DE102012202057B4

DE102012202057B4 - Projektionsobjektiv für EUV-Mikrolithographie, Folienelement und Verfahren zur Herstellung eines Projektionsobjektivs mit Folienelement

Info

Publication number: DE102012202057B4
Application number: DE102012202057.8A
Authority: DE
Inventors: Boris Bittner; Norbert Wabra; Sonja Schneider; Ricarda Schömer; Hendrik Wagner; Christian Wald; Rumen Iliew; Thomas Schicketanz; Toralf Gruner; Matthias Rösch
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2021-07-08
Anticipated expiration: 2032-02-11
Also published as: US20140347721A1; JP2015508231A; US10001631B2; TW201337324A; WO2013117343A1; JP6294835B2; US20170261730A9; TWI606261B; CN104136999A; DE102012202057A1; KR20140130117A; KR102079149B1; CN104136999B

Abstract

Projektionsobjektiv (PO) zur Abbildung eines in einer Objektebene (OS) des Projektionsobjektivs angeordneten Musters in eine Bildebene (IS) des Projektionsobjektivs mittels elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge λ aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV) mit:einer Vielzahl von Spiegeln (M1 - M6) mit Spiegelflächen, die in einem Projektionsstrahlengang zwischen der Objektebene und der Bildebene derart angeordnet sind, dass ein in der Objektebene angeordnetes Muster mittels der Spiegel in die Bildebene abbildbar ist, gekennzeichnet durcheine Wellenfront-Korrektureinrichtung (WFC), die ein Folienelement mit einer Folie aufweist, welche in einem Betriebsmodus der Wellenfront-Korrektureinrichtung im Projektionsstrahlengang angeordnet ist und bei der Arbeitswellenlänge λ einen überwiegenden Anteil der in einem optischen Nutzbereich auftreffenden EUV-Strahlung transmittiert, wobei das Folienelement aufweist:eine erste Schicht (L1), die aus einem ersten Schichtmaterial mit einem ersten komplexen Brechungsindex n1= (1-δ1) + iβ1besteht und eine erste optische Schichtdicke aufweist, die über den Nutzbereich gemäß einem ersten Schichtdickenprofil lokal variiert; undeine zweite Schicht (L2), die aus einem zweiten Schichtmaterial mit einem zweiten komplexen Brechungsindex n2= (1-δ2) + iβ2besteht und eine zweite optische Schichtdicke aufweist, die über den Nutzbereich gemäß einem zweiten Schichtdickenprofil lokal variiert,wobei das erste Schichtdickenprofil und das zweite Schichtdickenprofil unterschiedlich sind undwobei die Abweichung δ1des Realteils des ersten Brechungsindex von 1 groß gegenüber dem Absorptionskoeffizient β1des ersten Schichtmaterials ist und die Abweichung δ2des Realteils des zweiten Brechungsindex von 1 klein gegenüber dem Absorptionskoeffizient β2des zweiten Schichtmaterials ist.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Projektionsobjektiv zur Abbildung eines in einer Objektebene des Projektionsobjektivs angeordneten Musters in eine Bildebene des Projektionsobjektivs mittels elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge λ aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV). Weiterhin betrifft die Erfindung ein Folienelement, das insbesondere zur Verwendung in einem solchen Projektionsobjektiv vorgesehen ist sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Projektionsobjektivs, das ein Folienelement enthält.
Stand der Technik
Zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen werden heutzutage überwiegend mikrolithographische Projektionsbelichtungsverfahren eingesetzt. Dabei werden Masken (Retikel) oder andere Mustererzeugungseinrichtungen 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 Objektfläche des Projektionsobjektivs positioniert und mit einer vom Beleuchtungssystem bereit gestellten Beleuchtungsstrahlung beleuchtet. Die durch das Muster veränderte Strahlung läuft als Projektionsstrahlung durch das Projektionsobjektiv, welches das Muster auf das zu belichtende Substrat abbildet, welches in der Regel mit einer strahlungsempfindlichen Schicht (Resist, Photolack) beschichtet ist.
Um immer feinere Strukturen erzeugen zu können, wurden in den letzten Jahren Projektionsobjektive entwickelt, die bei moderaten numerischen Aperturen arbeiten und eine Vergrößerung des Auflösungsvermögens im Wesentlichen durch die kurzen Wellenlängen der verwendeten elektromagnetischen Strahlung aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV) erzielen. Hier werden insbesondere Wellenlängen im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm genutzt.
Strahlung aus dem extrem Ultraviolettbereich (EUV-Strahlung) kann nicht mit Hilfe refraktiver optischer Elemente ausreichend fokussiert oder geführt werden, da die kurzen Wellenlängen von den bekannten, bei höheren Wellenlängen transparenten optischen Materialien oder anderen Materialien stark absorbiert werden. Daher werden für die EUV-Lithographie Spiegelsysteme eingesetzt. Ein für Strahlung aus dem EUV-Bereich reflektierend wirkender Spiegel (EUV-Spiegel) hat typischerweise ein Substrat, auf dem eine für Strahlung aus dem extremen Ulraviolettbereich reflektierend wirkende Mehrlagen-Schichtanordnung (multilayer) aufgebracht ist, die viele Schichtpaare mit abwechselnd relativ niedrigbrechendem und relativ hochbrechendem Schichtmaterial aufweist und nach Art eines verteilten Bragg-Reflektors (distributed Bragg reflector) wirkt. Schichtpaare für EUV-Spiegel werden häufig mit den Schichtmaterial-Kombinationen Molybdän/Silizium (Mo/Si) und/oder Ruthenium/Silizium (Ru/Si) aufgebaut.
Ein EUV-Projektionsobjektiv hat mehrere z.B. vier oder sechs, Spiegel mit Spiegelflächen, die in einem Projektionsstrahlengang zwischen der Objektebene und der Bildebene derart angeordnet sind, dass ein in der Objektebene angeordnetes Muster mittels der Spiegel in die Bildebene möglichst fehlerfrei abgebildet werden kann. Die zwischen der Objektebene und der Bildebene verlaufenden Strahlen eines Projektionsstrahlenbündels bilden eine Wellenfront. Abweichungen der Wellenfront von einer durch die Spezifikation vorgegebenen Wellenfront können zu nicht tolerierbaren Abbildungsfehlern führen.
Projektionsobjektive für die EUV-Lithographie verlangen eine sehr genaue Fertigung der optischen Elemente und eine präzise Beschichtung. Problematisch hierbei ist unter anderem, dass der wahre Zustand der optischen Elemente (insbesondere bedingt durch die Beschichtung) erst im zusammengebauten Zustand bei der Arbeitswellenlänge (z.B. bei 13.5nm) hinreichend genau gemessen werden kann. In diesem Stadium bleibt häufig für eine nachträgliche Korrektur nur ein sehr aufwändiges Teilzerlegen des Projektionsobjektivs, um Spiegel nachzubearbeiten. Für die Korrektur von Lebensdauereffekten existieren jenseits von Starrkörperbewegungen kaum nachhaltig funktionierende Konzepte.
Die DE 10 2005 016 591 A1 beschreibt ein Transmissionsfilter für den EUV-Spektralbereich, welches eine Schichtenfolge aus einer Vielzahl von alternierenden Schichten enthält, wobei jeweils eine erste Schicht und eine zweite Schicht, die aus verschiedenen Materialien bestehen, ein Schichtpaar der Schichtenfolge ausbilden. Die Schichtenfolge kann sowohl eine periodische Schichtenfolge als auch eine aperiodische Schichtenfolge sein. Ein solches EUV-Transmissionsfilter zeichnet sich insbesondere durch eine volle Halbwertsbreite von weniger als 0,5 nm, beispielsweise bei einer Wellenlänge von 13,5 nm, aus.
Die DE 10 2008 041 436 A1 beschreibt u.a. ein Beleuchtungssystem für ein EUV-Lithographiesystem, wobei im Beleuchtungssystem zwei optische Membranelemente angeordnet sind, die jeweils als kombinierte Debris-Spektralfilter dienen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, den Justageprozess für EUV-Projektionsobjektive bei der Herstellung zu vereinfachen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine nachträgliche Korrektur bei betriebsbedingten Veränderungen der Abbildungsleistung zu vereinfachen. Es ist eine weitere Aufgabe, ein EUV-Projektionsobjektiv mit sehr guter Abbildungsleistung bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Projektionsobjektiv mit den Merkmalen von Anspruch 1, 32 oder 35, durch ein Folienelement mit den Merkmalen von Anspruch 29 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Projektionsobjektivs mit den Merkmalen von Anspruch 37.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Die erste Schicht und die zweite Schicht des Folienelements haben jeweils spezifische Funktionen und wirken auf eine definierte Weise auf die hindurch tretenden Strahlen des Projektionsstrahlbündels, um den Verlauf der Wellenfront auf eine vorgebbare Weise zu ändern. Vorzugsweise wird dabei der Verlauf bzw. die Form der Wellenfront so verändert, dass die zur Bildentstehung in der Bildebene führende Wellenfront bei Anwesenheit der Schichten im Projektionsstrahlengang näher am gewünschten Verlauf der Wellenfront (Soll-Wellenfront) liegt als in Abwesenheit der Schichten. Somit wird mit Hilfe der Durchstrahlung der Schichten die Wellenfront korrigiert.
Jede der Schichten (die erste Schicht und die zweite Schicht) hat im Rahmen der Wellenfrontkorrektur eine angestrebte bzw. gewünschte primäre Funktion und eine zwangsweise ebenfalls vorhandene sekundäre Funktion, die sich jeweils aus der Materialwahl für das erste bzw. für das zweite Schichtmaterial ergeben. Die Materialauswahl erfolgt u.a. anhand des komplexen Brechungsindex der Materialien bzw. anhand der optischen Konstanten, die den komplexen Brechungsindex bestimmen.
Der komplexe Brechungsindex n eines Materials kann beschrieben werden als Summe des Realteils (1-δ) und des Imaginärteils iß des Brechungsindex gemäß n = (1-δ) + iß. In dieser Notation beschreibt der dimensionslose Parameter 8 die Abweichung des Realteils des Brechungsindex n vom Wert 1. Der dimensionslose Parameter β ist für die Zwecke dieser Anmeldung der Absorptionskoeffizient.
Beim ersten Schichtmaterial ist die Abweichung des Realteils des ersten Brechungsindex von 1 größer als ein Absorptionskoeffizient, wobei die Differenz dieser beiden Werte in der Regel möglichst groß sein sollte (d.h. δ₁ >> β₁). Dadurch kann erreicht werden, dass das erste Schichtmaterial einen relativ starken Einfluss auf die Phase bzw. Phasenverzögerung der hindurch tretenden Strahlen des Projektionsstrahlbündels hat, während gleichzeitig nur relativ wenig Intensität absorbiert wird. Das Ausmaß der Phasenverzögerung und der Absorption ist dabei proportional zu der am jeweiligen Durchstrahlungsort vorliegenden (lokalen) Schichtdicke, die durch das erste Schichtdickenprofil festgelegt wird. Da die erste Schicht eine ortsabhängige, relativ starke Wirkung auf die Phase der durchtretenden Strahlung hat, während gleichzeitig die Absorption nur relativ wenig, ebenfalls ortsabhängig, beeinflusst wird, besteht die (gewünschte) primäre Funktion der ersten Schicht in der Einführung einer ortsabhängigen Phasenverzögerung, während die (nicht vermeidbare) sekundäre Funktion darin besteht, die Intensität der durchtretenden Strahlung ortsabhängig geringfügig zu beeinflussen. Die erste Schicht wird aufgrund seiner primären Funktion im Folgenden auch als „Wellenfrontkorrekturschicht“ bezeichnet werden.
Beim zweiten Schichtmaterial liegt ein entgegen gesetztes Verhältnis zwischen der Abweichung des Realteils des ersten Brechungsindex von 1 und dem Absorptionskoeffizienten vor. Hier sollte der Absorptionskoeffizient möglichst groß gegenüber der Abweichung sein (d.h. δ₂ >> β₂). Die primäre Funktion der zweiten Schicht besteht darin, eine ortsabhängige Abschwächung der Intensität der durchtretenden Strahlung zu bewirken, wobei das Ausmaß der Abschwächung über den Verlauf des zweiten Schichtdickenprofils eingestellt werden kann. Die (unvermeidliche) zweite Funktion besteht darin, dass auch die zweite Schicht einen gewissen Einfluss auf die Phase der durchtretenden Strahlung hat. Dieser Einfluss ist jedoch aufgrund der relativ geringen Abweichung des Realteils des zweiten Brechungsindex vom Wert 1 relativ gering. Die zweite Schicht wird aufgrund ihrer primären Funktion im Folgenden auch als „Transmissionskorrekturschicht“ bezeichnet werden.
Eine ortsabhängige Transmissionskorrektur, die im Bereich einer Pupillenebene wirkt, wird hier auch als „Apodisierung“ bezeichnet. Der Begriff „Apodisierung“ bezeichnet somit eine ortsabhängige Intensitätsreduzierung bzw. ortsabhängige Transmissionsverluste im Bereich einer Pupillenebene des Projektionsobjektivs.
Eine ortsabhängige Transmissionskorrektur, die im Bereich einer zu einer Pupillenebene Fourier-transformierten Feldebene wirkt, beeinflusst dagegen in erster Linie die Homogenität der Ausleuchtung im Bildfeld bzw. die Feld-Uniformität (field uniformity).
Durch gezielte Steuerung des ersten und des zweiten Schichtdickenprofils bei der Herstellung und/oder bei einer späteren Bearbeitung der ersten Schicht und/oder der zweiten Schicht kann erreicht werden, dass die Kombination aus erster Schicht und zweiter Schicht den Verlauf der Wellenfront eines durchtretenden Strahlenbündels in einer gewünschten Weise ortsabhängig korrigieren kann, wobei gleichzeitig auch der örtliche Verlauf der Intensitätsabschwächung gezielt eingestellt werden kann. Bei der Kombination aus erster Schicht und zweiter Schicht kann somit jeweils eine Schicht die unerwünschte sekundäre Funktion der anderen Schicht mindestens teilweise kompensieren, so dass es möglich ist, mit der Schichtkombination eine Wellenfrontkorrektur einzuführen, ohne zwangsweise nicht kontrollierbare, ortsabhängige Transmissionsverluste einzuführen.
Die Schichtdicken der ersten Schicht und der zweiten Schicht (und gegebenenfalls weiterer Schichten einer oder mehrerer Folien eines Folienelements) sind dabei insgesamt so gering, dass ein überwiegender Anteil der in einem optischen Nutzbereich auf die Schichten auftreffenden EUV-Strahlung, also mindestens 50%, durch die Schichten hindurchgelassen (transmittiert) wird.
Eine Wellenfront-Korrektureinrichtung auf Folienbasis mit (mindestens) einer ersten Schicht und (mindestens) einer zweiten Schicht, die in der beschriebenen Weise ausgelegt sind, fügt zum Zwecke der Wellenfrontkorrektur in den Projektionsstrahlengang zusätzlich zu den Spiegeln des Projektionsobjektivs optisch wirksame Schichten ein, welche zwar unvermeidlich geringe Transmissionsverluste einführen, gleichzeitig aber einen gezielten ortsabhängigen Eingriff in die Wellenfront der Projektionsstrahlung bewirken. Diese Wellenfrontkorrektur kann erfolgen, ohne dass an den Spiegeln des Projektionsobjektivs Veränderungen ihrer Lage und/oder Oberflächenform vorgenommen werden müssen. Mithilfe der Wellenfront-Korrektureinrichtung kann auch eine Korrektur von Lebensdauereffekten nach der ursprünglichen Montage und Justage vorgenommen werden.
Durch Nutzung der Folientechnik ist es bei manchen Ausführungsformen möglich, dass das Folienelement im gesamten optischen Nutzbereich einen Transmissionsgrad von mindestens 70% für die auftreffende EUV-Strahlung aufweist. Die tatsächlich erzielbare Transmission hängt dabei vor allem von der durchstrahlten Gesamtdicke und den darin verwendeten Schichtmaterialien ab und kann nicht beliebig reduziert werden, ohne die mechanische Stabilität der Folie zu gefährden. Es sind jedoch Ausführungsformen möglich, bei denen der Transmissionsgrad im gesamten optischen Nutzbereich über 80% oder über 85% liegt. Transmissiongrade werden normalerweise 90% nicht übersteigen, da hierzu äußerst dünne Schichtdicken erforderlich wären, was für die Stabilität der Folie kritisch sein könnte.
Überdies wird der Transmissionsgrad des Folienelements nicht zuletzt durch den Peak-to-Valley-Wert der durchzuführenden Wellenfrontkorrektur beeinflusst. Ein größerer Peak-to-Valley-Wert führt in der Regel in mindestens einem Feldpunkt zu einer größeren Veränderung der Phasenwirkung, was wie oben beschrieben als Sekundärfunktion eine vergrößerte Veränderung des Transmissionsverhaltens in diesem Punkt induziert.
Um eine gewünschte Wellenfrontkorrektur im Wesentlichen ohne Einfluss auf den Polarisationszustand der transmittierten Strahlung sicherzustellen, ist bei bevorzugten Ausführungsformen vorgesehen, dass das Folienelement bzw. die mindestens eine Folie derart im Strahlengang angeordnet und orientiert wird, dass die gesamte Strahlung des Projektionsstrahlbündels mit Inzidenzwinkeln von weniger als 20° , insbesondere weniger als 10°, auf den optischen Nutzbereich fällt und dementsprechend das Folienelement bzw. die mindestens eine Folie senkrecht oder weitgehend senkrecht bzw. in relativ kleinem Winkel zur Foliennormalenrichtung durchtritt. Dadurch können polarisationsselektive Effekte weitgehend vermieden werden.
