DE102011079933A1

DE102011079933A1 - Optisches Element für die UV- oder EUV-Lithographie

Info

Publication number: DE102011079933A1
Application number: DE102011079933A
Authority: DE
Inventors: Johannes Lippert; Dirk Schaffer
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2012-02-23
Also published as: KR101288782B1; JP2012069925A; KR20120018085A; US8848167B2; US20120044473A1; JP5913863B2

Abstract

Um Verformungen, die in einem optischen Element für die UV- oder EUV-Lithographie durch eine funktionale Beschichtung auf einem Substrat verursacht werden können, zu verringern, wird ein optisches Element vorgeschlagen, das auf einer ersten Seite (42) eines Substrats (41) eine funktionale Beschichtung (46) aufweist, wobei das Substrat (41) eine zweite Seite (43) aufweist, die eine gemeinsame Kante (45) mit der ersten Seite (42) hat und die zweite Seite (43) ebenfalls eine Beschichtung (47) aufweist, und die Dicke t₂ und die Spannung σ₂ der Beschichtung (47) der zweiten Seite (33, 43) so gewählt sind, dass in Verbindung mit der Dicke t₁ und der Spannung σ₁ der funktionalen Beschichtung (36, 46) der ersten Seite (32, 42) die Bedingung

erfüllt wird, mit X einem Wert zwischen 0,8 und 5,0.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Element für die UV- oder EUV-Lithographie, das auf einer ersten Seite eines Substrats eine funktionale Beschichtung aufweist, wobei das Substrat eine zweite Seite aufweist, die eine gemeinsame Kante mit der ersten Seite hat. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Beleuchtungssystem für eine UV- oder EUV-Lithographievorrichtung bzw. eine Lithographievorrichtung für den ultravioletten oder extrem ultravioletten Wellenlängenbereich mit einem solchen optischen Element.
Um bei der Produktion von Halbleiterbauelementen mit lithographischen Methoden immer feinere Strukturen erzeugen zu können, wird mit immer kurzwelligerem Licht gearbeitet. Arbeitet man im extremen ultravioletten (EUV) Wellenlängenbereich, etwa bei Wellenlängen zwischen ca. 5 nm und 20 nm, lässt sich nicht mehr mit linsenartigen Elementen in Transmission arbeiten, sondern werden Beleuchtungs- und Projektionsobjektive aus Spiegelelementen mit an die jeweilige Arbeitswellenlänge angepasste Reflexbeschichtungen aufgebaut. Auch bei der Verwendung von Arbeitswellenlängen im ultravioletten (UV) Wellenlängenbereich, z. B. bei 248 nm, 193 nm oder 157 nm können reflektive optische Elemente eingesetzt werden. Hauptsächlich werden bei UV-Wellenlängen optische Elemente eingesetzt, mit denen in Transmission gearbeitet wird. Die optischen Elemente weisen in der Regel ein Substrat auf, das auf einer ersten Seite eine funktionale Beschichtung aufweist, die dazu dient, die Reflektivität oder Transmission der gewünschten Arbeitswellenlänge an dem optischen Element zu optimieren.
Eine Schwierigkeit besteht darin, dass die Materialien der Beschichtung einerseits und der Substrate andererseits sich in Bezug auf ihre physikalischen Eigenschaften, z. B. Wärmeausdehnungskoeffizient, Elastizitätsmodul u. ä. unterscheiden, so dass es zu Spannungen in dem optischen Element kommen kann, die zu mechanischen Verformungen des optischen Elementes führen können, was seinerseits Abbildungsfehler induzieren kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optisches Element für die UV- oder EUV-Lithographie zur Verfügung zu stellen, bei dem die mechanischen Verformungen möglichst gering gehalten werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein optisches Element für die UV- oder EUV-Lithographie, das auf einer ersten Seite eines Substrats eine funktionale Beschichtung aufweist, wobei das Substrat eine zweite Seite aufweist, die eine gemeinsame Kante mit der ersten Seite hat und eine Beschichtung aufweist, wobei die Dicke t₂ und die Spannung σ₂ der Beschichtung der zweiten Seite so gewählt sind, dass in Verbindung mit der Dicke t₁ und der Spannung σ₁ der funktionalen Beschichtung der ersten Seite die Bedingung
erfüllt wird, mit X einem Wert zwischen 0,8 und 5,0.
Es hat sich herausgestellt, dass das Vorsehen von zusätzlichen Beschichtungen, insbesondere an einer Seite, die eine gemeinsame Kante mit der Seite mit der funktionalen Beschichtung hat, die daraus im Verbund aus funktionaler Beschichtung und Substrat resultierenden Verformungen beeinflusst werden können. Dazu sind die Dicke t₂ und die Spannung σ₂ der Beschichtung der zweiten Seite so gewählt, dass in Verbindung mit der Dicke t₁ und der Spannung σ₁ der funktionalen Beschichtung der ersten Seite die Bedingung t₁·σ₁/t₂·σ₂ = X erfüllt wird, mit X einem Wert zwischen 0,8 und 5,0, bevorzugt zwischen 1,2 und 3,0, besonders bevorzugt zwischen 1,4 und 1,8. Dabei wird vorteilhafterweise von den Werten für die Dicken und die Spannungen ausgegangen, die bei der Betriebstemperatur herrschen, bei der das jeweilige reflektive optische Element eingesetzt werden soll. Insbesondere Verformungen, die im Kantenbereich auftreten, lassen sich durch eine entsprechend gewählte Beschichtung einer an die Kante angrenzenden Seite beeinflussen und sogar zum großen Teil kompensieren. Dies ist insbesondere bei optischen Elementen von Vorteil, die auch im Kantenbereich ausgeleuchtet und optisch genutzt werden.
In bevorzugten Ausführungsformen ist die funktionale Beschichtung des optischen Elements als optisch wirkende Beschichtung und/oder polierbare Beschichtung ausgebildet. Insbesondere bei optischen Elementen für die UV-Lithographie kann es ausreichen, nur eine optische wirkende Beschichtung, beispielsweise eine Antireflexbeschichtung oder eine hochreflektierende Beschichtung aus einer oder mehreren Schichten, oder nur eine polierbare Beschichtung, die beispielsweise zusätzlich als reflektierende Beschichtung wirkt, vorzusehen. Bei optischen Elementen für die EUV-Lithographievorrichtung sind vorzugsweise sowohl eine polierbare Beschichtung, die vorteilhafterweise auf eine mittlere Oberflächenrauheit (rms-Wert „root mean square”) im hochfrequenten Ortsfrequenzenbereich, d. h. bei Ortsfrequenzen zwischen ca. 10 nm^–1 und 1000 nm^–1, von höchstens 0,5 nm, bevorzugt höchstens 0,2 nm poliert ist, und eine optische wirkende Beschichtung, bevorzugt eine hochreflektierende Beschichtung aus einer Vielzahl von Schichten, miteinander kombiniert. Aber auch optische Elemente für die EUV-Lithographie, die beispielsweise in Reflexion im streifenden Einfall eingesetzt werden, können als funktionale Beschichtung ein polierbare Beschichtung, bevorzugt aus Metall aufweisen.
