DE102013201193A1 - Verfahren zum Bestimmen der Phasenlage und/oder der Dicke einer Kontaminationsschicht an einem optischen Element und EUV-Lithographievorrichtung - Google Patents

Verfahren zum Bestimmen der Phasenlage und/oder der Dicke einer Kontaminationsschicht an einem optischen Element und EUV-Lithographievorrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Phasenlage an einer freien Grenzfläche (17) eines mit einer EUV-Strahlung reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung (16) versehenen optischen Elements (13) und/oder zum Bestimmen der Dicke (d) einer auf der Mehrlagen-Beschichtung (16) gebildeten Kontaminationsschicht (26), umfassend: Bestrahlen der Mehrlagen-Beschichtung (16) mit EUV-Strahlung, Messen eines bei der Bestrahlung erzeugten Photostroms (IP), sowie Bestimmen der Phasenlage an der freien Grenzfläche (17) und/oder der Dicke (d) der Kontaminationsschicht (26) anhand einer vorgegebenen Beziehung zwischen der Phasenlage und/oder der Dicke (d) und dem gemessenen Photostrom (IP), wobei der gemessene Photostrom (IP) von der gesamten Wellenlängen- und Einfallswinkelverteilung der auf die Mehrlagen-Beschichtung (16) auftreffenden EUV-Strahlung erzeugt wird. Die Erfindung betrifft auch eine EUV-Lithographievorrichtung, umfassend: mindestens ein optisches Element (13), welches ein Substrat (15) und eine EUV-Strahlung reflektierende Mehrlagen-Beschichtung (16) aufweist, wobei das optische Element (13) zum Ableiten eines bei der Bestrahlung mit EUV-Strahlung erzeugten Photostroms (IP) mit einem Ladungsverstärker (20) in Kontakt steht.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Phasenlage an einer freien Grenzfläche eines mit einer EUV-Strahlung reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung versehenen optischen Elements und/oder zum Bestimmen der Dicke einer auf der Mehrlagen-Beschichtung gebildeten Kontaminationsschicht. Die Erfindung betrifft auch eine EUV-Lithographievorrichtung, umfassend: mindestens ein optisches Element, welches ein Substrat und eine EUV-Strahlung reflektierende Mehrlagen-Beschichtung aufweist, wobei das optische Element zur Ableitung eines bei der Bestrahlung mit EUV-Strahlung erzeugten Photostroms elektrisch kontaktierbar ist.
  • An optischen Elementen, die eine Mehrlagen-Beschichtung zur Reflexion von EUV-Strahlung aufweisen, bilden sich bei der Bestrahlung stehende Wellen aus. Anhand der Phasenlage einer solchen stehenden Welle an der freien Grenzfläche zur (Vakuum-)Umgebung lassen sich Rückschlüsse auf die Mehrlagen-Beschichtung bzw. auf deren Beschaffenheit ziehen. Da EUV-Strahlung reflektierende optische Elemente typischer Weise in einer Vakuum-Umgebung in einer Restgasatmosphäre betrieben werden, in der sich das Auftreten von kontaminierenden gasförmigen Stoffen nicht vollständig vermeiden lässt, bildet sich an den optischen Elementen häufig eine Kontaminationsschicht aus. Anhand der Phasenlage der stehenden Welle lassen sich auch Rückschlüsse über die Dicke einer solchen auf der Mehrlagen-Beschichtung abgelagerten Kontaminationsschicht ziehen.
  • Abhängig von der Phase der stehenden Welle an der freien Grenzfläche des optischen Elements verändert sich die Anzahl der bei der Bestrahlung mit EUV-Strahlung durch den photoelektrischen Effekt an dem optischen Element bzw. der Beschichtung freigesetzten Ladungen. Anhand der Stärke des Photoelektronen-Stroms (im Folgenden kurz: Photostrom) können somit Rückschlüsse auf die Phasenlage an der freien Grenzfläche bzw. auf die Dicke der Kontaminationsschicht gezogen werden.
  • Aus der WO 2005/091076 A2 ist ein Verfahren zum Bestimmen der Dicke eines Deckschichtsystems auf einer EUV-Strahlung reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung bekannt geworden. Zur Bestimmung der Dicke des Deckschichtsystems wird zunächst eine erste Phasenverschiebung einer stehenden elektromagnetischen Welle an der freien Grenzfläche der Mehrlagen-Beschichtung bestimmt. Zu diesem Zweck wird sowohl die Reflektivität als auch der Photostrom bei der Bestrahlung der freien Grenzfläche mit EUV-Strahlung wellenlängenaufgelöst gemessen und anhand des Profils des Photostroms im Bereich maximaler Reflektivität die erste Phasenverschiebung ermittelt. Auch wird ein Vergleich mit einem bereits bekannten Profil des Photostroms bei einer zweiten Phasenverschiebung der korrespondierenden stehenden Welle vorgenommen, um anhand der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Phasenverschiebung eine Dickendifferenz bzw. die Dicke des Deckschichtsystems zu bestimmen. An Stelle einer wellenlängenaufgelösten Messung der Reflektivität und des Photostroms kann auch eine winkelaufgelöste Messung erfolgen. Die Messung der Reflektivität und des Photostroms kann ggf. auch bei bestimmten Kombinationen von Wellenlängen und Winkeln der einfallenden EUV-Strahlung erfolgen.
  • Die von der EUV-Strahlung aus der Mehrlagen-Beschichtung ausgelösten Photoelektronen werden in der WO2005/091076 A2 von einer Elektronen-Auffangeinrichtung aufgefangen, die z. B. als Vakuum-Wandung, Platte oder Drahtgitter ausgebildet sein kann. Der durch die aufgefangenen Elektronen erzeugte Strom wird mit einem Amperemeter detektiert. Zur Erzeugung eines definierten elektrischen Feldes zwischen der Mehrlagen-Beschichtung und der Elektronen-Auffangeinrichtung kann ein Ring, ein Zylinder oder ein Gitter verwendet werden.
  • Eine EUV-Lithographievorrichtung, bei der eine Detektionseinrichtung für Photoelektronen vorgesehen ist, ist auch aus der DE 102 09 493 B4 bekannt geworden. Dort wird ein Elektronenfänger zum Auffangen der Elektronen verwendet, der z. B. als Nachweisgitter oder als Nachweisring ausgebildet sein kann. Mittels eines Amperemeters wird der von den aufgefangenen Elektronen erzeugte Strom detektiert.
  • Anhand des gemessenen Photostroms wird die Gaszusammensetzung der Restgasatmosphäre der EUV-Lithographievorrichtung geregelt.
  • In der EP 0 987 601 A2 ist eine Belichtungsanlage beschrieben, bei der benachbart zu einer reflektierenden Oberfläche eine Detektionseinrichtung vorgesehen ist, um bei der Bestrahlung der reflektierenden Oberfläche mit Röntgenstrahlung durch den photoelektrischen Effekt erzeugte Elektronen zu detektieren. Anhand der Menge der photoelektrisch erzeugten Elektronen kann die bei der Bestrahlung mit EUV-Strahlung an der Maske auftretende Strahlungsdosis bestimmt und die Strahlungsleistung der Röntgenstrahlung limitiert werden. Die Detektionseinrichtung kann ein geerdetes Amperemeter oder ein Voltmeter aufweisen. Das Amperemeter kann über ein elektrisches Kabel mit einer reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung eines Spiegels der Belichtungsanlage verbunden sein.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass dieses im Betrieb einer EUV-Lithographievorrichtung verwendet werden kann, sowie eine EUV-Lithographievorrichtung bereitzustellen, welche die Durchführung dieses Verfahrens vereinfacht.
