DE102016223206A1 - PROCESS FOR REVISING REFLECTIVE OPTICAL ELEMENTS FOR ULTRAVIOLETTE RADIATION OR SOFT X-RAY RADIATION - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung reflektiver optischer Elemente für elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich der ultravioletten Strahlung oder weichen Röntgenstrahlung, wobei das optische Element ein Mehrlagen-Reflexionsschichtsystem (1) mit einer Vielzahl von Einzellagen und ein Schutzschichtsystem (3) aus einer oder mehreren Einzelschichten an der reflektierenden Oberfläche des Mehrlagen-Reflexionsschichtsystems aufweist und wobei zur Aufarbeitung des optischen Elements das Schutzschichtsystem entfernt wird, wobei zunächst vor dem erneuten Aufbringen eines neuen Schutzschichtsystems (3´) eine Wasserstoffaustreibbehandlung durchgeführt wird, sodass der Wasserstoff aus dem durch die Entfernung des Schutzschichtsystems freigelegten Bereich entfernt wird, und anschließend Aufbringen eines neuen Schutzschichtsystems aus einer oder mehreren Einzelschichten an dem freigelegten Bereich.The present invention relates to a method for processing of reflective optical elements for electromagnetic radiation in the wavelength range of ultraviolet radiation or soft X-radiation, wherein the optical element is a multilayer reflective layer system (1) having a plurality of individual layers and a protective layer system (3) of one or more individual layers wherein on the reflective surface of the multilayer reflective layer system and wherein for the processing of the optical element, the protective layer system is removed, wherein first before re-applying a new protective layer system (3 ') is carried out a hydrogen expelling treatment, so that the hydrogen from the exposed by the removal of the protective layer system Area, and then applying a new protective layer system of one or more individual layers to the exposed area.
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION
GEBIET DER ERFINDUNG FIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von reflektiven optischen Elementen für ultraviolette Strahlung oder weiche Röntgenstrahlung. The present invention relates to a method for processing of reflective optical elements for ultraviolet radiation or soft X-radiation.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Moderne Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie, mit denen mikrostrukturierte oder nanostrukturierte Bauteile der Mikrosystemtechnik oder Elektrotechnik hergestellt werden können, werden mit Wellenlängen im Bereich des ultravioletten Lichts oder der weichen Röntgenstrahlung betrieben, also mit Licht im Wellenlängenspektrum von 1 nm bis 200 nm. Modern projection exposure systems for microlithography, with which microstructured or nanostructured components of microsystems technology or electrical engineering can be produced, are operated with wavelengths in the range of ultraviolet light or soft x-ray radiation, ie with light in the wavelength spectrum from 1 nm to 200 nm.
Bei derartigen Projektionsbelichtungsanlagen werden im Beleuchtungssystem oder im Projektionsobjektiv reflektive optische Elemente eingesetzt, die ein Mehrlagen-Reflexionsschichtsystem aus einer Vielzahl von unterschiedlichen, alternierend angeordneten Schichten bestehen, um einen Bragg-Reflektor zu bilden.In such projection exposure systems, reflective optical elements are used in the illumination system or in the projection objective, which consist of a multilayer reflection layer system of a plurality of different, alternately arranged layers in order to form a Bragg reflector.
Die Reflektivität und die Lebensdauer derartiger reflektiver optischer Elemente können jedoch durch Kontamination der optisch genutzten Oberflächen der reflektiven optischen Elemente während des Betriebs reduziert werden. Kontaminationen der reflektiven optischen Elemente können beispielsweise dadurch entstehen, dass Restgase in der Betriebsatmosphäre der Projektionsbelichtungsanlage durch die kurzwellige Strahlung angeregt und deren Moleküle aufgespaltet werden können, sodass die dadurch entstehenden Produkte mit den optischen Elementen reagieren können. Beispielsweise können Feuchtigkeitsrückstände in der Projektionsbelichtungsanlage auftreten, sodass durch die kurzwellige elektromagnetische Strahlung Wassermoleküle aufgespalten werden können, wobei die optisch aktiven Flächen der reflektiven optischen Elemente oxidieren können und Wasserstoff in die Oberflächen der reflektiven optischen Elemente eindiffundieren kann.However, the reflectivity and lifetime of such reflective optical elements can be reduced by contamination of the optically used surfaces of the reflective optical elements during operation. Contaminations of the reflective optical elements can arise, for example, in that residual gases in the operating atmosphere of the projection exposure apparatus are excited by the short-wave radiation and their molecules can be split, so that the resulting products can react with the optical elements. For example, moisture residues can occur in the projection exposure apparatus, so that water molecules can be split by the short-wave electromagnetic radiation, wherein the optically active surfaces of the reflective optical elements can oxidize and hydrogen can diffuse into the surfaces of the reflective optical elements.
