DE102013226678A1

DE102013226678A1 - EUV-Lithographiesystem und Transporteinrichtung zum Transport eines reflektiven optischen Elements

Info

Publication number: DE102013226678A1
Application number: DE102013226678.2A
Authority: DE
Inventors: Moritz Becker; Dirk Heinrich Ehm; Peter Marek; Ali-Reza Akbarinia
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2015-06-25
Also published as: WO2015090862A1; TW201537305A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein EUV-Lithographiesystem (1), umfassend: mindestens eine Gasdüse (18) mit einer Düsenöffnung zum Austritt eines Gasstroms (19) zum Entfernen von kontaminierenden Stoffen von einer Oberfläche (8a–14a) des EUV-Lithographiesystems (1) und/oder zum Umlenken von kontaminierenden Stoffen, wobei der Gasstrom (19) in dem EUV-Lithographiesystem (1) mindestens einen Gaswirbel bildet. Die Erfindung betrifft auch eine Transporteinrichtung zum Transport eines reflektiven optischen Elements für die EUV-Lithographie, umfassend: ein Aufnahmeelement zur Aufnahme des optischen Elements, eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen des Aufnahmeelements und eine Ausströmungseinrichtung zur Erzeugung von beidseits des optischen Elements flächig entlangströmenden Gasvorhängen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein EUV-Lithographiesystem, umfassend: mindestens eine Gasdüse mit einer Düsenöffnung zum Austritt eines Gasstroms zum Entfernen von kontaminierenden Stoffen von einer in dem EUV-Lithographiesystem angeordneten Oberfläche und/oder zum Umlenken von kontaminierenden Stoffen in dem EUV-Lithographiesystem. Die Erfindung betrifft ferner eine Transporteinrichtung zum Transport eines reflektiven optischen Elements für ein EUV-Lithographiesystem, insbesondere für ein EUV-Lithographiesystem wie oben beschrieben.
Unter einem EUV-Lithographiesystem wird im Sinne dieser Anmeldung ein optisches System für die EUV-Lithographie verstanden, d.h. ein optisches System, welches auf dem Gebiet der EUV-Lithographie eingesetzt werden kann. Neben einer EUV-Lithographieanlage, welche zur Herstellung von Halbleiterbauelementen dient, kann es sich bei dem optischen System beispielsweise um ein Inspektionssystem zur Inspektion einer in einer EUV-Lithographieanlage verwendeten Photomaske (im Folgenden auch Retikel genannt), zur Inspektion eines zu strukturierenden Halbleitersubstrats (im Folgenden auch Wafer genannt) oder um ein Metrologiesystem handeln, welches zur Vermessung einer EUV-Lithographieanlage oder von Teilen davon, beispielsweise zur Vermessung eines Projektionssystems, eingesetzt wird.
Reflektive optische Elemente für den EUV-Wellenlängenbereich (bei Wellenlängen zwischen ca. 5 nm und ca. 20 nm) wie etwa Spiegel oder Photomasken weisen optische Oberflächen auf, die vor der Ablagerung von kontaminierenden Stoffen geschützt werden sollten, um eine Reduzierung der Reflektivität, Abbildungsfehler sowie damit verbundene Abschattungen und Belichtungsfehler auf dem Wafer zu vermeiden. Dabei lagern sich die kontaminierenden Stoffe, z.B. in Form von (Nano-)Partikeln typischer Weise bevorzugt an Oberflächen ab, die von vergleichsweise langsam strömenden Gasen umspült werden. Es ist möglich, dass derartige Ablagerungen sich an den Oberflächen akkumulieren und zu einem Kontaminationsrisiko werden, wenn diese beispielsweise bei kleinen Störungen (Druckschwankungen, Erschütterungen) gehäuft freigesetzt werden.
Das Vorhandensein von kontaminierenden Stoffen in der Restgasatmosphäre eines EUV-Lithographiesystems lässt sich nicht vollständig vermeiden. Bei den kontaminierenden Stoffen kann es sich beispielsweise um Polymere handeln, die von Vakuumpumpen stammen oder die aus Klebstoffen ausgegast werden. Bei den kontaminierenden Stoffen kann es sich auch um Rückstände von Photolacken handeln, die auf dem Wafer aufgebracht sind und die unter Einfluss der Betriebsstrahlung aus dem Photolack ausgegast werden und zu Kohlenstoffkontaminationen auf den optischen Elementen des EUV-Lithographiesystems führen können.
Um die Ablagerung von kontaminierenden Stoffen zu verhindern bzw. zu verringern ist es bekannt, Oberflächen zu vermeiden, die Partikelablagerungen begünstigen, beispielsweise nicht oder nur geringfügig abgerundete Innenkanten sowie Oberflächen mit hohen Rauigkeiten zu vermeiden. Auch Partikelablagerungen begünstigende Materialien sowie elektrostatische Aufladungen sollten möglichst weitgehend vermieden werden. Dies lässt sich jedoch aus konstruktiven Gründen nicht uneingeschränkt umsetzen. Auch das Ersetzen bestimmter zur Anhaftung von kontaminierenden Stoffen neigenden Materialien durch andere Materialien kann zu erhöhtem Gewicht oder zu unerwünschten Materialeigenschaften (z.B. zu einer geringeren Steifigkeit) führen.
Aus der WO 2008/034582 A2 der Anmelderin ist es bekannt, eine lokale Einhausung von kontaminationsgefährdeten Komponenten eines EUV-Lithographiesystems in Teilgehäuse mit begrenzten Teilvolumina (Mini-Environments) vorzunehmen, die mit einem Spülgas gespült werden, um das Eindringen von kontaminierenden Stoffen aus der Umgebung des Teilgehäuses zu erschweren. Partikel, die innerhalb des Mini-Environments freigesetzt werden, sollen mit dem Spülgasstrom mitgenommen und in die Umgebung transportiert werden.
In der DE 10 2012 213 927 A1 ist ein EUV-Lithographiesystem mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Gasvorhangs zum Umlenken von kontaminierenden Stoffen beschrieben. Der Gasvorhang kann insbesondere an einer Öffnung zwischen zwei Vakuum-Kammern des EUV-Lithographiesystems gebildet sein, um den Übertritt von kontaminierenden Stoffen von einer Vakuum-Kammer in die andere Vakuum-Kammer zu verhindern. Im Bereich der Öffnung kann eine röhrenförmige Einhausung vorgesehen sein. Zur Erzeugung des Gasvorhangs kann eine Gasdüse in die röhrenförmige Einhausung münden.
Die WO 2010/115526 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verhindern des Durchtretens von kontaminierenden gasförmigen Stoffen durch eine Öffnung in einer Einhausung einer EUV-Lithographieanlage. Die kontaminierenden gasförmigen Stoffe werden unter Einwirkung der EUV-Strahlung gepulst erzeugt. Zum Umlenken der kontaminierenden Stoffe wird ein gepulster Gasstrom auf eine solche Weise erzeugt, dass sich im Bereich der Öffnung die Gaspulse zeitlich mit den Pulsen der kontaminierenden Stoffe überlappen.
Neben dem Umlenken von kontaminierenden Stoffen ist es ebenfalls bekannt, kontaminierende Stoffe mit Hilfe einer Gasdüse oder mehrerer Gasdüsen von optischen Oberflächen zu entfernen, wie dies beispielsweise in der WO 2009/059614 A1 der Anmelderin beschrieben ist. Zu diesem Zweck wird die Gasdüse auf die zu reinigende Oberfläche ausgerichtet und die zu reinigende Oberfläche wird in Kontakt mit einem Gasstrom eines Reinigungsgases, z.B. in Form von aktiviertem Wasserstoff bzw. von Wasserstoff-Radikalen, gebracht. Zur Optimierung des Reinigungsvorgangs kann der Gasstrom gepulst erzeugt werden, beispielsweise durch eine gepulste Versorgung mit dem Reinigungsgas. Auf diese Weise kann beispielsweise das Überschreiten einer maximalen Temperatur an der zu reinigenden Oberfläche vermieden werden.
Die Kontamination kann auch beim Transport bzw. beim Handling von optischen Elementen in dem EUV-Lithographiesystem mittels hierzu vorgesehener Transporteinrichtungen erfolgen, da die optischen Elemente hierbei typischerweise durch die entsprechend verunreinigten Kammern des EUV-Lithographiesystems bewegt werden und somit besonders kontaminationsgefährdet sind. Insbesondere außerhalb der geschützten Vakuum-Umgebungen von EUV-Lithographiesystemen, d.h. beispielsweise bei Atmosphärendruck, besteht eine erhöhte Kontaminationsgefahr beim ungeschützten Transportieren von optischen Elementen.
Aus der EP 0 174 877 A2 ist eine Vorrichtung zur Röntgenbestrahlung mit einer Röntgenstrahlungsquelle bekannt geworden, die in einer Vakuumkammer angeordnet ist und die ein weiche Röntgenstrahlung emittierendes Plasma erzeugt, das auch kontaminierende Partikel freisetzt. Ein dünner Gasvorhang eines für weiche Röntgenstrahlung transparenten Gases ist zwischen einem Target und einer Maske angeordnet, um die Partikel von der Maske fernzuhalten. Durch das Anordnen der Maske in der Nähe des Gasvorhangs aber weit genug von diesem entfernt, um eine Wechselwirkung zu verhindern, kann der Gasvorhang zum Kühlen der Maske eingesetzt werden. Zum Kühlen der Maske können auch zwei Gasvorhänge verwendet werden, zwischen denen die Maske angeordnet ist.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein EUV-Lithographiesystem sowie eine Transporteinrichtung bereitzustellen, welche ein effektiveres Entfernen von kontaminierenden Stoffen von einer Oberfläche und/oder einen effektiveren Schutz vor kontaminierenden Stoffen ermöglichen als dies im Stand der Technik der Fall ist.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gemäß einem Aspekt gelöst durch ein EUV-Lithographiesystem der eingangs genannten Art, bei dem der Gasstrom in dem EUV-Lithographiesystem mindestens einen Gaswirbel, d.h. einen rotierenden Gasstrom, bildet.
Der aus der Düsenöffnung austretende Gasstrom kann selbst, d.h. aus dem eigenen Volumenstrom, den Wirbel bilden. Der Gasstrom bildet jedoch auch dann im Sinne der Erfindung einen Wirbel, wenn der Wirbel nicht nur durch den Volumenstrom des Gasstroms selbst sondern darüber hinaus zumindest teilweise durch eine Wechselwirkung mit dem Volumenstrom eines weiteren Gases, beispielsweise eines Umgebungsgases, erzeugt wird. Der Volumenstrom des Gasstroms und der Volumenstrom des weiteren Gases können sich dabei miteinander vermischen oder zusammenströmen.
Durch den Gasstrom, der den mindestens einen Gaswirbel bildet, wird das Entfernen von bereits an einer optischen Oberfläche des EUV-Lithographiesystems abgelagerten kontaminierenden Stoffen begünstigt, da durch den Gaswirbel der Reinigungswirkungsgrad (d.h. die reinigende Wirkung pro Spülgasmenge bzw. die reinigende Wirkung pro Flussrate des Spülgases) sowie der Kühlwirkungsgrad (d.h. die Kühlwirkung pro Spülgasmenge) erhöht wird. Insgesamt ist dadurch eine effektivere Verhinderung von Partikelablagerungen sowie ein effektiveres und einfacheres Lösen von Partikeln von Oberflächen möglich.
