahrens hergestellt wurde.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly`s Eye Integrator) bezeichnet. Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
Das Projektionssystem 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst das Projektionssystem 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Bei dem Projektionssystem 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,4 oder 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, eine hochreflektive Beschichtung für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen.
In den 2 bis 4 ist die Herstellung eines Substrats 30 für ein hier nicht dargestelltes reflektives optisches Element für die EUV-Lithographie mittels eines Verfahrens gezeigt, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines metallischen Grundkörpers 31 und Abscheiden einer Glättschicht 32 auf dem metallischen Grundkörper 31 mittels eines Abscheidungsprozesses, der mindestens einen Atomlagenabscheidungsschritt umfasst. Gezeigt ist jeweils ein Querschnitt durch die Glättschicht 32 und die obersten Bereiche des metallischen Grundkörpers 31.
In 2 und 3 erfolgt die Abscheidung der Glättschicht 32 mittels eines Abscheidungsprozesses, der genau einen Atomlagenabscheidungsschritt und genau einen Rückätzschritt umfasst. Zunächst wird, wie in 2 und 3 auf der linken Seite gezeigt, mittels Atomlagenabscheidung die Glättschicht 32 abgeschieden. Anschließend wird, wie in 2 und 3 auf der rechten Seite gezeigt, die Glättschicht 32 teilweise rückgeätzt.
In 2 sind jeweils drei Momentaufnahmen zu Beginn 33, Mitte 33` und nach Abschluss 33" des Atomlagenabscheidungsschritts und zu Beginn 34, Mitte 34` und nach Abschluss 34" des Rückätzschritts gezeigt. Der Zeitverlauf ist durch zwei Pfeile 35 angedeutet.
Die Oberflächenrauheit der Oberfläche 36" der Glättschicht 32 nach Abschluss 33" des Atomlagenabscheidungsschritts ist dabei geringer als die Oberflächenrauheit der Oberfläche 36' der Glättschicht 32 mitten 33' im Atomlagenabscheidungsschritt, die wiederum geringer ist als die Oberflächenrauheit der Oberfläche 36 des metallischen Grundkörpers 31.
In 3 sind jeweils zwei Momentaufnahmen zu Beginn 37 und nach Abschluss 37` des Atomlagenabscheidungsschritts und zu Beginn 38 und nach Abschluss 38` des Rückätzschritts gezeigt. Der Zeitverlauf ist wie in 2 durch zwei Pfeile 39 angedeutet.
Zum einen ist dabei dargestellt, dass die Dicke d_A der im Atomlagenabscheidungsschritt zunächst abgeschiedenen Schicht 32 größer ist als die finale Dicke d, auf welche die Glättschicht 32 im Rückätzschritt rückgeätzt wird (vgl. auch 2). Die finale Dicke d der Glättschicht 32 beträgt typischerweise weniger als 100 µm, weniger als 10 µm oder weniger als 1 µm. Grundsätzlich kann die finale Dicke d der Glättschicht 32 aber auch größer als 100 µm sein. Die finale Dicke d der Glättschicht 32 wird an derjenigen Position gemessen, an der die Glättschicht 32 ihre maximale Dicke aufweist.
Zum anderen ist in 3 dargestellt, dass die Oberflächenrauheit durch den Rückätzschritt weiter verringert werden kann. Die Oberflächenrauheit der Oberfläche 40 der Glättschicht 32 nach Abschluss 38` des Rückätzschritts ist also geringer als die Oberflächenrauheit der Oberfläche 36" der Glättschicht 32 nach Abschluss 37` des Atomlagenabscheidungsschritts, die wiederum geringer als die Oberflächenrauheit der Oberfläche 36 des metallischen Grundkörpers 31 ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn das teilweise Rückätzen mittels Atomlagenätzen durchgeführt wird.