Ein Folienelement kann im Hinblick auf die gewünschte Korrekturwirkung an unterschiedlichen Positionen im Projektionsstrahlengang angeordnet werden. Bei manchen Ausführungsformen liegt bei dem Projektionsobjektiv zwischen der Objektebene und der Bildebene mindestens eine Pupillenebene, und das Folienelement ist in der Pupillenebene oder optisch nah an der Pupillenebene angeordnet. Dies wird im Folgenden als „pupillennahe Anordnung“ bezeichnet. Das Folienelement ist dann an einer Position angeordnet, die im Wesentlichen Fourier-transformiert zur Lage der Objektebene und der Bildebene ist. Bei einer pupillennahen Anordnung treffen alle Strahlen des Projektionsstrahlbündels, die vom Objektfeld unter einem bestimmten Strahlwinkel des Projektionsobjektivs einfallen, im Wesentlichen im gleichen örtlichen Bereich innerhalb des optischen Nutzbereich auf das Folienelement. Dies gilt für alle Objektfeldpunkte unabhängig von deren Lage im Objektfeld. Mit einem Folienelement, das in oder in der Nähe einer Pupillenebene angeordnet ist, ist es dadurch möglich, einen gemeinsamen Offset der Wellenfront über alle Feldpunkte zu korrigieren.
Es ist auch möglich, ein Folienelement in optischer Nähe der Objektebene oder der Bildebene anzuordnen. Sofern zwischen der Objektebene und der Bildebene eine Zwischenbildebene liegt, kann das Folienelement auch in der Zwischenbildebene oder in optischer Nähe der Zwischenbildebene angeordnet sein. Positionen in optischer Nähe der Objektebene, der Bildebene oder gegebenenfalls einer Zwischenbildebene werden als „feldnahe Anordnung“ bzw. als Anordnung in der Nähe einer Feldebene bezeichnet. Bei einer feldnahen Anordnung wirken unterschiedliche Orte innerhalb des optischen Nutzbereichs des Folienelementes in unterschiedlicher Weise auf verschiedene Feldpunkte, so dass gegebenenfalls ein Feldverlauf von Wellenfrontaberrationen korrigiert werden kann.
Ein Folienelement in optischer Nähe einer Feldebene kann z.B. im Bereich zwischen der Objektebene und dem ersten Spiegel angeordnet sein.
Zur Quantifizierung der Position eines optischen Elements bzw. einer Ebene im Strahlengang kann z.B. das Subaperturverhältnis SV genutzt werden.
Gemäß einer anschaulichen Definition ist das Subaperturverhältnis SA einer optischen Fläche eines optischen Elements im Projektionsstrahlengang definiert als der Quotient zwischen dem Subaperturdurchmesser DSA und dem optisch freien Durchmesser D_CA gemäß SA := D_SA / D_CA . Der Subaperturdurchmesser DSA ist gegeben durch den maximalen Durchmesser einer Teilfläche des optischen Elements, die mit Strahlen eines von einem gegebenen Feldpunkt ausgehenden Strahlbündels beleuchtet wird. Der optisch freie Durchmesser D_CA ist der Durchmesser des kleinsten Kreises um eine Referenzachse des optischen Elements, wobei der Kreis denjenigen Bereich der Fläche des optischen Elements einschließt, der durch alle von Objektfeld kommenden Strahlen ausgeleuchtet wird.
In einer Feldebene (z.B. Objektebene oder Bildebene) gilt danach SV = 0. In einer Pupillenebene gilt SV = 1. „Feldnahe“ Ebenen weisen somit ein Subaperturverhältnis auf, das nahe bei 0 liegt, während „pupillennahe“ Ebenen ein Subaperturverhältnis aufweisen, das nahe bei 1 liegt. Im Allgemeinen liegt bei einem pupillennah angeordneten Folienelement das Subaperturverhältnis vorzugsweise zwischen 0.5 und 1, insbesondere im Bereich zwischen 0.7 und 1. Bei einem feldnah angeordneten Folienelement liegt das Subaperturverhältnis vorzugsweise zwischen 0 und 0.5, insbesondere im Bereich zwischen 0 und 0.3.
Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten der relativen Anordnung der ersten Schicht und der zweiten Schicht.
Die erste Schicht kann relativ zur zweiten Schicht so angeordnet sein, dass zunächst die erste Schicht und danach die zweite Schicht durchstrahlt wird. Es ist auch eine umgekehrte Anordnung möglich.
Es ist möglich, ein Folienelement mit einer Mehrschichtfolie bereitzustellen, die sowohl die erste Schicht als auch die zweite Schicht aufweist. In diesem Fall befinden sich die erste Schicht und die zweite Schicht an derselben Mehrschichtfolie, wodurch eine relative Orientierung und lokale Zuordnung der Schichten besonders präzise wird. Zudem bietet eine Integration in einer gemeinsamen Mehrschichtfolie den Vorteil, dass Transmissionsverluste besonders klein gehalten werden können, weil beide Schichten zur mechanischen Stabilität der gleichen Mehrschichtfolie beitragen.
Es ist auch möglich, mehr als eine Folie bereitzustellen, wobei die erste Schicht an einer ersten Folie und die zweite Schicht an einer von der ersten Folie physikalisch gesonderten zweiten Folie angebracht ist. Diese Variante bietet unter anderem den Vorteil, dass das erste Schichtdickenprofil und das zweite Schichtdickenprofil einfacher voneinander unabhängig erzeugt und gegebenenfalls noch nachträglich geändert werden können. Eine oder beide der Folien können als Mehrschichtfolien ausgebildet sein.
Gegebenenfalls kann ein Folienelement auch eine Einzelschichtfolie aufweisen, bei dem eine Folie ausschließlich durch die erste Schicht oder ausschließlich durch die zweite Schicht gebildet wird. Eine solche Einzelschichtfolie hat eine ungleichförmige Schichtdicke, wobei die Schichtdicke dann gleichzeitig die gesamte Foliendicke ist. Die Einzelschichtfolie kann mit einer weiteren Einzelschichtfolie (aus dem jeweils anderen Schichtmaterial) oder mit einer Mehrschichtfolie kombiniert werden.
Durch den Kontakt mit Umgebungsatmosphäre oder den Betrieb oder Verunreinigungen der Umgebungsatmosphäre kann aus der ursprünglichen Einzelschichtfolie im strengen Sinne eine Mehrlagenfolie entstehen, die bevorzugt auf deren Oberflächen dünne flächige oder punktuelle Lagen verschiedener Materialien wie beispielsweise Oxidationsprodukte des Einzelfolienschichtlagenmaterials aufweist. Weitere mögliche Zusatzschichten, die aus dem Kontakt der Folienschicht mit der Umgebungsatmosphäre resultieren können, sind Kohlenstoffablagerungen oder Ablagerungen aus flüchtigen Metallhydriden. Das gilt auch für die Grenzflächen von Mehrschichtfolien zur umgebenden Atmosphäre.
Um sicherzustellen, dass die gewünschte örtliche Zuordnung der einander zugeordneten zu durchstrahlenden Bereiche der ersten Schicht und der zweiten Schicht ausreichend genau ist, ist ein sehr geringer optischer und/oder geometrischer Abstand zwischen der ersten und der zweiten Mehrschichtfolie (oder Einzelschichtfolie) vorteilhaft.
Der geometrische Abstand sollte in der Regel weniger als zehn Zentimeter betragen, insbesondere weniger als einen Zentimeter. Abstände im Bereich von wenigen Millimetern bis hinunter zu einem Millimeter und gegebenenfalls darunter können vorteilhaft sein.
Der optische Abstand ist vorzugsweise so zu wählen, dass im Bereich der ersten und der zweiten Folie (Mehrschichtfolie oder Einzelschichtfolie) das Subaperturverhältnis im Wesentlichen gleich oder sehr ähnlich ist, so dass beide Mehrschichtfolien in optischer Hinsicht im Wesentlichen den gleichen Projektionsstrahl „sehen“.
Insbesondere sollte das Subaperturverhältnis der ersten und der zweiten Folie um weniger als 0.05 oder weniger als 0.01 voneinander abweichen.
Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn eine zweite Folie optisch nahe zu der ersten Folie liegt oder wenn sie entfernt von der ersten Folie an einer Position angeordnet ist, die optisch konjugiert zur Position der ersten Folie ist. Bei dem Projektionsobjektiv, bei dem zwischen der Objektebene und der Bildebene ein Zwischenbild erzeugt wird, kann beispielsweise eine erste Folie im Bereich einer ersten Pupillenfläche zwischen Objektebene und Zwischenbild und eine zweite Folie an dem Bereich einer zweiten Pupillenfläche zwischen dem Zwischenbild und der Bildebene angeordnet sein.
Andererseits kann es in manchen Fällen von Vorteil sein, ein Folienelement in der Pupille bzw. Pupillennähe und ein weiteres Folienelement im Feld bzw. in Feldnähe zu positionieren. Dadurch kann gewährleistet werden, dass sowohl feldkonstante als auch feldvariierende Wellenfrontstörungen korrigiert werden können.
Für die Materialwahl des ersten Schichtmaterials und des zweiten Schichtmaterials können folgende Überlegungen einzeln oder in Kombination nützlich sein.
Beispielsweise kann es hilfreich sein, für das erste Schichtmaterial und das zweite Schichtmaterial ein Effizienzverhältnis V_i = δ_i/β_i zu definieren.
Das Effizienzverhältnis ist ein qualitatives Maß für die Tauglichkeit eines Schichtmaterials für die jeweilige Primärfunktion der Schichten. Beim ersten Schichtmaterial sollte das erste Effizenzverhältnis V₁=δ₁/β₁ größer als 1 sein, vorzugsweise größer als 5, idealer Weise sogar größer als 10. Solche Schichtmaterialien sind besonders wirksam für die gewünschte Wellenfrontkontur bei gleichzeitig relativ geringer Ortsabhängigkeit der Transmissionsverluste. Das zweite Effizienzverhältnis V₂=δ₂/β₂ sollte dagegen kleiner als 1 sein, wobei Werte von weniger als 0.6 oder sogar weniger als 0.2 als besonders vorteilhaft angesehen werden. In diesem Fall kann bei geringem Einfluss auf die Wellenfront eine relativ stark von der Schichtdicke abhängige ortsabhängige Intensitätsabschwächung erzielt werden.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist das Verhältnis V₁/V₂, also das Verhältnis der jeweiligen Effizienzverhältnisse, größer als 2. Vorzugsweise sollte dieses Verhältnis größer als 10, idealer Weise sogar größer als 20 sein. Wo möglich, kann auch V₁/V₂ > 50 gelten. Werden diese Bedingungen erfüllt, so sind die jeweiligen Schichtmaterialien besonders gut für ihre Aufgabe (Wellenfrontkorrektur bei geringen Transmissionsverlusten bzw. Transmissionskorrektur bei geringem Einfluss auf die Wellenfront) geeignet. Die Absolutschichtdicken zur Erzielung der gewünschten Funktion können dadurch gering gehalten werden, wodurch wiederum die gesamte Transmission relativ hohe Werte erreichen kann.
Geeignete Materialkombinationen sind grundsätzlich abhängig von der Arbeitswellenlänge. Die Arbeitswellenlänge liegt vorzugsweise im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm.
Für Arbeitswellenlängen aus dem Wellenlängenbereich von 7 nm bis 20 nm, insbesondere für Wellenlängen um ca. 13.5 nm, kann das erste Schichtmaterial vorzugsweise ausgewählt sein aus der Gruppe: Ruthenium (Ru), Zirkonium (Zr), Molybdän (Mo), Niob (Nb), Chrom (Cr), Beryllium (Be), Gold (Au), Yttrium (Y), Yttriumsilizid (Y₅Si₃) oder aus einer Materialzusammensetzung, die überwiegend, insbesondere zu mindestens 90%, aus einem dieser Materialien besteht.
Das zweite Schichtmaterial ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe Silizium (Si) und Germanium (Ge) oder einer Materialzusammensetzung, die überwiegend (z.B. zu mindestens 90%) aus einem dieser Materialien besteht.
Werden Arbeitswellenlängen zwischen ca. 6 nm und ca. 7 nm verwendet, kommen für die erste Schicht beispielsweise die Materialien: NbOB₄C, NbO₂, Nb₂O₅, RuO₄, MoO₂, Rh₂O₃, C, Te, In, Ba, Sn, RuO₂, MoO₃, La und für die zweite Schicht die Materialien Y oder Rb oder Materialzusammensetzungen, die überwiegend (z.B. zu mindestens 90%) aus einem dieser Materialien bestehen, in Betracht.
Im Hinblick auf die Gesamttransmission ist auch zu berücksichtigen, dass diese abhängig ist von dem Ausmaß der zu leistenden Wellenfrontkorrektur. Wird beispielsweise Molybdän (Mo) als Material für die erste Schicht benutzt, „erkauft“ man sich eine Korrektur des Wellenfront-PV-Wertes von 1 nm mit ca. 7.5 % Transmissionsvariation uns einem entsprechenden Transmissionsverlust. Sind nur geringere Wellenfrontfehler zu korrigieren, so reichen entsprechend geringere Schichtdicken aus, wodurch auch die Transmissionsvariationen bzw. die Transmissionsverluste geringer werden.
Das Ausmaß einer durch örtliche Variation der ersten Schichtdicke erzielbaren Wellenfrontkorrektor hängt u.a. vom sogenannten PV-Verhältnis zwischen dem größten lokalen Wert und dem kleinsten lokalen Wert der ersten optischen Schichtdicke im optischen Nutzbereich ab. Dieses PV-Verhältnis liegt bei bevorzugten Ausführungsformen im Bereich von 2 bis 6. Wird das PV-Verhältnis deutlich kleiner als 2, so lassen sich normalerweise nur relativ geringfügige Wellenfrontkorrekturen erreichen, so dass eine Abwägung zwischen dem erforderlichen Aufwand und dem erzielbaren Nutzen zu treffen ist. Wird das PV-Verhältnis dagegen deutlich größer als 6, so werden die maximalen lokalen Schichtdicken in der Regel so groß, dass die damit einhergehenden Transmissionsverluste kritisch sein können.
Entsprechende Überlegungen können im Hinblick auf die Schichtdickenvariation der zweiten Schicht hilfreich sein. Auch hier sollte das PV-Verhältnis vorzugsweise im Bereich vom 2 bis 6 liegen. Wird beispielsweise Silizium als zweites Schichtmaterial benutzt, werden häufig Schichtdicken zwischen ca. 20 nm und ca. 70 nm ausreichen, um einen guten Kompromiss zwischen erzielbarer Transmissionskorrektur und eingeführten Transmissionsverlusten zu erzielen.
In beiden Fällen wird bei der Berechnung der PV-Verhältnisse von einer materialabhängigen Mindestschichtdicke ausgegangen, die nicht unterschritten werden sollte.
Besonders günstig sind Ausführungsformen, bei denen das zweite Schichtdickenprofil komplementär zum ersten Schichtdickenprofil ist. Der Begriff „komplementär“ ist hier nicht mathematisch streng zu verstehen, sondern in dem Sinne, dass die erste Schicht und die zweite Schicht vorzugsweise tendenziell gegenläufige örtliche Schichtdickenverteilungen haben. Insbesondere kann es so sein, dass das zweite Schichtdickenprofil lokale Maxima an Positionen hat, bei denen die erste Schicht lokale Minima der ersten Schichtdicke hat. Eine Transmissionskorrekturschicht hat demnach vorzugsweise dort „Berge“, wo die zugehörige Wellenfrontkorrekturschicht „Täler“ aufweist. Für die optische Wirkung kann dadurch erreicht werden, dass die durch die erste Schicht eingeführte ortsabhängige Variation der Transmissionsverluste durch die Wellenfrontkorrekturschicht mit Hilfe der zweiten Schichtdicke mindestens teilweise kompensiert werden kann. Dies kann im Grenzfall bedeuten, dass der Transmissionsverlust eines Folienelementes mit erster und zweiter Schicht über den gesamten optischen Nutzbereich im Wesentlichen gleichförmig ist und nur eine ortsabhängig variierende Wellenfrontkorrektur verbleibt. Durch die komplementären Schichtdickenverläufe kann zudem erreicht werden, dass die Gesamtdicke des Folienelementes im optischen Nutzbereich nur relativ wenig variiert, so dass man eine annähernd gleichmäßige Foliendicke erreichen kann, was unter anderem für die mechanische Stabilität vorteilhaft sein kann.
In manchen Fällen kann es zulässig sein, dass die Transmission des Projektionsobjektivs gewisse Schwankungen von beispielsweise 0.1 % oder auch 1 % oder gar 10% aufweisen darf. Diese Schwankungsbreite kann dazu genutzt werden, um die Transmissionskorrekturschicht mit einer geringeren örtlichen Variation zu versehen. Dies kann von Vorteil sein, wenn es sich bei der Transmissionskorrekturschicht um ein schlechter mit einem Korrekturverlauf versehbares Material handelt (beispielsweise Si).
Im Hinblick auf die Wirksamkeit für die Wellenfrontkorrektur kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn die Schichtdicken der ersten und der zweiten Schicht so ausgelegt sind, dass die Folie in einem Bereich maximaler Wellenfrontänderung eine Wellenfrontänderung von mindestens 3% der Arbeitswellenlänge bewirkt. Für eine Arbeitswellenlänge von 13.4 nm würde dies beispielsweise einer minimalen Wellenfrontkorrektur von ca. 0,4 nm entsprechen.
Um eine wirksame Wellenfrontkorrektur bei möglichst kleiner Variation der Transmission zu erreichen, ist es bei vielen Ausführungsformen vorgesehen, dass die zweite Schichtdicke an mindestens einer Position im optischen Nutzbereich größer als die Arbeitswellenlänge ist. Unter anderem durch dieses Merkmal lassen sich die zur Wellenfrontkorrektur vorgesehene Schichtsysteme deutlich von bekannten Mehrlagen-Spiegelschichten unterscheiden, bei denen die Schichtdicken der Einzelschichten typischerweise nur Bruchteile der Arbeitswellenlänge betragen, wie beispielsweise bei Viertelwellenlängenschichten.