Vorteilhafterweise erstrecken sich die funktionale Beschichtung der ersten Seite und/oder die Beschichtung der zweiten Seite bis zur gemeinsamen Kante. Dadurch lässt sich besonders gut auf Verformungen im Kantenbereich Einfluss gewinnen.
Vorzugsweise sind das Material und/oder die Dicke der Beschichtung der zweiten Seite derart, dass sowohl in der funktionalen Beschichtung der ersten Seite als auch in der Beschichtung der zweiten Seite jeweils Zugspannungen oder Druckspannungen vorliegen. Es hat sich gezeigt, dass wenn sowohl in der funktionalen Beschichtung als auch in der Beschichtung zur Beeinflussung der mechanischen Verformung gleich geartete Spannungen vorliegen, sich die Verformungen, die durch die Spannungen in der funktionalen Beschichtung hervorgerufen werden, durch die Beschichtung der zweiten Seite besonders gut kompensiert werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Spannung σ₂ der Beschichtung der zweiten Seite gleich der Spannung σ₁ der funktionalen Beschichtung der ersten Seite gewählt, so dass die Bedingung t₁/t₂ = X erfüllt wird, mit X einem Wert zwischen 0,8 und 5,0, bevorzugt zwischen 1,2 und 3,0, besonders bevorzugt zwischen 1,4 und 1,8. Indem als Beschichtung der zweiten Seite beispielsweise eine Beschichtung gewählt wird, die in Bezug auf Art und Material mit der funktionalen Beschichtung übereinstimmt, stimmen auch die Spannungen σ₁ und σ₂ in den beiden Beschichtungen überein, so dass sich ein Korrektureffekt schon erreichen lässt, indem das Dickenverhältnis t₁/t₂ = X gewählt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei der das Substrat eine dritte Seite aufweist, die der ersten Seite gegenüberliegt, weist auch die dritte Seite eine Beschichtung auf. Dadurch lässt sich besonders gut Einfluss auf Verformungen nehmen, die sich über die Fläche der funktionalen Beschichtung bzw. der ersten Seite des Substrates erstrecken.
Bevorzugt sind in diesem Fall die Dicke t₃ und die Spannung σ₃ der Beschichtung der dritten Seite derart, dass das Produkt aus Dicke t₃ und Spannung σ₃ der Beschichtung der dritten Seite gleich dem Produkt aus Dicke t₁ und Spannung σ₁ der funktionalen Beschichtung der ersten Seite ist. Dadurch lassen sich insbesondere die Verformungen, die durch Spannungen im Verbund aus funktionaler Beschichtung und Substrat über das gesamte reflektive optische Element induziert wird, weitestgehend kompensieren.
Bevorzugt ist der Wärmeausdehnungskoeffizient sowohl der funktionalen Beschichtung als auch der Beschichtung der zweiten Seite entweder größer oder kleiner ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrats. Dies ist insbesondere bei Kantenverformungen von Vorteil, die überwiegend auf thermisch induzierten Spannungen beruhen. Je größer dabei der Unterschied der zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Beschichtung der zweiten Seite und des Substrats ist, desto besser können bereits mit geringen Dicken der Beschichtung der zweiten Seite Kantenverformungen ausgeglichen werden.
In anderen Varianten ist der Wärmeausdehnungskoeffizient der Beschichtung der zweiten Seite ungefähr gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrats. Dies ist insbesondere bei Kantenverformungen von Vorteil, die überwiegend durch intrinsische Spannungen hervorgerufen werden, die auf den jeweiligen Beschichtungsverfahren für die funktionale Beschichtung beruhen. Auch für den Fall von überwiegend thermisch induzierten Kantenverformungen kann der Unterschied zwischen dem Wärmekoeffizienten der Beschichtung der zweiten Seite und dem Wärmekoeffizienten des Substrats eher gering gewählt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Beschichtung der zweiten Seite dadurch dicker sein kann und folglich größere Fertigungstoleranzen erlauben kann.
In weiteren Varianten, bei denen die Kantenverformung überwiegend auf wachstumsbedingten Schichtspannungen in der funktionalen Beschichtung beruhen, weist der Wärmeausdehnungskoeffizient der Beschichtung der zweiten Seite vorteilhafterweise das gleiche Vorzeichen wie der Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrats auf, um den Einfluss möglicher zusätzlicher thermisch induzierter Schichtspannungen zu reduzieren und die Kantenverformung möglichst gut kompensieren zu können. Bevorzugt ist zusätzlich der Wärmeausdehnungskoeffizient der Beschichtung der zweiten Seite ungefähr gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrats, um diesen Effekt zu verstärken.
Vorteilhafter weist die Beschichtung der zweiten Seite ein oder mehrere Materialien aus der Gruppe amorphes Silizium, Nickel-Phosphor-Legierung, diamantartiger Kohlenstoff, Molybdän, Siliziumdioxid auf. Bei diesen Materialien handelt es sich einerseits um Materialien, die sich gut auf eine besonderes geringe Rauheit im hochfrequenten Ortsfrequenzenbereich polieren lassen, wie etwa amorphes Silizium, Siliziumdioxid oder Nickelphoshporlegierung, andererseits handelt es sich um Materialien, die auch für die funktionale Beschichtung eingesetzt werden können, etwa Molybdän und Silizium, aus denen Viellagensysteme für reflektive optische Elemente für den EUV-Bereich hergestellt werden.
