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WO2015107116A1 - Euv-spiegel und optisches system mit euv-spiegel - Google Patents

Euv-spiegel und optisches system mit euv-spiegel Download PDF

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WO2015107116A1
WO2015107116A1 PCT/EP2015/050687 EP2015050687W WO2015107116A1 WO 2015107116 A1 WO2015107116 A1 WO 2015107116A1 EP 2015050687 W EP2015050687 W EP 2015050687W WO 2015107116 A1 WO2015107116 A1 WO 2015107116A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
group
thickness
thicknesses
layer thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2015/050687
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Schicketanz
Oliver Dier
Sebastian Strobel
Ralf Winter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Priority to JP2016564397A priority Critical patent/JP6527883B2/ja
Publication of WO2015107116A1 publication Critical patent/WO2015107116A1/de
Priority to US15/215,123 priority patent/US10203435B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/0891—Ultraviolet [UV] mirrors
    • G—PHYSICS
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    • G02—OPTICS
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    • G02B5/0816—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/0816—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers
    • G02B5/085—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers at least one of the reflecting layers comprising metal
    • G02B5/0875—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers at least one of the reflecting layers comprising metal the reflecting layers comprising two or more metallic layers
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/06—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators
    • G21K1/062—Devices having a multilayer structure

Definitions

  • the invention relates to an EUV mirror according to the preamble of claim 1 and to an optical system having an EUV mirror according to the preamble of claim 16.
  • a preferred field of application is EUV microlithography.
  • Other applications include EUV microscopy and EUV mask metrology.
  • Masks for microlithography are nowadays predominantly microlithographic projection exposure methods.
  • masks (reticles) or other pattern-generating devices are used which carry or form the pattern of a structure to be imaged, e.g. a line pattern of a layer (layer) of a semiconductor device.
  • the pattern is positioned in a projection exposure apparatus between a lighting system and a projection lens in the region of the object plane of the projection lens and illuminated with an illumination radiation provided by the illumination system.
  • the radiation changed by the pattern passes through the projection objective as projection radiation, which images the pattern onto the substrate to be exposed, coated with a radiation-sensitive layer whose surface lies in the image plane of the projection objective that is optically conjugate to the object plane.
  • optical systems In order to be able to produce ever finer structures, optical systems have been developed in recent years which operate at moderate numerical apertures and achieve high resolving power essentially by the short wavelength of the electromagnetic radiation from the extreme ultraviolet range (EUV) used, in particular at working wavelengths in the range between 5 nm and 30 nm.
  • EUV extreme ultraviolet range
  • EUV lithography Radiation from the extreme ultraviolet range can not be focused or guided by refractive optical elements because the short wavelengths are absorbed by the known optical materials transparent at higher wavelengths. Therefore, mirror systems are used for EUV lithography.
  • a class of EUV mirrors operates at relatively high incidence angles of the incident radiation, that is, grazing incidence (grazing incidence). cidence) according to the principle of total reflection.
  • multi-layer mirrors are used for vertical or almost vertical incidence of radiation.
  • Such a mirror (EUV mirror) which has a reflective effect on radiation from the EUV region, has a substrate on which is applied a multilayer multilayer coating which has a reflective effect for radiation from the extreme ultraviolet region (EUV) and has many layer pairs having alternating low refractive and high refractive layer material.
  • Layer pairs for EUV mirrors are often built up with the layer material combinations molybdenum / silicon (Mo / Si) or ruthenium / silicon (Ru / Si).
  • the reflectivity or reflectivity of multilayer mirrors depends strongly on the angle of incidence and on the wavelength of the incident EUV radiation.
  • a high maximum value of the reflectivity can be achieved if the multi-layer arrangement consists essentially of a periodic layer sequence with a multiplicity of identical layer pairs.
  • a relatively small half width (fill width at half maximum, FWH M) of the reflectivity curve then results.
  • the multi-layer arrangement comprises a plurality of layer groups, each of which has a periodic sequence of at least two individual layers of different materials forming a period The number of periods and the thickness of the periods of the individual layer groups decrease from the substrate to the surface
  • An exemplary embodiment has three different layer groups: This layer structure is intended to ensure that, on the one hand, the peak wavelengths of the reflection maxima of the respective layer groups are shifted from the substrate to the surface towards shorter wavelengths, so that a broader reflection peak can be achieved by superposing the reflection of the individual layer groups of the whole ystems is generated.
  • all layer groups can be approximately equal to the reflectivity of the contribute to the overall system. In this way, a nearly constant reflectivity over a large wavelength range or angle range
  • EUV mirrors with aperiodic multi-layer arrangement are also known from WO 2009/043374 A1.
  • the multi-layer arrangement has a protective layer ("capping layer") on the radiation entrance side.
  • the layer thicknesses of individual layers vary chaotically in at least one subregion of the multilayer layer arrangement.
  • Wideband EUV mirrors for vertical or nearly vertical incidence of radiation are known from the prior art, which have a multi-layer arrangement with different groups of layer pairs.
  • a near-surface layer group (surface layer film group) is arranged on the radiation entrance side of the multi-layer layer arrangement. Opposite the radiation entrance side follows an additional layer (additional layer). This is followed by a deeper group of layer pairs (deep layer film group) in the direction of the substrate.
  • the reflectivity of the near-surface layer group is higher than the reflectivity of the substrate near deeper layer group and the reflected radiation is phase-shifted due to the presence of the additional layer so that a Reflektellessmaximum value (reflectivity peak value) of the entire multi-layer layer arrangement is lower and the reflectivity to the peak wavelength is higher than in the absence of the additional layer.
  • the optical layer thickness of the additional layer should correspond to approximately one quarter of the wavelength of the EUV radiation (ie ⁇ / 4) or half the period thickness of the multi-layer layer arrangement or this value plus an integral multiple of the period thickness.
  • the invention provides an EUV mirror having the features of claim 1. Furthermore, an optical system with an EUV mirror having the features of claim 16 is provided. Advantageous developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated herein by reference.
  • the first layer group has a sufficiently high number of first layer pairs which together form a plurality of interfaces between relatively high refractive and relatively low refractive layer material, which each reflect a portion of the incident EUV radiation, so that the first layer group acts in total for the radiation reflective and makes a substantial contribution to the overall reflectivity of the multi-layer arrangement.
  • the first group of layers has at least ten first pairs of layers. It is also possible for considerably more than ten first layer pairs to be provided, for example 15 or more, or 20 or more, or 30 or more, or 50 or more first layer pairs.
  • a pair of layers each comprise a first layer of a relatively high-refractive layer material and a second layer of a relatively low-refractive layer material.
  • Such layer pairs are also referred to as "period", “double layer” or “bilayer” and can be characterized by a period thickness, which in this application corresponds to the sum of the (geometrical or optical) layer thicknesses of all layers of a first layer pair to the two layers of relatively high refractive or relatively low refractive layer material still have one or more further layers, for example, an intermediate barrier layer to reduce the interdiffusion between adjacent layers.
  • the nominal layer thicknesses of one of the layer materials are definable by a single monotonous first layer thickness function as a function of the period number, while the layer thicknesses of the other of the layer materials (second layer material or first layer material) depend on the period number according to a second Schichtdickenverlaufsfunktion varies.
  • Period number here refers to a numbering of the immediately consecutive periods or pairs of layers starting on the side facing the substrate and ending at the radiation entrance side of the first group of layers.
  • the period number can also be referred to as a layer pair number
  • the nominal layer thicknesses of the individual layers The actual layer thicknesses do not have to correspond to the mathematically exact function values of the layer thickness progression function (ie, the nominal layer thicknesses) of the layer thickness profile function of the respective layer (period number or layer pair number)
  • the actual layer thicknesses may rather deviate within the scope of manufacturing tolerances from the functional value resulting from the respective layer thickness profile function. Manufacturing tolerances can be for each individual layer, for example in the range of 5% or at most 10% of the absolute layer thickness of the single layer.
  • the (nominal) layer thicknesses follow a simply monotonous first layer thickness profile function.
  • the layer thicknesses which follow the monotonous first Schichtdickenverlaufsfunktion thus do not vary arbitrarily or in a complicated way, but follow a certain, relatively easy parametrisierbaren systematics. For example, such a system makes it easier to deduce manufacturing errors from measurements. Furthermore, for example, the layer roughness of a layer can be better adjusted and / or controlled if the layer thickness of this layer material follows a monotonous first layer thickness profile function.
  • a coating system can change over time during the entire coating process, that is to say during the production of the successive individual layers of a multilayer coating arrangement, with regard to a number of properties relevant to the coating result.
  • This normally makes it difficult to deduce the film thicknesses of the individual layers from the results of measurements, for example reflectivity measurements.
  • a linear error of the layer thickness results, so that the size of the error depends on the design layer thickness (ie the nominal layer thickness).
  • a linear drift of the individual layer thicknesses may occur due to changes in the coating system during the coating, so that, for example, instead of a layer thickness of a selected layer material that is constant over many layer pairs, a gradual increase or decrease in the layer thicknesses of this layer material increases with increasing distance from the substrate results.
  • the first layer thickness function is a linear function, then these two effects need not be determined separately so that it is possible to more easily interpret the results of the measurements. If, on the other hand, the nominal layer thicknesses did not follow a monotonous layer thickness progression function, then both errors would have to be known separately in order to be able to determine the correct layer thicknesses.
  • the layer thickness of the other layer material should vary depending on the layer pair number according to a second Schichtdickenverlaufsfunktion, so that result for this other layer material within the first layer group differences in layer thickness, which are well outside the manufacturing tolerances.
  • the first layer thickness profile function is completely definable by one, two or three layer thickness parameters. If this condition is met, a maximum of three layer thickness parameters is sufficient to completely define the values of the nominal layer thicknesses of one of the layer materials over the entire first layer group. This results in a very simple description of the layer thicknesses concerned and a correspondingly simple and precise possibility of interpreting Measurement results, for example, to infer uncontrollable changes in the coating process.
  • the first layer thickness progression function is a constant function such that the layer thicknesses of one of the layer materials over the entire first layer group are constant (within tolerances).
  • the layer material which is to be produced within the first layer group with a constant layer thickness may be a relatively high-breaking first layer material or a relatively low-breaking second layer material.
  • the layer material produced according to a constant first layer thickness function is selected from the group consisting of molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), and palladium (Pd).
  • the second layer thickness profile function defines a stochastic layer thickness distribution of the other layer material.
  • This other layer material may be, for example, silicon (Si).
  • the layer stress can be predicted even with very different layer thicknesses.
  • the first layer thickness function is a linearly increasing or decreasing function so that the layer thicknesses of one of the layer materials increase or decrease linearly over the entire first layer group. In these cases, the specification of two layer thickness parameters is sufficient to completely determine the nominal layer thicknesses of the layer material concerned.
  • the gradient or the slope indicates the amount by which the layer thicknesses of immediately adjacent layers of the same layer material differ.
  • the first layer thickness profile function is a linearly increasing or linearly decreasing function
  • the second layer thickness profile function is also a linearly increasing or linearly decreasing function.
  • the second Schichtdickenverlaufsfunktion runs in opposite directions to the first Schichtdickenverlaufsfunktion, so that, for example, with linearly decreasing layer thickness of the first layer material, the layer thickness of the second layer material increases linearly or vice versa.
  • the period thickness within the first layer group it is possible for the period thickness within the first layer group to remain constant or to vary only slightly, ie, less than the individual layer thicknesses.
  • the layer thicknesses of both layer materials equally fall off linearly or equally increase linearly, wherein the gradients for the individual layer materials may be the same or different. In these cases, the period thickness will also increase or decrease linearly.
  • the first layer thickness function is a quadratic or an exponential function such that a gradual increase or a gradual decrease in the layer thickness of the affected layer material results in small systematic steps within the first layer group, and in addition the step size, ie Layer thickness difference between immediately adjacent layers of the same layer material increases or decreases with increasing distance from the substrate.
  • the second layer thickness function is a quadratic or an exponential function.
  • both the first and the second layer thickness profile function may be a quadratic or an exponential function. It may be that the second Schichtdickenverlaufsfunktion runs in opposite directions to the first Schichtdickenverlaufsfunktion, so that the period thickness varies less than the layer thickness of the more varying single layer.
  • the first layer group prefferably be the only layer group of the multilayer layer arrangement which is reflective for the EUV radiation.
  • the multilayer arrangement has, in addition to the first layer group, a second layer group with ten or more second layer pairs which is reflective for the radiation, the first layer group lying between the second layer group Substrate and the second layer group is arranged.
  • the second layer group is therefore located on the side of the first layer group facing away from the substrate, ie closer to the radiation entrance side of the multilayer layer arrangement.
  • the second layer group has at least ten second layer pairs.
  • the nominal layer thicknesses of the individual layers of the second layer group may be designed according to similar or different laws of formation than the nominal layer thicknesses of the first layer group.
  • the layer thicknesses of one of the layer materials can be defined as a function of the period number by a single-monotonous first layer thickness profile function and the layer thicknesses of the other of the layer materials vary depending on the period number according to a second layer thickness profile function.
  • more degrees of freedom result for the design in order to achieve a relatively homogeneous reflectivity.
  • the layer thicknesses of the first layer material and the second layer material vary in opposite directions linearly and the layer thicknesses of these layer materials also vary inversely within the second layer group, but optionally with different initial values and gradients.
  • the layer thicknesses of the first layer material and the second layer material vary in opposite directions linearly and the layer thicknesses of these layer materials also vary inversely within the second layer group, but optionally with different initial values and gradients.