Typischerweise hat eine Folie der hier betrachteten Art eine erste Folienoberfläche, eine zweite Folienoberfläche und eine zwischen der ersten und der zweiten Folienoberfläche gemessene Foliendicke von weniger als 1 µm, wobei die Foliendicke vorzugsweise bei 200 nm oder darunter, insbesondere bei 100 nm oder darunter, liegt. Bei Foliendicken von 30 nm oder weniger oder gar 25 nm oder weniger, können Probleme mit der mechanischen Stabilität der Mehrschichtfolie auftreten. Ein Bereich der Foliendicke zwischen 200 nm und 25 nm bietet in der Regel einen guten Kompromiss zwischen mechanischer Stabilität einerseits und ausreichend starker Wellenfrontkorrektur bei vertretbaren Transmissionsverlusten andererseits.
Folienelemente der hier betrachteten Art sind in der Regel für den Langzeiteinsatz vorgesehen, so dass eine auch über längere Zeiträume (ggf. mehrere Jahre) weitgehend unveränderte optische Funktion sichergestellt werden sollte. Bei manchen Ausführungsformen hat eine Folie an mindestens einer Folienoberfläche eine äußere Schutzschicht, die aus einem Schutzschichtmaterial besteht, welches gegen Umgebungseinflüsse resistenter ist als eine unmittelbar an die Schutzschicht anschließende Innenschicht. Als Schutzschichtmaterial bietet sich beispielsweise Ruthenium (Ru) oder Rhodium (Rh) an, welches gelegentlich auch bei Viellagenspiegeln für den EUV-Bereich als sogenanntes „cap layer“ genutzt wird. Auch Kohlenstoff (C), Iridium (Ir) und Silizium (Si) kommen als Schutzschichtmaterialien in Betracht. Es kann günstig sein, wenn die Schutzschicht überwiegend aus einem Oxid oder einem Nitrid besteht, insbesondere aus Si₃N₄ (Siliziumnitrid). Dieses Material zeigt gegenüber Ruthenium oder Rhodium geringe Absorption, so dass die Transmissionsverluste gering gehalten werden können. Vorzugsweise sind beiden Folienoberflächen mit einer äußeren Schutzsicht ausgestattet. Die Schutzschicht kann durch ein Oxid oder Nitrid der äußeren Schicht gebildet sein.
In vielen Fällen ist es vorteilhaft, wenn eine Mehrschichtfolie möglichst wenige Einzelschichten aufweist, so dass Transmissionsverluste und Grenzflächeneffekte gering gehalten werden können. Bei bevorzugten Ausführungsformen hat die Mehrschichtfolie nur eine einzige erste Schicht und/oder nur eine einzige zweite Schicht. Hierdurch können die gewünschten optischen Funktionen bei möglichst hoher Transmission gewährleistet werden.
Es kann vorteilhaft sein, wenn eine Mehrschichtfolie mindestens eine für die Arbeitswellenlänge reflexionsmindernd wirkende Antireflexschicht aufweist. Hierdurch kann die Transmission verbessert werden. Die Antireflexschicht kann beispielsweise eine optische Schichtdicke in der Größenordnung der Hälfte der Arbeitswellenlänge haben. Eine Antireflexschicht kann beispielsweise direkt angrenzend an eine erste Schicht und/oder eine zweite Schicht vorgesehen sein.
Die erste und die zweite Schicht können direkt aneinander angrenzen. Es ist auch möglich, dass zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht mindestens eine Zwischenschicht angeordnet ist. Bei der Zwischenschicht kann es sich beispielsweise um eine Antireflexschicht handeln. Abhängig vom ersten und zweiten Schichtmaterial kann es auch vorteilhaft sein, als Zwischenschicht eine Diffusionsbarrierenschicht einzufügen, die beispielsweise aus C, B₄C, Si_xN_y, SiC, Mo₂C, MoSi₂, Y₅Si₃ oder Nb₄Si oder aus einer Zusammensetzung mit einem dieser Materialien bestehen kann. Diese kann auch als Antireflexschicht ausgelegt sein.
Eine Mehrschichtfolie hat zwei oder mehr Einzelschichten. Mehrschichtfolien der hier betrachteten Art sollen in der Regel möglichst geringe Transmissionsverluste im Projektionsstrahlengang verursachen. Daher ist es in vielen Fällen vorteilhaft, wenn die Mehrschichtfolie zusätzlich zu der ersten Schicht und der zweiten Schicht weniger als 10 weitere Schichten aufweist. Die Mehrschichtfolie kann beispielsweise zwischen 5 und 9 Einzelschichten aufweisen.
Die erste Schicht und/oder die zweite Schicht können einen weitgehend homogenen Schichtaufbau haben, wie er sich aus dem für die Herstellung genutzten Beschichtungsverfahren ergibt. In vielen Fällen werden die erste Schicht und/oder die zweite Schicht überwiegend oder vollständig eine amorphe Schichtstruktur haben. Aus Stabilitätsgründen kann es sinnvoll sein, besondere Maßnahmen zu nutzen, um eine Kristallisation des Schichtmaterials zu vermeiden. Insbesondere für diesen Zweck kann es auch sinnvoll sein, die erste Schicht und/oder die zweite Schicht mit einer heterogenen Schichtstruktur aufzubauen. Insbesondere bei ersten Schichten auf Basis von Molybdän kann es je nach erforderlicher Schichtdicke zweckmäßig sein, in der ersten Schicht eine innere Schichtstruktur einzuführen, bei der relativ dicke Teilschichten aus Molybdän durch eine im Vergleich dazu sehr dünne Kristallisationsstoppschicht getrennt werden, welche im Wesentlichen ohne optische Funktion ist. Bei manchen Ausführungsformen liegt die Schichtdicke der Kristallisationsstoppschicht bei weniger als 1 nm, während die Schichtdicke der angrenzenden Molybdänteilschicht mehr als doppelt oder mehr als fünffach oder mehr als 10fach so dick sein kann. Bei der Auslegung der Schichtdicken sollte darauf geachtet werden, dass sich durch die Abfolge von Kristallisationsstoppschichten und Basismaterialschichten keine reflektierende Wirkung ergibt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die einzelnen Teilschichten ungleichmäßige Schichtdicken haben und/oder dadurch, dass der optische Abstand der Grenzschichten deutlich vom Vielfachen von λ/4 abweicht.
Die Dimensionen des Folienelementes bzw. des optischen Nutzbereichs können an den Querschnitt des zu beeinflussenden Projektionsstrahlbündels am jeweiligen Einbauort angepasst sein. Bei manchen Ausführungsformen hat der optische Nutzbereich einen kleinsten Durchmesser von 50 mm oder mehr. Der kleinste Durchmesser kann insbesondere 100 mm oder mehr oder 120 mm oder mehr oder sogar 150 mm oder mehr betragen. Durch diese relativ großen Nutzdurchmesser sind insbesondere Anwendungen im Bereich einer Pupillenebene im Strahlengang des Projektionsobjektivs möglich.
Um die erforderliche mechanische Stabilität des Folienelements über lange Zeiträume zu gewährleisten, ist bei manchen Ausführungsformen vorgesehen, dass das Folienelement eine gitterartige Tragestruktur aufweist, die im optischen Nutzbereich in Kontakt mit der Mehrschichtfolie steht und diese stabilisiert. Die gitterartige Tragestruktur kann beispielsweise eine Wabenstruktur mit Streben aufweisen, welche hexagonale oder andere polygonale Öffnungen (z.B. dreieckige oder viereckige, quadratische oder rechteckige Öffnungen) bilden. Der Durchmesser der Öffnungen kann beispielsweise in der Größenordnung von weniger als 1 mm liegen, z.B. unterhalb 300 µm und/oder zwischen 100 µm und 200 µm.
Folienelemente mit wabenartigen Tragestrukturen sind beispielsweise aus der US 7,639,418 B2 bekannt und werden dort als „spectral purity filter“ im Bereich der EUV-Lichtquelle einer Projektionsbelichtungsanlage genutzt. Das Patent US 7,982,854 B2 beschreibt relativ dünne Polarisationsstrahlteilelemente in Folienform, die mit einer perforierten Trägerstruktur mechanisch stabilisiert sein können. Diese polarisationsoptischen Elemente werden derart schräg im Strahlengang angeordnet, so dass eine polarisationsselektive Wirkung erreicht wird.
Für den Einsatz im Projektionsobjektiv sind vorzugsweise Folienelemente vorgesehen, die einen Rahmen aufweisen, der die Folie (Einzelschichtfolie oder Mehrschichtfolie) derart trägt, dass die Folie im optischen Nutzbereich freitragend ist. Alle Rahmenelemente liegen also außerhalb des optischen Nutzbereichs und können dadurch die Abbildung nicht stören.
Bei bevorzugten Ausführungsformen kann das Folienelement ohne Demontage von Spiegeln des Projektionsobjektivs in den Projektionsstrahlengang eingebaut bzw. aus diesem entnommen werden. Dadurch kann der Aufwand für die Wellenfrontkorrektur mit Hilfe des Folienelements besonders gering gehalten werden. Konstruktiv kann das dadurch erreicht werden, dass das Projektionsobjektiv eine Haltestruktur zur Halterung der Spiegel an ihrer Position im Projektionsstrahlengang aufweist und das Folienelement an einem gegenüber der Haltestruktur beweglichen Wechselhalter derart angeordnet ist, dass das Folienelement durch Bewegen des Wechselhalters wahlweise im Projektionsstrahlengang oder außerhalb des Projektionsstrahlengangs anordenbar ist. Dadurch werden die ursprüngliche Justage und gegebenenfalls später erforderliche Wartungsarbeiten besonders einfach. Am Projektionsobjektiv kann für jeden geplanten Einbauort ein entsprechender Zugangsschacht zur Positionierung des Folienelements im Strahlengang des Projektionsobjektivs vorgesehen sein.
Für den örtlichen Verlauf der Schichtdicken der ersten und der zweiten Schicht gibt es keine prinzipiellen Einschränkungen, solange insgesamt eine ausreichende Transmission des Folienelementes gewährleistet ist. Ein rotationssymmetrischer Schichtdickenverlauf oder ein radialsymmetrischer Schichtdickenverlauf oder ein quer im Wellennutzbereich laufender Gradient der Schichtdicke ist somit möglich. Damit können bei Bedarf insbesondere systematische Fehler korrigiert werden.
Bei bevorzugten Anwendungen werden Folienelemente jedoch zur Korrektur von Restaberrationen in Projektionsobjektiven verwendet, so dass sich die Schichtdickenprofile bei bevorzugten Ausführungsformen in der Regel nur näherungsweise durch eine Superposition höherwelliger Zernike-Funktionen beschreiben lassen, wobei diese sich in der Regel abhängig von zufälligen Fertigungsschwankungen an den Projektionsobjektiven ergeben. Typischerweise hat beispielsweise die erste Schicht im optischen Nutzbereich ein Schichtdickenprofil, das weder eine Spiegelsymmetrie, noch eine Radialsymmetrie oder eine Rotationssymmetrie besitzt.
Zur Herstellung der Schichtdickenprofile bzw. der Schichten mit lokal variierenden Schichtdicken können alle geeigneten Fertigungsverfahren genutzt werden. Die ungleichmäßige Schichtdicke kann gleich bei der Herstellung der Schichten durch geeignete Verfahrensführung beim Beschichtungsverfahren erzeugt werden, beispielsweise indem ein geeignetes Blendenverfahren eingesetzt wird, um einen lokal unterschiedlich starken Materialstrom der Beschichtungsteilchen zu erzeugen. Es ist auch möglich, eine bereits erzeugte Schicht nachzubearbeiten, um dadurch den Verlauf der Schichtdicke zu verändern. Beispielsweise können durch ionengestützten Materialabtrag (ion-beam-figuring, IBF) lokal unterschiedlich starke Materialabträge erzeugt werden, um z.B. ausgehend von einer gleichmäßig dicken Ausgangsschicht oder einer Ausgangsschicht mit einem rotationssymmetrischen Schichtdickenprofil das gewünschte, gegebenenfalls asymmetrische Schichtdickenprofil der ersten Schicht und/oder der zweiten Schicht zu erzeugen.
Bei der Herstellung eines Projektionsobjektivs unter Verwendung mindestens eines Wellenfront-korrigierenden Folienelementes kann beispielsweise wie folgt vorgegangen werden. Zunächst werden die für das Projektionsobjektiv vorgesehenen abbildenden Spiegel an ihren vorgesehenen Positionen in der Haltestruktur derart positioniert, dass die Spiegelflächen in einem Projektionsstrahlengang zwischen Objektebene und Bildebene derart angeordnet sind, dass zwischen Objektebene und Bildebene eine Abbildung erfolgen kann. Außerdem wird mindestens ein Folienelement an einem vorgegebenen Einbauort innerhalb des Projektionsstrahlengangs eingebaut, beispielsweise im Bereich in optischer Nähe einer Pupillenebene.
An diesem Projektionsobjektiv werden dann zunächst die üblichen Justageoperationen ausgeführt, die beispielsweise Starrkörperbewegungen einzelner Spiegel und/oder manipulatorgestützte Deformationen einzelner Spiegel beinhalten können. Mit diesen Justageoperationen kann versucht werden, die erzeugte Wellenfront möglichst nahe an die gewünschte Spezifikation heranzubringen. Dabei werden die Wellenfronaberrationen des Projektionsobjektivs gegebenenfalls mehrfach durch Messung bestimmt. Hierzu können beispielsweise interferometrische Messungen genutzt werden.
Nach dieser ersten Justagephase verbleiben im Projektionsobjektiv in der Regel Restaberrationen, die nicht mehr oder nur noch mit erheblichem Aufwand durch Manipulationen an den Spiegeln korrigiert werden könnten.
Auf Basis der gemessenen Wellenfrontaberrationen wird dann aus den gemessenen Wellenfrontaberrationen eine ortsabhängige Wellenfrontkorrektur für den Korrekturort im Projektionsstrahlengang berechnet, an dem sich das (mindestens eine) Folienelement befindet.
Aus den erforderlichen Wellenfrontkorrekturen wird dann berechnet, auf welche Weise das Schichtdickenprofil der ersten Schicht und/oder der zweiten Schicht verändert werden muss, um die gewünschte Wellenfrontkorrektur zu erzielen.
Danach wird das Folienelement mit den gewünschten Schichtverläufen für die erste Schicht und die zweite Schicht fertig gestellt. Hierbei können Material abtragende und/oder Material aufbauende Verfahren genutzt werden
Danach erfolgen ein erneuter Einbau des veränderten (bearbeiteten) Folienelements und eine weitere Bestimmung der Wellenfrontaberration des Projektionsobjektivs inklusive des jetzt modifizierten Folienelements. Der Prozess der Bearbeitung des Folienelementes und einer nachfolgenden Messung kann sich gegebenenfalls mehrfach wiederholen, bis das Projektionsobjektiv inklusive dem daran angepassten Folienelement die vorgegebene Spezifikation erfüllt.
Eine Möglichkeit der schrittweisen (iterativen) Fertigstellung des Folienelementes besteht darin, zunächst nur eine Trägerschicht oder mehrere Trägerschichten und die erste Schicht aufzubringen, die den wesentlichen Beitrag zur gewünschten Wellenfrontkorrektur erbringt. Danach erfolgen der Einbau und die Messung gemeinsam mit dem Folienelement und darauf basierend die Berechnung eines Ziel-Schichtdickenprofils für die erste Schicht unter Berücksichtigung der optischen Wirkung einer später aufzubringenden zweiten Schicht.
Anschließend wird die erste Schicht dann beispielsweise durch lonenbestrahlung (ion beam figuring) lokal unterschiedlich so bearbeitet, dass das gewünschte erste Schichtdickenprofil vorliegt. Danach wird die zweite Schicht mit der berechneten örtlich variierenden Schichtdicke aufgebracht. Das somit weiter komplettierte Folienelement wird dann erneut am vorgesehenen Ort eingebaut, und es erfolgt eine weitere Messung, um zu überprüfen, ob das Folienelement die erwünschte Wellenfrontkorrektur bringt. Falls dies nicht der Fall ist, kann eine weitere materialabtragende Bearbeitung, diesmal der zweiten Schicht, erfolgen, um eventuelle Restaberrationen zu beseitigen. Dieser Schritt kann gegebenenfalls mehrfach wiederholt werden. Haben danach die erste Schicht und die zweite Schicht gemeinsam die gewünschte optische Wirkung, können gegebenenfalls gewünschte weitere Schichten, beispielsweise eine äußere Schutzschicht, aufgebracht werden, um das Folienelement zu komplettieren.
Alternativ kann auch von einem unbearbeiteten Rohschichtstapel mit einer aufgebrachten ersten Schicht, die von einer Seite für die lonenbestrahlung (ion beam figuring, IBF) zugänglich ist und einer zweiten Schicht, die von einer anderen (i.d.R. der ersten Seite gegenüberliegenden) Seite für die Ionenbestrahlung zugänglich ist, gestartet werden. Somit können dann von der einen Seite her eine oder mehrere Bearbeitungsloops durchgeführt werden, um die Sollschichtoberfläche der einen Schicht zu erreichen. Von der anderen Seite her können ebenfalls eine oder mehrere Bearbeitungsloops durchgeführt werden, um die Sollschichtoberfläche der anderen Schicht zu erreichen.
Danach wird das Folienelement am vorgesehenen Einbauort eingebaut, so dass das mit dem Folienelement ausgestattete Projektionsobjektiv nur noch die als akzeptabel angesehenen geringen Restaberrationen hat.
Eine Abnahmemessung kann beispielsweise bevorzugt mit Folienelement im Projektionsstrahlengang erfolgen. Eine Messung zum Zwecke der Anfertigung eines geeignet oberflächenbearbeiteten Korrekturelenents (Folienelement) kann mit einem bereits eingebauten (und beispielsweise auszutauschenden) Folienelement oder ohne dieses oder mit einem nicht oberfächenbearbeiteten Folienelement konstanter Schichtdicke erfolgen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Projektionsobjektivs einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage umfassend die folgenden Schritte:

