DE102009029121A1

DE102009029121A1 - Generator für atomaren Wasserstoff

Info

Publication number: DE102009029121A1
Application number: DE102009029121A
Authority: DE
Inventors: Holger Fischer; Dirk Heinrich Ehm; Stefan-Wolfgang Schmidt
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2010-07-22

Abstract

Insbesondere für die Reinigung von kontaminierten Oberflächen von Komponenten von EUV-Lithographievorrichtungen wird ein Generator (200) für atomaren Wasserstoff vorgeschlagen, der ein Gefäß (202) mit einem Gaseinlass (216), um molekularen Wasserstoff einzuleiten, und einem Gasauslass (218) aufweist, wobei außerhalb des Gefäßes (202) eine UV-Strahlungsquelle (208) angeordnet ist und das Gefäß (202) derart ausgebildet ist, dass UV-Strahlung (210) in das Gefäßinnere (206) dringen kann. Durch die Bestrahlung des molekularen Wasserstoffs (212) mit UV-Strahlung, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 270 nm bis 300 nm, wird durch Homolyse atomarer Wasserstoff (214) gebildet.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Generator für atomaren Wasserstoff und eine EUV-Lithographievorrichtung mit einem solchen Generator. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Generieren von atomarem Wasserstoff sowie auf ein Verfahren zum Reinigen einer kontaminierten Oberfläche einer Komponente einer EUV-Lithographievorrichtung mit atomarem Wasserstoff.
In EUV-Lithographievorrichtungen werden zur Lithographie von Halbleiterbauelementen reflektive optische Elemente für den extremen ultravioletten (EUV) bzw. weichen Röntgenwellenlängenbereich (z. B. Wellenlängen zwischen ca. 5 nm und 20 nm) wie etwa Photomasken oder Mehrlagenspiegel eingesetzt. Da EUV-Lithographievorrichtungen in der Regel mehrere reflektive optische Elemente aufweisen, müssen diese eine möglichst hohe Reflektivität aufweisen, um eine hinreichend hohe Gesamtreflektivität sicherzustellen. Die Reflektivität und die Lebensdauer der reflektiven optischen Elemente kann durch Kontamination der optisch genutzten reflektiven Fläche der reflektiven optischen Elemente, die aufgrund der kurzwelligen Bestrahlung zusammen mit Restgasen in der Betriebsatmosphäre entsteht, reduziert werden. Da üblicherweise in einer EUV-Lithographievorrichtung mehrere reflektive optische Elemente hintereinander angeordnet sind, wirken sich auch schon geringere Kontaminationen auf jedem einzelnen reflektiven optischen Element in größerem Maße auf die Gesamtreflektivität aus.
Häufig werden kontaminierte Oberflächen von reflektiven optischen Elementen oder anderen Komponenten einer EUV-Lithographievorrichtung mit Hilfe von atomarem Wasserstoff gereinigt. Dabei wird meistens mithilfe von Glühkathoden, d. h. geheizte Oberflächen, oft in der Form von Glühdrähten, die über Glühemission Elektronen emittieren, molekularer Wasserstoff in atomaren Wasserstoff aufgespalten. Für die Reinigung von Oberflächen empfindlicher Komponenten, wie etwas reflektiver optischer Elemente, führt diese Art der Generierung atomaren Wasserstoffs zu mehreren Problemen. Zum einen kann der Hitzeeintrag durch den Glühdraht, der wegen der hohen Reaktivität des atomaren Wasserstoffs vorzugsweise nah an der zu reinigenden Oberfläche angeordnet werden sollte, die benachbarten Komponenten schädigen. Dies ist z. B. bei vielen Mehrlagenspiegeln ein Problem, bei denen der Hitzeeintrag zu einer Veränderung der Mehrlagenstruktur und damit der optischen Eigenschaften, insbesondere der Reflektivität führt. Zum anderen entstehen bei der Aufspaltung über Glühemission auch ionisierte Teilchen, die bei Auftreffen auf der zu reinigenden Oberfläche zu Sputtereffekten führen können, wodurch die Oberfläche geschädigt werden kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass auch Material des Glühdrahtes in die Gasphase übergehen kann, das sich anschließend auf der zu reinigenden Oberfläche niederschlägt und damit zu erneuter Kontamination der Oberfläche führt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Möglichkeit der Generierung atomaren Wasserstoffs aufzuzeigen, die sich insbesondere im Rahmen der Reinigung kontaminierter Oberflächen einsetzen lässt.