  • a variation of layer thicknesses of the layer materials within the first layer group closer to the substrate is substantially stronger than within the second layer group closer to the radiation entrance side.
  • the variation of the layer thicknesses may be e.g. be at least twice as large or at least three times as large or at least four times as large as within the second layer group closer to the radiation entrance side.
  • the term "variation" here refers to the difference between the minimum and maximum layer thickness of a layer material within a layer group.
  • the nominal variation is equal to 0.
  • the layer thicknesses of the layer materials within the second layer group can thus be selected such that the second layer group provides a relatively large contribution to the maximum reflectivity of the multilayer layer arrangement, while the layer thicknesses in the vicinity of the substrate provide a favorable effect
  • one of the layer materials, in particular molybdenum has over the entire second layer a constant layer thickness
  • the layer thickness of the other layer material, in particular silicon within the second layer group is also constant, so that within the second layer group results in a layer structure similar to a "Monostack".
  • the invention also relates to an optical system with at least one EUV mirror of the type described above or below.
  • the optical system can be, for example, a projection objective or an illumination system for an EUV radiation microlithography projection exposure apparatus.
  • the EUV mirror may have a flat mirror surface or a convex or concave curved mirror surface.
  • the mirror at which the greatest incidence angle interval occurs can be constructed as described here, possibly also several or all EUV mirrors.
  • the EUV mirror can be a uniaxial or multiaxial tiltable individual mirror of a controllable multi-mirror array (MMA), at which different incidence angle intervals can occur depending on the tilt position.
  • MMA controllable multi-mirror array
  • a multi-mirror array may include multiple EUV mirrors of the type described herein. EUV mirrors can also be used in other optical systems, for example in the field of microscopy.
  • Fig. 1 shows a schematic vertical section through the layer structure of a
  • FIG. 2 is a layer thickness diagram of the first embodiment
  • Fig. 3 shows a layer thickness diagram of a second embodiment
  • Fig. 4 is a layer thickness diagram of a third embodiment
  • FIG 5 shows a comparison diagram of the angle of incidence dependence of the reflectivities of the first to third exemplary embodiments and of a reference mirror with a Mo / Si monostack (MS);
  • Fig. 6 is a layer thickness diagram of a fourth embodiment
  • Fig. 7 is a layer thickness diagram of a fifth embodiment
  • FIG. 8 shows a comparison diagram for the incidence angle dependence of the reflectivities of the fourth and fifth exemplary embodiments
  • FIG. 9 shows components of an EUV microlithography projection exposure apparatus according to an embodiment of the invention.
  • AOI Angle of Incidence
  • multi-layer mirrors having a multilayer multilayer arrangement which is reflective for the EUV radiation and which contains many pairs of layers (bilayers) comprising alternatingly applied layers of a layer material with a higher real part of the refractive index (also " Spacer ”) and a layer material with relatively lower real part of the refractive index (also called” absorber ").
  • Layer pairs can be constructed, for example, with the layer material combinations molybdenum / silicon (Mo / Si) and / or ruthenium / silicon (Ru / Si). In each case, silicon forms the spacer material, while Mo or Ru serve as the absorber material.
  • a layer pair may contain at least one further layer, in particular an intermediate barrier layer which may consist, for example, of C, B 4 C, Si x N y , SiC or of a composition with one of these materials and should prevent interdiffusion at the interface.
  • an intermediate barrier layer which may consist, for example, of C, B 4 C, Si x N y , SiC or of a composition with one of these materials and should prevent interdiffusion at the interface.
  • the embodiments illustrated below are intended to illustrate some basic principles.
  • the layer materials used in each case are molybdenum (Mo) and silicon (Si), resulting in a clear representation.
  • the basic principles can also be used at other wavelengths, other incidence angle intervals and / or other layer material combinations.
  • the basic principles also act independently of the use of barrier layers and / or protective layers, which may additionally be provided in a layer stack.
  • FIG. 1 shows a schematic vertical section through the layer structure of a multilayer laminate ML according to a first exemplary embodiment.
  • Fig. 2 shows an associated layer thickness diagram.
  • the abscissa gives the layer number LN of the individual layers and the ordinate their geometric layer thickness d in [nm].
  • the punctiform symbols represent single layers of molybdenum (Mo), while the triangular symbols represent single layers of silicon (Si).
  • the square symbols represent the (geometric) period thickness P of the layer pairs.
  • the substrate, not shown, is on the left side, so that the single layer with the layer number 1 directly adjacent to the substrate.
  • the radiation entrance side is correspondingly right at the highest layer number. This representation applies to all layer thickness diagrams of this application.
  • the EUV mirror of Fig. 1 or Fig. 2 has a substrate SUB, which has a substrate surface processed with optical precision, on which a multilayer coating ML is applied, which is also referred to below as "multilayer".
  • Layer arrangement in the example consists of 78 individual layers, alternating molybdenum layers (hatched) and silicon layers (without hatching), thereby forming 39 Mo / Si layer pairs, which are also referred to as Mo / Si bilayers or periods.
  • the multi-layer multilayer arrangement ML is essentially or exclusively formed by a first layer group LG1 which has a reflective effect on the incoming EUV radiation and has 39 first layer pairs, namely the 39 Mo / Si layer pairs.
  • the layer material silicon in this material pairing is the layer material with the higher real part of the refractive index, ie the relatively high refractive first layer material, while molybdenum has a relatively lower real part of the refractive index at the EUV wavelength and thus is the relatively low refractive second layer material.
  • the geometric layer thickness of an Si layer is denoted by d S i, the geometric layer thickness of the Mo monolayer by d Mo -
  • the sum of the geometric layer thicknesses of all individual layers of a layer pair is referred to here as the period thickness P, where the index i stands for the period number .
  • the periodic thickness also includes the geometric layer thicknesses of any further layers, for example diffusion-inhibiting intermediate layers whose layer thicknesses are generally several times lower than the layer thicknesses of Mo and Si.
  • the layer thickness of the Mo layers decreases continuously with increasing distance from the substrate in the direction of the radiation entrance side in accordance with a linear first layer thickness profile function.
  • Immediately adjacent Mo layers thus each have the same layer thickness difference from one another.
  • the individual layer thicknesses of the Si layers likewise decrease linearly from the substrate side to the radiation entrance side in equal steps, this dependence on the layer pair number being given by a linear second layer thickness progression function.
  • the layer thickness diagram in FIG. 2 illustrates this behavior.
  • the individual layer thicknesses of Mo and Si each vary linearly with the layer pair number. The same applies to the period thickness.
  • the layer thickness parameter a gives in each case an initial value of the layer thickness and Layer thickness parameter b the slope or the gradient of the layer thickness profile.
  • the layer thickness parameters the following applies:
  • the solid line labeled "1" shows the corresponding reflectivity curve in the first exemplary embodiment (FIGS. 1 and 2), ie with a linear decrease of the individual layer thicknesses of molybdenum and silicon between the substrate and the radiation entrance side 64%), however, the variation of the reflectivity over the angle of incidence range in the first embodiment is significantly lower than in the case of the pure monostack.
  • the linear layer thickness profile in the individual layers leads to a homogenization of the angle of incidence dependence of the reflectivity in the selected angle of incidence range for which the multilayer layer arrangement is designed.
  • a second exemplary embodiment is explained on the basis of the layer thickness profile diagram in FIG. 3, which shows a further reduced variation of the reflectivity within the selected angle of incidence range compared to the first exemplary embodiment, ie an improved broadband in the angular space.
  • the multi-layer arrangement has a total of 44 pairs of layers or periods, which are distributed over exactly two differently designed and stacked layer groups.
  • a first Layer group LG1 with 18 first layer pairs is arranged in the vicinity of the substrate.
  • a second layer group LG2 having a total of 26 second layer pairs is applied to this first layer group in such a way that the first layer group LG1 is arranged between the substrate and the second layer group LG2.
  • the geometric layer thickness of the monolayers decreases linearly from the substrate side to the radiation entrance side in accordance with a linear first layer thickness characteristic, while the layer thicknesses of the Si monolayers increase linearly from the substrate side to the radiation entrance side according to a linear second layer thickness progression function.
  • the second layer thickness profile function runs counter to the first layer thickness profile function.
  • the increase in the layer thicknesses of the Si layers is relatively stronger than the opposite decrease in the layer thicknesses of the Mo monolayers, so that the period thickness increases linearly from the substrate side to the radiation entrance side.
  • the decrease of the layer thicknesses of the Mo layers is relatively stronger than the opposite increase in the layer thicknesses of the Si layers, so that the period thickness from the side of the first layer group and the substrate side to the radiation entrance side, respectively, is slightly linear decreases.
  • the variation of layer thicknesses of the layer materials is more than four times as large within the first layer group LG1 as within the second layer group LG2.
  • the latter thus has a relatively highly reflective effect, similar to a "monostack", while the substrate-closer first layer group increases the broadband ratio.
  • Substrate-distant second layer group LG2 (1 ⁇ n ⁇ 26)
  • the multi-layer arrangement has only a single first layer group in which the layer thicknesses of all individual layers can be defined by simple monotone layer thickness profile functions.
  • the multilayer sandwich has 36 pairs of layers.
  • the single layer thicknesses for the Mo layers and the Si layers each vary according to an exponential layer thickness function, and the layer thicknesses of the Mo layers decrease exponentially from the substrate side to the radiation entrance side, while the layer thicknesses of the Si layers increase exponentially from the substrate side to the radiation entrance side.
  • the layer thickness profiles are chosen so that the period thickness first drops from the substrate side to the radiation entrance side and at a distance of a few pairs of layers to the radiation entrance side passes through a minimum, so that between this minimum and the radiation entrance side is a slight increase in the period thickness. This is mainly due to the fact that the layer thicknesses of the Si layers in the region of the radiation entrance side increase more than the layer thicknesses of the Mo monolayers fall in this section.
  • the layer thickness progression functions as a function of the layer pair number n (1 ⁇ n ⁇ 36) can each be defined by the following layer thickness parameters:
  • the angle of incidence dependence of the reflectivity of the third exemplary embodiment can be recognized by the dotted line labeled "3."
  • the reflectivity profile is very similar to that of the first exemplary embodiment, in which likewise only a first layer group is provided whose layer thicknesses follow a relatively simple systematic ,
  • the multi-layer arrangement here has only a single first layer group LG1 with 40 layer pairs.
  • the Mo layers have the same layer thickness, so that the layer thicknesses of the Mo layers can be defined by a very simple monotonous first layer thickness profile function, namely solely by specifying that constant layer thickness which applies to all Mo monolayers , Thus, only a single layer thickness parameter is necessary for the definition of all Mo layers.
  • the layer thicknesses of the other layer material, namely silicon vary depending on the period number according to a stochastic second Schichtdickenverlaufsfunktion.
  • the fluctuation range of the individual layer thicknesses around an average value is relatively large in the area close to the substrate, for example between the layer pair numbers 1 and 20 (ie individual layers deviate by more than 20% from the mean value) and decreases markedly in the direction of the radiation entrance side , so that, for example, in the last 10 Si layers in the vicinity of the radiation entrance side, the individual layer thicknesses only deviate by a maximum of 5% from a mean value related thereto.
  • the layer thicknesses of the individual silicon layers do not vary very greatly at the radiation entrance side.
  • a similar optical performance can be achieved if the fluctuation range of Si layer thicknesses in the region of the radiation entrance side is reduced to zero, so that not only the Mo layer thicknesses, but also the Si layer thicknesses in the substrate-distant region (in the second layer group) are constant.
  • 7 shows the layer thickness diagram of a corresponding fifth exemplary embodiment.
  • the multilayer layer arrangement can be subdivided into a first layer group LG1 close to the substrate and a second layer group LG2 remote from the substrate.
  • the layer thickness of the molybdenum monolayers is constant, while the layer thicknesses of the Si monolayers and thus also the periodic thicknesses vary randomly.
  • a second Layer group LG2 applied with a total of 20 pairs of layers.
  • the second layer group LG2 is constructed in the manner of a "monostack" in that both the Mo layer thicknesses and the Si layer thicknesses are constant in all second layer pairs.
  • Fig. 8 Similarities and differences in the reflectivity curves will be apparent from Fig. 8, in which the solid curve "4" shows the reflectivity curve of the fourth embodiment and the broken curve "5" shows the reflectivity curve of the fifth embodiment.
  • a maximum reflectivity of 64.7% is achieved at approximately 1 1 .5 ° incidence angle
  • the variation of the reflectivity in the considered angle of incidence range is approximately 4% -points (between approximately 64.7% and approximately 61 .5%). at 17.5 °).
  • a similar variation of the reflectivities results, whereby, however, the reflectivity level overall is lowered by approximately 0.3% -points compared to the fourth exemplary embodiment.
  • a two-part layer structure can be selected similar to the fifth embodiment, in which the substrate-distant second layer group LG2 can be produced more easily than in the case of the fourth embodiment due to the uniform layer thicknesses.
  • an intermediate layer can be arranged between the substrate and the substrate-next first layer pair of the first layer group, which in turn can be constructed from one or more individual layers.
  • Such intermediate layers may be provided, for example, for reducing stresses between the substrate and the reflective first layer group of the multi-layer layer arrangement.
  • a single-layer or multi-layer cap layer may be provided on the radiation entrance side to protect the multilayer protective device against oxidation and other harmful influences.
  • the cover layer may, for example, contain or be formed by a layer of ruthenium (Ru).
  • first layer group Some of the embodiments shown have exactly one layer group (first layer group), while others of the exemplary embodiments shown have exactly two layer groups (first and second layer group). It is also possible that a multilayer sandwich has more than two reflective layers, e.g. three or four layer groups or more, wherein at least one first layer group must be included, which has the described systematically simple layer thickness profiles.