Die nachfolgend beschriebene 4 orientiert sich an 5 des Artikels „Prospects for Thermal Atomic Layer Etching Using Sequential, Self-Limiting Fluorination and Ligand-Exchange Reactions“ von S. George und Y. Lee, ACS Nano 10, 4889 (2016). In der Darstellung von 4 umfasst der Abscheidungsprozess mehr als einen Atomlagenabscheidungsschritt, sowie nach jedem Atomlagenabscheidungsschritt einen Rückätzschritt. Dargestellt sind insgesamt vier Momentaufnahmen 41,41',41'',41''' Eine erste Momentaufnahme 41 nach dem ersten Atomlagenabscheidungsschritt, eine zweite Momentaufnahme 41‘ nach dem ersten Rückätzschritt, eine dritte Momentaufnahme 41'' nach dem zweiten Atomlagenabscheidungsschritt, sowie eine vierte Momentaufnahme 41''' nach einer großen Zahl von Atomlagenabscheidungsschritten und Rückätzschritten.
Im ersten Atomlagenabscheidungsschritt bilden sich zunächst Wachstumskeime und davon ausgehend einige Inseln 42. Diese werden, wie in der zweiten Momentaufnahme 41' gezeigt, anschließend teilweise rückgeätzt. Während des zweiten Atomlagenabscheidungsschritts (Momentaufnahme 41'') bilden sich nun zufällig verteilte neue Wachstumskeime und daraus neue Inseln 43. Zudem wachsen die nach dem Rückätzen verbliebenen Inseln 42 wieder an. Schließlich bildet sich, wie in der vierten Momentaufnahme 41''' gezeigt, eine geschlossene, glatte und dünne Glättschicht 32.
Alternativ kann der weiter oben beschriebene Abscheidungsprozess auch keinen Rückätzschritt oder nicht nach jedem der Atomlagenabscheidungsschritte einen Rückätzschritt umfassen. Ferner kann der Abscheidungsprozess nach jedem der Atomlagenabscheidungsschritte und vor einem etwaigen Rückätzschritt einen Reduktionsschritt umfassen. Im Reduktionsschritt kann insbesondere im Atomlagenabscheidungsschritt abgeschiedenes SiN_x, SiO_x oder SiN_xO_yC_z zumindest teilweise zu Si reduziert werden. Zu diesem Zweck wird typischerweise eine stark reduzierende Atmosphäre, beispielsweise ein Plasma, verwendet, das Wasserstoff-Radikale aufweist. Alternativ kann der Reduktionsschritt gleichzeitig den Rückätzschritt darstellen. Beispielsweise kann in diesem Fall das (nicht stöchiometrische) SiN_xO_yC_z mit einem Trockenätz-Verfahren unter Verwendung einer reduzierenden Gasmischung, die beispielsweise CF₄/H₂ oder SF₆/CH₄/N₂ enthält, zumindest teilweise zu Si reduziert werden.
Die 5 zeigt einen Querschnitt eines Bearbeitungskopfes 44, der zur Abscheidung einer hier nicht dargestellten Glättschicht 32 auf einem metallischen Grundkörper 31 mittels des in 2 bis 4 beschriebenen Abscheidungsprozesses dient. Zur einfacheren Beschreibung ist in 5 ein kartesisches Koordinatensysteme x,y,z gezeigt.
