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DE102013202948A1 - Beleuchtungssystem für eine EUV-Lithographievorrichtung und Facettenspiegel dafür - Google Patents

Beleuchtungssystem für eine EUV-Lithographievorrichtung und Facettenspiegel dafür Download PDF

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DE102013202948A1
DE102013202948A1 DE102013202948.9A DE102013202948A DE102013202948A1 DE 102013202948 A1 DE102013202948 A1 DE 102013202948A1 DE 102013202948 A DE102013202948 A DE 102013202948A DE 102013202948 A1 DE102013202948 A1 DE 102013202948A1
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DE
Germany
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facet
elements
facet mirror
illumination
mirror
Prior art date
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Ceased
Application number
DE102013202948.9A
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English (en)
Inventor
Johannes Ruoff
Ingo Sänger
Jörg Zimmermann
Daniel Krähmer
Christoph Hennerkes
Frank Schlesener
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to CN201480009868.6A priority patent/CN105074574B/zh
Priority to JP2015558395A priority patent/JP6285965B2/ja
Priority to PCT/EP2014/052639 priority patent/WO2014128025A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem (10) für eine EUV-Lithographievorrichtung (1), umfassend: einen ersten Facettenspiegel (13) mit EUV-Strahlung (4) reflektierenden Facetten-Elementen (13a–d) sowie einen zweiten Facettenspiegel (14) mit Facetten-Elementen (14a–d) zur Reflexion der vom ersten Facettenspiegel (13) reflektierten EUV-Strahlung (4) auf ein Beleuchtungsfeld. Mindestens eines der Facetten-Elemente (14a, c; 14b, d) des zweiten Facetten-Spiegels (14) ist als diffraktives optisches Element zur Ausleuchtung lediglich eines Teils des Beleuchtungsfeldes ausgebildet. Die Erfindung betrifft auch eine EUV-Lithographievorrichtung (1) mit einem solchen Beleuchtungssystem (10) sowie einen Facettenspiegel (13, 14) mit mindestens einem diffraktiven Facetten-Element (13a–d, 14a–d).

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem für eine EUV-Lithographievorrichtung, umfassend: einen ersten Facettenspiegel mit EUV-Strahlung reflektierenden Facetten-Elementen sowie einen zweiten Facettenspiegel mit Facetten-Elementen zur Reflexion von der vom ersten Facettenspiegel reflektierten EUV-Strahlung auf ein Beleuchtungsfeld des Beleuchtungssystems. Die Erfindung betrifft auch eine EUV-Lithographievorrichtung mit einem solchen Beleuchtungssystem sowie einen Facettenspiegel mit mindestens einem diffraktiven Facetten-Element. In Beleuchtungssystemen von EUV-Lithographievorrichtungen, speziell EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, werden optische Elemente in Form von Facettenspiegeln verwendet, um eine Homogenisierung der von einer EUV-Lichtquelle erzeugten Strahlung auf einem vom Beleuchtungssystem ausgeleuchteten Beleuchtungsfeld zu erzeugen. Typischerweise wird hierbei ein erster Facettenspiegel, der auch als Feld-Facettenspiegel bezeichnet wird, genutzt, um sekundäre Lichtquellen in dem Beleuchtungssystem zu erzeugen. Der zweite Facettenspiegel ist am Ort der vom ersten Facettenspiegel erzeugten sekundären Lichtquellen angeordnet und wird als Pupillen-Facettenspiegel bezeichnet. Die Facetten-Elemente des zweiten Facettenspiegels dienen dazu, die Facetten-Elemente des ersten Facettenspiegels auf das Beleuchtungsfeld abzubilden. Die Geometrie der Facetten-Elemente (z.B. quadratisch, rechteckig, ...) des ersten Facettenspiegels stimmt daher typischerweise mit der Geometrie des Beleuchtungsfeldes überein.
  • Bei der Verwendung von Facettenspiegeln in EUV-Lithographievorrichtungen kommt es aufgrund von Fertigungsfehlern bei der Herstellung der Facetten-Elemente gegebenenfalls zu nicht idealen Abbildungen, die mit Lichtverlusten verbunden sind. Hierbei wirkt sich ungünstig aus, dass die für die Abbildung bzw. die Strahlformung benötigte Oberflächenform einzelner Facetten-Elemente mit herkömmlichen Herstellungsmethoden nicht präzise genug oder ggf. nur mit sehr hohem Aufwand herstellbar ist.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Beleuchtungssystem, eine EUV-Lithographievorrichtung damit sowie einen Facettenspiegel derart weiterzubilden, dass die Ausleuchtung des Beleuchtungsfeldes optimiert werden kann.
  • Gegenstand der Erfindung
  • Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch ein Beleuchtungssystem der eingangs genannten Art, bei dem mindestens eines der Facetten-Elemente des zweiten Facettenspiegels als diffraktives optisches Element zur Ausleuchtung lediglich eines Teils des Beleuchtungsfeldes ausgebildet ist.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die notwendige Strahlformung eines Facetten-Elements nicht durch eine vorgegebene, z.B. sphärische Oberflächenform, sondern durch Diffraktion, d.h. durch Beugung der auftreffenden EUV-Strahlung an einer vom Facetten-Element vorgegebenen Gitterstruktur zu erzeugen. Die Herstellbarkeit bzw. die Funktionalität von reflektierend wirkenden diffraktiven optischen Elementen auch für Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich, d.h. bei Wellenlängen zwischen ca. 5 nm und ca. 20 nm, wurde von P. Naulleau et al. beschrieben, vgl. den Artikel „Diffractive optical elements and their potential role in high efficiency illuminators", 2008 EUV Workshop, 6/12/2008, Lawrence Berkeley National Laboratory, in dem die Realisierung von EUV-Phasenmasken beschrieben ist. Bei einem dort beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Substrat mit einer binären (einstufigen) Oberflächenstruktur versehen, auf die eine reflektierende Mehrlagen-Beschichtung aufgebracht wird. Durch die möglichst konforme Aufbringung der Schichten der Mehrlagen-Beschichtung kann ein Phasenhologramm erzeugt werden.