Bevorzugt ist das Substrat im wesentlichen aus einem Material aus der Gruppe Kupfer, Kupferlegierung, Aluminium, Aluminiumlegierung, Aluminium-Silizium-Legierung, Stahl, Glas, Quarzglas, dotiertes Quarzglas, titandotiertes Quarzglas, Glaskeramik, Kalziumfluorid, Siliziumkarbid, Silizium-Siliziumkarbid, Silizium, wobei es in geringen Mengen weitere Materialien aufweisen kann. Die genannten Werkstoffe eigenen sich alle als Substrat für reflektive optische Elemente für den EUV-Bereich. Glas, insbesondere Quarzglas, und Kalziumfluorid lassen sich auch für transmissive optische Elemente für den UV-Bereich einsetzten.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das optische Element als Facette eines Facettenspiegels ausgebildet. Facettenspiegel sind aus kleinteiligen Facetten aufgebaut, die in der Regel über ihre gesamte Fläche, also auch bis in den Kantenbereich ausgeleuchtet werden und über ihre gesamte Fläche zur Reflexion beitragen sollen. Dadurch wirken sich insbesondere Verformungen im Kantenbereich der einzelnen Facetten bei Facettenspiegeln besonders störend aus. Das Vorsehen einer Beschichtung auf einer zweiten Seite, die mit der ersten Seite, die die funktionale Beschichtung aufweist, eine gemeinsame Kante hat, um Verformungen im Kantenbereich entgegenzuwirken, ist daher bei Facettenspiegeln besonders wirkungsvoll.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist das optische Element als Spiegelsegment einer Spiegelsegmentanordnung ausgebildet. Insbesondere bei reflektiven optischen Elementen für die EUV-Lithographie werden bei zunehmender bildseitiger numerischen Apertur teilweise Spiegelflächengrößen erreicht, die einen sehr hohen technologischen Fertigungs- und Kostenaufwand mit sich bringen. Mit wachsenden Abmessungen der Spiegel werden größere Bearbeitungsmaschinen zur Fertigung benötigt und werden strengere Anforderungen an die verwendeten Bearbeitungs- und Meßwerkzeuge gestellt. Außerdem müssen zur Fertigung größerer reflektiver optischer Elemente entsprechend schwerere Substrate verwendet werden, die ab einer gewissen Grenze kaum noch montierbar sind oder sich gravitationsbedingt über ein akzeptables Maß hinaus durchbiegen. Eine Möglichkeit, diese Probleme in den Griff zu bekommen, besteht darin, große Spiegel aus mehreren Spiegelsegmenten als Spiegelsegmentanordnung auszubilden. Wie bei den Facetten eines Facettenspiegels werden auch die Spiegelsegmente über Flächenbereiche ausgeleuchtet, die auch die Kantenbereiche der Spiegelsegmente erfassen, so dass sich Verformungen im Kantenbereich der einzelnen Spiegelsegmente besonders störend auswirken. Das Vorsehen einer Beschichtung auf einer zweiten Seite, die mit der ersten Seite, die eine funktionale Beschichtung aufweist, eine gemeinsame Kante hat, um Verformungen im Kantenbereich entgegenzuwirken, ist daher auch bei Spiegelsegmenten besonders wirkungsvoll.
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Beleuchtungssystem für eine UV- oder EUV-Lithographievorrichtung mit einem optischen Element wie zuvor beschrieben, bzw. durch eine Lithographievorrichtung für den ultravioletten oder extrem ultravioletten Wellenlängenbereich mit einem zuvor beschriebenen optischen Element.
Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und 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 Ausführungen darstellen können.
Die vorliegende Erfindung soll unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dazu zeigen
1 schematisch eine Ausführungsform einer EUV-Lithographievorrichtung;
2 schematisch eine Ausführungsform eines Beleuchtungssystems;
3a–c schematisch ein herkömmliches optisches Element;
4a, b schematisch eine Ausführungsform eines optischen Elements mit zusätzlicher Beschichtung;
5 die Verformungen bei einer Ausführungsform eines optischen Elements mit zusätzlicher Beschichtung und bei einem vergleichbaren herkömmlichen optischen Element;
6 schematisch eine Spiegelsegmentanordnung aus vier optischen Elementen, die als Spiegelsegmente ausgebildet sind;
7a die Verteilung der Deformationen für ein im Wesentlichen dreieckförmiges Spiegelsegment nur mit funktionaler Beschichtung;
7b die Verteilung der Deformationen für einen im Wesentlichen dreieckförmiges Spiegelsegment mit einer Beschichtung auf den Seitenflächen; und
7c die Verteilung der Deformationen über die Oberfläche eines Spiegelsegmentes, das im Wesentlichen dreieckförmig ist und das eine funktionale Beschichtung auf seiner Oberfläche und eine Beschichtung auf den Seitenflächen aufweist.
In 1 ist in einer Prinzipansicht eine Lithographievorrichtung 100 für die Herstellung von beispielsweise mikroelektronischen Bauteilen gezeigt, die im hier dargestellten Beispiels in einem Scanmodus entlang einer Scanrichtung 126 mit einer Arbeitswellenlänge im EUV-Bereich betrieben wird und die ein oder mehrere optische Elemente mit zusätzlicher Beschichtung aufweisen kann. Die in 1 gezeigte Lithographievorrichtung 100 weist eine punktförmige Plasmastrahlungsquelle auf. Die Strahlung der Laserquelle 102 wird über eine Kondensorlinse 104 auf geeignetes Material gerichtet, das über die Zufuhr 108 eingeleitet wird und zu einem Plasma 106 angeregt wird. Die vom Plasma 106 emittierte Strahlung wird vom Kollektorspiegel 110 auf den Zwischenfokus Z abgebildet. Durch entsprechende Blenden 111 am Zwischenfokus Z wird gewährleistet, dass keine unerwünschte Streustrahlung auf die nachfolgenden Spiegeln 112, 114, 116, 118, 120 des Beleuchtungssystems der Lithographievorrichtung 100 trifft. Der Planspiegel 122 dient zur Faltung des Systems, um Bauräume für mechanische und elektronische Komponenten in der Objektebene, in der die Halterung für das Retikel 124 angeordnet ist, zur Verfügung zu stellen. Im Beleuchtungssystem folgen im vorliegenden Beispiel auf den Spiegel 112 ein Feldfacettenspiegel 114 und ein Pupillenfacettenspiegel 116. Der Feldfacettenspiegel 114 dient dazu, eine Vielzahl von Abbildern der Strahlungsquelle der Lithographievorrichtung 100 in eine Pupillenebene zu projizieren, in der ein zweiter Facettenspiegel angeordnet ist, der als Pupillenfacettenspiegel 116 dient und die Abbilder der Facetten des Feldfacettenspiegels 114 in der Objektebene überlagert, um eine möglichst homogene Ausleuchtung zu ermöglichen. Die anschließend an die Facettenspiegel 114, 116 angeordneten Spiegel 118 und 120 dienen im Wesentlichen dazu, das Feld in der Objektebene zu formen. Um insbesondere Kantenverformungen zu minimieren, weisen die Facettenspiegel 114, 116 zusätzlich zu einer hochreflektiven Beschichtung auf ihrer mit EUV-Strahlung ausgeleuchteten Oberfläche eine Beschichtung auf einer Seite auf, die mit der Seite der ausgeleuchteten Oberfläche eine gemeinsame Kante hat, wie weiter unten ausführlicher erläutert werden wird. In der Objektebene ist ein strukturiertes Retikel 124 angeordnet, dessen Struktur mittels eines Projektionsobjektivs 128 mit im vorliegenden Beispiel sechs Spiegeln auf das zu belichtende Objekt 130, etwa einen Wafer abgebildet wird. Das Retikel 124 ist in der hier als Scanning-System ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 100 in die eingezeichnete Richtung 126 verfahrbar und wird sukzessive abschnittsweise ausgeleuchtet, um die jeweiligen Strukturen des Retikels 124 mit dem Projektionsobjektiv entsprechend auf beispielsweise einen Wafer 130 zu projizieren.