Der Bearbeitungskopf 44 weist eine Bearbeitungsoberfläche 45 sowie Zuführungskanäle 46 und Abführungskanäle 47 auf. Mittels der Zuführungskanäle 46 werden Prozessmedien P,C,A und Inertgas I an die Bearbeitungsoberfläche 45 zugeführt. Mittels der Abführungskanäle 47 werden Reaktionsprodukte R, Prozessmedien P,C,A und Inertgas I von der Bearbeitungsoberfläche 45 abgeführt. Die in 5 nicht dargestellte Glättschicht 31, die mittels des Bearbeitungskopfes 44 abgeschieden wird, besteht zumindest teilweise aus SiO₂, sie kann jedoch auch zumindest teilweise aus einem anderen Material, beispielsweise aus Siliziumnitrid, bestehen. Bei den Prozessmedien handelt es sich um einen Si-Präkursor P, einen Co-Reaktanten C, sowie ein Ätzgas A. Als Si-Präkursoren können beispielsweise Aminosilane wie Tris(Dimethylamino)silan (3DMAS, CAS 15112-89-7) und Bis(Diethylamino)silan (BDEAS, CAS 27804-64-4), ggf. mit plasmaaktiviertem Sauerstoff als Co-Reaktant, sowie der Präkursor AP-LTO 330 mit Ozon als Co-Reaktant verwendet werden. Als Ätzgas kann beispielsweise Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff und/oder CF₄, optional auch plasmaunterstützt, eingesetzt werden. Auch verschiedene fluorhaltige Gasmischungen können als Ätzgase verwendet werden.
Entlang der Bearbeitungsoberfläche 45 werden im gezeigten Beispiel zwei ALD-Bereiche 48,48` und ein Ätzbereich 49 bereitgestellt. Die ALD-Bereiche 48,48` sind untereinander durch das Inertgas I separiert, um eine Reaktion von Präkursor P und Co-Reaktant C in der Gasphase zu vermeiden. Zudem sind die ALD-Bereiche 48,48` vom Ätzbereich 49 durch das Inertgas I separiert. In dem ersten ALD-Bereich 48 läuft die erste Teilreaktion, also die Reaktion mit dem Präkursor P ab, während in dem zweiten ALD-Bereich 48` die zweite Teilreaktion, also die Reaktion mit dem Co-Reaktanten C abläuft. Abweichend von der Darstellung können auch mehr als zwei ALD-Bereiche 48,48` und/oder mehr als ein Ätzbereich 49 bereitgestellt werden. Werden zwei oder mehr Ätzbereiche 49 bereitgestellt, kann das teilweise Rückätzen auch mittels eines räumlichen Atomlagenätzprozesses erfolgen. Im Fall mehrerer Ätzbereiche 49 sind diese jeweils auch untereinander räumlich separiert wie dies bei den ALD-Bereichen 48,48` der Fall ist.
Die Atomlagenabscheidung und das Rückätzen erfolgen mittels einer Relativbewegung 50 zwischen dem Bearbeitungskopf 44 und dem metallischen Grundkörper 31 und damit zwischen den ALD-Bereichen 48,48` und dem Ätzbereich 49 einerseits und dem metallischen Grundkörper 31 andererseits, wodurch zumindest Teilbereiche der zu beschichtenden Oberfläche des metallischen Grundkörpers 31 nacheinander dem ersten ALD-Bereich 48, dem zweiten ALD-Bereich 48` und dem Ätzbereich 49 ausgesetzt werden. Das Abscheiden mittels des Bearbeitungskopfes 44 erfolgt bei Atmosphärendruck, kann jedoch auch bei anderen Bedingungen erfolgen.
Alternativ zur Verwendung eines Bearbeitungskopfes 44 kann das Abscheiden auch mittels eines Reaktors erfolgen, der mehrere Reaktionskammern aufweist, wobei mindestens eine der Reaktionskammern als mindestens ein ALD-Bereich und mindestens eine weitere der Reaktionskammern als mindestens ein Ätzbereich dienen. Zwischen den Reaktionskammern kann auch ein Druckunterschied bestehen.
Die 6 zeigt einen Querschnitt durch einen oberflächennahen Bereich eines reflektiven optischen Elements 51 für die EUV-Lithographie. Bei dem dargestellten reflektiven optischen Element 51 handelt es sich um einen Spiegel, es kann sich dabei aber auch um ein anderes reflektives optisches Element handeln.
