DE10319005A1

DE10319005A1 - Reflektives optisches Element, optisches System und EUV-Lithographievorrichtung

Info

Publication number: DE10319005A1
Application number: DE10319005A
Authority: DE
Inventors: Marco Dr. Wedowski
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2004-11-25
Also published as: JP2007507082A; US20110261343A1; WO2004097467A1; US8633460B2; US20090173895A1; US20060076516A1; JP4504358B2; US8003960B2

Abstract

Zur Erzielung optimaler Reflektivität auf optischen Elementen für den EUV- und weichen Röntgenwellenlängenbereich werden aus einer Mehrzahl von Schichten aufgebaute Multilayer eingesetzt. Kontamination bzw. Degradation der Oberfläche führt zu Abbildungsfehlern und Transmissionsverlusten. Bisher wurde versucht, einer negativen Veränderung der Oberfläche entgegenzuwirken, indem auf der Oberfläche des reflektiven optischen Elementes ein Deckschichtsystem vorgesehen wird, das die Oberfläche schützen soll. Der vorliegenden Erfindung liegt der Ansatz zugrunde, durch eine gezielte Wahl der Dickenverteilung des Deckschichtsystems, wobei mindestens eine Schicht des Deckschichtsystems einen Gradienten ungleich Null aufweist, den Einfluss der Oberflächendegradation handhabbar zu machen.

Description

Die Erfindung betrifft ein reflektives optisches Element, insbesondere für den extrem ultravioletten und weichen Röntgenwellenlängenbereich, mit einem Deckschichtsystem.
Ferner betrifft die Erfindung ein optisches System bzw. eine EUV-Lithographievorrichtung mit mindestens zwei reflektiven optischen Elementen, insbesondere für den extrem ultravioletten und weichen Röntgenwellenlängenbereich, mit jeweils einem Deckschichtsystem.
Zur Erzielung optimaler Reflektivität auf optischen Elementen für den EUV- und weichen Röntgenwellenlängenbereich werden aus einer Mehrzahl von Schichten aufgebaute Multilayer eingesetzt. Solche Multilayer sind aus periodischen Wiederholungen aufgebaut, wobei eine Periode im einfachsten Fall aus zwei Schichten besteht. In der Regel sollte das eine Schichtmaterial einen möglichst hohen Brechungsindex und geringe Absorption aufweisen, während das andere Schichtmaterial einen möglichst geringen Brechungsindex aufweisen sollte. Die Schicht mit dem hohen Brechungsindex und geringer Absorption wird auch Spacer genannt, die Schicht mit kleinem Brechungsindex wird auch Absorber genannt. Die Periodendicke sowie die Dicken der jeweils einzelnen Schichten werden in Abhängigkeit der Betriebswellenlänge, dem mittleren Einfallswinkel und der Winkelbandbreite der einfallenden Strahlung so gewählt, daß die über die bestrahlte Oberfläche integrierte Reflektivität maximiert wird. Als Deckschichtsystem wird der nicht mehr periodische, zur freien Grenzfläche hin abschließende Teil einer Multilayerbeschichtung bzw. eines optischen Elementes verstanden. Im einfachsten Fall handelt es sich dabei lediglich um die letzte einzelne Schicht.
Reflektive optische Elemente werden zum Beispiel in EUV-Lithographiegeräten zur Herstellung von Halbleiterbauelementen eingesetzt. Beim Betrieb sind sie sowohl einer Bestrahlung von bis zu 20 mW/mm² EUV-Intensität oder mehr, als auch einem Restgasanteil an Wasser, Sauerstoff und Kohlenwasserstoffen und anderen Restgasbestandteilen ausgesetzt. Auf bestrahlten Oberflächen adsorbierte Restgasbestandteile werden durch photoinduziert austretende Elektronen aufgrund der Bestrahlung der Oberfläche mit EUV-Photonen in reaktive Spaltprodukte aufgespalten. Dies führt in der Regel zu einer Degradation bzw. Kontamination z.B. durch Oxidation, Kohlenstoffablagerung, Interdiffusion, Materialabtrag u.ä. der Multilayeroberfläche. Diese Effekte führen zu Abbildungsfehlern und Transmissionsverlusten. Im schlimmsten Fall wird dadurch die gewünschte Abbildung völlig unterbunden. Beim Betrieb des EUV-Lithographiegerätes müssen also Regenerationszyklen vorgesehen werden, die nicht nur signifikant die Betriebskosten erhöhen, sondern im Extremfall zu einer irreversiblen Beschädigung führen und damit einen Austausch der betroffenen reflektiven optischen Elemente bedeuten können.