In 2 ist eine Strahlungsquelle in Verbindung mit einem Beleuchtungssystem 11 dargestellt, das Teil einer Projektionsbelichtungsvorrichtung für die EUV-Lithographie ist, wie sie beispielsweise in 1 dargestellt ist. Ein Kollektor 1 ist um eine Lichtquelle angeordnet, die von einem Plasmatröpfchen 2 gebildet wird, die von einem Infrarotlaser 3 angeregt wird. Um im EUV-Wellenlängenbereich Wellenlängen im Bereich um beispielsweise 13,5 nm zu erhalten, kann z. B. Zinn mittels eines bei einer Wellenlänge von 10,6 μm arbeitenden Kohlendioxidlasers zu einem Plasma angeregt werden. Anstelle eines Kohlendioxidlasers können beispielsweise auch Festkörperlaser eingesetzt werden. Auf den Kollektor 1 folgen nach der Blende 5 am Zwischenfokus 4 ein Feldfacettenspiegel 16 mit einzelnen Facetten 18 und ein Pupillenfacettenspiegel 17 mit einzelnen Facetten 19, wobei insbesondere die Facetten 18, 19 eine zusätzliche Beschichtung zur Kompensation von Verformungen aufgrund der funktionalen Beschichtung der Facetten 18, 19 aufweisen. Bevor die Strahlen auf das in y-Richtung abzuscannende Retikel 13 mit der auf einen Wafer zu projizierenden Struktur trifft, wird sie noch von einem Faltspiegel 12 umgelenkt. Der Faltspiegel 12 hat weniger optische Funktion, er dient vielmehr dazu, den Platzbedarf des Beleuchtungssystems 11 zu optimieren.
Es sei darauf hingewiesen, dass in der UV- oder EUV-Lithographie verschiedenste Strahlungsquellen eingesetzt werden können, u. a. Plasmaquellen, die etwa auf Laseranregung (LPP-Quellen) oder Gasentladung (DPP-Quellen) basieren können, Synchrotronstrahlungsquellen oder freie Elektronenlaser (FEL). Ferner können die Kollektoren beliebig ausgestaltet sein, u. a. auch als Wolter-Kollektor oder als ellipsoider Kollektor, bevorzugt angepasst an die jeweils verwendete Strahlungsquelle. Außerdem kann auch das Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsvorrichtung beliebig ausgestaltet sein und u. a. zusätzlich oder auch anstelle der Facettenspiegel Wabenkondensoren, spekulare Reflektoren, bewegbare optische Komponenten o. a. aufweisen.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass die hier dargestellten Beispiele für eine Lithographievorrichtung bzw. ein Beleuchtungssstem beliebig abgewandelt werden können. Insbesondere können für den Einsatz bei Arbeitswellenlängen im UV-Wellenlängenbereich einzelne, mehrere oder alle optischen Elemente aus Linsen ausgebildet sein.
In 3a ist als Prinzipskizze ein herkömmliches optisches Element 30 dargestellt, das ein Verbund aus einem Substrat 31 mit einer funktionalen Beschichtung 36 auf einer ersten Seite 32 des Substrates ist. Bei dem optischen Element 30 kann es sich beispielsweise um einen Facettespiegel wie im Zusammenhang mit den 1 und 2 erläutert handeln oder auch um einen anderen Spiegel, eine Maske oder ein Linsenelement für den UV-Bereich o. ä..
In dem hier dargestellten Beispiel erstreckt sich die funktionale Beschichtung 36 über die gesamte Fläche der ersten Seite 32 bis zu den Kanten, insbesondere bis zur Kante 35, die die erste Seite 32 mit der zweiten Seite 33 des Substrates 31 gemeinsam hat. Gegenüber der ersten Seite 32 liegt die dritte Seite 34. Bei der funktionalen Beschichtung 36 kann es sich beispielsweise um eine Schicht aus gut polierbarem Material 37 wie etwa Nickelphosphorlegierungen, amorphem Silizium oder Siliziumdioxid handeln oder um diamantartigen Kohlenstoff oder auch um eine optisch wirkenden Beschichtung 38 wie etwa Antireflex- oder hochreflektierende Schichtsysteme (siehe 3c) oder um eine optisch wirkende Beschichtung auf einer gut polierbaren Beschichtung handeln. Insbesondere für den Einsatz im extrem ultravioletten Wellenlängenbereich werden hochreflektierende Schichtsysteme in Form von Viellagensystemen bevorzugt. Nötigenfalls kann zwischen Substrat 31 und funkionaler Beschichtung 36 eine Haftvermittlerschicht vorgesehen sein.
Bei den Viellagensystemen handelt es sich um alternierend aufgebrachte Lagen eines Materials mit höherem Realteil des Brechungsindex bei der Arbeitswellenlänge (auch Spacer genannt) und eines Materials mit niedrigerem Realteil des Brechungsindex bei der Arbeitswellenlänge (auch Absorber genannte), wobei ein Absorber-Spacer-Paar einen Stapel bildet. Dadurch wird in gewisser Weise ein Kristall simuliert, dessen Netzebenen den Absorberlagen entsprechen, an denen Bragg-Reflexion stattfindet. Beispielsweise für den Einsatz im Wellenlängenbereich zwischen 12,5 nm und 15 nm werden vorteilhafterweise u. a. Molybdän als Absorbermaterial und Silizium als Spacermaterial eingesetzt. Auch für den ultravioletten Wellenlängenbereich können Viellagensysteme als hochreflektive Beschichtung eingesetzt werden, beispielsweise auf der Grundlage von Oxiden und/oder Fluoriden. Bei optischen Elementen, die in Transmission eingesetzt werden, kann es sich bei der optisch wirkenden Beschichtung u. a. um eine Schicht oder ein Schichtsystem zur Vermeidung von Reflexion handeln. Bei der funktionalen Beschichtung 36 kann es sich auch um eine Kombination aus Polierschicht 37 und optische wirkender Beschichtung 38, insbesondere einem hochreflektierenden Viellagensystem handeln. Bevorzugt ist die Polierschicht auf eine mittlere Oberflächenrauheit von höchstens 0,5 nm, besonders bevorzugt höchstens 0,2 nm poliert, insbesondere für den Einsatz in der EUV-Lithographie.
Das Substrat 34 kann aus einem Material aus der Gruppe Kupfer, Kupferlegierung, Aluminium, Aluminiumlegierung, Aluminium-Silizium-Legierung, Quarzglas, dotiertes Quarzglas, titandotiertes Quarzglas, Glaskeramik, Kalziumfluorid, Siliziumkarbid, Silizium-Siliziumkarbid, Silizium sein.