Das reflektive optische Element 51 ist aus einem Substrat 30 gefertigt, das mit dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Insbesondere weist das Substrat 30 eine Glättschicht 32 auf, die auf einem metallischen Grundkörper 31 mittels eines Abscheidungsprozesses abgeschieden wurde, der mindestens einen Atomlagenabscheidungsschritt umfasst. Zur Reflexion von EUV-Strahlung weist das reflektive optische Element 51 eine auf das Substrat 30 aufgebrachte reflektive Beschichtung 52 in Form eines Schichtstapels auf. Der Schichtstapel umfasst typischerweise zwischen 50 und 100 Doppelschichten 53. Stellvertretend sind hier zwei Doppelschichten 53 gezeigt. Jede Doppelschicht 53 umfasst dabei eine aus einem ersten Schichtmaterial bestehende erste Schicht 54 und eine aus einem zweiten Schichtmaterial bestehende zweite Schicht 54', die einen jeweils unterschiedlichen Realteil ihres Brechungsindexes aufweisen. Im dargestellten Fall handelt es sich bei dem ersten Schichtmaterial um Silizium, während es sich bei dem zweiten Schichtmaterial um Molybdän handelt, es können jedoch auch andere Materialien als Schichtmaterialien zum Einsatz kommen. Die Reflexion der EUV-Strahlung beruht im dargestellten Fall einer Beschichtung 52 zur Reflexion von EUV-Strahlung in Form eines Schichtstapels auf Interferenzeffekten. Alternativ kann die Beschichtung 52 auch nur wenige Schichten aufweisen und dazu dienen, EUV-Strahlung bei streifendem Einfall zu reflektieren.
Die 7 zeigt eine Variante des in der 6 dargestellten reflektiven optischen Elements 51 für die EUV-Lithographie, wobei zur Vereinfachung der Darstellung die Schichten des Schichtstapels nicht dargestellt sind, welcher die reflektierende Beschichtung 52 bildet. Abweichend zur 6 weist das hier dargestellte reflektive optische Element 51 eine Strukturierungsschicht 55 zwischen der Glättschicht 32 und der Beschichtung 52 zur Reflexion von EUV-Strahlung auf, wobei die Strukturierungsschicht 55 mittels Atomlagenabscheidung abgeschieden wurde. Die Strukturierungsschicht 55 kann zumindest teilweise, insbesondere vollständig aus mindestens einem Material gebildet sein, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Silizium, Germanium, Kohlenstoff, Bor, Titan, Zirkon, Niob, Tantal, Wolfram, Vanadium, deren Legierungen und Verbindungen, insbesondere deren Oxide, Carbide, Boride, Nitride und Silizide sowie Mischverbindungen, Edelmetalle, insbesondere Ruthenium, Rhodium, Palladium, Platin, Iridium, Osmium, Rhenium und deren Legierungen. Wie in 7 zu erkennen ist, wurde die Strukturierungsschicht 55 an ihrer Oberseite strukturiert, um eine Gitterstruktur 56 auszubilden. Die reflektierende Beschichtung 52 ist konform auf der Oberseite der Strukturierungsschicht 55 abgeschieden, sodass die Gitterstruktur 56 die Funktion eines Beugungsgitters übernimmt, das im gezeigten Beispiel dazu dient, unerwünschte Spektralanteile aus der an dem optischen Element 51 reflektierten Strahlung zu filtern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9541685 B2 [0008]
WO 2004/095086 A2 [0015]
US 2016/0086681 A1 [0015]
WO 2013/113537 A2 [0016]
DE 102020207807 A1 [0017, 0053]
WO 2019/007927 A1 [0038]
EP 3933882 A1 [0039]
DE 102018220629 A1 [0054]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Atomic Layer Deposition of Silicon Nitride Thin Films: A Review of Recent Progress, Challenges, and Outlooks" von X. Meng et al., Materials, 9, 1007 (2016) [0013]
„Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition of Silicon Nitride Using a Novel Silylamine Precursor" von J.-M. Park et al., ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 20665 (2016) [0024]
