DE102017204620A1

DE102017204620A1 - Optisches element

Info

Publication number: DE102017204620A1
Application number: DE102017204620.1A
Authority: DE
Inventors: Irene Ament; Moritz Becker; Stefan Wiesner; Stefan-Wolfgang Schmidt; Dirk Heinrich Ehm
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2017-03-20
Publication date: 2017-11-30
Also published as: DE102016208988A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Element (1), vorzugsweise für ein optisches System für die EUV-Lithographie, umfassend eine Oberfläche (2), die Verunreinigungen (5) ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche (2) eine Barrierestruktur aus Barrieren (3) ausgebildet ist, wobei die Barrieren Maschen (4) ausbilden, und die Barrieren die Ausbreitung auf der Oberfläche (2) auftretender Verunreinigungen (5) eindämmen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Element, vorzugsweise für ein optisches System für die EUV-Lithographie, sowie ein Herstellverfahren des optischen Elements. Weiter umfasst die Erfindung ein optisches System für die EUV-Lithographie, insbesondere eine Beleuchtungseinrichtung oder ein Projektionsobjektiv, mit wenigstens einem erfindungsgemäßen optischen Element. Weiter umfasst die Erfindung eine EUV-Lithographieanlage, insbesondere eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System ein erfindungsgemäßes optisches Element aufweist.
Ein optisches Element kann sowohl ein reflektives optisches Element als auch ein transmissives optisches Element, beispielsweise eine Membran, sein. Unter einem optischen System für die EUV-Lithographie ist ein optisches System, welches auf dem Gebiet der EUV-Lithographie eingesetzt werden kann, zu verstehen. 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 (auch Retikel genannt) handeln. Zudem kann es sich um ein Metrologiesystem handeln, welches zur Vermessung einer EUV-Lithographieanlage oder von Teilen davon, beispielsweise zur Vermessung eines Projektionssystems, eingesetzt wird.
STAND DER TECHNIK
EUV-Lithographie wird zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, wie beispielsweise integrierten Schaltkreisen oder LCD’s, angewendet. Der EUV-Lithographieprozess wird mit Hilfe einer EUV-Lithographieanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. einen Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. Die Verwendung von Licht, also allgemein elektromagnetischer Strahlung, mit Wellenlängen im Bereich des extrem ultravioletten (EUV) Wellenlängenspektrums, d. h. Wellenlängen von 5 nm bis 30 nm, ermöglicht in entsprechenden EUV-Lithographieanlagen die Abbildung von kleinsten Strukturen auf Wafer mit einer sehr hohen Auflösung.
Aufgrund der geringen Lichtdurchlässigkeit refraktiver Materialien für EUV-Strahlung werden in für den EUV-Bereich ausgelegten optischen Systemen zumeist reflektive optische Elemente (Spiegel) als optische Elemente für den Abbildungsprozess verwendet. Diese weisen zur Verbesserung der Reflektivität des optischen Elements, und damit zur Verbesserung der Transmission des optischen Systems, ein Reflexionsschichtsystem auf. Dieses Reflexionsschichtsystem umfasst beispielsweise eine Vielzahl von dünnen Einzelschichten, die alternierend aus zwei oder mehr unterschiedlichen Materialien gebildet sind, und die in ihrer Dicke so angepasst sind, dass eine hohe Reflektivität erzielt wird.
Neben reflektiven optischen Elementen können auch transmissive optische Elemente eingesetzt werden. Aufgrund der geringen Lichtdurchlässigkeit der Materialien für EUV-Strahlung werden hier dünne Membranen verwendet.
Die Erzeugung des EUV-Lichtes kann mittels einer auf eine Plasma-Anregung basierenden EUV-Lichtquelle erfolgen. Diese EUV-Lichtquelle weist zunächst einen CO₂-Laser zur Erzeugung von Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge von beispielsweise λ ≈ 10.6 μm auf, welcher auf ein Targetmaterial, zum Beispiel gebildet durch Zinntröpfchen, gelenkt wird. Die Infrarotstrahlung heizt das in der Plasmazündungsposition befindliche Targetmaterial derart auf, dass dieses in einen Plasmazustand übergeht und EUV-Strahlung abgibt. Der von der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage genutzte Spektralbereich kann beispielsweise λ ≈ 13.5 ± 0.5 nm betragen.