  • a multilayer layer arrangement can have exactly three layer groups in which the layer thicknesses of the layer materials each have a linear layer thickness profile. function follow.
  • a multi-layer arrangement can not only have more than two (each reflective) layer groups, but also more than two (each reflective) layer groups, each with simple Schichtdickenverierin.
  • a variant of the example shown in FIG. 3 could be constructed such that ten or more of the periods on the radiation entrance side (eg layer numbers 60 to 90) are replaced by a "monostack" with a corresponding number of layer pairs with constant layer thicknesses of both layer materials ,
  • a first and a second layer group may be directly, i. without interposition of an intermediate layer, one another. It is also possible to arrange an intermediate layer between the first and the second layer group, which may consist of a single or a plurality of individual layers.
  • EUV levels of the type described in this application can be used in different optical systems, e.g. in the field of EUV microlithography.
  • FIG. 9 shows by way of example optical components of an EUV microlithography projection exposure apparatus WSC according to an embodiment of the invention.
  • the EUV microlithography projection exposure apparatus is used to expose a radiation-sensitive substrate W arranged in the region of an image plane IS of a projection objective PO with at least one image of a pattern of a reflective pattern generator or mask M arranged in the region of an object plane OS of the projection objective.
  • a Cartesian xyz coordinate system specified specified, from which the respective positional relationship of the components shown in the figures results.
  • the projection exposure machine WSC is of the scanner type.
  • the mask M and the substrate are synchronously moved in the y-direction during operation of the projection exposure apparatus and thereby scanned.
  • the system is operated with the radiation of a primary radiation source RS.
  • An illumination system I LL serves to receive the radiation of the primary radiation source and to form illumination radiation directed onto the pattern.
  • the projection objective PO is used to image the structure of the pattern onto a photosensitive substrate.
  • the primary radiation source RS may be, inter alia, a laser-plasma source or a gas-discharge source or a synchrotron-based radiation source.
  • Such radiation sources generate radiation RAD in the EUV range, in particular with wavelengths between 5 nm and 15 nm. In order for the illumination system and the projection objective to be able to work in this wavelength range, they are constructed with components that are reflective for EUV radiation.
  • the radiation RAD emanating from the radiation source RS is collected by means of a collector COL and directed into the illumination system I LL.
  • the illumination system comprises a mixing unit MIX, a telescope optics TEL and a field-shaping mirror FFM.
  • the illumination system forms the radiation and thus illuminates an illumination field which lies in the object plane OS of the projection objective PO or in its vicinity.
  • the shape and size of the illumination field thereby determine the shape and size of the object field OF which is actually used in the object plane OS.
  • a reflective reticle or another reflective pattern generating device is arranged during operation of the system.
  • the mixing unit MIX consists essentially of two facet mirrors FAC1, FAC2.
  • the first facet mirror FAC1 is arranged in a plane of the illumination system which is optically conjugate to the object plane OS. It is therefore also called a field facet mirror.
  • the second facet mirror FAC2 is arranged in a pupil plane of the illumination system, which is optically conjugate to a pupil plane of the projection objective. It is therefore also referred to as a pupil facet mirror.
  • the spatial (local) illumination intensity distribution at the field facet mirror FAC1 determines the local illumination intensity distribution in the object field.
  • the spatial (local) illumination intensity distribution at the pupil facet mirror FAC2 determines the illumination angle intensity distribution in the object field.
  • the projection objective PO serves to reduce the image of the pattern arranged in the object plane OS of the projection objective into the image plane IS which is optically conjugate to the object plane and lies parallel to it.
  • This mapping is done by means of electromagnetic Radiation from the extreme ultraviolet (EUV) range by an operating wavelength ⁇ , which in the example is 13.5 nm.
  • EUV extreme ultraviolet
  • the projection objective has six mirrors M1 to M6 with mirror surfaces which are arranged in a projection beam path PR between the object plane OS and the image plane IS in such a way that a pattern arranged in the object plane or in the object field OF is mirrored into the image plane or mirrors by the mirrors M1 to M6 the image field IF is reproducible.
  • the mirrors M1 to M6 each have curved mirror surfaces, so that each of the mirrors contributes to the imaging.
  • the beams of the projection beam path coming from the object field OF initially fall on the slightly convexly curved first mirror M1, which reflects the beams to the slightly concave second mirror M2.
  • This reflects the rays to the convex third mirror M3, which deflects the rays laterally to the concave mirror M4.
  • the latter reflects the rays on the fifth mirror M5 arranged geometrically close to the image plane, which has a slightly convexly curved mirror surface and reflects the rays to the large concave mirror M6, which is the last mirror in front of the image plane and the rays in the direction of the image field IF focused.
  • the projection lens consists of two partial lenses.
  • the first four mirrors M 1 to M 4 form a first partial objective which generates an intermediate image IMI in the beam path between the fourth mirror M 4 and the fifth mirror M 5.
  • the intermediate image lies in an intermediate image plane, which is optically conjugate to the object plane and to the image plane.
  • Geometrically, the intermediate image is arranged next to the sixth mirror M6.
  • the second partial objective which consists of the fifth and the sixth mirror, images the intermediate image reduced to the image plane.
  • At least one of the mirrors M1 to M6 may have a layer structure according to an embodiment of the invention.
  • a reflective coating having a broadband effect in the angular space can be favorable. It is also possible to design a plurality or all mirrors M1 to M6 according to an embodiment of the invention.

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Abstract

Ein EUV-Spiegel umfasst ein Substrat (SUB) und eine auf dem Substrat aufgebrachte Mehrlagen-Schichtanordnung (ML), die für Strahlung einer Wellenlänge λ aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV) reflektierend wirkt und eine Vielzahl von Schichtpaaren mit abwechselnden Schichten aus einem hoch brechenden Schichtmaterial und einem niedrig brechenden Schichtmaterial umfasst, wobei das hoch brechende Schichtmaterial bei der Wellenlänge einen größeren Realteil des Brechungsindex aufweist als das niedrig brechende Schichtmaterial. Die Mehrlagen-Schichtanordnung weist eine für die Strahlung reflektierend wirkende erste Schichtgruppe (LG1) mit zehn oder mehr von ersten Schichtpaaren auf, wobei jedes erste Schichtpaar eine erste Schicht (H) aus einem hoch brechenden ersten Schichtmaterial mit einer ersten Schichtdicke, eine zweite Schicht (L) aus einemniedrig brechenden zweiten Schichtmaterial mit einer zweiten Schichtdicke sowie eine Periodendicke (P) aufweist, die der Summe der Schicht- dicken aller Schichten eines ersten Schichtpaares entspricht. Die Schichtdicken eines der Schichtmaterialien sind in Abhängigkeit von der Periodennummer durch eine einfach monotone erste Schichtdickenverlaufsfunktion definierbar, z.B. durch eine lineare, quadratische oder ex-ponentielle Schichtdickenverlaufsfunktion. Die Schichtdicken des anderen der Schichtmaterialien variieren in Abhängigkeit von der Periodennummer gemäß einer zweiten Schichtdickenverlaufsfunktion.

Description

EUV-Spiegel und optisches System mit EUV-Spiegel
ANWENDUNGSGEBI ET UND STAND DER TECHNI K
Die Erfindung bezieht sich auf einen EUV-Spiegel gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und auf ein optisches System mit einem EUV-Spiegel gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 16. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die EUV-Mikrolithographie. Andere Anwendungsgebiete liegen in der EUV-Mikroskopie und der EUV-Maskenmetrologie.
Zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen, z.B. Masken für die Mikrolithographie, werden heutzutage überwiegend mikrolithographische Projek- tionsbelichtungsverfahren eingesetzt. Dabei werden Masken (Retikel) oder andere Musterer- zeugungseinrichtungen verwendet, die das Muster einer abzubildenden Struktur tragen oder bilden, z.B. ein Linienmuster einer Schicht (Layer) eines Halbleiterbauelementes. Das Muster wird in einer Projektionsbelichtungsanlage zwischen einem Beleuchtungssystem und einem Projektionsobjektiv im Bereich der Objektebene des Projektionsobjektivs positioniert und mit einer vom Beleuchtungssystem bereitgestellten Beleuchtungsstrahlung beleuchtet. Die durch das Muster veränderte Strahlung läuft als Projektionsstrahlung durch das Projektionsobjektiv, welches das Muster auf das zu belichtende, mit einer strahlungsempfindlichen Schicht beschichtete Substrat abbildet, dessen Oberfläche in der zur Objektebene optisch konjugierten Bildebene des Projektionsobjektivs liegt.
Um immer feinere Strukturen erzeugen zu können, wurden in den letzten Jahren optische Sys- teme entwickelt, die bei moderaten numerischen Aperturen arbeiten und hohe Auflösungsvermögen im Wesentlichen durch die kurze Wellenlänge der verwendeten elektromagnetischen Strahlung aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV) erzielen, insbesondere mit Arbeitswellenlängen im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der EUV-Lithographie mit Arbeitswellenlängen um 13.5 nm kann beispielsweise bei bildseitigen numerischen Aperturen von NA=0.3 theoretisch eine Auflösung in der Größenordnung von 0.03 μηι bei typischen Schärfentiefen in der Größenordnung von ca. 0.15 μηι erreicht werden.
Strahlung aus dem extrem Ultraviolettbereich kann nicht mit Hilfe refraktiver optischer Elemente fokussiert oder geführt werden, da die kurzen Wellenlängen von den bekannten, bei höheren Wellenlängen transparenten optischen Materialien absorbiert werden. Daher werden für die EUV-Lithographie Spiegelsysteme eingesetzt. Eine Klasse von EUV-Spiegeln arbeitet bei relativ hohen Inzidenzwinkeln der einfallenden Strahlung, also bei streifendem Einfall (grazing in- cidence) nach dem Prinzip der Totalreflexion. Für senkrechten oder nahezu senkrechten Strahlungseinfall werden Mehrlagenspiegel (Multilayer-Spiegel) genutzt. Ein solcher für Strahlung aus dem EUV-Bereich reflektierend wirkender Spiegel (EUV-Spiegel) hat ein Substrat, auf dem eine für Strahlung aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV) reflektierend wirkende Mehrla- gen-Schichtanordnung (multilayer) aufgebracht ist, die viele Schichtpaare mit abwechselnd niedrigbrechendem und hochbrechendem Schichtmaterial aufweist. Schichtpaare für EUV- Spiegel werden häufig mit den Schichtmaterial-Kombinationen Molybdän/Silizium (Mo/Si) oder Ruthenium/Silizium (Ru/Si) aufgebaut.
Es ist bekannt, dass die Reflektivität bzw. das Reflexionsvermögen von Multilayer-Spiegeln stark vom Inzidenzwinkel und von der Wellenlänge der auftreffenden EUV-Strahlung abhängt. Ein hoher Maximalwert der Reflektivität kann erreicht werden, wenn die Mehrlagen- Schichtanordnung im Wesentlichen aus einer periodischen Schichtenfolge mit Vielzahl identischer Schichtpaare besteht. Dann ergibt sich jedoch sowohl bei der Abhängigkeit der Reflektivität vom Inzidenzwinkel als auch bei der Abhängigkeit der Reflektivität von der Wellenlänge eine relativ geringe Halbwertsbreite (füll width at half maximum, FWH M) der Reflektivitätskurve.
In optischen Systemen für den EUV-Bereich mit relativ hoher numerischer Apertur, beispielsweise in Projektionsobjektiven für die EUV-Mikrolithographie, können jedoch an gewissen Positionen im Strahlengang relativ hohe Inzidenzwinkelvariationen auftreten. Hierfür werden EUV- Spiegel benötigt, deren Reflexionsvermögen über den jeweils auftretenden Inzidenzwinkelbe- reich nur relativ wenig variiert. Es sind schon zahlreiche Vorschläge zum Aufbau solcher im Inzidenzwinkelbereich breitbandigen Multilayer-Spiegel gemacht worden.
In dem Artikel „EUV multilayer mirrors with tailored spectral reflectivity" von T. Kuhlmann, S. Yulin, T. Feigl und M. Kaiser in: Proceedings of SPI E Vol. 4782 (2002) Seiten 196 bis 203 wird ein Schichtaufbau von breitbandig wirkenden EUV-Spiegeln beschrieben. Die Mehrlagen- Schichtanordnung umfasst eine Mehrzahl von Schichtgruppen, die jeweils eine periodische Abfolge von mindestens zwei eine Periode bildenden Einzelschichten unterschiedlicher Materialien aufweisen. Die Anzahl der Perioden und die Dicke der Perioden der einzelnen Schichtgruppen nehmen vom Substrat zur Oberfläche hin ab. Ein Ausführungsbeispiel hat drei unterschiedliche Schichtgruppen. Durch diesen Schichtaufbau soll erreicht werden, dass einerseits die Peak- Wellenlängen der Reflexionsmaxima der jeweiligen Schichtgruppen vom Substrat zur Oberfläche hin zu kürzeren Wellenlängen verschoben werden, so dass durch die Überlagerung der Reflexion der einzelnen Schichtgruppen ein breiterer Reflexionspeak des Gesamtsystems erzeugt wird. Andererseits können alle Schichtgruppen in etwa gleich zur Reflektivität des Ge- samtsystems beitragen. Auf diese Weise lässt sich eine nahezu konstante Reflektivitat über einen großen Wellenlängenbereich bzw. Winkelbereich erreichen.