In dem hier dargestellten Beispiel herrschen in der funktionalen Beschichtung 36 der Dicke t₁ Zugspannungen σ₁ vor, die zu hier stark übertrieben dargestellten Verformungen des optischen Elementes 30 führen. Zum einen wird das gesamte optische Element 30 über seine ganze Fläche gekrümmt. Derartige Verformungen sind meist relativ homogen und lassen sich teilweise in ihrer optischen Wirkung durch Kombination mit weiteren optischen Elementen kompensieren, die komplementäre Verformungen aufweisen. Zum anderen wird im Bereich der Kante 35, der in 3b vergrößert dargestellt ist, durch die in der funktionalen Beschichtung 36 herrschende Zugspannung σ₁ das optische Element 30 nicht nur nach innen, sondern auch nach oben gezogen. Dieser Effekt ist umso größer, je näher der Schichtrand sich am Substratrand, d. h. an der Kante 35 befindet. Wird das optische Element 30 bis zu seinem Rand optisch genutzt, stört diese zusätzliche Verformung die Abbildungseigenschaften besonders stark.
In 4a ist schematisch ein Beispiel für ein optisches Element 40 dargestellt, bei dem die durch die funktionale Beschichtung induzierte Verformung möglichst gering gehalten wird. Das optische Element 40 weist ein Substrat 41 auf, das eine funktionale Beschichtung 46 auf einer ersten Seite 42 aufweist. Im Gegensatz zu herkömmlichen optischen Elementen, wie etwas in den 3a, b dargestellt, weist das optische Element 40 zusätzlich eine Beschichtung 47 auf der zweiten Seite 43 des Substrates 41 auf, die mit der ersten Seite 42 eine gemeinsame Kante 45 hat. Außerdem weist das optische Element 40 im in 4a dargestellten Beispiel eine dritte Seite 44 auf, die der ersten Seite 41 gegenüberliegt und ebenfalls eine Beschichtung 48 aufweist. Im in 4a dargestellten Beispiel läuft die zweite Seite 43 um den gesamten Umfang des Substrates 41 herum, so dass das Substrat 41 auf allen Seiten beschichtet ist.
Bei der funktionalen Beschichtung 46 kann es sich beispielsweise um eine Schicht aus einem einzigen Material handeln oder auch um ein Schichtsystem aus einer Mehrzahl von Schichten, wie bereits im Zusammenhang mit den 3a, b erläutert. Insbesondere für den Einsatz im EUV-Wellenlängenbereich weist die funktionale Beschichtung 46 bevorzugt eine Vielzahl von mindestens zwei alternierend angeordneten Materialschichten auf, um eine hohe Reflektivität über konstruktive Interferenz der an den einzelnen Materialgrenzen reflektierten Teilstrahlen zu erhalten. Um etwaige Rauheiten des Substrats zu kompensieren, ist vorteilhafter Weise zwischen Substrat und optisch wirkender Beschichtung zusätzlich eine polierbare Beschichtung vorgesehen. Dazu sind beispielsweise Schichten aus Nickelphosphorlegierungen, amorphem Silizium oder Siliziumdioxd beliebt, die sich auf Rauheiten von 0,2 nm rms und darunter polieren lassen. Sie haben oft eine Dicke zwischen 10 μm und 30 μm, was beispielsweise bei einer Polierschicht aus einer Nickelphosphorlegierung zu einer Schichtspannung im Bereich von etwa 50–300 N/mm² führen kann. Für den Einsatz bei EUV-Wellenlängen um 13 nm kann die funktionale Beschichtung 46 auf der Basis von beispielsweise alternierenden Molybdän- und Siliziumlagen eine Dicke in der Größenordnung von einigen Hundert Nanometern haben, wobei Schichtspannung von ca. 200–400 N/mm² oder mehr entstehen können. Ob sich im Einzelfall Zug- oder Druckspannungen ausbilden, hängt u. a. auch von den jeweils verwendeten Beschichtungsverfahren ab.
Insbesondere im Hinblick auf eine Vereinfachung des Beschichtungsvorganges bei der Herstellung der optischen Elemente kann es von Vorteil sein, wenn das Material und ggf. bei Schichtsystemen die Struktur der Beschichtungen 47 auf der zweiten Seite 43 bzw. der Beschichtung 48 auf der dritten Seite 44 übereinstimmend mit der funktionalen Beschichtung 46 auf der ersten Seite 42 gewählt werden. Eine Korrektur der Verformungen lässt sich dann durch eine entsprechende Wahl der Dicken der Beschichtungen 47 und 48 erreichen. Bevorzugt sollte die Dicke der Beschichtung 48 auf der dritten Seite 44 möglichst gleich der Dicke der funktionalen Beschichtung 46 auf der ersten Seite 42 sein, um die Verformung über das gesamte optische Element 40 zu kompensieren, und die Dicke der Beschichtung 47 auf der zweiten Seite sollte zur Korrektur der Verformung im Kantenbereich etwas dünner als die funktionale Beschichtung 46 auf der ersten Seite 42 sein.
Weist die funktionale Beschichtung 46 eine optisch wirkende Beschichtung, insbesondere in Form eines Viellagensystems auf und wird die Beschichtung 47 zur Kompensation der Spannungen im Kantenbereich der funktionalen Beschichtung 46 ebenfalls als entsprechendes Viellagensystems ausgelegt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Rauheit auf der Fläche der ersten Seite 42, auf die die optisch wirkende Beschichtung aufgebracht ist, und die Rauheit auf der Fläche der zweiten Seite 43 im wesentlichen vergleichbare Werte insbesondere im hochfrequenten Ortsfrequenzenbereich haben, um etwaige Einflüsse der Oberflächenrauheit auf die Schichtspannungen innerhalb der Beschichtungen 46, 47 bzw. deren Kompensation zu minimieren.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Kantenverformung durch das Vorhandensein der funktionalen Beschichtung auf dem Substrat des optischen Elements hervorgerufen wird. Zu dieser Kantenverformung können auch Spannungen zwischen einer optisch wirkenden Beschichtung und einer polierbaren Beschichtung als übereinander angeordnete Teilbeschichtungen der funktionalen Beschichtung beitragen, die ebenfalls durch die Beschichtung der angrenzenden Seiten kompensiert werden kann. Unter Umständen kann der Beitrag zur Kantenverformung überwiegend von den Spannungen zwischen polierbarer Beschichtung und darüber angeordneter optische wirkender Beschichtung stammen. In solchen Fällen kann die polierbare Schicht in Bezug auf die Korrektur der Kantenverformung auch als Fortsetzung des Substrats betrachtet werden und zur Spannungskompensation im Kantenbereich insbesondere der durch das Material der polierbaren Schicht gebildete Bereich der an die verformte Kante angrenzenden Seite mit eine kompensierenden Beschichtung, bevorzugt aus dem Material der optisch wirkenden Beschichtung versehen werden. Umgekehrt kann in den Fällen, in denen bei einer optisch wirkenden Beschichtung und einer polierbaren Beschichtung die Kantenverformung primär auf der Spannung der polierbaren Beschichtung beruht, in Bezug auf die Spannungskompensation und Korrektur der Kantenverformung die optisch wirkende Beschichtung als Teil der funktionalen Beschichtung vernachlässigt werden.