Bisher wird versucht, einer negativen Veränderung der Oberfläche entgegenzuwirken, indem auf der Oberfläche des reflektiven optischen Elementes ein Deckschichtsystem vorgesehen wird, das die Oberflächen schützen soll. Der prinzipielle Aufbau herkömmlicher reflektiver optischer Elemente wird in den 1a bis c skizziert. Dargestellt sind drei verschiedene Multilayersysteme 2. In 1a ist ein Multilayersystem 2 dargestellt, bei dem die Schichtdicken über sowohl die Tiefe des Multilayersystems 2 als auch über die Fläche konstant sind. In 1b ist ein Multilayersystem 2 dargestellt, bei dem zwar die Dickenverhältnisse einer Periode über die gesamte Tiefe konstant sind, aber in der Fläche eine nicht konstante Dickenverteilung vorliegt, das Multilayersystem 2 also einen lateralen Gradienten aufweist. In 1c weist das Multilayersystem 2 zwar keinen lateralen Gradienten auf, die Schichtdickenverteilung variiert aber über die Tiefe des Multilayersystems (so genannter Depth-Graded-Multilayer). Alle Multilayer sind auf ein Substrat 3 aufgebracht. Unter dem Multilayersystem 2 ist ein Teil des Substrats 3 als optisch formgebender Bereich 5, auch Passe genannt, ausgebildet. Die Passe 5 wird in erster Linie dazu benötigt, dem optischen Element 1 eine Form zu geben, die zu den gewünschten optischen Eigenschaften führt. An das Multilayersystem 2 schließt sich ein Deckschichtsystem 6 an, das in den 1a bis c aus zwei Abschnitten 7, 8 besteht, der eine Abschnitt 7 dient in der Regel der Phasenanpassung an das Multilayersystem oder dem Interdiffusionsschutz und der zweite Abschnitt 8 dient in der Regel dem eigentlichen Kontaminationsschutz. Die Grenzfläche 4 des Deckschichtsystems 6 zum Vakuum wird freie Grenzfläche 4 genannt.
Im Stand der Technik wurde bisher versucht, die Kontamination und Degradation der reflektiven optischen Elemente durch die Wahl ausgesuchter Deckschichtmaterialien positiv zu beeinflussen. So wird zum Beispiel in der US 6,228,512 vorgeschlagen, auf einem MoRu/Be-Multilayer eine Schutzschicht aus SiO₂, Zr₂O oder ZnO vorzusehen, die nicht mit Wasser reagiert. Insbesondere ZnO wird empfohlen, denn beim Aufbringen von Zn bildet sich eine nur 0,5 bis 0,6 nm dicke ZnO-Schicht, die den Multilayer hinreichend vor Oxidation schützt, ohne – wegen ihrer geringen Dicke – die Reflektivität signifikant zu verschlechtern.
In der US 5,958,605 wird ein besonderes Schutzschichtsystem für EUV-Multilayer vorgeschlagen, bei dem eine untere Schicht aus Silizium oder Beryllium vorgesehen ist, die direkt auf den Multilayer aufgebracht ist, und mindestens eine obere Schicht, die auf der unteren Schicht aufgebracht ist, wobei diese obere Schicht ein Material aufweist, das resistent gegen Oxidation und Korrosion ist und auch die darunter liegenden Schichten vor Oxidation schützt.