  • Durch die Ausbildung eines Facetten-Elements als diffraktives optisches Element kann ein (nahezu) beliebiges auftreffendes Strahlprofil der EUV-Strahlung in ein gewünschtes reflektiertes bzw. gebeugtes Strahlprofil umgewandelt werden. Insbesondere kann jedes Facetten-Element eines oder beider Facettenspiegel mit individuell angepassten diffraktiven Eigenschaften ausgestattet werden, um ein ideales Strahlprofil für jeden Teilstrahl bzw. Kanal des Beleuchtungssystems zu erzeugen. Da die Strahlformung der EUV-Strahlung durch Diffraktion erfolgt, können die Oberflächenformen der Facetten-Elemente so gewählt werden, dass sich deren Herstellung vereinfacht. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von diffraktiven optischen Elementen in einem Beleuchtungssystem besteht darin, dass diffraktive optische Elemente die auftreffende Strahlung in ihrem Wirkbereich durchmischen und somit die Homogenisierung bzw. die Uniformität der Beleuchtungsstrahlung verbessern. Beispielsweise kann ein jeweiliges Facetten-Element des ersten Facettenspiegels genutzt werden, um ein diesem zugeordnetes Facetten-Element des Pupillen-Facettenspiegels möglichst homogen, beispielsweise mit einer „top hat“-Beleuchtungsverteilung, auszuleuchten.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird mindestens eines der Facetten-Elemente des zweiten Facettenspiegels genutzt, um nur einen Teil des Beleuchtungsfeldes auszuleuchten. Die Winkelverteilung bzw. die Pupille des Beleuchtungsfeldes kann auf diese Weise für unterschiedliche Teile des Beleuchtungsfeldes unterschiedlich gewählt werden, d.h. es kann ein Beleuchtungsfeld mit einer ortsabhängig über das Beleuchtungsfeld variierenden Pupille erzeugt werden. Beispielsweise kann in einem zentralen Teilbereich des Beleuchtungsfeldes eine Pupillenverteilung in der Art eines X-Dipols realisiert werden, d.h. eines Dipols, der in Richtung der kurzen Seite des Beleuchtungsfeldes ausgerichtet ist, während in den äußeren Teilbereichen des Beleuchtungsfeldes ein Y-Dipol, d.h. ein Dipol, der in Richtung der langen Seite des Beleuchtungsfeldes ausgerichtet ist, realisiert werden kann, oder umgekehrt. Bei herkömmlichen Beleuchtungssystemen wird hingegen typischerweise von einem jeweiligen Facetten-Element des Pupillen-Facettenspiegels das gesamte Beleuchtungsfeld ausgeleuchtet.
  • Das Beleuchtungsfeld ist bei einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage in der Art eines Wafer-Scanners typischerweise rechteckig und weist ein hohes Aspektverhältnis von z.B. 20:1 auf, wobei die kurze Seite parallel zur Scan-Richtung verläuft. Wie weiter oben dargestellt wurde, entspricht die Geometrie der Facetten-Elemente des Feld-Facettenspiegels in der Regel der Geometrie des Beleuchtungsfeldes. Gegebenenfalls kann bei der Verwendung von diffraktiven Facetten-Elementen am Pupillen-Facettenspiegel jedoch eine von der Geometrie des Beleuchtungsfeldes abweichende Geometrie gewählt werden, d.h. es kann ein anderes Aspektverhältnis für die Feld-Facetten-Elemente gewählt werden, ggf. sogar eine quadratische Geometrie. Auf diese Weise können die Facetten-Elemente des Feld-Facettenspiegels ggf. in der Größe reduziert werden und/oder diese können in kleinerem Abstand zum Zwischen-Fokus angeordnet werden bzw. es kann bei gleichem Abstand eine höhere Anzahl von Facetten-Elementen realisiert werden.
  • In einer Ausführungsform ist das Facetten-Element zur Ausleuchtung eines Teils des Beleuchtungsfeldes ausgebildet, der mindestens zwei nicht zusammenhängende Teilbereiche aufweist. Durch die Verwendung eines diffraktiven optischen Elements wird die gleichzeitige Ausleuchtung eines Teils des Beleuchtungsfeldes ermöglicht welches zwei (oder ggf. mehr) nicht zusammenhängende Teilbereiche aufweist, und zwar indem die auftreffende EUV-Strahlung in unterschiedliche Beugungsordnungen (z.B. –1. und +1.) Beugungsordnung gebeugt wird.
  • Bei einer Ausführungsform weist der zweite Facettenspiegel eine Mehrzahl von ersten Facetten-Elementen zur Ausleuchtung eines ersten Teils des Beleuchtungsfeldes und eine Mehrzahl von zweiten Facetten-Elementen zur Ausleuchtung eines zweiten, vom ersten verschiedenen Teils des Beleuchtungsfeldes auf. Es versteht sich, dass auch dritte, vierte, ... Facetten-Elemente zur Ausleuchtung eines dritten, vierten, ... Teils des Beleuchtungsfeldes vorgesehen werden können, wobei sich die Teile des Beleuchtungsfeldes jeweils voneinander unterscheiden können. Der Pupillen-Facettenspiegel kann hierbei insbesondere derart konfiguriert werden, dass sich die von unterschiedlichen Arten von Facetten-Elementen ausgeleuchteten Teile des Beleuchtungsfeldes zum gesamten Beleuchtungsfeld ergänzen.
  • Es kann ggf. auch Überlappungen zwischen den von den jeweiligen ersten, zweiten, ... Facetten-Elementen des Pupillen-Facettenspiegels ausgeleuchteten Teilen des Beleuchtungsfeldes geben. Dies ist insbesondere für den Fall günstig, dass drei, insbesondere vier oder mehr unterschiedliche Arten von Facetten-Elementen an dem Pupillen-Facettenspiegel vorgesehen sind, die ggf. im Belichtungsbetrieb in Abhängigkeit von der zu beleuchtenden Maskenstruktur ausgewählt werden können. Gegebenenfalls kann auch im Scanbetrieb während der Belichtung die Auswahl der Facetten-Elemente des Pupillen-Facettenspiegels und damit die ortsabhängige Pupille des Beleuchtungsfeldes an den jeweils abzubildenden Teilbereich (Streifen) der Maske angepasst werden, welcher sich momentan im Beleuchtungsfeld befindet.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform sind Facetten-Elemente des ersten Facettenspiegels zwischen einer ersten Stellung zur Ausleuchtung der ersten Facetten-Elemente und einer zweiten Stellung zur Ausleuchtung der zweiten Facetten-Elemente umschaltbar. Die Facetten-Elemente des ersten Facettenspiegels sind typischerweise zwischen mindestens zwei (Winkel)Stellungen umschaltbar, um gezielt diejenigen (ersten bzw. zweiten) Facetten-Elemente des Pupillen-Facettenspiegels auszuwählen, die zur Realisierung der gewünschten Pupillenform im Beleuchtungsfeld dienen. Typischerweise können hierbei mehrere (mindestens zwei) Schaltstellungen gewählt werden, bei denen die Strahlung unter zwei (oder mehr) unterschiedlichen Winkeln bzw. (schmalen) Winkelverteilungen auftrifft. Durch die gezielte Auswahl der Ausleuchtung eines ersten bzw. zweiten Facetten-Elements kann die Pupille im Beleuchtungsfeld ortsabhängig variiert und z.B. an die jeweils abzubildende