  • Gegenstand der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, umfassend: Bestrahlen der Mehrlagen-Beschichtung mit EUV-Strahlung, Messen eines bei der Bestrahlung erzeugten Photostroms, sowie Bestimmen der Phasenlage an der freien Grenzfläche und/oder der Dicke der Kontaminationsschicht anhand einer vorgegebenen Beziehung zwischen der Phasenlage und/oder der Dicke und dem gemessenen Photostrom, wobei der gemessene Photostrom von der gesamten Wellenlängen- und Einfallswinkelverteilung der auf die Mehrlagen-Beschichtung auftreffenden EUV-Strahlung erzeugt wird.
  • Gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, an Stelle der in der WO 2005/091076 A2 beschrieben wellenlängenaufgelösten bzw. winkelaufgelösten Messung des Photostroms den Photostrom als Integral über das bei der Bestrahlung verwendete Wellenlängenband und über die bei der Bestrahlung verwendeten Einfallswinkel zu messen und anhand einer vorgegebenen Photostrom/Phasenkurve bzw. Photostrom/Dickenkurve anhand des gemessenen Photostroms die Phase an der freien Grenzfläche bzw. die Dicke der Kontaminationsschicht direkt zu bestimmen. Die Bestimmung der Reflektivität des optischen Elements, wie sie in der WO 2005/091076 A2 beschrieben ist, ist zu diesem Zweck nicht erforderlich.
  • Die Bestimmung der Phasenlage ist vor allem dann sinnvoll, wenn an dem optischen Element keine Kontaminationsschicht vorhanden ist, so dass die freie Grenzfläche des optischen Elements mit der Oberseite der Mehrlagen-Beschichtung übereinstimmt, wobei die oberste Lage der Mehrlagen-Beschichtung typischer Weise von einer Deckschicht zum Schutz der Mehrlagen-Beschichtung z. B. vor Oxidation gebildet ist. Ist keine Kontaminationsschicht vorhanden, können anhand der Phasenlage Rückschlüsse auf den Zustand der Mehrlagen-Beschichtung bzw. auf die Veränderung deren Zustands während der Lebensdauer gezogen werden, beispielsweise ob sich die Mehrlagen-Beschichtung während der Bestrahlung kompaktiert hat oder eine Diffusion der Materialien der Einzelschichten der Mehrlagen-Beschichtung stattgefunden hat. Auch kann durch die Bestimmung der Phasenlage an mehreren optischen Elementen z. B. eines Projektionssystems einer EUV-Lithographievorrichtung eine Aussage über die (relative) Phase der EUV-Strahlung an den einzelnen reflektierenden Elementen getroffen werden. Um eine ggf. vorhandene Kontaminationsschicht vor der Bestimmung der Phasenlage von dem optischen Element zu entfernen, kann eine Reinigung des optischen Elements z. B. mit Hilfe eines Reinigungsgases erfolgen, insbesondere mit Hilfe von aktiviertem Wasserstoff. Es versteht sich aber, dass die Messung des Photostroms zu einem Zeitpunkt erfolgen sollte, bei dem kein bzw. nur ein sehr geringer Gehalt an aktiviertem Wasserstoff in der das optische Element umgebenden Restgasatmosphäre vorhanden ist, da dieser freie Radikale (H+) bildet, welche das Messergebnis verfälschen können.
  • Zur Messung des Photostroms kann ein Elektronenfänger verwendet werden, wie er in den eingangs genannten Druckschriften beschrieben ist. Günstiger (und vor allem platzsparender) ist es, wenn der Photostrom direkt vom optischen Element, genauer gesagt von der Mehrlagen-Beschichtung abgeführt wird. Zu diesem Zweck kann zwischen dem Substrat und der Mehrlagen-Beschichtung des optischen Elements eine elektrisch leitende, z. B. metallische Schicht angeordnet werden, die elektrisch kontaktierbar ist, um den Photostrom abzuleiten, wie dies aus der WO 2008/034582 bekannt ist, die durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Es versteht sich, dass ggf. auch die freie Grenzfläche des optischen Elements direkt außerhalb des optischen Nutzbereichs elektrisch kontaktiert werden kann.
  • Bei einer Variante wird die vorgegebene Beziehung zwischen der Phasenlage an der freien Grenzfläche und dem Photostrom und/oder zwischen der Dicke der Kontaminationsschicht und dem Photostrom während eines Zeitraums kalibriert, in dem keine Bestrahlung des optischen Elements mit EUV-Strahlung bei Wellenlängen erfolgt, die von der Mehrlagen-Beschichtung reflektiert werden. Wie weiter oben dargestellt wurde, hängt der gemessene Probenstrom von der Intensität der auftreffenden EUV-Strahlung ab, die bei einer vorgegebenen Beleuchtungseinstellung und einer vorgegebenen Maskenstruktur ggf. zeitabhängig schwankt. Um einen sich ggf. über die Lebensdauer des optischen Elements verändernden Übergangswiderstand, der beim Ableiten des Probenstroms auftritt, nicht als eine Änderung der Phasenlage bzw. der Schichtdicke zu identifizieren, sollte die Beziehung zwischen der Anzahl der erzeugten Photoelektronen und dem gemessenen Photostrom von Zeit zu Zeit bzw. in regelmäßigen Abständen überprüft und ggf. die entsprechenden Photostrom/Phasenkurven bzw. Photostrom/Dickenkurven angepasst werden. Es hat sich als günstig erwiesen, wenn das Kalibrieren in Betriebspausen der EUV-Lithographieanlage durchgeführt wird, in denen keine Wafer-Belichtung stattfindet.
  • Bei einer Variante wird beim Kalibrieren dem optischen Element eine durch ein Ladungsnormal vorgegebene Anzahl von Ladungen zugeführt. Als Ladungsnormal kann beispielsweise ein kalibrierter Kondensator dienen, dessen Kapazität die vorgegebene Anzahl von Ladungen festlegt. Die nationalen Kalibrierinstitute bieten Komplettlösungen zur Erzeugung definierter Ladungspakete bzw. einer defininerten Anzahl von Ladungen an. Notwendig für die Kalibrierung ist in der Regel eine weitere Kontaktstelle, die sich auf der gegenüberliegenden Seite der Kontaktstelle zur Probenstromabnahme befinden sollte. Bei einer weiteren Variante wird beim Kalibrieren das optische Element mit Kalibrier-Strahlung bei Wellenlängen bestrahlt, die nicht an der Mehrlagen-Beschichtung reflektiert werden und deshalb unabhängig von der Phasenlage der Multilayerschicht sind. Die Kalibrier-Strahlung kann mit Hilfe einer Kalibrier-Strahlungsquelle erzeugt werden, die für ein vorgegebenes Zeitintervall eingeschaltet wird, wobei die Intensität der von der Kalibrier-Strahlungsquelle an der freien Grenzfläche erzeugten Kalibrier-Strahlung ebenfalls bekannt ist bzw. anhand von Simulationsrechnungen bestimmt oder bei der Herstellung der EUV-Lithographieanlage gemessen werden kann. Die von der Kalibrier-Strahlungsquelle erzeugte, vorgegebene Dosis der Kalibrier-Strahlung an der freien Oberfläche erzeugt ebenfalls eine vorgegebene Anzahl von Ladungen, so dass das Verhältnis von Photonen zu Probenstrom überprüft werden kann.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung liegen die Wellenlängen der Kalibrier-Strahlung knapp außerhalb des Bereichs, in dem eine signifikante Reflexion der EUV-Strahlung stattfindet, d. h. bei einer maximalen Reflektivität der Mehrlagen-Beschichtung bei einer Wellenlänge von ca. 13,5 nm im Wellenlängenbereich zwischen 9 nm und 11 nm oder im Wellenlängenbereich zwischen 14 nm und 16 nm. Beide Wellenlängenbereiche liegen außerhalb des Wellenlängenbereichs, der von der reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung reflektiert wird, die typischer Weise für die Reflexion einer Zentral-Wellenlänge bzw. Betriebswellenlänge von ca. 13,5 nm ausgelegt ist, wobei die Reflektivität schon bei geringen Abweichungen von der Zentralwellenlänge typischer Weise schnell auf Null abfällt, so dass bereits bei Wellenlängen unterhalb von 11 nm bzw. oberhalb von 14 nm keine nennenswerte Reflexion mehr stattfindet. Die Wellenlängen der Kalibrier-Strahlung können auch sehr weit von der Betriebswellenlänge bzw. der Wellenlänge maximaler Reflexion entfernt liegen, z. B. im UV-Bereich, insbesondere bei Wellenlängen zwischen 190 nm und 450 nm.