Bei einer EUV-Lithographieanlage, aber auch bei anderen optischen Anordnungen, lässt sich das Vorhandensein von Verunreinigungen, beispielsweise in Form von Partikeln, in der Vakuum-Umgebung bzw. in der dort vorhandenen Restgasatmosphäre nicht vollständig vermeiden. Beispielsweise tritt das Problem auf, dass das zur Überführung in den Plasmazustand verwendete Targetmaterial (beispielsweise Zinn) in das optische System gelangen und damit zu einer Verunreinigung der Oberflächen der optischen Elemente führen kann. Treffen die Zinnpartikel, die üblicher Weise einen Durchmesser von 100nm bis 10µm aufweisen, auf die Oberfläche eines optischen Elements können sich die Partikel in Anwesenheit von Wasserstoff großflächig zu dünnen Schichten auf der Oberfläche ausbreiten. In EUV-Lithographieanlagen wird der Restgasatmosphäre häufig ein Anteil Wasserstoff zugesetzt, beispielsweise um eine reduzierende und damit schützende Wirkung auf die optischen Oberflächen von in der Vakuum-Kammer angeordneten optischen Elementen zu erzeugen. Ein Zinnpartikel mit einem Durchmesser von 1µm kann sich beispielsweise auf einer Fläche von bis zu 42 µm² mit einer Dicke von 0,3 nm ausbreiten. Der Bereich in dem sich die Verunreinigung ausbreitet wird Halo genannt. Damit kann schon eine geringe Verunreinigung, beispielsweise nur wenige Zinnpartikel, große Bereiche der Oberfläche bedecken und dadurch negative Auswirkungen auf die Performance des optischen Systems haben.
Beispielsweise wird die Reflektivität eines so verunreinigten reflektiven optischen Elementes, und damit die Transmission des optischen Systems, abnehmen. Zum einen dadurch, dass die Reflektivität im durch die Ausbreitung der Verunreinigung bedeckten Bereich der Oberfläche abnimmt. Ein weiterer Reflektivitätsverlust kann durch Schädigung des Reflexionsschichtsystems, beispielsweise durch Blasenbildung im Reflexionsschichtsystem, auftreten. Diese Schädigung kann im Bereich der Oberfläche, der durch die Ausbreitung der Verunreinigung bedeckt ist, auftreten. Damit ist der Transmissionsverlust des optischen Systems umso größer, je größer die bedeckte Fläche nach der Ausbreitung ist. Analog kann es durch Verunreinigung auch bei einem transmissiven optischen Element zu einer reduzierten Transmittivität und/oder, falls die Membran mit einem Anti-Reflexionsschichtsystem beschichtet ist, zu einer Schädigung dieser Schicht kommen, wodurch auch hier die Transmission des optischen Systems reduziert wird.
Auch die Verunreinigung der nicht-optischen Elemente, beispielsweise Fassungsteile oder Blenden, die die optischen Elemente umgeben, kann sich negativ auf die Transmission und/oder die Abbildungsqualität der EUV-Lithographieanlage auswirken. Beispielsweise kann die Verunreinigung mit Zinn auf nicht-optischen Elementen in Verbindung mit Wasserstoff zu vermehrter Ausgasung dieser Elemente führen. Bei diesem Vorgang, der als Hydrogen Induced Outgasing (HIO) bezeichnet wird, gelangen zusätzlich Verunreinigungen in optisch aktive Bereiche, die sich beispielsweise auf den optischen Elementen niederschlagen und so die Transmission und/oder die Abbildungsqualität verschlechtern können.
Zum Schutz der optischen Elemente vor Verunreinigungen ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass das Reflexionsschichtsystem des optischen Elements eine sogenannte Deckschicht (Capping Layer) umfasst. Diese vollflächig auf die Oberfläche, die den Verunreinigungen ausgesetzt ist, aufgebrachte Deckschicht verhindert einen direkten Kontakt der im Reflexionsschichtsystem enthaltenen Einzelschichten mit der Verunreinigung. Hierzu ist es beispielsweise aus der DE 102014218084.8 bekannt oxidhaltige Deckschichten aufzubringen.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist es, ein optisches Element, vorzugsweise für die EUV-Lithographie, sowie ein Herstellverfahren des Elements anzugeben, bei dem die Ausbreitung der auf der Oberfläche auftretenden Verunreinigungen begrenzt wird.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird durch die Anordnung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 beziehungsweise das Verfahren gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 11 gelöst.
Ein erfindungsgemäßes optisches Element, vorzugsweise für die EUV-Lithographie, weist eine Oberfläche auf, welche Verunreinigung ausgesetzt ist. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche eine Barrierestruktur aus Barrieren ausgebildet ist, wobei die Barrieren Maschen ausbilden, und die Barrieren die Ausbreitung auf der Oberfläche auftretender Verunreinigungen eindämmen.