Diese Aufgabe wird durch einen Generator für atomaren Wasserstoff gelöst, der ein Gefäß mit einem Gaseinlass, um molekularen Wasserstoff einzuleiten, und einen Gasauslass aufweist, wobei außerhalb des Gefäßes eine UV-Strahlungsquelle angeordnet ist und das Gefäß derart ausgebildet ist, dass UV-Strahlung in das Gefäßinnere dringen kann.
Es hat sich herausgestellt, dass durch die Aufspaltung molekularen Wasserstoffs in atomaren Wasserstoff mit Hilfe von Bestrahlung von UV-Strahlung sowohl die Temperatur in der Umgebung der Zone, in der die Aufspaltung geschieht, verglichen zur Glühemission verringert wird, als auch die Gefahr, den atomaren Wasserstoff mit Glühdrahtmaterial zu verunreinigen. Dadurch können auch temperaturempfindliche Oberflächen, wie etwa die Oberflächen von reflektiven optischen Elementen für die EUV-Lithographie, mit einer reduzierten Wahrscheinlichkeit der Beschädigung und Verschmutzung mittels im genannten Generator generiertem atomaren Wasserstoff von Kontamination gereinigt werden. Diese Wahrscheinlichkeit wird zusätzlich dadurch weiter reduziert, dass die Aufspaltung im Wesentlichen innerhalb eines separaten Gehäuses stattfindet.
Ferner wird diese Aufgabe durch eine EUV-Lithographievorrichtung mit einem derartigen Generator gelöst.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Generieren von atomarem Wasserstoff gelöst, bei dem molekularer Wasserstoff mit UV-Strahlung bestrahlt wird.
Außerdem wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Reinigen einer kontaminierten Oberfläche einer Komponente einer EUV-Lithographievorrichtung gelöst, mit den Schritten:

– Aufspalten von molekularem Wasserstoff in atomaren Wasserstoff unter Bestrahlung mit UV-Strahlung;
– Beaufschlagen der kontaminierten Oberfläche mit dem durch UV-Bestrahlung erhaltenen atomaren Wasserstoff.

Bevorzugt wird zur Bestrahlung UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von 260 nm bis 400 nm, besonders bevorzugt 270 nm bis 300 nm eingesetzt. In diesem Wellenlängenbereich findet eine homolytische Zersetzung des molekularen Wasserstoffs in atomaren Wasserstoff statt, bei der der Anteil ionisierter Teilchen nahe null ist und auch der Wärmeeintrag in die zu reinigende Oberfläche auf ein Minimum reduziert wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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 erste Ausführungsform eines Generators für atomare Wasserstoff;
3a schematisch eine erste Variante einer zweiten Ausführungsform eines Generators für atomare Wasserstoff;
3b schematisch eine zweite Variante der zweiten Ausführungsform eines Generators für atomare Wasserstoff;
3c schematisch eine dritte Variante der zweiten Ausführungsform eines Generators für atomare Wasserstoff;
4 ein Flussdiagramm zu einer Ausführungsform des Verfahrens zum Generieren von atomaren Wasserstoff; und
5 ein Flussdiagramm zu einer Ausführungsform des Verfahrens zum Reinigen von kontaminierten Oberflächen.
In 1 ist schematisch eine EUV-Lithographievorrichtung 10 dargestellt. Wesentliche Komponenten sind das Strahlformungssystem 11, das Beleuchtungssystem 14, die Photomaske 17 und das Projektionssystem 20. Die EUV-Lithographievorrichtung 10 wird unter Vakuumbedingungen betrieben, damit die EUV-Strahlung in ihrem Inneren möglichst wenig absorbiert wird.
