DE102012207369A1

DE102012207369A1 - Optisches Element mit einer Beschichtung und Verfahren zur Überprüfung des optischen Elements

Info

Publication number: DE102012207369A1
Application number: DE201210207369
Authority: DE
Inventors: Oli Ehrler; Holger Kierey; Johannes Kraus
Original assignee: Carl Zeiss Laser Optics GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-05-03
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2013-11-07
Also published as: WO2013164091A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches Element mit einer ersten Beschichtung 21 und einer zweiten Beschichtung 40, wobei die zweite Beschichtung 40 zwischen der ersten Beschichtung 21 und einer Oberfläche des optischen Elements angeordnet ist, und wobei die zweite Beschichtung 40 eine physikalische Eigenschaft aufweist, die sich von den physikalischen Eigenschaften der ersten Beschichtung 21 unterscheidet, so dass durch eine Messung der physikalischen Eigenschaft ein Rückschluss auf eine Dicke der zweiten Beschichtung 40 und/oder ein Vorhandensein der zweiten Beschichtung 40 ermöglicht ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Überprüfung eines optischen Elements mit einer ersten Beschichtung 21 und einer zweiten Beschichtung 40, wobei die zweite Beschichtung 40 zwischen der ersten Beschichtung 21 und einer Oberfläche des optischen Elements angeordnet ist, und wobei die zweite Beschichtung 40 eine physikalische Eigenschaft aufweist, die sich von den physikalischen Eigenschaften der ersten Beschichtung 21 unterscheidet, mit den Verfahrensschritten – Messen der physikalischen Eigenschaft und – Bestimmung einer Kennzahl 42 für eine Schichtdicke und/oder einer Existenz der zweiten Beschichtung 40 aus dem Messwert der physikalischen Eigenschaft.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Element mit einer Beschichtung sowie ein Verfahren zur Überprüfung des optischen Elements. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reparatur eines optischen Elements.
Für die Herstellung von mikroelektronischen Bauteilen oder sonstigen mikro- oder nanostrukturierten Elementen werden Lithographieverfahren angewandt. Die dazugehörigen Projektionsbelichtungsanlagen werden zunehmend bei kleinen Wellenlängen betrieben, damit eine hohe Auflösung gewährleistet ist. Beispielsweise kann eine Strahlenquelle vorgesehen sein, mit der sich Strahlung im extremen Ultraviolett-Wellenlängenbereich (EUV) mit einer Wellenlänge von 13 nm erzeugen lässt. Darüber hinaus weisen die Projektionsbelichtungsanlagen Optiken mit einer Vielzahl von Spiegeln auf, darunter ein Kollektor, der in der Nähe der Strahlenquelle angeordnet ist und die Strahlung von der EUV-Strahlenquelle bündelt und weiterleitet.
Optische Elemente, die in EUV-Projektionsbelichtungsanlagen zum Einsatz kommen, müssen extremen Bedingungen standhalten können. Neben einer hohen thermischen Belastung und einer Bestrahlung durch die EUV-Strahlung sind sie häufig auch Belastungen durch auftreffende Teilchen aus der Strahlenquelle ausgesetzt, wodurch es zu Beschädigungen und Verschmutzungen der optisch wirksamen Schichten der optischen Elemente kommen kann. Wird eine plasmabasierten Strahlenquellen in der EUV-Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt, kann es zu partikulären oder filmartigen Ablagerungen des Plasmamaterials auf den EUV-reflektierenden Schichten der optischen Elementen kommen, die zu Einbußen in der Reflektivität führen und ultimativ einen Austausch der optischen Elemente erfordern.