Montieren einer Vielzahl von Spiegeln an vorgesehenen Positionen derart, dass Spiegelflächen in einem Projektionsstrahlengang zwischen der Objektebene und der Bildebene derart angeordnet sind, dass ein in der Objektebene angeordnetes Muster mittels der Spiegel in die Bildebene abbildbar ist,
Bestimmung der Wellenfrontaberrationen des Projektionsobjektivs; Berechnung einer ortsabhängigen Wellenfrontkorrektur für den Einbauort aus den Wellenfrontaberrationen des Projektionsobjektivs; Bearbeiten eines Folienelements derart, dass die Wellenfrontkorrektur durch das Folienelement bewirkt wird, wenn das Folienelement am Einbauort in den Projektionsstrahlengang eingefügt wird; Einbauen des bearbeiteten Folienelements an dem Einbauort.

Hier wird also das Projektionsobjektiv zunächst ohne Folienelement gemessen.
Das Verfahren kann auch so durchgeführt werden, dass ein Folienelement vor der Bestimmung der Wellenfrontaberrationen an dem vorgegebenen Einbauort innerhalb des Projektionsstrahlengangs eingebaut wird und nach der Bestimmung der Wellenfrontaberrationen aus dem Projektionsstrahlengang entfernt und dann bearbeitet wird.
Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungsformen darstellen können. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden näher erläutert.
Figurenliste