Maskenstruktur angepasst werden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform bilden die Facetten-Elemente des zweiten Facetten-Spiegels eine Rasteranordnung, bei der sich erste Facetten-Elemente mit zweiten Facetten-Elementen abwechseln. Es hat sich als günstig erwiesen, wenn Facetten-Elemente zur Ausleuchtung unterschiedlicher Teilbereiche des Beleuchtungsfeldes in vergleichsweise geringem Abstand zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise ist die Differenz bzw. der Differenz-Winkel der Facetten-Elemente des Feld-Facettenspiegels zwischen der ersten Stellung zur Ausleuchtung der ersten Facetten-Elemente des Pupillen-Facettenspiegels und der zweiten Stellung zur Ausleuchtung der zweiten Facetten-Elemente des Pupillen-Facettenspiegels (und ggf. dritter, vierter, ... Facetten-Elemente) vergleichsweise klein. Dies ist günstig, da die Reflektivität der Facetten-Elemente des Feld-Facettenspiegels typischerweise nur für einen schmalen Einfallswinkelbereich optimiert ist.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform ist mindestens eines der Facetten-Elemente als diffraktives optisches Element zur Umlenkung von EUV-Strahlung auf einen Strahlungssensor ausgebildet. Das diffraktive optische Element kann insbesondere ausgebildet sein, nur einen Teil der Strahlungsleistung der auftreffenden EUV-Strahlung in eine höhere Beugungsordnung zu reflektieren, während der Hauptteil der Strahlungsleistung zur Ausleuchtung des Beleuchtungsfeldes genutzt wird. Der Strahlungssensor detektiert die Strahlungsintensität bzw. die Leistung der auftreffenden EUV-Strahlung und kann zur Überprüfung und ggf. zur Regelung der Leistung einer dem Beleuchtungssystem vorgeschalteten EUV-Lichtquelle dienen.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform weist mindestens eines der Facetten-Elemente, insbesondere weisen alle Facetten-Elemente eine plane Oberflächenform auf. Facetten-Elemente mit einer (im Wesentlichen) planen Oberflächengeometrie lassen sich gegenüber anderen, z.B. sphärischen Oberflächenformen mit größerer Präzision herstellen. Bei der typischerweise verwendeten sphärischen Oberflächenform der Facetten-Elemente besteht ggf. zusätzlich das Problem, dass sich benachbarte Facetten-Elemente in ihren benachbarten Randbereichen gegenseitig abschatten können. Unter einer planen Oberflächenform wird im Sinne dieser Anmeldung eine Oberflächenform verstanden, bei der das verwendete Substrat vor der ggf. erfolgenden Oberflächen-Strukturierung (s.u.) eine plane Geometrie aufweist.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist mindestens ein diffraktives Facetten-Element ein Substrat mit einer profilierten Oberfläche sowie eine auf das Substrat aufgebrachte Mehrlagen-Beschichtung zu Reflexion von EUV-Strahlung auf. Die Mehrlagen-Beschichtung weist typischerweise eine Mehrzahl von Einzelschichten auf, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei typischerweise alternierende Schichten aus zwei Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes verwendet werden. Die Schichtdicken und die Schichtmaterialien der Einzelschichten sind auf die an dem Facetten-Element zu reflektierende Wellenlänge der EUV-Strahlung abgestimmt. Um das Facetten-Element als diffraktives optisches Element nutzen zu können, weist dieses eine profilierte Oberfläche auf. Bei dem Oberflächenprofil kann es sich beispielsweise um ein binäres Profil handeln, d.h. um ein Profil, welches lediglich eine Stufe bzw. eine Stufenhöhe aufweist.
  • Bei einer Weiterbildung weist das Substrat ein mehrstufiges Oberflächenprofil auf. Durch ein zwei-, drei-, vier-, ..., n-stufiges Oberflächenprofil kann beispielsweise eine sägezahnartige Oberflächenstruktur und damit die dreieckige Geometrie eines Sägezahns bzw. eines Blaze-Gitters angenähert werden. Durch die Wahl eines geeigneten auf die Wellenlänge und den Abstand zwischen den angenäherten Sägezahnstrukturen abgestimmten Blaze-Winkels kann gezielt eine Beugungsordnung ausgewählt werden, in welche die einfallende EUV-Strahlung reflektiert wird, um die Beugungseffizienz zu erhöhen. Das Blaze-Profil kann beispielsweise dazu genutzt werden, ein diffraktives optisches Element in der Art einer Fresnel-Linse herzustellen, d.h. die EUV-Strahlung wird nur in eine einzige Beugungsordnung abgelenkt. Für die Strahlformung können diffraktive optische Elemente eingesetzt werden, bei denen das mindestens zweistufige, bevorzugt mehrstufige Oberflächenprofil irregulär ist und keine klar definierte Periodizität aufweist, so dass keine diskreten Beugungsordnungen unterschieden werden können. Auch bei einem solchen strahlformenden diffraktiven optischen Element kann ein mehrstufiges Oberflächenprofil die Beugungseffizienz erhöhen.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine EUV-Lithographievorrichtung mit einem Beleuchtungssystem, welches wie oben beschrieben ausgebildet ist. Wie weiter oben dargestellt wurde, dient das Beleuchtungssystem der möglichst homogenen Ausleuchtung eines Bildfeldes in einer Ebene, in der eine abzubildende Struktur (Maske) angeordnet ist. Mit Hilfe des hier beschriebenen Beleuchtungssystems kann eine vom Ort bzw. von einem jeweils ausgeleuchteten Teil des Beleuchtungsfeldes abhängige Winkelverteilung (ortsabhängige Pupille) erzeugt werden.
  • Ein Aspekt der Erfindung ist verwirklicht in einem Facettenspiegel, insbesondere für ein Beleuchtungssystem wie oben beschrieben, umfassend: mindestens ein diffraktives Facetten-Element zur Reflexion von EUV-Strahlung, umfassend: ein Substrat sowie eine auf das Substrat aufgebrachte, EUV-Strahlung reflektierende Mehrlagen-Beschichtung, wobei das Substrat ein mehrstufiges Oberflächenprofil aufweist. Durch das mehrstufige Oberflächenprofil kann eine sägezahnartige Oberflächenstruktur angenähert bzw. im Falle der Graustufenlithographie (s.u.) kann eine sägezahnartige Oberflächenstruktur erzeugt werden, um ein diffraktives optisches Element beispielsweise in der Art eines Blaze-Gitters zu realisieren und die Effizienz der Beugung der EUV-Strahlung in eine bestimmte vorgegebene Beugungsordnung zu erhöhen. Zur Realisierung eines strahlformenden diffraktiven Facetten-Elements kann das mehrstufige Oberflächenprofil auch zur Annäherung einer aperiodischen Oberflächenstruktur ausgebildet sein. Das mehrstufige Oberflächenprofil lässt sich durch Mikrostrukturierung der Oberfläche beispielsweise mit Hilfe eines lithographischen Verfahrens realisieren.