Um die effektive Lebensdauer der optischen Elemente zu erhöhen, kann auf den EUV-reflektierenden Schichten der optischen Elemente eine abschließende Schutzschicht aufgebracht werden, die die optische Schicht vor Defekten durch schnelle Partikel und ionisierende Strahlung aus der EUV-Strahlenquelle schützt. Ablagerungen des Plasmamaterials lassen sich ex situ oder in situ durch plasmabasierte oder nasschemische Ätzprozesse entfernen. Die in der Strahlenquelle gebildeten schnellen Teilchen und die ionisierende Strahlung führen jedoch auch zu einer Schädigung der Schutzschicht, so dass diese im Betrieb langsam abgetragen und/oder lokal beschädigt wird. Das hat zur Folge, dass nach einer Abtragung der Schutzschicht schließlich die EUV-reflektierenden Schichten beschädigt werden, so dass das optische Element unbrauchbar wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demzufolge darin, ein optisches Element bereitzustellen, das es ermöglicht auf einfachem Wege eine Schädigung insbesondere der für die optische Wirkung wesentlichen Schichten des optischen Elements zu detektieren. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem Schädigungen der für die optische Wirkung wesentlichen Schichten des optischen Elements leicht festgestellt werden können.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein optisches Element mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das optische Element umfasst eine erste Beschichtung und eine zweite Beschichtung, wobei die zweite Beschichtung zwischen der ersten Beschichtung und einer Oberfläche des optischen Elements angeordnet ist. Die zweite Beschichtung weist eine physikalische Eigenschaft auf, die sich von den physikalischen Eigenschaften der ersten Beschichtung unterscheidet, so dass durch eine Messung der physikalischen Eigenschaft ein Rückschluss auf eine Dicke der zweiten Beschichtung und/oder ein Vorhandensein der zweiten Beschichtung ermöglicht ist. Durch die Bestimmung der Dicke beziehungsweise der Existenz der zweiten Beschichtung können Rückschlüsse auf den Zustand der darunter liegenden ersten Beschichtung geschlossen werden. Wenn die zweite Beschichtung eine gewisse Mindestdicke aufweist beziehungsweise überhaupt existent ist, kann davon ausgegangen werden, dass die darunter liegende erste Beschichtung zumindest weitgehend unversehrt ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung grenzt die zweite Beschichtung an die erste Beschichtung an. Damit kann aus der Bestimmung der Dicke beziehungsweise der Existenz der zweiten Beschichtung unmittelbar auf den Zustand der darunter liegenden ersten Beschichtung geschlossen werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die erste Beschichtung Schichtlagen aus Molybdän und Silizium. Die erste Beschichtung weist damit eine hohe Reflektivität für Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich auf. Kleinste Beschädigungen an der ersten Beschichtung haben bereits große Auswirkungen auf die Reflektivität des optischen Elements, so dass bei einem Einsatz dieser optischen Elemente in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage regelmäßig zu prüfen ist, ob das optische Element die Qualitätsanforderungen noch erfüllt. Neben den Schichtlagen aus Molybdän und Silizium kann die erste Beschichtung auch weitere Schichten von Nichtmetallen oder anderen Metallen oder anderen Halbleitern enthalten, die zwischen den Schichtlagen aus Molybdän und Silizium angeordnet sind und deren Dicke kleiner ist als die Dicke der Schichtlagen aus Molybdän oder Silizium. Eine Funktion der weiteren Schichten besteht in einer Trennung der Schichtlagen aus Silizium und Molybdän.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die zweite Beschichtung ein Material, das Strahlung oder Partikel emittiert. Insbesondere umfasst die zweite Beschichtung ein Material, das spontan Strahlung oder Partikel emittiert, beispielsweise ein schwach radioaktives Element. Die zweite Beschichtung kann auch mit einem Strahlen oder Partikel emittierenden Element dotiert sein. Durch Messung der Strahlung oder Partikel lassen sich unmittelbar Rückschlüsse auf ein Vorhandensein und/oder eine Dicke der zweiten Beschichtung ziehen. Wesentlich dabei ist, dass zumindest die an die zweite Beschichtung angrenzenden Schichten des optischen Elements nicht das Material der zweiten Beschichtung aufweisen beziehungsweise nicht mit demselben Element dotiert sind.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die zweite Beschichtung ein Material, das als Antwort auf eine äußere Anregung Strahlung oder Partikel emittiert. Die zweite Beschichtung kann auch mit einem entsprechenden Material oder Element dotiert sein. Die äußere Anregung erfolgt durch eine externe Energiequelle, beispielsweise einen Lichtstrahler oder einen Wärmestrahler. Durch die Messung der emittierten Strahlung oder Partikel lassen sich unmittelbar Rückschlüsse auf ein Vorhandensein und/oder eine Dicke der zweiten Beschichtung ziehen. Auch hier ist wesentlich, dass zumindest die an die zweite Beschichtung angrenzenden Schichten des optischen Elements nicht das Material der zweiten Beschichtung aufweisen beziehungsweise nicht mit demselben Element dotiert sind.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die zweite Beschichtung ein lumineszentes Material, beispielsweise ein fluoreszierendes oder phosphoreszierendes Material. Auf diese Weise ist ein besonders einfacher Nachweis der zweiten Beschichtung ermöglicht.