Die Schutzschichten gemäß US 5,958,605 und US 6,228,512 führen zwar zu einem Schutz gegen Degradation durch Sauerstoffeinfluss. Es kommt aber nach wie vor zu Kontamination durch kohlenstoffhaltige Stoffe. Diese führen zu unkontrollierten Reflektivitätsverlusten und Änderungen der Wellenfront.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein reflektives optisches Element bzw. ein entsprechendes optisches System bzw. ein EUV-Lithographiegerät zur Verfügung zu stellen, bei dem der negative Einfluss von Kontamination und Degradation möglichst gering ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein reflektives optisches Element gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, ein optisches System gemäß Anspruch 9 sowie ein EUV-Lithographiegerät gemäß Anspruch 10. Ferner wird diese Aufgabe durch ein Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 11 gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt der Ansatz zugrunde, nicht allein über die Materialauswahl, sondern über die Geometrie des Deckschichtsystems die allgemeine Degradation und speziell die Kontamination durch kohlenstoffhaltige Stoffe möglichst gering zu halten, bzw. ihren Einfluss handhabbar zu machen. Durch gezielte Wahl der Dickenverteilung des Deckschichtsystems, wobei mindestens eine Schicht des Deckschichtsystems einen Gradienten ungleich Null aufweisen sollte, kann gesteuert werden, an welchen Stellen der Oberfläche es zu wie viel Kontamination kommt. Dadurch wird die Kontamination berechenbar und lässt sich beim Betrieb oder der Konzeption von reflektiven optischen Elementen, optischen Systemen und EUV-Lithographievorrichtungen berücksichtigen.
Falls das reflektive optische Element ein Multilayersystem aufweist, ist vorteilhafterweise der in mindestens einer Dimension von Null verschiedene Gradient der zweidimensionalen Dickenverteilung des Deckschichtsystems ungleich dem Gradienten der zweidimensionalen Dickenverteilung des Multilayersystems. Dies trifft insbesondere auf Multilayersysteme mit lateralem Gradienten zu.
Falls das reflektive optische Element eine Passe aufweist, kann es von Vorteil sein, wenn die zweidimensionale Dickenverteilung des Deckschichtsystems derart ist, dass die freie Grenzfläche des reflektiven optischen Elements in mindestens einer Dimension die Form der Passe reproduziert. Durch die Dickenvariationen des Deckschichtsystems wird der laterale Gradient des Multilayersystems gerade kompensiert. Dies erleichtert interferometrische Kontrollen des reflektiven optischen Elementes. Außerdem kann dadurch gezielt die Phase der sich bei Reflektion ausbildenden stehenden Welle verschoben werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform variiert die zweidimensionale Dickenverteilung in mindestens einer Dimension monoton, vorzugsweise streng monoton, mit der Intensitätsverteilung der einfallenden Betriebsstrahlung. Dabei wird die Dickenverteilung des Deckschichtsystems an die elektrische Feldintensität am Ort der freien Grenzfläche der sich bei Reflexion ausbildenden stehenden Welle angepasst, um die Anzahl der photoinduzierten Elektronen gezielt zu modifizieren.
An Stellen hoher Strahlungsintensität treten vermehrt Photoelektronen aus, die die an der Oberfläche adsorbierten Restgasbestandteile in reaktive Produkte aufspalten, was zu verstärkter Kontamination bzw. Degradation der Oberfläche führt. Unter der Annahme, dass die freie Grenzfläche relativ zur stehenden Welle so positioniert ist, dass bei höherer Deckschichtdicke die elektrische Feldintensität abnimmt, wird nun in Bereichen hoher Bestrahlungsintensität eine besonders hohe Dicke des Deckschichtsystems vorgesehen. Dadurch wird lokal die elektrische Feldintensität der sich bei Reflexion ausbildenden stehenden Welle am Ort der freien Grenzfläche zum Vakuum modifiziert, so daß weniger Photoelektronen induziert werden. So kann zum Beispiel eine über die gesamte Oberfläche konstante Rate an Photoemission strahlungsintensitätsunabhängig eingestellt werden. Dadurch werden insbesondere im Dauereinsatz in Lithographiegeräten Abbildungsfehler aufgrund von Kontamination verringert oder ganz verhindert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die zweidimensionale Dickenverteilung des Deckschichtsystems derart, daß die Faltung der Intensitätsverteilung der einfallenden Betriebsstrahlung mit der normierten elektrischen Feldintensität (normiert auf Feldintensität 1) der sich bei Reflexion ausbildenden stehenden Welle am Ort der freien Grenzfläche eine lineare Verteilung, eine rotationssymmetrische Verteilung oder eine Überlagerung aus einer linearen und einer rotationssymmetrischen Verteilung (im Folgenden Degradationsprofil genannt) ergibt. Das Degradationsprofil entspricht dabei dem zweidimensionalen Photoemissionsprofil über die bestrahlte Oberfläche eines optischen Elementes mit einem Deckschichtsystem. Sowohl die Intensitätsverteilung der einfallenden Betriebsstrahlung als auch die normierte elektrische Feldintensität der sich bei Reflektion ausbildenden stehenden Welle am Ort der freien Grenzfläche lassen sich ausgehend von einer ersten Dickenverteilung des Deckschichtsystems bei definierten Deckschichtmaterialien und definierter Betriebswellenlänge errechnen. Durch Variation sowohl der Intensitätsverteilung der einfallenden Betriebsstrahlung als auch der normierten elektrischen Feldintensität der stehenden Welle bis die Faltung beider Größen mit dem angestrebten Ergebnis übereinstimmt, lässt sich durch Zurückrechnen die endgültige Dickenverteilung des Deckschichtsystems bestimmen. Bei der Faltung handelt es sich im einfachsten Fall von Degradation, der Kohlenstoffkontamination, um eine punktweise Multiplikation. Im allgemeinen Fall von Degradation ist diese Faltung eine räumliche und zeitliche Integration des obigen Produktes multipliziert mit einer degradationsprozessabhängigen Funktion.