In dem Artikel„Broadband multilayer mirrors for optimum use of soft x-ray source output" von Z. Wang und A. G. Michette in: J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2 (2000) Seiten 452 - 457 sowie in dem Artikel "Optimisation of depth-graded multilayer designs for EUV and X-ray optics" von Z. Wang und A. G. Michette in: Proceedings of SPI E Vol. 4145 (2001 ) Seiten 243 - 253 sind Beispiele für breitbandig wirkende EUV-Spiegel angegeben, bei denen die Breitbandigkeit dadurch erreicht wird, dass die Schichtdicken der Einzelschichten der Mehrlagenbeschichtung in Tiefenrichtung der Mehrlagen-Schichtanordnung als Ergebnis eines Optimierungsprozesses individuell variie- ren. Derartige Mehrlagen-Schichtanordnungen mit einer mit einem Simulationsprogramm optimierten stochastischen Abfolge einzelner Schichten werden auch als„depth-graded multilayers" bezeichnet. Die Herstellung derartiger Mehrlagen-Schichtanordnungen kann schwierig sein, da Schichten mit vielen unterschiedlichen Schichtdicken aufeinanderfolgend in einem Beschich- tungsprozess erzeugt werden müssen. EUV-Spiegel mit einer aperiodischen Mehrlagen-Schichtanordnung sind auch aus der WO 2009/043374 A1 bekannt. Die Mehrlagen-Schichtanordnung weist auf der Strahlungseintrittseite eine Schutzschicht ("capping layer") auf. Die Schichtdicken einzelner Schichten variieren dabei in mindestens einem Teilbereich der Mehrlagen-Schichtanordnung chaotisch.
Aus dem Stand der Technik sind breitbandige EUV-Spiegel für senkrechten oder nahezu senk- rechten Strahlungseinfall bekannt, die eine Mehrlagen-Schichtanordnung mit unterschiedlichen Gruppen von Schichtenpaaren aufweisen. Eine oberflächennahe Schichtgruppe (surface layer film group) ist an der Strahlungseintrittsseite der Mehrlagen-Schichtanordnung angeordnet. Gegenüber der Strahlungseintrittsseite folgt eine zusätzliche Schicht (additional layer). Darauf folgt in Richtung des Substrats eine tiefer liegende Gruppe von Schichtpaaren (deep layer film group). Dabei ist die Reflektivität der oberflächennahen Schichtgruppe höher als die Reflektivitat der substratnahen tieferen Schichtgruppe und die reflektierte Strahlung wird aufgrund der Anwesenheit der zusätzlichen Schicht so phasenverschoben, dass ein Reflektivitätsmaximal- wert (reflectivity peak value) der gesamten Mehrlagen-Schichtanordnung geringer ist und die Reflektivität um die Peak-Wellenlänge höher ist als in Abwesenheit der zusätzlichen Schicht. Die optische Schichtdicke der zusätzlichen Schicht soll etwa ein Viertel der Wellenlänge der EUV-Strahlung (d.h. λ/4) bzw. die Hälfte der Periodendicke der Mehrlagen-Schichtanordnung oder diesem Wert zuzüglich einem ganzzahligen Vielfachen der Periodendicke entsprechen. AUFGABE UND LÖSUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen EUV-Spiegel gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bereitzustellen, der über einen großen Inzidenzwinkelbereich nur eine geringe Variation des Reflexionsvermögens aufweist und der weiterhin mit hoher Präzision reproduzierbar hergestellt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung einen EUV-Spiegel mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird ein optisches System mit einem EUV-Spiegel mit den Merkmalen von Anspruch 16 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Die erste Schichtgruppe hat eine ausreichend hohe Anzahl erster Schichtpaare, die insgesamt eine Vielzahl von Grenzflächen zwischen relativ hoch brechendem und relativ niedrig brechendem Schichtmaterial bilden, welche jeweils einen Anteil der auftreffenden EUV-Strahlung reflektieren, so dass die erste Schichtgruppe insgesamt für die Strahlung reflektierend wirkt und ei- nen substantiellen Beitrag zur Gesamt-Reflektiviät der Mehrlagen-Schichtanordnung leistet. Um dieses zu erreichen, hat die erste Schichtgruppe mindestens zehn erste Schichtpaare. Es können auch deutlich mehr als zehn erste Schichtpaare vorgesehen sein, beispielsweise 15 oder mehr, oder 20 oder mehr, oder 30 oder mehr, oder 50 oder mehr erste Schichtpaare.
Ein Schichtpaar umfasst jeweils eine erste Schicht aus einem relativ hoch brechenden Schichtmaterial und eine zweite Schicht aus einem relativ dazu niedrig brechenden Schichtmaterial. Solche Schichtpaare werden auch als„Periode",„Doppelschicht" oder„Bilayer" bezeichnet und können durch eine Periodendicke charakterisiert werden, die im Rahmen dieser Anmeldung der Summe der (geometrischen oder optischen) Schichtdicken aller Schichten eines ersten Schichtpaares entspricht. Ein Schichtpaar kann zusätzlich zu den beiden Schichten aus relativ hoch brechendem bzw. relativ niedrig brechendem Schichtmaterial noch eine oder mehrere weitere Schichten aufweisen, beispielsweise eine zwischengeschaltete Barriereschicht zur Reduzierung der Interdiffusion zwischen benachbarten Schichten.
Die nominellen Schichtdicken eines der Schichtmaterialien (erstes Schichtmaterial oder zweites Schichtmaterial) sind durch eine einfach monotone erste Schichtdickenverlaufsfunktion in Ab- hängigkeit von der Periodennummer definierbar, während die Schichtdicken des anderen der Schichtmaterialien (zweites Schichtmaterial oder erstes Schichtmaterial) in Abhängigkeit von der Periodennummer gemäß einer zweiten Schichtdickenverlaufsfunktion variiert. Der Begriff „Periodennummer" bezieht sich hierbei auf eine Nummerierung der unmittelbar aufeinander folgenden Perioden bzw. Schichtpaare beginnend auf der dem Substrat zugewandten Seite und endend an der Strahlungseintrittsseite der ersten Schichtgruppe. Die Periodennummer kann auch als Schichtpaar-Nummer bezeichnet werden. Die nominellen Schichtdicken der einzelnen Schichten der Schichtpaare folgen somit bestimmten Schichtdickenverlaufsfunktionen, wobei sich die nominelle Schichtdicke einer jeweiligen Schicht als Funktionswert der Schichtdickenverlaufsfunktion für das jeweilige Argument (Periodennummer bzw. Schichtpaar-Nummer) ergibt. Die tatsächlichen Schichtdicken müssen dabei nicht den mathematisch exakten Funktionswerten der Schichtdickenverlaufsfunktion (d.h. den nominellen Schichtdicken) entsprechen. Die tatsächlichen Schichtdicken dürfen vielmehr im Rahmen von Fertigungstoleranzen von demjenigen Funktionswert abweichen, der sich aus der jeweiligen Schichtdickenverlaufsfunktion ergibt. Fertigungstoleranzen können pro Einzelschicht z.B. im Bereich von 5% oder maximal 10 % der absoluten Schichtdicke der Einzelschicht liegen.
Für eines der Schichtmaterialien (erstes Schichtmaterial oder zweites Schichtmaterial) folgen die (nominellen) Schichtdicken einer einfach monotonen ersten Schichtdickenverlaufsfunktion. Damit wird hier eine Schichtdickenverlaufsfunktion bezeichnet, die sich analytisch durch maximal fünf Schichtdickenparameter vollständig beschreiben lässt. Die Erfinder haben erkannt, dass sich hierdurch erhebliche Vorteile hinsichtlich der Präzision der Schichtdicken bei der Fertigung und/oder bei der Stabilität der hergestellten Mehrschicht-Schichtanordnung erreichen lassen.
Die Schichtdicken, welche der einfach monotonen ersten Schichtdickenverlaufsfunktion folgen, variieren somit nicht beliebig oder auf komplizierte Weise, sondern folgen einer gewissen, relativ einfach parametrisierbaren Systematik. Eine solche Systematik erlaubt es zum Beispiel, aus Messungen leichter auf Fertigungsfehler zu schließen. Weiterhin kann beispielsweise die Schichtrauheit einer Schicht besser eingestellt und/oder kontrolliert werden, wenn die Schichtdicke dieses Schichtmaterials einer einfach monotonen ersten Schichtdickenverlaufsfunktion folgt.
In der Praxis ist z.B. davon auszugehen, dass sich eine Beschichtungsanlage während des gesamten Beschichtungsprozesses, also bei der Herstellung der aufeinanderfolgenden Einzel- schichten einer Mehrlagen-Schichtanordnung, hinsichtlich einiger für das Beschichtungsergeb- nis relevanter Eigenschaften zeitlich verändern kann. Dadurch wird es normalerweise schwierig, aus den Ergebnissen von Messungen, beispielsweise Reflektivitätsmessungen, auf die Schichtdicken der jeweiligen Einzelschichten zu schließen. So ist beispielsweise möglich, dass sich durch Fehler in der Beschichtungsratenbestimmung ein linearer Fehler der Schichtdicke ergibt, so dass die Größe des Fehlers von der Design-Schichtdicke (d.h. der nominellen Schichtdicke) abhängt. Alternativ oder zusätzlich kann sich ein linearer Drift der Einzelschichtdicken aufgrund von Veränderungen der Beschichtungsanlage während der Beschichtung erge- ben, so dass sich beispielsweise anstelle einer über viele Schichtpaare konstanten Schichtdicke eines ausgewählten Schichtmaterials eine allmähliche Vergrößerung oder Verkleinerung der Schichtdicken dieses Schichtmaterials mit zunehmendem Abstand vom Substrat ergibt. Ist die erste Schichtdickenverlaufsfunktion eine lineare Funktion, so müssen diese beiden Effekte nicht getrennt bestimmt werden, so dass es möglich ist, die Ergebnisse der Messungen leichter zu interpretieren. Würden dagegen die nominellen Schichtdicken keiner einfach monotonen Schichtdickenverlaufsfunktion folgen, so müssten beiden Fehler separat bekannt sein, um die richtigen Schichtdicken bestimmten zu können.
Die Schichtdicke des anderen Schichtmaterials sollte in Abhängigkeit von der Schichtpaar- Nummer gemäß einer zweiten Schichtdickenverlaufsfunktion variieren, so dass sich für dieses andere Schichtmaterial innerhalb der ersten Schichtgruppe Schichtdickenunterschiede ergeben, die deutlich außerhalb der Fertigungstoleranzen liegen.
Durch die Kombination dieser Vorgaben für die Schichtdicken sind Mehrlagen- Schichtanordnungen bzw. EUV-Spiegel realisierbar, die bei ausreichend hoher Reflektivität im Winkelraum eine ausreichend niedrige Variation der Reflektivität für bestimmte Inzidenzwinke- lintervalle haben und die gleichzeitig mit hoher Präzision reproduzierbar hergestellt werden können.
Die genannten Bedingungen gelten bei EUV-Spiegeln unabhängig davon, ob die Schichtdicke als geometrische Schichtdicke oder als optische Schichtdicke (Produkt aus geometrischer Schichtdicke und Realteil des Brechungsindex) angegeben wird, da der Realteil des Bre- chungsindex bei den relevanten Materialien nahe bei 1 liegt.
Bei der beanspruchten Erfindung ist die erste Schichtdickenverlaufsfunktion durch einen, zwei oder drei Schichtdickenparameter vollständig definierbar. Bei Einhaltung dieser Bedingung reichen somit maximal drei Schichtdickenparameter aus, um die Werte der nominellen Schichtdicken eines der Schichtmaterialien über die gesamte erste Schichtgruppe vollständig festzule- gen. Hierdurch ergibt sich eine sehr einfache Beschreibung der betroffenen Schichtdicken und eine entsprechend einfache und präzise Möglichkeit der Interpretation von Messergebnissen, um z.B. auf unkontrollierbare Veränderungen im Beschichtungsprozess rückschließen zu können. Bei manchen Ausführungsformen ist die erste Schichtdickenverlaufsfunktion eine konstante Funktion, so dass die Schichtdicken eines der Schichtmaterialien über die gesamte erste Schichtgruppe (im Rahmen der Toleranzen) konstant sind. Die erste Schichtdickenverlaufsfunktion ist dann durch einen einzigen Schichtdickenparameter, nämlich die gewünschte Schicht- dicke, gegeben, beispielsweise durch die Angabe d(n) = a; wobei d(n) die nominelle Schichtdicke der betroffenen Schichten im Schichtpaar n (mit n = 1 , 2, 3 ...) die Periodennummer und a die vorgegebene konstante Schichtdicke der betroffenen Schichtmaterialien ist. Bei dem Schichtmaterial, welches innerhalb der ersten Schichtgruppe mit konstanter Schichtdicke erzeugt werden soll, kann es sich je nach Materialkombination um ein relativ hoch brechendes erstes Schichtmaterial oder um ein relativ niedrig brechendes zweites Schichtmaterial handeln.
Es kann beispielsweise aus Gründen der Kontrolle von Schichtrauheit vorteilhaft sein, Einzelschichtdicken bestimmter Materialien nicht zu variieren. Bei manchen Ausführungsformen ist das Schichtmaterial, welches gemäß einer konstanten ersten Schichtdickenverlaufsfunktion erzeugt wird, ausgewählt aus der Gruppe Molybdän (Mo), Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh) und Palladium (Pd).
