DE102008040964A1

DE102008040964A1 - Entfernen reflektierender Schichten von EUV-Spiegeln

Info

Publication number: DE102008040964A1
Application number: DE102008040964A
Authority: DE
Inventors: Martin Weiser; Ulrich Andiel; Olaf Bork
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2010-02-11
Anticipated expiration: 2028-08-05
Also published as: US20100027106A1; US7919004B2; DE102008040964B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen mindestens einer reflektierenden Schicht (4a, 4b) von einem optischen Element (1) für die EUV-Lithographie, wobei das optische Element (1) ein Substrat (2) und eine Zwischenschicht (6) zwischen dem Substrat (2) und der mindestens einen reflektierenden Schicht (4a, 4b) aufweist. Das Verfahren umfasst: Abätzen der mindestens einen reflektierenden Schicht (4a, 4b) bis zur Zwischenschicht (6) mittels eines Ätzgases (7), wobei das Material der Zwischenschicht (6) nicht mit dem Ätzgas (7) reagiert und wobei die Zwischenschicht (6) nach dem Abätzen eine Oberflächenrauigkeit von weniger als 0,5 nm rms, bevorzugt von weniger als 0,2 nm rms, insbesondere von weniger als 0,1 nm rms aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein optisches Element (1) zur Reflexion von Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich, umfassend: ein Substrat (2), mindestens eine reflektierende Schicht (4a, 4b), sowie eine Zwischenschicht (6), die zwischen dem Substrat (2) und der mindestens einen reflektierenden Schicht (4a, 4b) angeordnet ist, wobei die Zwischenschicht (6) zumindest teilweise aus einem nicht mit einem Halogen oder einer Halogenverbindung als Ätzgas (7) reagierenden Material besteht, das insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Alkalihalogenide, Erdalkalihalogenide und Aluminiumoxid (Al2O3), und wobei die Zwischenschicht (6) eine Oberflächenrauigkeit von weniger als 0,5 nm rms, bevorzugt von weniger als 0,2 nm rms, insbesondere von ...

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen mindestens einer reflektierenden Schicht von einem optischen Element für die EUV-Lithographie. Die Erfindung betrifft weiterhin ein optisches Element zur Reflexion von Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich, umfassend: ein Substrat sowie mindestens eine reflektierende Schicht.
Zur Herstellung optischer Elemente für die EUV-Lithographie wird auf Substrate aus Materialien wie Zerodur, Clearceran oder ULE ein Schichtsystem mit einer Mehrzahl von reflektierenden Schichten aufgebracht. Diese reflektierenden Schichtsysteme bestehen typischer Weise aus Schichten aus chemischen Elementen mit niedriger Ordnungszahl wie Bor oder Silizium, die sich mit Schichten aus chemischen Elementen mit hoher Ordnungszahl wie Molybdän oder Ruthenium abwechseln. Die Herstellung optischer Elemente für die EUV-Lithographie ist aufgrund der erforderlichen Genauigkeit bei deren Fertigung mit erheblichen Kosten verbunden, deren Lebensdauer ist jedoch begrenzt: Beispielsweise kann die reflektierende Beschichtung durch Langzeitbestrahlung in einer Projektionsbelichtungsanlage oder durch Fehler während des Beschichtungsvorgangs degradieren, so dass die optischen Eigenschaften des optischen Elements nicht mehr den für den Betrieb notwendigen Anforderungen genügen und eine Nachbehandlung erforderlich wird, z. B. indem die reflektierenden Schichten abgetragen werden und ein neues Schichtsystem auf das Substrat aufgebracht wird.
Problematisch ist hierbei, dass reflektive optische Elemente für EUV-Anwendungen auf Grund der geringen Wellenlänge von ca. λ = 13 nm, unter denen sie üblicherweise betrieben werden, eine hohe Glattheit der Substratoberfläche benötigen, auf die das neue Schichtsystem aufgebracht werden soll. Diese Glattheit sollte sowohl in der Form (Passe – engl. „figure”), d. h. bei niederfrequenten Ortsfrequenzen bei mehr als 1 mm^–1, im mittelfrequenten Bereich, d. h. bei Ortsfrequenzen zwischen ca. 1 μm^–1 und 1 mm^–1 (medium spatial frequency range, MSFR), sowie im hochfrequenten Bereich (high spatial frequency range, HSFR) bei Ortsfrequenzen zwischen ca. 0,01 μm^–1 und 1 μm^–1 vorliegen.