Dabei wurde erfindungsgemäß erkannt, dass es Materialien gibt, die durch eine chemische Wechselwirkung mit der Verunreinigung die Ausbreitung der Verunreinigungen eindämmen können. Wird das Material der Barriere daher geeignet zur Verunreinigung gewählt, ist eine so ausgebildete Barriere in der Lage auf der Oberfläche auftretende Verunreinigungen einzudämmen. Durch die Eindämmung der Ausbreitung der Verunreinigung wird die durch die Verunreinigung bedeckte Fläche reduziert und damit der Transmissionsverlust des optischen Systems reduziert.
Weiter wurde erfindungsgemäß erkannt, dass es günstig ist das entsprechende Material nicht vollflächig auf der den Verunreinigungen ausgesetzten Oberfläche aufzubringen, sondern als Barrieren, die nicht die gesamte Oberfläche vollflächig bedecken. Dies ist vorteilhaft, da das optische Element auf der von dem Barrierematerial bedeckten Fläche bei reflektiven optischen Elementen eine geringere Reflektivität und bei transmissiven optischen Elementen eine geringere Transmittivität aufweist als an den nicht bedeckten Flächen. Das Aufbringen der Barrieren führt dabei also einerseits zu einem Transmissionsverlust des optischen Systems im Vergleich zu einem optischen System ohne Barrieren auf den optischen Elementen. Andererseits wird der durch die auftretenden Verunreinigungen verursachte Transmissionsverlust des optischen Systems durch die Barrieren reduziert, da die durch die Verunreinigung bedeckte Fläche verringert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die durch die Barrieren bedeckte Fläche zuzüglich der durch Ausbreitung der Verunreinigungen bedeckten Fläche, welche durch die Barrieren eingedämmt wurde, kleiner als die durch die Verunreinigung bedeckte Fläche wenn keine eindämmenden Barrieren vorhanden sind.
In diesem Fall ist der Transmissionsverlust des optischen Systems durch die Verunreinigung mit den Barrieren geringer, als ohne die Barrieren. Dabei wurde berücksichtigt, dass, wie bereits erwähnt, das optische Element an den von Barrieren bedeckten Flächen eine bei reflektiven optischen Elementen geringere Reflektivität und bei transmissiven optischen Elementen geringere Transmittivität aufweist als an den nicht von Barrieren bedeckten Flächen.
Die von den Barrieren bedeckte Fläche ergibt sich dabei aus der Gesamtfläche der Oberfläche abzüglich der Flächen, die von den Maschen gebildet werden. Als Masche wird dabei der von den Barrieren umschlossene Bereich bezeichnet, der nicht von den Barrieren bedeckt ist. Die Flächen, die durch die Maschen gebildet werden, lassen sich dabei durch die charakteristische Länge der Maschen beschreiben. Dabei ist unter der charakteristischen Länge der Masche die Länge eines die jeweilige Maschenform charakterisierenden Parameters zu verstehen. Für quadratische Maschen ist beispielsweise die Kantenlänge, für kreisförmige Maschen der Durchmesser und für Maschen mit irregulärer Form der Durchmesser eines Kreises mit äquivalenter Fläche als charakteristische Länge geeignet. Bilden die Barrieren auf der Oberfläche unterschiedlich große Maschen aus oder weisen die Maschen unterschiedliche Formen auf, so kann über die Oberfläche gemittelt die mittlere charakteristischen Länge der Maschen angegeben werden.
Die durch die Verunreinigung bedeckte Fläche hängt von mehreren Faktoren ab: die Größe der auf die Oberfläche auftreffenden Partikel, wie viele Partikel pro Flächeneinheit auf der Oberfläche auftreffen und wie sich die Verunreinigungen ausbreiten, das heißt beispielsweise welche Dicke die resultierende bedeckte Fläche aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das optische Element dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem optischen Element um ein reflektives optisches Element handelt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das reflektive optische Element dadurch gekennzeichnet, dass es ein Substrat und ein Reflexionsschichtsystem aufweist. Dabei bildet die substratabgewandte Seite des Reflexionsschichtsystems eine Oberfläche, die Verunreinigungen ausgesetzt ist. Durch die Eindämmung der Ausbreitung der auf der Oberfläche auftretenden Verunreinigungen durch die Barrieren wird der Reflexionsverlust verringert, da dieser umso geringer ist, je kleiner die von der Verunreinigung bedeckte Fläche ist. Zum einen dadurch, dass der Bereich abnimmt innerhalb dessen die Reflektivität durch die Bedeckung mit der Verunreinigung abnimmt. Zum anderen dadurch, dass der Bereich innerhalb dessen Schädigungen des Reflexionsschichtsystems auftreten können, verringert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das optische Element dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem optischen Element um ein transmissives optisches Element handelt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das transmissive optische Element eine Membran. Analog zum reflektiven optischen Element, wird auch hier die Ausbreitung der auf der Oberfläche auftretenden Verunreinigungen durch die Barrieren eingedämmt.