Der besondere Vorteil besteht darin, daß lineare und rotationssymmetrische Gradienten durch Aktuatoren, auf denen die optischen Elemente gegebenenfalls gelagert sein können, kompensiert werden können. Das Kompensieren geometrischer Fehler von optischen Elementen mittels Aktuatoren ist seit langem weit verbreitet. Durch Modifizieren der Photoemissionsrate durch verschiedene Deckschichtsystemdicken und Kompensieren der verbleibenden Gradienten durch Aktuatoren können Abbildungsfehler vermieden werden.
Besonders bevorzugt ist dabei ein Degradationsprofil derart, dass an jedem Punkt der Oberfläche mit steigender Dicke des Deckschichtsystems dessen Wert abnimmt, d.h. an jedem Punkt der Oberfläche des reflektiven optischen Elementes bei vortretender freier Grenzfläche aufgrund von Kontamination die Photoemissionsintensität abnimmt, wobei das Vortreten der freien Grenzfläche einer Schichtdickenzunahme entspricht. Ansonsten hätte man den Effekt, dass bei durch Kontamination steigender Dicke die Wahrscheinlichkeit für die Zunahme der Kontamination zusätzlich steigen würde. Dies hängt mit der Phasenlage der stehenden Welle relativ zur freien Grenzfläche zusammen, die zur Verhinderung von zu starker Kontamination immer so gewählt werden sollte, dass bei zunehmender Deckschichtdicke die Intensität der stehenden Welle am Ort der freien Grenzfläche abnimmt. Im Falle der Degradation aufgrund von Schichtabtrag ist die Phasenlage gerade umgekehrt einzustellen.
Bei optischen Systemen mit zwei oder mehr reflektiven optischen Elementen bzw. bei entsprechenden EUV-Lithographievorrichtungen lassen sich Deckschichtsysteme mit Dickengradienten und/oder unterschiedlichen Deckschichtmaterialien dahingehend nutzen, daß für jedes optische Element spezifisch eingestellt werden kann, welches zweidimensionales Photoelektronenemissionsprofil es haben soll und damit, welches Degradationsprofil es haben soll. Insbesondere bietet sich an, nach einfallender Strahlungsintensität und Wellenlängenband zu differenzieren. Spiegel am Anfang des Strahlenganges werden mit einer hohen Strahlungsintensität belastet und weisen ein breites Wellenlängenband auf. Diese reflektiven optischen Elemente würde man unter einem gewissen Reflektivitätsverlust darauf optimieren, daß der Photostrom möglichst gering und über die Fläche konstant ist, um deren Lebensdauer zu verlängern. Reflektive optische Elemente am Ende des Strahlenganges, die für die eigentliche Abbildung genutzt werden, werden schmalbandig und nur mit einer geringen Strahlungsintensität belastet. Diese würden auf eine hohe Reflektivität optimiert werden. Denn wegen der insgesamt niedrigeren Intensitäten würde sich die Emission von Photoelektronen weniger auswirken und relativ zu weniger Kontamination führen. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß eine ungefähr einheitliche Lebensdauer für einzelne Gruppen von reflektiven optischen Elementen eines optischen Systems bzw. einer EUV-Lithographievorrichtung eingestellt werden kann.