Die Erhaltung der Glattheit der Substratoberfläche bei der Wiederaufbereitung zu erhalten ist schwierig, da sich die EUV-Reflexionsschichten nur mit erheblichem Polier- und/oder Ätzaufwand beseitigen lassen, wozu in der Regel die Halterungen und die Positionssysteme vorher von den optischen Elementen entfernt werden müssen. Die Polier- bzw. Ätzbehandlung führt in der Regel insbesondre dazu, dass sich die Passe des optischen Elements bzw. des Substrats verändert, so dass dieses wieder vollständig neu hergestellt werden muss.
Um die oben genannten Probleme zu vermeiden und optische Elemente nach ihrer regulären oder irregulären Betriebszeit (d. h. bei Fehlern während der Beschichtungsphase) unter Einhaltung einerseits ihrer Passe-Eigenschaften und andererseits der Erhaltung ihrer bautechnischen Eigenschaften wieder in den Nutzkreislauf einzuführen, sind in der Literatur verschiedene Vorschläge gemacht worden.
Der Artikel „Recovery of Mo/Si multilayers coated LTEM substrate" von Pawitter J. S. Mangat et al., Proc. SPIE, vol. 4889 (2002), pp. 426–430, beschreibt ein Verfahren zum Entfernen von beschädigten reflektierenden Schichten aus Molybdän und Silizium von einem beschichteten Substrat aus einem Material mit niedrigem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, bei dem die Morphologie sowie die charakteristischen Eigenschaften des Substrats nicht beeinträchtigt werden sollen. Es wird vorgeschlagen, die Molybdän- bzw. Siliziumschichten mittels erhitzter Kalilauge (KOH) abzuätzen, wobei die Oberflächenrauhigkeit insbesondere bei Substraten mit niederigem thermischem Ausdehnungskoeffizienten teilweise stark zunimmt, so dass vorgeschlagen wird, nach dem Ätzen ggf. weitere Bearbeitungsschritte (Polieren etc.) an dem Substrat vorzunehmen, um wieder die gewünschte niedrige Oberflächenrauhigkeit herzustellen.
Der Artikel "Recovery of Multilager-Coated Zerodur and ULE Optics for Extreme-Ultraviolet Lithography by Recoating, Reactive Ion-Etching, and Wet-Chemical Processes" von Paul B. Mirkarimi et al., Applied Optics, Vol. 40, Issue 1, January 2001, pp. 62-70, beschreibt die Wiederherstellung von mit Mehrfachschichtsystemen beschichteten Substraten u. a. durch reaktives Ionenätzen oder durch nasschemische Prozesse. Beim reaktiven Ionenätzen mit Chlor als Ätzgas an einem Mo/Si-Mehrfachschichtsystem soll sich insbesondere bei Verwendung einer geringen Plasma-Leistung die Oberflächenrauhigkeit des Substrats nur geringfügig verändern. Auch beim Nassätzen von Mo/Be-Mehrfachsichten mit verdünnter Salzsäure (HCl) bzw. von Mo/Si-Mehrfachschichten unter Verwendung von Mo/Be-Schichten, die beim Nassätzen aufgelöst werden, um die Mo/Si-Mehrfachschichten mit abzulösen, sollen sich bei der Anwendung auf Substrate mit geringem Durchmesser gute Resultate erzielen lassen. Weiterhin wird die Verwendung einer Sperrschicht aus Kohlenstoff vorgeschlagen, um das Substrat während des Entfernens von Mo/Si-Mehrfachschichten beim Nassätzen mit Fluss- bzw. Salpeter-Säure (HF:HNO₃) nicht zu beschädigen.
Die US 2002/0063965 A1 schlägt ein Verfahren zum Wiederherstellen eines Substrats vor, bei dem zwischen dem Substrat und den reflektierenden Schichten eine Zwischenlage erzeugt wird, die mindestens eine Schicht aus Chrom und eine Schicht aus Scandium enthält und die beim Nassätzen in Salzsäure (HCl) aufgelöst wird, um die darüber liegenden Schichten mit abzulösen.