Bei manchen Ausführungsformen, insbesondere bei solchen, bei denen eines der Schichtmaterialien in der gesamten ersten Schichtgruppe im Wesentlichen die gleiche Schichtdicke hat (konstante erste Schichtdickenverlaufsfunktion), definiert die zweite Schichtdickenverlaufsfunktion eine stochastische Schichtdickenverteilung des anderen Schichtmaterials. Bei diesem anderen Schichtmaterial kann es sich beispielsweise um Silizium (Si) handeln. Damit kann beispielsweise die Schichtspannung auch bei stark unterschiedlichen Schichtdicken vorhergesagt werden. Bei manchen Ausführungsformen ist die erste Schichtdickenverlaufsfunktion eine linear steigende oder linear fallende Funktion, so dass die Schichtdicken eines der Schichtmaterialien über die gesamte erste Schichtgruppe linear steigen oder abfallen. In diesen Fällen reicht die Angabe von zwei Schichtdickenparametern aus, um die nominellen Schichtdicken des betroffenen Schichtmaterials vollständig zu bestimmen. Die Schichtdickenverlaufsfunktion kann bei- spielsweise wie folgt formuliert werden: d(n) = a + b * n, wobei a ein Anfangswert der jeweiligen Schichtdicke, n = 1 , 2, 3 ... die Periodennummer und b der Gradient bzw. die Steigung der Schichtdickenverlaufsfunktion ist. Der Gradient bzw. die Steigung gibt dabei an, um welchen Betrag sich die Schichtdicken unmittelbar benachbarter Schichten des gleichen Schichtmaterials unterscheiden. Bei manchen Ausführungsformen, die sich dadurch auszeichnen, dass die erste Schichtdickenverlaufsfunktion eine linear steigende oder linear fallende Funktion ist, ist vorgesehen, dass auch die zweite Schichtdickenverlaufsfunktion eine linear steigende oder linear fallende Funktion ist. Hierdurch ist für beide Schichtmaterialien eine besonders einfach analysierbare Beschreibung der nominellen Schichtdicken aller Einzelschichten innerhalb der ersten Schicht- gruppe möglich.
Es kann dabei sein, dass die zweite Schichtdickenverlaufsfunktion gegenläufig zur ersten Schichtdickenverlaufsfunktion verläuft, so dass beispielsweise bei linear fallender Schichtdicke des ersten Schichtmaterials die Schichtdicke des zweiten Schichtmaterials linear ansteigt oder umgekehrt. In diesen Fällen kann es sein, dass die Periodendicke innerhalb der ersten Schicht- gruppe konstant bleibt oder nur leicht, d.h. weniger stark als die Einzelschichtdicken, variiert. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schichtdicken beider Schichtmaterialien gleichermaßen linear abfallen oder gleichermaßen linear ansteigen, wobei die Gradienten für die einzelnen Schichtmaterialien gleich oder unterschiedlich sein können. In diesen Fällen wird die Periodendicke ebenfalls linear ansteigen oder abfallen. Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die erste Schichtdickenverlaufsfunktion eine quadratische oder eine exponentielle Funktion ist, so dass sich eine allmähliche Zunahme oder eine allmähliche Abnahme der Schichtdicke des betroffenen Schichtmaterials in kleinen systematischen Schritten innerhalb der ersten Schichtgruppe ergibt, wobei außerdem die Schrittgröße, d.h. der Schichtdickenunterschied zwischen unmittelbar benachbarten Schichten des gleichen Schichtmaterials, mit zunehmendem Abstand vom Substrat zunimmt oder abnimmt. Quadratische und exponentielle erste Schichtdickenverlaufsfunktionen lassen sich jeweils durch genau drei Schichtdickenverlaufsparameter a, b und c vollständig bestimmen, beispielsweise nach folgenden Gleichungen: d(n) = a + b * exp(c * n) (exponentiell) d(n) = a + b * n + c * n2 (quadratisch) Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die zweite Schichtdickenverlaufsfunktion eine quadratische oder eine exponentielle Funktion ist. Insbesondere kann sowohl die erste als auch die zweite Schichtdickenverlaufsfunktion eine quadratische oder eine exponentielle Funktion sein. Dabei kann es sein, dass die zweite Schichtdickenverlaufsfunktion gegenläufig zur ersten Schichtdickenverlaufsfunktion verläuft, so dass die Periodendicke weniger stark variiert als die Schichtdicke der stärker variierenden Einzelschicht.
Es ist möglich, dass die erste Schichtgruppe die einzige für die EUV-Strahlung reflektierend wirkende Schichtgruppe der Mehrlagen-Schichtanordnung ist.
In manchen Fällen ergeben sich weitere vorteilhafte Freiheitsgrade bei der Auslegung der Win- kelabhängigkeit des Reflektivitätsverhaltens, wenn die Mehrlagen-Schichtanordnung zusätzlich zu der ersten Schichtgruppe eine für die Strahlung reflektierend wirkende zweite Schichtgruppe mit zehn oder mehr zweiten Schichtpaaren aufweist, wobei die erste Schichtgruppe zwischen dem Substrat und der zweiten Schichtgruppe angeordnet ist. Die zweite Schichtgruppe befindet sich also an der dem Substrat abgewandten Seite der ersten Schichtgruppe, also näher an der Strahlungseintrittsseite der Mehrlagen-Schichtanordnung. Um zu erreichen, dass auch die zweite Schichtgruppe einen substantiellen Beitrag zur Gesamt-Reflektivität leistet, hat die zweite Schichtgruppe mindestens zehn zweite Schichtpaare. Es können auch deutlich mehr als zehn zweite Schichtpaare vorgesehen sein, beispielsweise 15 oder mehr, oder 20 oder mehr, oder 30 oder mehr, oder 50 oder mehr zweite Schichtpaare. Die nominellen Schichtdicken der einzelnen Schichten der zweiten Schichtgruppe können nach ähnlichen oder anderen Bildungsgesetzen wie die nominellen Schichtdicken der ersten Schichtgruppe ausgelegt sein. Insbesondere kann es so sein, dass innerhalb der zweiten Schichtgruppe die Schichtdicken eines der Schichtmaterialien in Abhängigkeit von der Periodennummer durch eine einfach monotone erste Schichtdickenverlaufsfunktion definierbar sind und die Schichtdicken des anderen der Schichtmaterialien in Abhängigkeit von der Periodennummer gemäß einer zweiten Schichtdickenverlaufsfunktion variieren. Bei Ausführungsbeispielen mit einer eintrittsseitigen zweiten Schichtgruppe ergeben sich für das Design mehr Freiheitsgrade, um eine relativ homogene Reflektivität zu erreichen.
Beispielsweise gibt es Ausführungsformen, bei denen innerhalb der ersten Schichtgruppe die Schichtdicken des ersten Schichtmaterials und des zweiten Schichtmaterials jeweils gegenläufig linear variieren und die Schichtdicken dieser Schichtmaterialien auch innerhalb der zweiten Schichtgruppe gegenläufig linear variieren, jedoch gegebenenfalls mit anderen Anfangswerten und Steigungen. Hierdurch lassen sich in manchen Fällen besonders geringe Variationen der Reflektivität über einen relativ großen Inzidenzwinkelbereich erreichen.
Insbesondere kann es so sein, dass eine Variation von Schichtdicken der Schichtmaterialien innerhalb der dem Substrat näher liegenden ersten Schichtgruppe wesentlich stärker ist als innerhalb der der Strahlungseintrittsseite näher liegenden zweiten Schichtgruppe. Innerhalb der substratnahen ersten Schichtgruppe kann die Variation der Schichtdicken z.B. mindestens doppelt so groß oder mindestens dreimal so groß oder mindestens viermal so groß sein wie innerhalb der zweiten Schichtgruppe näher bei der Strahlungseintrittsseite. Der Begriff „Variation" bezeichnet hier den Unterschied zwischen minimaler und maximaler Schichtdicke eines Schichtmaterials innerhalb einer Schichtgruppe. Bei einem Monostack (konstante Schichtdicken beider Schichtmaterialien) ist die nominelle Variation gleich null. Während geringe Schichtdickenvariationen näher an der Strahlungseintrittsseite günstig für hohe Reflektivitätswerte sein können, wirken sich große Schichtdickenvariationen in der Nähe des Substrats günstig auf die Breitbandigkeit im Winkelraum aus. Die Schichtdicken der Schichtmaterialien innerhalb der zweiten Schichtgruppe können also derart gewählt werden, dass die zweite Schichtgruppe einen relativ großen Beitrag zur maximalen Reflektivität der Mehrlagen-Schichtanordnung liefert, während die erste Schichtgruppe Beiträge zur Breitbandigkeit leistet. Bei manchen Ausführungsformen weist innerhalb der zweiten Schichtgruppe eines der Schichtmaterialien, insbesondere Molybdän, über die gesamte zweite Schichtgruppe eine konstante Schichtdicke auf, und die Schichtdicke des anderen Schichtmaterials, insbesondere Silizium, innerhalb der zweiten Schichtgruppe ist ebenfalls konstant, so dass sich innerhalb der zweiten Schichtgruppe ein Schichtaufbau ähnlich wie bei einem„Monostack" ergibt.
Die Erfindung betrifft auch ein optisches System mit mindestens einem EUV-Spiegel der oben oder nachfolgend näher beschriebenen Art.
Bei dem optischen System kann es sich z.B. um ein Projektionsobjektiv oder um ein Beleuchtungssystem für eine mit EUV-Strahlung arbeitende Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage handeln. Der EUV-Spiegel kann eine ebene Spiegelfläche oder eine konvex oder konkav gekrümmte Spiegelfläche haben. In einem Projektionsobjektiv kann z.B. der Spiegel, an dem das größte Inzidenzwinkelintervall auftritt, wie hier beschrieben aufgebaut sein, ggf. auch mehrere oder alle EUV-Spiegel. Der EUV-Spiegel kann ein einachsig oder mehrachsig verkippbarer Einzelspiegel eines steuerbaren Multi-Mirror-Arrays (MMA) sein, an dem je nach Kippstellung unterschiedliche Inzidenzwinkelintervalle auftreten können. Hier kann eine breitbandige Wirkung besonders vorteilhaft sein. Ein Multi-Mirror-Array kann mehrere EUV-Spiegel der hier beschriebenen Art aufweisen. EUV-Spiegel können auch bei anderen optischen Systemen verwendet werden, z.B. im Bereich der Mikroskopie.
KURZBESCHREI BU NG DER ZEICHNUNGEN Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Dabei zeigen:
Fig. 1 zeigt einen schematischen Vertikalschnitt durch die Schichtstruktur einer
Mehrlagen-Schichtanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; Fig. 2 zeigt ein Schichtdickendiagramm des ersten Ausführungsbeispiels;
Fig. 3 zeigt ein Schichtdickendiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels;
Fig. 4 zeigt ein Schichtdickendiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels;
Fig. 5 zeigt ein Vergleichsdiagramm zur Inzidenzwinkelabhängigkeit der Reflekti- vitäten des ersten bis dritten Ausführungsbeispiels und eines Referenz- spiegeis mit einem Mo/Si-Monostacks (MS);
Fig. 6 zeigt ein Schichtdickendiagramm eines vierten Ausführungsbeispiels;
Fig. 7 zeigt ein Schichtdickendiagramm eines fünften Ausführungsbeispiels;
Fig. 8 zeigt ein Vergleichsdiagramm zur Inzidenzwinkelabhängigkeit der Reflekti- vitäten des vierten und fünften Ausführungsbeispiels; Fig. 9 zeigt Komponenten einer EUV-Mikrolithographie-Projektionsbelichtungs- anlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
DETAI LLI ERTE BESCHREI BUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPI ELE
Im Folgenden werden Aspekte der Erfindung am Beispiel von mehreren Ausführungsbeispielen von EUV-Spiegeln erläutert, die für eine EUV-Arbeitswellenlänge von λ = 13.5 nm und für Inzi- denzwinkel aus dem Intervall 10° < AOI < 17.5° ausgelegt sind, also für einen mittleren Inzi- denzwinkel AOIM = 13.75°. Der Inzidenzwinkel (Angle of Incidence, AOI) bezeichnet hierbei den Winkel, den ein auf die Spiegeloberfläche auftreffender Strahl mit der Oberflächennormalen N des Spiegels am Auftreffpunkt einschließt (vgl. Fig.1 ). Inzidenzwinkelintervalle dieser Art können beispielsweise in optischen Systemen für die EUV-Mikrolithographie auftreten, welche mit hoher numerischer Apertur arbeiten.