Mithilfe der erfindungsgemäßen reflektiven optischen Elemente bzw. optischen Systeme bzw. EUV-Lithographievorrichtungen hergestellte Halbleiterbauelement haben den Vorteil, dass sie mit geringeren Ausschussquoten und niedrigeren Kosten hergestellt werden können. Denn einerseits wird durch die beherrschbare Degradation die Abbildungsqualität höher, andererseits können bei den Vorrichtungen längere Lebensdauern erreicht werden.
Die Erfindung soll anhand der folgenden Beispiele näher erläutert werden. Dazu zeigen
1a–c reflektive optische Elemente nach dem Stand der Technik;
2a die zweidimensionale Intensitätsverteilung einfallender EUV-Strahlung;
2b die Dickenverteilung bzw. die EUV-Strahlungsintensitätsverteilung in y-Richtung des Deckschichtsystems eines ersten reflektiven optischen Elementes;
2c die Dickenverteilung bzw. die EUV-Strahlungsintensitätsverteilung in x-Richtung des Deckschichtsystems eines ersten reflektiven optischen Elementes;
3a–h die normierte elektrische Feldintensität bzw. die Reflektivität einer sich bei Reflektion unter einem festen Einfallswinkel ausbildenden stehenden Welle an dem ersten reflektiven optischen Element in Abhängigkeit von der Wellenlänge bzw. der Deckschichtsystemtiefe für unterschiedlich Lagen der freien Grenzfläche des ersten reflektiven optischen Elements;
4a das resultierende Photoemissionsprofil aus einem ersten reflektiven optischen Element in zwei Dimensionen;
4b das Photoemissionsprofil aus 4a in y-Richtung;
4c das Photoemissionsprofil aus 4a in x-Richtung;
5a die zweidimensionale Intensitätsverteilung einfallender EUV-Strahlung;
5b die Dickenverteilung bzw. die EUV-Strahlungsintensitätsverteilung in y-Richtung des Deckschichtsystems eines zweiten reflektiven optischen Elementes;
5c die Dickenverteilung bzw. die EUV-Strahlungsintensitätsverteilung in x-Richtung des Deckschichtsystems eines zweiten reflektiven optischen Elementes;
6a–h die normierte elektrische Feldintensität bzw. Reflektivität einer sich bei Reflektion unter einem festen Einfallswinkel ausbildenden stehenden Welle an dem zweiten reflektiven optischen Element in Abhängigkeit von der Wellenlänge bzw. der Deckschichtsystemtiefe für unterschiedliche Lagen der freien Grenzfläche des zweiten reflektiven optischen Elements;
7a das resultierende Photoemissionsprofil aus einem zweiten reflektiven optischen Element in zwei Dimensionen;
7b das Photoemissionsprofil aus 7a in y-Richtung;
7c das Photoemissionsprofil aus 7a in x-Richtung;
8a die zweidimensionale Intensitätsverteilung einfallender EUV-Strahlung;
8b die Dickenverteilung bzw. die EUV-Strahlungsintensitätsverteilung in y-Richtung des Deckschichtsystems eines dritten reflektiven optischen Elementes;
8c die Dickenverteilung bzw. die EUV-Strahlungsintensitätsverteilung in x-Richtung des Deckschichtsystems eines dritten reflektiven optischen Elementes;
9a–h die normierte elektrische Feldintensität bzw. Reflektivität einer sich bei Reflektion unter einem festen Einfallswinkel ausbildenden stehenden Welle an dem dritten reflektiven optischen Element in Abhängigkeit von der Wellenlänge bzw. der Deckschichtsystemtiefe für unterschiedliche Lagen der freien Grenzfläche des dritten reflektiven optischen Elements;
10a das resultierende Kohlenstoff-Kontaminationsprofil aus einem dritten reflektiven optischen Element in zwei Dimensionen;
10b das Kontaminationsprofil aus 10a in y-Richtung und
10c das Kontaminationsprofil aus 10a in x-Richtung.
Die 1a bis c wurden bereits erläutert.
In den 2 bis 4 wird eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Elementes beschrieben.
In 2a ist die zweidimensionale Intensitätsverteilung der Strahlung dargestellt, mit der das reflektive optische Element benutzt werden soll. Die Intensität nimmt von außen zur Mitte hin zu.