Die Erzeugung des Gaswirbels kann nicht nur im Regelbetrieb des EUV-Lithographiesystems sondern auch außerhalb des Regelbetriebs erfolgen, beispielsweise bei außerhalb des Regelbetriebs stattfindenden Spülvorgängen, um durch eine gezielte Anströmung bzw. Strömungs-Führung und Strömungs-Manipulation Partikel leichter von bestimmten Oberflächen zu lösen. Ferner kann durch den Gasstrom, der den Gaswirbel bildet, vorteilhaft das Umlenken von kontaminierenden Stoffen z.B. in einem Gasvorhang verbessert werden. Der auf diese Weise erzeugte Gaswirbel lässt sich gezielt dazu nutzen, die Reichweite des den Gasvorhang bildenden Gasstroms zu erhöhen.
Bei einer Ausführungsform des EUV-Lithographiesystems ist die Gasdüse dazu ausgebildet, den Gaswirbel unter stationären Strömungsbedingungen innerhalb der Gasdüse zu erzeugen. Unter stationären Strömungsbedingungen werden im Sinne dieser Anmeldung zeitlich unveränderte Bedingungen der Strömung verstanden, d.h. beispielsweise zeitlich konstante Druck-, Temperatur-, und Geschwindigkeitsverhältnisse der Strömung innerhalb der Gasdüse. Insbesondere wird unter stationären Strömungsbedingungen keine gepulste Zuführung von Gas in die Gasdüse verstanden, die zur Erzeugung eines gepulsten Gasstroms führt.
In einer Weiterbildung der vorhergehenden Ausführungsform weist die Gasdüse einen asymmetrisch zur Düsenlängsachse verlaufenden Strömungsquerschnitt auf. Ein derartiger asymmetrisch verlaufender Strömungsquerschnitt begünstigt die Erzeugung von Geschwindigkeits- bzw. Druckgradienten und somit das Auftreten von unterschiedlich großen Gasflussgeschwindigkeiten in der Gasdüse, welche die Bildung von Gaswirbeln begünstigen und zu einem (lokal) verbesserten Reinigungswirkungsgrad beitragen. Für die asymmetrische Ausbildung des Strömungsquerschnitts kann die Gasdüse, insbesondere der Expansionstrichter der Gasdüse, eine asymmetrische Form aufweisen, d.h. dieser verläuft nicht rotationssymmetrisch zur Düsenlängsachse.
Bei einer weiteren Weiterbildung weist die Gasdüse zur Erzeugung des Gaswirbels insbesondere gewindeartig verlaufende Strömungsleitelemente auf. Die Strömungsleitelemente versetzen den die Gasdüse durchströmenden Gasstrom bereits innerhalb der Gasdüse (sowie in einem sich an den Austritt anschließenden Bereich) in Rotation. Durch den rotierenden Gaswirbel kann die Erstreckung des Gasstroms z.B. bei der Verwendung des Gasstroms in einem Gasvorhang verlängert werden oder der Gasstrom kann besser verteilt werden. Auf diese Weise können größere optische Oberflächen in dem EUV-Lithographiesystem vor einer Partikelkontamination geschützt werden. Die gewindeartig verlaufenden Strömungsleitelemente können schraubenförmig ausgebildet und in einem Expansionstrichter der Gasdüse angeordnet sein. Durch die Strömungsleitelemente wird ein um die Längsachse der Gasdüse rotierender Gaswirbel erzeugt. Die Strömungsleitelemente sind bevorzugt unbeweglich bzw. starr an der Gasdüse angebracht. Es ist jedoch auch möglich, die Strömungsleitelemente beweglich auszubilden, um den Grad der Wirbelbildung gezielt beeinflussen zu können.
Bei einer weiteren Weiterbildung weist die Gasdüse mindestens einen seitlich in die Gasdüse mündenden Einlass auf. Durch einen oder mehrere seitliche Einlässe in die Gasdüse wird die Erzeugung von Gaswirbeln ebenfalls begünstigt, insbesondere wenn einer oder mehrere Einlässe asymmetrisch zur Düsenlängsachse angeordnet sind oder wenn mehrere drehsymmetrisch zur Düsenlängsachse angeordnete Einlässe mit voneinander abweichenden Strömungsbedingungen betrieben werden. Beispielsweise kann ein erster Einlass in die Gasdüse bei ersten Druck-, Temperatur-, und/oder Geschwindigkeitsbedingungen und ein anderer, zweiter Einlass bei hiervon abweichenden zweiten Druck-, Temperatur-, und/oder Geschwindigkeitsbedingungen betrieben werden, so dass der im Inneren der Gasdüse durch die Kombination der an den Einlässen eintretenden Einzelströme erzeugte Gasstrom in der Gasdüse den Gaswirbel erzeugt. Die Einlässe münden insbesondere in einen Expansionstrichter der Gasdüse ein. Die zwei oder mehr Einlässe können insbesondere in Umfangsrichtung unterschiedlich weit voneinander beabstandet sein und an unterschiedlichen Stellen entlang der Düsenlängsachse in den Expansionstrichter der Gasdüse münden.
In einer weiteren Ausführungsform des EUV-Lithographiesystems ist die Gasdüse zur Erzeugung eines gepulsten wirbelförmigen Gasstroms ausgebildet. Ein gepulster wirbelförmiger Gasstrom kann beispielsweise mittels eines Ventils in der Gaszufuhr erzeugt werden, das sich periodisch öffnet und schließt. Die Form der Düse kann hierbei wie vorstehend beschrieben sein.
In einer Weiterbildung wird eine Laval-Düse verwendet, um das Gas auf Überschallgeschwindigkeit zu beschleunigen. Druck und Temperatur des Gases verhalten sich in der Laval-Düse gegenläufig zur Geschwindigkeit. Der Gasfluss nimmt hierbei solange zu, bis das Verhältnis der Drücke von Eingangs-(P_ein) und Ausgangsseite (P_aus) der Düse einen bestimmten Wert überschreitet. Dieser Wert (P_ein/P_aus) beträgt für Wasserstoff 1,899 und für Helium 2,049. Durch die Erhöhung des Gasflusses lässt sich also ein an Stärke zunehmender Gasstoß hoher Geschwindigkeit erzeugen. Anschließend wird die Gaszufuhr wieder gedrosselt.
Die oben beschriebenen Gasdüsen können grundsätzlich mit stationärer Gaszufuhr betrieben werden. Es ist aber auch möglich, die Gasdüsen instationär zu betreiben, d.h. die Gaszuführung zur Gasdüse kann gepulst erfolgen, wodurch einzelne Wirbelpulse erzeugt werden können, was die Effizienz der Wirbelbildung weiter steigert.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Gasdüse zur Aktivierung eines in dem Gasstrom enthaltenen Reinigungsgases, insbesondere zur Aktivierung von Wasserstoff, ausgebildet. Da der in der Gasdüse gebildete Wirbel länger in einer zur Aktivierung des Reinigungsgases verwendeten Gasdüse verweilt als bei herkömmlichen Gasdüsen steht mehr Zeit zur Aktivierung von in dem Gasstrom enthaltenen Gasen zur Verfügung, so dass die Aktivierung gemäß dieser Ausführungsform vorteilhaft verstärkt wird. Ein verwirbelter Gasstrom bzw. Gasstrahl erhöht auch die Verweildauer und damit die Reinigungswirkung des durch die Gasdüse aktivierten und in dem Gasstrom enthaltenen Reinigungsgases (z.B. des aktivierten Wasserstoffs) an der zu reinigenden Oberfläche.
Gasdüsen, die zur Aktivierung eines in dem Gasstrom enthaltenen Reinigungsgases ausgebildet sind (auch „hydrogen radical generator“ genannt) sind beispielsweise aus der WO 2009/059614 A1 der Anmelderin bekannt geworden. Die Aktivierung von Wasserstoff kann beispielsweise erfolgen, indem ein molekularer Wasserstoffstrahl an einem elektrisch geheizten Glühwendel, auch Filament genannt, vorbeigeführt wird, wodurch der molekulare Wasserstoff H₂ teilweise in Radikale H^*, d.h. in angeregte Einzelatome, aufspaltet. Ein solcher aktivierter Wasserstoff-Gasstrahl ist insbesondere geeignet, kohlenstoffbasierte Verunreinigungen von einer optischen Oberfläche zu entfernen. Die Reinigung erfolgt außerhalb des Betriebs des EUV-Lithographiesystems in unregelmäßigen Abständen (z.B. Tagen bis Monaten) abhängig davon, wie stark eine durch gasförmige Kohlenwasserstoff-Verunreinigungen verursachte Kohlenstoff-Schicht auf der jeweiligen optischen Oberfläche angewachsen ist.
Eine Gasdüse, die zur Aktivierung eines Reinigungsgases sowie zur Bildung mindestens eines Gaswirbels ausgebildet ist, kann auch während des (Regel-)Betriebs des EUV-Lithographiesystems genutzt werden, um einen Gasstrahl eines Spülgases auf eine insbesondere verhältnismäßig große optische Oberfläche zu richten, um diese vor kontaminierenden Stoffen zu schützen.
Konventionelle Gasdüsen zur Aktivierung eines Reinigungsgases sind typischer Weise derart ausgebildet bzw. angeordnet, dass der von diesen erzeugte Gasstrahl im Wesentlichen senkrecht auf die zu reinigende optische Oberfläche auftrifft. Aufgrund des im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche verlaufenden geradlinigen Gasstrahls ist der bei einer konventionellen Gasdüse erfolgende Gasaustritt nicht bzw. nur bedingt dazu geeignet, die optische Oberfläche auch im Regelbetrieb vor kontaminierenden Stoffen bzw. Partikeln zu schützen, da Partikel, die von einem geradlinig verlaufenden Gasstrahl mitgerissen werden, in Richtung der optischen Oberfläche beschleunigt würden. Ein insbesondere um eine Düsenlängsachse rotierender Gasstrahl ist hingegen aufgrund der Zentrifugalkraft eher dazu geeignet, kontaminierende Stoffe von der optischen Oberfläche fernzuhalten. Während des Regelbetriebs des EUV-Lithographiesystems ist die Einrichtung zur Aktivierung des Reinigungsgases, z.B. in Form der Glühwendel, abgeschaltet.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Gasdüse zum Entfernen der kontaminierenden Stoffe neben der optischen Oberfläche angeordnet, um einen sich entlang der optischen Oberfläche erstreckenden Gasstrom mit an der optischen Oberfläche entlang geführten Gaswirbeln zu erzeugen. Die Führung der Gaswirbel entlang der optischen Oberfläche verhindert eine Partikelablagerung besonders effektiv bzw. bewirkt ein besonders wirkungsvolles Lösen von bereits an der Oberfläche abgelagerten kontaminierenden Stoffen. Auch kann durch die sich über die Oberfläche bewegenden Gaswirbel ein effektiver Wärmetransport bzw. eine effektive Kühlung von lokalen besonders stark erwärmten Bereichen der optischen Oberfläche erfolgen. Derartige Bereiche können insbesondere an Stellen entstehen, an denen die EUV-Strahlung stark fokussiert, beispielsweise annähernd punktförmig, auf die optische Oberfläche auftrifft.
Um eine Führung der Gaswirbel entlang der optischen Oberfläche zu realisieren, ist die Gasdüse, insbesondere eine Längsachse der Gasdüse, bevorzugt unter einem Winkel zwischen 45° und 90° zur Oberflächennormalen der optischen Oberfläche ausgerichtet.