Darüber hinaus können Kontaminationen der reflektiven optischen Elemente durch weitere Verunreinigungen in der Projektionsbelichtungsanlage, beispielsweise durch Polymere, die aus Vakuumpumpen stammen können, oder durch Fotolacke, die auf den zu strukturierenden Halbleitersubstraten verwendet werden, verursacht werden. Diese Polymere können zu Kohlenstoffkontaminationen auf den reklektiven optischen Elementen führen. Derartige Kohlenstoffkontaminationen können beispielsweise durch Behandlung mit reaktivem Wasserstoff wieder entfernt werden, wobei jedoch dadurch Wasserstoff in die Oberflächen der reflektiven optischen Elemente eindringen kann. In addition, contamination of the reflective optical elements may be caused by further contamination in the projection exposure equipment, for example, by polymers that may be derived from vacuum pumps or by photoresists used on the semiconductor substrates to be patterned. These polymers can lead to carbon contamination on the refractive optical elements. Such carbon contaminants can be removed again, for example by treatment with reactive hydrogen, but hydrogen can thereby penetrate into the surfaces of the reflective optical elements.
Darüber hinaus können weitere Verunreinigungen durch die Lichtquelle in die Projektionsbelichtungsanlage eingebracht werden, beispielsweise durch eine Lichtquelle, die EUV-Strahlung (extrem ultraviolette Strahlung) als Arbeitslicht der Projektionsbelichtungsanlage auf Grundlage eines Sn-Plasmas erzeugt. In diesem Fall können Zinn-, Zink- oder Indiumverbindungen vorhanden sein, die sich auf optisch genutzten Oberflächen von reflektiven optischen Elementen ablagern können. Diese Ablagerungen müssen durch geeignete Reinigungsmethoden entfernt werden, um eine ausreichende Reflektivität des reflektiven optischen Elements zu gewährleisten. Auch hier kann wieder reaktiver Wasserstoff in Form von atomarem Wasserstoff, ionisierten Wasserstoffatomen oder von Wasserstoffradikalen, z.B. durch Erzeugung eines Wasserstoff-Plasmas, verwendet werden.In addition, further impurities may be introduced by the light source into the projection exposure apparatus, for example, by a light source that generates EUV radiation (extreme ultraviolet radiation) as the working light of the projection exposure apparatus based on Sn plasma. In this case, tin, zinc or indium compounds can be present, which can deposit on optically used surfaces of reflective optical elements. These deposits must be removed by suitable cleaning methods to ensure sufficient reflectivity of the reflective optical element. Again, reactive hydrogen in the form of atomic hydrogen, ionized hydrogen atoms or hydrogen radicals, e.g. by generating a hydrogen plasma.
Allerdings ist festgestellt worden, dass unter Einfluss von reaktivem Wasserstoff, der zur Reinigung verwendet wird oder aufgrund der Wechselwirkung der EUV- bzw. SX-Strahlung (soft x-ray (weiche Röntgenstrahlung)) mit in der Atmosphäre der Projektionsbelichtungsanlage vorhandenen Wasserstoffverbindungen entstehen kann, es zum Ablösen von einzelnen Lagen des Mehrlagen-Reflexionsschichtsystems, insbesondere an der Oberfläche des Mehrlagen-Reflexionsschichtsystems, führen kann. However, it has been found that under the influence of reactive hydrogen which is used for cleaning or due to the interaction of EUV or SX radiation (soft x-ray) with hydrogen compounds present in the atmosphere of the projection exposure apparatus, it can lead to the detachment of individual layers of the multilayer reflective layer system, in particular on the surface of the multilayer reflective layer system.
Aus diesem Grund ist es bekannt, oberhalb des Mehrlagen-Reflexionsschichtsystems ein Schutzschichtsystem aus einer oder mehreren einzelnen Schichten aufzubringen, um das Mehrlagen-Reflexionsschichtsystem vor Degradation zu schützen. Beispiele hierfür sind in der
Derartig aufgebaute, reflektive optische Elemente müssen jedoch von Zeit zu Zeit aufgearbeitet werden, um nach einer gewissen Betriebszeit sich aufbauende Ablagerungen, die durch die Reinigungsprozesse mit reaktivem Wasserstoff nicht mehr entfernt werden können, durch andere Prozesse zu entfernen und das Schutzschichtsystem zu erneuern.However, reflective optical elements constructed in this way have to be worked up from time to time in order, after a certain operating time, to remove build-up deposits which can no longer be removed by the reactive hydrogen cleaning processes, and to renew the protective layer system by means of other processes.