1 zeigt Komponenten einer EUV-Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Ausführungsform einer Mehrschichtfolie zur Wellenfrontkorrektur;
3 zeigt einige zum Aufbau von Wellenfrontkorrekturfolien geeignete Schichtmaterialien in einem δ-β- Diagramm des komplexen Brechungsindex, wobei in 3A Schichtmaterialien für λ = 13.5 nm und in 3B Schichtmaterialien für λ = 6.9 nm dargestellt sind;
4 - 6 zeigen das Zusammenspiel der optischen Wirkungen einer ersten Schicht aus Mo und einer zweiten Schicht aus Si anhand eines konkreten Beispiels für Schichtdickenverläufe;
7 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Ausführungsform, bei der die erste Schicht und die zweite Schicht in räumlich getrennten, optisch nahe beieinander liegenden Folien angeordnet sind;
8 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Ausführungsform einer Mehrschichtfolie, bei der die erste Schicht und die zweite Schicht auf gegenüberliegenden Seiten eines stabilen Foliensubstrats angeordnet sind; und
9 zeigt Komponenten einer EUV-Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt optischen 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 ILL 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 Synchrotronbasierte Strahlungsquelle sein. Solche Strahlungsquellen erzeugen eine Strahlung RAD im EUV-Bereich, insbesondere mit Wellenlängen zwischen 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 ILL 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 reflektive 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 abbildenden optischen Baugruppe, die die Teleskopoptik TEL und den mit streifenden Einfall (grazing 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 bestimmt die örtliche Beleuchtungsintensitätsverteilung im Objektfeld. Die räumliche (örtliche) Beleuchtungsintensitätsverteilung am Pupillenfacettenspiegel FAC2 bestimmt die Beleuchtungswinkelintensitätsverteilung 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 parallel 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. Dabei bilden die zwischen der Objektebene und der Bildebene verlaufenden Strahlen des Projektionsstrahlenbündels eine Wellenfront WF.
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 Ulraviolettbereich reflektierend wirkende Mehrlagen-Schichtanordnung (multilayer) aufgebracht ist, die viele Schichtpaare mit abwechselnd relativ niedrigbrechendem und relativ hochbrechendem Schichtmaterial aufweist und nach Art eines verteilten Bragg-Reflektors (distributed Bragg reflector) wirkt.
Die Schichtpaare (bilayer) weisen 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) auf. 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 Spacermaterial, 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, Si_xN_y, SiC oder aus einer Zusammensetzung mit einem dieser Materialien bestehen kann und Interdiffusion an der Grenzfläche unterbinden soll.
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 von der Bildebene ist und die Strahlen in Richtung des Bildfeldes IF fokussiert.
Das Projektionsobjektiv besteht aus zwei Teilobjektiven. Dabei bilden die ersten vier Spiegel M1 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 Zwischenbild 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.
Das Projektionsobjektiv PO umfasst eine Wellenfront-Korrektureinrichtung WFC, die ein Folienelement FE aufweist, welches einen optischen Nutzbereich UA hat, der im dargestellten Betriebsmodus der Wellenfront-Korrektureinrichtung im Projektionsstrahlengang PR angeordnet ist. Die für die EUV-Strahlung teildurchlässige Mehrschichtfolie MF ist im einfachen Strahlengang zwischen dem zweiten Spiegel M2 und dem dritten Spiegel M3 angeordnet. In optischer Hinsicht befindet sie sich zwischen der Pupillenebene PS1 des ersten Teilobjektivs und dem Zwischenbild IMI optisch relativ nahe bei der Pupillenfläche PS1. Das Subaperturverhältnis kann am Ort des Folienelements z.B. im Bereich zwischen 0.8 und 0.95 liegen.
Die Mehrschichtfolie MF ist ein weitgehend ebenes optisches Element und steht so im Projektionsstrahlengang, dass sie im Wesentlichen senkrecht, d.h. im Wesentlichen parallel zur Flächennormalen N der Mehrschichtfolie MF durchstrahlt wird. Die zwischen der Strahlrichtung und der Flächennormalen N gemessenen Inzidenzwinkel liegen im Bereich unterhalb von 10°. Dadurch wird eine polarisationsselektive Wirkung vermieden, so dass die Transmission der Mehrschichtfolie MF im Wesentlichen unabhängig vom Polarisationszustand bzw. von der Schwingungsrichtung des elektrischen Feldvektors der durchtretenden Strahlen ist.
Das Folienelement FE hat einen mechanisch stabilen Rahmen R, der im Wesentlichen ringförmig gestaltet ist und der die Mehrschichtfolie MF so trägt, dass die Mehrschichtfolie im optischen Nutzbereich UA freitragend ist. Alle Rahmenelemente befinden sich also außerhalb des optischen Nutzbereichs. Die freitragende Folie kann gespannt oder durchhängend sein. Sie kann ggf. eine leicht faltige Form aufweisen.
Bei anderen Ausführungsformen ist zur Stabilisierung der Mehrschichtfolie im optischen Nutzbereich eine gitterartige Tragestruktur vorgesehen, die im optischen Nutzbereich in Kontakt mit der Mehrschichtfolie steht und diese stabilisiert. Die gitterartige Tragestruktur kann beispielsweise eine Wabenstruktur mit Streben aufweisen, die hexagonale Öffnungen bilden. Folienelemente mit derartigen Tragestrukturen sind beispielsweise aus der US 7,639,418 B2 bekannt und werden dort als „Spektral Purity Filter“ im Bereich der EUV-Lichtquelle einer Projektionsbelichtungsanlage genutzt.
In 2 ist ein schematischer Schnitt durch eine Ausführungsform einer Mehrschichtfolie MF gezeigt, die im Folienelement FE in 1 oder an anderer Stelle verwendet werden kann. Die Mehrschichtfolie hat sechs Schichten unterschiedlicher Funktion, die bei manchen Ausführungsformen durch eine optionale Trägerstruktur CS an einer Seite des Schichtstapels mechanisch stabilisiert werden können. Die Mehrschichtfolie wird im Einbauzustand im Wesentlichen senkrecht zur Folienebene (x-y-Ebene) durchstrahlt. Von der Strahlungsaustrittsseite (in der Figur unten) beginnt der Schichtstapel mit einer ersten äußeren Schutzschicht PC1, auf die eine erste Antireflexschicht AR1 aufgebracht ist. Es folgt die erste Schicht L1, die einen relativ kleinen Realteil des Brechungsindex bzw. eine relativ große Abweichung δ₁ des Realteils des Brechungsindex vom Wert 1 sowie einen relativ geringen ersten Absorptionskoeffizienten β₁ hat. Auf die erste Schicht ist eine zweite Antireflexschicht AR2 aufgebracht. Diese trägt eine zweite Schicht L2 aus einem zweiten Schichtmaterial, welches im Vergleich zum ersten Schichtmaterial nur eine relativ kleine Abweichung δ₂ des Realteils des Brechungsindex von 1 hat, aber dafür einen relativ großen Absorptionskoeffizienten δ₂ besitzt. Der Schichtstapel schließt mit einer zweiten äußeren Schutzschicht PC2 an der Strahlungseintrittsseite ab.
Anders als in der schematischen Darstellung gezeigt variiert die Schichtdicke d₁ der ersten Schicht innerhalb des optischen Nutzbereichs in Lateralrichtung, so das d₁=f(x,y) gilt. Entsprechendes gilt für die zweite Schicht L2. Die erste Schichtdicke d₁ variiert somit in x-Richtung und y-Richtung. Auch die zweite Schicht L2 hat eine örtlich variierende Schichtdicke d₂ , die sich sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung örtlich ändern kann. Das Ausmaß der Schichtdickenvariationen liegt deutlich über dem Ausmaß fertigungsbedingter Schichtdickenvariationen.
Die äußeren Schutzschichten PC1, PC2 können beispielsweise aus Ruthenium, Rhodium oder Siliziumnitrid bestehen, wobei Siliziumnitrid wegen seiner geringen Absorption bei der Arbeitswellenlänge (13.5 nm) vorteilhaft sein kann. Die erste Schutzschicht PC1 und/oder die zweite Schutzschicht PC2 können ggf. entfallen. Manchmal kann es ausreichen, eine äußere Schutzschicht durch Oxidation der Oberflächenschicht zu haben.
Die Antireflexschichten AR1, AR2 haben hier jeweils eine geometrische Schichtdicke von ca. 6 nm, was bei den verwendeten Schichtmaterialen (z.B. Mo/Si oder Ru/Si) eine optische Schichtdicke von ca. λ/2 entspricht, wodurch sich eine reflexionsmindernde und damit insoweit transmissionserhöhende Wirkung ergibt. Die erste Antireflexschicht AR1 und/oder die zweite Antireflexschicht AR2 können auch entfallen.
Für die optische Wirkung der Folie sind vor allem die erste Schicht L1 und die zweite Schicht L2 maßgeblich. Die primäre Funktion der ersten Schicht L1 besteht darin, in den durchtretenden Strahlen ortsabhängig eine von der lokalen optischen Schichtdicke der ersten Schicht abhängige Phasenverzögerung Δρ einzuführen, so dass sich örtlich unterschiedliche Phasenverzögerungen und damit eine Wellenfrontkorrektur an einer durchtretenden Wellenfront ergeben. Das erste Schichtmaterial führt jedoch aufgrund der nicht verschwindenden Absorption auch eine ortsabhängige Abschwächung der durchtretenden Strahlungsintensität ein, wobei das Ausmaß der Abschwächung in relativ dickeren Bereichen größer ist als in relativ dünneren Bereichen. Dadurch ergibt sich eine in der Regel unerwünschte ortsabhängige Intensitätsabschwächungswirkung. Die primäre Funktion der zweiten Schicht L2 ist es, der durch die erste Schicht eingeführten Transmissionsabschwächung in der Weise entgegenzuwirken, dass sich insgesamt über den optischen Nutzbereich ein für das Projektionsobjektiv geforderter Intensitätsverlauf einstellt, beispielsweise eine gleichmäßige Abschwächung über den gesamten Nutzbereich oder eine Abschwächung mit einer im wesentlichen rotationssymmetrischen Charakteristik mit Anstieg oder Abfall der Apodisierung von der Mitte zum Rand der Pupillenebene. Gleichzeitig soll das zweite Schichtmaterial aufgrund der relativ geringen Abweichung δ₂ des Realteils vom Brechungsindex vom Wert 1 nur eine geringe Auswirkung auf die Wellenfront haben, die gegebenenfalls bei der Auslegung des Schichtdickenverlaufs der ersten Schicht bereits berücksichtigt werden kann.
In 3A sind einige zum Aufbau von Wellenfrontkorrekturfolien geeignete Schichtmaterialien für die Arbeitswellenlänge λ = 13.5 nm dargestellt. Das Diagramm zeigt auf der x-Achse die Abweichung δ des Realteils des komplexen Brechungsindex vom Wert 1 und auf der y-Achse den Absorptionskoeffizienten β. Die Materialien links der Geraden δ = β sind besonders als zweites Schichtmaterial geeignet, während die Materialien rechts dieser Geraden bei vergleichsweise niedrigem Realteil des Brechungsindex geringere Absorption aufweisen und daher besonders für die Wellenfrontkorrekturschicht (erste Schicht) geeignet sind. Die Werte des Diagramms sind abgeleitet aus einem entsprechenden Diagramm in der Dissertation „Surface and Interface Dynamics in Multilayered Systems“ von T. Tsarfati (2009) ISBN 978-90-5335-197-0, Chapter 1, Seite 12.
Die folgende Tabelle A zeigt für verschiedene besonders bei 13.5 nm Arbeitswellenlänge verwendbare Schichtmaterialien die entsprechenden Werte des Effektivitätsverhältnisses V=δ/β. Tabelle A