  • Bevorzugt weist das mehrstufige Oberflächenprofil mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei oder vier Stufen mit unterschiedlichen Stufenhöhen auf. Je größer die Anzahl der Stufen bzw. der Stufenhöhen, desto besser kann das gewünschte Oberflächenprofil angenähert werden und desto größer ist typischerweise die Beugungseffizienz des diffraktiven Facetten-Elements. Im Extremfall ist auch ein (quasi-)kontinuierliches Höhen- bzw. Oberflächenprofil möglich, bei dem einzelne Stufen nicht mehr erkennbar sind. Ein solches Oberflächenprofil kann beispielsweise mit Hilfe der Graustufenlithographie erzeugt werden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Mehrlagen-Beschichtung zur Glättung des mehrstufigen Oberflächenprofils mindestens 100 Einzelschichten, bevorzugt mindestens 120 Einzelschichten, insbesondere mindestens 150 Einzelschichten auf.
  • Unter einer Einzelschicht wird hierbei eine Schicht aus einem hochbrechenden oder niedrigbrechenden Material verstanden, wobei die Schichtdicke und das Schichtmaterial der Einzelschicht auf die an dem Facetten-Element zu reflektierende Wellenlänge der EUV-Strahlung abgestimmt sind. Zusätzliche Schichten der Mehrlagen-Beschichtung, die beispielsweise zur Verhinderung von Diffusion oder zum Schutz der Mehrlagen-Beschichtung vor in der Umgebung vorhandenen kontaminierenden Stoffen ausgebildet sind, werden nicht als Einzelschichten im Sinne dieser Anmeldung angesehen.
  • Durch das Vorsehen einer genügend großen Anzahl an Einzelschichten kann in der Mehrlagen-Beschichtung ein im Wesentlichen kontinuierlicher Phasenverlauf realisiert werden, so dass insbesondere bei Oberflächenstrukturen, welche zur Annäherung einer sägezahnartigen Oberflächenstruktur in der Art eines Blaze-Gitters ausgebildet sind, die Effizienz der Beugung in die gewünschte Beugungsordnung maximiert werden kann. In diesem Fall ist es günstig, wenn die laterale Ausdehnung der Gitterstrukturen, beispielsweise der sägezahnartigen Oberflächenstrukturen, in einem Bereich deutlich kleiner als die Wellenlänge der EUV-Strahlung liegt, da die Schichtdicken der Einzelschichten ungefähr in diesem Bereich liegen und auf Strukturen, die eine vergleichbare oder deutlich größere laterale Ausdehnung als die Schichtdicke aufweisen, die Einzelschichten konform aufwachsen.
  • Das Aufbringen der Mehrlagen-Beschichtung kann mittels eines konventionellen Beschichtungsverfahrens, d.h. flächig, erfolgen. Insbesondere kann zum Aufbringen der Mehrlagen-Beschichtung ein herkömmliches Abscheiden der Schichtmaterialien aus der Gasphase genutzt werden. Zusätzlich oder alternativ zur Glättung durch die Schichten der Mehrlagen-Beschichtung kann auch eine Glättungsschicht verwendet werden, die auf das mehrstufige Oberflächenprofil des Substrats aufgebracht wird. Die Glättungsschicht wird typischer Weise mechanisch geglättet bzw. poliert, so dass diese das gewünschte Oberflächenprofil aufweist bzw. annähert. Als Materialien für die Glättungsschicht können herkömmliche, für die Glättung geeignete Materialien, beispielsweise Si oder SiO2, verwendet werden. Auf die Glättungsschicht wird in einem nachfolgenden Schritt die Mehrlagen-Beschichtung aufgebracht.
  • Wird der Facettenspiegel als Pupillen-Facettenspiegel genutzt, kann sich insbesondere das mehrstufige Oberflächenprofil der ersten Facetten-Elemente, die zur Ausleuchtung eines ersten Teils des Beleuchtungsfeldes genutzt werden, von einem mehrstufigen Oberflächenprofil der zweiten Facetten-Elemente, die zur Ausleuchtung des zweiten Teils des Beleuchtungsfeldes genutzt werden, unterscheiden.
  • Typischerweise unterscheiden sich auch die Oberflächenprofile der ersten bzw. zweiten Facetten-Elemente untereinander, wobei insbesondere für jedes Facetten-Element ein eigenes, individuelles Oberflächenprofil festgelegt werden kann. Es versteht sich, dass ggf. auch die Gitterperiode des an der Oberfläche des diffraktiven optischen Elements gebildeten Beugungsgitters ggf. vom Ort auf der Substratoberfläche abhängig ist, d.h. es ist nicht zwingend erforderlich, dass das Substrat nur eine einzige, über die Oberfläche konstante Periodenlänge aufweist. Gleiches gilt für den Blaze-Winkel der ggf. durch die profilierte Oberfläche angenäherten sägezahnartigen Oberflächenstruktur. Insbesondere kann auch ein Oberflächenprofil erzeugt werden, bei dem es keine einheitliche Periodenlänge mehr gibt.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
  • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung einer EUV-Lithographieanlage mit einem Beleuchtungssystem zur Ausleuchtung eines Beleuchtungsfeldes,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Pupillen-Facettenspiegels für das Beleuchtungssystem von 1 mit ersten und zweiten diffraktiven Facetten-Elementen, die zur Ausleuchtung unterschiedlicher Teile des Beleuchtungsfeldes ausgebildet sind,
  • 3 eine Darstellung des Pupillen-Facettenspiegels von 2 zur Erzeugung einer feldabhängigen Pupillenausleuchtung des Beleuchtungsfeldes, sowie
  • 4a–c drei schematische Darstellungen eines Substrats mit einer strukturierten Oberfläche (Gitterstruktur) mit einem binären Oberflächenprofil (4a) bzw. mit einem zwei- bzw. vierstufigen Oberflächenprofil zur Annäherung einer sägezahnartigen Oberflächenstruktur (4b, c), sowie
  • 5 ein Detail eines Facetten-Elements mit einer auf das strukturierte Substrat von 4c aufgebrachten reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung.
  • In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
  • In 1 ist schematisch eine EUV-Lithographieanlage 1 gezeigt. Diese weist eine EUV-Lichtquelle 2 zur Erzeugung von EUV-Strahlung auf, die in einem EUV-Wellenlängenbereich unter 50 nm, insbesondere zwischen ca. 5 nm und ca. 15 nm eine hohe Energiedichte aufweist. Die EUV-Lichtquelle 2 kann beispielsweise in Form einer Plasma-Lichtquelle zur Erzeugung eines laserinduzierten Plasmas oder als Synchrotron-Strahlungsquelle ausgebildet sein. Insbesondere im ersteren Fall kann wie in 1 gezeigt ein Kollektor-Spiegel 3 verwendet werden, um die EUV-Strahlung der EUV-Lichtquelle 2 zu einem Beleuchtungsstrahl 4 zu bündeln und auf diese Weise die Energiedichte weiter zu erhöhen. Der Beleuchtungsstrahl 4 weist ein Wellenlängenspektrum auf, das in einem schmalbandigen Wellenlängenbereich um eine Betriebswellenlänge λB konzentriert ist, bei der die EUV-Lithographieanlage 1 betrieben wird. Zur Selektion der Betriebswellenlänge λB bzw. zur Auswahl des schmalbandigen Wellenlängenbereichs wird ein Monochromator 12 verwendet.