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die zweite Beschichtung einen elektrischen Leiter oder zumindest ein elektrisch leitfähiges Material. Nach Anlegen eines externen zeitlich modulierten elektrischen Felds ist eine Antwort des elektrischen Leiters oder des elektrisch leitfähigen Materials in der zweiten Beschichtung leicht detektierbar, woraus wiederum Rückschlüsse auf das Vorhandensein beziehungsweise auf die Dicke der zweiten Beschichtung gezogen werden können.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die zweite Beschichtung in einer Farbe eingefärbt, die sich von der Farbe der ersten Beschichtung unterscheidet. Damit lässt sich die Existenz der zweiten Beschichtung leicht visuell nachweisen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die zweite Beschichtung als Schutzschicht ausgeführt. Unter einer Schutzschicht ist dabei eine Schicht aus einem Material zu verstehen, welches zumindest weitgehend undurchdringlich ist für schnelle Partikel und ionisierende Strahlung. Mit der Ausgestaltung der zweiten Beschichtung als Schutzschicht kann durch eine Messung der physikalischen Eigenschaften unmittelbar auf den Zustand der Schutzschicht geschlossen werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die zweite Beschichtung ein Metall, ein Metalloxid, ein Halbleiteroxid, ein Halbleiternitrid oder eine Kombination hieraus. Damit sind einfach zu verarbeitende Materialien gegeben, die eine gute Schutzwirkung gegen schnelle Partikel und ionisierende Strahlung entfalten.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der zweiten Beschichtung und der Oberfläche des optischen Elements eine dritte Beschichtung angeordnet. Ein solchermaßen aufgebautes optisches Element bietet den Vorteil, dass bei einer Reparatur der dritten Beschichtung durch Messung der physikalischen Eigenschaft sichergestellt werden kann, dass die zweite Beschichtung noch vorhanden ist, was bedeutet, dass insbesondere auch die unter der zweiten Beschichtung angeordnete erste Beschichtung noch unbeschädigt ist und ihre optische Wirkung voll entfalten kann.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die dritte Beschichtung ein Metall oder ein Metalloxid oder ein Halbleiteroxid oder ein Halbleiternitrid oder eine Kombination aus den genannten Materialien. Diese Materialien bieten einen guten Schutz gegen schnelle Partikel und ionisierende Strahlung, so dass ein derart ausgestaltetes optisches Element besonders für einen Einsatz im EUV-Wellenlängenbereich geeignet ist.
Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Überprüfung eines optischen Elements mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Das optische Element umfasst eine erste Beschichtung und eine zweite Beschichtung, wobei die zweite Beschichtung zwischen der ersten Beschichtung und einer Oberfläche des optischen Elements angeordnet ist, und wobei die zweite Beschichtung eine physikalische Eigenschaft aufweist, die sich von den physikalischen Eigenschaften der ersten Beschichtung unterscheidet. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die physikalische Eigenschaft gemessen und eine Kennzahl für eine Schichtdicke und/oder eine Existenz der zweiten Beschichtung aus dem Messwert der physikalischen Eigenschaft bestimmt. Durch die Bestimmung der Dicke beziehungsweise der Existenz der zweiten Beschichtung können Rückschlüsse auf den Zustand der darunter liegenden ersten Beschichtung geschlossen werden. Wenn die zweite Beschichtung eine gewisse Mindestdicke aufweist beziehungsweise überhaupt existent ist, kann davon ausgegangen werden, dass die darunter liegende erste Beschichtung zumindest weitgehend unversehrt ist.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird die physikalische Eigenschaft an mehreren Stellen über die Oberfläche des optischen Elements gemessen. Damit ist es möglich, ortsaufgelöst über die Oberfläche des optischen Elements verteilt das Vorhandensein beziehungsweise die Dicke der zweiten Beschichtung zu bestimmen.
In einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst die zweite Beschichtung ein Material, welches Strahlung oder Partikel emittiert, und als physikalische Eigenschaft wird die Emission der Strahlung oder Partikeln aus der zweiten Beschichtung bestimmt. Insbesondere umfasst die zweite Beschichtung ein Material, das spontan Strahlung oder Partikel emittiert, beispielsweise ein schwach radioaktives Element. Die zweite Beschichtung kann auch mit einem Strahlung oder Partikel emittierenden Element dotiert sein. Durch Messung der Strahlung oder Partikel lassen sich unmittelbar Rückschlüsse auf ein Vorhandensein und/oder eine Dicke der zweiten Beschichtung ziehen.
In einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst die zweite Beschichtung ein Material, welches als Antwort auf eine Anregung mittels einer Energiequelle von außen Strahlung oder Partikel emittiert, und als physikalische Eigenschaft wird die Emission von Strahlung oder Partikeln aus der zweiten Beschichtung infolge der Anregung bestimmt. Die äußere Anregung erfolgt bevorzugt durch eine externe Energiequelle, beispielsweise einen Lichtstrahler oder einen Wärmestrahler. Durch die Messung der emittierten Strahlung oder Partikel lassen sich unmittelbar Rückschlüsse auf ein Vorhandensein und/oder eine Dicke der zweiten Beschichtung ziehen.
In einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst die zweite Beschichtung ein lumineszentes Material und das optische Element wird mit einer ersten elektromagnetischen Strahlung in einer Anregungswellenlänge bestrahlt und als physikalische Eigenschaft wird eine Emission einer zweiten elektromagnetischen Strahlung infolge der Bestrahlung des lumineszenten Materials mit der ersten elektromagnetischen Strahlung gemessen. Auf diese Weise ist ein besonders einfacher Nachweis der zweiten Beschichtung ermöglicht.
In einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst die zweite Beschichtung einen elektrischen Leiter oder zumindest ein elektrisch leitfähiges Material, und das optische Element wird mit einem elektromagnetischen oder elektrischen Feld angeregt und als physikalische Eigenschaft wird eine Induktivität bestimmt. Damit ist eine alternative Möglichkeit geschaffen, mit geringem Aufwand Rückschlüsse auf das Vorhandensein beziehungsweise auf die Dicke der zweiten Beschichtung zu ziehen.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird als physikalische Eigenschaft ein Absorptionsspektrum bestimmt, welches bei Anregung des optischen Elements durch ein elektrisches oder elektromagnetisches Feld entsteht. Hierfür ist die zweite Beschichtung bevorzugt aus einem Material ausgeführt beziehungsweise mit einem Material dotiert, welches bei einer Bestrahlung mit einer elektromagnetischen Strahlung charakteristische Absorptionslinien oder Absorptionsbanden aufweist, die sich von den Absorptionslinien oder Absorptionsbanden der angrenzenden Schichten des optischen Elements deutlich und einfach nachweisbar unterscheiden.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird eine Oberfläche des optischen Elements mit einer Flüssigkeit benetzt, und ein Benetzungsverhalten wird über die Oberfläche des optischen Elements ermittelt. Aus dem Benetzungsverhalten lassen sich unmittelbar Rückschlüsse auf das Material der benetzten Oberfläche ziehen. Wesentlich hierbei ist, dass für die erste Beschichtung und die zweite Beschichtung Materialien gewählt werden, deren Benetzungsverhalten sich in Bezug auf die gewählte Flüssigkeit unterscheiden, und zwar bevorzugt dergestalt, dass das unterschiedliche Benetzungsverhalten bei Benetzung der ersten und der zweiten Beschichtung mit derselben Flüssigkeit visuell festgestellt werden kann.
In einem Verfahren zur Reparatur eines optischen Elements mit einer ersten Beschichtung, einer zweiten Beschichtung und einer dritten Beschichtung, wobei die zweite Beschichtung zwischen der ersten Beschichtung und einer Oberfläche des optischen Elements und die dritte Beschichtung zwischen der zweiten Beschichtung und der Oberfläche des optischen Elements angeordnet sind, wird zunächst das optische Element mit einem der vorstehend genannten Verfahren überprüft. Anhand der Überprüfungsergebnisse wird festgestellt, ob die zweite Beschichtung durchgängig entlang der Oberfläche des optischen Elements ausgebildet ist und/oder ob die zweite Beschichtung eine ausreichende Dicke aufweist. Unter der Oberfläche des optischen Elements ist dabei die Fläche des optischen Elements zu verstehen, die im Betrieb des optischen Elements mit Strahlung aus dem optischen Strahlengang beaufschlagt ist. Wenn eine durchgängige zweite Beschichtung und/oder eine ausreichende Dicke der zweiten Beschichtung des optischen Elements festgestellt ist, wird anschließend die dritte Beschichtung durch ein geeignetes Verfahren vollständig oder teilweise abgelöst und eine neue dritte Beschichtung aufgebracht.
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich.
Dabei zeigen im Einzelnen:
1 eine Darstellung einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, bei welcher die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommen kann;
2 eine allgemeine Darstellung eines erfindungsgemäßen optischen Elements zur Verdeutlichung des Erfindungsprinzips;
3 eine schematische Darstellung einer Messung der physikalischen Eigenschaft;
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Elements und
5 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Elements mit einer zusätzlichen dritten Beschichtung.
1 zeigt in einer rein schematischen Darstellung eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage. Eine derartige Projektionsbelichtungsanlage weist eine Strahlungsquelle 1 zur Erzeugung einer Strahlung im Extrem-Ultraviolett-(EUV-)Bereich und einen Kollektor 2 zur Bündelung und Weiterleitung der von der Strahlungsquelle 1 emittierten elektromagnetischen Strahlung auf. Ein Beleuchtungssystem 3 umfasst mehrere optische Elemente in Form von Spiegeln. Mittels der Spiegel 4 bis 9 ist die EUV-Strahlung 16 auf ein Retikel 17 umlenkbar, welches eine auf einen Wafer 18 abzubildende Struktur aufweist. Die Abbildung erfolgt über eine Projektionsoptik, welche wiederum mehrere optische Elemente in Form von Spiegeln 10 bis 15 beinhaltet. Die Spiegel 4 bis 15 und der Kollektor 2 weisen erste Beschichtungen in Form von Reflexionsbeschichtungen auf, die aus einer Vielzahl von dünnen Schichten aufgebaut sind und einen Bragg-Reflektor bilden.