Eine weitere Ausführungsform weist mindestens ein außerhalb der Gasdüse angeordnetes wirbelbegünstigendes Strömungsleitelement, insbesondere eine von dem Gasstrom angeströmte, spitz zulaufende Kante, auf. Durch ein derartiges wirbelbegünstigendes Strömungsleitelement kann in vorteilhafter Weise ein Gaswirbel gebildet werden, der z.B. zur Umlenkung von kontaminierenden Stoffen dienen kann. Der Gaswirbel kann insbesondere in der unmittelbaren Umgebung eines Gasvorhangs gebildet werden, um kontaminierende Partikel zu erfassen und umzulenken, sodass diese nicht in Bereiche des EUV-Lithographiesystems vordringen können, in denen diese Schäden hervorrufen können. Durch eine gezielte Positionierung der spitz zulaufenden Kante im von dem Gasstrom durchströmten Volumenbereich kann an geeigneter Stelle, z.B. im Bereich einer Öffnung, ein Gaswirbel gebildet werden, um das Eindringen von kontaminierenden Partikeln in die Öffnung zu verhindern.
Eine Ausführungsform des EUV-Lithographiesystems umfasst zusätzlich eine, insbesondere röhrenförmige, quer zum Gasstrom verlaufende Einhausung, in welche die Düsenöffnung mündet und an welcher der Düsenöffnung gegenüber liegend in einem von dem Gasstrom zu überbrückenden Abstand eine Auffangöffnung zum Auffangen des Gasstroms angeordnet ist, wobei zur Bildung eines Gaswirbels in der Einhausung zwischen der Auffangöffnung und einer auffangöffnungsseitigen Einhausungswand eine von dem Gasstrom angeströmte Kante gebildet ist, die als Strömungsleitelement dient. Durch den bzw. die in der Einhausung gebildeten Gaswirbel können vorteilhaft kontaminierende Stoffe bzw. Partikel umgelenkt werden. Insbesondere kann durch den oder die Gaswirbel ein Übertritt von kontaminierenden Stoffen durch den Gasvorhang besonders effizient verhindert werden.
Der beispielsweise ober- und/oder unterhalb des Gasvorhangs erzeugte Gaswirbel entsteht durch eine tangentiale Impulsübertragung von dem den Gasvorhang bzw. den Gasstrom bildenden Gas auf das von oben und unten über die röhrenförmige Einhausung zufließende Umgebungsgas, das die kontaminierenden Stoffe enthält.
Die Form der Kante ist bevorzugt spitz (mit einem spitzen Winkel, d.h. einem Winkel α kleiner 90°, insbesondere kleiner 45° ausgebildet, um die Wirbelbildung zu begünstigen. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, durch eine Anströmung von Kanten mit vergleichsweise kleinen abgerundeten Kantenformen (kleine Rundungsradien), Gaswirbel zu erzeugen. Auch durch das Vorsehen einer spitz zulaufenden Kante zwischen der Düsenöffnung und der düsenöffnungsseitigen Einhausungswand kann die Bildung eines Gaswirbels begünstigt werden.
Die Wirbelbildung kann durch die Erzeugung eines Überdruckbereichs benachbart zum Gasvorhang in der Nähe der Düsenöffnung und die Erzeugung eines Unterdruckbereichs benachbart zum Gasvorhang in der Nähe der Auffangöffnung begünstigt werden. Auf diese Weise kann insbesondere sichergestellt werden, dass der Gaswirbel kontaminierende Partikel vom Gasvorhang weg und/oder in die Auffangöffnung befördert.
Ein Unterdruckbereich in der Nähe der Düsenöffnung sowie ein Überdruck in der Nähe der Auffangöffnung können sowohl mit einer Gasdüse erzeugt werden, die zur Erzeugung eines Unterschall-Gasstroms ausgebildet ist, wenn die Druckverhältnisse geeignet gewählt werden, vgl. beispielsweise 3a, b der eingangs genannten DE 10 2012 213 927 A1 . Insbesondere kann auch bei sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten im Überschallbereich das Gas innerhalb eines sich von einer Engstelle erweiternden Teilbereichs der Gasdüse überexpandieren, so dass dessen statischer Druck kleiner wird als derjenige des Gases in der Umgebung. Dieser Unterdruck kann lokal auf den Bereich der Düsenöffnung bzw. den Austritt der Gasdüse begrenzt bleiben. Im Bereich der Auffangöffnung kann ein Überdruckgebiet entstehen, welches die Wirbelbildung umso mehr begünstigt, je kleiner die Auffangöffnung ist und je schärfer bzw. weniger abgerundet die die Öffnung begrenzenden Kanten ausgebildet sind.
Bei einer Weiterbildung der vorhergehenden Ausführungsform ist der Strömungsquerschnitt des Gasstroms an der Auffangöffnung kleiner als der Eintrittsquerschnitt der Auffangöffnung. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Gasdüse einen überexpandierten Gasstrom erzeugt, d.h. einen Gasstrom, der beim Austritt aus der Gasdüse einen kleineren Druck aufweist als der statische Umgebungsdruck. In diesem Fall schnürt sich der Gasstrom ein, wenn er auf Umgebungsgas trifft, so dass der Gasvorhang nur wenig expandiert und vollständig von der gegenüber liegenden Auffangöffnung aufgenommen wird. Gegebenenfalls kann der Gasstrom in diesem Fall zusätzliches Umgebungsgas in die Auffangöffnung mitreißen und eine Pumpwirkung entfalten. Auf diese Weise kann zumindest teilweise das die kontaminierenden Stoffe enthaltende Umgebungsgas abgesaugt werden, wobei die absaugende Wirkung durch die Gaswirbel noch verstärkt werden kann.
Insbesondere bei der Erzeugung eines überexpandierten Gasstrahls sind Einflussgrößen wie zum Beispiel die Größe der Auffangöffnung, die Größe der Düsenöffnung, der zu überbrückende Abstand und die Form der angeströmten Kante idealer Weise so aufeinander abgestimmt, dass der Gasvorhang bzw. der Gasstrom vollständig, d.h. zu 100 %, von der Auffangöffnung abgesaugt wird und ggf. noch Umgebungsgas mitgerissen wird. Auch der statische Umgebungsdruck sowie der Austrittsdruck an der Gasdüse (durch die sich die Austrittsgeschwindigkeit des Gasstroms aus der Gasdüse ergibt), können zusammen mit den vorgenannten Einflussgrößen derart aufeinander abgestimmt werden, dass die Bildung eines oder mehrerer Gaswirbel zur Umlenkung der kontaminierenden Stoffe begünstigt wird.
Bei einer Weiterbildung ist das EUV-Lithographiesystem dazu ausgebildet, einen Anteil zwischen 50 % und 150 % des an der Düsenöffnung austretenden Gasstroms an der gegenüber liegenden Auffangöffnung abzusaugen. Die Erfinder haben erkannt, dass bei einem derartigen Absaug-Anteil bzw. einer derartigen Durchtrittswahrscheinlichkeit die Gaswirbelbildung begünstigt ist. Bei einem Absaug-Anteil zwischen ca. 100% und 150% werden der gesamte Gasstrom sowie ein Teil des Umgebungsgases durch die Auffangöffnung hindurch abgesaugt, was durch die oben beschriebene Überexpansion des Gasstroms erreicht werden kann. Bei einem unterexpandierten Gasstrom, der typischer Weise bei kurzen Gasdüsen und/oder bei Unterschallgeschwindigkeit erzeugt wird, schnürt sich das aus der Gasdüse austretende Gas nicht ein, sondern divergiert stark und gelangt typsicher Weise nicht vollständig in die der Düsenöffnung gegenüber liegende Auffangöffnung. Ein solcher Gasstrom begünstigt jedoch ebenfalls die Wirbelbildung, wenn der in die Umgebung austretende, d.h. die Auffangöffnung verfehlende Gasanteil nicht zu groß ist und wirbelbegünstigende Kanten vorgesehen sind. Gasvorhänge die zu weit über 100% von der Auffangöffnung aufgenommen bzw. abgesaugt werden, als auch solche, von denen nur ein Anteil von weit unter 100% die Auffangöffnung erreicht, erschweren die Wirbelbildung bzw. können die Wirbelbildung vollständig verhindern. Der Absaug-Anteil des Gasstroms, d.h. der Anteil des Gasstroms, der von der Auffangöffnung aufgenommen wird, hängt hauptsächlich von der zu überbrückenden Distanz, der Gasart, der Strömungsgeschwindigkeit und der Flussrate ab. Für Details hierzu sei auf die eingangs zitierte DE 10 2012 213 927 A1 verwiesen.
Bei einer weiteren Weiterbildung liegt ein statischer Umgebungsdruck in einer Vakuum-Umgebung des EUV-Lithographiesystems zwischen 0,1 Pa und 100 Pa. Die Bildung von Gaswirbeln ist typischer Weise nur im viskosen Strömungs- und Druckbereich möglich. Nach unten hin wird dieser Druckbereich vom molekularen Fluss begrenzt, nach oben hin reicht er ggf. weit über den in EUV-Lithographiesystemen typischer Weise verwendeten Druckbereich hinaus. Die Grenze zum molekularen Flussbereich wird durch die Knudsen-Zahl beschrieben, welche definiert ist als das Verhältnis aus der mittleren freien Weglänge der Gasmoleküle zu einer charakteristischen Länge, wie beispielsweise dem Durchmesser des verfügbaren freien Raums oder dem Durchmesser des Gaswirbels. Wirbelbildung ist typsicher Weise nur bei Knudsenzahlen kleiner Eins möglich, d.h. wenn der Wirbeldurchmesser größer ist als die mittlere freie Weglänge der Moleküle. Die Knudsen-Zahl ist neben der Temperatur und der verwendeten Gasart nur vom Druck abhängig. Bei Wasserstoff liegt die mittlere freie Weglänge bei Raumtemperatur und einem Druck von ca. 1 Pa bei ca. 12 mm, so dass dieser Druck bei kleinen Kanälen bzw. Einhausungen nicht unterschritten werden sollte. Bei größeren optischen Oberflächen oder Raumbereichen, die zur Wirbelbildung zur Verfügung stehen, kann auch ein kleinerer Druck von z.B. 0,1 Pa für die Wirbelbildung ausreichend sein.
Die Vakuum-Umgebung des EUV-Lithographiesystems, in der der vorteilhafte Druckbereich anzustreben ist, kann beispielsweise in einer ersten und/oder zweiten Vakuum-Kammer des EUV-Lithographiesystems vorherrschen. Bei dieser Vakuumumgebung kann es sich auch um Kammern handeln, zwischen denen eine Umlenkung von kontaminierenden Partikeln stattfinden soll.
Eine Weiterbildung des EUV-Lithographiesystems umfasst mindestens eine erste Vakuum-Kammer und eine zweite Vakuum-Kammer, zwischen denen eine Öffnung zum Durchtritt von EUV-Strahlung gebildet ist, an der die Gasdüse zum Umlenken von kontaminierenden Stoffen angebracht ist. Die Abmessung der Öffnung (insbesondere deren Breite) ist typischerweise so gewählt, dass diese durch den Gasstrom bzw. den Gasvorhang überbrückt werden kann. In mindestens einer der beiden Vakuum-Kammern ist in der Regel mindestens eine optische Komponente angeordnet, welche durch den Gasstrom vor kontaminierenden Stoffen geschützt werden soll. Da die EUV-Strahlung durch den Gasstrom hindurch treten muss, lässt sich der Gasstrom bzw. der Gasvorhang aufgrund seiner geringen Reichweite nicht an beliebiger Stelle im Strahlengang realisieren, d.h. der Gasstrom sollte typischer Weise an Orten eingesetzt werden, an denen die EUV-Strahlung einen geringen Strahlquerschnitt aufweist. Dies ist insbesondere im Bereich eines Zwischenfokus der EUV-Strahlung der Fall. Die Gasdüse kann insbesondere an einer Öffnung zu einer Vakuum-Kammer für die Anordnung einer Maske oder für die Anordnung eines Wafers angeordnet sein.