  • Unter der Reflexion durch die Mehrlagen-Beschichtung wird im Sinne dieser Anmeldung die durch die Interferenz bzw. Bragg-Reflexion an alternierenden hoch und niedrig brechenden Einzelschichten der Mehrlagen-Beschichtung verstanden, welche die stehende Welle an dem optischen Element erzeugen. Gegebenenfalls kann am Material einer an der Mehrlagen-Beschichtung vorgesehenen Deckschicht oder ggf. der Kontaminationsschicht ein Teil der Kalibrier-Strahlung durch herkömmliche Brechung an der freien Grenzfläche reflektiert werden. Die Stärke des gemessenen Photostroms ist neben der Phasenlage bzw. der Dicke der Kontaminationsschicht auch von der Intensität der EUV-Strahlung an der freien Grenzfläche des optischen Elements abhängig. Die Intensität der EUV-Strahlung in einer EUV-Lithographieanlage, insbesondere in einer Projektionsoptik einer EUV-Lithographieanlage, ist von den gewählten Beleuchtungseinstellungen (z. B. Dipol-Beleuchtung, annulare Beleuchtung etc.) sowie von der im Strahlengang vor der Projektionsoptik angeordneten Maske bzw. der an dieser vorgesehenen abzubildenden Struktur abhängig. Typischer Weise wird daher für unterschiedliche Beleuchtungseinstellungen jeweils eine eigene Photostrom/Phasenkurve bzw. Photostrom/Dickenkurve verwendet. Entsprechend können auch für unterschiedliche Arten von Masken bzw. von Maskenstrukturen jeweils unterschiedliche Photostrom/Phasenkurven bzw. Photostrom/Dickenkurven vorgesehen werden. Eine Auswerteeinrichtung kann in Abhängigkeit von den Beleuchtungseinstellungen und/oder von der gewählten Maskenstruktur eine geeignete Kennlinie bzw. Kurve auswählen.
  • Bei einer Variante wird zur ortsabhängigen Bestimmung der Phasenlage an der freien Grenzfläche und/oder der Dicke der Kontaminationsschicht die räumliche Verteilung der auf die Mehrlagen-Beschichtung auftreffenden EUV-Strahlung variiert. Die Phasenlage bzw. die Dicke der Kontaminationsschicht kann entlang der freien Grenzfläche ortsabhängig variieren. Um derartige ortsabhängige Variationen erfassen zu können, kann ausgenutzt werden, dass abhängig von den Beleuchtungseinstellungen und von der verwendeten Maskenstruktur die ortsabhängige Intensitätsverteilung an der freien Grenzfläche sich verändert. Durch die gezielte Variation der Beleuchtungseinstellungen und/oder durch die Wahl unterschiedlicher Belichtungsmasken kann die ortsabhängige Intensitätsverteilung auf dem optischen Element geändert werden. Durch die bei unterschiedlichen Intensitätsverteilungen bestimmten Dicken bzw. Phasenlagen lässt sich die Phasenlage bzw. die Dicke – in gewissen Grenzen – ortsabhängig bestimmen. Beispielsweise kann bei der annularen Beleuchtung eines in der Nähe einer Pupillenebene angeordneten optischen Elements gezielt die Phasenlage in einem ringförmigen Bereich an der freien Grenzfläche bestimmt werden. Bei der relativen ortsabhängigen Messung ist eine absolute Kalibrierung des Photostroms nicht notwendig.
  • In einer vorteilhaften Variante wird zum Messen des bei der Bestrahlung erzeugten Photostroms ein Ladungsverstärker eingesetzt. Bei einem Ladungsverstärker handelt es sich um einen Ladungs-Spannungs-Wandler, der die an einem Signaleingang ankommende Eingangsladung in einen zur Eingangsladung proportionalen Spannungswert am Signalausgang umsetzt. Die Proportionalitätskonstante zwischen Eingangsladung und Ausgangsspannung bestimmt die Verstärkung des Ladungsverstärkers. Der Erfinder hat erkannt, dass bei der vorliegenden Anwendung in EUV-Lithographieanlagen durch den photoelektrischen Effekt nur sehr wenige Ladungen bzw. Elektronen erzeugt werden. Durch den Ladungsverstärker kann die Messgenauigkeit bei der Bestimmung der Phasenlage bzw. der Dicke der Kontaminationsschicht gegenüber der Verwendung z. B. eines Amperemeters (ohne Ladungsverstärker) deutlich gesteigert werden. Auch kann das Ausgangssignal des Ladungsverstärkers, insbesondere wenn dieser eine geringe Ausgangsimpedanz aufweist, problemlos auch über größere Strecken störungsfrei übertragen werden.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine EUV-Lithographieanlage der eingangs genannten Art, welche einen mit dem optischen Element zum Ableiten des Photostroms in Kontakt stehenden Ladungsverstärker aufweist. Der Ladungsverstärker kann insbesondere über ein Kabel mit einer elektrisch leitenden Schicht verbunden werden, die zur Ableitung des Photostroms zwischen der Mehrlagen-Beschichtung und dem Substrat gebildet ist, wie dies in der weiter oben beschriebenen WO 2008/034582 dargestellt ist. Es können aber ggf. auch elektrisch leitende Einzelschichten der Mehrlagen-Beschichtung oder die freie Grenzfläche z. B. seitlich kontaktiert werden. Die entsprechende Schicht kann zur elektrischen Kontaktierung insbesondere seitlich über den restlichen Schichtstapel überstehen.
  • Bei einer Ausführungsform ist der Ladungsverstärker in einem Abstand von weniger als 150 cm, bevorzugt von weniger als 50 cm, vom optischen Element angeordnet. Insbesondere kann der Ladungsverstärker im Bereich einer Halterung bzw. Fassung für das optische Element angeordnet werden. Die Anordnung des Ladungsverstärkers in der Nähe des optischen Elements hat sich als günstig erwiesen, um Leitungsverluste zu vermeiden und elektromagnetisches Rauschen zu minimieren. Der Ladungsverstärker kann innerhalb der Vakuum-Umgebung angeordnet sein, in dem sich auch das optische Element befindet, es ist aber auch möglich, den Ladungsverstärker außerhalb der Vakuum-Umgebung anzuordnen und die Leitung bzw. das Kabel aus der Vakuum-Umgebung heraus zu führen. Auf diese Weise wird der Austausch bzw. die Wartung des Ladungsverstärkers vereinfacht, man erkauft sich diesen Vorteil aber mit einer erheblichen Steigerung des elektromagnetischen Rauschens.