Bei derartigen Inzidenzwinkeln werden bekanntlich Mehrlagenspiegel (Multilayer-Spiegel) mit einer für die EUV-Strahlung reflektierend wirkenden Mehrlagen-Schichtanordnung (Multilayer) genutzt, die viele Schichtpaare (Bilayer) enthalten, welche alternierend aufgebrachte Schichten eines Schichtmaterials mit höherem Realteil des Brechungsindex (auch„Spacer" genannt) und eines Schichtmaterials mit relativ dazu niedrigerem Realteil des Brechungsindex (auch„Absorber" genannt) aufweisen. Schichtpaare können z.B. mit den Schichtmaterial-Kombinationen Molybdän/Silizium (Mo/Si) und/oder Ruthenium/Silizium (Ru/Si) aufgebaut sein. Dabei bildet Silizium jeweils das Spacer-Material, während Mo bzw. Ru als Absorbermaterial dienen. Ein Schichtpaar kann mindestens eine weitere Schicht enthalten, insbesondere eine zwischengeschaltete Barriereschicht, die z.B. aus C, B4C, SixNy, SiC oder aus einer Zusammensetzung mit einem dieser Materialien bestehen kann und Interdiffusion an der Grenzfläche unterbinden soll. Die nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiele sollen zur Veranschaulichung einiger Grundprinzipien dienen. Als Schichtmaterialien kommen jeweils Molybdän (Mo) und Silizium (Si) zum Einsatz, wodurch sich eine übersichtliche Darstellung ergibt. Die Grundprinzipien können auch bei anderen Wellenlängen, anderen Inzidenzwinkelintervallen und/oder anderen Schichtmaterial-Kombinationen genutzt werden. Die Grundprinzipien wirken außerdem unab- hängig vom Einsatz von Barriereschichten und/oder Schutzschichten, die zusätzlich in einem Schichtstapel vorgesehen sein können.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Vertikalschnitt durch die Schichtstruktur einer Mehrlagen- Schichtanordnung ML gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 2 zeigt ein zugehöriges Schichtdickendiagramm. Auf der Abszisse ist die Schichtnummer LN der einzelnen Schichten und auf der Ordinate deren geometrische Schichtdicke d in [nm] angegeben. Die punktförmigen Symbole stehen für Einzelschichten aus Molybdän (Mo), während die Dreieckssymbole für Einzelschichten aus Silizium (Si) stehen. Die quadratischen Symbole repräsentieren die (geometrische) Periodendicke P der Schichtpaare. Die Einzelschichten mit Schichtnummern 1 und 2 gehören zum Schichtpaar mit der Periodennummer 1 (n = 1 ), die unmittelbar folgenden Einzelschichten mit Schichtnummern 3 und 4 gehören zum Schichtpaar mit der Periodennummer 2 (n = 2) etc. Das nicht dargestellte Substrat befindet sich an der linken Seite, so dass die Einzelschicht mit der Schichtnummer 1 direkt an das Substrat angrenzt. Die Strahlungseintrittsseite liegt entsprechend rechts bei der höchsten Schichtnummer. Diese Darstellungsweise gilt für alle Schichtdickendiagramme dieser Anmeldung.
Der EUV-Spiegel aus Fig. 1 oder Fig. 2 hat ein Substrat SUB, das eine mit optischer Präzision bearbeitete Substratoberfläche hat, auf der eine Mehrlagen-Schichtanordnung ML aufgebracht ist, die im Folgenden auch als„Multilayer" bezeichnet wird. Die Mehrlagen-Schichtanordnung besteht im Beispiel aus 78 Einzelschichten, wobei Molybdänschichten (schraffiert) und Siliziumschichten (ohne Schraffur) abwechseln. Dadurch werden 39 Mo/Si-Schichtpaare gebildet, die auch als Mo/Si-Bilayer oder Perioden bezeichnet werden.
Die Mehrlagen-Mehrschichtanordnung ML wird im Wesentlichen oder ausschließlich durch eine für die eintretende EUV-Strahlung reflektierend wirkende erste Schichtgruppe LG1 gebildet, die 39 erste Schichtpaare, nämlich die 39 Mo/Si-Schichtpaare aufweist. Das Schichtmaterial Silizium ist bei dieser Materialpaarung dasjenige Schichtmaterial mit dem höheren Realteil des Brechungsindex, also das relativ hoch brechende erste Schichtmaterial, während Molybdän bei der EUV-Wellenlänge einen relativ niedrigeren Realteil des Brechungsindex hat und somit das rela- tiv niedrig brechende zweite Schichtmaterial ist. Die geometrische Schichtdicke einer Si-Schicht wird mit dSi bezeichnet, die geometrische Schichtdicke der Mo-Einzelschicht mit dMo- Die Summe der geometrischen Schichtdicken aller Einzelschichten eines Schichtpaars wird hier als Periodendicke P, bezeichnet, wobei der Index i für die Periodennummer steht. In die Periodendicke gehen neben den Schichtdicken dMo und dSi auch noch die geometrischen Schichtdicken even- tueller weiterer Schichten ein, beispielsweise von diffusionshemmenden Zwischenschichten, deren Schichtdicken jedoch in der Regel um ein Mehrfaches geringer sind als die Schichtdicken von Mo und Si.
Innerhalb der ersten Schichtgruppe LG1 fällt die Schichtdicke der Mo-Schichten mit zunehmendem Abstand vom Substrat in Richtung der Strahlungseintrittsseite kontinuierlich gemäß einer linearen ersten Schichtdickenverlaufsfunktion ab. Unmittelbar benachbarte Mo-Schichten haben somit jeweils den gleichen Schichtdickenunterschied zueinander. Die Einzelschichtdicken der Si-Schichten nehmen ebenfalls von der Substratseite zur Strahlungseintrittsseite in gleichen Schritten linear ab, wobei diese Abhängigkeit von der Schichtpaar-Nummer durch eine lineare zweite Schichtdickenverlaufsfunktion gegeben ist. Das Schichtdickendiagramm in Fig. 2 veran- schaulicht dieses Verhalten. Die Einzelschichtdicken von Mo und Si variieren jeweils linear mit der Schichtpaar-Nummer. Gleiches gilt auch für die Periodendicke. Die Schichtdickenverlaufsfunktion in Abhängigkeit von der Schichtpaar-Nummer n (1 < n < 39) lautet jeweils d(n)=a+b * n. Der Schichtdickenparameter a gibt dabei jeweils einen Anfangswert der Schichtdicke und der Schichtdickenparameter b die Steigung bzw. den Gradienten des Schichtdickenverlaufs an. Für die Schichtdickenparameter gilt:
Mo: a=3.58, b=-0.01
Si: a=4.22, b=-0.01
Der Einfluss dieses besonderen Schichtaufbaus auf die Abhängigkeit der Reflektivitat R vom Inzidenzwinkel AOI wird anhand von Fig. 5 im Vergleich zur Inzidenzwinkelabhängigkeit der Reflektivitat eines Referenzspiegels dargestellt, dessen Mehrlagen-Schichtanordnung als reiner Mo/Si-Monostack ausgebildet ist. Der Begriff „Monostack" steht hier für eine Mehrlagen- Schichtanordnung, bei der alle aufeinanderfolgenden Schichtpaare die gleiche Schichtmaterial- Kombination und die gleichen Einzelschichtdicken von Mo und Si haben. Die strichpunktierte Kurve„MS" mit einem maximalen Reflexionskoeffizienten von ca. 68% bei AOI ungefähr 14.8° zeigt die Inzidenzwinkelabhängigkeit der Reflektivität eines solchen Monostacks mit 26 Schicht- paaren.
Die durchgezogene Linie mit Bezeichnung „1 " zeigt den entsprechenden Reflektivitätsverlauf beim ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1 und 2), also mit linearem Abfall der Einzelschichtdicken von Molybdän und Silizium zwischen Substrat und Strahlungseintrittsseite. Es ist unmittelbar erkennbar, dass die Maximalreflektivität beim reinen Monostack mit 68% deutlich höher liegt als die beim gleichen Inzidenzwinkel auftretende Reflektivität des ersten Ausführungsbeispiels (ca. 64%). Jedoch ist die Variation der Reflektivität über den Inzidenzwinkelbereich beim ersten Ausführungsbeispiel deutlich geringer als beim reinen Monostack. Während bei dem Referenzsystem das Reflexionsvermögen zwischen ca. 60% (bei 10°) und ca. 68% (bei ca. 15°), also um ca. 8%-Punkte variiert, variiert das Reflexionsvermögen im gleichen Inzidenzwinkelintervall bei dem ersten Ausführungsbeispiel nur um ca. 6%-Punkte, nämlich zwischen ca. 58% (bei 17.5°) und 64% (bei ca. 15°). Es ist somit ersichtlich, dass der lineare Schichtdickenverlauf bei den Einzelschichten zu einer Homogenisierung der Inzidenzwinkelabhängigkeit der Reflektivität in dem ausgewählten Inzidenzwinkelbereich führt, für den die Mehrlagen-Schichtanordnung ausgelegt ist. Anhand des Schichtdickenverlaufsdiagramms in Fig. 3 wird ein zweites Ausführungsbeispiel erläutert, welches gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel eine nochmals verringerte Variation der Reflektivität innerhalb des ausgewählten Inzidenzwinkelbereichs, also eine verbesserte Breitbandigkeit im Winkelraum zeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Mehrlagen- Schichtanordnung insgesamt 44 Schichtpaare bzw. Perioden, die sich auf genau zwei jeweils unterschiedlich ausgelegte und übereinander angeordnete Schichtgruppen verteilen. Eine erste Schichtgruppe LG1 mit 18 ersten Schichtpaaren ist in der Nähe des Substrats angeordnet. Auf diese erste Schichtgruppe ist eine zweite Schichtgruppe LG2 mit insgesamt 26 zweiten Schichtpaaren aufgebracht in der Weise, dass die erste Schichtgruppe LG1 zwischen dem Substrat und der zweiten Schichtgruppe LG2 angeordnet ist. In jeder der beiden Schichtgruppen nimmt die geometrische Schichtdicke der Mo- Einzelschichten von der Substratseite zur Strahlungseintrittsseite gemäß einer linearen ersten Schichtdickenverlaufsfunktion linear ab, während die Schichtdicken der Si-Einzelschichten von der Substratseite zur Strahlungseintrittsseite jeweils gemäß einer linearen zweiten Schichtdickenverlaufsfunktion linear zunehmen. In beiden Schichtgruppen verläuft somit die zweite Schichtdickenverlaufsfunktion gegenläufig zur ersten Schichtdickenverlaufsfunktion. Dabei ist in der ersten Schichtgruppe LG1 die Zunahme der Schichtdicken der Si-Schichten relativ stärker als die gegenläufige Abnahme der Schichtdicken der Mo-Einzelschichten, so dass die Periodendicke von der Substratseite zur Strahlungseintrittsseite linear zunimmt. Innerhalb der zweiten Schichtgruppe LG2 ist dagegen die Abnahme der Schichtdicken der Mo-Schichten relativ stärker als die gegenläufige Zunahme der Schichtdicken der Si-Schichten, so dass die Periodendicke von der Seite der ersten Schichtgruppe bzw. von der Substratseite zur Strahlungseintrittsseite leicht gemäß einer linearen Funktion abnimmt. Die Variation von Schichtdicken der Schichtmaterialien (Schichtdickenunterschied zwischen kleinster und größter Schichtdicke eines Schichtmaterials) ist innerhalb der ersten Schichtgruppe LG1 mehr als viermal so groß wie innerhalb der zweiten Schichtgruppe LG2. Letztere wirkt dadurch ähnlich einem „Monostack" relativ stark reflektierend, während die substratnähere erste Schichtgruppe die Breitbandigkeit erhöht. Werden die Einzelschichtdicken jeweils als Funktion der Periodennummer bzw. Schichtpaar-Nummer n gemäß der Gleichung d(n)=a+b * n angegeben, so gelten folgende Werte für die Schichtdickenparameter: Substratnahe erste Schichtgruppe LG1 :(1 <n<18)
Mo: a=4.31 , b=-0.07
Si: a=0.84, b=0.25
Substratferne zweite Schichtgruppe LG2 (1 <n<26)
Mo: a=4.03, b=-0.05
Si: a=3.37, b=0.04 Für jede der Schichtgruppen ist es also möglich, den Schichtdickenverlauf der Mo-Schichten und der Si-Schichten jeweils anhand von genau zwei Schichtdickenparametern a und b eindeutig zu bestimmen.
Der Effekt dieses Schichtaufbaus auf die Inzidenzwinkelabhängigkeit der Reflektivitat wird an- hand von Fig. 5 erkennbar, wo die Reflektivitätskurve des zweiten Ausführungsbeispiels durch die gestrichelte Kurve mit Bezeichnung„2" angegeben ist. Die Variation der Reflektivitat über den Inzidenzwinkelbereich ist beim zweiten Ausführungsbeispiel deutlich geringer als beim Referenzsystem (Monostack) und auch deutlich geringer als beim ersten Ausführungsbeispiel. Das Reflexionsvermögen variiert im Inzidenzwinkelintervall zwischen 10° und 17.5° nur zwischen ca. 61 .5% (bei AOI = 17.5°) und ca. 64.4% (bei AOI ungefähr 1 1 .4°), wobei bei diesem Inzidenz- winkel auch die maximale Reflektivitat von ca. 64.4% erreicht wird. Das Reflexionsvermögen im angestrebten Inzidenzwinkelintervall variiert somit nur um ca. 3%-Punkte.
Es sind auch andere, mathematisch relativ einfach beschreibbare, jedoch nicht-lineare Schichtdickenverläufe möglich, die zu einer Verbesserung der Breitbandigkeit im Winkelraum genutzt werden können. Anhand von Fig. 4 wird ein drittes Ausführungsbeispiel erläutert. Ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel hat die Mehrlagen-Schichtanordnung nur eine einzige erste Schichtgruppe, in der die Schichtdicken aller Einzelschichten durch einfache monotone Schichtdickenverlaufsfunktionen definiert werden können. Die Mehrlagen-Schichtanordnung hat 36 Schichtpaare. Die Einzelschichtdicken für die Mo-Schichten und die Si-Schichten variieren jeweils gemäß einer exponentiellen Schichtdickenverlaufsfunktion, wobei die Schichtdicken der Mo-Schichten von der Substratseite zur Strahlungseintrittsseite exponentiell abnehmen, während die Schichtdicken der Si-Schichten von der Substratseite zur Strahlungseintrittsseite exponentiell zunehmen. Die Schichtdickenverläufe sind so gewählt, dass die Periodendicke von der Substratseite zur Strahlungseintrittsseite zunächst abfällt und im Abstand von einigen Schicht- paaren zur Strahlungseintrittsseite ein Minimum durchläuft, so dass zwischen diesem Minimum und der Strahlungseintrittsseite eine leichte Vergrößerung der Periodendicke erfolgt. Dies ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass die Schichtdicken der Si-Schichten im Bereich der Strahlungseintrittsseite stärker ansteigen als die Schichtdicken der Mo-Einzelschichten in diesem Abschnitt abfallen. Die Schichtdickenverlaufsfunktionen in Abhängigkeit von der Schicht- paar-Nummer n (1 < n < 36) können jeweils durch folgende Schichtdickenparameter definiert werden:
Mo: a=5.57, b=-0.91 , c=0.03
Si: a=3.30, b=0.03, c=0.1 1 Für die Schichtgruppe ist es also möglich, den Schichtdickenverlauf aller Mo-Schichten und aller Si-Schichten jeweils anhand von nur drei Schichtdickenparametern a, b und c eindeutig zu bestimmen.