Die Aufgabe wird gemäß einem zweiten Aspekt gelöst durch eine Transporteinrichtung zum Transport eines reflektiven optischen Elements für die EUV-Lithographie, bevorzugt einer Maske, insbesondere für ein EUV-Lithographiesystem wie oben beschrieben, umfassend: ein Aufnahmeelement zur Aufnahme des optischen Elements, eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen des Aufnahmeelements, und einer Ausströmungseinrichtung zur Erzeugung von an beiden Seiten des optischen Elements flächig entlangströmenden Gasvorhängen. Bei dem reflektiven optischen Element kann es sich insbesondere um ein plattenförmiges optisches Element, beispielsweise um eine Photomaske für ein EUV-Lithographiesystem in Form eines Inspektionssystems, z.B. eines „Actinic Mask Inspection Tools“, AIMS, handeln, bei dem eine reflektive Photomaske zum Einsatz kommen kann. An Stelle eines reflektiven optischen Elements kann ggf. auch ein transmissives optisches Element mittels der Transporteinrichtung transportiert werden.
Sowohl die Ablagerung von kontaminierenden Stoffen auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite einer solchen Maske hat sich als ungünstig erwiesen. An der Vorderseite der Maske abgelagerte kontaminierende Stoffe können durch Störung der Interferenz zu unerwünschten Strukturen auf dem Wafer und zu defekten Halbleiterbauelementen führen, während an der Rückseite der Maske abgelagerte kontaminierende Stoffe zu Fehlern im Overlay von mehreren in Schichten übereinander angeordneten Halbleiterstrukturen führen können.
Mit Hilfe der Transporteinrichtung können kontaminierende Stoffe, die sich hin zu der Vorder- und/oder Rückseite des reflektiven optischen Elements bewegen und sich an dem optischen Element abzulagern drohen, durch die Gasvorhänge erfasst und von den gefährdeten Oberflächen weggelenkt werden. Auf diese Weise ist die Gefahr einer Ablagerung von kontaminierenden Stoffen bzw. Partikeln an den vorder- und rückseitigen Oberflächen des reflektiven optischen Elements sowie die Gefahr der entsprechenden negativen Folgen beseitigt oder zumindest vermindert.
Die Gasvorhänge können nicht nur während des Transports des optischen Elements z.B. von einer Belichtungsposition in eine Lager- oder Beschickungsposition sondern auch im ruhenden Zustand des reflektiven optischen Elements erzeugt werden, d.h. beispielsweise wenn das optische Element in der Belichtungsposition oder in der Lager- bzw. Beschickungsposition angeordnet ist. Ein weiterer Vorteil der Transportvorrichtung liegt darin, dass die beiden Gasvorhänge während des flächigen Entlangströmens an der vorder- und rückseitigen Oberfläche nicht oder nicht wesentlich expandieren, wodurch eine lokale Verringerung der Gastemperatur im Bereich der Oberflächen unterbleibt und sich somit keine Temperaturgradienten an den Oberflächen des optischen Elements bzw. im optischen Element einstellen. Insgesamt sind durch die Transporteinrichtung somit eine verbesserte Kontaminationsverhinderung sowie ein effektiverer und robusterer Betrieb möglich.
Die Flussrate bzw. der Volumenstrom der Ausströmungseinrichtung kann derart eingestellt werden, dass insbesondere kontaminierende Stoffe einer bestimmten (typischerweise im entsprechenden Anwendungsfall zu erwartenden) Größe erfasst und umgelenkt werden. Die Ausströmungseinrichtung kann hierzu mit einer Flussrate bzw. einem Volumenstrom von 1 bis 500 mbar l / s betrieben werden. Das reflektive optische Element ist mittelbar, z.B. über eines oder mehrere Kontaktelemente, oder unmittelbar an dem Aufnahmeelement gelagert, um das optische Element aufzunehmen. Das Aufnahmeelement ist typischerweise mit der Bewegungseinrichtung verbunden.
Die Bewegungseinrichtung kann beispielsweise als ein Roboterarm ausgebildet sein, der das Aufnahmeelement (und damit das optische Element) um eine oder mehrere rotatorische und/oder translatorische Achsen bewegen kann. Die Transporteinrichtung kann zumindest teilweise, d.h. zumindest das Aufnahmeelement mit der Ausströmungseinrichtung, in einer Vakuum-Umgebung (beispielsweise in einer Vakuum-Kammer eines EVU-Lithographiesystems) mit einem statischen Umgebungsdruck von z.B. 0,1 bis 100 Pa angeordnet sein. Es versteht sich, dass die Transporteinrichtung grundsätzlich auch zum Transport von optischen Elementen bei Normalbedingungen, d.h. bei einem statischen Atmosphärendruck von ca. 0,9 bar bis 1,1 bar betrieben werden kann.
Bei einer Weiterbildung der Transporteinrichtung umfasst die Ausströmungseinrichtung mindestens eine Düse zur Erzeugung der Gasvorhänge. Durch die Düse oder die Düsen können die beidseits des optischen Elements flächig entlangströmenden Gasvorhänge erzeugt und geeignet geformt werden. Eine Formung der Strömung der Gasvorhänge und somit eine Beeinflussung der ablenkenden bzw. umlenkenden Wirkung der Gasvorhänge kann beispielsweise durch die Formgebung der Düsen (typischerweise deren Strömungsquerschnitte) und/oder die Anzahl der Düsen bewirkt werden. Zur Erzeugung der Gasvorhänge kann grundsätzlich eine einzige Düse oder es können mehrere, beispielsweise zwei Düsen vorgesehen sein. Die Düsen können insbesondere eine spaltförmige Austrittsöffnung aufweisen, deren lange Seite sich beispielsweise über die gesamte Breite des optischen Elements erstrecken kann.
Gemäß einer Weiterbildung weist die Düse beiderseits des optischen Elements jeweils eine Austrittsöffnung zur Erzeugung eines der beiden Gasvorhänge auf. Die Austrittsöffnungen sind typischerweise unmittelbar benachbart zu einem Seitenrand des optischen Elements angeordnet. Die jeweiligen Austrittsöffnungen der Düse weisen bevorzugt in einer quer zur Gasaustrittsrichtung verlaufenden Richtung einen konstanten Austrittsquerschnitt auf. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige und flächige Umspülung der Vorderseite und Rückseite des optischen Elements erreicht werden. Bevorzugt sind der Austrittsquerschnitt der vorderseitigen Austrittsöffnung und der Austrittsquerschnitt der rückseitigen Austrittsöffnung gleich groß. Die Austrittsöffnungen können beispielsweise als längliche Spaltöffnungen mit konstanter Spaltbreite ausgebildet sein, die sich quer zur Gasaustrittsrichtung der Düse am optischen Element entlang erstrecken.
In einer Weiterbildung umfasst die Düse ein stromteilendes Mittelteil und zwei äußere Leitteile. Das stromteilende Mittelteil der Gasdüse ermöglicht es, einen einzelnen Gasstrom in mindestens zwei separate Gasströme zur Erzeugung der beiden Gasvorhänge aufzuspalten. Die beiden durch das Mittelteil separierten Gasströme münden hierzu in die beiderseits des optischen Elements angeordneten Austrittsöffnungen. Um das Gasvorhangsgas in die Düse einzuleiten, kann ein (einzelner) Düseneinlass zur Zufuhr des Gasvorhangsgases vorgesehen sein. Die äußeren Leitteile können zum stromteilenden Mittelteil spiegelsymmetrisch angeordnet sein.
In einer anderen Weiterbildung ist zur Erzeugung der beiden Gasvorhänge beiderseits des optischen Elements jeweils eine Düse angeordnet. Bei dieser Weiterbildung sind an jeder Düse Düseneinlässe vorgesehen, die mit einem Gas zur Erzeugung der Gasvorhänge versorgt werden müssen.
Bei einer weiteren Ausführungsform treten die Gasvorhänge im Wesentlichen tangential bzw. parallel zu den einander gegenüber liegenden in der Regel planen Oberflächen des optischen Elements aus der Ausströmungseinrichtung aus. Auf diese Weise erfahren die Gasvorhänge keine oder nahezu keine Ablenkung in einer Richtung senkrecht zu den Oberflächen des optischen Elements. Dies bewirkt vorteilhaft ein besonders stabil ausgeprägtes, flächiges Entlangströmen der Gasvorhänge an dem optischen Element.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Aufnahmeelement als rahmenförmiges Halterungselement ausgebildet. Das rahmenförmige Halterungselement ist dabei in seinen Dimensionen typischerweise der Größe des reflektiven optischen Elements angepasst, d.h. im Wesentlichen gleich groß bzw. etwas größer ausgebildet, wobei die Rahmenform des Halterungselements im Wesentlichen der Form bzw. der Außengeometrie des optischen Elements entspricht. Beispielsweise kann das Halterungselement rechteckförmig ausgebildet, wenn das optische Element bzw. die Maske ebenfalls eine Rechteckform aufweist. Das rahmenförmige Halterungselement muss nicht zwingend eine geschlossene Form aufweisen, sondern kann beispielsweise an einer Seite offen, zum Beispiel U-förmig, ausgebildet sein. Das reflektive optische Element ist mittelbar oder unmittelbar an dem rahmenförmigen Halterungselement gelagert.
Eine weitere Ausführungsform der Transporteinrichtung umfasst eine Auffangeinrichtung zum Auffangen der von der Ausströmungseinrichtung erzeugten Gasvorhänge. Die Auffangeinrichtung ist dazu ausgebildet, die an der Düse ausgetretenen Gasvorhänge aufzufangen und abzusaugen. Auf diese Weise kann zum einen verhindert werden, dass wesentliche Teile des die Gasvorhänge bildenden Gases in die Umgebung entweicht und zum anderen eine Expansion des an der Vorderseite und der Rückseite des optischen Elements flächig entlangströmenden Gasvorhangsgases vorteilhaft verhindert werden.
In einer Weiterbildung der vorhergehenden Ausführungsform sind die Ausströmungseinrichtung und die Auffangeinrichtung an gegenüber liegenden seitlichen Rändern des optischen Elements angeordnet. Dadurch strömen die Gasvorhänge beiderseits des optischen Elements auf kürzestem Weg von einem ausströmungseinrichtungsseitigen Rand des optischen Elements entlang der Oberfläche des optischen Elements hin zu einem direkt gegenüber liegenden auffangeinrichtungsseitigen Rand des optischen Elements. Das Risiko eines Verlustes von Gasvorhanggas an die Umgebung kann auf diese Weise minimiert werden. Die Ausströmungseinrichtung und die Auffangeinrichtung sind an dem Aufnahmeelement der Transporteinrichtung angeordnet. Es versteht sich, dass gegebenenfalls auf das Vorsehen einer Auffangeinrichtung verzichtet werden kann, so dass das Gasvorhangsgas in die Umgebung entweichen kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind zur Aufnahme des optischen Elements oder zur Aufnahme eines das optische Element umgebenden Rahmens Kontaktelemente zwischen dem Aufnahmeelement und dem optischen Element oder zwischen dem Aufnahmeelement und dem Rahmen vorgesehen. Das optische Element kann entweder direkt an den Kontaktelementen gelagert werden oder es kann ein mit dem optischen Element fest oder ggf. lösbar verbundener Rahmen über die Kontaktelemente an dem Aufnahmeelement gelagert werden. Bevorzugt sind mindestens drei Kontaktelemente zur Lagerung des optischen Elements vorgesehen. Die Kontaktelemente können z.B. als Stifte aus schwingungsdämpfendem und/oder abriebfestem Material ausgebildet sein, damit dort keine Partikel entstehen können.