  • Der Beleuchtungsstrahl 4 dient zur Beleuchtung eines strukturierten Objekts M mittels eines Beleuchtungssystems 10, welches im vorliegenden Beispiel vier reflektierende optische Elemente 13 bis 16 aufweist. Bei dem strukturierten Objekt M kann es sich beispielsweise um eine reflektive Maske handeln, die reflektierende und nicht reflektierende oder zumindest weniger stark reflektierende Bereiche zur Erzeugung mindestens einer Struktur an dem Objekt M aufweist. Alternativ kann es sich bei dem strukturierten Objekt M um eine Mehrzahl von Mikrospiegeln handeln, welche in einer ein- oder mehrdimensionalen Anordnung angeordnet sind und welche gegebenenfalls um mindestens eine Achse bewegbar sind, um den Einfallswinkel der EUV-Strahlung 4 auf den jeweiligen Spiegel einzustellen.
  • Das strukturierte Objekt M reflektiert einen Teil des Beleuchtungsstrahls 4 und formt einen Projektionsstrahl 5, der die Information über die Struktur des strukturierten Objekts M trägt und der in ein Projektionsobjektiv 20 eingestrahlt wird, welches eine Abbildung des strukturierten Objekts M bzw. eines jeweiligen Teilbereichs davon auf einem Substrat W erzeugt. Das Substrat W, beispielsweise ein Wafer, weist ein Halbleitermaterial, z.B. Silizium, auf und ist auf einer Halterung angeordnet, welche auch als Wafer-Stage WS bezeichnet wird.
  • Das erste und das zweite reflektierende Element 13, 14 im Beleuchtungssystem 10 sind im vorliegenden Fall als Facettenspiegel ausgebildet und weisen eine Mehrzahl von Facetten-Elementen in Form von Mikrospiegeln auf, die in einer Rasteranordnung angeordnet sind. In 1 sind beispielhaft für jeden Facettenspiegel 13, 14 vier Facetten-Elemente 13a–d, 14a–d gezeigt, an denen der Beleuchtungsstrahl 4 bzw. ein jeweiliges Teilbündel des Beleuchtungsstrahls 4 reflektiert wird. Das erste optische Element 13 wird nachfolgend auch als Feld-Facettenspiegel 13 bezeichnet und dient der Erzeugung von sekundären Lichtquellen in dem Beleuchtungssystem 10. Das zweite optische Element 14 ist am Ort der vom ersten optischen Element 13 erzeugten sekundären Lichtquellen angeordnet und wird nachfolgend auch als Pupillen-Facettenspiegel 14 bezeichnet.
  • Ein auf ein jeweiliges Facetten-Element 13a–d des Feld-Facettenspiegels 13 auftreffendes Teilbündel des Beleuchtungsstrahls 4 wird an diesem auf ein jeweiliges Facetten-Element 14a–d des Pupillen-Facettenspiegels 14 umgelenkt. Die Facetten-Elemente 13a–d des Feld-Facettenspiegels 13 können rechteckig sein und ein Aspektverhältnis (x:y) von z.B. 20:1 aufweisen, wobei die X-Richtung senkrecht zur Zeichenebene von 1 verläuft. Das Aspektverhältnis der Facetten-Elemente 13a–d entspricht hierbei dem Aspektverhältnis des vom Beleuchtungssystem 10 ausgeleuchteten, beispielsweise rechteckigen Beleuchtungsfeldes. Es versteht sich, dass Beleuchtungsfelder bzw. Facetten-Elemente 13a–d mit einer anderen als einer rechteckigen Geometrie ebenfalls möglich sind.
  • Jedes der Facetten-Elemente 13a–d des Feld-Facettenspiegels 13 kann im vorliegenden Beispiel um eine zur X-Richtung parallele Achsrichtung verkippt werden. Zusätzlich kann ein jeweiliges Facetten-Element 13a–d ggf. auch um eine weitere Achse verkippbar sein, die in der XZ-Ebene (Zeichenebene) liegt. Auf diese Weise kann die Richtung, unter welcher der Beleuchtungsstrahl 4 auf die Facetten-Elemente 13a–d auftrifft, eingestellt werden. Durch die Verkippung kann insbesondere auch die Zuordnung zwischen den Facetten-Elementen 13a–d des Feld-Facettenspiegels 13 und den Facetten-Elementen 14a–d des Pupillen-Facettenspiegels 14 verändert werden, um eine gewünschte Beleuchtungsverteilung (Beleuchtungspupille bzw. Winkelverteilung) am Ort des beleuchteten Objekts M zu erzeugen, wie weiter unten näher beschrieben wird.
  • In der Regel wird bei einem jeweiligen Beleuchtungsmodus bzw. bei einem vorgegebenen Zeitpunkt eine 1:1 Zuordnung zwischen den Facetten-Elementen 13a–d des Feld-Facettenspiegels 13 und den Facetten-Elementen 14a–d des Pupillen-Facettenspiegels 14 gewählt. Es kann aber ggf. auch eine Zuordnung dergestalt erfolgen, dass zwei oder mehr der Facetten-Elemente 13a–d des Feld-Facettenspiegels 13 einem Facetten-Element 14a–d des Pupillen-Facettenspiegels 14 zugeordnet werden, um unterschiedliche Beleuchtungs-Modi einzustellen. Details diesbezüglich finden sich in der US 2009/0041182 A1 der Anmelderin, auf die vollumfänglich Bezug genommen wird.
  • Bei den in 1 gezeigten Facettenspiegeln 13, 14 sind die Facetten-Elemente 13a–d, 14a–d als diffraktive optische Elemente ausgebildet, d.h. diese weisen beugende Gitter-Strukturen auf, um die gewünschte Strahlformung des Beleuchtungsstrahls 4 bzw. eines jeweiligen Teilbündels des Beleuchtungsstrahls 4 vorzunehmen. Da die Strahlformung durch beugende Strukturen erfolgt, kann die Oberflächenform der Facetten-Elemente 13a–d, 14a–d so gewählt werden, dass diese einfach zu fertigen sind. Im gezeigten Beispiel weisen die Facetten-Elemente 13a–d, 14a–d eine plane Oberflächenform bzw. Oberflächengeometrie auf. Diese Oberflächenform ist einerseits leicht herstellbar und verhindert andererseits eine teilweise gegenseitige Abschattung der Facetten-Elemente 13a–d, 14a–d der jeweiligen Facettenspiegel 13, 14.
  • Die beugenden Strukturen der Facetten-Elemente 13a–d des Feld-Facettenspiegels 13 sind derart gewählt, dass diese ein „top hat“-artiges Profil des jeweils reflektierten Teilbündels des Beleuchtungsstrahls 4 erzeugen und somit die Uniformität der auf ein jeweiliges Facetten-Element 14a–d des Pupillen-Facettenspiegels 14 auftreffenden Beleuchtungsstrahlung 4 erhöhen.