Dadurch wird der direkte Transmissionsverlust des transmissiven optischen Elements verringert, da die durch die Verunreinigung bedeckte Fläche verringert wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht das Material der Barrieren aus Zirkonoxid oder Zirkonnitrid. Diese Materialien haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da sie beispielsweise sehr gut zur Eindämmung von Zinnpartikeln geeignet sind.
In einer Ausführungsform ist das Element dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Maschen rechteckig oder hexagonal ist.
In einer Ausführungsform ist die Anordnung der Maschen periodisch. Beispielsweise kann dadurch die Herstellung vereinfacht werden.
In einer Ausführungsform ist das Element dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Maschen nicht-periodisch ist.
Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

– Bereitstellen einer Oberfläche, die Verunreinigungen ausgesetzt ist, und
– Aufbringen einer Barrierestruktur aus Barrieren auf der Oberfläche, wobei die Barrieren Maschen ausbilden, und die Barrieren die Ausbreitung auf der Oberfläche auftretender Verunreinigungen eindämmen.

In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Aufbringen der Barrierestruktur durch das Aufbringen einer zur strukturierenden Schicht und einer anschließenden Strukturierung der zu strukturierenden Schicht.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Strukturierung der zu strukturierenden Schicht durch Ionenstrahlätzen, Elektronenstrahlätzen oder durch fotolithographische Prozesse.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Aufbringen der Barrierestruktur durch ein aufbauendes Verfahren. Unter einem aufbauenden Verfahren ist ein Verfahren, bei dem die aus Barrieren bestehende Barrierestruktur direkt auf der Verunreinigungen ausgesetzten Oberfläche aufgebracht wird, zu verstehen. Im Gegensatz zu einem Verfahren bei dem eine zu strukturierende Schicht flächendeckend auf dem Reflexionsschichtsystem aufgebracht, und die zu strukturierende Schicht anschließend strukturiert wird. Dabei können die einzelnen Barrieren, Teile von Barrieren oder Ansammlungen von Barrieren sequentiell und/oder parallel zueinander aufgebaut werden.
Weiter umfasst die Erfindung ein optisches System für die EUV-Lithographie mit wenigstens einem erfindungsgemäßen optischen Element.
Weiter umfasst die Erfindung eine EUV-Lithographieanlage mit einem optischen System, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System ein erfindungsgemäßes optisches Element aufweist.
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.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Es zeigen:
1: eine perspektivische Darstellung eines optischen Elements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
2A–B: Wirkung eines optischen Elements gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung
3: eine schematische Darstellung eines Schnitts durch ein optisches Element gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung
4: eine schematische Darstellung eines Schnitts durch ein optisches Element gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung
5A–5B: schematische Darstellung einer Aufsicht auf ein optisches Element gemäß zweier Ausführungsformen der Erfindung
6A–6C: schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines optischen Elements
7A–7C: schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines optischen Elements
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
1 und 2A, B zeigen zum einen eine perspektivische Darstellung und zum anderen die Wirkung eines erfindungsgemäßen optischen Elements (1) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Auf der Verunreinigungen (5) ausgesetzten Oberfläche (2) eines optischen Elements (1) ist dabei eine Barrierestruktur aus Barrieren (3) ausgebildet, wobei die Barrieren Maschen (4) ausbilden, und die Barrieren (3) die Ausbreitung auf der Oberfläche (2) auftretender Verunreinigungen (5) eindämmen.