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 Darstellung eines EUV-Lithographiesystems mit vier Gasdüsen zum Umlenken von kontaminierenden Stoffen sowie mit einer Gasdüse zur Reinigung einer optischen Oberfläche,
2 eine Darstellung einer Gasdüse gemäß 1 zum Umlenken von kontaminierenden Stoffen mit einer Düsenöffnung zum Austritt eines Gasstroms, die in eine Einhausung mündet und mit einer Auffangöffnung zum Auffangen des Gasstroms,
3 eine Darstellung einer weiteren Gasdüse mit einer abweichend von 2 ausgebildeten Einhausung,
4 eine Darstellung einer weiteren in eine Einhausung mündenden Gasdüse mit darin dargestellten Stromlinien des Gasstroms und eines Umgebungsgases,
5 eine Darstellung analog 4 mit Trajektorien von kontaminierenden Partikeln,
6 eine Darstellung einer Gasdüse gemäß 1 zum Austritt eines Gasstroms zum Entfernen von kontaminierenden Stoffen von einer optischen Oberfläche,
7 eine Darstellung einer weiteren Gasdüse zum Entfernen von kontaminierenden Stoffen durch Erzeugen von sich an der optischen Oberfläche entlang bewegenden Gaswirbeln,
8 eine Darstellung eines Querschnitts durch eine Transporteinrichtung zum Transport eines reflektiven optischen Elements für die EUV-Lithographie,
9 eine Draufsicht auf die Transporteinrichtung aus 8,
10 eine Vorderansicht der Transporteinrichtung aus 8 und 9,
11 eine Darstellung eines Querschnitts durch eine weitere Ausführungsform einer Transporteinrichtung zum Transport eines reflektiven optischen Elements, und
12 eine Draufsicht auf die Transporteinrichtung gemäß 11. In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
In 1 ist schematisch ein EUV-Lithographiesystem 1 in Form einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage gezeigt, welches ein Strahlerzeugungssystem 2, ein Beleuchtungssystem 3 und ein Projektionssystem 4 aufweist, die in separaten Vakuum-Gehäusen untergebracht und aufeinander folgend in einem von einer EUV-Lichtquelle 5 des Strahlerzeugungssystems 2 ausgehenden Strahlengang 6 angeordnet sind. Zur Vereinfachung werden nachfolgend die Bezugszeichen für die drei Systeme 2, 3, 4 auch für die jeweiligen Vakuum-Gehäuse bzw. die in diesen gebildeten Vakuum-Umgebungen verwendet.
Als EUV-Lichtquelle 5 kann beispielsweise eine Plasmaquelle, ein freier Elektronenlaser oder ein Synchrotron dienen. Die aus der Lichtquelle 5 austretende Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen ca. 5 nm und ca. 30 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 λ_B 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 Strahlung auf eine Photomaske 11 (Retikel) als weiteres reflektives optisches 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. Es versteht sich, dass sowohl die Anzahl der optischen Elemente in den einzelnen Systemen 2, 3, 4 sowie deren Anordnung nur beispielhaft zu verstehen ist und dass in realen Systemen sowohl die Anzahl als auch die Anordnung der optischen Elemente sich von dem in 1 gezeigten EUV-Lithographiesystem 1 unterscheiden können.
Die reflektiven optischen Elemente 8, 9, 10, 11, 13, 14 weisen jeweils eine optische Oberfläche 8a, 9a, 10a, 11a, 13a, 14a auf, die der EUV-Strahlung 6 der Lichtquelle 5 ausgesetzt und mit einer für die EUV-Strahlung 6 reflektierenden Beschichtung versehen. Die optischen Elemente 8, 9, 10, 11, 13, 14 werden unter Vakuum-Bedingungen in einer Restgasatmosphäre betrieben, die einen (statischen) Umgebungsdruck von einigen Pascal, im vorliegenden Beispiel von p₂ = 10 Pa, aufweist. Weiterhin wurde zur Vereinfachung davon ausgegangen, dass der statische Druck p₂ in allen drei Systemen 2, 3, 4 sowie in einer weiteren Vakuum-Kammer 15, in welcher die Maske 11 angeordnet ist, gleich groß ist. Typischer Weise liegt der statische Umgebungsdruck p₂, p_C in den Vakuum-Umgebungen des EUV-Lithographiesystems 1, also in den einzelnen Vakuum-Gehäusen 2, 3, 4, 15, zwischen 0,1 Pa und 100 Pa. Im vorliegenden Beispiel herrscht in einer Vakuum-Kammer 17, in welcher der Wafer 12 angeordnet ist, ein von den anderen Vakuum-Kammern 2, 3, 4, 15 abweichender, kleinerer Umgebungsdruck, welcher in 1 mit p₃ bezeichnet wird und z.B. bei ca. 5 Pa liegen kann. Im Strahlerzeugungssystem 2 liegt der in 1 mit p_C bezeichnete Umgebungsdruck typischer Weise in derselben Größenordnung, kann aber auch deutlich größer sein und bis zu 100 Pa betragen.
Da sich der Innenraum des EUV-Lithographiesystems 1 nicht ausheizen lässt, kann das Vorhandensein von Restgas-Bestandteilen in der Niederdruck-Umgebung in den einzelnen Vakuum-Gehäusen 2, 3, 4, 15 nicht vollständig vermieden werden. Um zu vermeiden, dass sich Restgas-Bestandteile oder andere kontaminierende Stoffe an den optischen Oberflächen 8a, 9a, 10a, 11a, 13a, 14a der optischen Elemente 8, 9, 10, 11, 13, 14 ablagern und dadurch deren Reflektivität für die EUV-Strahlung nachteilig beeinflussen, umfasst das EUV-Lithographiesystem 1 an den zwischen einer jeweiligen ersten der Vakuum-Kammern 2, 3, 4, 15, 17 und einer jeweils benachbarten zweiten der Vakuum-Kammern 2, 3, 4, 15, 17 gebildeten Öffnungen 16a–d zum Durchtritt von EUV-Strahlung 6, also zwischen dem Strahlerzeugungssystem 2 und dem Beleuchtungssystem 3, zwischen dem Beleuchtungssystem 3 und der Kammer 15 mit der Maske 11, zwischen der Kammer 15, in der die Maske 11 angeordnet ist, und dem Projektionssystem 4, sowie zwischen dem Projektionssystem 4 und der Kammer 17, in welcher der Wafer 12 angeordnet ist, jeweils eine Gasdüse 20 zur Erzeugung eines Gasstroms 21 bzw. eines Gasvorhangs 21, der quer zum EUV-Strahlengang 6 verläuft. Die Öffnung 16a zwischen dem Strahlerzeugungssystem 2 und dem Beleuchtungssystem 3 liegt hierbei im Bereich eines Zwischenfokus Z_F, an dem die EUV-Strahlung 6 nur einen vergleichsweise geringen Durchmesser aufweist. Ein vergleichsweise geringer Durchmesser des EUV-Strahlengangs 6 ist auch an den anderen Öffnungen 16b, 16c, 16d vorhanden.
Die jeweils an den Öffnungen 16a–16d angebrachten Gasdüsen 20 sind in 1 nicht gezeigt und werden weiter unten in den 2 bis 5 im Detail beschrieben. Die Gasströme 21 dienen dem Umlenken von kontaminierenden Stoffen (z.B. von Restgas-Bestandteilen) und bilden in dem EUV-Lithographiesystem 1 jeweils mindestens einen Gaswirbel, wie weiter unten näher beschrieben wird. Durch den Gasstrom 21 bzw. die Wirbelbildung des Gasstroms 21 kann ein Austausch von kontaminierenden Stoffen zwischen den Vakuum-Gehäusen 2, 3, 4, 15, 17 besonders effektiv verhindert werden.
Um bereits an den optischen Oberflächen 8a, 9a, 10a, 11a, 13a, 14a der optischen Elemente 8, 9, 10, 11, 13, 14 ablagerte kontaminierende Stoffe zu entfernen, umfasst das EUV-Lithographiesystem 1 zusätzlich Gasdüsen, von denen in 1 exemplarisch eine Gasdüse 18 gezeigt ist, die vor der optischen Oberfläche 10a des zweiten optischen Elements 10 des Beleuchtungssystems 3 angeordnet ist. Es versteht sich, dass typischer Weise auch an jedem weiteren der optischen Elemente 8, 9, 11, 13, 14 bzw. an jeder weiteren optischen Oberfläche 8a, 9a, 11a, 13a, 14a eine derartige Gasdüse 18 angeordnet ist. Die Gasdüse 18 erzeugt zum Entfernen der an der optischen Oberfläche 10a anhaftenden kontaminierenden Stoffe ebenfalls einen Gasstrom 19, der mindestens einen Gaswirbel bildet, wie weiter unten im Zusammenhang mit 6 und 7 näher beschrieben wird.
Im gezeigten Beispiel ist die Gasdüse 18 zur Aktivierung von Wasserstoff ausgebildet. Zur Aktivierung des Wasserstoffs weist die Gasdüse 18 eine nicht näher gezeigte Aktivierungseinrichtung auf, die dazu dient, molekularen Wasserstoff H₂ beispielsweise durch ein elektrisches Feld oder durch hohe Temperaturen, die beispielsweise mittels eines Glühdrahts erzeugt werden können, in aktivierten Wasserstoff H* umzuwandeln. Der aktivierte Wasserstoff H* ist in der Lage, die kontaminierenden Stoffe besonders wirkungsvoll von der optischen Oberfläche 10a zu entfernen.
Der Gasdüse 18 kann der molekulare Wasserstoff H₂ mittels einer Zuführungseinrichtung 22 zugeführt werden, die gasdicht in das Vakuum-Gehäuse 3 hineinragt. Die Zuführungseinrichtung 22 ist gemeinsam mit der Gasdüse 18 in einer Richtung 23 quer zur optischen Oberfläche 10a verfahrbar, um während des Betriebs den Strahlengang 6 des EUV-Lithographiesystems 1 freizugeben und um die Gasdüse 18 bei der Reinigung relativ zur optischen Oberfläche 10a zu verschieben, um eine vollständige Reinigung der optischen Oberfläche 10a zu gewährleisten. Es versteht sich, dass das in 1 gestrichelt dargestellte Ende der Wasserstoffzuführungseinrichtung 22 mit einem nicht dargestellten Reservoir zur Lagerung oder zur Erzeugung von Wasserstoff in Verbindung steht.
Es ist möglich, die Gasdüse 18 so positionieren, dass diese nicht in den Strahlengang 6 des EUV-Lithographiesystems 1 hinein ragt und dennoch den Gasstrom 19 auf die optische Oberfläche 10a richtet. Gegebenenfalls kann die Gasdüse 18 auch an einer geeigneten Position in dem EUV-Lithographiesystem 1 auch fest installiert werden. Zusätzlich zur Reinigung der optischen Oberfläche 10a während einer Betriebspause kann die Gasdüse 18 auch während des Betriebs des EUV-Lithographiesystems 1 genutzt werden, und zwar um die optische Oberfläche 10a vor kontaminierenden Stoffen zu schützen. In diesem Fall wird die in der Gasdüse 18 vorhandene Aktivierungseinrichtung abgeschaltet und über die Zuführungseinrichtung 22 der Gasdüse 18 ein Spülgas, beispielsweise Stickstoff N₂ oder ein anderes inertes Gas zugeführt, welches in Form eines Gasstroms 19 auf die optische Oberfläche 10a auftrifft. Aufgrund der Tatsache, dass der Gasstrom 19 einen Gaswirbel aufweist bzw. bildet, werden kontaminierende Stoffe durch die Zentrifugalkraft nach außen beschleunigt und von der optischen Oberfläche 10a ferngehalten.