  • In einer Ausführungsform umfasst die EUV-Lithographieanlage zusätzlich eine Messeinrichtung zur Messung des Photostroms anhand einer vom Ladungsverstärker gelieferten Ausgangsspannung. Die Messeinrichtung kann beispielsweise als Spannungsmesser ausgebildet sein, der die zum Photostrom proportionale Ausgangsspannung des Ladungsverstärkers misst. Die Messeinrichtung ist mit dem Ladungsverstärker typischer Weise über eine Messleitung verbunden. Dem Ladungsverstärker wird typischer Weise durch eine separate Versorgungsleitung die erforderliche Versorgungsenergie zugeführt.
  • In einer Weiterbildung ist die Messeinrichtung mit einer gepulsten EUV-Lichtquelle der EUV-Lithographieanlage verbunden, um die vom Ladungsverstärker gelieferte Ausgangsspannung synchron zu den Pulsen der EUV-Lichtquelle auszulesen. Da die EUV-Lichtquelle der EUV-Lithographieanlage gepulst betrieben wird, ist auch der bei der Bestrahlung erzeugte Photostrom gepulst, d. h. auch die am Signalausgang des Ladungsverstärkers erzeugte Ausgangsspannung ist typischer Weise gepulst. Da nur der von der EUV-Strahlung erzeugte Photostrom, aber nicht der in den Pulspausen erzeugte Photostrom ausgewertet werden soll, ist es günstig, das Auslesen der vom Ladungsverstärker erzeugten Spannungspulse mit der EUV-Lichtquelle zu synchronisieren. Die Synchronisation kann hierbei in der Art des so genannten Lock-In-Verfahrens erfolgen, d. h. die EUV-Lichtquelle liefert ein Referenz- bzw. ein Trigger-Signal für das Auslesen der Spannungspulse.
  • In einer Ausführungsform umfasst die EUV-Lithographieanlage zusätzlich eine Auswerteeinrichtung, die ausgebildet ist, die Phasenlage an einer freien Grenzfläche des optischen Elements und/oder die Dicke einer auf der Mehrlagen-Beschichtung gebildeten Kontaminationsschicht anhand einer vorgegebenen Beziehung zwischen der Phasenlage und/oder der Dicke und dem gemessenen Photostrom zu bestimmen, wobei der gemessene Photostrom von der gesamten Wellenlängen- und Einfallswinkelverteilung der auf die Mehrlagen-Beschichtung auftreffenden EUV-Strahlung erzeugt wird. Wie weiter oben im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurde, kann anhand einer Photostrom/Phasenkennlinie die Phasenlage bzw. anhand einer Photostrom/Dickenkennlinie die Dicke der Kontaminationsschicht bestimmt werden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform weist die EUV-Lithographieanlage ein Ladungsnormal zur Zuführung einer vorgegebenen Anzahl von Ladungen zu dem optischen Element auf. Bei dem Ladungsnormal kann es sich beispielsweise um einen (kalibrierten) Kondensator handeln.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die EUV-Lithographieanlage eine Kalibrier-Lichtquelle zur Bestrahlung des optischen Elements mit Kalibrierstrahlung bei Wellenlängen, die nicht von der Mehrlagen-Beschichtung reflektiert werden. Bei der Kalibrier-Strahlung kann es sich beispielsweise um Strahlung handeln, die von einer Kalibrier-Lichtquelle in einem Wellenlängenbereich zwischen 9 nm und 11 nm oder zwischen 14 nm und 16 nm erzeugt wird. Alternativ oder zusätzlich kann auch Strahlung im UV-Bereich oder im sichtbaren Wellenlängenbereich eingesetzt werden, beispielsweise bei Wellenlängen zwischen ca. 190 nm und 450 nm, die beispielsweise durch Laserdioden oder durch eine breitbandige Lichtquelle erzeugt werden kann. Die Verwendung von Kalibier-Strahlung im UV-Bereich bzw. im sichtbaren Bereich ist günstig, da diese dem optischen Element über eine Lichtleitfaser zugeführt werden kann. Es versteht sich aber, dass auch eine Zuführung in freier Strahlpropagation möglich ist.
  • 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:
  • 1 eine schematische Darstellung einer EUV-Lithographieanlage mit einer Messeinrichtung zur Messung eines von einem optischen Element abgeleiteten Photostroms,
  • 2 ein optisches Element der EUV-Lithographieanlage von 1 mit einer auf einer Mehrlagen-Beschichtung abgelagerten Kontaminationsschicht und mit einem Ladungsverstärker,
  • 3 eine Photostrom/Dickenkurve zur Bestimmung der Dicke der Kontaminationsschicht von 2,
  • 4 ein optisches Element mit einer freien Grenzfläche, die an einer Mehrlagen-Beschichtung des optischen Elements gebildet ist, sowie
  • 5 eine Photostrom/Phasenkurve zur Bestimmung der Phasenlage an der freien Grenzfläche des optischen Elements von 4.
  • In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
  • In 1 ist schematisch eine EUV-Lithographievorrichtung in Form einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die EUV-Lithographie gezeigt. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 weist ein Strahlerzeugungssystem 2, ein Beleuchtungssystem 3 und ein Projektionssystem 4 auf, die in separaten Vakuum-Gehäusen untergebracht und aufeinander folgend in einem von einer EUV-Lichtquelle 5 des Strahlformungssystems 2 ausgehenden Strahlengang 6 angeordnet sind. Als EUV-Lichtquelle 5 kann beispielsweise eine Plasmaquelle oder ein Synchrotron dienen. Die aus der Lichtquelle 5 austretende Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen ca. 5 nm und ca. 20 nm wird zunächst in einem Kollimator 7 gebündelt. Mit Hilfe eines nachfolgenden Monochromators 8 wird durch Variation des Einfallswinkels, wie durch einen Doppelpfeil angedeutet, die gewünschte Betriebswellenlänge λB herausgefiltert, die im vorliegenden Beispiel bei ca. 13,5 nm liegt. Der Kollimator 7 und der Monochromator 8 sind als reflektive optische Elemente ausgebildet.
  • Die im Strahlerzeugungssystem 2 im Hinblick auf Wellenlänge und räumliche Verteilung behandelte Strahlung wird in das Beleuchtungssystem 3 eingeführt, welches ein erstes und zweites reflektives optisches Element 9, 10 aufweist. Die beiden reflektiven optischen Elemente 9, 10 leiten die EUV-Strahlung auf eine Photomaske 11 als weiterem reflektiven optischen Element, welches eine Struktur aufweist, die mittels des Projektionssystems 4 in verkleinertem Maßstab auf einen Wafer 12 abgebildet wird. Hierzu sind im Projektionssystem 4 ein drittes und viertes reflektives optisches Element 13, 14 vorgesehen.