In den 2b und 2c ist der Intensitätsverlauf entlang der x- und y-Richtung entsprechend der in 2a eingezeichneten gestrichelten Linien dargestellt. Dieser Intensitätsverlauf in xy-Richtung entspricht in monotoner Weise dem Dickenverlauf des Deckschichtsystems. Dort, wo eine hohe Strahlungsintensität auf das reflektive optische Element fällt, ist auch das Deckschichtsystem besonders dick. Dort, wo die Intensität geringer ist, ist auch das Deckschichtsystem dünner. Entsprechend den 1a–c bezieht sich die mit 7 bezeichnete Dickenverteilung auf den unteren Abschnitt des Deckschichtsystems und die mit 8 bezeichnete Dickenverteilung auf den oberen Abschnitt des Deckschichtsystems.
Wie in den 3b, d, f, h zu sehen, handelt es sich bei dem konkreten reflektiven optischen Element um einen Silizium-Molybdän-Multilayer mit MoSi₂-Zwischenschichten und einem Deckschichtsystem 6 aus einem unterem Abschnitt 7 aus MoSi₂, Molybdän und Ruthenium. Die Kohlenstoffschicht entspricht dem oberen Deckschichtsystemabschnitt 8.
In den 3a, c, e, g ist in Abhängigkeit der eingestrahlten Wellenlänge die Reflektionskurve sowie die normierte elektrische Feldintensität der sich bei Reflexion ausbildenden stehenden Welle am Ort der freien Grenzfläche aufgetragen. Gestrichelt ist die Lage der Betriebswellenlänge eingezeichnet. In beliebigen Einheiten beträgt die normierte elektrische Feldintensität am Ort der freien Grenzfläche in 3a 10 Einheiten, in 3c 7 Einheiten, in 3e 4 Einheiten und in 3g 1 Einheit. In den 3b, d, f, h sind die normierten elektrischen Feldintensitäten bei der Betriebswellenlänge in Abhängigkeit der Lage der stehenden Welle relativ zu den einzelnen Schichten bzw. zu der freien Grenzfläche zum Vakuum eingezeichnet. Dabei gehören jeweils 3a und b, 3c und d, 3e und f sowie 3g und h zusammen.
Relativ zur Intensitätsverteilung der einfallenden Strahlung bzw. zur Dickenverteilung des reflektiven optischen Elementes liegen die gezeigten Stellen auf der in 2a eingezeichneten Geraden. Dabei befinden sich 3a, b am Rande der Verteilung, wo die Deckschichtdicke 5 nm beträgt. Bei den 3c, d beträgt die Deckschichtdicke 6 nm, bei den 3e, f 7 nm und bei den 3g und h 8 nm. Dort ist sowohl die Strahlungsintensität als auch die Schichtdicke am höchsten.
Das resultierende Photoemissionsprofil lässt sich durch Multiplikation des normierten Feldintensitätswertes der stehenden Welle mit dem Wert der Strahlungsintensität an dieser Stelle abschätzen. Bei den 3a, b beträgt die Intensität der EUV-Strahlung 1 Einheit, bei den 3c, d 1,5 Einheiten, bei den 3e, f 2,5 Einheiten und bei den 3g und h 10 Einheiten. Daraus ergibt sich ein über die gesamte Fläche konstantes Photoemissionsprofil von 10 Einheiten. Dieses Profil ist zweidimensional in 4a und entlang der gestrichelten Linie in y-Richtung in 4b und in x-Richtung in 4c dargestellt.
Das über die gesamte Oberfläche konstante Photoemissionsprofil wird durch eine Abnahme der relativen Reflektivität zur Mitte hin erkauft. Die Reflektivität sinkt von 68,8 % am Rand auf 65 % im Intensitätsmaximum. Dies wird aber durch die Intensitätsverteilung überkompensiert, was im optischen Design des Gesamtsystems geeignet zu berücksichtigen ist. Ein zeitlich veränderlicher Reflektivitätsverlust durch das Aufwachsen einer starken und inhomogenen Kontamination wäre für die Ausleuchtung des Wafers und die Wellenfronteigenschaften erheblich ungünstiger.
Es ist im Übrigen zu beachten, daß die Phasenlage der stehenden Welle relativ zur freien Grenzfläche des reflektiven optischen Elements günstig gewählt werden muß. Im Gegensatz zum gezeigten Beispiel (3b, d, f, h) würde bei einer Phasenverschiebung um eine halbe Periode mit zunehmender Schutzschichtdicke auch die normierte elektrische Feldintensität der stehenden Welle am Ort der freien Grenzfläche zunehmen und somit die Kontamination im Verlauf der Zeit noch verstärkt werden.