Die WO 97/31132 beschreibt ein Verfahren zum Trockenätzen, bei dem Mo/Si-Mehrfachschichten von superpoliertem Zerodur oder Quarzglas entfernt werden und bei dem unter geeignet gewählten Prozessbedingungen nur eine geringfügige Veränderung der Passe und der Oberflächenrauhigkeit des Substrats hervorgerufen wird. Der auf zwei Schritten basierende Ätzprozess entfernt zunächst eine Siliziumdioxid-Deckschicht mittels eines Fluor enthaltenden Ätzgases und nachfolgend die Molybdän- bzw. Silizium-Schichten mittels eines Chlor enthaltenden Ätzgases. Ein auf diese Weise behandeltes, neu beschichtetes Substrat soll dieselbe Reflektivität für senkrecht einfallendes Licht wie ein optisches Element mit einem neuen, d. h. unbehandelten Substrat aufweisen. Allerdings erhöht der Plasma-Ätzprozess die Oberflächenrauhigkeit des Substrats, falls die Oberfläche zu lange dem Ätzplasma ausgesetzt wird.
Auch bei dem letztgenannten Verfahren ist der Prozess, der zum Abtragen der Schichten in der Plasma-Ätzanlage abläuft, nicht vollständig homogen. Da das Ätzgas mit dem Substratmaterial reagiert, kommt es zu unregelmäßigem Abtrag auf dem Substrat, wodurch die Passe der Substratoberfläche nicht mehr erhalten werden kann. Als Passe oder Passflächenfehler wird hierbei die Abweichung einer optischen Oberfläche von der gewünschten Form bezeichnet, die als maximale Abweichung senkrecht zur Oberfläche in Längeneinheiten oder in Einheiten der bei der Messung verwendeten Wellenlänge angegeben wird. Weiterhin wird durch die Reaktion des Ätzgases mit dem Substratmaterial auch die Oberflächenrauhigkeit des Substrats im Mittel (rms-Wert „root mean square”) erhöht, was sich nachteilig auf die Reflexionseigenschaften des optischen Elements nach der erneuten Beschichtung auswirkt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie ein optisches Element für die EUV-Lithographie bereitzustellen, welches eine Erhaltung der Oberflächenrauhigkeit und der Passe der Substratoberfläche beim Abtrag von reflektierenden Schichten mittels eines Ätzgases erlaubt.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem das optische Element ein Substrat und eine Zwischenschicht zwischen dem Substrat und der mindestens einen reflektierenden Schicht aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Abätzen der mindestens einen reflektierenden Schicht bis zur Zwischenschicht mittels eines Ätzgases, wobei das Material der Zwischenschicht nicht mit dem Ätzgas reagiert und wobei die Zwischenschicht nach dem Abätzen eine Oberflächenrauhigkeit von weniger als 0,5 nm rms, bevorzugt von weniger als 0,2 nm rms, insbesondere von weniger als 0,1 nm rms aufweist.
Die Erfinder haben erkannt, dass beim Aufbringen einer nicht mit dem Ätzgas reagierenden Puffer- bzw. Zwischenschicht zwischen den reflektierenden Schichten und dem Substrat der Ätzprozess an der Zwischenschicht gestoppt werden kann, so dass die Passe des Substrats bzw. der Zwischenschicht im Wesentlichen erhalten bleibt. Die Zwischenschicht weist bereits vor dem Abätzen eine Oberflächenrauhigkeit von weniger als 0,5 nm rms auf, die durch den Ätzprozess nicht weiter erhöht wird. Es versteht sich, dass die Zwischenschicht typischer Weise unmittelbar auf dem Substrat aufgebracht wird und dass sie ggf. auch aus mehreren Einzel-Schichten aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut sein kann. Unter einer nicht mit dem Ätzgas reagierenden Schicht wird im Sinne dieser Anmeldung auch eine Schicht verstanden, deren Ätzrate für das Ätzgas um ein Vielfaches, z. B. ein Zehn- oder Hundertfaches geringer als die Ätzrate des Ätzgases an den reflektierenden Schichten ist.