Mo 11.84

Y 11.51

Ru 6.66

Nb 12.75

Zr 10.92

RuSi 5.82

Si₃N₄ 2.88

Si 0.55

Ge 0.17
3B zeigt ein entsprechendes Diagramm für die Arbeitswellenlänge λ= 6.9 nm. Es ist erkennbar, dass beispielsweise Rubidium (Rb), Strontium (Sr) oder Yttrium (Y) als Material für die zweite Schicht geeignet sind, während für die erste Schicht beispielsweise NbOB₄C, NbO₂, Nb₂O₅, R_UO₄, MoO₂, Rh₂O₃, C, Te, In, Ba, Sn, RuO₂, MoO₃, La, B, B₄C, BN (Bornitrid), ZrO₂ oder eine Materialzusammensetzung, die überwiegend aus einem dieser Materialien besteht, verwendet werden können. Es handelt sich bei den Werten um theoretische Werte, erhältlich z.B. über: http://henke.lbl.gov/optical constants/getdb2.html .
Das Zusammenspiel der optischen Wirkungen der ersten und zweiten Schicht wird nachfolgend im Zusammenhang mit den 4 bis 6 anhand eines konkreten Beispiels erläutert.
4A zeigt einen Ausschnitt einer ersten Schicht L1 aus Molybdän (Mo) und einer darauf aufgebrachten zweiten Schicht L2 aus Silizium (Si), wobei die Schichtdicken beider Schichten in x-Richtung (normierte x-Achse) lokal variieren. Beide Schichten sind jeweils teilweise schraffiert gezeigt und haben eine mittlere Dicke von 2 nm und Bereiche mit positiven und negativen Abweichungen davon. In der Molybdän-Schicht liegt im Bereich I zwischen x = -0.8 und x = -0.6 eine Vergrößerung der Schichtdicke um maximal 1 nm und im Bereich IV zwischen x=0.6 und x=0.8 eine Schichtdickenverringerung um 1 nm auf minimal 1 nm vor. In der Siliziumschicht liegt im Bereich II zwischen x = -0.4 und x = -0.2 eine lokale Schichtdickenerhöhung um maximal 1 nm vor und im Bereich III zwischen x = 0.2 und x = 0.4 ein lokales Schichtdickenminimum mit nur 1 nm Schichtdicke.
Beide Schichten wirken auf die in z-Richtung durchtretende EUV-Strahlung sowohl phasenverzögernd als auch intensitätsabschwächend. Diese Wirkungen sind jedoch unterschiedlich in Abhängigkeit von den lokalen Schichtdicken und den optischen Konstanten δ und β der jeweiligen Schichten. Näherungsweise gilt: δ₁= δ(Mo) = 0.076, β₁ = β(Mo) = 0.006, δ₂= δ(Si) = 0.001 und β₂ = β(Si) = 0.002.
Zunächst wird anhand von 5 nur die Molybdänschicht (erste Schicht) betrachtet, deren Schichtdickenverlauf in 5A nochmals dargestellt ist. 5B zeigt die Wellenfrontwirkung Δρ₁ der ersten Schicht (Molybdänschicht) in Nanometer, 5C zeigt die Transmissionsmindernde Wirkung der ersten Schicht, also den relativen Transmissionsverlust. Zur Berechnung der Wellenfrontwirkung der Realteil (1-δ) des Brechungsindex bzw. die die Abweichung δ₁ maßgeblich, wobei der Wert δ₁ = 0.08 bedeutet, dass die Phasengeschwindigkeit der durchtretenden Wellenfront vom Wert 1 auf den Wert 0,92 herabgesetzt wird. Die dadurch insgesamt bewirkte Phasenverzögerung hängt linear von der lokalen Schichtdicke d₁ ab. Im Bereich I liegt die lokale Schichtdicke (3 nm) um 1 nm über der mittleren Schichtdicke, so dass hier 1 nm mehr des ersten Schichtmaterials phasenverzögernd wirkt. Eine entsprechende Phasenverzögerung relativ zur mittleren Phasenverzögerung ist in 5B erkennbar. Im Bereich IV sind die Verhältnisse umgekehrt, da hier im Bereich des Schichtdickenminimums nur 1 nm Molybdän wirkt. Dementsprechend ergibt sich im Vergleich zur mittleren Phasenverzögerung (verursacht durch 2 nm Mo) eine geringere Phasenverzögerung.
Auch das Ausmaß der Intensitätsabschwächung ΔI ist abhängig von der Schichtdicke d. Generell gilt: $Δ I = 1 - e^{- ((4 π / λ) d β)}$
Dabei steht die Schichtdicke d im Exponenten der e-Funktion. Im Bereich I ergibt aufgrund des lokalen Dickenmaximums ein besonders hoher relativer Transmissionsverlust, während im Bereich IV aufgrund des lokalen Schichtdickenminimums der ersten Schichtdicke der geringste relative Transmissionsverlust eintritt.
Das Schichtdickenprofil der zweiten Schicht (Siliziumschicht) ist in der 6A dargestellt. Die Schichtdicke hat hier einen etwas komplexeren Verlauf, da sie beispielsweise im Bereich I aufgrund des lokalen Schichtdickenmaximums der Molybdänschicht und im Bereich III aufgrund des lokalen Minimums in der Si-Schicht besonders gering ist (minimal nur 1 nm), während sie in den Bereichen II und IV jeweils ein lokales Maximum annimmt.
6B zeigt die entsprechende Wellenfrontwirkung Δρ₂ der zweiten Schicht (Si-Schicht) in Nanometer, während 6C den relativen Transmissionsverlust ΔI₂ der zweiten Schicht in Abhängigkeit vom Ort auf der x-Achse zeigt.
Die Wirkungen beider Schichten addieren sich positionsrichtig bei Durchtritt einer Wellenfront. Die Wellenfrontwirkung der Mehrschichtfolie mit erster Schicht aus Mo und zweiter Schicht au Si ist in 4B dargestellt. 4C zeigt entsprechend die Ortsabhängigkeit des relativen Transmissionsverlust der Mehrschichtfolie.
4B zeigt die Auswirkung auf die Wellenfront beider Schicht bei gleicher Skalierung auf der Achse der Phasenverzögerung Δρ. Es ist erkennbar, dass das deutlich stärker phasenverzögernde Molybdän den Verlauf der Wellenfrontwirkung im ersten Bereich I und im vierten Bereich IV dominiert. Im Vergleich dazu ist die Phasenverzögerungswirkung in den Bereichen II und III, wo eine besonders große (Bereich II) bzw. eine besonders geringe (Bereich III) absolute Schichtdicke der Siliziumschicht vorliegt, nur sehr gering.
Bei der Gesamtauswirkung auf die Transmission (4C) ist erkennbar, dass durch die Siliziumschicht das absolute Ausmaß der durch die Molybdänschicht verursachten Intensitätsabschwächung vergleichmäßigt wird. Die Differenz zwischen maximalem und minimalem lokalem Intensitätsverlust ist aufgrund der kompensierenden Wirkung der Si-Schicht geringer als bei der reinen Mo-Schicht.
Es ist nicht notwendig, dass die erste Schicht und die zweite Schicht an der gleichen Folie vorliegen. 7 zeigt beispielhaft einen schematischen Schnitt durch eine Ausführungsform eines Folienelements FE, bei dem die erste Schicht und die zweite Schicht in räumlich getrennten, optisch nahe beieinander liegenden Folien angeordnet sind. Eine erste Folie F1 hat ein dünnes Foliensubstrat bzw. eine dünne Folientragschicht SUB1, auf dem eine erste Schicht L1 (z.B. aus Molybdän) mit örtlich variierender Schichtdicke aufgebracht ist. Die erste Folie wird von einem mechanisch stabilen ersten Rahmen R1 gehalten, dessen Rahmenteile alle außerhalb des optischen Nutzbereichs UA liegen. Der erste Rahmen R1 ist mit einem identischen zweiten Rahmen R2 durch Schrauben oder auf andere Weise fest, aber lösbar verbunden. Der zweite Rahmen trägt eine zweite Folie F2. Die zweite Folie F2 hat ein dünnes Foliensubstrat (Folientragschicht) SUB2, auf dem eine zweite Schicht L2 (z.B. aus Silizium) mit örtlich variierender Schichtdicke aufgebracht ist. Der geometrische Abstand der Folien senkrecht zu den Folienebenen beträgt wenige Millimeter, z.B. zwischen 1 mm und 10 mm. Dadurch sind sie im eingebauten Zustand praktisch an der gleichen Stelle (im Wesentlichen gleiches Subaperturverhältnis) des hindurchtretenden Projektionsstrahlbündels angeordnet. Die Schichtdickenverläufe der beiden Schichten L1, L2 sind komplementär. Die mechanische Stabilität der beiden Folien wird im Wesentlichen durch die Stabilität der Foliensubstrate bzw. Folientragschichten bestimmt. Diese können z.B. aus Silizium oder aus einem polymeren Werkstoff bestehen.
Die gleichmäßig dicken Foliensubstrate bzw. Folientragschichten sind auf optimale Transmission bei gleichzeitig ausreichender Stabilität ausgelegt und haben z. B. Dicken im Bereich von 10 bis 100 nm, vorzugsweise 20nm bis 50nm. Das Material der Folienschicht L1 der Folie F1 bzw. L2 der Folie F2 kann mit dem Material der Folientragschicht SUB1 bzw. SUB2 identisch sein und es kann auch während des Herstellungsprozesses bei gleichem Material nicht zwischen Erzeugen der Folieschicht (L1 bzw. L2) und der zugehörigen Folientragschicht (SUB1 bzw. SUB2) unterschieden werden.
Zwischen den beiden Folien F1 und F2 sowie den Rahmen R1 und R2 kann eine nicht dargestellte Reinigungsanlage angebracht sein, welche den Zwischenraum zwischen den Folien F1 und F2 in gewissen zeitlichen Abständen mit Spülgas, beispielsweise Wasserstoff; spült.
Bei dieser Ausführungsform sind beide Schichten (die erste und die zweite Schicht) für eine nachträgliche Bearbeitung (z.B. mittels lonenstrahl) frei zugänglich, wodurch die Optimierung der Schichtdickenverläufe vereinfacht wird.
8 zeigt beispielhaft einen schematischen Schnitt durch eine Ausführungsform eines Folienelements FE mit einer Mehrschichtfolie MF, bei der die erste Schicht und die zweite Schicht auf gegenüberliegenden Seiten einer Folientragschicht SUB angeordnet sind. Dadurch sind beide Schichten unabhängig voneinander für eine Bearbeitung und nachträgliche Schichtdickenprofiländerung frei zugänglich. Die Folientragschicht SUB kann beispielsweise aus Mo oder Si bestehen oder einer Mehrlagenschicht aus Mo und Si sein. Auch hier kann das Material der ersten bzw. zweiten Schicht L1 bzw. L2 mit dem der Folientragschicht SUB identisch sein und es braucht während des Herstellungsprozesses nicht zwischen dem Aufbringen der Schichten L1 bzw. L2 und der Folientragschicht SUB unterschieden werden.
In 7 und 8 ist die mögliche Option, auf die Folientragschichten SUB bzw. SUB1 bzw. SUB2 auf Grund ausreichender Stabilität der ersten und zweiten Schichten L1 bzw. L2 zu verzichten, nicht dargestellt.
Für die Auswahl der Schichtmaterialien gelten bei den Ausführungsformen der 7 und 8 grundsätzlich die gleichen Überlegungen wie oben im Detail dargestellt. Daher wird auf die dortige Beschreibung Bezug genommen.
9 zeigt ein Beispiel eines anderen Projektionsobjektivs PO, das mit einer Wellenfront-Korrektureinrichtung auf Folienbasis ausgestattet ist bzw. ausgestattet werden kann. Gleiche oder entsprechende Elemente wie in 1 tragen die gleichen Bezeichnungen. Der Aufbau des Projektionsobjektivs inklusive der optischen Daten ist in US 2008/0170310 A1 entsprechend EP 1 950 594 A1 (2) beschrieben. Der Inhalt dieser Dokumente wird insoweit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
Dargestellt ist der Strahlengang jeweils dreier Einzelstrahlen, die von fünf beabstandeten Objektfeldpunkten ausgehen.
Ausgehend von der Objektebene OS werden die Einzelstrahlen zunächst von einem ersten Spiegel M1 und danach aufeinanderfolgend vom zweiten bis sechsten Spiegel M2 bis M6 reflektiert, die jeweils mit hoch reflektierenden Mehrlagen-Beschichtungen belegt sind.
Die Spiegel M1, M3 und M5 haben eine konvexe Grundform, können also durch eine konvexe bestangepasste Fläche beschrieben werden. Die Spiegel M2, M4 und M6 haben eine konkave Grundform, können also durch eine konkave bestangepasste Fläche beschrieben werden. In der nachfolgenden Beschreibung werden derartige Spiegel vereinfacht nur als konvex oder konkav bezeichnet. Der konvexe dritte Spiegel M3 sorgt für eine gute Petzval-Korrektur.
Die zu einer bestimmten Beleuchtungsrichtung der fünf Objektfeldpunkte gehörenden Einzelstrahlen vereinigen sich in einer Pupillenebene PS1 des Projektionsobjektivs PO, zu der der dritte Spiegel M3 benachbart angeordnet ist. Der dritte Spiegel M3 wird daher auch als Pupillenspiegel bezeichnet. In der Pupillenebene PS1 kann eine Aperturblende zur Begrenzung des Projektionsstrahlbündels angeordnet sein. Diese Aperturblende kann durch eine mechanische und auswechselbare Blende oder aber in Form einer entsprechenden Beschichtung direkt auf dem Spiegel M3 vorgesehen sein.
Die Spiegel M1 bis M4 bilden die Objektebene OS ab in eine Zwischenbildebene IIS. Die zwischenbildseitige numerische Apertur des Projektionsobjektivs beträgt 0.2. Die Spiegel M1 bis M4 bilden eine erste Teil-Abbildungsoptik mit einem verkleinernden Abbildungsmaßstab von 3,2x. Die nachfolgenden Spiegel M5 und M6 bilden eine weitere Teil-Abbildungsoptik des Projektionsobjektivs mit einem verkleinernden Abbildungsmaßstab von 2,5x. Im Bereich der Zwischenbildebene IIS ist eine Durchgangsöffnung OP6 im sechsten Spiegel M6 ausgebildet, durch die das Projektionsstrahlbündel bei der Reflexion vom vierten Spiegel M4 hin zum fünften Spiegel M5 hindurchtritt. Der fünfte Spiegel M5 wiederum hat eine zentrale Durchgangsöffnung OP5, durch die das Projektionsstrahlenbündel zwischen dem sechsten Spiegel M6 und der Bildebene IS hindurchtritt.
Der fünfte Spiegel M5 ist in der Nähe einer zur ersten Pupillenebene PS1 konjugierten weiteren Pupillenebene PS2 angeordnet. Typischerweise befindet sich die weitere Pupillenebene PS2 im Projektionsstrahlengang zwischen dem fünften Spiegel M5 und dem sechsten Spiegel M6, sodass am Ort der weiteren Pupillenebene PS2 eine physikalisch zugängliche Blendenebene existiert.
Das Projektionsobjektiv hat in einer der Pupillenebenen PS1, PS2, 25 eine zentriert angeordnete Obskurationsblende. Hierdurch werden die den zentralen Durchgangsöffnungen OP5, OP6 zugeordneten Teilstrahlen des Projektionsstrahlengangs obskuriert. Daher wird das Design des Projektionsobjektivs auch als Design mit zentraler Pupillenobskuration bezeichnet.
Ein ausgezeichneter Einzelstrahl, der einen zentralen Objektfeldpunkt mit einem zentral ausgeleuchteten Punkt in der Eintrittspupille des Projektionsobjektivs in der Eintritts-Pupillenebene PS1 verbindet, wird nachfolgend auch als Hauptstrahl CR eines zentralen Feldpunktes bezeichnet. Der Hauptstrahl CR des zentralen Feldpunktes schließt ab der Reflexion am sechsten Spiegel M6 mit der Bildebene IS näherungsweise einen rechten Winkel ein, verläuft also in etwa parallel zur z-Achse der Projektionsbelichtungsanlage. Das Bildfeld ist rechteckig.
Alle sechs Spiegel M1 bis M6 des Projektionsobjektivs PO sind als nicht durch eine rotationssymmetrische Funktion beschreibbare Freiformflächen ausgeführt.
Das Projektionsobjektiv PO bietet mehrere Positionen zur Einfügung eines Folienelements einer Wellenfront-Korrektureinrichtung.
Bei einer Ausführungsform ist ein erstes Folienelement FE1 in Form einer Mehrschichtfolie an einer ersten Position POS1 optisch in der Nähe der ersten Pupillenebene PS1 im Strahlengang zwischen dem zweiten und dem dritten Spiegel angeordnet. Damit lassen sich gleichmäßig über das gesamte Feld Wellenfronaberrationen korrigieren. Das Subaperturverhältnis SV beträgt hier ca. 0.7 bis 0.95.
Bei einer anderen Ausführungsform ist es gewünscht, mittels eines Folienelements einen Feldverlauf einer Wellenfrontaberration zu korrigieren. Hierzu wird an einer zweiten Position POS2 in optischer Nähe der Objektebene OS zwischen der Objektebene und dem ersten Spiegel M1 ein entsprechend angepasstes Folienelement, z.B. ein zweites Folienelement FE2 in Form einer Mehrschichtfolie eingefügt. Das Subaperturverhältnis SV beträgt hier ca. 0.05 bis 0.3.
Beispielsweise kann das Folienelement so ausgelegt sein, dass ein linearer oder nicht-linearer Verlauf von Bildfehlern senkrecht zur Scanrichtung (y-Richtung), d.h. entlang der langen Achse des Bildfeldes korrigiert bzw. im Ausmaß verringert werden kann.
Es ist auch möglich, dass sowohl an einer pupillennahen Position als auch an einer feldnahen Position ein Folienelement angeordnet ist. Diese Variante ist in 9 gezeigt.
Zur Illustration der Positionen im Projektionsstrahlengang sind in 9 das erste Folienelement FE1 das zweite Folienelement auch in Draufsicht parallel zur z-Richtung dargestellt. Erkennbar ist jeweils der kreisrunde Rahmen R, der die teiltransparente, freitragende Mehrschichtfolie MF trägt. Die Schnittfläche des Projektionsstrahlbündels mit der Folienfläche ist der sogenannte „Footprint“ FP1 bzw. FP2. Dieser Bereich wird vom Projektionsstrahlbündel ausgeleuchtet, wobei zur Ausleuchtung des Footprints alle Strahlbündel beitragen, die von den (unendlich vielen) Feldpunkten des rechteckigen Objektfelds OF ausgehen. Es ist erkennbar, dass in der Nähe der Objektebene OS der Footprint FP1 etwa die (im realen System schlitzförmige) Rechteckform des Objektfeldes hat, wobei die Eckbereiche abgerundet sind. In der Nähe der Pupillenebene PS1 ist der Footprint FP2 nahezu kreisförmig. Ein Minimalkreis, der den Footprint einschließt, habe den Durchmesser D_CA . Dieser Durchmesser wird hier als der optisch freie Durchmesser bezeichnet.
Jeder Objektfeldpunkt ist der Ursprung eines Strahlbündels (cone of radiation), dessen Öffnungswinkel durch die objektseitige numerische Apertur bestimmt wird. Zu jedem Strahlbündel gehört eine Subapertur SA, die demjenigen Bereich entspricht, der auf einer optischen Fläche (hier: Folienoberfläche) durch ein von einem einzigen Objektfeldpunkt ausgehendes Strahlbündel ausgeleuchtet wird. Eine Subapertur auf einer gegebenen Fläche kann durch ihren Subaperturdurchmesser D_SA charakterisiert werden. In der Nähe der Objektebene (oder einer anderen Feldebene) ist diese Subapertur bzw. ihr Durchmesser relativ klein. Im Bereich einer Pupillenebene sollten im Idealfall alle Subaperturen der verschiedenen Feldpunkte sich überlappen, wobei jedes Strahlbündel die gesamte genutzte Pupille ausleuchtet.