Die Inzidenzwinkelabhängigkeit der Reflektivität des dritten Ausführungsbeispiels ist in Fig. 5 anhand der punktierten Linie mit Bezeichnung„3" erkennbar. Der Reflektivitatsverlauf ist sehr ähnlich demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, bei dem ebenfalls nur eine erste Schichtgruppe vorgesehen ist, deren Schichtdicken einer relativ einfachen Systematik folgen.
Anhand des Schichtdickendiagramms in Fig. 6 wird der Aufbau einer Mehrlagen- Schichtanordnung eines vierten Ausführungsbeispiels erläutert. Die Mehrlagen- Schichtanordnung hat hier nur eine einzige erste Schichtgruppe LG1 mit 40 Schichtpaaren. Über die ganze erste Schichtgruppe hinweg haben die Mo-Schichten die gleiche Schichtdicke, so dass die Schichtdicken der Mo-Schichten durch eine sehr einfache monotone erste Schichtdickenverlaufsfunktion definiert werden können, nämlich allein durch die Angabe derjenigen konstanten Schichtdicke, die für alle Mo-Einzelschichten gilt. Es ist somit nur ein einziger Schichtdickenparameter zur Definition aller Mo-Schichten nötig. Die Schichtdicken des anderen Schichtmaterials, nämlich Silizium, variieren dagegen in Abhängigkeit von der Periodennummer gemäß einer stochastischen zweiten Schichtdickenverlaufsfunktion. Die Schwankungsbreite der Einzelschichtdicken um einen Mittelwert ist dabei im substratnahen Bereich, beispielsweise zwischen den Schichtpaar-Nummern 1 und 20, relativ groß (d.h. es kommen Einzelschichten vor, die um mehr als 20% vom Mittelwert abweichen) und nimmt in Richtung der Strahlungseintrittsseite deutlich ab, so dass beispielsweise in den letzten 10 Si-Schichten in der Nähe der Strahlungseintrittsseite die Einzelschichtdicken nur um maximal 5% von einem hierauf bezogenen Mittelwert abweichen.
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel ist erkennbar, dass die Schichtdicken der Silizium- Einzelschichten an der Strahlungseintrittsseite nicht sehr stark schwanken. Eine ähnliche optische Performance ist erzielbar, wenn die Schwankungsbreite von Si-Schichtdicken im Bereich der Strahlungseintrittsseite auf null reduziert wird, so dass nicht nur die Mo-Schichtdicken, sondern auch die Si-Schichtdicken im substratfernen Bereich (in der zweiten Schichtgruppe) konstant sind. Fig. 7 zeigt das Schichtdickendiagramm eines entsprechenden fünften Ausführungs- beispiels. Die Mehrlagen-Schichtanordnung lässt sich in eine substratnahe erste Schichtgruppe LG1 und eine substratferne zweite Schichtgruppe LG2 unterteilen. Innerhalb der ersten Schichtgruppe LG1 , die insgesamt 20 Schichtpaare umfasst, ist die Schichtdicke der Molybdän- Einzelschichten konstant, während die Schichtdicken der Si-Einzelschichten und damit auch die Periodendicken zufallsverteilt variieren. Auf diese erste Schichtgruppe LG1 ist eine zweite Schichtgruppe LG2 mit insgesamt 20 Schichtpaaren aufgebracht. Die zweite Schichtgruppe LG2 ist nach Art eines„Monostacks" aufgebaut, indem sowohl die Mo-Schichtdicken als auch die Si-Schichtdicken jeweils in allen zweiten Schichtpaaren konstant sind.
Ähnlichkeiten und Unterschiede der Reflektivitätskurven werden anhand von Fig. 8 ersichtlich, in der die durchgezogene Kurve„4" den Reflektivitätsverlauf des vierten Ausführungsbeispiels und die gestrichelte Kurve„5" den Reflektivitätsverlauf des fünften Ausführungsbeispiels zeigt. Beim vierten Ausführungsbeispiel wird eine maximale Reflektivitat von 64.7% bei ca. 1 1 .5° Inzi- denzwinkel erreicht, die Variation der Reflektivitat im betrachteten Inzidenzwinkelbereich beträgt ca. 4%-Punkte (zwischen ca. 64.7% und ca. 61 .5% bei 17.5°). Beim fünften Ausführungsbei- spiel ergibt sich eine ähnliche Variation der Reflektivitäten, wobei jedoch das Reflektivitätsni- veau insgesamt gegenüber dem vierten Ausführungsbeispiel um ca. 0.3%-Punkte abgesenkt ist. Wenn die geringfügigen Performance-Nachteile des fünften Ausführungsbeispiels für den Anwendungsfall akzeptabel sind, kann ein zweiteiliger Schichtaufbau ähnlich dem fünften Ausführungsbeispiel gewählt werden, bei dem sich die substratferne zweite Schichtgruppe LG2 aufgrund der gleichbleibenden Schichtdicken leichter fertigen lässt als im Falle des vierten Ausführungsbeispiels.
Bei allen Ausführungsbeispielen kann zwischen dem Substrat und dem substratnächsten ersten Schichtpaar der ersten Schichtgruppe eine Zwischenschicht angeordnet sein, die wiederum aus einer oder mehreren Einzelschichten aufgebaut sein kann. Solche Zwischenschichten können beispielsweise zur Reduktion von Spannungen zwischen dem Substrat und der reflektierenden ersten Schichtgruppe der Mehrlagen-Schichtanordnung vorgesehen sein. Auf der Strahlungseintrittsseite kann in jedem Fall eine einlagige oder mehrlagige Deckschicht (Cap Layer) zum Schutz der Mehrlagen-Schutzanordnung gegen Oxidation und andere schädliche Einflüsse vorgesehen sein. Die Deckschicht kann beispielsweise eine Schicht aus Ruthenium (Ru) enthalten oder durch eine solche gebildet sein.
Einige der gezeigten Ausführungsbeispiele haben genau eine Schichtgruppe (erste Schichtgruppe), während andere der gezeigten Ausführungsbeispiele genau zwei Schichtgruppen (erste und zweite Schichtgruppe) haben. Es ist auch möglich, dass eine Mehrlagen- Schichtanordnung mehr als zwei reflektierende Schichtgruppen aufweist, z.B. drei oder vier Schichtgruppen oder mehr, wobei mindestens eine erste Schichtgruppe enthalten sein muss, die die beschriebenen systematisch einfachen Schichtdickenverläufe aufweist.
Beispielsweise kann eine Mehrlagen-Schichtanordnung genau drei Schichtgruppen aufweisen, in denen die Schichtdicken der Schichtmaterialien jeweils einer linearen Schichtdickenverlaufs- funktion folgen. Eine Mehrlagen-Schichtanordnung kann also nicht nur mehr als zwei (jeweils reflektierende) Schichtgruppen, aufweisen, sondern auch mehr als zwei (jeweils reflektierende) Schichtgruppen, mit jeweils einfachen Schichtdickenverläufen. Beispielsweise könnte eine Variante des in Fig. 3 gezeigten Beispiels so aufgebaut sein, dass zehn oder mehr der an der Strahlungseintrittseite liegenden Perioden (z.B. Schichtnummern 60 bis 90) ersetzt werden durch einen „Monostack" mit einer entsprechenden Anzahl von Schichtpaaren mit konstanten Schichtdicken beider Schichtmaterialien.
Eine erste und eine zweite Schichtgruppe können unmittelbar, d.h. ohne Zwischenschaltung einer Zwischenschicht, aufeinanderliegen. Es ist auch möglich, zwischen der ersten und der zweiten Schichtgruppe eine Zwischenschicht anzuordnen, die aus einer einzigen oder mehrere Einzelschichten bestehen kann.
EUV-Spiegel der in dieser Anmeldung beschriebenen Art können in unterschiedlichen optischen Systemen genutzt werden, z.B. im Bereich der EUV-Mikrolithographie.
Figur 9 zeigt beispielhaft optische Komponenten einer EUV-Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage WSC gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die EUV- Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage dient zur Belichtung eines im Bereich einer Bildebene IS eines Projektionsobjektivs PO angeordneten strahlungsempfindlichen Substrats W mit mindestens einem Bild eines im Bereich einer Objektebene OS des Projektionsobjektivs angeordneten Musters einer reflektiven Mustererzeugungseinrichtung oder Maske M. Zur Erleichterung der Beschreibung ist ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. Die Projektionsbelichtungsanlage WSC ist vom Scannertyp. Die Maske M und das Substrat werden beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage in der y-Richtung synchron bewegt und dadurch gescannt. Die Anlage wird mit der Strahlung einer primären Strahlungsquelle RS betrieben. Ein Beleuchtungssystem I LL dient zum Empfang der Strahlung der primären Strahlungsquelle und zur Formung von auf das Muster gerichteter Beleuchtungsstrahlung. Das Projektionsobjektiv PO dient zur Abbildung der Struktur des Musters auf ein lichtempfindliches Substrat.
Die primäre Strahlungsquelle RS kann unter anderem eine Laser-Plasma-Quelle oder eine Gasentladungsquelle oder eine Synchrotron-basierte Strahlungsquelle sein. Solche Strahlungsquellen erzeugen eine Strahlung RAD im EUV-Bereich, insbesondere mit Wellenlängen zwi- sehen 5 nm und 15 nm. Damit das Beleuchtungssystem und das Projektionsobjektiv in diesen Wellenlängenbereich arbeiten können, sind sie mit für EUV-Strahlung reflektiven Komponenten aufgebaut.
Die von der Strahlungsquelle RS ausgehende Strahlung RAD wird mittels eines Kollektors COL gesammelt und in das Beleuchtungssystem I LL geleitet. Das Beleuchtungssystem umfasst eine Mischeinheit MIX, eine Teleskopoptik TEL und einen feldformenden Spiegel FFM. Das Beleuchtungssystem formt die Strahlung und leuchtet damit ein Beleuchtungsfeld aus, das in der Objektebene OS des Projektionsobjektivs PO oder in dessen Nähe liegt. Form und Größe des Beleuchtungsfeldes bestimmen dabei Form und Größe des effektiv genutzten Objektfeldes OF in der Objektebene OS.
In der Objektebene OS ist bei Betrieb der Anlage ein reflektives Retikel oder eine andere reflek- tive Mustererzeugungseinrichtung angeordnet.
Die Mischeinheit MIX besteht im Wesentlichen aus zwei Facettenspiegeln FAC1 , FAC2. Der erste Facettenspiegel FAC1 ist in einer Ebene des Beleuchtungssystems angeordnet, die zur Objektebene OS optisch konjugiert ist. Er wird daher auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel FAC2 ist in einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems angeordnet, die zu einer Pupillenebene des Projektionsobjektivs optisch konjugiert ist. Er wird daher auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet.
Mit Hilfe des Pupillenfacettenspiegels FAC2 und der im Strahlengang nachgeschalteten abbil- denden optischen Baugruppe, die die Teleskopoptik TEL und den mit streifenden Einfall (gra- zing incidence) betriebenen feldformenden Spiegel FFM umfasst, werden die einzelnen spiegelnden Facetten (Einzelspiegel) des ersten Facettenspiegels FAC1 in das Objektfeld abgebildet.
Die räumliche (örtliche) Beleuchtungsintensitätsverteilung am Feldfacettenspiegel FAC1 be- stimmt die örtliche Beleuchtungsintensitätsverteilung im Objektfeld. Die räumliche (örtliche) Be- leuchtungsintensitätsverteilung am Pupillenfacettenspiegel FAC2 bestimmt die Beleuchtungs- winkelintensitätsverteilung im Objektfeld.
Das Projektionsobjektiv PO dient zur verkleinernden Abbildung des in der Objektebene OS des Projektionsobjektivs angeordneten Musters in die zur Objektebene optisch konjugierte und pa- rallel zu dieser liegende Bildebene IS. Diese Abbildung erfolgt mittels elektromagnetischer Strahlung aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV) um eine Arbeitswellenlänge λ, die im Beispielsfall bei 13.5 nm liegt.
Das Projektionsobjektiv hat sechs Spiegel M1 bis M6 mit Spiegelflächen, die in einem Projektionsstrahlengang PR zwischen der Objektebene OS und der Bildebene IS derart angeordnet sind, dass ein in der Objektebene bzw. im Objektfeld OF angeordnetes Muster mittels der Spiegel M1 bis M6 in die Bildebene bzw. das Bildfeld IF abbildbar ist.
Die für Strahlung aus dem EUV-Bereich reflektierend wirkenden Spiegel (EUV-Spiegel) M1 bis M6 haben jeweils ein Substrat, auf dem eine für Strahlung aus dem extremen Ultraviolettbereich reflektierend wirkende Mehrlagen-Schichtanordnung (multilayer) aufgebracht ist, die viele Schichtpaare mit abwechselnd relativ niedrigbrechendem und relativ hochbrechendem Schichtmaterial aufweist.