Als Strahlungsquelle 12 kann beispielsweise eine Plasmaquelle oder auch ein Synchrotron dienen. Die austretende Strahlung im Wellenlängenbereich von etwa 5 nm bis 20 nm wird zunächst im Kollimator 13b gebündelt. Außerdem wird mit Hilfe eines Monochromators 13a durch Variation des Einfallswinkels die gewünschte Betriebswellenlänge herausgefiltert. Im genannten Wellenlängenbereich sind der Kollimator 13b und der Monochromator 13a üblicherweise als reflektive optische Elemente ausgebildet. Kollimatoren sind häufig schalenförmig ausgebildete reflektive optische Elemente, um einen fokussierenden bzw. kollimierenden Effekt zu erreichen. An der konkaven Fläche findet die Reflexion der Strahlung statt, wobei zur Reflexion häufig kein Mehrlagensystem auf der konkaven Fläche verwendet wird, da ein möglichst breiter Wellenlängenbereich reflektiert werden soll. Das Herausfiltern eines schmalen Wellenlängenbandes durch Reflexion geschieht am Monochromator, oft mit Hilfe einer Gitterstruktur oder eines Mehrlagensystems.
Der im Strahlformungssystem 11 in Hinblick auf Wellenlänge und räumliche Verteilung aufbereitete Betriebsstrahl wird dann in das Beleuchtungssystem 14 eingeführt. Im in 1 dargestellten Beispiel weist das Beleuchtungssystem 14 zwei Spiegel 15, 16 auf, die im vorliegenden Beispiel als Mehrlagenspiegel ausgestaltet sind. Die Spiegel 15, 16 leiten den Strahl auf die Photomaske 17, die die Struktur aufweist, die auf den Wafer 21 abgebildet werden soll. Bei der Photomaske 17 handelt es sich ebenfalls um ein reflektives optisches Element für den EUV- und weichen Wellenlängenbereich, das je nach Herstellungsprozess ausgewechselt wird. Mit Hilfe des Projektionssystems 20 wird der von der Photomaske 17 reflektierte Strahl auf den Wafer 21 projiziert und dadurch die Struktur der Photomaske auf ihn abgebildet. Das Projektionssystem 20 weist im dargestellten Beispiel zwei Spiegel 18, 19 auf, die im vorliegenden Beispiel ebenfalls als Mehrlagenspiegel ausgestaltet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl das Projektionssystem 20 als auch das Beleuchtungssystem 14 ebenso jeweils nur einen oder auch drei, vier, fünf und mehr Spiegel aufweisen können.
Sowohl das Strahlformungssystem 11 als auch das Beleuchtungssystem 14 und das Projektionssystem 20 sind als Vakuumkammern ausgestaltet, da insbesondere die Mehrlagenspiegel 15, 16, 18, 19 nur im Vakuum betrieben werden können. Ansonsten würde sich auf ihrer reflektiven Fläche zu viel Kontamination ablagern, die zu einer zu starken Verschlechterung ihrer Reflektivität führen würde.
Um in situ, d. h. ohne Ausbau der jeweiligen Komponenten aus der EUV-Lithographievorrichtung 10, oder in operando, d. h. ohne Ausbau der jeweiligen Komponenten und während des Betriebs der EUV-Lithographievorrichtung 10, kontaminierte Oberflächen von Komponenten der EUV-Lithographievorrichtung 10 zu reinigen, sind in der EUV-Lithographievorrrichtung 10 mehrere Generatoren 22 bis 26 zum Generieren von atomarem Wasserstoff angeordnet. Im vorliegenden Beispiel sind alle Generatoren 22 bis 26 in der Nähe der optisch genutzten Oberfläche von reflektiven optischen Elementen angeordnet. Sie könnten aber genauso in der Nähe von anderen Oberflächen bzw. Komponenten angeordnet sein, bei denen die Notwendigkeit einer Reinigung von Kontamination entstehen könnte.
Im in 1 dargestellten Beispiel ist ein Generator 22 in der Nähe des Monochromators 13a im Strahlformungssystem 11, zwei Generatoren 23, 24 sind jeweils in der Nähe der Spiegel 15, 16 des Beleuchtungssystems 14 und zwei Generatoren 25, 26 sind jeweils in der Nähe der Spiegel 18, 19 des Projektionssystem 20 angeordnet, um falls erforderlich kontaminierte Oberfläche dieser Komponenten 13a, 15, 16, 18, 19 durch Beaufschlagung mit atomarem Wasserstoff zu reinigen. Eine Reinigung mittels atomaren Wasserstoffs ist z. B. möglich bei kohlenstoff- oder metallhaltiger Kontamination, da der atomare Wasserstoff u. a. mit Kohlenstoff oder Metall zu flüchtigen Verbindungen reagiert, die abgepumpt werden können.