Im in 4a dargestellten Beispiel wurde die Beschichtung 48 auf der dritten Seite 44 des Substrates 41 so ausgelegt, dass die Dicke und die Spannung der Beschichtung 48 im wesentlichen identisch mit der Dicke und der Spannung in der funktionalen Beschichtung 46 auf der ersten Seite 42 ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden, bei denen zwischen der funktionalen Beschichtung 46 und dem Substrat 41 spezielle spannungsreduzierende Schichten vorgesehen werden, wird hier durch die Beschichtung 48 auf der gegenüberliegenden Seite 44 die durch die funktionale Beschichtung 46 hervorgerufene globale Krümmung des optischen Elementes 40 kompensiert. Es ist aber ebenso möglich, die Kompensation der Verformung im Kantenbereich durch Beschichtung der angrenzenden Seite mit einer globalen Spannungskompensation über das gesamte optische Element durch eine oder mehrere spannungskompensierende Schichten zwischen Substrat und optisch wirkender Beschichtung, bevorzugt zwischen polierbarer Beschichtung und optisch wirkender Beschichtung zu kombinieren.
Die Verformungen im Bereich der Kante 45, der in 4b vergrößert dargestellt ist, wird durch die Beschichtung 47 der zweiten Seite 43 weitestgehend kompensiert. Dazu wurden die Dicke t₂ und die Spannung σ₂ der Beschichtung 47 der zweiten Seite 43 so gewählt, dass in Verbindung mit der Dicke t₁ und der Spannung σ₁ der funktionalen Beschichtung 46 der ersten Seite 42 die Bedingung t₁·σ₁/t₂·σ₂ = X erfüllt wird, mit X einem Wert zwischen 0,8 und 5,0, bevorzugt zwischen 1,2 und 3,0, besonders bevorzugt zwischen 1,4 und 1,8. Um einen Korrektureffekt zu erreichen, sollte die Beschichtung 47 eine geringere Dicke als die funktionale Beschichtung 46 aufweisen, wenn in beiden Schichten vergleichbare Spannungen herrschen. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Spannungen in den beiden Schichten gleichartig sind, das heißt beispielsweise in beiden Schichten Zugspannungen auftreten oder in beiden Schichten Druckspannungen auftreten. Im in 4b dargestellten Beispiel handelt es sich in beiden Schichten um Zugspannungen. Die besonders bevorzugten Werte für X gelten insbesondere für optische Elemente, bei denen die erste Seite 42 und die zweite 43 mehr oder weniger senkrecht aufeinander stehen bzw. die Fläche der ersten Seite 42 nicht zu stark gekrümmt ist bzw. die funktionale Beschichtung 46 über die Fläche der ersten Seite 42 keine zu großen Dickenschwankungen aufweist. Bei optischen Elementen, deren Querschnitt zu stark von einer Rechteckform abweicht, kann es vorkommen, dass der Wert für X etwas nach oben oder unten korrigiert werden muss, um eine optimale Kompensation der Verformung zu erreichen.
Insbesondere wenn für die Beschichtung 47 und/oder 48 andere Materialien gewählt werden als für die funktionale Beschichtung 46, sollte bei der Wahl der Parameter der jeweiligen Schichtdicke die Betriebstemperatur berücksichtigt werden, bei der das jeweilige optische Element eingesetzt wird, da durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten zusätzliche Spannungen und damit auch Verformungen induziert werden können. Bevorzugt sollten die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Beschichtungen auch auf den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Substratmaterials abstimmt sein und berücksichtigt werden, bei welchen Temperaturen das optische Element eingesetzt werden soll. So kann man beispielsweise in EUV-Lithographievorrichtungen von Temperaturunterschieden von bis zu etwa 80 K zwischen Ruhe- und Betriebstemperatur ausgehen.
Bei Kantenverformungen, die überwiegend auf thermisch induzierten Spannungen beruhen, ist bevorzugt der Wärmeausdehnungskoeffizient sowohl der funktionalen Beschichtung als auch der Beschichtung der zweiten Seite entweder größer oder kleiner ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrats. Je größer dabei der Unterschied der zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Beschichtung der zweiten Seite und des Substrats ist, desto besser können bereits mit geringen Dicken der Beschichtung der zweiten Seite Kantenverformungen ausgeglichen werden.
Bei Kantenverformungen, die überwiegend durch intrinsische Spannungen hervorgerufen werden, die auf den jeweiligen Beschichtungsverfahren für die funktionale Beschichtung beruhen, ist bevorzugt der Wärmeausdehnungskoeffizient der Beschichtung der zweiten Seite ungefähr gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrats. Auch für den Fall von überwiegend thermisch induzierten Kantenverformungen kann der Unterschied zwischen dem Wärmekoeffizienten der Beschichtung der zweiten Seite und dem Wärmekoeffizienten des Substrats eher gering gewählt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Beschichtung der zweiten Seite dadurch dicker sein kann und folglich größere Fertigungstoleranzen erlauben kann.
In weiteren Varianten, bei denen die Kantenverformung überwiegend auf wachstumsbedingten Schichtspannungen in der funktionalen Beschichtung beruhen, weist der Wärmeausdehnungskoeffizient der Beschichtung der zweiten Seite vorteilhafterweise das gleiche Vorzeichen wie der Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrats auf, um den Einfluss möglicher zusätzlicher thermisch induzierter Schichtspannungen zu reduzieren und die Kantenverformung möglichst gut kompensieren zu können. Bevorzugt ist zusätzlich der Wärmeausdehnungskoeffizient der Beschichtung der zweiten Seite ungefähr gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrats, um diesen Effekt zu verstärken.
Typische Wärmeausdehungskoeffizienten liegen beispielsweise im Bereich von ca. 8·10^–6 K^–1 für Molybdän-Silizium-Viellagensysteme, von ca. 0,5·10^–6 K^–1 für Quarzglas, von ca. 2,6·10^–6 K^–1 für Silizium, von ca. 23·10^–6 K^–1 für Aluminium, wobei der Wert bei Aluminiumlegierungen, insbesondere mit Silizium deutlich geringer sein kann, von ca. 17·10^–6 K^–1 für Kupfer und zwischen ca. 11·10^–6 K^–1 und ca. 25·10^–6 K^–1 für verschiedene Stahlsorten.