  • Die diffraktiven Strukturen eines der Facetten-Elemente 13d des Feld-Facettenspiegels 13 sind so ausgebildet, dass ein Intensitätsanteil des auftreffenden Beleuchtungsstrahls 4 in eine höhere Beugungsordnung gebeugt wird, so dass dieser Intensitätsanteil nicht auf den Pupillen-Facettenspiegel 14, sondern auf einen Strahlungssensor 25 auftrifft. Der Strahlungssensor 25 dient zur Messung der Intensität der auftreffenden EUV-Strahlung und kann zur Überprüfung der Funktion der EUV-Lichtquelle 2 verwendet werden. Es versteht sich, dass die gemessene Strahlungsintensität auch zur Regelung der Strahlungsleistung der EUV-Lichtquelle 2 genutzt werden kann, beispielsweise indem das Messsignal des Strahlungssensors 2 einer (nicht gezeigten) Steuerungseinrichtung zur Steuerung bzw. zur Regelung des Betriebs der EUV-Lithographievorrichtung 1 zugeführt wird.
  • Durch die Ausbildung der Facetten-Elemente 14a–d des Pupillen-Facettenspiegels 14 als diffraktive optische Elemente kann ein jeweiliges Facetten-Element 14a–d gezielt nur einen Teil des in 2 gezeigten rechteckigen Beleuchtungsfeldes BF ausleuchten, das vom Beleuchtungssystem 10 in der Ebene mit dem strukturierten Objekt M erzeugt wird. Im vorliegenden Beispiel ist eine Anzahl von ersten Facetten-Elementen 14a, 14c, ... zur Ausleuchtung eines ersten Teils T1 des Beleuchtungsfeldes BF ausgebildet, während eine Anzahl von zweiten Facetten-Elementen 14b, 14d, ... zur Ausleuchtung eines zweiten Teils T2 des Beleuchtungsfeldes BF dient, wobei der erste Teil T1 und der zweite Teil T2 die gesamte Fläche des Beleuchtungsfeldes BF abdecken.
  • Wie in 2 ebenfalls zu erkennen ist, ist der erste Teil T1 des Beleuchtungsfeldes BF aus zwei nicht zusammenhängenden Teilbereichen A1, A2 zusammengesetzt, welche am linken bzw. am rechten Rand des Beleuchtungsfeldes BF gebildet sind. Die gleichzeitige Ausleuchtung von nicht zusammenhängenden Teilbereichen A1, A2 des Beleuchtungsfeldes BF ist möglich, da die ersten Facetten-Elemente 14a, 14c, ... als diffraktive optische Elemente ausgebildet sind, bei denen die auftreffende EUV-Strahlung in unterschiedliche Beugungsordnungen und somit in unterschiedliche Richtungen gebeugt werden kann. Der zweite, mittlere Teil T2 des Beleuchtungsfeldes BF, der von den zweiten Facetten-Elementen 14b, 14d, ... ausgeleuchtet wird, ist hingegen als ein einziger, zusammenhängender Bereich ausgebildet.
  • Wie in 2 ebenfalls zu erkennen ist, sind die ersten und zweiten Facetten-Elemente 14a–d des Pupillen-Facettenspiegels 14 in einem Raster angeordnet, wobei sich erste Facetten-Elemente 14a, 14c, ... mit zweiten Facetten-Elementen 14b, 14d, ... abwechseln. Dies ist günstig, um mit Hilfe der Facetten-Elemente 13a–d des Feld-Facettenspiegels 13 gezielt erste Facetten-Elemente 14a, 14c, ... bzw. zweite Facetten-Elemente 14b, 14d, ... des Pupillen-Facettenspiegels auszuleuchten. Wie weiter oben dargestellt wurde, kann zum Umschalten zwischen der Ausleuchtung eines ersten Facetten-Elements 14a, 14c, ... des Pupillen-Facettenspiegels 14 und der Ausleuchtung eines zweiten, benachbarten Facetten-Elements 14b, 14d, ... des Pupillen-Facettenspiegels 14 ein jeweils zugeordnetes Facetten-Element 13a, 13b, ... des Feld-Facettenspiegels 13 zwischen einer ersten Winkelstellung W1 und einer zweiten Winkelstellung W2 umgeschaltet werden, wie in 1 beispielhaft anhand eines Facetten-Elements 13a des Feld-Facettenspiegels 13 dargestellt ist.
  • Durch die benachbarte Anordnung erster und zweiter Facetten-Elemente 14a, 14b des Pupillen-Facettenspiegels 14 ist der Differenzwinkel zum Umschalten zwischen der ersten Winkelstellung W1 und der zweiten Winkelstellung W2 eines jeweils zugeordneten ersten Facetten-Elements 13a gering, was sich günstig auf die Reflektivität des ersten Facetten-Elements 13a auswirkt, die für einen schmalen Einfallswinkelbereich optimiert ist. Zur Umschaltung zwischen den Winkelstellungen W1, W2 der Facetten-Elemente 13a–d des Feld-Facettenspiegels können an sich bekannte, hier nicht näher beschriebene Aktuatoren dienen.
  • Die Umschaltung zwischen den beiden Winkelstellungen W1, W2 ermöglicht es, gezielt eine vom Ort auf dem Beleuchtungsfeld BF abhängige Pupille bzw. Winkelverteilung einzustellen, wie nachfolgend anhand von 3 näher erläutert wird, in der nur diejenigen Facetten-Elemente 14a, 14c, ... des Pupillen-Facettenelements 14 dargestellt sind, die von den Facetten-Elementen 13a, 13b, ... des Feld-Facettenspiegels 13 ausgeleuchtet werden. Wie deutlich zu erkennen ist, werden erste Facetten-Elemente 14a, 14c, ... in einem oberen und unteren Bereich des Pupillen-Facettenspiegels 14 in der Art einer Dipol-Feldverteilung ausgeleuchtet. Da die Ortsverteilung auf dem Pupillen-Facettenspiegel 14 der Winkelverteilung (Pupille) im Beleuchtungsfeld BF entspricht, wird im ersten Teil T1 des Beleuchtungsfeldes BF ein entsprechender Dipol (X-Dipol) erzeugt. Gleichzeitig werden von den Facetten-Elementen 13a, 13b, ... des Feld-Facettenspiegels 13 auch zweite (in 3 nicht näher bezeichnete) Facetten-Elemente des Pupillen-Facettenspiegels 14 ausgeleuchtet, die in einem linken und rechten Teilbereich des Pupillen-Facettenspiegels 14 angeordnet sind. Die zweiten Facetten-Elemente des Pupillen-Facettenspiegels 14 erzeugen im zweiten, mittleren Teil T2 des Beleuchtungsfeldes BF eine Pupille bzw. eine Winkelverteilung in der Art eines Y-Dipols.