  • Die reflektiven optischen Elemente 9, 10, 11, 13, 14 weisen jeweils eine freie Grenzfläche auf, die der EUV-Strahlung 6 der Lichtquelle 5 ausgesetzt ist. Die optischen Elemente 9, 10, 11, 13, 14 werden unter Vakuum-Bedingungen in einer Restgasatmosphäre betrieben. Da sich der Innenraum der Projektionsbelichtungsanlage 1 nicht ausheizen lässt, kann das Vorhandensein von Restgas-Bestandteilen in der Vakuum-Umgebung nicht vollständig vermieden werden, die sich in Form von Kontaminationen an den optischen Elementen 9, 10, 11, 13, 14 ablagern können.
  • 2 zeigt ein optisches Element 13 des Projektionssystems 4 in einer Detailansicht. Das optische Element 13 weist ein Substrat 15 aus einem Material mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, der typischer Weise bei weniger als 100 ppb/K bei 22°C bzw. über einen Temperaturbereich von ca. 5°C bis ca. 35°C liegt. Ein Material, welches diese Eigenschaften aufweist, ist mit Titandioxid dotiertes Silikat- bzw. Quarzglas, das typischer Weise einen Silikatglasanteil von mehr als 90% aufweist. Ein solches auf dem Markt erhältliches Silikatglas wird von der Fa. Corning Inc. unter dem Handelsnamen ULE® (Ultra Low Expansion glass) vertrieben. Eine weitere Materialgruppe, welche einen sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, sind Glaskeramiken, bei denen das Verhältnis der Kristallphase zur Glasphase so eingestellt wird, dass sich die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der unterschiedlichen Phasen nahezu aufheben. Solche Glaskeramiken werden z. B. unter den Handelsnamen Zerodur® von der Fa. Schott AG bzw. unter dem Handelsnamen Clearceram® von der Fa. Ohara Inc. angeboten. Das Substrat 15 weist eine vergleichsweise geringe elektrische Leitfähigkeit auf.
  • Auf das Substrat 15 ist eine reflektive Beschichtung 16 aufgebracht, die eine Mehrzahl von Einzelschichten aufweist, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Im vorliegenden Beispiel sind die Einzelschichten abwechselnd aus Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes gebildet. Liegt die Betriebswellenlänge λB wie im vorliegenden Beispiel bei ca. 13,5 nm, so bestehen die Einzelschichten üblicherweise aus Molybdän und Silizium. Andere Materialkombinationen wie z. B. Molybdän und Beryllium, Ruthenium und Beryllium oder Lanthan und B4C sind ebenfalls möglich.
  • Die reflektierende Mehrlagen-Beschichtung 16 weist typischer Weise eine Deckschicht auf, um eine Oxidation der darunter liegenden Einzelschichten zu verhindern. Die Deckschicht besteht im vorliegenden Beispiel aus Ruthenium. Es versteht sich, dass auch andere Materialien, insbesondere metallische Materialien wie Rhodium, Palladium, Platin, Iridium, Niobium, Vanadium, Chrom, Zink oder Zinn als Deckschicht-Materialien verwendet werden können.
  • Zusätzlich zu den beschriebenen Einzelschichten kann die reflektive Beschichtung 16 auch Zwischenschichten zur Verhinderung von Diffusion beinhalten. Auf die Darstellung der Einzelschichten, der Hilfsschichten sowie der Deckschicht in den Figuren wurde zur Vereinfachung der Darstellung verzichtet. Das optische Element 13 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine plane Oberfläche auf. Auch die wurde nur zur Vereinfachung der Darstellung so gewählt, d. h. das optische Element 13 kann auch eine gekrümmte Oberflächenform aufweisen, wobei z. B. konkave Oberflächenformen oder konvexe Oberflächenformen möglich sind, die sowohl sphärisch als auch asphärisch ausgebildet sein können.
  • Die Materialien der (dielektrischen bzw. metallischen) Einzelschichten der reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung 16 weisen im Vergleich zum Substrat 15 eine vergleichsweise hohe elektrische Leitfähigkeit auf. Daher ist es möglich, einen bei der EUV-Bestrahlung des optischen Elements 13 bzw. dessen freier Grenzfläche 17 zur Vakuum-Umgebung durch den photoelektrischen Effekt bzw. durch Sekundärelektronen erzeugten Photostrom IP an einer zwischen der reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung 16 und dem Substrat 15 angeordneten elektrisch leitfähigen Schicht 18 abzuleiten. Zu diesem Zweck ragt die elektrisch leitfähige Schicht 18 seitlich über die Mehrlagen-Beschichtung 16 hinaus und der Photostrom IP kann beispielsweise über einen Lötpunkt oder dergleichen mit einer Leitung 19 verbunden und über diese abgeführt werden. Im vorliegenden Beispiel führt die Leitung 19 zu einem Signaleingang eines Ladungsverstärkers 20, der an einer Halterung 21 für das optische Element 13 befestigt ist. Der Ladungsverstärker 20, der im vorliegenden Beispiel als Operationsverstärker ausgebildet ist, wandelt den eingehenden Photostrom IP in eine zu diesem proportionale, um den Proportionalitätsfaktor verstärkte Ausgangsspannung VP.
  • Die Ausgangsspannung VP wird über eine Messleitung 22 einer in 1 dargestellten Spannungs-Messeinrichtung 23 zugeführt, welche im vorliegenden Beispiel außerhalb der in dem Projektionssystem 4 gebildeten Vakuum-Umgebung angeordnet ist. Dies ist möglich, da die Übertragung des am Ausgang des Ladungsverstärkers 20 erzeugte Ausgangsspannung VP über die Messleitung 22 auch über größere Strecken problemlos möglich ist. Die Leitung 19 für den vom optischen Element 13 abgeleiteten Photostrom IP sollte hingegen nicht zu lang gewählt werden, d. h. der Ladungsverstärker 20 sollte nicht zu weit vom optischen Element 13 entfernt angeordnet sein, wobei der Abstand typischer Weise bei weniger als 150 cm, insbesondere bei weniger als ca. 50 cm liegen sollte. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel liegt der Abstand A bei ca. 5 cm. Es versteht sich, dass nicht nur der Abstand A, sondern auch die Leitung 19, welche das optische Element 13 mit dem Ladungsverstärker 20 verbindet, möglichst kurz sein sollte.
  • Die EUV-Lichtquelle 5 von 1 wird gepulst betrieben, d. h. es werden Lichtpulse P erzeugt, die von Pulspausen unterbrochen werden. Um den Photostrom IP während der Bestrahlung mit EUV-Strahlung 6, d. h. während eines jeweiligen EUV-Pulses P (aber in der Regel nicht zwischen den Pulsen P) zu bestimmen, ist die Messeinrichtung 23 mit der EUV-Lichtquelle 5 über eine Signalleitung 25 verbunden, welche ein Trigger-Signal bzw. ein Referenz-Signal an die Messeinrichtung 23 liefert, um die vom Ladungsverstärker 20 gelieferte Ausgangsspannung VP synchron mit den EUV-Pulsen P auszulesen (Lock-In Verfahren). Die Spannungs-Messeinrichtung 23 liefert somit den Photostrom IP, genauer gesagt einen zu diesem proportionalen Spannungswert, während eines jeweiligen EUV-Pulses P.