In 5 ist der Oberflächenverlauf einer funktionalen Beschichtung im Kantenbereich für zwei verschiedene optische Elemente dargestellt. Bei beiden optischen Elementen handelt es sich im dargestellten Beispiel um 3,25 mm × 3,25 mm Aluminiumsubstrate mit einer etwa 30 μm dicken funktionalen Beschichtung aus Nickelphosphorlegierung als Polierschicht, wie sie mit zusätzlicher hochreflektierender Beschichtung beispielsweise als Facette eines Facettenspiegels für die UV- oder EUV-Lithographie eingesetzt werden kann. Eines der beiden optischen Elemente weist zusätzlich eine Beschichtung an der zweiten Seite des Substrats auf, die an die erste Seite mit der funktionalen Beschichtung anstößt. Diese Beschichtung ist ebenfalls aus Nickelphosphorlegierung und hat eine Dicke von etwa 17 μm. Bei beiden optischen Elementen reichen die Beschichtungen bis an die gemeinsame Kante heran.
Dargestellt ist in 5 die Verformung der optischen Elemente senkrecht zur ersten Fläche mit der funktionalen Beschichtung. Dabei ist der Bereich von der Kante bis zur Mitte der optischen Elemente zu sehen. Die Kurve A entspricht einem optischen Element, bei dem auch die Seite, die mit der Seite, auf der sich die funktionale Beschichtung befindet, eine gemeinsame Kante hat, eine Beschichtung aufweist. Die Kurve B entspricht einem herkömmlichen optischen Element, bei der auf der angrenzenden Seite keine zusätzliche Beschichtung vorgesehen ist. Beim herkömmlichen optischen Element bewegt sich die Verformung im unmittelbaren Kantenbereich in der Größenordnung von einigen 10 nm. Dagegen liegt bei dem optischen Element, das eine zusätzliche Beschichtung auf der an die Seite mit der funktionalen Beschichtung angrenzenden Seite aufweist, die Verformung im Bereich von nur wenigen Nanometern. Die Reduzierung der Verformung im unmittelbaren Kantenbereich durch die zusätzliche Beschichtung der angrenzenden Seite ist daher beträchtlich. Die Verformung, die durch die funktionale Beschichtung auf dem Substrat hervorgerufen wird, wird fast vollständig kompensiert, was auch zu verbesserten Abbildungseigenschaften führt.
In 6 ist schematisch eine Spiegelsegmentanordnung 60 dargestellt, die aus vier Spiegelsegmenten 61 aufgebaut ist. Im hier dargestellten Beispiel handelt es sich um eine Spiegelsegmentanordnung für den EUV-Wellenlängenbereich. Aber auch Spiegel für andere Wellenlängenbereiche können als entsprechende Spiegelsegmentanordnung ausgebildet werden. Die Spiegelsegmente 61 weisen Fortsätze 62 auf, die der Befestigung und in manchen Ausführungsformen auch der Aktuierung der einzelnen Spiegelsegmente 61 dienen. Insbesondere in den Kantenbereichen 63, in denen die Spiegelsegmente 61 aneinander grenzen, können die in 6 dargestellten Beispiele von Spiegelsegmenten 61 als in erster Nahrung dreieckförmig angesehen werden. Die Seiten, die mit der Oberfläche der jeweiligen Spiegelsegmente 61 die Kantenbereiche 63 gemeinsam haben, weisen in den hier dargestellten Beispiel eine Beschichtung auf, um die durch eine etwaige funktionale Beschichtung auf der Oberfläche der Spiegelsegmente 61 hervorgerufene Deformation in den Kantenbereichen 63 zu kompensieren. Die Spiegelsegmente 61 werden insbesondere zur Mitte hin der Spiegelanordnung 60 auch über ihre Kantenbereiche 63 hinweg bei Lithographiebetrieb mit EUV-Strahlung ausgeleuchtet, so dass sich Deformationen in diesem Bereich sehr störend auf die Abbildungseigenschaften der Spiegelsegmentanordnung 60 auswirken würden.
Die Deformationen aufgrund von Beschichtungen bei im Wesentlichen dreieckförmigen Spiegelsegmenten sind genauer untersucht worden. Die Ergebnisse sind in den 7a bis 7c dargestellt. Es wurden Substrate aus titandotiertem Quarzglas einer Dicke von 50 mm untersucht. Bei dem in 7a dargestellten optischen Element war dessen Oberfläche 70 mit einer funktionalen Beschichtung für den EUV-Wellenlängenbereich versehen, nämlich einem Viellagensystem auf der Basis von Molybdän und Silizium. Bei einer Dicke der funktionalen Beschichtung von 500 nm und einer Schichtspannung von 100 MPa ergibt sich eine Wirkgröße σ·d von 50 MPa·μm. Ausgehend von der Höhe der Spiegeloberfläche 70 in ihrem Mittelpunkt als Nullwert ergeben sich zu den Kanten hin Deformationen von bis zu –9,69 nm.
Das Spiegelsegment, dessen Deformationen in 7b dargestellt sind, weist lediglich auf den Seiten 71 und 72 bzw. der verdeckt liegenden dritten Seitenfläche 73 eine Beschichtung auf. Die Beschichtung wurde so gewählt, dass dessen Wirkgröße nur halb so groß ist wie die Wirkgröße der Schichtspannung der funktionalen Beschichtung, nämlich 25 MPa·μm. Dabei bilden sich Deformationen auf der unbeschichteten Spiegeloberfläche 70 von insbesondere im Bereich der gemeinsamen Kante mit den Seitenflächen 71, 72, 73 bis zu 7,83 nm aus.
Kombiniert man nun die funktionale Beschichtung auf der Oberfläche 70 mit der zusätzlichen Beschichtung der Seitenflächen 71, 72, 73 (siehe 7c), kann die Deformation im Kantenbereich deutlich reduziert werden, nämlich auf lediglich –1,89 nm im Maximum verglichen mit dem Nullwert in der Mitte der Oberfläche 70. Dies entspricht einer Reduzierung der Deformation der Oberfläche 70 im Kantenbereich um einen Faktor von mehr als 5 verglichen mit einem Spiegelsegment, das nur eine funktionale Beschichtung, aber keine Seitenbeschichtung aufweist (siehe 7a). Besonders bevorzugte Wirkgrößenverhältnisse von funktionaler Beschichtung zu Seitenbeschichtung liegen bei diesen im Wesentlichen dreieckförmig Elementen bei ca. 1,3 bis 2,0. Das oder die Materialien für die Beschichtung der Seitenflächen lassen sich im Rahmen der vorgegebenen Wirkgröße beliebig wählen, so dass Materialien vorrangig danach ausgewählt werden können, ob sie kostengünstig zur Verfügung stehen und mit möglichst wenig Aufwand durch übliche Beschichtungsverfahren aufgebracht werden können.