Allerdings hat sich gezeigt, dass auch nach der Aufbereitung entsprechender reflektiver optischer Elemente bald wieder Schäden am Schutzschichtsystem auftreten können, sodass eine häufige Aufarbeitung mit entsprechenden Kosten erforderlich ist. However, it has been shown that even after the preparation of corresponding reflective optical elements, damage to the protective layer system can soon again occur, so that frequent work-up with corresponding costs is required.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG DISCLOSURE OF THE INVENTION
AUFGABE DER ERFINDUNG OBJECT OF THE INVENTION
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Aufbereitung von reflektiven optischen Elementen für die Reflexion von ultravioletter Strahlung, insbesondere EUV-Strahlung, oder weicher Röntgenstrahlung bereitzustellen, welches längere Einsatzzyklen der reflektiven optischen Elemente ermöglicht. Gleichzeitig soll das Verfahren weiterhin einfach und zuverlässig durchführbar sein. It is therefore an object of the present invention to provide a method for processing of reflective optical elements for the reflection of ultraviolet radiation, in particular EUV radiation, or soft X-ray radiation, which allows longer use cycles of the reflective optical elements. At the same time, the method should continue to be simple and reliable feasible.
TECHNISCHE LÖSUNG TECHNICAL SOLUTION
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by a method having the features of
Die Erfindung schlägt vor, bei der Aufarbeitung eines reflektiven optischen Elements, welches für die Reflexion elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich der ultravioletten Strahlung oder weichen Röntgenstrahlung geeignet ist, nach dem Entfernen eines Schutzschichtsystems auf einem Mehrlagen-Reflexionsschichtsystem vor dem erneutem Aufbringen eines Schutzschichtsystems eine Wasserstoffaustreibbehandlung auszuführen, bei der der Wasserstoff, der sich in dem Mehrlagen-Reflexionsschichtsystem angesammelt hat, entfernt wird. Es wird nämlich davon ausgegangen, dass der reaktive Wasserstoff, der beim Betrieb oder bei der Reinigung der Projektionsbelichtungsanlage in Kontakt mit den reflektiven optischen Element gelangen kann nicht nur in das Schutzschichtsystem eindiffundiert, sondern auch darunter liegende Schichten, wie das Mehrlagen-Reflexionsschichtsystem, sodass bei der Aufarbeitung des reflektiven optischen Elements nach dem erneuten Aufbringen eines Schutzschichtsystems der in den darunter liegenden Schichten vorhandene Wasserstoff zu einer Beschädigung und Beeinträchtigung des Schutzschichtsystems, beispielsweise durch die Bildung von sogenannte Blistern, führen kann. The invention proposes, in the processing of a reflective optical element, which is suitable for reflection electromagnetic radiation in the wavelength range of ultraviolet radiation or soft X-radiation, after removing a protective layer system on a multilayer reflective layer system before re-applying a protective layer system to perform a Wasserstoffaustreibbehandlung, wherein the hydrogen accumulated in the multilayer reflective layer system is removed. Namely, it is considered that the reactive hydrogen which comes into contact with the reflective optical element during operation or cleaning of the projection exposure apparatus not only diffuses into the protective layer system but also underlying layers such as the multilayer reflective layer system the processing of the reflective optical element after re-applying a protective layer system of existing in the underlying layers hydrogen to damage and impairment of the protective layer system, for example by the formation of so-called blisters, can lead.
Entsprechend wird durch eine Wasserstoffaustreibbehandlung nach dem Entfernen des Schutzschichtsystems und vor dem erneuten Aufbringen eines neuen Schutzschichtsystems der in der Beschichtung bzw. im Mehrlagen-Reflexionsschichtsystem vorhandene Wasserstoff entfernt, sodass dieser nicht mehr zu einer Schädigung Beschichtung bzw. des Mehrlagen-Reflexionsschichtsystem und/oder des Schutzschichtsystems im weiteren Verlauf des Betriebs des reflektiven optischen Elements beitragen kann.Accordingly, by a Wasserstoffaustreibbehandlung after removing the protective layer system and before re-applying a new protective layer system of existing in the coating or multilayer reflective coating system hydrogen is removed so that it no longer to a damage coating or the multilayer reflective coating system and / or Protective layer system in the further course of the operation of the reflective optical element can contribute.
Die Wasserstoffaustreibbehandlung kann durch Erwärmen des reflektiven optischen Elements ohne Schutzschichtsystem auf Temperaturen im Bereich von über 50 °C, insbesondere mehr als 100 °C durchgeführt werden. The hydrogen blowing treatment can be carried out by heating the reflective optical element without protective layer system to temperatures in the range of over 50 ° C, in particular more than 100 ° C.