Bei einer bevorzugten Variante wird das Abätzen mit einem Halogen oder einer Halogenverbindung als Ätzgas durchgeführt. Hierbei kann ausgenutzt werden, dass die für die reflektiven Schichten verwendeten Materialien typischer Weise flüchtige Halogenverbindungen unter standardmäßig vorliegenden Umgebungsbedingungen (Raumtemperatur, Standarddruck) bilden. Wenn nicht, sublimieren die verwendeten Materialien in Umgebungsbedingungen, in denen lokale Temperaturen von weniger als 300°C vorliegen, wie z. B. in Plasmaätzanlagen, die lokal arbeiten können.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante besteht die Zwischenschicht zumindest teilweise aus mindestens einem Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Alkalihalogenide, Erdalkalihalogenide und Aluminiumoxid (Al₂O₃). Diese Materialien reagieren nicht mit Halogenen oder Halogenverbindungen als Ätzgasen. Insbesondere Aluminiumoxid lässt sich sehr homogen auftragen und ist daher als Material für die Zwischenschicht besonders geeignet.
Bei einer bevorzugten Variante erfolgt das Abätzen durch Plasmaätzen in einer Plasma-Ätzanlage. Das Plasmaätzen darf nicht mit dem plasmaunterstützten reaktiven Ionenätzen („reactive ion etching”, RIE) verwechselt werden, wie es in der eingangs genannten WO 97/31132 beschrieben ist. Beim Plasmaätzen erfolgt der Materialabtrag durch eine chemische Reaktion, so dass dieser in der Regel isotrop und materialselektiv erfolgt. Im Gegensatz hierzu erfolgt der Materialabtrag beim plasmaunterstützten reaktiven Ionenätzen primär physikalisch, so dass dieses Verfahren in der Regel weniger materialselektiv ist sowie ggf. eine Anisotropie im Materialabtrag erzeugt.
Bei einer besonders bevorzugten Variante wird durch das Abätzen der Passformfehler der Zwischenschicht um weniger als 0,1 nm, bevorzugt um weniger als 0,05 nm verändert, so dass die Passe der Oberfläche der Zwischenschicht und damit die Passe des optischen Elements beim Abätzen im Wesentlichen erhalten bleibt. Der Erhalt der Passe wird hierbei dadurch ermöglicht, dass das Material der Zwischenschicht so gewählt ist, dass es nicht mit dem Ätzgas reagiert.
In einer weiteren vorteilhaften Variante wird die Zwischenschicht in einem vorausgehenden Schritt mit einer Dicke von weniger als 20 nm, bevorzugt von weniger als 10 nm, insbesondere von weniger als 5 nm auf das Substrat aufgebracht, bevor die reflektierende(n) Schichte(n) aufgebracht werden. Die Verwendung einer besonders dünnen Schicht ist vorteilhaft, weil sich diese mit größerer Homogenität und kleinerer absoluter Abweichung auftragen lässt als dies bei einer dickeren Schicht der Fall ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante wird die Zwischenschicht in einem vorausgehenden Schritt mit einer Homogenität von λ/1000, bevorzugt von λ/5000 bei einer Wellenlänge von λ = 632 nm auf das Substrat aufgebracht. Die Homogenität der Schicht wird hierbei als „peak-to-valley”-Wert bei der zur Messung verwendeten Laser-Wellenlänge von 632 nm gemessen. Eine hohe Homogenität der Zwischenschicht ist erforderlich, um die Form der Oberfläche der Zwischenschicht möglichst genau an die Form der Oberfläche des Substrats anzupassen. Es sollte hierbei ein Beschichtungsverfahren gewählt werden, welches eine möglichst homogene Aufbringung der Zwischenschicht erlaubt, wie z. B. Elektronenstrahl-Beschichten („e-beam-coating”), Ionenstrahl-Sputtern („Ion-Beam-Sputtering”) oder Magnetonsputtern.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante ist auf die mindestens eine reflektierende Schicht eine Abschlussschicht aufgebracht, wobei zum Abätzen der Abschlussschicht bevorzugt ein anderes Ätzgas als zum Abätzen der mindestens einen refkektierenden Schicht eingesetzt wird. Die Abschlussschicht dient dem Schutz der darunter liegenden reflektierenden Schichten und kann beispielsweise aus Siliziumdioxid (SiO₂) oder einem oxidationsresistentem Metall bestehen. Zum Entfernen der Abschlussschicht kann z. B. eine Fluorverbindung als Ätzgas verwendet werden, zum Entfernen der darunter liegenden reflektierenden Schichten eine Chlorverbindung.