Eine besondere, im vorliegenden Beispiel nicht dargestellte Variante der Anordnung eines Generators für atomaren Wasserstoff besteht darin, Generator und ggf. zu reinigenden Komponente gemeinsam einzuhausen, damit sie vakuumtechnisch von dem sie umgebenden Vakuum im wesentlichen getrennt sind. Dies hat nicht nur den Vorteil, dass weniger Kontaminanten bis zur jeweiligen Komponente vordringen können, sondern auch den Vorteil, dass verhindert wird, dass während eines Reinigungsvorgangs der atomare Wasserstoff nicht nur auf die Kontamination der zu reinigenden Oberfläche wirkt, sondern auch andere Oberflächen und Komponenten angreift und dadurch neue Kontaminanten generiert.
In 2 ist als Prinzipskizze eine erste Ausführungsform eines Generators 200 für atomaren Wasserstoff dargestellt. Der Generator 200 weist ein Gefäß 202 auf mit einem Gaseinlass 216, durch den molekularer Wasserstoff 212 in das Gefäß 202 eingeleitet werden kann. Außerhalb des Gefäßes 202 sind im vorliegenden Beispiel zwei UV-Strahlungsquellen 208 angeordnet. Dabei ist die Gefäßwand 204 derart ausgebildet, dass UV-Strahlung in das Gefäßinnere 206 eindringen kann. Das kann im einfachsten Falle beispielsweise dadurch erreicht werden, dass im Bereich der UV-Strahlungsquellen 208 Öffnungen in der Gefäßwand 204 vorgesehen sind. Es ist u. a. auch möglich, im Bereich der UV-Strahlungsquellen 208 Fenster in der Gefäßwand 204 vorzusehen, deren Material einen für die jeweilige Anwendung hinreichend hohen Anteil an UV-Strahlung 210 hindurchlässt, um einen hinreichend hohen Anteil an molekularen Wasserstoff 212 in atomaren Wasserstoff 214 umzuwandeln.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Generators 200 besteht darin, die gesamte Gefäßwand 204 aus für UV-Strahlung transparentem Material vorzusehen. Als vorteilhaft haben sich dabei Materialien auf der Basis von Siliziumdioxid erwiesen. Außer einer relativ geringen Absorption im ultravioletten Wellenlängenbereich sind sie relativ inert gegenüber atomarem Wasserstoff verglichen mit anderen Materialien. Besonders bevorzugt werden z. B. Quarz, Kieselglas und hochreines amorphes Siliziumdioxid. Dabei kann es sich sowohl um natürliches als auch um künstlich hergestelltes Siliziumdioxid handeln. Diese Materialien sind auch als Material für ein Fenster in der Gefäßwand 204 geeignet. Insbesondere bei UV-Strahlungsquellen, die als Dampfdrucklampen ausgestaltet sind, wird eine Ausführung ohne Öffnung für den Durchtritt der UV-Strahlung 210 in das Gefäßinnere 206 bevorzugt, um ein Verunreinigen des Wasserstoffs mit Gas aus der Dampfdrucklampe zu vermeiden.
Besonders bevorzugte UV-Strahlungsquellen 208 sind Strahlungsquellen, die im Wellenlängenbereich zwischen etwa 260 nm und etwa 400 nm, bevorzugt etwa 270 nm und etwa 300 nm emittieren. Dabei kann es sich um UV-Strahlungsquellen handeln, die ein im Wesentlichen kontinuierliches Spektrum insbesondere, aber nicht ausschließlich im genannten Wellenlängenbereich emittieren, wie u. a. Dampfdrucklampen oder dort eine oder mehrere Emissionslinien aufweisen, wie etwa Laser, Dioden oder manche Dampfdrucklampe. Insbesondere im genannten Wellenlängenbereich findet eine homolytische Zersetzung des molekularen Wasserstoffs 212 in atomaren Wasserstoff 214 statt. Bei der Homolyse wird nur in vernachlässigbarem Maße, im Idealfall keine kinetische Energie auf den atomaren Wasserstoff 214 übertragen. Daher führt derart erzeugter atomarer Wasserstoff 214, der aus dem Gefäß 202 über den Gasauslass 218 austritt, zu keinem nennenswerten Wärmeeintrag auf damit zu reinigende kontaminierte Oberflächen. Im Vergleich mit thermisch erzeugtem atomaren Wasserstoff ist der Wärmeeintrag deutlich reduziert.