Ein schematischer Aufbau einer Gasdüse 20, welche zur Erzeugung des im Bereich einer der Öffnungen 16a–d erzeugten Gasstroms 21 in Form eines Gasvorhangs verwendet wird, wird nachfolgend anhand von 2 näher erläutert. Die Gasdüse 20 weist eine am Ende eines Expansionstrichters 24 angeordnete Düsenöffnung 25 auf, durch die der Gasstrom 21 zum Umlenken von kontaminierenden Stoffen austreten kann. Das EUV-Lithographiesystem 1 umfasst eine röhrenförmige quer zum Gasstrom 21 verlaufende Einhausung 26, in welche die Düsenöffnung 25 mündet und an welcher der Düsenöffnung 25 gegenüber liegend in einem von dem Gasstrom 21 zu überbrückenden Abstand 27 eine Auffangöffnung 28 zum Auffangen des Gasstroms 21 angeordnet ist.
Beispielsweise kann das in 2 obere Ende 29 der röhrenförmigen Einhausung 26 in das Vakuum-Gehäuse des Strahlerzeugungssystems 2 und das untere Ende 30 der röhrenförmigen Einhausung 26 in das Vakuum-Gehäuse des Beleuchtungssystems 3 münden. Die optische Achse des EUV-Strahlengangs 6 verläuft in 2 im Wesentlichen entlang der Längsrichtung 31 der röhrenförmigen Einhausung 26 (in 2 von unten nach oben) und eine Hauptströmungsrichtung 32 des Gasstroms 21 verläuft quer dazu (in 2 von links nach rechts). Der Gasstrom 21 expandiert ausgehend von einem vergleichsweise kleinen Düseneinlass 33 hin zu der größeren Düsenöffnung 25 und strömt anschließend entlang der Hauptströmungsrichtung 32 weiter, bis er von der Auffangöffnung 28 aufgefangen wird.
In dem in 2 von oben her an den Gasstrom 21 angrenzenden Bereich der Einhausung 26 ist typischerweise ein Umgebungsgas 34 (Restgas) vorhanden. In der Einhausung 26 ist zwischen der Auffangöffnung 28 und einer oberen auffangöffnungsseitigen Einhausungswand 35 eine scharfe Kante 36 gebildet, die von dem Gasstrom 21 zur Bildung eines oberhalb des Gasstroms 21 angeordneten Gaswirbels 37 angeströmt wird. Die Bildung des Gaswirbels 37 wird durch die strömungsleitende Wirkung der Kante 36 begünstigt, die eine tangentiale Impulsübertragung von dem Gasstrom 21 auf das von oben in die röhrenförmige Einhausung 26 zufließende Umgebungsgas 34 ermöglicht (vgl. auch 4 und 5). Im Bereich der Kante 36 wird gegenüber dem Umgebungsdruck p_c ein Überdruck erzeugt, der gemeinsam mit einem Unterdruck, der sich an einer nicht abgerundeten Kante 41 am oberen Rand der Düsenöffnung 25 ausbildet, ebenfalls eine Wirbelbildung begünstigt.
Durch den Gaswirbel 37 können kontaminierende Stoffe, die in dem in 2 von oben her zuströmenden Umgebungsgas 34 enthalten sind und entlang der Einhausung 26 nach unten zuströmen, durch den Gaswirbel 37 umgelenkt werden, sodass diese wieder in der entgegengesetzten Richtung (nach oben hin) zurück strömen. Auf diese Weise kann durch den Gaswirbel 37 ein Übertritt von kontaminierenden Stoffen durch die Einhausung 26 verhindert werden. Die Gasdüse 20 wird mit stationären Strömungsbedingungen betrieben.
In dem in 2 von unten her an den Gasstrom 21 angrenzenden Bereich der Einhausung 26 ist ebenfalls Umgebungsgas 34 vorhanden. Der in der Einhausung 26 zwischen der Auffangöffnung 28 und einer unteren auffangöffnungsseitigen Einhausungswand 35 gebildete Übergangsbereich ist im Unterschied zur oberen Kante 36, an welcher der Gaswirbel 37 erzeugt wird, abgerundet ausgebildet. Eine Ausbildung einer unteren Kante 39, welche eine Wirbelbildung begünstigen würde, ist in 2 strichpunktiert dargestellt. Auch der düsenöffnungsseitige Übergangsbereich 40 von dem Expansionstrichter 24 der Gasdüse 20 hin zur unteren düsenöffnungsseitigen Einhausungswand 38 ist im Unterschied zu seinem oberen kantigen Pendant abgerundet. Durch den vergleichsweise stark abgerundeten düsenöffnungsseitigen Übergangsbereich 40, bei dem eine (gestrichelt angedeutete) Kantenbildung bewusst vermieden wurde und den ebenfalls stark abgerundeten auffangöffnungsseitigen Übergangsbereich wird die Bildung eines Gaswirbels 37 unterhalb des Gasstroms 21 verhindert.
Wie 2 zeigt, kann die Bildung eines Gaswirbels 37 durch die Beeinflussung der Geometrie der Einhausung 26 in einem jeweiligen Übergangsbereich zwischen der Auffangöffnung 28 und der auffangöffnungsseitigen Einhausungswand 38 begünstigt werden, indem dort (nicht abgerundete) Kanten 36, 39 ausgebildet werden. Gleiches gilt für den Übergangsbereich zwischen der Düsenöffnung 25 und der düsenöffnungsseitigen Einhausungswand 38, an dem das Ausbilden einer Kante 41 ebenfalls zur Wirbelbildung beiträgt. Je spitzer die Kanten 36, 41 ausgebildet sind (je kleiner der Winkel zwischen der Einhausungswand 38 und dem oberen bzw. unteren Teil der Auffangöffnung 28), desto stärker ist die Wirbelbildung begünstigt, wie nachfolgend anhand von 3 erläutert wird.
Die in 3 dargestellte Einhausung 26 des EUV-Lithographiesystems 1 unterscheidet sich von der in 2 gezeigten Einhausung 26 darin, dass die außerhalb der Gasdüse 20 angeordnete, von dem Gasstrom 21 angeströmte und als wirbelbegünstigendes Strömungsleitelement wirkende Kante 36 spitz zulaufend ausgebildet ist. Auch weist im Unterschied zur 2 auch die düsenaustrittsseitige obere Einhausungswand 35 eine entsprechend spitz ausgebildete Kante 41 auf. Durch die im Vergleich zur 2 spitzer ausgeführten Kanten 36, 41 ist der oberhalb des Gasstroms 21 gebildete Gaswirbel 37 und seine umlenkende Wirkung verstärkt (angedeutet durch die höhere Anzahl an Wirbelstromlinien). Der spitze Winkel, den die Kanten 36, 41 bilden, liegt bei weniger als 90°, bevorzugt bei weniger als 45°, insbesondere bei weniger als 30°; letzteres ist in 3 der Fall. Zur Begünstigung der Wirbelbildung kann die Einhausung 26 wie in 3 gezeigt insbesondere bauchig ausgebildet sein, d.h. die Einhausungswände 35, 38 können jeweils einen nach außen gekrümmten (konvexen) Abschnitt aufweisen, an dem der Gaswirbel 37 entlang strömen kann.
In 4 ist eine weitere Gasdüse 20 sowie eine weitere Einhausung 26 dargestellt, die symmetrisch zu einer Längsachse 42 der Gasdüse 20 ausgebildet ist. Die Strömungsverhältnisse in der Gasdüse 20 und der Einhausung 26 sind derart eingestellt, dass der Strömungsquerschnitt 43 des Gasstroms 21 an der Auffangöffnung 28 kleiner ist als der Eintrittsquerschnitt 44 der Auffangöffnung 28. Aus Gründen der Kontinuität vermischen sich daher der Volumenstrom des Gasstroms 21 (vgl. Stromlinien 45a bis 45d) und der Volumenstrom des Umgebungsgases 34 (vgl. Stromlinien 46a bis 46c) in der Auffangöffnung 28 miteinander.
Die düsenaustrittsseitigen und auffangöffnungsseitigen Übergangsbereiche 47, 48 sind im Gegensatz zu den in den 2 und 3 gezeigten Kanten 36, 41 leicht abgerundet. Bei den in 4 dargestellten Strömungsverhältnissen kann trotz der (geringfügigen) Abrundung der Übergangsbereiche 47, 48 jeweils ober- und unterhalb des Gasstroms 21 ein Gaswirbel 37 gebildet werden. In der 4 werden die Gaswirbel 37 im Wesentlichen durch das ober- und unterhalb des Gasstroms 21 vorhandene Umgebungsgas 34 gebildet (vgl. entsprechende Stromlinien 49a bis 49c). Der Gasstrom 21 erzeugt hierbei die Gaswirbel 37 durch die tangentiale Impulsübertragung auf das Umgebungsgas 34.
Dadurch, dass der Strömungsquerschnitt 43 des Gasstroms 21 an der Auffangöffnung 28 kleiner ist als der Eintrittsquerschnitt 44 der Auffangöffnung 28, wird nicht nur der gesamte Gasstrom 21 sondern auch von diesem mitgerissenes Umgebungsgas 34 von der Auffangöffnung 28 aufgefangen (d.h. über die Auffangöffnung 28 wird mehr als 100 % des Gasstroms 21 abgesaugt). Es versteht sich, dass die Strömungsverhältnisse grundsätzlich auch derart eingestellt werden können, dass der Strömungsquerschnitt 43 des Gasstroms 21 an der Auffangöffnung 28 größer ist als der Eintrittsquerschnitt 44 der Auffangöffnung 28, sodass der Gasstrom 21 lediglich zu einem Anteil von weniger als 100 % von der Auffangöffnung 28 aufgefangen wird, wobei die restlichen Anteile des Gasstroms 21 dann in die beispielsweise strahlungserzeugungssystemseitigen und beleuchtungssystemseitigen Bereiche der Einhausung 26 entweichen. Zur Ausbildung von Gaswirbeln 37, welche die in dem Umgebungsgas 34 enthaltenen kontaminierenden Stoffe umlenken und einen Übertritt der kontaminierenden Stoffe verhindern, sind die Strömungsverhältnisse in der Gasdüse 20 bzw. in der Einhausung 26 bevorzugt derart einzustellen, dass ein Anteil zwischen 50 % und 150 % des an der Düsenöffnung 25 austretenden Gasstroms 21 von der gegenüber liegenden Auffangöffnung 28 aufgenommen wird.
In 5 sind unterschiedliche Partikeltrajektorien in der Einhausung 26 dargestellt, wie sie aus den Strömungsverhältnissen gemäß 4 resultieren können. Gelangen kontaminierende Stoffe bzw. Partikel, die in dem Umgebungsgas 34 enthalten sind, in die Einhausung 26 und bewegen sich in Richtung auf den Gasstrom 21 zu, so gelangen diese entweder in einen der Gaswirbel 37, wodurch im gezeigten Beispiel deren Bewegungsrichtung im Wesentlichen umgekehrt wird, so dass diese wieder zurück in das Strahlungserzeugungssystem 2 oder das Beleuchtungssystem 3 gelangen, vgl. Partikel bzw. Partikeltrajektorie 50a bzw. 50b. Weiter von den Gaswirbeln 37 entfernte Partikel werden umgelenkt und von der Auffangöffnung 28 aufgefangen bzw. abgesaugt, vgl. Partikel bzw. Partikeltrajektorien 51a bzw. 51b. In jedem Fall wird ein Durchtritt kontaminierender Stoffe 50a, b; 51a, b durch die Einhausung 26 mit Hilfe des Gasstroms 21 verhindert.