Bei einer weiteren vorteilhaften Variante wird auf die Zwischenschicht in einem nachfolgenden Schritt mindestens eine reflektierende Schicht aufgebracht. Durch das Aufbringen eines reflektierenden Schichtsystems kann das optische Element wieder vollständig hergestellt werden, wobei im Idealfall die optischen Eigenschaften des wiederhergestellten optischen Elements sich nicht von den optischen Eigenschaften eines neu hergestellten optischen Elements unterscheiden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist realisiert in einem optischen Element der eingangs genannten Art, bei dem die Zwischenschicht zumindest teilweise aus einem nicht mit einem Halogen oder einer Halogenverbindung als Ätzgas reagierenden Material besteht, das insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Alkalihalogenide, Erdalkalihalogenide und Aluminiumoxid (Al₂O₃) und bei dem die Zwischenschicht eine Oberflächenrauhigkeit von weniger als 0,5 nm rms, bevorzugt von weniger als 0,2 nm rms, insbesondere von weniger also 0,1 nm rms aufweist. Eine solche niedrige Rauhigkeit der Zwischenschicht ermöglicht eine Reflektivität von mehr als 65% des einfallenden EUV-Lichts unter normalem Einfall.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform reagiert das Material der mindestens einer reflektierenden Schicht mit einem Halogen oder einer Halogenverbindung als Ätzgas, wobei das Material insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Molybdän (Mo), Silizium (Si), Ruthenium (Ru) und Bor (B). Zum Abätzen der reflektierenden Schichten ist es erforderlich, dass die verwendeten Schichtmaterialien mit dem Ätzgas zu flüchtigen Verbindungen reagieren, was z. B. bei den oben angegebenen, üblicherweise für EUV-Reflexionsschichten verwendeten Materialien der Fall ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Zwischenschicht eine Dicke von weniger als 20 nm, bevorzugt von weniger als 10 nm, insbesondere von weniger als 5 nm auf. Wie oben bereits dargestellt können dünne Schichten besonders homogen aufgetragen werden, wobei unter „homogen” sowohl eine gleichmäßige Dicke als auch Struktur verstanden wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Zwischenschicht einen Passformfehler von weniger als 0,5 nm, bevorzugt von weniger als 0,2 nm auf. Ein derart geringer Passformfehler ermöglicht es, eine hohe Abbildungsqualität des optischen Elements zu gewährleisten. Durch die Wahl eines für das Ätzgas inerten Schichtmaterials für die Zwischenschicht verändert sich der Passformfehler während des Abätzens um weniger als 0,1 nm, so dass selbst bei zwei- oder mehrmaliger Wideraufbereitung die Passe nahezu unverändert bleibt und die oben angegebenen Werte nicht übersteigt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Material des Substrats einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von höchstens |0,5 × 10^–7| 1/K in einem Intervall von 0°C bis 50°C auf. Zur Erzeugung eines solchen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten („coefficient of thermal expansion”, CTE) werden typischer Weise Glas- oder glaskeramische Materialien – z. B. ULE Glas, Clearceram oder Zerodur – verwendet. Glaskeramik-Materialien mit dem oben angegebenen, niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen in der Regel aus einer kristallinen Phase und eine Glas-Phase. Die kristalline Phase weist hierbei einen negativen Ausdehnungskoeffizienten auf, welcher durch den positiven Ausdehnungskoeffizienten der Glas-Phase gerade kompensiert werden kann. Bei Glas-Materialien mit einem niedrigen CTE handelt es sich in der Regel um dotierte Gläser, beispielsweise um TiO₂-dotiertes Quarzglas. Es versteht sich, dass alternativ auch undotiertes Glas, z. B. undotiertes Quarzglas („fused silica”), als Substratmaterial dienen kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Zwischenschicht eine Homogenität von λ/1000, bevorzugt von λ/5000 bei einer Wellenlänge von λ = 632 nm auf. Die hohe Homogenität der Zwischenschicht erhält die Oberflächenform des Substrats, so dass die Oberflächenform der Zwischenschicht praktisch mit der Oberflächenform des Substrats übereinstimmt.