Die Spiegel M1 bis M6 haben jeweils gekrümmte Spiegelflächen, so dass jeder der Spiegel zur Abbildung beiträgt. Die vom Objektfeld OF kommenden Strahlen des Projektionsstrahlengangs fallen zunächst auf den leicht konvex gewölbten ersten Spiegel M1 , der die Strahlen zum leicht konkav gewölbten zweiten Spiegel M2 reflektiert. Dieser reflektiert die Strahlen zum konvexen dritten Spiegel M3, welcher die Strahlen seitlich zum Konkavspiegel M4 umlenkt. Dieser reflektiert die Strahlen auf den geometrisch in der Nähe der Bildebene angeordneten fünften Spiegel M5, der eine leicht konvex gewölbte Spiegelfläche hat und die Strahlen zum großen Konkavspiegel M6 reflektiert, welcher der letzte Spiegel vor der Bildebene ist und die Strahlen in Rich- tung des Bildfeldes I F fokussiert.
Das Projektionsobjektiv besteht aus zwei Teilobjektiven. Dabei bilden die ersten vier Spiegel M 1 bis M4 ein erstes Teilobjektiv, welches im Strahlweg zwischen dem vierten Spiegel M4 und dem fünften Spiegel M5 ein Zwischenbild IMI erzeugt. Das Zwischenbild liegt in einer Zwischenbildebene, die zur Objektebene und zur Bildebene optisch konjugiert ist. Geometrisch ist das Zwi- schenbild neben dem sechsten Spiegel M6 angeordnet. Das zweite Teilobjektiv, das aus dem fünften und dem sechsten Spiegel besteht, bildet das Zwischenbild verkleinert auf die Bildebene ab.
Projektionsbelichtungsanlagen und Projektionsobjektive mit diesem oder ähnlichem Aufbau sind beispielsweise im Patent US 7,977,651 B2 gezeigt. Die Offenbarung dieses Patents wird durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht. Mindestens einer der Spiegel M1 bis M6 kann einen Schichtaufbau gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufweisen. Insbesondere an dem fünften Spiegel M5, an dem das größte Inzidenzwinkelintervall auftritt, kann eine im Winkelraum breitbandig wirkende reflektive Be- schichtung günstig sein. Es können auch mehrere oder alle Spiegel M1 bis M6 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgelegt sein.
Im Beleuchtungssystem I LL können mit Ausnahme des mit streifendem Strahlungseinfall betriebenen feldformenden Spiegels FFM alle Spiegel von Mehrlagen-Breitband-Beschichtungen der hier vorgeschlagenen Art profitieren. Dies gilt insbesondere auch für die mehrachsig verkippbaren Einzelspiegel der Facettenspiegel FAC1 und FAC1 , die aufgrund der Verkippbarkeit unter unterschiedlichen Inzidenzwinkelintervallbereichen betrieben werden können.
In Tabelle A sind für alle bildlich dargestellten Ausführungsbeispiele (B) die geometrischen Schichtdicken d [nm] der einzelnen Schichten von der substratnächsten Schicht (LN = 1 ) bis zur eintrittsseitigen letzten Schicht (höchste Schicht-Nr. bzw. höchster LN-Wert) angegeben.
Tabelle A
B 1 2 3 4 5
Fig. 2 3 4 6 7
LN Material d [nm] d [nm] d [nm] d [nm] d [nm]
1 Mo 3,57 4,24 4,63 3,37 3,33
2 Si 4,21 1,08 3,32 3,62 1,49
3 Mo 3,56 4,17 4,6 3,37 3,33
4 Si 4,2 1,33 3,32 1,35 4,32
5 Mo 3,55 4,1 4,56 3,37 3,33
6 Si 4,19 1,58 3,33 3,08 1,49
7 Mo 3,54 4,03 4,53 3,37 3,33
8 Si 4,18 1,82 3,33 2,98 3,05
9 Mo 3,53 3,96 4,5 3,37 3,33
10 Si 4,16 2,07 3,34 4,96 4,55
11 Mo 3,52 3,89 4,46 3,37 3,33
12 Si 4,15 2,32 3,34 2,64 4,45
13 Mo 3,51 3,82 4,43 3,37 3,33
14 Si 4,14 2,57 3,35 4,27 2,86
15 Mo 3,5 3,75 4,39 3,37 3,33
16 Si 4,13 2,81 3,35 3,9 4,6
17 Mo 3,49 3,68 4,35 3,37 3,33
18 Si 4,12 3,06 3,36 4,14 2,73
19 Mo 3,48 3,61 4,31 3,37 3,33
20 Si 4,11 3,31 3,37 3,12 5,25
21 Mo 3,47 3,54 4,27 3,37 3,33
22 Si 4,09 3,56 3,37 3,84 4,11
23 Mo 3,46 3,47 4,23 3,37 3,33 24 Si 4,08 3,8 3,38 1,71 4,61
25 Mo 3,45 3,4 4,19 3,37 3,33
26 Si 4,07 4,05 3,39 4,11 1
27 Mo 3,44 3,33 4,15 3,37 3,33
28 Si 4,06 4,3 3,41 3,84 2,58
29 Mo 3,43 3,26 4,1 3,37 3,33
30 Si 4,05 4,54 3,42 3,02 3,56
31 Mo 3,42 3,19 4,05 3,37 3,33
32 Si 4,03 4,79 3,43 2,4 3,93
33 Mo 3,41 3,12 4 3,37 3,33
34 Si 4,02 5,04 3,45 4,43 3,34
35 Mo 3,4 3,05 3,95 3,37 3,33
36 Si 4,01 5,29 3,47 3,61 4,22
37 Mo 3,39 3,99 3,9 3,37 3,33
38 Si 4 3,4 3,49 4,34 4,12
39 Mo 3,38 3,94 3,85 3,37 3,33
40 Si 3,99 3,44 3,51 3,87 4,04
41 Mo 3,37 3,89 3,79 3,37 3,33
42 Si 3,97 3,48 3,53 3,77 3,88
43 Mo 3,36 3,85 3,73 3,37 3,33
44 Si 3,96 3,51 3,56 3,99 3,88
45 Mo 3,35 3,8 3,68 3,37 3,33
46 Si 3,95 3,55 3,59 3,95 3,88
47 Mo 3,34 3,75 3,62 3,37 3,33
48 Si 3,94 3,58 3,62 3,65 3,88
49 Mo 3,33 3,71 3,55 3,37 3,33
50 Si 3,93 3,62 3,66 4,03 3,88
51 Mo 3,32 3,66 3,49 3,37 3,33
52 Si 3,92 3,65 3,7 3,88 3,88
53 Mo 3,31 3,62 3,42 3,37 3,33
54 Si 3,9 3,69 3,75 3,64 3,88
55 Mo 3,3 3,57 3,35 3,37 3,33
56 Si 3,89 3,72 3,8 4,12 3,88
57 Mo 3,29 3,52 3,28 3,37 3,33
58 Si 3,88 3,76 3,86 3,7 3,88
59 Mo 3,28 3,48 3,21 3,37 3,33
60 Si 3,87 3,79 3,92 3,9 3,88
61 Mo 3,27 3,43 3,13 3,37 3,33
62 Si 3,86 3,83 3,99 3,86 3,88
63 Mo 3,26 3,38 3,05 3,37 3,33
64 Si 3,84 3,86 4,07 3,86 3,88
65 Mo 3,25 3,34 2,97 3,37 3,33
66 Si 3,83 3,9 4,15 3,81 3,88
67 Mo 3,24 3,29 2,89 3,37 3,33
68 Si 3,82 3,93 4,25 3,88 3,88
69 Mo 3,23 3,25 2,8 3,37 3,33
70 Si 3,81 3,97 4,36 3,81 3,88
71 Mo 3,22 3,2 2,71 3,37 3,33
72 Si 3,8 4 4,47 3,85 3,88
73 Mo 3,21 3,15 3,37 3,33
74 Si 3,79 4,04 3,78 3,88
75 Mo 3,2 3,11 3,37 3,33 76 Si 3,77 4,07 3,78 3,88
77 Mo 3,19 3,06 3,37 3,33
78 Si 3,76 4,11 3,63 3,88
79 Mo 3,01 3,37 3,33
80 Si 4,14 1 3,88
81 Mo 2,97
82 Si 4,18
83 Mo 2,92
84 Si 4,21
85 Mo 2,88
86 Si 4,25
87 Mo 2,83
88 Si 4,28

Claims

Patentansprüche
EUV-Spiegel umfassend:
ein Substrat (SUB) und
eine auf dem Substrat aufgebrachte Mehrlagen-Schichtanordnung (ML), die für Strahlung einer Wellenlänge λ aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV) reflektierend wirkt und eine Vielzahl von Schichtpaaren mit abwechselnden Schichten aus einem hoch brechenden Schichtmaterial und einem niedrig brechenden Schichtmaterial um- fasst, wobei das hoch brechende Schichtmaterial bei der Wellenlänge einen größeren Realteil des Brechungsindex aufweist als das niedrig brechende Schichtmaterial, wobei: die Mehrlagen-Schichtanordnung eine für die Strahlung reflektierend wirkende erste Schichtgruppe (LG1 ) mit zehn oder mehr ersten Schichtpaaren aufweist;
jedes erste Schichtpaar eine erste Schicht (H) aus einem hoch brechenden ersten Schichtmaterial mit einer ersten Schichtdicke, eine zweite Schicht (L) aus einem niedrig brechenden zweiten Schichtmaterial mit einer zweiten Schichtdicke sowie eine Periodendicke (P) aufweist, die der Summe der Schichtdicken aller Schichten eines ersten Schichtpaares entspricht;
die Schichtdicken eines der Schichtmaterialien in Abhängigkeit von der Periodennummer durch eine einfach monotone erste Schichtdickenverlaufsfunktion definierbar sind, welche durch einen, zwei, oder drei Schichtdickenparameter vollständig definierbar ist; und
die Schichtdicken des anderen der Schichtmaterialien in Abhängigkeit von der Periodennummer gemäß einer zweiten Schichtdickenverlaufsfunktion variieren.
EUV-Spiegel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schichtgruppe (LG1 ) 15 oder mehr, oder 20 oder mehr, oder 30 oder mehr, oder 50 oder mehr erste Schichtpaare aufweist.
EUV-Spiegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schichtdickenverlaufsfunktion eine konstante Funktion ist, so dass die Schichtdicken eines der Schichtmaterialien über die gesamte erste Schichtgruppe (LG1 ) konstant sind.
EUV-Spiegel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtmaterial, dessen Schichtdicken über die gesamte erste Schichtgruppe (LG1 ) konstant ist, ausgewählt ist aus der Gruppe Molybdän (Mo), Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh) und Palladium (Pd).
5. EUV-Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schichtdickenverlaufsfunktion eine stochastische Schichtdickenverteilung des anderen Schichtmaterials definiert.
6. EUV-Spiegel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtmaterial, dessen Schichtdicken über die gesamte erste Schichtgruppe (LG1 ) stochastisch variiert, Silizium (Si) ist.
7. EUV-Spiegel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schichtdickenverlaufsfunktion eine linear steigende oder linear fallende Funktion ist, so dass die Schichtdicken eines der Schichtmaterialien über die gesamte erste Schichtgruppe (LG1 ) linear zunehmen oder linear abnehmen.
8. EUV-Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schichtdickenverlaufsfunktion eine linear steigende oder linear fallende Funktion ist.
9. EUV-Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schichtdickenverlaufsfunktion eine quadratische oder exponentielle Funktion ist.
10. EUV-Spiegel nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schichtdickenverlaufsfunktion gegenläufig zur ersten Schichtdickenverlaufsfunktion verläuft.
1 1 . EUV-Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrlagen-Schichtanordnung eine für die Strahlung reflektierend wirkende zweite Schichtgruppe (LG2) mit zehn oder mehr zweiten Schichtpaaren aufweist, wobei die erste Schichtgruppe (LG1 ) zwischen dem Substrat (SUB) und der zweiten Schicht- gruppe (LG2) angeordnet ist.
12. EUV-Spiegel nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der zweiten Schichtgruppe (LG2) die Schichtdicken eines der Schichtmaterialien in Abhängigkeit von der Periodennummer durch eine einfach monotone erste Schichtdickenverlaufsfunktion definierbar sind und die Schichtdicken des anderen der Schichtmaterialien in Abhängigkeit von der Periodennummer gemäß einer zweiten Schichtdickenverlaufsfunktion variieren.
13. EUV-Spiegel nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicken des ersten Schichtmaterials und des zweiten Schichtmaterials innerhalb der ersten Schichtgruppe (LG1 ) und innerhalb der zweiten Schichtgruppe (LG2) jeweils gegenläufig linear variieren.
14. EUV-Spiegel nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Variation von Schichtdicken der Schichtmaterialien innerhalb der ersten Schichtgruppe (LG1 ) wesentlich stärker ist als innerhalb der zweiten Schichtgruppe (LG2), insbesondere mindestens doppelt so groß.
15. EUV-Spiegel nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Schichtmaterialien über die gesamte zweite Schichtgruppe (LG2) eine konstante Schichtdicke aufweist und die Schichtdicke des anderen Schichtmaterials innerhalb der zweiten Schichtgruppe (LG2) ebenfalls konstant ist.
16. Optisches System mit mindestens einem EUV-Spiegel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15.
17. Optisches System nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass das optische System ein Projektionsobjektiv (PO) oder ein Beleuchtungssystem (ILL) für eine Mikrolitho- graphie-Projektionsbelichtungsanlage (WSC) ist.
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