„Thermal and plasma enhanced atomic layer deposition of SiO₂ using commercial silicon precursors" von M. Putkonen et al., Thin Solid Films 558, 93 (2014) [0025]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Substrats (30) für ein reflektives optisches Element (51) für die EUV-Lithographie, umfassend die Schritte : - Bereitstellen eines metallischen Grundkörpers (31) und - Abscheiden einer Glättschicht (32) auf dem metallischen Grundkörper (31) mittels eines Abscheidungsprozesses, der mindestens einen Atomlagenabscheidungsschritt umfasst, in dem mindestens ein Teil der Glättschicht (32) mittels Atomlagenabscheidung abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheidungsprozess nach mindestens einem der Atomlagenabscheidungsschritte einen Rückätzschritt umfasst, in dem die Glättschicht (32) teilweise rückgeätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem der Atomlagenabscheidungsschritte jeweils SiO_x, SiN_x oder SiN_xO_yC_z mittels Atomlagenabscheidung abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Glättschicht (32) zumindest teilweise, insbesondere vollständig, aus SiO_x, SiN_xoder SiN_xO_yC_z gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheidungsprozess nach jedem Atomlagenabscheidungsschritt einen Reduktionsschritt umfasst, in dem das abgeschiedene SiO_x, SiN_x oder SiN_xO_yC_z zumindest teilweise zu Si reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach mindestens einem der Reduktionsschritte der Rückätzschritt durchgeführt wird, in dem die Glättschicht (32) teilweise rückgeätzt wird, oder dass der Reduktionsschritt den Rückätzschritt bildet, in dem die Glättschicht (32) teilweise rückgeätzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das teilweise Rückätzen mittels eines Trockenätzprozesses, bevorzugt mittels eines reaktiven Ionenätzprozesses und/oder mittels Atomlagenätzen durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest teilweise Abscheiden der Glättschicht (32) mittels Atomlagenabscheidung in mindestens einem Atomlagenabscheidungsbereich (48, 48`) erfolgt und der Rückätzschritt in mindestens einen Ätzbereich (49) erfolgt, der von dem mindestens einen Atomlagenabscheidungsbereich (48, 48`) räumlich separiert ist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Atomlagenätzen als räumliches Atomlagenätzen durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Atomlagenabscheiden als räumliches Atomlagenabscheiden durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glättschicht (32) nach dem Abscheiden poliert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine finale Dicke (d) der Glättschicht (32) weniger als 100 µm, bevorzugt weniger als 10 µm, besonders bevorzugt weniger als 1 µm beträgt.
Verfahren zum Herstellen eines reflektiven optischen Elements (51) für die EUV-Lithographie, umfassend die Schritte: Herstellen eines Substrats (30) gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, sowie Abscheiden einer Beschichtung (52) zur Reflexion von EUV-Strahlung auf dem Substrat (30).
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Abscheiden der Beschichtung (52) zur Reflexion von EUV-Strahlung eine Strukturierungsschicht (55) mittels Atomlagenabscheidung auf dem Substrat (30) abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierungsschicht (55) zumindest teilweise, insbesondere vollständig aus mindestens einem Material gebildet ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Silizium, Germanium, Kohlenstoff, Bor, Titan, Zirkon, Niob, Tantal, Wolfram, Vanadium, deren Legierungen und Verbindungen, insbesondere deren Oxide, Carbide, Boride, Nitride und Silizide sowie Mischverbindungen, Edelmetalle, insbesondere Ruthenium, Rhodium, Palladium, Platin, Iridium, Osmium, Rhenium und deren Legierungen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, zusätzlich umfassend den Schritt: Strukturieren des metallischen Grundkörpers (31), der Glättschicht (32) und/oder der Strukturierungsschicht (55) zum Bilden einer Gitterstruktur (56).
Reflektives optisches Element (51) für die EUV-Lithographie, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16.
EUV-Lithographiesystem (1), umfassend: mindestens ein reflektives optisches Element (51) nach Anspruch 17.