Es ist qualitativ erkennbar, dass das Subaperturverhältnis SV = D_SA/ D_CA des feldnahen ersten Folienelement FE1 relativ klein (z.B. zwischen ca. 0.05 und 0.3) ist, während SV an dem in optischer Nähe der Pupillenebene PS1 angeordneten zweiten Folienelement FE2 nahe beim Wert 1 liegt, z.B. zwischen 0.7 und 0.95.
Nachfolgend wird beispielhaft erläutert, auf welche Weise ein Folienelement praktisch ausgelegt werden kann. Die Darstellung gilt für alle Ausführungsformen.
Die Aufgabe des Folienelements besteht darin, Wellenfrontvariation und/oder Transmissionsvariation des Projektionsobjektivs entsprechend den Zielvorgaben einzustellen.
Ausgangspunkt hierfür ist Wellenfronten und/oder Transmissionen an einem oder mehreren Feldpunkten. Diese können durch Messungen und/oder Simulationen gewonnen werden. Zudem ist eine Extrapolation und/oder Interpolation auf eine Mehrzahl an Feldpunkten möglich. Diese so gewonnenen Daten sind der Ausgangspunkt für den nachfolgend beschriebenen Optimierungsschritt und werden als Wellenfrontdaten bzw. Transmissionsdaten bezeichnet.
In einem ersten Schritt wird dabei angenommen, dass die Wellenfront durch eine „perfekte Wellenfrontkorrekturschicht“ des Folienelements korrigiert werden kann. Unter einer „perfekten Wellenfrontkorrekturschicht“ versteht man eine theoretische Schicht, deren komplexer Brechungsindex n bei der Arbeitswellenlänge λ n = 0+0i ist, so dass somit 1 nm Wellenfrontkorrrekturschichtverringerung (Schichtdickenunterschied) in 1 nm Wellenfrontphase übersetzt wird. Die Vorstellung eines modellhaft unendlich schnell bewegten Lichtstrahls ist dem Sweatt-Modell entlehnt. Als anschauliche Alternative kann auch eine theoretische Schicht verwendet werden, deren komplexer Brechungsindex n bei der Arbeitswellenlänge λ n = 0.9 + 0i ist, so dass 1 nm Wellenfrontkorrekturschichtverringerung (Schichtdickenunterschied) in 0.1 nm Wellenfrontphase übersetzt wird. Hierbei muss nach der Berechnung der Wellenfrontkorrekturschichtdicke diese mit dem Faktor 0.1 multipliziert werden, um die „perfekte Wellenfrontkorrekturschicht“ zu erhalten.
Für gegebene Wellenfrontdaten wird nun für die im Strahlengang des Projektionsobjektivs festgelegte Position des Folienelements eine perfekte Wellenfrontkorrekturschicht vermöge eines geeignet formulierten Optimierungsproblems berechnet. Hierzu werden zunächst sogenannte Basisdeformationen berechnet. Diese Basisdeformationen können beispielsweise die Form von Zernike-Polynomen mit einer gewissen maximalen Amplitude (beispielsweise 1 nm) haben, die auf einem Kreisgebiet definiert sind, das den optisch genutzten Bereich (den optischen Nutzbereich) der im Strahlengang positionierten Folie des Folienelements voll umfasst. Neben Zernike-Polynomen ist es auch möglich, Splines oder B-Splines oder auch Nurbs zu verwenden, deren Rechenfeld ebenfalls den optisch genutzten Bereich der Folie des Folienelements voll umfasst. Für diese so erhaltenen Basisdeformationen (beispielsweise 36 oder 64 oder 100 Zernikes und/oder 25 oder 49 oder 100 Splines bzw. B-Splines bzw. Nurbs) wird die optische Sensitivität dieser mit Hilfe eines Optikdesignprogramms berechnet. D.h. es wird die Wellenfrontwirkung der Basisdeformationen in einer perfekten Wellenfrontkorrekturschicht berechnet.
Die Basisdeformationen werden nun als Manipulatorfreiheitsgrade interpretiert. Die Optimierungsaufgabe besteht nun darin, die gewünschte (feldpunktweise) Wellenfrontwirkung möglichst gut mittels dieser Freiheitsgrade zu approximieren. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass das Minimierungsproblem $min {‖ M x - p ‖}_{2}^{2} + {‖ G x ‖}_{2}^{2}$
gelöst wird. Hierbei bezeichnet M eine n x m Matrix mit den m Basisdeformationen, die in n Elementarbildfehler entwickelt wurden. Diese Elementarbildfehler können beispielsweise pixelweise Wellenfrontwerte an verschiedenen Feldpunkten, ausgewählte Zernikekoeffizienten dieser Wellenfronten an verschiedenen Feldpunkten oder Superpositionen dieser sein. Der Vektor p beschreibt die Wellenfrontdaten in der vorgegebenen Weise, x bezeichnet den zu findenden Stellvektor, der die Amplituden der zu superponierenden Basisdeformationen beschreibt und G ist eine geeignete Gewichtmatrix, beispielsweise die mit einem skalarem Vielfachen versehene Einheitsmatrix. Das hier vorgestellte Verfahren ist die sogenannte Tikhonov-Regularisierung, die beispielsweise in A. Rieder, Keine Probleme mit inversen Problemen, Vieweg, 2003 auf Seite 70 (Beispiel 3.3.11) sowie in Kapitel 4 näher beschrieben ist. Dort ist auch erläutert, wie das Minimierungsproblem in ein Gleichungssystem transformiert werden kann, um dieses mit einem der bekannten Verfahren, wie beispielsweise dem Gaußschem Eliminationsverfahren, zu lösen. Alternativ kann auch die Internetseite http://en.wikipedia.org/wiki/Tikhonov_regularization herangezogen werden (gesehen am 08.02.2012)
Ein weiteres mögliches Verfahren ist in der WO 2010/034674 A1 im Zusammenhang mit einem anderen Problem beschrieben.
Die Anwendung eines solchen Verfahrens resultiert in einer Vorgabe des Verlaufs einer „perfekten Wellenfrontkorrekturschicht“ des Folienelements, gekennzeichnet durch die Funktion w := w(x,y) zur Beschreibung der orstabhängigen Schichtdicke. Die Funktion w kann sowohl positive als auch negative Schichtdickenwerte aufweisen. Wie die negativen Schichtdickenwerte eliminiert werden können, wird weiter unten beschrieben.
Es sei erwähnt, dass das oben beschriebene Vorgehen nur eine beispielhafte Vorgehensweise zur Berechnung einer perfekten Wellenfrontkorrekturschicht darstellt.
Soll nur das Transmissionsverhalten des Projektionsobjektivs korrigiert werden, so kann die Wellenfrontkorrekturschicht durch die Funktion w = w(x,y) = 0 beschrieben werden.
In einem zweiten Schritt wird zunächst angenommen, dass der Transmissionsverlauf durch eine „perfekte Transmissionskorrekturschicht“ des Folienelements korrigiert werden kann.
Vorgelegt sei ein Material mit komplexen Brechungsindex n = (1-8)+iß bei der Arbeitswellenlänge λ. Legt ein Lichtstrahl in diesem Material eine Weglänge d zurück, so ist die Transmission t $t = exp (- 4 π / λ d β) .$
Von Nachteil ist hier, dass die Transmission nicht mehr linear mit der Dicke des Materials variiert, sondern exponentiell. Dies führt dazu, dass zunächst der Ansatz scheitert, das Problem auf ein lineares Gleichungssystem zurückzuführen.
Betrachtet man hingegen die logarithmische Transmission In t, gegeben durch $In t = - 4 π / λ d β,$
so erkennt man, dass die logarithmische Transmission linear mit der Dicke des Materials variiert.
Unter einer „perfekten logarithmischen Transmissionskorrekturschicht“ versteht man eine theoretische Schicht, deren komplexer Brechungsindex n = 0+1 i.
Für gegebene Transmissionsdaten T(x,y) werden die logarithmischen Transmissionsdaten In T(x,y) berechnet. Dies ist stets möglich, da die Transmission T(x,y) in jedem Punkt (x,y) größer als 0 ist. Für die im Strahlengang des Projektionsobjektivs festgelegte Position des Folienelements wird eine perfekte logarithmische Transmissionskorrekturschicht vermöge eines geeignet formulierten Optimierungsproblems berechnet.
Nun wird ein Optimierungsproblem gelöst. Hierzu werden abermals zunächst sogenannte Basisdeformationen berechnet. Diese Basisdeformationen können beispielsweise die Form von Zernike-Polynomen mit einer gewissen maximalen Amplitude (beispielsweise 1nm) sein, die auf einem Kreisgebiet definiert sind, das den optisch genutzten Bereich der im Strahlengang positionierten Folie des Folienelements voll umfasst. Neben Zernike-Polynomen ist es auch üblich, Splines oder B-Splines oder auch Nurbs zu verwenden, deren Rechenfeld ebenfalls den optisch genutzten Bereich der Folie des Folienelements voll umfasst. Für diese so erhaltenen Basisdeformationen (üblicherweise 36 oder 64 oder 100 Zernikes und/oder 25 oder 49 oder 100 Splines bzw. B-Splines bzw. Nurbs) wird die optische Sensitivität dieser mit Hilfe eines Optikdesignprogramms berechnet. D.h. es wird die Transmissionswirkung der Basisdeformationen in einer perfekten Transmissionskorrekturschicht berechnet und sodann die logarithmische Transmissionswirkung ermittelt.
Die Basisdeformationen werden nun als Manipulatorfreiheitsgrade interpretiert. Die Optimierungsaufgabe besteht nun darin, die gewünschte (feldpunktweise) Wellenfrontwirkung möglichst gut mittels dieser Freiheitsgrade zu approximieren. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass das Minimierungsproblem $min {‖ N y - q ‖}_{2}^{2} + {‖ H y ‖}_{2}^{2}$
gelöst wird. Hierbei bezeichnet N eine k x I Matrix mit den I Basisdeformationen, die in k Elementarbildfehler entwickelt wurden. Diese Elementarbildfehler können beispielsweise pixelweise Transmissionsfrontwerte an verschiedenen Feldpunkten, ausgewählte Zernikekoeffizienten dieser Transmissionfronten an verschiedenen Feldpunkten oder Superpositionen dieser sein. Der Vektor q beschreibt die logarithmischen Transmissionsdaten in der vorgegebenen Weise, y bezeichnet den zu findenden Stellvektor, der die Amplituden der zu superponierenden Basisdeformationen beschreibt und H ist eine geeignete Gewichtmatrix, beispielsweise die mit einem skalarem Vielfachen versehene Einheitsmatrix. Das resultierende Minimierungsproblem wird wie im Fall der Wellenfrontdaten gelöst.
Die Anwendung eines solchen Verfahrens resultiert in einer Vorgabe des Verlaufs einer perfekten logarithmischen Transmissionskorrekturschicht des Folienelements, gekennzeichnet durch die Funktion s := s(x,y) zur Beschreibung der ortsabhängigen logarithmischen Schichtdicke.
Es sei erwähnt, dass das oben beschriebene Vorgehen nur eine beispielhafte Vorgehensweise zur Berechnung einer perfekten logarithmischen Transmissionskorrekturschicht darstellt.
Soll nur das Wellenfrontverhalten des Projektionsobjektivs korrigiert werden, so kann die logarithmische Transmissionskorrekturschicht durch die Funktion s = s(x,y) = 0 beschrieben werden.
Nunmehr liegen alle Informationen vor, um den Übergang zu realen Materialien zu vollziehen. Gegeben sei also ein Material M₁ für die erste Schicht mit komplexem Brechungsindex $n_{1} = (1 - δ_{1}) + i β_{1}$
sowie ein Material M₂ für die zweite Schicht mit komplexem Brechungsindex $n_{2} = (1 - δ_{2}) + i β_{2} .$
Beispielsweise kann als Material der ersten Schicht Molybdän (Mo) und als Material der zweiten Schicht Silizium (Si) verwendet werden. Die Materialdicken m₁ = m₁(x,y) und m₂ = m₂(x,y) des ersten und des zweiten Materials, d.h. die erste und die zweite Schichtdicke, sollen somit so bestimmt werden, dass das Gleichungssystem $δ_{1} m_{1} (x, y) + δ_{2} m_{2} (x, y) = w (x, y)$
$exp (- 4 π / λ (β_{1} m_{1} (x, y) + β_{2} m_{2} (x, y))) = exp (s (x, y))$
in jedem Punkt (x,y) erfüllt ist. Durch geeignete Diskretisierung der Punkte (x,y), beispielsweise auf einem Gitter der Dimension 101 x 101 oder 201 x 201 oder auch 501 x 501, erhält man das zu lösende Gleichungssystem und somit Informationen über die zu veranschlagenden Materialdicken m₁ und m₂ auf einem hinreichend feinen Raster. Durch Logarithmierung der zweiten Gleichung kann man dieses Gleichungssystem sogar auf ein lineares Gleichungssystem zurückführen: $δ_{1} m_{1} (x, y) + δ_{2} m_{2} (x, y) = w (x, y)$
$- 4 π / λ (β_{1} m_{1} (x, y) + β_{2} m_{2} (x, y)) = s (x, y) .$
Dieses Gleichungssystem ist mit den üblichen Methoden, wie beispielsweise dem Gaußschen Eliminationsverfahren für jeden Punkt (x,y) des Diskretisierungsrasters lösbar und man erhält die lokalen Materialdicken m₁ = m₁(x,y) und m₂ = m₂(x,y).
Hierbei können die Funktionen m₁ = m₁(x,y) und m₂ = m₂(x,y) sowohl positive als auch negative Funktionswerte haben und es gilt aus diesen theoretischen Materialdicken realisierbare Dickenvorgaben zu erzeugen. Zunächst werden Materialmindestdicken d₁(x,y) und d₂(x,y) der Materialien M₁ und M₂ festgelegt, die ein realisiertes Folienelement nicht unterschreiten darf. Die Materialmindestdicken können örtlich variieren oder auch konstant sein.
Im Falle der Verwendung von Mo als Material für die erste Schicht kann beispielsweise eine ortsunabhängige Mindestdicke von 5nm oder 10nm oder 20nm gewählt werden. Im Falle der Verwendung von Si als Material für die zweite Schicht kann beispielsweise eine ortsunabhängige Mindestdicke von 10nm oder 20nm oder 50nm gewählt werden.
Sodann werden die Materialdickenvorgaben ${\tilde{m}}_{1} (x, y) = m_{1} (x, y) + d_{1} (x, y) - {min}_{(x, y)} m_{1} (x, y)$
und ${\tilde{m}}_{2} (x, y) = m_{2} (x, y) + d_{2} (x, y) - {min}_{(x, y)} m_{2} (x, y)$
berechnet.
Man erkennt, dass die Wellenfrontkorrektur, bei der es nur auf eine Änderung der Phasenwirkung ankommt, vollumfänglich realisiert wird. Die Transmissionskorrektur wird jedoch nur bis auf einen konstanten Faktor kleiner als 1 realisiert, da jegliche Schichtdicke bei den betrachteten Arbeitswellenlängen zu einem merklichen Transmissionsverlust führt und die Transmission des Systems durch Hinzunahme von Materialdicken nur erniedrigt werden kann.
10 zeigt anhand eines numerischen Beispiels wesentliche Ergebnisse, die bei der Anwendung der oben beschriebenen Vorgehensweise erzielt werden: In 10 A ist der Verlauf d₁' [nm] einer „perfekten Wellenfrontkorrekturschicht“ dargestellt, die auf einem Folienelement mit einer Mehrlagenschicht realisiert werden soll. Der PV-Wert der Differenz von höchster Erhebung und tiefsten Tal der „perfekten Wellenfrontkorrekturschicht“ w(x,y) beträgt etwa 1.4nm. Es wird also ein Wellenfrontverlauf mit einem maximalen Phasenunterschied von etwa 1.4nm korrigiert. Zudem wird angenommen, dass das Folienelement nur die durch die Wellenfrontkorrekturschicht induzierte Transmissionsvariation korrigieren soll. Die „perfekte logarithmische Transmissionskorrekturschicht“ s(x,y) kann daher als konstant gleich 0 angenommen werden.
Als Material der Wellenfrontkorrekturschicht wird Molybdän (Mo) und als Material für die Transmissionskorrekturschicht Silizium (Si) gewählt. Beide Materialien tragen zur Wellenfrontkorrektur bei. 10 B zeigt den durch Lösung des Gleichungssystems erhaltenen rechnerischen Schichtdickenverlauf d₁' [nm] der Wellenfrontkorrekturschicht. Hierbei fällt auf, dass sowohl positive als auch negative Schichtdickenwerte auftreten.
Die rechnerischen Schichtdickenwerte der 10 B sind in 10 C in umsetzbare Schichtdickenwerte d₁ [nm] überführt worden. Hierzu ist zum rechnerischen Schichtdickenverlauf eine Schicht mit konstanter Schichtdicke addiert worden, so dass der so erhaltene kleinste Wert der Schichtdicke größer oder gleich dem für dieses Material spezifizierten minimalen Schichtdicke ist. In 10 C wurde als spezifizierte minimale Schichtdicke für Molybdän (Mo) beispielhaft der Wert 5nm gewählt. Dieses Vorgehen ist möglich, da eine konstante Schicht der Dicke von 20nm oder auch 100nm oder auch 500nm keinen in diesem Kontext signifikanten Einfluss auf den Wellenfrontverlauf nimmt.
Die 10 D zeigt den durch die Lösung des Gleichungssystems erhaltenen rechnerischen Schichtdickenverlauf d₂' [nm] der Transmissionskorrekturschicht. Hierbei treten wiederum positive als auch negative Schichtdicken auf. Wählt man als Wert für die spezifizierte minimale Schichtdicke von Silizium beispielhaft 20nm, so ergibt sich der in 10 E dargestellte umsetzbare Schichtdickenverlauf d₂ [nm] der Transmissionskorrekturschicht.
Das Dickenprofil der Mehrlagenschicht des Folienelementes ist in 10 F gezeigt: Auf einer unteren, eher dünneren, variierenden Lage Molybdän ist eine obere, eher dickere, variierende Lage Silizium aufgebracht. Das komplementäre Verhalten der Dicken beiden Schichten ist an den Stellen x = 0.75 und x = 0.5 gut erkennbar. Man kann auch die beiden Lagen vertauschen, d.h. die dünnere Lage Molybdän auf der dickeren Lage Silizium aufbringen.
Die 10 G zeigt die Abweichung ΔWF des in 10 A vorgegebenen Wellenfrontverlaufs von demjenigen Wellenfrontverlauf, der mittels der in 10 F beschriebenen Mehrlagenfolie eines Folienelements erzeugt wurde. Die Abweichung ist konstant und somit optisch neutral.
In 10 H ist der Transmissionsverlauf der mittels 10 F beschriebenen Mehrlagenschicht des Folienelements dargestellt. Dieser ist, wie eingangs vorgegeben, ohne Variation. Die hier dargestellte Transmission T von etwa 83.6% berücksichtigt lediglich die beiden in 10 F dargestellten Schichten. Wie bereits ausgeführt, kann ein Folienelement noch weitere Schichten oder auch Tragstrukturen aufweisen, welche die Transmission zusätzlich absenken können.