  • Der gemessene Photostrom IP (bzw. die zu diesem proportionale, ein Maß für den Photostrom IP bildende Spannung VP) wird einer ebenfalls in 1 gezeigten Auswerteeinrichtung 24 zugeführt. In der Auswerteeinrichtung 24 sind mehrere Kennlinien zwischen dem gemessenen Photostrom IP und der Dicke d einer in 2 gezeigten, auf die reflektierende Mehrlagen-Beschichtung 16 aufgewachsenen Kontaminationsschicht 26 hinterlegt. Die Kontaminationsschicht 26 wird erzeugt, indem sich kontaminierende Stoffe, deren Vorhandensein in der Restgasatmosphäre, in welcher die optischen Elemente 13, 14, ... betrieben werden, nicht vollständig vermieden werden kann, an den optischen Elementen 13, 14, ... ablagern, was typischer Weise durch EUV-Bestrahlung begünstigt wird. Häufig handelt es sich bei dem abgelagerten kontaminierenden Stoff um Kohlenstoff, die Kontaminationsschicht 26 kann aber auch andere kontaminierende Stoffe enthalten bzw. aus diesen gebildet sein.
  • In 2 ebenfalls dargestellt ist die Feldintensität I der elektrischen Feldstärke einer stehenden Welle, die sich bei der Bestrahlung mit der EUV-Strahlung 6 an der freien Grenzfläche 17 bzw. in der darunter befindlichen Mehrlagen-Beschichtung 16 des optischen Elements 13 ausbildet. Wie in 2 ebenfalls zu erkennen ist, schwankt die Feldintensität I zwischen einem minimalen Wert IMin (Knoten) und einem maximalen Wert IMax (Wellenbauch). Der Abstand zwischen zwei Knoten der stehenden Welle entspricht hierbei der halben Betriebswellenlänge λB der EUV-Strahlung 6, d. h. im vorliegenden Fall ca. 6,75 nm. Wie in 2 unschwer zu erkennen ist, verändert sich der Wert der Feldintensität I an der freien Grenzfläche 17 in Abhängigkeit von der Dicke d der Kontaminationsschicht 26. Die Feldstärke I an der freien Grenzfläche 17 beeinflusst hierbei die Stärke des bei der Bestrahlung erzeugten Photostroms IP, wobei dieser typischer Weise umso größer ist, je größer die Feldstärke I an der Grenzfläche 17 ist.
  • Die Beziehung bzw. die Kennlinie zwischen dem gemessenen Photostrom IP und der Dicke d der Kontaminationsschicht 26 kann z. B. bei der Herstellung der EUV-Lithographieanlage 1 vermessen werden, wobei zusätzlich ggf. die Reflektivität des optischen Elements 13 bestimmt wird. Im Einbauzustand kann hingegen die Reflektivität eines einzelnen optischen Elements typischer Weise nicht mehr bestimmt werden. Es kann aber die Transmission der gesamten EUV-Lithographieanlage 1 und damit das Produkt der Reflektivitäten der einzelnen optischen Elemente bestimmt werden. Die IP/d-Kennlinie ist vom Absolutwert der auf die freie Grenzfläche 17 auftreffenden EUV-Strahlung 6 abhängig, welche von den Beleuchtungseinstellungen, die im Beleuchtungssystem 3 eingestellt werden, sowie von der Struktur an der abzubildenden Maske 11 abhängig. In der Auswerteeinrichtung 24 kann für jede der am Beleuchtungssystem 3 einstellbaren Beleuchtungsarten (z. B. Dipol-Beleuchtung, Quadrupol-Beleuchtung, annulare Beleuchtung, etc.) eine entsprechende IP/d-Kennlinie hinterlegt sein. Entsprechend kann auch für jeweils unterschiedliche Masken 11 eine jeweilige IP/d-Kennlinie hinterlegt sein, da diese ebenfalls die Intensitätsverteilung im Projektionssystem 4 beeinflussen.
  • Die Auswerteeinrichtung 24 wählt anhand der gewählten Beleuchtungseinstellung und ggf. anhand der gewählten Photomaske 11 die geeignete IP/d-Kennlinie aus. Ein Beispiel für eine solche Kennlinie ist in 3 gezeigt. Die gezeigte Kennlinie ist über einen Dickenbereich zwischen 0 nm und 2 nm der Kontaminationsschicht 26 streng monoton steigend, so dass eine eindeutige Zuordnung eines Werts für den Probenstrom IP zur Dicke d der Kontaminationsschicht 26 möglich ist, so dass diese eindeutig aus dem gemessenen Probenstrom IP bestimmbar ist. Da die elektrisch leitende Schicht 18 sich unterhalb der gesamten Mehrlagen-Beschichtung 16 erstreckt, werden die an allen Orten der freien Grenzfläche 17 erzeugten Ladungen als Photostrom IP gemessen. Da der gemessene Photostrom IP alle Orte an der freien Grenzfläche 17 erfasst, wird dieser von der gesamten Einfallswinkelverteilung der EUV-Strahlung 6 an der freien Grenzfläche 17 bzw. an der Mehrlagen-Beschichtung 16 erzeugt. Der gemessene Photostrom IP erfasst auch das gesamte an der Mehrlagen-Beschichtung 16 reflektierte Wellenlängenband der EUV-Strahlung 6, d. h. im vorliegenden Fall einen schmalen Wellenlängenbereich um die Betriebswellenlänge λB von 13,5 nm herum.
  • Bei dem in 2 gezeigten Beispiel wurde davon ausgegangen, dass die Kontaminationsschicht 26 eine über die freie Grenzfläche 17 konstante Dicke d aufweist. Es versteht sich aber, dass die Kontaminationsschicht 26 eine ortsabhängig über die freie Grenzfläche 17 variierende Dicke d aufweisen kann, so dass die auf die oben beschriebene Weise gemessene Dicke d einen Mittelwert aufweist. Um eine Aussage über die Dicke d der Kontaminationsschicht 26 an unterschiedlichen Orten der freien Grenzfläche 17 zu treffen, können gezielt diejenigen Parameter der EUV-Lithographievorrichtung 1 verändert werden, die einen Einfluss auf die örtliche Verteilung der Intensität der auf die freie Grenzfläche 17 auftreffenden EUV-Strahlung 6 haben. Bei diesen Parametern handelt es sich im Wesentlichen um die Beleuchtungseinstellungen des Beleuchtungssystems 3 bzw. die an der Maske 11 gebildeten Strukturen. Anhand der für vorgegebene Betriebsparameter bekannten Intensitätsverteilung der EUV-Strahlung 6 an der freien Grenzfläche 17 kann gezielt die Dicke d der Kontaminationsschicht 26 in einem Bereich untersucht werden, an dem die Intensität I der auftreffenden EUV-Strahlung 6 besonders hoch ist. Beispielsweise kann durch das Einstellen einer annularen Beleuchtung am Beleuchtungssystem 3 gezielt die Dicke d der Kontaminationsschicht 26 in einem ringförmigen Bereich des optischen Elements 13 untersucht werden, wenn dieses in der Nähe einer Pupillenebene angebracht ist.
  • Es versteht sich, dass bei einer solchen Variation der Betriebsparameter der EUV-Lithographievorrichtung 1 in der Regel kein Belichtungsbetrieb möglich ist. Die EUV-Lithographievorrichtung 1 wird in diesem Fall günstiger Weise in einen Messbetrieb umgeschaltet.
  • Neben der Bestimmung der Dicke d der Kontaminationsschicht 26 ist es mit Hilfe des oben beschriebenen Aufbaus auch möglich, die Phasenlage φG (bzw. φG – φG*) an der freien Grenzfläche 17 zu bestimmen. Bei den obigen Betrachtungen wurde davon ausgegangen, dass die Phasenlage an der Oberseite 16a der Mehrlagen-Beschichtung 16 sich nicht verändert, d. h. dass beispielsweise in 2 dauerhaft ein Knoten an der Oberseite 16a der Mehrlagen-Beschichtung 16 gebildet ist. Die Information über die Phasenlage an der Oberseite 16a der Mehrlagen-Beschichtung 16 können z. B. durch Vermessen des optischen Elements 13 vor dem Einbau in die EUV-Lithographievorrichtung 1 oder ggf. durch Simulationen gewonnen werden.