  • Wie beispielhaft anhand von 3 gezeigt wurde, kann durch eine geeignete Auswahl von ersten und zweiten Facetten-Elementen 14a–d des Pupillen-Facettenspiegels 14 an unterschiedlichen Teilen T1, T2 des Beleuchtungsfeldes BF eine unterschiedliche Winkelverteilung bzw. Pupille erzeugt werden. Insbesondere können auch andere Winkelverteilungen als die oben beispielhaft beschriebene X-Dipol-Verteilung bzw. Y-Dipol-Verteilung erzeugt werden. Es versteht sich, dass auch mehr als zwei unterschiedliche Arten von Facetten-Elementen 14a–d an dem Pupillen-Facettenspiegel 14 vorgesehen werden können, um mehr als zwei Teile des Beleuchtungsfeldes BF mit unterschiedlichen Winkelverteilungen bzw. Pupillen auszuleuchten.
  • 4a–c zeigen drei Beispiele für ein Substrat 26, welches zur Herstellung eines diffraktiven Facetten-Elements 13a–d, 14a–d dienen kann, das wie oben beschrieben ausgebildet ist. Das Substrat 26 weist eine profilierte Oberfläche 26a auf, auf welche eine in 5 gezeigte Mehrlagen-Beschichtung 28 aufgebracht ist, welche EUV-Strahlung 4 bei der Betriebswellenlänge λB reflektiert. Bei dem in 4a gezeigten Substrat 26 weist die profilierte Oberfläche 26a ein einstufiges Oberflächenprofil 27a auf, d.h. an der ansonsten planen Oberfläche 26a ist eine rechteckige bzw. quaderförmige Stufe gebildet. Es versteht sich, dass in 4a nur ein Detail bzw. ein Teilbereich des Substrats 26 gezeigt ist und dass sich der in 4a gezeigte Teilbereich periodisch wiederholt, um eine Gitterstruktur an der profilierten Oberfläche 26a auszubilden.
  • Gleiches gilt für die in 4b bzw. in 4c gezeigten profilierten Oberflächen 26a, bei denen ein Substrat 26 mit einem zweistufigen Oberflächenprofil 27b bzw. einem vierstufigen Oberflächenprofil 27c gezeigt sind. Die Stufen S1 und S2 des zweistufigen Oberflächenprofils 27b von 4b weisen eine unterschiedliche Stufenhöhe auf und nähern gemeinsam mit dem planen Abschnitt der Oberfläche 26a ein Sägezahnprofil an, d.h. ein Dreieckprofil mit einer schrägen Stufe, welche unter dem so genannten Blaze-Winkel θ gegenüber dem planen Abschnitt der Oberfläche 26a des Substrats 26 geneigt ist. Das sägezahnartige Oberflächenprofil eines Blaze-Gitters und damit die Selektivität des Gitters für die Beugung in eine bestimmte Beugungsordnung kann umso besser angenähert werden, je größer die Anzahl der Stufen des Oberflächenprofils ist, d.h. das in 4c gezeigte Oberflächenprofil 27c mit vier Stufen S1 bis S4 ermöglicht eine verbesserte Approximation des Sägezahnprofils.
  • Die im vorliegenden Beispiel periodischen Oberflächenprofile 27a–c können durch eine Mikrostrukturierung des Substrats 26 erzeugt werden, wozu sich insbesondere ein lithographisches Verfahren eignet. Bei der lithographischen Mikrostrukturierung wird auf die plane Oberfläche 26a des Substrats 26 zunächst ein Photolack aufgebracht. In einem anschließenden Schritt wird der Photolack in einer Lithographieanlage belichtet, um eine gewünschte Struktur in den Photolack zu übertragen. Nachfolgend wird der Photolack entwickelt, wobei dieser ein der gewünschten Struktur entsprechendes, typischerweise zweistufiges Profil erhält. In einem weiteren Schritt wird das Profil des Photolacks durch Ätzen auf das Substrat 26 übertragen. Zur Erzeugung eines mehrstufigen Oberflächenprofils 27b, 27c kann dieser Vorgang ggf. mehrmals wiederholt werden. Es versteht sich, dass alternativ zur Erzeugung eines periodischen Oberflächenprofils, wie sie im Zusammenhang mit 4a–c beschrieben wird, auch ein aperiodisches Oberflächenprofil erzeugt werden kann, bei dem keine streng periodischen Strukturen erkennbar sind. Alternativ kann das Oberflächenprofil auch durch Grautonlithographie strukturiert werden, wodurch die Erzeugung eines (quasi-)stufenlosen Profils ermöglicht wird.
  • 5 zeigt beispielhaft anhand des in 4b gezeigten Oberflächenprofils 27c, dass durch die Aufbringung der Mehrlagen-Beschichtung 28 eine Glättung des Oberflächenprofils 27c erfolgen kann, so dass an einer freien Grenzfläche an der Oberseite der Mehrlagen-Beschichtung 28 ein im Wesentlichen dreieck- bzw. sägezahnartiges Oberflächenprofil entsteht. Die reflektive Mehrlagen-Beschichtung 28 weist eine Mehrzahl von Einzelschichten 29a, 29b auf, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Im vorliegenden Beispiel sind die Einzelschichten abwechselnd aus Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes gebildet. Liegt die Betriebswellenlänge λB wie im vorliegenden Beispiel bei ca. 13,5 nm, so bestehen die Einzelschichten 29a, 29b üblicherweise aus Molybdän und Silizium. Abhängig von der Betriebswellenlänge λB sind andere Materialkombinationen wie z.B. Molybdän und Beryllium, Ruthenium und Beryllium oder Lanthan und B4C ebenfalls möglich.