Eine Ausführungsform des Verfahrens zum Generieren von molekularem Wasserstoff mithilfe des hier beschriebenen Generators ist als Flussdiagramm auch in 4 dargestellt. Demnach wird molekularer Wasserstoff mit UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von 270 nm bis 300 nm bestrahlt (Schritt 401). Dabei wird der bestrahlte molekulare Wasserstoff ganz überwiegend homolytisch in atomaren Wasserstoff aufgespalten (Schritt 403).
Über den in 2 dargestellten Generator lässt sich atomarer Wasserstoff mit einem geringeren Anteil an ionisierten Teilchen und eventuellen Kontaminanten bei geringeren Temperaturen als bei der Generierung über Glühemission zur Verfügung stellen. Der über überwiegend Homolyse hergestellte atomare Wasserstoff ist besonders für die Reinigung kontaminierter Oberflächen von Komponenten von EUV-Lithographievorrichtungen geeignet, bei denen es auf einen möglichst geringen Kontaminationsgrad ankommt und die temperaturempfindlich sein können. Bei entsprechendem Einbau des Generators in eine EUV-Lithographievorrichtung ist eine Reinigung von Oberflächen in situ oder sogar in operando mit dem homolytischen atomaren Wasserstoff möglich.
In 3a ist beispielhaft eine weitere Ausführungsform einen Generators 300 für atomaren Wasserstoff im Schnitt von oben dargestellt. Auch der Generator 300 weist ein Gefäß 302 auf, in das über einen in 3a nicht sichtbaren Gaseinlass molekularer Wasserstoff H₂ eingeleitet wird, damit er unter Einwirkung der UV-Strahlung der UV-Strahlungsquelle 312 in atomaren Wasserstoff H aufgespalten wird, der seinerseits über einen in 3a nicht sichtbaren Gasauslass z. B. mit einer zu reinigenden kontaminierten Oberfläche in Kontakt gebracht wird. Im in 3a dargestellten Beispiel ist die UV-Strahlungsquelle 312 als Dampfdrucklampe ausgebildet. Als anzuregende Substanz wurde Deuterium D₂ gewählt. Deuterium ist besonders bevorzugt, da es einen hohen Anteil an Emission im Wellenlängenbereich von etwa 270 nm bis 300 nm aufweist, in dem die Aufspaltung des Wasserstoffs ganz überwiegend homolytisch abläuft. Deuteriumleuchten sind günstig verfügbar und weisen eine ausreichende Leistung auf. Ferner ließe sich auch eine Quecksilberdampflampe einsetzen.
Um eine möglichst hohe Aufspaltungsrate von molekularem in atomaren Wasserstoff zu erreichen, ist die Deuteriumleuchte 312 derart ausgebildet, dass das Deuterium das Gefäß 302 über seinen gesamten Umfang umschließt. Somit wird erreicht, dass die von der Deuteriumleuchte 312 emittierte UV-Strahlung auf eine möglichst große Fläche einwirkt. Zusätzlich weist das Gefäß 302 einen rechteckigen Querschnitt auf. Dadurch wird das Verhältnis von Fläche zu Volumen des Gefäßinneren 306 maximiert und die UV-Strahlung der Deuteriumleuchte 312 besser genutzt.
Um die Effizienz des Generators 300 weiter zu erhöhen, weist er einen Spiegel 314 auf, der derart angeordnet ist, dass er die von der Deuteriumleuchte 312 emittierte UV-Strahlung in das Innere 306 des Gefäßes spiegelt. Es ist von Vorteil, wenn der Spiegel 314 das Gefäß 302 in Umfangrichtung über mindestens 270° umschließt, insbesondere wenn die UV-Strahlungsquelle so weit ausgedehnt ist wie im in 3a dargestellten Beispiel oder wenn mehrere UV-Strahlungsquellen um das Gefäß herum angeordnet sind. Im hier dargestellten Beispiel umschließt der Spiegel 314 das Gefäß 302 über den gesamten Umfang. Bei anderen Anordnungen kann ein Spiegel auch lediglich hinter einer UV-Strahlungsquelle angeordnet sein, um die in Richtung vom Gefäß weg emittierte Strahlung zurück in Richtung auf das Gefäß zu zu reflektieren.