  • Im Laufe der Lebensdauer des optischen Elements 13 kann sich jedoch aufgrund der Bestrahlung mit EUV-Strahlung 6 oder z. B. aufgrund von Diffusionsmechanismen, etc. der Zustand der Mehrlagen-Beschichtung 16 verändern. Beispielsweise kann die Mehrlagen-Beschichtung 16 eine Kompaktierung erfahren, so dass deren Dicke abnimmt, oder es kann sich durch eine Diffusion zwischen den Einzelschichten das Verhältnis zwischen dem Anteil an hoch brechendem Material und dem Anteil an niedrig brechendem Material (auch als Gamma-Wert bezeichnet) und damit die Struktur der Mehrlagen-Beschichtung 16 verändern. Solche Veränderungen führen zu einer Änderung der Phasenlage an der Oberseite 16a der Mehrlagen-Beschichtung 16.
  • Um derartige langsame Strukturveränderungen der Mehrlagen-Beschichtung 16 detektieren zu können, ist es in der Regel erforderlich, die Kontaminationsschicht 26 zu entfernen, so dass die freie Grenzfläche 17 an der Oberseite 16a der Mehrlagen-Beschichtung 16 gebildet ist, wie dies bei dem in 4 gezeigten optischen Element 14 der Fall ist. Die Kontaminationsschicht 26 kann hierbei mit Hilfe von hier nicht näher beschriebenen, dem Fachmann geläufigen Reinigungsmethoden von der Mehrlagen-Beschichtung 16 entfernt werden, beispielsweise durch die Verwendung eines reaktiven Gases, insbesondere mit Hilfe von aktiviertem Wasserstoff.
  • Ist auf der Mehrlagen-Beschichtung 16 keine Kontaminationsschicht mehr vorhanden, kann die Phasenlage φG an der freien Grenzfläche 17 direkt mit der nominellen Phasenlage φG* verglichen werden, die zum Zeitpunkt der Bereitstellung des optischen Elements 14 dort vorhanden war bzw. dort vorhanden sein sollte. Im vorliegenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass die Phasenlage φG* bei der Bereitstellung des optischen Elements 14 einen Knoten an der freien Grenzfläche 17 aufgewiesen hat (vgl. 2). In diesem Fall weist die Feldintensität I ein Intensitätsminium IMin an der freien Grenzfläche 17 auf und der zugehörige Photostrom IP ist minimal. Wie in 5 zu erkennen ist, entspricht in diesem Fall der Verlauf der Kennlinie zwischen dem Photostrom IP und der Phasendifferenz φG – φG* (auch als (relative) Phasenlage bezeichnet) demjenigen beim Aufwachsen der Kontaminationsschicht 26 (vgl. 3).
  • Es versteht sich, dass die oben beschriebene Möglichkeit, die Dicke d der Kontaminationsschicht 26 ortsabhängig zu bestimmen, sich analog auch für die Bestimmung der Phasenlage bzw. der Phasendifferenz φG – φG* anwenden lässt. Die Phasenlage φG – φG* ermöglicht eine Charakterisierung des Zustandes des optischen Elements 14 bzw. von dessen reflektierender Mehrlagen-Beschichtung 16 über dessen Lebensdauer (s. o.). Auch kann die (relative) Phasenlage an unterschiedlichen optischen Elementen 13, 14, ... der EUV-Lithographievorrichtung 1 bestimmt werden, um Aussagen über deren Abbildungseigenschaften zu treffen.
  • Anhand der Probenstrommessung alleine kann in der Regel nicht zwischen einer aufgewachsenen Kontaminationsschicht 26 und einer Veränderung der Phasenlage φG – φG* durch Effekte wie Kompaktierung oder andere Umwandlungen der reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung 16 unterschieden werden. Um eine Unterscheidung zwischen beiden Effekten zu treffen, können neben dem vollständigen Abtragen der Kontaminationsschicht 26 gegebenenfalls auch weitere Messmethoden verwendet werden, beispielsweise die Messung der Gesamt-Reflektivität bzw. Gesamt-Transmission der EUV-Lithographieanlage 1 für die EUV-Strahlung 6, welche Rückschlüsse darauf zulässt, wie groß die (Gesamt-)Dicke der Kontaminationsschichten auf allen reflektierenden optischen Elementen ist.
  • Um eine möglichst präzise Messung der Dicke d bzw. der Phasenlage φG – φG* zu ermöglichen, sollte von Zeit zu Zeit überprüft werden, ob die vorgegebene Beziehung zwischen dem Photostrom IP und der Dicke d bzw. der Phasenlage φG – φG* noch korrekt ist. Eine Veränderung dieser Beziehung kann sich ggf. aus einem sich verändernden Übergangswiderstand beim Abgreifen des Photostroms IP ergeben, der das Messergebnis verfälscht. Die Kalibrierung wird typischer Weise in den Betriebspausen der EUV-Lithographievorrichtung 1 durchgeführt, d. h. zu einem Zeitpunkt, bei dem keine EUV-Bestrahlung der optischen Elemente 13, 14, ... stattfindet.
  • Für die Kalibration kann ein in 2 gezeigtes Ladungsnormal in Form eines Kondensators 28 verwendet werden, der für die Kalibration mit Hilfe eines Schalters 29 mit dem optischen Element 13, genauer gesagt mit der leitenden Schicht 18, verbunden und hierbei entladen wird. Da die Kapazität des Kondensators 28 bekannt ist, wird dem Ladungsverstärker 20 eine definierte Anzahl von Ladungen bzw. ein definierter Photostrom IP zugeführt. Weicht der von der Messeinrichtung 23 gemessene Photostrom IP von einem in der Auswerteeinrichtung 24 hinterlegten Referenz-Wert ab, ist dies ein Indiz, dass die Messung nicht mehr korrekt funktioniert. Anhand des Messergebnisses kann die vorgegebene Beziehung bzw. die Kennlinie gezielt modifiziert werden, so dass diese bei der Messung einen korrigierten Wert für die Dicke d bzw. die Phasenlage φG – φG* erzeugt.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Kalibration durchgeführt werden, indem dem optischen Element Kalibrier-Strahlung 30 von einer Kalibrier-Strahlungsquelle 31 zugeführt wird, wie dies in 1 gezeigt ist. Die Kalibrier-Strahlung 30 liegt hierbei außerhalb des von der Mehrlagen-Beschichtung 16 reflektierten Wellenlängenbereichs. Beim gezeigten Beispiel wird als Kalibrations-Lichtquelle 31 eine Laserdiode mit einer Wellenlänge von 440 nm (d. h. blau) verwendet. Es können aber auch andere, insbesondere breitbandige Kalibrations-Lichtquellen 31 eingesetzt werden, die bevorzugt Strahlung im UV-Bereich bzw. im tiefen UV-Bereich erzeugen. Anders als in 1 dargestellt kann die Kalibrier-Strahlung 30 dem optischen Element 13 auch mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Lichtleitfaser zugeführt werden.