Claims

Projektionsobjektiv (PO) zur Abbildung eines in einer Objektebene (OS) des Projektionsobjektivs angeordneten Musters in eine Bildebene (IS) des Projektionsobjektivs mittels elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge λ aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV) mit: einer Vielzahl von Spiegeln (M1 - M6) mit Spiegelflächen, die in einem Projektionsstrahlengang zwischen der Objektebene und der Bildebene derart angeordnet sind, dass ein in der Objektebene angeordnetes Muster mittels der Spiegel in die Bildebene abbildbar ist, gekennzeichnet durch eine Wellenfront-Korrektureinrichtung (WFC), die ein Folienelement mit einer Folie aufweist, welche in einem Betriebsmodus der Wellenfront-Korrektureinrichtung im Projektionsstrahlengang angeordnet ist und bei der Arbeitswellenlänge λ einen überwiegenden Anteil der in einem optischen Nutzbereich auftreffenden EUV-Strahlung transmittiert, wobei das Folienelement aufweist: eine erste Schicht (L1), die aus einem ersten Schichtmaterial mit einem ersten komplexen Brechungsindex n₁ = (1-δ₁) + iβ₁ besteht und eine erste optische Schichtdicke aufweist, die über den Nutzbereich gemäß einem ersten Schichtdickenprofil lokal variiert; und eine zweite Schicht (L2), die aus einem zweiten Schichtmaterial mit einem zweiten komplexen Brechungsindex n₂ = (1-δ₂) + iβ₂ besteht und eine zweite optische Schichtdicke aufweist, die über den Nutzbereich gemäß einem zweiten Schichtdickenprofil lokal variiert, wobei das erste Schichtdickenprofil und das zweite Schichtdickenprofil unterschiedlich sind und wobei die Abweichung δ₁ des Realteils des ersten Brechungsindex von 1 groß gegenüber dem Absorptionskoeffizient β₁ des ersten Schichtmaterials ist und die Abweichung δ₂ des Realteils des zweiten Brechungsindex von 1 klein gegenüber dem Absorptionskoeffizient β₂ des zweiten Schichtmaterials ist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 1, worin das Folienelement derart im Projektionsstrahlengang angeordnet ist, dass alle Strahlen des Projektionsstrahlbündels mit Inzidenzwinkeln von weniger als 20°auf den optischen Nutzbereich fallen.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, worin das Folienelement im gesamten optischen Nutzbereich einen Transmissionsgrad von mindestens 70% für die auftreffende EUV-Strahlung aufweist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Projektionsobjektiv zwischen der Objektebene und der Bildebene mindestens eine Pupillenebene aufweist und das Folienelement in der Pupillenebene oder optisch nahe an der Pupillenebene in einer Position angeordnet ist, in welcher ein Subaperturverhältnis zwischen 0.5 und 1 liegt.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Projektionsobjektiv ein Folienelement in optischer Nähe der Objektebene oder der Bildebene aufweist und/oder worin zwischen der Objektebene und der Bildebene eine Zwischenbildebene liegt und ein Folienelement in der Zwischenbildebene oder in optischer Nähe der Zwischenbildebene angeordnet ist und/oderwobei das Folienelement zwischen der Objektebene und einem der Objektebene unmittelbar folgenden ersten Spiegel (M1) angeordnet ist, wobei das Folienelement in jedem dieser Fälle in einer Position angeordnet ist, in welcher ein Subaperturverhältnis zwischen 0 und 0.5 liegt.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Folienelement eine Mehrschichtfolie aufweist, die die erste Schicht und die zweite Schicht aufweist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die erste Schicht an einer ersten Folie und die zweite Schicht an einer von der ersten Folie physikalisch gesonderten zweiten Folie des Folienelements angebracht ist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 7, worin ein geometrischer Abstand zwischen der ersten Folie und der zweiten Folie weniger als zehn Zentimeter beträgt und/oder worin ein optischer Abstand zwischen der ersten Folie und der zweiten Folie derart bemessen ist, dass Subaperturverhältnisse der ersten und der zweiten Folie um weniger als 0.05 voneinander abweichen.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Arbeitswellenlänge zwischen 5 nm und 20 nm liegt, wobei ein erstes Effizenzverhältnis V₁=δ₁/β₁ größer als 5 ist und/oder wobei ein zweites Effizienzverhältnis \/₂=δ₂/β₂ kleiner als 0.6ist
Projektionsobjektiv nach Anspruch 9, worin V₁=δ₁/β₁ und V₂=δ₂/β₂ und worin ein Verhältnis V₁/V₂ größer als 2 ist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Arbeitswellenlänge in einem Wellenlängenbereich von 7 nm bis 20 nm liegt und das erste Schichtmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe: Ruthenium (Ru), Zirkonium (Zr), Molybdän (Mo), Niob (Nb), Chrom (Cr), Beryllium (Be), Gold (Au), Yttrium (Y), Yttriumsilizid (Y₅Si₃) oder aus einer Materialzusammensetzung, das überwiegend aus einem dieser Materialien besteht und/oder das zweite Schichtmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe Silizium (Si) und Germanium (Ge) oder einer Materialzusammensetzung, die überwiegend aus einem dieser Materialien besteht.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin die Arbeitswellenlänge in einem Wellenlängenbereich zwischen 6 nm und 7 nm liegt und das erste Schichtmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe: NbOB₄C, NbO₂, Nb₂O₅, RuO₄, MoO₂, Rh₂O₃, C, Te, In, Ba, Sn, RuO₂, MoO₃, La, B, B₄C, BN, ZrO₂ oder aus einer Materialzusammensetzung, das überwiegend aus einem dieser Materialien besteht und/oder das zweite Schichtmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe Y oder Rb oder einer Materialzusammensetzung, die überwiegend aus einem dieser Materialien besteht.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin ein erstes PV-Verhältnis zwischen dem größten lokalen Wert und dem kleinsten lokalen Wert der ersten optischen Schichtdicke im optischen Nutzbereich im Bereich von 2 bis 6 liegt und/oder worin ein zweites PV-Verhältnis zwischen dem größten lokalen Wert und dem kleinsten lokalen Wert der zweiten optischen Schichtdicke im optischen Nutzbereich im Bereich von 2 bis 6 liegt.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das zweite Schichtdickenprofil komplementär zum ersten Schichtdickenprofil ist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Schichtdicken der ersten Schicht und der zweiten Schicht so ausgelegt sind, dass die Folie in einem Bereich maximaler Wellenfrontänderung eine Wellenfrontänderung von mindestens 3% der Arbeitswellenlänge bewirkt.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die zweite Schichtdicke an mindestens einer Position im optischen Nutzbereich größer als die Arbeitswellenlänge ist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die erste Schicht im optischen Nutzbereich ein asymmetrisches erstes Schichtdickenprofil aufweist, das weder eine Spiegelsymmetrie, noch eine Radialsymmetrie oder eine Rotationssymmetrie besitzt.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine Folie eine erste Folienoberfläche, eine zweite Folienoberfläche und eine zwischen der ersten und der zweiten Folienoberfläche gemessene Foliendicke von weniger als 1 µm aufweist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine Folie an mindestens einer Folienoberfläche eine äußere Schutzschicht aufweist, die aus einem Schutzschichtmaterial besteht, welches gegen Umgebungseinflüsse resistenter ist als eine unmittelbar an die Schutzschicht anschließende Innenschichtund/oder welches ausgewählt ist aus der Gruppe: Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh), Kohlenstoff (C), Silizium (Si) und Si₃N₄ (Siliziumnitrid).
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine Folie nur eine einzige erste Schicht und/oder nur eine einzige zweite Schicht aufweist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine Mehrschichtfolie mindestens eine für die Arbeitswellenlänge reflexionsmindernd wirkende Antireflexschicht aufweist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht mindestens eine Zwischenschicht angeordnet ist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine Mehrschichtfolie zusätzlich zu der ersten Schicht und der zweiten Schicht weniger als 10 weitere Schichten aufweist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die erste Schicht und/oder die zweite Schicht mit einer heterogenen Schichtstruktur aufgebaut ist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der optische Nutzbereich einen kleinsten Durchmesser von 50 mm oder mehr aufweist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Folienelement eine gitterartige Tragestruktur aufweist, die im optischen Nutzbereich in Kontakt mit der Folie steht und diese stabilisiert.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 25, worin das Folienelement einen Rahmen aufweist, der die Folie derart trägt, dass die Folie im optischen Nutzbereich freitragend ist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Projektionsobjektiv eine Haltestruktur zur Halterung der Spiegel an ihrer Position im Projektionsstrahlengang aufweist und das Folienelement an einem gegenüber der Haltestruktur beweglichen Wechselhalter derart angeordnet ist, dass das Folienelement durch Bewegen des Wechselhalters wahlweise im Projektionsstrahlengang oder außerhalb des Projektionsstrahlengangs anordenbar ist, wobei vorzugsweise am Projektionsobjektiv für jeden Einbauort eines Folienelements ein Zugangsschacht zur Positionierung des Folienelements im Strahlengang des Projektionsobjektivs vorgesehen ist.
Folienelement umfassend: eine Folie, die bei einer Arbeitswellenlänge λ aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV) einen überwiegenden Anteil der in einem optischen Nutzbereich auf das Folienelement auftreffenden EUV-Strahlung transmittiert, wobei das Folienelement aufweist: eine erste Schicht, die aus einem ersten Schichtmaterial mit einem ersten komplexen Brechungsindex n₁ = (1-δ₁) + iβ₁ besteht und eine erste optische Schichtdicke aufweist, die über den Nutzbereich gemäß einem ersten Schichtdickenprofil lokal variiert; und eine zweite Schicht, die aus einem zweiten Schichtmaterial mit einem zweiten komplexen Brechungsindex n₂ = (1-δ₂) + iβ₂ besteht und eine zweite optische Schichtdicke aufweist, die über den Nutzbereich gemäß einem zweiten Schichtdickenprofil lokal variiert, wobei das erste Schichtdickenprofil und das zweite Schichtdickenprofil unterschiedlich sind und wobei die Abweichung δ₁ des Realteils des ersten Brechungsindex von 1 groß gegenüber dem Absorptionskoeffizient β₁ des ersten Schichtmaterials ist und die Abweichung δ₂ des Realteils des zweiten Brechungsindex von 1 klein gegenüber dem Absorptionskoeffizient β₂ des zweiten Schichtmaterials ist.
Folienelement nach Anspruch 29, worin das Folienelement im gesamten optischen Nutzbereich einen Transmissionsgrad von mindestens 70% für die auftreffende EUV-Strahlung aufweist.
Folienelement nach Anspruch 29 oder 30, gekennzeichnet durch die Merkmale des Kennzeichens von mindestens einem der Ansprüche 6 bis 27.
Projektionsobjektiv (PO) zur Abbildung eines in einer Objektebene (OS) des Projektionsobjektivs angeordneten Musters in eine Bildebene (IS) des Projektionsobjektivs mittels elektromagnetischer Strahlung aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV) um eine Arbeitswellenlänge λ, mit: einer Vielzahl von Spiegeln (M1 - M6) mit Spiegelflächen, die in einem Projektionsstrahlengang zwischen der Objektebene und der Bildebene derart angeordnet sind, dass ein in der Objektebene angeordnetes Muster mittels der Spiegel in die Bildebene abbildbar ist, wobei zwischen der Objektebene und der Bildebene verlaufende Strahlen eines Projektionsstrahlenbündels eine Wellenfront bilden, gekennzeichnet durch: eine Wellenfront-Korrektureinrichtung (WFC), die ein Folienelement aufweist, welches in mindestens einem Betriebsmodus der Wellenfront-Korrektureinrichtung im Projektionsstrahlengang angeordnet ist und einen überwiegenden Anteil der in einem optischen Nutzbereich auf das Folienelement auftreffenden EUV-Strahlung transmittiert, wobei die Wellenfront durch das Folienelement derart verändert wird, dass die zu einer Bildentstehung in der Bildebene führende Wellenfront bei Anwesenheit des Folienelements im Projektionsstrahlengang näher an einem gewünschten Verlauf der Wellenfront liegt als in Abwesenheit des Folienelements.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 32, worin das Folienelement derart im Projektionsstrahlengang angeordnet ist, dass alle Strahlen des Projektionsstrahlbündels mit Inzidenzwinkeln von weniger als 20° auf den optischen Nutzbereich fallen.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 32 oder 33, worin zwischen der Objektebene und der Bildebene mindestens eine Pupillenebene liegt und worin das Folienelement in der Pupillenebene oder optisch nahe der Pupillenebene in einer Position angeordnet ist, in welcher ein Subaperturverhältnis zwischen 0.5 und 1 liegt.
Projektionsobjektiv (PO) zur Abbildung eines in einer Objektebene (OS) des Projektionsobjektivs angeordneten Musters in eine Bildebene (IS) des Projektionsobjektivs mittels elektromagnetischer Strahlung aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV) um eine Arbeitswellenlänge λ, mit: einer Vielzahl von Spiegeln (M1 - M6) mit Spiegelflächen, die in einem Projektionsstrahlengang zwischen der Objektebene und der Bildebene derart angeordnet sind, dass ein in der Objektebene angeordnetes Muster mittels der Spiegel in die Bildebene abbildbar ist, wobei zwischen der Objektebene und der Bildebene verlaufende Strahlen eines Projektionsstrahlenbündels eine Wellenfront bilden, gekennzeichnet durch: eine erste Folie, und eine von der ersten Folie gesonderte zweite Folie, wobei jede der Folien im Projektionsstrahlengang zwischen der Objektebene und der Bildebene angeordnet ist und bei einer Arbeitswellenlänge λ aus dem extremen Ultraviolettbereich einen überwiegenden Anteil der in einem optischen Nutzbereich auf die Folie auftreffenden EUV-Strahlung transmittiert.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 35, worin zwischen der Objektebene und der Bildebene mindestens eine Pupillenebene liegt und worin die erste Folie und/oder die zweite Folie in der Pupillenebene oder optisch nahe der Pupillenebene in einer Position angeordnet ist, in welcher ein Subaperturverhältnis zwischen 0.5 und 1 liegt.
Verfahren zur Herstellung eines Projektionsobjektivs einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage umfassend die folgenden Schritte: Montieren einer Vielzahl von Spiegeln an vorgesehenen Positionen derart, dass Spiegelflächen in einem Projektionsstrahlengang zwischen der Objektebene und der Bildebene derart angeordnet sind, dass ein in der Objektebene angeordnetes Muster mittels der Spiegel in die Bildebene abbildbar ist, Bestimmung der Wellenfrontaberrationen des Projektionsobjektivs; Berechnung einer ortsabhängigen Wellenfrontkorrektur für den Einbauort aus den Wellenfrontaberrationen des Projektionsobjektivs; Bearbeiten eines Folienelements derart, dass die Wellenfrontkorrektur durch das Folienelement bewirkt wird, wenn das Folienelement am Einbauort in den Projektionsstrahlengang eingefügt wird; Einbauen des bearbeiteten Folienelements an dem Einbauort.
Verfahren nach Anspruch 37, worin vor der Bestimmung der Wellenfrontaberrationen ein Folienelement an dem vorgegebenen Einbauort innerhalb des Projektionsstrahlengangs eingebaut wird, das Folienelement nach der Bestimmung der Wellenfrontaberrationen aus dem Projektionsstrahlengang enfernt und anschließend derart bearbeitet wird, dass die Wellenfrontkorrektur durch das Folienelement bewirkt wird, wenn das Folienelement am Einbauort in den Projektionsstrahlengang eingefügt wird.