Neben dem Erwärmen des reflektiven optischen Elements ohne Schutzschichtsystem kann die Wasserstoffaustreibbehandlung auch durch eine Elektronenstrahlbehandlung erfolgen, wobei die Elektronenstrahlbehandlung alleine durchgeführt werden kann oder auch in Kombination mit dem Erwärmen des reflektiven optischen Elements ohne Schutzschichtsystem. Durch die Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl kann die Mobilität des Wasserstoffs im Feststoff erhöht werden und somit eine erhöhte Ausdiffusion aus dem Werkstoff erreicht werden. Besides the heating of the reflective optical element without protective layer system, the hydrogen blowing treatment may also be performed by an electron beam treatment, which electron beam treatment may be performed alone or in combination with the heating of the reflective optical element without protective layer system. By irradiation with an electron beam, the mobility of the hydrogen in the solid can be increased and thus an increased outdiffusion from the material can be achieved.
Bei der Elektronenstrahlbehandlung kann der Elektronenstrahl über den durch die Entfernung des Schutzschichtsystems frei gelegten Bereich des optischen Elements gerastert werden oder der Elektronenstrahl kann so eingestellt werden, dass er diesen frei gelegten Bereich vollflächig bestrahlt. In the electron beam treatment, the electron beam may be scanned over the portion of the optical element exposed by the removal of the protective layer system, or the electron beam may be set to irradiate this exposed area over the entire area.
Zwischen dem Mehrlagen-Reflexionsschichtsystem und dem Schutzschichtsystem kann eine Diffusionssperrschicht angeordnet sein, die beispielsweise das Eindiffundieren von Wasserstoff in das Mehrlagen-Reflexionsschichtsystem verhindern bzw. vermindern soll. Diese Diffusionssperrschicht wird bei der Aufarbeitung des reflektiven optischen Elements bei der Entfernung des Schutzschichtsystems nicht entfernt. Die Diffusionssperrschicht kann jedoch eine entsprechende Einlagerung von Wasserstoff aufweisen. Entsprechend ist es von besonderer Bedeutung, dass bei der Wasserstoffaustreibbehandlung der Wasserstroff aus dieser Diffusionssperrschicht durch die Wasserstoffaustreibbehandlung entfernt werden kann. Between the multilayer reflective layer system and the protective layer system, a diffusion barrier layer can be arranged, which is intended to prevent or reduce, for example, the diffusion of hydrogen into the multilayer reflective layer system. This diffusion barrier layer is not removed during the processing of the reflective optical element during the removal of the protective layer system. However, the diffusion barrier layer may have a corresponding incorporation of hydrogen. Accordingly, it is of particular importance that in the hydrogen blowing treatment, the hydrogen stream can be removed from this diffusion barrier layer by the hydrogen blowing treatment.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Die beigefügte Figur zeigt in einer rein schematischen Darstellung in den Teilbildern a) bis c) die verschiedenen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufbereitung reflektiver optischer Elemente, die elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich des ultravioletten Lichts, insbesondere des extrem ultravioletten Lichts (EUV-Lichts) oder der weichen Röntgenstrahlung (SX-Strahlung) reflektieren können. The attached figure shows in a purely schematic representation in the sub-images a) to c) the various steps of the inventive method for processing reflective optical elements, the electromagnetic radiation in the wavelength range of ultraviolet light, in particular extreme ultraviolet light (EUV light) or the soft X-rays (SX radiation).
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL Embodiment
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels deutlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Further advantages, characteristics and features of the invention will become apparent in the following detailed description of an embodiment. However, the invention is not limited to this embodiment.
Die beigefügte Figur zeigt im Teilbild a) den Schichtaufbau eines reflektiven optischen Elements mit einem Mehrlagen-Reflexionsschichtsystem
An der Seite des Mehrlagen-Reflexionsschichtsystems
Das Teilbild b) der Figur zeigt den Zustand, wenn bei der Aufarbeitung der Beschichtung des reflektiven optischen Elements das Schutzschichtsystem
Nachdem der Wasserstoff, der in der Diffusionssperrschicht
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des Ausführungsbeispiels detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Although the present invention has been described in detail with reference to the embodiment, it will be understood by those skilled in the art that the invention is not limited thereto, but rather modifications are possible in the manner that individual features omitted or other combinations of features can be realized, as long as the scope of the appended claims is not abandoned.
Die vorliegende Offenbarung schließt sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale mit ein, auch wenn diese nicht explizit offenbart sind. The present disclosure includes all combinations of the featured individual features, although not explicitly disclosed.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Mehrlagen-Reflexionsschichtsystem Multilayer reflection layer system
- 2 2
- Diffusionssperrschicht Diffusion barrier layer
- 3, 3´ 3, 3'
- Schutzschichtsystem Protective layer system
- 4 4
- Elektronenstrahl electron beam
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102012202850 A1 [0008] DE 102012202850 A1 [0008]
- DE 102011077983 A1 [0008] DE 102011077983 A1 [0008]
- WO 2008/148516 A2 [0008] WO 2008/148516 A2 [0008]
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