  • Gegebenenfalls kann als Kalibrations-Lichtquelle auch die EUV-Lichtquelle 5 selbst dienen, wenn mit Hilfe des Monochromators 8 die selektierte Wellenlänge gezielt gegenüber der Betriebswellenlänge λB verstimmt wird und z. B. in einen Wellenlängenbereich zwischen ca. 9 nm und ca. 11 nm oder zwischen ca. 14 nm und ca. 16 nm verschoben wird. An Stelle des Monochromators kann auch ein optischer Filter verwendet werden, der Wellenlängen im Bereich zwischen ca. 11 nm und ca. 14 nm filtert. Da an den optischen Elementen 9 bis 11, 13, 14 typischer Weise nur Wellenlängen im Bereich zwischen ca. 11 nm und ca. 14 nm reflektiert werden, ist für die Zuführung der Kalibrier-Strahlung zu dem jeweiligen optischen Element gegebenenfalls eine eigene Strahlführungsoptik erforderlich. Es versteht sich, dass im vorliegenden Fall die Kalibration nicht während einer Betriebspause, sondern bei aktivierter EUV-Lichtquelle 5 durchgeführt werden muss. Durch die Zuführung einer vorgegebenen Strahlendosis der Kalibrier-Strahlung 30 zu dem optischen Element 13 wird eine definierte Anzahl von Ladungen erzeugt, so dass die Kalibration wie oben im Zusammenhang mit dem Ladungsnormal 28 beschrieben durchgeführt werden kann.
  • Zusammenfassend kann auf die oben beschriebene Weise die Dicke d einer Kontaminationsschicht 26 bzw. die Phasenlage φG – φG* während des Belichtungsbetriebs der EUV-Lithographievorrichtung 1 bestimmt werden. Es versteht sich, das alle optischen Elemente 13, 14, ... der EUV-Lithographievorrichtung 1 auf die oben beschriebene Weise während des Belichtungsbetriebs und/oder in einem speziell für die Photostrom-Messung vorgesehenen Messbetrieb vermessen werden können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (15)

  1. Verfahren zum Bestimmen der Phasenlage (φG – φG*) an einer freien Grenzfläche (17) eines mit einer EUV-Strahlung (6) reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung (16) versehenen optischen Elements (13, 14) und/oder zum Bestimmen der Dicke (d) einer auf der Mehrlagen-Beschichtung (16) gebildeten Kontaminationsschicht (26), umfassend: Bestrahlen der Mehrlagen-Beschichtung (16) mit EUV-Strahlung (6), Messen eines bei der Bestrahlung erzeugten Photostroms (IP), sowie Bestimmen der Phasenlage (φG – φG*) an der freien Grenzfläche (17) und/oder der Dicke (d) der Kontaminationsschicht (26) anhand einer vorgegebenen Beziehung zwischen der Phasenlage (φG – φG*) und/oder der Dicke (d) und dem gemessenen Photostrom (IP), wobei der gemessene Photostrom (IP) von der gesamten Wellenlängen- und Einfallswinkelverteilung der auf die Mehrlagen-Beschichtung (16) auftreffenden EUV-Strahlung (6) erzeugt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die vorgegebene Beziehung zwischen der Phasenlage (φG – φG*) an der freien Grenzfläche (17) und dem Photostrom (IP) und/oder zwischen der Dicke (d) der Kontaminationsschicht (26) und dem Photostrom (IP) während eines Zeitraums kalibriert wird, in dem keine Bestrahlung des optischen Elements (13, 14) mit EUV-Strahlung (6) bei Wellenlängen erfolgt, die von der Mehrlagen-Beschichtung (16) reflektiert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem dem optischen Element (13, 14) beim Kalibrieren eine durch ein Ladungsnormal (28) vorgegebene Anzahl von Ladungen zugeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem beim Kalibrieren das optische Element (13) mit Kalibrier-Strahlung (30) bei Wellenlängen bestrahlt wird, die nicht an der Mehrlagen-Beschichtung (16) reflektiert werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Wellenlängen der Kalibrier-Strahlung (30) im Wellenlängenbereich zwischen 9 nm und 11 nm, zwischen 14 nm und 16 nm oder im UV-Bereich zwischen 190 nm und 450 nm liegen.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur ortsabhängigen Bestimmung der Phasenlage (φG – φG*) an der freien Grenzfläche (17) und/oder der Dicke (d) der Kontaminationsschicht (26) die örtliche Verteilung der auf die Mehrlagen-Beschichtung (16) auftreffenden EUV-Strahlung (6) variiert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zum Messen des bei der Bestrahlung erzeugten Photostroms (IP) ein Ladungsverstärker (20) eingesetzt wird.
  8. EUV-Lithographievorrichtung (1), umfassend: mindestens ein optisches Element (13, 14), welches ein Substrat (15) und eine EUV-Strahlung (6) reflektierende Mehrlagen-Beschichtung (16) aufweist, wobei das optische Element (13, 14) zur Ableitung eines bei der Bestrahlung mit EUV-Strahlung (6) erzeugten Photostroms (IP) elektrisch kontaktierbar ist, gekennzeichnet durch einen mit dem optischen Element (13, 14) zum Ableiten des Photostroms (IP) in Kontakt stehenden Ladungsverstärker (20).
  9. EUV-Lithographievorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher der Ladungsverstärker (20) in einem Abstand von weniger als 150 cm vom optischen Element (13, 14) angeordnet ist.
  10. EUV-Lithographievorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, weiter umfassend: eine Messeinrichtung (23) zur Messung des Photostroms (IP) anhand einer vom Ladungsverstärker (20) gelieferten Ausgangsspannung (VP).
  11. EUV-Lithographievorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher die Messeinrichtung (23) mit einer gepulsten EUV-Lichtquelle (5) der EUV-Lithographieanlage (1) verbunden ist, um die vom Ladungsverstärker (20) gelieferte Ausgangsspannung (VP) synchron zu den Pulsen (P) der EUV-Lichtquelle (5) auszulesen.
  12. EUV-Lithographievorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, weiter umfassend: eine Auswerteeinrichtung (24), die ausgebildet ist, die Phasenlage (φG – φG*) an einer freien Grenzfläche (17) des optischen Elements (13, 14) und/oder die Dicke (d) einer auf der Mehrlagen-Beschichtung (16) gebildeten Kontaminationsschicht (26) anhand einer vorgegebenen Beziehung zwischen der Phasenlage (φG – φG*) und/oder die Dicke (d) und dem gemessenen Photostrom (IP) zu bestimmen, wobei der gemessene Photostrom (IP) von der gesamten Wellenlängen- und Einfallswinkelverteilung der auf die Mehrlagen-Beschichtung (16) auftreffenden EUV-Strahlung (6) erzeugt wird.
  13. EUV-Lithographievorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, weiter umfassend: ein Ladungsnormal (28) zur Zuführung einer vorgegebenen Anzahl von Ladungen zu dem optischen Element (13, 14).
  14. EUV-Lithographievorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, weiter umfassend: eine Kalibrier-Lichtquelle (31) zur Bestrahlung des optischen Elements (13) mit Kalibrierstrahlung (30) bei Wellenlängen, die nicht von der Mehrlagen-Beschichtung (16) reflektiert werden.
  15. EUV-Lithographievorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Kalibier-Lichtquelle (31) zur Erzeugung von Kalibrier-Strahlung (30) bei Wellenlängen zwischen 9 nm und 11 nm, zwischen 14 nm und 16 nm oder im UV-Bereich zwischen 190 nm und 450 nm ausgebildet ist.
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