  • Um eine Glättung des mehrstufigen Oberflächenprofils 27c und damit eine weitere Steigerung der Effizienz der Beugung in die gewünschte Beugungsordnung zu bewirken, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine große Anzahl von Einzelschichten 29a, 29b auf das Substrat 28 aufgebracht wird. Eine Anzahl von ca. 100 oder mehr, bevorzugt von 120 oder mehr, insbesondere von 150 oder mehr Einzelschichten 29a, 29b (d.h. von ca. 50, 60 bzw. 75 oder mehr Schichtpaaren) hat sich für eine verbesserte Glättungswirkung als günstig erwiesen. Es versteht sich aber, dass die Anzahl der Einzelschichten aus herstellungstechnischen Gesichtspunkten nicht beliebig gesteigert werden kann. Die Mehrlagen-Beschichtung 28, genauer gesagt die Einzelschichten 29a, 29b, werden typischerweise in einem konventionellen Beschichtungsverfahren – typischerweise durch Bedampfen – flächig auf das Substrat 26 aufgebracht. Hierbei sollte die laterale Ausdehnung des mehrstufigen Oberflächenprofils 27c bzw. der Stufen S1 bis S4 ungefähr in der Größenordnung der Wellenlänge der verwendeten EUV-Strahlung liegen bzw. deutlich kleiner sein als die Wellenlänge der verwendeten EUV-Strahlung. Zusätzlich zu den weiter oben beschriebenen Einzelschichten 29a, 29b kann die reflektive Mehrlagen-Beschichtung 28 auch Zwischenschichten zur Verhinderung von Diffusion beinhalten. Die reflektierende Mehrlagen-Beschichtung 28 weist typischerweise auch eine Deckschicht auf, um eine Oxidation der darunter liegenden Einzelschichten 29a, 29b zu verhindern. Als Deckschicht können metallische Materialien wie Ruthenium, Rhodium, Palladium, Platin, Iridium, Niobium, Vanadium, Chrom, Zink oder Zinn verwendet werden. Auf die Darstellung der Hilfsschichten sowie der Deckschicht in den Figuren wurde zur Vereinfachung der Darstellung verzichtet. Zwar tragen auch diese Hilfs- bzw. Deckschichten zur Erhöhung der Dicke der Mehrlagen-Beschichtung 28 und damit zur Glättung bei, in der obigen Berechnung wird zur Vereinfachung aber nur die Anzahl der Einzelschichten 29a, 29b berücksichtigt. Insbesondere kann zur Glättung auch eine (nicht gezeigte) Glättungsschicht auf die Oberseite 26a des Substrats 26 aufgebracht werden, die beispielsweise aus Si oder SiO2 gebildet sein kann und die (mechanisch) auf den Blaze-Winkel θ poliert wird, so dass diese das gewünschte Oberflächenprofil annähert bzw. erzeugt.
  • Das Substrat 26 weist bei den in 4a–c und in 5 dargestellten Ausführungsbeispielen eine (abgesehen von der Gitterstruktur) plane Oberflächenform auf. Es versteht sich aber, dass das Substrat 26 ggf. auch eine gekrümmte Oberflächenform aufweisen kann, wobei z.B. konkave Oberflächenformen oder konvexe Oberflächenformen möglich sind, die sowohl sphärisch als auch asphärisch ausgebildet sein können. Allerdings ist eine plane Oberfläche 26a besonders einfach herzustellen, so dass eine solche Oberflächenform gegenüber anderen, schwieriger herzustellenden Oberflächenformen bevorzugt ist.
  • Es versteht sich, dass die hier beschriebenen diffraktiven optischen Elemente mit mehrstufigem Oberflächenprofil 27b, 27c nicht nur als Facetten-Elemente 13a–d, 14a–d von Facettenspiegeln 13, 14 für das im Zusammenhang mit 1 bis 3 beschriebene Beleuchtungssystem 10 Verwendung finden können, sondern dass diese auch in anderen Einrichtungen für die Reflexion bzw. für die Beugung von EUV-Strahlung vorteilhaft eingesetzt werden können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2009/0041182 A1 [0041]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • P. Naulleau et al. beschrieben, vgl. den Artikel „Diffractive optical elements and their potential role in high efficiency illuminators“, 2008 EUV Workshop, 6/12/2008 [0005]

Claims (14)

  1. Beleuchtungssystem (10) für eine EUV-Lithographievorrichtung (1), umfassend: einen ersten Facettenspiegel (13) mit EUV-Strahlung (4) reflektierenden Facetten-Elementen (13a–d), einen zweiten Facettenspiegel (14) mit Facetten-Elementen (14a–d) zur Reflexion der vom ersten Facettenspiegel (13) reflektierten EUV-Strahlung (4) auf ein Beleuchtungsfeld (BF), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Facetten-Elemente (14a, c; 14b, d) des zweiten Facetten-Spiegels (14) als diffraktives optisches Element zur Ausleuchtung lediglich eines Teils (T1; T2) des Beleuchtungsfeldes (BF) ausgebildet ist.
  2. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, bei dem das Facetten-Element (14a, c) zur Ausleuchtung eines Teils (T1) des Beleuchtungsfeldes (BF) ausgebildet ist, der mindestens zwei nicht zusammenhängende Teilbereiche (A1, A2) aufweist.
  3. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der zweite Facettenspiegel (14) eine Mehrzahl von ersten Facetten-Elementen (14a, c) zur Ausleuchtung eines ersten Teils (T1) des Beleuchtungsfeldes (BF) und eine Mehrzahl von zweiten Facetten-Elementen (14b, d) zur Ausleuchtung eines zweiten, vom ersten verschiedenen Teils (T2) des Beleuchtungsfeldes (BF) aufweist.
  4. Beleuchtungssystem nach Anspruch 3, bei dem Facetten-Elemente (13a–d) des ersten Facettenspiegels (13) zwischen einer ersten Stellung zur Ausleuchtung der ersten Facetten-Elemente (14a, c) des zweiten Facettenspiegels (14) und mindestens einer zweiten Stellung zur Ausleuchtung der zweiten Facetten-Elemente (14b, d) des zweiten Facettenspiegels (14) umschaltbar sind.
  5. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei dem die Facetten-Elemente (14a–d) des zweiten Facetten-Spiegels (14) eine Rasteranordnung bilden, bei der sich erste Facetten-Elemente (14a, c) mit zweiten Facetten-Elementen (14b, d) abwechseln.
  6. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens eines der Facetten-Elemente (13a–d, 14a–d) als diffraktives optisches Element zur Umlenkung von EUV-Strahlung (4) auf einen Strahlungssensor (25) ausgebildet ist.
  7. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens eines der Facetten-Elemente (13a–d, 14a–d) eine plane Oberflächenform aufweist.
  8. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens ein diffraktives Facetten-Element (13a–d, 14a–d) ein Substrat (26) mit einer profilierten Oberfläche (26a) sowie eine auf das Substrat (26) aufgebrachte Mehrlagen-Beschichtung (28) zur Reflexion von EUV-Strahlung (4) aufweist.
  9. Beleuchtungssystem nach Anspruch 8, bei dem das Substrat (26) ein mehrstufiges Oberflächenprofil (27b, 27c) aufweist.
  10. EUV-Lithographievorrichtung (1), umfassend: ein Beleuchtungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Facettenspiegel (13, 14), insbesondere für ein Beleuchtungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend: mindestens ein diffraktives Facetten-Element (13a–d, 14a–d) zur Reflexion von EUV-Strahlung (4), umfassend: ein Substrat (26) sowie eine auf das Substrat (26) aufgebrachte, EUV-Strahlung (4) reflektierende Mehrlagen-Beschichtung (28), dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (26) ein mehrstufiges Oberflächenprofil (27b, 27c) aufweist.
  12. Facettenspiegel nach Anspruch 11, bei welchem das mehrstufige Oberflächenprofil (27c) mindestens zwei Stufen (S1–S4) aufweist.
  13. Facettenspiegel nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das mehrstufige Oberflächenprofil (27c) zur Annäherung einer sägezahnartigen Oberflächenstruktur ausgebildet ist.
  14. Facettenspiegel nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei welchem die Mehrlagen-Beschichtung (28) mindestens 100 Einzelschichten (29a, 29b) aufweist.
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