6 zeigt eine Gasdüse 18 mit einer Düsenöffnung 52 zum Austritt eines Gasstroms 19 zum Entfernen von kontaminierenden Stoffen von der optischen Oberfläche 10a des zweiten optischen Elements 10 im Beleuchtungssystem 3 des EUV-Lithographiesystems 1. Es versteht sich jedoch, dass anstelle der optischen Oberfläche 10a auch jedwede andere optische Oberfläche 8a, 9a, 11a, 13a, 14a der optischen Elemente 8, 9, 11, 13, 14 (vgl. 1) oder auch grundsätzlich andere (nicht optische) Oberflächen, beispielsweise Gehäuseinnenseiten, mittels eines Gasstroms 19 von kontaminierenden Stoffen gereinigt werden können.
Die Gasdüse 18 weist einen aufgrund von gewindeartig angeordneten bzw. verlaufenden Strömungsleitelementen 53 asymmetrisch zur Düsenlängsachse 42 verlaufenden Strömungsquerschnitt sowie einen seitlichen Gaseinlass 56 auf. Die Gasdüse 18 ist aufgrund der schraubenförmigen Strömungsleitelemente 53 dazu ausgebildet, den Gaswirbel 54 unter stationären Strömungsbedingungen zu erzeugen. Der aus der Gasdüse 18 ausströmende Gasstrom 19 erzeugt in dem EUV-Lithographiesystem 1 einen rotierenden Gaswirbel 54, dessen zentrale Achse die Düsenlängsachse 42 bildet. Durch den Gaswirbel 54 kann die Reinigungswirkung der Gasstroms 19 erhöht werden. Bei dem Gasstrom 19 kann es sich insbesondere um aktivierten Wasserstoff H^* handeln, der auf die weiter oben im Zusammenhang mit 1 beschriebene Weise erzeugt wird.
Die Gasdüse 18 bzw. deren Düsenlängsachse 42 ist zum Entfernen der kontaminierenden Stoffe von der optischen Oberfläche 10a bei dem in 6 gezeigten Beispiel unter einem Winkel α von ca. 45° zur Oberflächennormalen 55 ausgerichtet, kann aber auch unter einem steileren Winkel α zur Oberflächennormalen 55 ausgerichtet sein, insbesondere unter einem Winkel α zwischen 45° und 90°. Die Gasdüse 18 kann insbesondere auf die weiter oben im Zusammenhang mit 1 beschriebene Weise auch zur Erzeugung eines einen Gaswirbel 54 bildenden Gasstroms 19 eines Spülgases dienen, der während des Betriebs des EUV-Lithographiesystems 1 zum Schutz der optischen Oberfläche 10a dient.
Die in 7 schematisch dargestellte Gasdüse 18 weist eine asymmetrische Form mit einem zentralen Gaseinlass 58 und einem zusätzlichen seitlich in die Gasdüse 18 mündenden Einlass 56 auf, in den ebenfalls Gas eingelassen werden kann, wodurch sich auf gegenüber liegenden Seiten des Gasstroms 19 ein unterschiedlicher Druck einstellt. Die Gasdüse 18 erzeugt auf diese Weise einen gepulsten Gasstrom 19, d.h. der aus der Gasdüse 18 ausströmende Gasstrom 19 bildet mehrere in einer Strömungsrichtung 57 des Gasstroms 19 aufeinander folgende Gaswirbel 54 bildet. Die Gasdüse 18 ist zum Entfernen der kontaminierenden Stoffe neben der optischen Oberfläche 10a angeordnet, wobei die Strömungsrichtung 57 des Gasstroms 19 unter einem Winkel von ca. 70° zur Oberflächennormalen 55 verläuft, sodass sich der Gasstrom 19 entlang der optischen Oberfläche 10a erstreckt und die Gaswirbel 54 entlang der optischen Oberfläche 10a geführt werden. Durch die sich entlang der optischen Oberfläche 10a bewegenden Gaswirbel 54 können kontaminierende Stoffe von der optischen Oberfläche 10a abtransportiert werden. Auch kann mit Hilfe der instationären Gaswirbel 54 eine effektive Kühlung bzw. ein effektiver Wärmetransport von der optischen Oberfläche 10a erfolgen, was sich insbesondere in Bereichen der optischen Oberfläche 10a als günstig erweist, an welcher diese aufgrund der EUV-Bestrahlung lokal stark aufgeheizt wird.
Die 8 bis 10 zeigen drei Darstellungen eines Ausführungsbeispiels einer Transporteinrichtung 60 zum Transport eines reflektiven (oder ggf. transmissiven) optischen Elements 61 für die EUV-Lithographie. Mittels der Transporteinrichtung 60 kann das optische Element 61 von einer Arbeitsposition, beispielsweise einer Belichtungsposition, in der das optische Element 61 in den EUV-Strahlengang eines nicht bildlich dargestellten EUV-Lithographiesystems, beispielsweise eines Metrologiesystems oder des in 1 gezeigten EUV-Lithographiesystems 1, eingebracht wird, in eine Lagerposition außerhalb des EUV-Strahlengangs transportiert werden. Das optische Element 61 kann als (Belichtungs-)Maske bzw. als Retikel ausgebildet sein und in dem EUV-Lithographiesystem mittels der Transporteinrichtung 60 transportiert bzw. bewegt werden. Das optische Element 61 kann an der Lagerposition ggf. über eine Vakuum-Schleuse aus dem EUV-Lithographiesystem entnommen werden.
Die Transporteinrichtung 60 umfasst ein als rahmenförmiges Halterungselement 63 ausgebildetes Aufnahmeelement zur Aufnahme des optischen Elements 61 (vgl. 9). Zwischen dem rahmenförmigen Halterungselement 63 und dem optischen Element 61 sind zur Aufnahme des optischen Elements 61 als abriebfeste Stifte ausgebildete Kontaktelemente 64 angeordnet. Das Halterungselement 63 weist eine offene, U-förmige Rahmenform auf, sodass ein in der Lagerposition abgestütztes und an seinen Rändern 65a, 65b frei zugängliches optisches Element 61 mittels des rahmenförmigen Halterungselements 62 untergriffen und aus der Lagerposition abgehoben werden kann, um anschließend in eine andere Position verbracht bzw. transportiert zu werden.
Das in den 8 bis 12 gezeigte optische Element 61 ist als eine reflektive rechteckförmige Maske mit nicht näher gezeigten Strukturen ausgebildet. Grundsätzlich ist es möglich, dass das optische Element 61 eine Einfassung, beispielsweise einen das optische Element 61 umgebenden (nicht gezeigten) Rahmen aufweist, der das optische Element 61 vor Beschädigungen schützt und die Aufnahme durch das Halterungselement 63 erleichtert. In dem Fall, dass das optische Element 61 von einem solchen Rahmen bzw. einer solchen Einfassung umgeben ist, sind die Kontaktelemente 64 typischerweise zwischen dem als Halterungselement 63 ausgebildeten Aufnahmeelement und dem Rahmen bzw. der Einfassung des optischen Elements 61 angeordnet.
Zum Bewegen des als Halterungselement ausgebildeten Aufnahmeelements 63 weist die Transporteinrichtung 60 eine Bewegungseinrichtung 66 auf. Die in 8 stark schematisiert dargestellte Bewegungseinrichtung 66 kann beispielsweise einen Roboterarm umfassen, an dessen beweglichen Ende das Aufnahmeelement 63 befestigt ist. Durch die Bewegungseinrichtung 66 kann das Aufnahmeelement 63 und mit ihm das optische Element 61 in einem Arbeitsraum, d.h. in einem dreidimensionalen Raum, in dem die Transporteinrichtung 60 das optische Element 61 bewegen soll, um drei rotatorische und drei translatorische Achsen bewegt werden. Einen derartigen Arbeitsraum kann beispielsweise das Vakuum-Gehäuse 15 in 1 bilden.
Da, wie im Zusammenhang mit der 1 beschrieben, kontaminierende Stoffe bzw. Partikel in EUV-Lithographiesystemen nicht vollständig verhindert werden können, ist es möglich, dass sich derartige Kontaminationen auch auf dem reflektiven optischen Element 61 ablagern. Eine solche Ablagerung kann grundsätzlich sowohl in der Arbeitsposition als auch in der Lagerposition erfolgen. Die Kontaminationsgefahr ist jedoch während einer Transportbewegung des optischen Elements 61 von einer ersten Position (z.B. der Arbeitsposition) in eine zweite Position (z.B. der Lagerposition) größer, da das optische Element 61 hierbei durch den Arbeitsraum bewegt wird und dabei mehr im Arbeitsraum vorhandene kontaminierende Stoffe sich auf diesem ablagern können.
Um eine Ablagerung der kontaminierenden Stoffe auf dem optischen Element 61 zu verhindern, umfasst die Transporteinrichtung 60 eine Ausströmungseinrichtung 67 zur Erzeugung von beidseits des optischen Elements 61 flächig entlangströmenden Gasvorhängen (angedeutet durch die Pfeile 68a und 68b). Durch die Gasvorhänge 68a, 68b werden kontaminierende Stoffe, die sich zu einer ersten Oberfläche 69a des optischen Elements 61 (Vorder- bzw. Oberseite) und zu einer zweiten Oberfläche 69b des optischen Elements 61 (Rück- bzw. Unterseite) bewegen und sich an diesen Oberflächen 69a, 69b abzulagern drohen, erfasst und umgelenkt. Auf diese Weise sind die aus einer Ablagerung resultierenden Gefahren beseitigt oder zumindest vermindert.
Die Ausströmungseinrichtung 67 umfasst zur Erzeugung der Gasvorhänge 68a, 68b eine Düse 70, die beiderseits des optischen Elements 61 jeweils eine Austrittsöffnung 71a, 71b zur Erzeugung eines jeweiligen Gasvorhangs 68a, 68b aufweist. Die Düse 70 umfasst ein stromteilendes Mittelteil 72 und zwei äußere Leitteile 73. Die Ausströmungseinrichtung 67 bzw. die Düse 70 wird von einer Gasbereitstellungseinrichtung 74 mit bezüglich der Umgebung unter Druck stehendem Gas versorgt, um die Gasvorhänge 68a, 68b zu erzeugen. Das (Spül-)Gas strömt von der Gasbereitstellungseinrichtung 74 durch einen sich spaltförmig erweiternden Zuleitungsabschnitt 75 in die Düse 70 und tritt an den Austrittsöffnungen 71a, 71b, die sich im Wesentlichen über die gesamte Länge 76 der Düse 70 erstrecken, aus, um anschließend flächig entlang der ersten und zweiten Seite bzw. Oberfläche 69a, 69b des optischen Elements 60 zu strömen (in 9 von links nach rechts).
Die Austrittsöffnungen 71a, 71b der Düse 70 sind als längliche Spaltöffnungen mit konstanter Spaltbreite ausgebildet und erstrecken sich quer zur Gasaustrittsrichtung 68a, 68b der Düse 70 entlang des düsenseitigen Rands des optischen Elements 61. Das die Gasvorhänge 68a, 68b bildende Gas strömt flächig, d.h. gleichmäßig über die erste und zweite Oberfläche 69a, 69b entlang des optischen Elements 61. Nachdem das Gas der Gasvorhänge 68a, 68b den freien Rand des optischen Elements 61 erreicht hat, entweicht es in die Umgebung.
In 10 ist das die Transporteinrichtung 60 in einer Seitenansicht (mit Blickrichtung gegen die Strömungsrichtung der Gasvorhänge 68a, 68b) dargestellt.