Insbesondere der Kollektor 2, der in unmittelbarer Nähe der Strahlenquelle 1 angeordnet ist, ist einer hohen thermischen Belastung sowie neben der Strahlungsbelastung auch einem möglichen Beschuss von Teilchen aus der Strahlenquelle 1 ausgesetzt, so dass die an der Oberfläche des Kollektors angeordneten Beschichtungen Schaden nehmen können.
Beschädigungen der Reflexionsbeschichtung beeinträchtigen das Reflexionsverhalten der optischen Elemente und führen zu einer Wirkungsgradverschlechterung der EUV-Projektionsbelichtungsanlage. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, die optischen Elemente regelmäßig zu überprüfen, um sicherzustellen, dass eine Reflexionsbeschichtung und/oder eine Schutzschicht für die Reflexionsbeschichtung in ausreichender Qualität vorhanden ist.
Zu diesem Zweck ist das optische Element mit einer zweiten Beschichtung in Form einer Detektionsschicht ausgestattet. In 2 ist ein Schnitt durch ein erfindungsgemäßes optisches Element dargestellt. Dabei handelt es sich um einen Spiegel oder einen Kollektor einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage. Auf einem Substrat 20 ist eine erste Beschichtung in Form einer EUV-reflektierenden Schicht 21 angeordnet, die aus abwechselnd abgeschiedenen Lagen aus Molybdän 22 und Silizium 23 gebildet ist. Dieser Aufbau weist eine besonders hohe Reflektivität für EUV-Strahlung auf. Auf der EUV-reflektierenden Schicht ist die Detektionsschicht 40 ausgebildet. Wesentlich an der Detektionsschicht 40 ist, dass sie aus einem Material gebildet ist beziehungsweise ein Material enthält oder mit einem Material oder Element dotiert ist, welches eine physikalische Eigenschaft aufweist, die sich zumindest von den physikalischen Eigenschaften der angrenzenden ersten Beschichtung, bevorzugt auch von den physikalischen Eigenschaften aller anderer in dem optischen Element verwendeten Materialien unterscheidet. Auf diese Weise kann durch eine Messung der physikalischen Eigenschaft auf ein Vorhandensein und/oder auf eine Dicke der Detektionsschicht 40 geschlossen werden. Als physikalische Eigenschaften sind dabei insbesondere solche Eigenschaften anzusehen, die eine Untersuchung der optisch wirksamen Fläche des optischen Elements mit einer hinreichenden Ortsauflösung ermöglichen. Beispiele für entsprechende physikalische Eigenschaften sind nachstehend aufgeführt.
Das Prinzip der Messung der physikalischen Eigenschaft ist in 3 dargestellt. Das in 3 gezeigte optische Element ist eine Zeit lang einer EUV-Bestrahlung ausgesetzt gewesen. Insbesondere die von der EUV-Strahlenquelle emittierten schnellen Partikel und ionisierende Strahlung haben zu einer Beschädigung der obersten Beschichtung, in diesem Fall der Detektionsschicht 40, geführt. Insbesondere ist die Detektionsschicht 40 in einem Teilbereich 45 vollständig abgetragen. Dieses optische Element wäre nur noch eingeschränkt in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage einsetzbar, da bei einem weiteren Betrieb die EUV-reflektierende Schicht 21 geschädigt werden würde, so dass die Reflektivität des optischen Elements beeinträchtigt wäre.
Um festzustellen, ob die Gefahr einer Beschädigung der EUV-reflektierenden Schicht 21 besteht, wird das optische Element in situ oder ex situ vermessen. Dazu wird mit Hilfe von Messsonden 41 die physikalische Eigenschaft bestimmt, die die zweite Beschichtung im Gegensatz zu den angrenzenden Beschichtungen und/oder zu allen anderen Materialien oder Elementen des optischen Elements aufweist. Ein entsprechendes Messergebnis ist im oberen Teil von 3 schematisch dargestellt. Dabei wurde eine physikalische Eigenschaft gemessen, die Rückschlüsse auf ein Vorhandensein der Detektionsschicht 40 erlaubt. Aus den Messungen wurden ortsabhängige Kennzahlen ermittelt, die in dem Graph 42 dargestellt sind. Es ist deutlich ersichtlich, dass die Kennzahlen in dem Teilbereich 45, in dem die Detektionsschicht 40 vollständig abgetragen ist, einen anderen Wert annehmen als in den angrenzenden Bereichen, woraus auf den Zustand der Detektionsschicht 40 in diesem Teilbereich geschlossen werden kann.