Als spiegelndes Material können beispielsweise u. a. Aluminium, Aluminiumoxid oder Hafniumoxid eingesetzt werden. Um besonders genau den zu spiegelnden Wellenlängenbereich festzulegen, kann es sich auch um eine mehrlagige Beschichtung handeln, wie etwa alternierende Schichten aus z. B. Hafniumoxid und Siliziumoxid, um Interferenzeffekte auszunutzen.
Im in 3a dargestellten Beispiel ist der Spiegel 314 in Siliziumdioxid, bevorzugt kristallinem oder amorphen reinen Siliziumdioxid in Form von Quarz oder Kieselglas oder künstlich hergestelltem amorphen Siliziumdioxid eingekapselt. Dies schützt zum einen den Spiegel 314 vor dem Einfluss des Deuteriums, ohne zu viel der reflektierten UV-Strahlung zu absorbieren. Zum anderen dient in der vorliegenden Ausführungsform der Spiegel 314 mit seiner Spiegelkapselung 316 als Gehäuse des Generators 300 und als Gehäuse der Deuteriumleuchte 312. Dies erhöht die Kompaktheit des Generators 300, wodurch er einfacher im Inneren einer EUV-Lithographievorrichtung in der Nähe von ggf. zu reinigenden Oberflächen eingebaut werden kann. Zudem sorgt die Spiegelkapselung 316 für die Vakuumtauglichkeit des Generators und eine hinreichende Beständigkeit gegen EUV- bzw. weiche Röntgenstrahlung sowie gegen Wasserstoff im Inneren einer EUV-Lithographievorrichtung.
In der in 3a beispielhaft dargestellten Ausführungsform ist die Gefäßwand ebenso wie die Spiegelkapselung 316 aus einem für UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von 270 nm und 300 nm, in dem die Wasserstoffspaltung hauptsächlich homolytisch abläuft, hinreichend transparenten Material, um die für die jeweilige Anwendung benötigte Spaltungsrate zu erreichen. Bevorzugt handelt es sich bei dem Material um kristallines oder amorphes reines Siliziumdioxid. Dadurch wird gewährleistet, dass ein möglichst großer Anteil der von der Deuteriumleuchte 312 emittierten UV-Strahlung in das Gefäßinnere 306 eindringen kann, um dort die Homolyse des Wasserstoffs zu verursachen. Außerdem ist die Gehäusewand 304 aus Siliziumdioxid hinreichend inert gegen atomaren Wasserstoff. Die Gehäusewand 304 dient im hier dargestellten Beispiel außerdem als Gehäuse der Deuteriumleuchte 312.
Um den Anteil von ionisiertem atomaren Wasserstoff zu minimieren, ist zwischen der Deuteriumleuchte 312 und dem Gefäßinneren 306 ein Filter 308 angeordnet, der Wellenlängen von kleiner etwa 260 nm, bevorzugt kleiner etwa 265 nm, besonders bevorzugt kleiner etwa 270 nm aus der UV-Strahlung herausfiltert. Strahlung einer Wellenlänge von etwa 274 nm entspricht der Energie, die für die Homolyse von Wasserstoff notwendig ist.
Um ein unnötiges Aufwärmen durch Strahlung zu vermeiden, ist zwischen der Deuteriumleuchte 312 und dem Gefäßinneren 306 ein Filter 310 angeordnet, der Wellenlängen von größer etwa 400 nm, bevorzugt größer etwa 350 nm, besonders bevorzugt größer etwa 300 nm aus der UV-Strahlung herausfiltert.
Besonders bevorzugt werden Bandpassfilter bzw. Interferenzfilter verwendet, die z. B. auf dem Prinzip eines Fabry-Perot-Interferometers beruhen können. Filter, die auf dem Prinzip der Interferenz beruhen, lassen sich bekanntermaßen für quasi beliebige Wellenlängen und Halbwertsbreiten zur Verfügung stellen, insbesondere auch für den Wellenlängenbereich, in dem Homolyse stattfindet. Die Filter weisen alternierende Schichten unterschiedlicher Materialien auf, bei denen es sich u. a. beispielsweise um Lanthanfluorid, Galliumoxid, Kryolith, Zirkoniumoxid, Scandiumoxid, Aluminiumgalliumnitride und viele mehr handeln kann.