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 zeigen:
1a–c schematische Darstellungen einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Elements vor, bei und nach der Wiederaufbereitung mittels einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
In 1a ist schematisch ein optisches Element 1 für die EUV-Lithographie, d. h. für einen Wellenlängenbereich, der typischer Weise zwischen 1 nm und 100 nm beträgt, gezeigt. Das optische Element 1 weist ein Substrat 2 aus Zerodur sowie ein Mehrfachschichtsystem 3 auf, das eine Mehrzahl von alternierenden, reflektierenden Schichten 4a, 4b aus Silizium bzw. aus Molybdän aufweist. Die Dicken sowie die Anzahl der Schichten 4a, 4b des Schichtsystems 3 sind hierbei so ausgelegt, dass sich bei einer Wellenlänge von λ = 13,4 nm die größtmögliche Reflektivität die einfallende Strahlung einstellt. Eine Abschlussschicht 5 aus Siliziumdioxid schützt die Schichten 4a, 4b des Mehrfachschichtsystems 3 vor der Umgebung. Das Mehrfachschichtsystem 3 kann auch eine oder mehrere (nicht gezeigte) Schichten aufweisen, die als Diffusionsbarrieren zwischen den alternierenden Schichten 4a, 4b dienen.
Es versteht sich, dass sowohl für das Substrat 2, die reflektierenden Schichten 4a, 4b als auch die Abschlussschicht 5 auch andere als die hier genannten Materialien verwendet werden können. So können für das Substrat 2 z. B. auch ULE oder Clearceram, die ebenfalls einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von höchstens |0,5 × 10^–7| 1/K in einem Intervall von 0°C bis 50°C aufweisen, oder dotierte oder undotierte Gläser, insbesondere Quarzglas, verwendet werden. Als Materialien für die reflektierenden Schichten 4a, 4b können alternativ beispielsweise Ruthenium oder Bor zum Einsatz kommen.
Das in 1a gezeigte optische Element 1 ist in einem Oberflächenbereich 5a beschädigt, da aufgrund lang anhaltender Bestrahlung in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage eine Delamination seiner Schichtstruktur eingesetzt hat. Das optische Element 1 wurde daher aus der Projektionsbelichtungsanlage ausgebaut und zur Wiederaufbereitung in eine Plasma-Ätzanlage (nicht gezeigt) verbracht, in der dieses zunächst einer Fluorverbindung, z. B. SF₆ oder CHF₃ als Ätzgas 7 ausgesetzt wird, um die Abschlussschicht 5 zu entfernen. Nach dem Abtragen der Abschlussschicht 5 werden in einem weiteren Schritt die reflektierenden Schichten 4a, 4b mit Hilfe von Chlorgas (Cl₂) oder einer Chlorverbindung wie BCl₃, CCl₄, etc. als Ätzgas 7 abgetragen, bis eine auf dem Substrat 2 aufgebrachte Zwischenschicht 6 erreicht wird. Das Material der Zwischenschicht 6 wurde derart gewählt, dass es nicht mit dem Ätzgas 7 reagiert, so dass dessen Ätzrate um mehr als das Hundertfache kleiner als die Ätzrate der reflektierenden Schichten 4a, 4b ist. Daher können die reflektierenden Schichten 4a, 4b vollständig abgetragen werden und der Ätzprozess wird an der Zwischenschicht 6 gestoppt, wie in 1b gezeigt ist.