In 11 und 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Transporteinrichtung 60 dargestellt. Die Transporteinrichtung 60 ist dazu geeignet, um mittels der Bewegungseinrichtung 66 das als rahmenförmiges Halterungselement ausgebildete Aufnahmeelement 63 und somit das reflektive optische Element 61 von der in 11 dargestellten Arbeitsposition (der Belichtungsposition) in eine andere Position, beispielsweise einer Übergabeposition, zu transportieren. Zur Übergabe des optischen Elements 61 an das EUV-Lithographiesystem bzw. zur Entnahme aus dem EUV-Lithographiesystem kann eine (nicht bildlich dargestellte) Vakuumschleuse vorgesehen sein, in die die Transporteinrichtung 60 das optische Element 61 zum Wechseln bzw. Austauschen ablegt.
Im Unterschied zu den 8 bis 10 umfasst die Transporteinrichtung 60 der 11 und 12 nicht nur eine Ausströmungseinrichtung 67 mit einer Düse 70, und mit einem entsprechenden stromteilenden Mittelteil 72 bzw. zwei äußeren Leitteilen 73, sondern darüber hinaus eine Auffangeinrichtung 77 zum Auffangen der von der Ausströmungseinrichtung 67 erzeugten Gasvorhänge 68a, 68b. Durch die Auffangeinrichtung 77 können die Gasvorhänge 68a, 68b vollständig aufgefangen bzw. abgesaugt werden. Damit wird verhindert, dass das die Gasvorhänge 68a, 68b bildende Gas in die Umgebung entweicht. Ferner kann einer Expansion der Gasvorhänge 68a, 68b in einer Richtung quer zu den ersten und zweiten Seiten 69a, 69b bzw. den entsprechenden Oberflächen des optischen Elements 61 weitestgehend unterbunden werden. Durch die Ausströmungseinrichtung 67 und die Auffangeinrichtung 77 kann ein im Wesentlichen geschlossener Kreislauf für das die Gasvorhänge 68a, 68b bildende Gas gebildet werden.
Die Ausströmungseinrichtung 67 und die Auffangeinrichtung 77 sind an gegenüberliegenden seitlichen Rändern 65a, 65b des optischen Elements 61 angeordnet. Auf diese Weise wird das flächige Entlangströmen der Gasvorhänge 68a, 68b über die Oberflächen 69a, 69b des optischen Elements 61 weiter unterstützt. Um ein gleichmäßiges Absaugen der Gasvorhänge 68a, 68b zu ermöglichen, sind entsprechende Eintrittsöffnungen 78a, 78b der Auffangeinrichtung 77 (vgl. 11) als längliche Spaltöffnungen mit konstanter Spaltbreite ausgebildet und erstrecken sich entlang des auffangeinrichtungsseitigen Rands 65b des optischen Elements 61 über im Wesentlichen die gesamte Länge 79 des Randes 65b des optischen Elements 61.
Alternativ zu den Darstellungen weiter oben kann die Ausströmungseinrichtung 77 zur Erzeugung der beiden Gasvorhänge 68a, 68b beiderseits des optischen Elements 61 jeweils eine Düse aufweisen. Sowohl im Falle einer einzigen Düse 70 als auch mehrerer Düsen treten die Gasvorhänge 68a, 68b tangential bzw. parallel zu den einander gegenüber liegenden planen Oberflächen 69a, 69b des optischen Elements 61 aus der Ausströmungseinrichtung 77 aus, wodurch das flächige Entlangströmen der Gasvorhänge 68a, 68b (in 11 und 12 von links nach rechts) unterstützt wird. Es versteht sich, dass auch die Transportvorrichtung 60 gemäß den 11 und 12 eine Gasbereitstellungseinrichtung umfasst. Auch das optische Element 61 der 11 und 12 ist über Kontaktelemente 64 (Kontaktstifte), die zwischen dem Aufnahmeelement 63 und dem optischen Element 61 angeordnet sind, an dem Aufnahmeelement 63 gelagert.
Das für die Erzeugung der Gasvorhänge 68a, 68b eingesetzte Gas ist für EUV-Strahlung, die zur Belichtung des als Maske ausgebildeten optischen Elements 61 eingesetzt wird und sich entlang einer optischen Achse 80 ausbreitet, im Wesentlichen transparent, sodass eine Belichtung bzw. Beaufschlagung des optischen Elements 61 mit EUV-Strahlung möglich ist. In 11 ist das Aufnahmeelement 63 mitsamt der Ausströmungseinrichtung 67 und der Auffangeinrichtung 77 in der Belichtungsposition auf einer Auflagefläche 82 abgelegt, in der für den Durchtritt von EUV-Strahlung eine sich konisch erweiternde Öffnung 81 gebildet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2008/034582 A2 [0006]
DE 102012213927 A1 [0007, 0035, 0038]
WO 2010/115526 A1 [0008]
WO 2009/059614 A1 [0009, 0025]
EP 0174877 A2 [0011]

Claims

EUV-Lithographiesystem (1), umfassend: mindestens eine Gasdüse (18, 20) mit einer Düsenöffnung (25) zum Austritt eines Gasstroms (19, 21) zum Entfernen von kontaminierenden Stoffen von einer in dem EUV-Lithographiesystem (1) angeordneten optischen Oberfläche (8a–14a) und/oder zum Umlenken von kontaminierenden Stoffen in dem EUV-Lithographiesystem (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom (19, 21) in dem EUV-Lithographiesystem (1) mindestens einen Gaswirbel (37; 54) bildet.
EUV-Lithographiesystem nach Anspruch 1, bei dem die Gasdüse (18; 20) ausgebildet ist, den Gaswirbel (37; 54) unter stationären Strömungsbedingungen bevorzugt innerhalb der Gasdüse (18, 22) zu erzeugen.
EUV-Lithographiesystem nach Anspruch 2, bei dem die Gasdüse (18; 20) einen asymmetrisch zur Düsenlängsachse (42) verlaufenden Strömungsquerschnitt aufweist.
EUV-Lithographiesystem nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Gasdüse (18) zur Erzeugung des Gaswirbels (54) bevorzugt gewindeartig verlaufende Strömungsleitelemente (53) aufweist.
EUV-Lithographiesystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Gasdüse (18) mindestens einen seitlich in die Gasdüse (18) mündenden Einlass (56) aufweist.
EUV-Lithographiesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Gasdüse (18) zur Erzeugung eines gepulsten wirbelförmigen Gasstroms (19) ausgebildet ist.
EUV-Lithographiesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Gasdüse (18) zur Aktivierung eines in dem Gasstrom (19) enthaltenen Reinigungsgases, insbesondere zur Aktivierung von Wasserstoff, ausgebildet ist.
EUV-Lithographiesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Gasdüse (18) zum Entfernen der kontaminierenden Stoffe neben der optischen Oberfläche (8a–14a) angeordnet ist, um einen sich entlang der optischen Oberfläche (8a–14a) erstreckenden Gasstrom (19) mit an der optischen Oberfläche (8a–14a) entlang geführten Gaswirbeln (54) zu erzeugen.
EUV-Lithographiesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das mindestens ein außerhalb der Gasdüse (18; 20) angeordnetes wirbelbegünstigendes Strömungsleitelement, insbesondere eine von dem Gasstrom (21) angeströmte, bevorzugt spitz zulaufende Kante (36, 41), aufweist.
EUV-Lithographiesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: eine, insbesondere röhrenförmige, quer zum Gasstrom (21) verlaufende Einhausung (26), in welche die Düsenöffnung (25) mündet und an welcher der Düsenöffnung (25) gegenüber liegend in einem von dem Gasstrom (21) zu überbrückenden Abstand (27) eine Auffangöffnung (28) zum Auffangen des Gasstroms (21) angeordnet ist, wobei zur Bildung eines Gaswirbels (37) in der Einhausung (26) zwischen der Auffangöffnung (28) und einer auffangöffnungsseitigen Einhausungswand (35) eine von dem Gasstrom (21) angeströmte Kante (36) gebildet ist.
EUV-Lithographiesystem nach Anspruch 10, bei dem der Strömungsquerschnitt (43) des Gasstroms (21) an der Auffangöffnung (28) kleiner ist als der Eintrittsquerschnitt (44) der Auffangöffnung (28).
EUV-Lithographiesystem nach Anspruch 10 oder 11, welches ausgebildet ist, einen Anteil zwischen 50 % und 150 % des an der Düsenöffnung (25) austretenden Gasstroms (21) an der gegenüber liegenden Auffangöffnung (28) abzusaugen.
EUV-Lithographiesystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem ein statischer Umgebungsdruck (p₂, p_C, p₃) in einer Vakuum-Umgebung (2, 3, 4) des EUV-Lithographiesystems (1) zwischen 0,1 Pa und 100 Pa liegt.
EUV-Lithographiesystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, weiter umfassend: mindestens eine erste Vakuum-Kammer (2, 3, 4, 15, 17) und eine zweite Vakuum-Kammer (2, 3, 4, 15, 17), zwischen denen eine Öffnung (16a–16d) zum Durchtritt von EUV-Strahlung (6) gebildet ist, an der die Gasdüse (20) zum Umlenken von kontaminierenden Stoffen gebildet ist.
Transporteinrichtung (60) zum Transport eines reflektiven optischen Elements (61) für die EUV-Lithographie, bevorzugt einer Maske, insbesondere für ein EUV-Lithographiesystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: ein Aufnahmeelement (63) zur Aufnahme des optischen Elements (61), eine Bewegungseinrichtung (66) zum Bewegen des Aufnahmeelements (63), und einer Ausströmungseinrichtung (67) zur Erzeugung von beidseits des optischen Elements (61) flächig entlangströmenden Gasvorhängen (68a, 68b).
Transporteinrichtung nach Anspruch 15, bei der die Ausströmungseinrichtung (67) mindestens eine Düse (70) zur Erzeugung der Gasvorhänge (68a, 68b) umfasst.
Transporteinrichtung nach Anspruch 16, bei der die Düse (70) beiderseits des optischen Elements (61) jeweils eine Austrittsöffnung (71a, 71b) zur Erzeugung eines Gasvorhangs (68a, 68b) aufweist.
Transporteinrichtung nach Anspruch 17, bei der die Düse (70) ein stromteilendes Mittelteil (72) und zwei äußere Leitteile (73) umfasst.
Transporteinrichtung nach Anspruch 17, bei der zur Erzeugung der beiden Gasvorhänge (68a, 68b) beiderseits des optischen Elements (61) jeweils eine Düse angeordnet ist.
Transporteinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei der die Gasvorhänge (68a, 68b) tangential zu den einander gegenüber liegenden Oberflächen (69a, 69b) des optischen Elements (61) aus der Ausströmungseinrichtung (67) austreten.
Transporteinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei der das Aufnahmeelement (63) als rahmenförmiges Halterungselement ausgebildet ist.
Transporteinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, ferner umfassend: eine Auffangeinrichtung (77) zum Auffangen der von der Ausströmungseinrichtung (67) erzeugten Gasvorhänge (68a, 68b).
Transporteinrichtung nach Anspruch 22, bei der die Ausströmungseinrichtung (67) und die Auffangeinrichtung (77) an gegenüberliegenden Rändern (65a, 65b) des optischen Elements (61) angeordnet sind.
Transporteinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, bei der zur Aufnahme des optischen Elements (61) oder zur Aufnahme eines das optische Element (61) umgebenden Rahmens Kontaktelemente (64) zwischen dem Aufnahmeelement (63) und dem optischen Element (61) und/oder zwischen dem Aufnahmeelement (63) und dem Rahmen vorgesehen sind.