In den 5 bis 7 wird ein zweites Ausführungsbeispiel des reflektiven optischen Elementes erläutert. Dort wird von einer homogenen Intensitätsverteilung 9 der einfallenden Strahlung ausgegangen (5a). Allerdings handelt es sich bei dem reflektiven optischen Element um eines mit einem lateralen Gradienten im Multilayersystem. Darauf wird, wie aus 5b, c ersichtlich, ein Deckschichtsystem mit einer Dickenverteilung aufgebracht. Das Multilayersystem mit lateralem Gradienten ist auf einem Substrat aufgebracht, welches eine ebene Passe aufweist. Die Beschichtung mit dem in 5b, c dargestellten Deckschichtsystem führt dazu, daß die freie Grenzfläche die Passe reproduziert. Es wird also die Dickenvariation des Multilayersystems durch die Dickenvariation der Deckschichten exakt kompensiert.
Die Situation bezüglich der in 5a eingezeichneten Positionen 1, 2, 3, 4 ist in den 6a, b, 6c, d, 6e, f und 6g, h dargestellt. Die Intensität der Strahlung beträgt durchgehend 1 Einheit, der normierte elektrische Feldintensitätswert der stehenden Welle beträgt in 6a 10 Einheiten, in 6c 7 Einheiten, in 6c 4 Einheiten und in 6g 1 Einheit.
Das resultierende Photoemissionsprofil ist in den 7a bis c dargestellt und weist an Position 1 einen Wert von 10 Einheiten, an Position 2 7 Einheiten, an Position 3 4 Einheiten und an Position 4 1 Einheit auf. Zwar ist nun das Kontaminationsprofil für dieses spezielle optische Element nicht konstant, es ist aber berechenbar und kann daher bei der Konfiguration optischer Systeme berücksichtigt werden. Darüber hinaus ist dieses reflektive optische Element für optischinterferometrische Kontrollen seines Aufbaus besonders geeignet. Außerdem kann es gezielt in einem optischen System als Phasenschieber benutzt werden.
In den 8 bis 10 ist eine dritte Ausführungsform des reflektiven optischen Elementes dargestellt. Besagtes reflektives optisches Element soll mit einer Strahlung verwendet werden, deren Intensitätsverteilung weder linear noch rotationssymmetrisch, sondern beispielsweise elliptisch ist. Indem in y-Richtung eine konstante Deckschichtdicke eingehalten wird (8b gestrichelt) und in x-Richtung die Schichtdickenverteilung monoton mit der Intensitätsverteilung variiert (8c gestrichelt), erhält man im Ergebnis ein rotationssymmetrisches Kohlenstoff-Kontaminationsprofil (10a bis c).
In den 9a bis h wird die Situation an den in 8a eingezeichneten Positionen 1 bis 4 dargestellt. Bei einer Schichtdicke von 5 nm (9a, b) hat die stehende Welle einen normierten elektrischen Feldintensitätswert von 10 Einheiten und die Intensität beträgt ebenfalls 10 Einheiten. Dies ergibt einen Wert für die Photoemission von 100 Einheiten. Bei einer Schichtdicke von 6 nm beträgt der normierte elektrische Feldintensitätswert der stehenden Welle 7 Einheiten und die Intensität 7 Einheiten. Dies ergibt einen Wert für die Photoemission von 49 Einheiten. Bei einer Schichtdicke von 7 nm beträgt der normierte elektrische Feldintensitätswert der stehenden Welle 4 Einheiten und die Intensität ebenfalls 4 Einheiten. Dies führt zu einer Photoemission von 16 Einheiten. Bei einer Dicke von 8 nm beträgt der normierte elektrische Feldintensitätswert der stehenden Welle 1, der Wert der Intensität 1 Einheit und insgesamt der Wert für die Photoemission ebenfalls 1 Einheit. Durch die spezielle Dickenverteilung des Deckschichtsystems wird also das Kontaminationsprofil in y-Richtung gestaucht, während es in x-Richtung beibehalten wird, so daß das Profil, wie in 10a–c gezeigt, von einer elliptischen Form in eine rotationssymmetrische Form überführt werden kann. Das rotationssymmetrische Profil kann mittels Aktuatoren durch eine Bewegung des reflektiven optischen Elementes in Richtung der Oberflächennormalen kompensiert werden, so daß sich keine Auswirkungen auf die Abbildungseigenschaften ergeben.