Im in 3 dargestellten Beispiel sind sowohl ein Kurzwellenfilter 308 als auch ein Langwellenfilter 310 vorgesehen. Je nachdem ob für die jeweilige Anwendung eine möglichst geringe Erwärmung der mit atomaren Wasserstoff zu reinigende Oberfläche oder ein möglichst geringer Anteil ionisierter Teilchen im Vordergrund steht, kann der Generator auch nur den einen oder anderen Filter aufweisen. Im Zusammenspiel gewährleisten beide Filter 308, 310 eine möglichst schonende Reinigung der kontaminierten Oberfläche ohne Wärmeintrag oder Sputtereffekte.
Zu ihrem Schutz bei gleicher Zeit hinreichender Transmission im Bereich um die Homolysewellenlänge sind die Filter 308, 310 im gegenwärtigen Beispiel beide in Siliziumdioxid eingekapselt, wobei es sich hier bei der Kapselung um die Gefäßwand 304 handelt. Dadurch wird bei maximaler Photonenausbeute im Energiebereich der Wasserstoffhomolyse eine besonders kompakte Bauweise des Generators 300 erreicht.
In den 3b, c sind Varianten der in Bezug auf 3a beschriebenen Ausführungsform eines Generators 300 dargestellt. Sie unterscheiden sich von der Variante aus 3a darin, dass sie mehr als ein Gehäuse aufweisen, in denen Wasserstoff aufgespalten wird. Statt eines Kurzwellen- und eines Langwellenfilters sind Bandpassfilter 309 zwischen dem Gehäuse 318 bzw. 320 und der Deuteriumlampe 312 vorgesehen. In 3b weisen die Gehäuse 318 einen rechteckigen Querschnitt auf, in c weisen die Gehäuse 320 einen runden Querschnitt auf. Die Gehäuse können auch andere Querschnitte aufweisen. In den 3b, c sind lediglich zwei Gehäuse 318 bzw. 320 dargestellt. In weiteren Varianten kann der Generator 300 auch drei, vier, fünf oder mehr Gehäuse aufweisen. In einem Generator können auch Gehäuse mit unterschiedlichem Querschnitt kombiniert werden.
Der mittels des Generators 300 generierte atomare Wasserstoff eignet sich besonders gut für die Reinigung kontaminierter Oberflächen von Mehrlagenspiegeln für den EUV- bzw. weichen Röntgenwellenlängenbereich, die in EUV-Lithographievorrichtungen eingesetzt werden können. Denn der atomare Wasserstoff wird im Generator 300 fast vollständig über Homolyse generiert, so dass sowohl der Wärmeeintrag auf die zu reinigende Oberfläche als auch negative Effekte wegen ionisierter Teilchen vermieden werden. Zudem wird über das Ablaufen der Homolyse im Gefäß sichergestellt, dass keine Verschmutzungen aufgrund des Spaltungsprozess eingetragen werden, so dass keine nachträgliche Neu-Kontamination der zu reinigenden Oberfläche zu befürchten ist. Besonders vorteilhaft im Hinblick auf besonders empfindliche Komponenten ist, dass die Reinigung aufgrund der kompakten Bauweise des Generators, die eine Integration in insbesondere die optischen Systeme einer EUV-Lithographievorrichtung wie Strahlformungssystem, Beleuchtungssystem oder Projektionssystem erlaubt, in situ oder auch in operando durchgeführt werden kann.
Eine Ausführungsform des Verfahrens zum Reinigen einer kontaminierten Oberfläche einer Komponente einer EUV-Lithographievorrichtung ist als Flussdiagramm in 5 dargestellt. Demnach wird molekularer Wasserstoff mit UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von 270 nm bis 300 nm bestrahlt (Schritt 501). Dabei wird der bestrahlte molekulare Wasserstoff ganz überwiegend homolytisch in atomaren Wasserstoff aufgespalten (Schritt 503). Anschließend die zu reinigende kontaminierte Oberfläche mit dem so generierten Wasserstoff beaufschlagt (Schritt 505).