Ein besonderer Vorteil nicht nur bei Spiegelsegmenten besteht darin, dass die Beschichtung der Seitenflächen nach der Beschichtung mit der funktionalen Beschichtung durchgeführt werden kann, so dass nach diesem ersten Beschichtungsschritt eine konkrete Vermessung der tatsächlich auftretende Deformationen im Kantenbereich durchgeführt werden kann und in Kenntnis der Messergebnisse die Beschichtung der Seitenflächen im Hinblick insbesondere auf ihre Wirkgröße besser optimiert werden kann.
Bei den in 7a und 7c dargestellten Beispielen war jeweils die gesamte Oberfläche 70 mit der funktionellen Beschichtung versehen. Bei den in den 7b und 7c dargestellten Beispielen waren auch die Seitenflächen 71, 72, 73 vollständig mit der zusätzlichen Beschichtung versehen. Es sei darauf hingewiesen, dass bereits bei Beschichtung der Seitenflächen aus im Kantenbereich eine zielgerichtete Kompensation der Kantendeformation aufgrund der funktionalen Beschichtung erreicht werden kann.
Über die vorgeschlagene zusätzliche Beschichtung optischer Elemente, die für den Einsatz in Transmission oder Reflexion ausgelegt sein können, lassen sich Verformungen aufgrund der funktionalen Beschichtung auf dem Substrat auf einfache Weise wirkungsvoll korrigieren.
Bezugszeichenliste

1: Kollektor
2: Plasma
3: Laser
4: Zwischenfokus
5: Blende
6: Infrarotstrahlung
7: UV-Strahlung
8: EUV-Strahlung
11: Beleuchtungssystem
12: Faltspiegel
13: Retikel
16: Feldfacettenspiegel
17: Pupillenfacettenspiegel
18, 19: Facette
30: optisches Element
31: Substrat
32: erste Seite
33: zweite Seite
34: dritte Seite
35: Kante
36: funktionale Beschichtung
37: polierbare Beschichtung
38: optisch wirkende Beschichtung
40: optisches Element
41: Substrat
42: erste Seite
43: zweite Seite
44: dritte Seite
45: Kante
46: funktionale Beschichtung
47: zweite Beschichtung
48: dritte Beschichtung
60: Spiegelsegmentanordnung
61: Spiegelsegment
62: Befestigungsfortsatz
63: Seitenbeschichtung
70: Oberfläche
71, 72: Seitenfläche
100: Lithographievorrichtung
102: Laserquelle
104: Kondensorlinse
106: Plasma
108: Zufuhr
110: Kollektorspiegel
111: Blende
112: Spiegel
114: Feldfacettenspiegel
116: Pupillenfacettenspiegel
118: Spiegel
120: Spiegel
122: Planspiegel
124: Retikel
126: Scanrichtung
128: Projektionsobjektiv
130: Wafer

Claims

Optisches Element für die UV- oder EUV-Lithographie, das auf einer ersten Seite eines Substrats eine funktionale Beschichtung aufweist, wobei das Substrat eine zweite Seite aufweist, die eine gemeinsame Kante mit der ersten Seite hat und eine Beschichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke t₂ und die Spannung σ₂ der Beschichtung (47) der zweiten Seite (33, 43) so gewählt sind, dass in Verbindung mit der Dicke t₁ und der Spannung σ₁ der funktionalen Beschichtung (36, 46) der ersten Seite (32, 42) die Bedingung
erfüllt wird, mit X einem Wert zwischen 0,8 und 5,0.
Optisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionale Beschichtung (36, 46) als optisch wirkende Beschichtung und/oder polierbare Beschichtung ausgebildet ist.
Optisches Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionale Beschichtung (36, 46) der ersten Seite (32, 42) und/oder die Beschichtung (47) der zweiten Seite (33, 43) sich bis zur gemeinsamen Kante (35, 45) erstrecken.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Material und/oder Dicke der Beschichtung (47) der zweiten Seite (33, 43) derart sind, dass sowohl in der funktionalen Beschichtung (36, 46) der ersten Seite (32, 42) als auch in der Beschichtung (47) der zweiten Seite (33, 43) jeweils Zugspannungen oder Druckspannungen vorliegen.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass X einen Wert zwischen 1,2 und 3,0, bevorzugt zwischen 1,4 und 1,8 aufweist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung σ₂ der Beschichtung (47) der zweiten Seite (33, 43) gleich der Spannung σ₁ der funktionalen Beschichtung (36, 46) der ersten Seite (32, 42) gewählt ist, so dass die Bedingung
erfüllt wird, mit X einem Wert zwischen 0,8 und 5,0, bevorzugt zwischen 1,2 und 3,0, besonders bevorzugt zwischen 1,4 und 1,8.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Substrat (31, 41) eine dritte Seite (34, 44) aufweist, die der ersten Seite (32, 42) gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Seite (34, 44) eine Beschichtung (48) aufweist.
Optisches Element nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke t₃ und die Spannung σ₃ der Beschichtung der dritten Seite derart sind, dass das Produkt aus Dicke t₃ und Spannung σ₃ der Beschichtung (48) der dritten Seite (34, 44) gleich dem Produkt aus Dicke t₁ und Spannung σ₁ der funktionalen Beschichtung (36 46) der ersten Seite (32, 42) ist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient sowohl der funktionalen Beschichtung (36, 46) als auch der Beschichtung (47) der zweiten Seite (33, 43) größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrats (31, 41).
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient sowohl der funktionalen Beschichtung als auch der Beschichtung (47) der zweiten Seite (33, 43) kleiner ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrats (31, 41).
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der Beschichtung (47) der zweiten Seite (33, 43) ungefähr gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrats (31, 41) ist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der Beschichtung (47) der zweiten Seite (33, 43) das gleiche Vorzeichen wie der Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrats (31, 41) aufweist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (47) der zweiten Seite (33, 43) ein oder mehrere Materialien aus der Gruppe amorphes Silizium, Nickel-Phosphor-Legierung, diamantartiger Kohlenstoff, Molybdän, Siliziumdioxid aufweist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (31, 41) aus einem Material aus der Gruppe Kupfer, Kupferlegierung, Aluminium, Aluminiumlegierung, Aluminium-Silizium-Legierung, Quarzglas, dotiertes Quarzglas, titandotiertes Quarzglas, Glaskeramik, Kalziumfluorid, Siliziumkarbid, Silizium-Siliziumkarbid, Silizium ist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es als Facette (18, 19) eines Facettenspiegels (16, 17, 114, 116) oder als Spiegelsegment (61) einer Spiegelsegmentanordnung (60) ausgebildet ist.
Beleuchtungssystem für eine UV- oder EUV-Lithographievorrichtung mit einem optischen Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15.
Lithographievorrichtung für den ultravioletten oder extrem ultravioletten Wellenlängenbereich mit einem optischen Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15.