Ein analoges Vorgehen vermittels geeigneter Einstellung der Dickenverteilung des Deckschichtsystems zur Erzielung linearer Gradienten ist möglich.
Weiterhin ist denkbar, daß vermittels geeigneter Einstellung der Dickenverteilung des Deckschichtsystems eine Reinigungswirkung erzielt wird, die allenfalls lineare oder rotationssymmetrische (und damit aktuatorkorrigierbare) Degradationen hinterläßt.

Claims

Reflektives optisches Element (1), insbesondere für den extremen ultravioletten und weichen Röntgenwellenlängenbereich, mit einem Deckschichtsystem, dadurch gekennzeichnet, daß die zweidimensionale Dickenverteilung des Deckschichtsystems (6) in mindestens einer Dimension einen Gradienten ungleich Null aufweist.
Reflektives optisches Element (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektive optische Element (1) ein Multilayersystem (2) aufweist und der Gradient der zweidimensionalen Dickenverteilung des Deckschichtsystems (6) ungleich dem Gradienten der zweidimensionalen Dickenverteilung des Multilayersystems (2) ist.
Reflektives optisches Element (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektive optische Element (1) eine Passe (5) aufweist und die zweidimensionale Dickenverteilung des Deckschichtsystems (6) derart ist, dass die freie Grenzfläche (4) des reflektiven optischen Elementes (1) in mindestens einer Dimension die Form der Passe (5) reproduziert.
Reflektives optisches Element (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweidimensionale Dickenverteilung in mindestens einer Dimension monoton mit der Intensitätsverteilung (3) der einfallenden Betriebsstrahlung variiert.
Reflektives optisches Element (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweidimensionale Dickenverteilung derart ist, dass die Faltung der Intensitätsverteilung der einfallenden Betriebsstrahlung mit der normierten elektrischen Feldintensität der sich bei Reflexion ausbildenden stehenden Welle an der freien Grenzfläche (4) (Degradationsprofil) eine lineare Verteilung ergibt.
Reflektives optisches Element (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweidimensionale Dickenverteilung derart ist, dass die Faltung der Intensitätsverteilung der einfallenden Betriebsstrahlung mit der normierten elektrischen Feldintensität der sich bei Reflexion ausbildenden stehenden Welle an der freien Grenzfläche (4) (Degradationsprofil) eine rotationssymmetrische Verteilung ergibt.
Reflektives optisches Element (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweidimensionale Dickenverteilung derart ist, dass die Faltung der Intensitätsverteilung der einfallenden Betriebsstrahlung mit der normierten elektrischen Feldintensität der sich bei Reflexion ausbildenden stehenden Welle an der freien Grenzfläche (4) (Degradationsprofil) eine Überlagerung einer linearen und einer rotationssymmetrischen Verteilung ergibt.
Reflektives optisches Element (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die sich aus der Faltung ergebende Verteilung derart ist, dass an jedem Punkt der Oberfläche mit steigender Dicke des Deckschichtsystems (6) der Wert dieser Verteilung abnimmt.
Optisches System mit mindestens zwei reflektiven optischen Elementen (1), insbesondere für den extremen ultravioletten bis weichen Röntgenwellenlängenbereich, mit jeweils einem Deckschichtsystem (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichtsysteme (6) unterschiedliche Materialien und/oder unterschiedliche zweidimensionale Dickenverteilungen aufweisen, wobei die Dickenverteilung mindestens eines Deckschichtsystems (6) in mindestens einer Dimension einen Gradienten ungleich Null aufweist.
EUV-Lithographievorrichtung mit mindestens zwei reflektiven optischen Elementen (1), insbesondere für den extremen ultravioletten bis weichen Röntgenwellenlängenbereich, mit jeweils einem Deckschichtsystem (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichtsysteme (6) unterschiedliche Materialien und/oder unterschiedliche zweidimensionale Dickenverteilungen aufweisen, wobei die Dickenverteilung mindestens eines Deckschichtsystems (6) in mindestens einer Dimension einen Gradienten ungleich Null aufweist.
Halbleiterbauelement hergestellt mit optischen Elementen nach Anspruch 1 bis 8, einem optischen System nach Anspruch 9 oder einer EUV-Lithographievorrichtung nach Anspruch 10.