Im Übrigen sei darauf hingewiesen, dass sich das hier für Wasserstoff beschriebene Prinzip und die verschiedensten Ausführungsformen eines Generators auch auf jegliche molekulare Gase übertragen lassen, insbesondere molekulare Gase, die in ihrer atomaren Form für die Reinigung von kontaminierten Oberflächen, speziell von Komponenten für die EUV-Lithographie geeignet sind.

10: EUV-Lithographievorrichtung
11: Strahlformungssystem
12: EUV-Strahlungsquelle
13a: Monochromator
13b: Kollimator
14: Beleuchtungssystem
15: erster Spiegel
16: zweiter Spiegel
17: Maske
18: dritter Spiegel
19: vierter Spiegel
20: Projektionssystem
21: Wafer
22–26: Generator
200: Generator
202: Gefäß
204: Gefäßwand
206: Gefäßinneres
208: UV-Strahlungsquelle
210: UV-Strahlung
212: molekularer Wasserstoff
214: atomarer Wasserstoff
216, 218: Gaseinlass
300: Generator
302, 3018, 320: Gefäß
304: Gefäßwand
306: Gefäßinneres
308: Kurzwellenfilter
309: Bandpassfilter
310: Langwellenfilter
312: Deuteriumleuchte
314: Spiegel
316: Spiegelkapselung
401, 403: Verfahrensschritte
501, 505: Verfahrensschritte

Claims

Generator (22–26, 200, 300) für atomaren Wasserstoff, aufweisend ein Gefäß (202, 302) mit einem Gaseinlass (216), um molekularen Wasserstoff einzuleiten, und einen Gasauslass (218), wobei außerhalb des Gefäßes (202, 302) eine UV-Strahlungsquelle (208, 312) angeordnet ist und das Gefäß (202, 302) derart ausgebildet ist, dass UV-Strahlung (210) in das Gefäßinnere (206) dringen kann.
Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahlungsquelle (208, 312) derart ausgebildet ist, dass sie Strahlung (210) im Wellenlängenbereich von 300 nm bis 270 nm emittiert.
Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäß (202, 302) zumindest in Nähe der UV-Strahlungsquelle (208, 312) eine Wand (204, 304) aus Siliziumdioxid aufweist.
Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Spiegel (314) aufweist, der derart angeordnet ist, dass er Strahlung der UV-Strahlungsquelle (312) in das Innere des Gefäßes (302) spiegelt.
Generator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (314) das Gefäß (302) in Umfangrichtung über mindestens 270° umschließt.
Generator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (314) als spiegelndes Material Aluminium aufweist.
Generator nach einem der Ansprühe 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (314) in Siliziumdioxid eingekapselt ist.
Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen UV-Strahlungsquelle (312) und Gefäßinneres (306) ein Filter (308) angeordnet ist, der Wellenlängen kleiner 260 nm aus der UV-Strahlung herausfiltert.
Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen UV-Strahlungsquelle (312) und Gefäßinneres (306) ein Filter (310) angeordnet ist, der Wellenlängen größer 400 nm aus der Strahlung der UV-Strahlung herausfiltert.
Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen UV-Strahlungsquelle (312) und Gefäßinneres (306) ein Filter (309) angeordnet ist, der Wellenlängen größer 400 nm und kleiner 260 nm aus der Strahlung der UV-Strahlung herausfiltert.
Generator nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (308, 309, 310) in Siliziumdioxid eingekapselt ist.
Generator nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (308, 309, 310) in der Gefäßwand (304) eingekapselt ist.
Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäß (302) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahlungsquelle als Deuteriumleuchte (312) ausgebildet ist.
EUV-Lithographievorrichtung (10) mit einem Generator (22–26) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
Verfahren zum Generieren von atomarem Wasserstoff, indem molekularer Wasserstoff mit UV-Strahlung bestrahlt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass molekularer Wasserstoff mit UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von 260 nm bis 400 nm bestrahlt wird.
Verfahren zum Reinigen einer kontaminierten Oberfläche einer Komponente einer EUV-Lithographievorrichtung mit den Schritten: – Aufspalten von molekularem Wasserstoff in atomaren Wasserstoff unter Bestrahlung mit UV-Strahlung; – Beaufschlagen der kontaminierten Oberfläche mit dem durch UV-Bestrahlung erhaltenen atomaren Wasserstoff.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufspalten unter Bestrahlung mit UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von 260 nm bis 400 nm durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass es in situ durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass es in operando durchgeführt wird.