In einer alternativen, nicht dargestellten Ausgestaltung der Erfindung wird über eine Messung einer entsprechenden physikalischen Eigenschaft der Detektionsschicht eine Dicke der Detektionsschicht oder ein Kennwert für eine Dicke der Detektionsschicht ermittelt. Bei Unterschreitung eines vorgegebenen Grenzwerts für die Dicke wird das optische Element ausgemustert. Alternativ kann das optische Element auch mit einem geeigneten Verfahren wiederhergestellt werden oder es kann eine Schutzschicht auf die Detektionsschicht aufgebracht werden.
Die Detektionsschicht 40 ist mit einem Material versehen oder aus einem Material ausgeführt, das mit einer hinreichenden Ortsauflösung eine Untersuchung der gesamten optisch wirksamen Fläche des optischen Elements oder zumindest eines signifikanten Teilbereichs der gesamten optisch wirksamen Fläche ermöglicht. Unter einer optisch wirksamen Fläche ist dabei die Fläche des optischen Elements zu verstehen, die ein optischer Strahlengang der Vorrichtung, in die das optische Element eingebaut ist, durchdringt. Eine physikalische Eigenschaft der Detektionsschicht 40 im Sinne der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise allgemein eine Emission von Strahlung oder Partikeln als spontanes Verhalten sein. In einem ersten Ausführungsbeispiel ist die Detektionsbeschichtung 40 hierfür mit einem schwach radioaktiven Material oder Element dotiert oder aus einem radioaktiven Material gefertigt.
Eine weitere mögliche physikalische Eigenschaft der Detektionsschicht 40 besteht in der Emission von Strahlung oder Partikeln als Antwort auf eine Anregung mittels einer externen Energiequelle. In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Detektionsschicht 40 mit einem fluoreszierenden oder phosphorisierenden Element dotiert oder es ist ein organischer Fluoreszenzmarker auf oder in der Detektionsschicht abgeschieden. In einem alternativen Ausführungsbeispiel besteht eine detektierbare Eigenschaft der Detektionsschicht 40 in einer lokalen oder lokal detektierbaren Veränderung von Materialeigenschaften der Detektionsschicht 40 infolge einer äußeren Anregung.
In einem dritten Ausführungsbeispiel ist die Detektionsschicht 40 aus einem Material gefertigt oder sie weist ein Material auf, das bei einer Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im sichtbaren Bereich, charakteristische, optisch leicht zu detektierenden Absorptionslinien oder Absorptionsbanden aufweist. Die Messung der physikalischen Eigenschaft besteht in diesem Fall aus einer Messung eines Absorptionsspektrums und einer Analyse des Absorptionsspektrums auf die Existenz der für die Detektionsschicht 40 charakteristischen Absorptionslinien oder Absorptionsbanden.
In einem vierten Ausführungsbeispiel ist die Detektionsschicht 40 eingefärbt, so dass die Existenz der Detektionsschicht visuell überprüft werden kann.
In einem fünften Ausführungsbeispiel ist die Detektionsschicht 40 aus einem Material gefertigt, das ein unterschiedliches Benetzungsverhalten in Kombination mit einer Benetzungsflüssigkeit (zum Beispiel Wasser oder eine ölhaltige Lösung) aufweist als das Material einer an die Detektionsschicht 40 angrenzenden Schicht, insbesondere der an die Detektionsschicht angrenzenden EIN-reflektierenden Schicht 21. Durch Benetzung des optischen Elements mit der Benetzungsflüssigkeit und durch Prüfung der Oberfläche des optischen Elements auf Variationen im Benetzungsverhalten der Benetzungsflüssigkeit kann auf einfache Weise festgestellt werden, ob die Detektionsschicht 40 vollständig ausgebildet ist.
In 4 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Elements dargestellt. Hierbei ist in der Detektionsschicht 40 ein elektrischer Leiter in Form einer Leiterschlinge 46 angeordnet. Wird nun von außen ein elektrisches Feld angelegt, lässt sich als physikalische Eigenschaft eine Induktivität messen, die durch die Leiterschlinge erzeugt wird. Bei einer Beschädigung der Detektionsschicht 40 wird die Leiterschlinge 46 beziehungsweise der elektrische Leiter ebenfalls beschädigt, so dass sich bei einer Anregung mit dem elektrischen Feld eine veränderte Induktivität einstellt. Hieraus lassen sich Rückschlüsse auf den Zustand der Detektionsschicht 40 ziehen. In einem alternativen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Detektionsschicht 40 mit einem leitfähigen Material dotiert.