Bei dem Ätzprozess handelt es sich um einen chemisch selektiven Plasma-Ätzprozess, d. h. einen Ätzprozess, der auf einer chemischen Reaktion mit der zu ätzenden Substanz basiert. Zum Entfernen der Abschlussschicht 5 kann aber auch ein nicht chemisch selektiver, physikalischer Ätzprozess wie z. B. plasmaunterstütztes reaktives Ionenätzen oder ein rein physikalischer Prozess wie z. B. Ionenstrahl-Sputtern mit Edelgasen (Ar, etc.) eingesetzt werden.
Die Oberfläche 6a der Zwischenschicht 6 weist eine Rauhigkeit von weniger als 0,25 nm rms auf, die sich beim Abtragen der reflektierenden Schichten durch den Ätzprozess nicht verändert hat. Weiterhin weist die Zwischenschicht 6 einen Passformfehler von weniger als 0,2 nm auf. Der Passformfehler hat sich hierbei durch den Ätzprozess um weniger als 0,1 nm, idealer Weise um weniger als 0,05 nm verändert.
Als nicht mit dem Ätzgas 7 reagierende Materialien für die Zwischensicht 6 können z. B. Alkalihalogenide, Erdalkalihalogenide oder Aluminiumoxid (Al₂O₃) zum Einsatz kommen. Diese Materialien sind gegenüber den zum Abtrag der reflektierenden Schichten 4a, 4b verwendeten Ätzgasen auf Chlor-Basis weitestgehend inert und können auch bei Einsatz anderer Halogene bzw. Halogenverbindungen als Ätzgase eingesetzt werden.
Die Zwischenschicht 6 muss auf dem üblicherweise superpolierten Substrat 2 mit einer hohen Homogenität aufgebracht werden, um die Form der Oberfläche 6a der Zwischenschicht 6 möglichst genau mit der Oberfläche 2a des Substrats 2 zur Übereinstimmung zu bringen. Insbesondere ist hierzu eine Homogenität („peak-to-valley”) der Zwischenschicht 6 von λ/1000, bevorzugt von λ/5000 bei einer Mess-Wellenlänge von λ = 632 nm der Zwischenschicht 6 erforderlich. Die erforderliche Homogenität kann erreicht werden, indem die Zwischenschicht 6 bei der Herstellung des optischen Elements 1 möglichst dünn aufgebracht wird, d. h. mit einer Dicke D von weniger als 20 nm. Hierbei hat sich gezeigt, dass Aluminiumoxid als Schicht-Material besonders vorteilhaft ist, da es sich besonders homogen auftragen lässt.
Wie in 1c gezeigt ist, wird in einem nachfolgenden Schritt auf die Oberfläche 6a der Zwischenschicht 6 wieder ein Mehrfachschichtsystem 3 mit einer Abschlussschicht 5 mit konventionellen Beschichtungsmethoden aufgebracht. Durch die Verwendung der Zwischenschicht 6 bei dem in 1a–c gezeigten Wiederaufbereitungsprozess wird am Ende ein optisches Element 1 erhalten, dessen optische Eigenschaften im Idealfall keinerlei Verschlechterung gegenüber einem neu hergestellten optischen Element aufweisen.