In allen bisher dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Detektionsschicht 40 selber auch als Schutzschicht ausgestaltet sein. Unter einer Schutzschicht ist dabei eine Schicht zu verstehen, die die EUV-reflektierende Schicht 21 vor Defekten durch schnelle Partikel und ionisierende Strahlung aus der EUV-Strahlenquelle schützt. Eine als Schutzschicht ausgestaltete Detektionsschicht 40 beinhaltet bevorzugt ein Metall, ein Metalloxid, ein Halbleiteroxid, ein Halbleiternitrid oder eine Kombination hieraus, da diese Materialien einen besonders wirksamen Schutz bieten. Durch die Messung der physikalischen Eigenschaft kann somit unmittelbar auf den Zustand der Schutzschicht und damit auf die verbleibende Schutzwirkung der Schutz- beziehungsweise Detektionsschicht 40 geschlossen werden.
Eine als Schutzschicht ausgestaltete Detektionsschicht 40 kann beispielsweise durch Einbringen geringer Mengen an fluoreszierenden Elementen in eine ansonsten transparente Detektionsschicht oder durch eine Dotierung der Detektionsschicht mittels Isotopen oder Fremdelementen erzielt werden.
In einem siebten Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist eine dritte Beschichtung in Form einer separaten Schutzschicht 24 auf der Detektionsschicht 40 angeordnet. Die Detektionsschicht kann in diesem Ausführungsbeispiel auf eine sehr dünne Schicht reduziert werden, da ein ausreichender Schutz des optischen Elements vor Partikeln und ionisierender Strahlung durch die separate Schutzschicht 24 gegeben ist. In 5 sind ferner Zinnablagerungen 27 auf der Schutzschicht 24 dargestellt, die in einer plasmabasierten EUV-Strahlenquelle entstehen und sich auf dem optischen Element ablagern können.
Während eines Einsatzes des optischen Elements in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage erfährt die Detektionsschicht 40 so lange keine Modifikation, wie die darüber angeordnete Schutzschicht 24 eine endliche Restdicke aufweist. Erst wenn die Schutzschicht 24 infolge der in der EUV-Projektionsbelichtungsanlage herrschenden Bedingungen abgetragen ist, wird die nun zumindest lokal freigelegte Detektionsschicht 40 abgetragen, wodurch sich die physikalischen Eigenschaften der Detektionsschicht ändern. Die Änderung der physikalischen Eigenschaften kann wiederum mittels eines der zuvor beschriebenen Verfahren bestimmt werden. Damit ist es möglich, das Vorhandensein eines restlichen Anteils der Schutzschicht 24 festzustellen. Durch die Schutzschicht 24 ist gewährleistet, dass die EUV-reflektierende Schicht 21 keine Beschädigungen durch den Einsatz des optischen Elements in der EUV-Projektionsbelichtungsanlage erfahren hat.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist zwischen der Schutzschicht 24 und der Detektionsschicht 40 und/oder zwischen der Detektionsschicht 40 und der EUV-reflektierenden Schicht 21 eine Ätzstoppschicht angeordnet. Unter einer Ätzstoppschicht ist eine Schicht aus einem Material zu verstehen, dass eine gute Transmissivität für EUV-Strahlung aufweist und gleichzeitig in Kombination mit einer chemischen Lösung, beispielsweise einer wässrigen Säure, eine wesentlich geringere Ätzrate aufweist als in Kombination mit der Schutzschicht 24 und/oder der Detektionsschicht 40. Dadurch ist es möglich, die Schutzschicht 24 und gegebenenfalls die Detektionsschicht 40 zur Reparatur des optischen Elements mittels einer chemischen Lösung zu entfernen, wobei eine Schädigung der darunter liegenden EUV-reflektierenden Schicht durch die Ätzstoppschicht zumindest weitgehend ausgeschlossen ist. Anschließend kann auf das optische Element eine neue Detektionsschicht und/oder eine neue Schutzschicht aufgebracht werden.
Zu beachten ist, dass alle genannten Ausführungsbeispiele miteinander kombinierbar sind. Insbesondere sind auch optische Elemente realisierbar, deren zweite Beschichtung zwei, drei oder mehr der beschriebenen physikalischen Eigenschaften aufweisen.
In einem Verfahren zur Reparatur des optischen Elements wird die Schutzschicht 24 und/oder die Detektionsschicht 40 entfernt, sobald durch eine Messung der physikalischen Eigenschaft eine Schädigung der Detektionsschicht 40 festgestellt wird. Anschließend wird eine neue Detektionsschicht und/oder Schutzschicht durch geeignete Verfahren aufgebracht.