Obwohl das Wiederaufbereitungsverfahren oben im Zusammenhang mit einem planaren Substrat beschrieben wurde, versteht es sich, dass sich dieses Verfahren auch bei optischen Elementen mit anderen Oberflächenformen einsetzen lässt, beispielsweise bei optischen Elementen mit sphärischen, elliptischen, parabolischen oder allgemeinen asphärischen Oberflächengeometrien. Auch ist das oben beschriebene Verfahren nicht nur auf Halogene als Ätzgase und darauf abgestimmte Materialien für die Zwischenschicht begrenzt. Vielmehr können auch andere Ätzgase verwendet werden, die zwar mit den reflektierenden Schichten, nicht aber mit der Zwischenschicht eine chemische Reaktion eingehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2002/0063965 A1 [0008]
- WO 97/31132 [0009, 0016]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Recovery of Mo/Si multilayers coated LTEM substrate” von Pawitter J. S. Mangat et al., Proc. SPIE, vol. 4889 (2002), pp. 426–430 [0006]
- ”Recovery of Multilager-Coated Zerodur and ULE Optics for Extreme-Ultraviolet Lithography by Recoating, Reactive Ion-Etching, and Wet-Chemical Processes” von Paul B. Mirkarimi et al., Applied Optics, Vol. 40, Issue 1, January 2001, pp. 62-70 [0007]

Claims

Verfahren zum Entfernen mindestens einer reflektierenden Schicht (4a, 4b) von einem optischen Element (1) für die EUV-Lithographie, wobei das optische Element (1) ein Substrat (2) und eine Zwischenschicht (6) zwischen dem Substrat (2) und der mindestens einen reflektierenden Schicht (4a, 4b) aufweist, umfassend: Abätzen der mindestens einen reflektierenden Schicht (4a, 4b) bis zur Zwischenschicht (6) mittels eines Ätzgases (7), wobei das Material der Zwischenschicht (6) nicht mit dem Ätzgas (7) reagiert und wobei die Zwischenschicht (6) nach dem Abätzen eine Oberflächenrauhigkeit von weniger als 0,5 nm rms, bevorzugt von weniger als 0,2 nm rms, insbesondere von weniger als 0,1 nm rms aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Abätzen mit einem Halogen oder einer Halogenverbindung als Ätzgas (7) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Zwischenschicht (6) zumindest teilweise aus mindestens einem Material besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Alkalihalogenide, Erdalkalihalogenide und Aluminiumoxid (Al₂O₃)
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Abätzen durch Plasmaätzen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem durch das Abätzen der Passformfehler der Zwischenschicht (6) um weniger als 0,1 nm, bevorzugt um weniger als 0,05 nm verändert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zwischenschicht (6) in einem vorausgehenden Schritt mit einer Dicke von weniger als 20 nm, bevorzugt von weniger als 10 nm, insbesondere von weniger als 5 nm auf das Substrat (2) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zwischenschicht (6) in einem vorausgehenden Schritt mit einer Homogenität von λ/1000, bevorzugt von λ/5000 bei einer Wellenlänge von λ = 632 nm auf das Substrat (2) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem auf die mindestens eine reflektierende Schicht (4a, 4b) eine Abschlussschicht (5) aufgebracht ist, wobei zum Abätzen der Abschlussschicht (5) bevorzugt ein anderes Ätzgas (7) als zum Abätzen der mindestens einen reflektierenden Schicht (4a, 4b) eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem auf die Zwischenschicht (6) in einem nachfolgenden Schritt mindestens eine reflektierende Schicht (4a, 4b) aufgebracht wird.
Optisches Element (1) zur Reflexion von Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich, umfassend: ein Substrat (2) und mindestens eine reflektierende Schicht (4a, 4b), gekennzeichnet durch eine Zwischenschicht (6), die zwischen dem Substrat (2) und der mindestens einen reflektierenden Schicht (4a, 4b) angeordnet ist, wobei die Zwischenschicht (6) zumindest teilweise aus einem nicht mit einem Halogen oder einer Halogenverbindung als Ätzgas (7) reagierenden Material besteht, das insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Alkalihalogenide, Erdalkalihalogenide und Aluminiumoxid (Al₂O₃), und wobei die Zwischenschicht (6) eine Oberflächenrauhigkeit von weniger als 0,5 nm rms, bevorzugt von weniger als 0,2 nm rms, insbesondere von weniger als 0,1 nm rms aufweist.
Optisches Element nach Anspruch 10, bei dem das Material der mindestens einen reflektierenden Schicht (4a, 4b) mit einem Halogen oder einer Halogenverbindung als Ätzgas reagiert, wobei das Material insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Molybdän (Mo), Silizium (Si), Ruthenium (Ru) und Bor (B).
Optisches Element nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die Zwischenschicht (6) eine Dicke von weniger als 20 nm, bevorzugt von weniger als 10 nm, insbesondere von weniger als 5 nm aufweist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die Zwischenschicht (6) einen Passformfehler von weniger als 0,5 nm, bevorzugt von weniger als 0,2 nm aufweist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem das Material des Substrats (2) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von höchstens |0,5 × 10^–7| 1/K in einem Intervall von 0°C bis 50°C aufweist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem die Zwischenschicht (6) eine Homogenität von λ/1000, bevorzugt von λ/5000 bei einer Wellenlänge von λ = 632 nm aufweist.