Claims

Optisches Element mit einer ersten Beschichtung (21) und einer zweiten Beschichtung (40), wobei die zweite Beschichtung (40) zwischen der ersten Beschichtung (21) und einer Oberfläche des optischen Elements angeordnet ist, und wobei die zweite Beschichtung (40) eine physikalische Eigenschaft aufweist, die sich von den physikalischen Eigenschaften der ersten Beschichtung (21) unterscheidet, so dass durch eine Messung der physikalischen Eigenschaft ein Rückschluss auf eine Dicke der zweiten Beschichtung (40) und/oder ein Vorhandensein der zweiten Beschichtung (40) ermöglicht ist.
Optisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung (40) an die erste Beschichtung (21) angrenzt.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung (21) Schichtlagen aus Molybdän (22) und Silizium (23) umfasst.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung (40) ein Material umfasst, das Strahlung oder Partikel emittiert.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung (40) ein Material umfasst, das als Antwort auf eine äußere Anregung Strahlung oder Partikel emittiert.
Optisches Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung (40) ein lumineszentes Material umfasst.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung (40) einen elektrischen Leiter (46) umfasst.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung (40) in einer Farbe eingefärbt ist, die sich von der Farbe der ersten Beschichtung (21) unterscheidet.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung (40) als Schutzschicht ausgeführt ist.
Optisches Element nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung (40) ein Metall, ein Metalloxid, ein Halbleiteroxid, ein Halbleiternitrid oder einer Kombination hieraus umfasst.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten Beschichtung (40) und der Oberfläche des optischen Elements eine dritte Beschichtung (24) angeordnet ist.
Optisches Element nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Beschichtung (24) ein Metall oder ein Metalloxid oder ein Halbleiteroxid oder ein Halbleiternitrid oder eine Kombination aus den genannten Materialien umfasst.
Verfahren zur Überprüfung eines optischen Elements mit einer ersten Beschichtung (21) und einer zweiten Beschichtung (40), wobei die zweite Beschichtung (40) zwischen der ersten Beschichtung (21) und einer Oberfläche des optischen Elements angeordnet ist, und wobei die zweite Beschichtung (40) eine physikalische Eigenschaft aufweist, die sich von den physikalischen Eigenschaften der ersten Beschichtung (21) unterscheidet, mit den Verfahrensschritten – Messen der physikalischen Eigenschaft und – Bestimmung einer Kennzahl (42) für eine Schichtdicke und/oder einer Existenz der zweiten Beschichtung (40) aus dem Messwert der physikalischen Eigenschaft.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die physikalische Eigenschaft an mehreren Stellen über die Oberfläche des optischen Elements gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung (40) ein Material umfasst, welches Strahlung oder Partikel emittiert, und dass als physikalische Eigenschaft die Emission der Strahlung oder Partikeln aus der zweiten Beschichtung (40) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung (40) ein Material umfasst, welches als Antwort auf eine Anregung mittels einer Energiequelle von außen Strahlung oder Partikel emittiert, und dass als physikalische Eigenschaft die Emission von Strahlung oder Partikeln aus der zweiten Beschichtung (40) infolge der Anregung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung (40) ein lumineszentes Material umfasst und dass das optische Element mit einer ersten elektromagnetischen Strahlung in einer Anregungswellenlänge bestrahlt wird und dass als physikalische Eigenschaft eine Emission einer zweiten elektromagnetischen Strahlung infolge der Bestrahlung des lumineszenten Materials mit der ersten elektromagnetischen Strahlung gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung (40) einen elektrischen Leiter (46) umfasst, und dass das optische Element mit einem elektromagnetischen Feld angeregt wird und dass als physikalische Eigenschaft eine Induktivität bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass als physikalische Eigenschaft ein Absorptionsspektrum bestimmt wird, welches bei Anregung des optischen Elements durch ein elektrisches oder elektromagnetisches Feld entsteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche des optischen Elements mit einer Flüssigkeit benetzt wird, und dass ein Benetzungsverhalten über die Oberfläche des optischen Elements ermittelt wird.
Verfahren zur Reparatur eines optischen Elements mit einer ersten Beschichtung (21), einer zweiten Beschichtung (40) und einer dritten Beschichtung (24), wobei die zweite Beschichtung (40) zwischen der ersten Beschichtung (21) und einer Oberfläche des optischen Elements und die dritte Beschichtung (24) zwischen der zweiten Beschichtung (40) und der Oberfläche des optischen Elements angeordnet sind, mit den Verfahrensschritten: – Überprüfung des optischen Elements mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 19, – Feststellung anhand der Überprüfungsergebnisse, ob die zweite Beschichtung (40) durchgängig über eine Oberfläche des optischen Elements ausgebildet ist, – wenn eine durchgängige Beschichtung des optischen Elements mit der zweiten Beschichtung (40) festgestellt ist: vollständige oder teilweise Ablösung der dritten Beschichtung (24) und Aufbringen einer neuen dritten Beschichtung.