In 2A und 2B ist beispielhaft die eindämmende Wirkung der Barrieren innerhalb einer Masche (4) für eine Verunreinigung (5), beispielsweise ein Zinnpartikel, dargestellt. Dabei ist in 2A die Ausbreitung der Verunreinigung (5) ohne eindämmende Barrieren (3) gezeigt. Die primäre Verunreinigung (5) breitet sich dabei auf einer Fläche A₁ aus. In 2B ist die Wirkung der Barrieren gezeigt. Die Ausbreitung der Verunreinigung wird durch die Barrieren (3) eingedämmt, beispielsweise kann die Verunreinigung (5) dabei die ganze Masche (4) füllen. Damit bedeckt die Verunreinigung die Fläche (A₂). Es versteht sich, dass die in 2A und 2B dargestellte Situation nur beispielhaft zu verstehen ist. Beispielsweise kann die Ausbreitung der Verunreinigung (5) ohne Barrieren (3) eine andere, insbesondere auch unregelmäßige Form aufweisen. Weiter kann die Ausbreitung der Verunreinigung (5) auch nur einen Teilbereich der Masche (4) ausfüllen. Insbesondere werden die Verunreinigungen (5) an mehreren Stellen auf der Oberfläche (2) des optischen Elements (1) auftreten. So dass hier die Flächen A₁, A₂ und A_B über das ganze optische Element (1) aufsummiert werden müssen.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn über das gesamte optische Element (1) die durch Barrieren (3) bedeckte Fläche (A_B) zuzüglich der durch Ausbreitung der Verunreinigungen bedeckten Fläche (A₂), welche durch die Barrieren eingedämmt wurde, kleiner ist, als die durch die Verunreinigung bedeckte Fläche wenn keine eindämmenden Barrieren vorhanden sind (A₁). In diesem Fall ist der Transmissionsverlust des optischen Systems durch die Verunreinigung mit den Barrieren geringer, als ohne Barrieren. Die durch die Verunreinigung bedeckte Fläche (A₁) hängt von mehreren Faktoren ab. Zum einen von der Größe der auf die Oberfläche auftreffenden Partikel. Zum anderen davon wie viele Partikel welcher Größe pro Flächeneinheit auf der Oberfläche auftreffen und wie sich die Partikel ausbreiten. Dies kann beispielsweise durch den Anteil der Flächenbedeckung der durch die Verunreinigung bedeckten Fläche (A₁) an der Gesamtfläche des optischen Elements ausgedrückt werden. Der Anteil wird dabei auch Halo Area Coverage bezeichnet.
Ist die Verunreinigung derart, dass sich beispielsweise ohne Barrieren Zinnpartikel der Größe 1 µm zu einer Monolage Zinnatomen ausbreiten und beträgt die Halo Area Coverage mehr als 0.07%, ist bei kreisförmigen Maschen ein Radius der Maschen (6) der Barrierestruktur von 30 µm bei einer Barrierebreite (7) von 10nm vorteilhaft.
Ist die Verunreinigung derart, dass beispielsweise ohne Barrieren Zinnpartikel der Größe 10um zu Halos mit 1nm Dicke verlaufen und beträgt die Halo Area Coverage, mehr als 0.007%, ist bei kreisförmigen Maschen Radius der Maschen (6) der Barrierestruktur von 300 µm bei einer Barrierebreite (7) von 10nm vorteilhaft.
Bei dem optischen Element kann es sich sowohl um ein reflektives optisches Element, als auch um ein transmissives optisches Element handeln. Das transmissive optische Element kann beispielsweise eine dünne Membran sein.
Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn auf Oberflächen (2) der nicht-optischen Komponenten, die die optischen Elemente umgeben und die ebenfalls Verunreinigungen (5) ausgesetzt sind (beispielsweise Fassungsteile oder Blenden) eine Barrierestruktur aus Barrieren (3) ausgebildet ist, wobei die Barrieren Maschen (4) ausbilden, und die Barrieren (3) die Ausbreitung auf der Oberfläche (2) auftretender Verunreinigungen (5) eindämmen. Durch die Eindämmung der Ausbreitung der auf der Oberfläche (2) auftretenden Verunreinigungen (5) durch die Barrieren (3), kann bei geeigneter Materialkombination das Hydrogen Induced Outgasing (HIO) reduziert werden, da die durch die Verunreinigung (5) bedeckte Fläche verringert wird. Dadurch reduzieren sich die durch das HIO verursachten Verunreinigungen, die sich beispielsweise auf den optischen Elementen niederschlagen und so die Transmission und/oder die Abbildungsqualität des optischen Systems verschlechtern können.
Das Material der Barrieren (3) ist beispielsweise aus Zirkonoxid oder Zirkonnitrid. Diese haben sich als vorteilhaft erwiesen, da die Materialien zur Eindämmung von Zinnpartikeln geeignet sind. Es versteht sich, dass bei anderen Verunreinigungen als Zinn, auch andere Materialien geeignet sein können.
Die Form der Maschen (4), welche in 1 und 2B rechteckig gezeigt ist, ist nur beispielhaft zu verstehen. Die Form der Maschen (4) kann beliebig sein, beispielsweise hexagonal oder irregulär. Es versteht sich, dass auch mehrere unterschiedliche Maschenformen auf einer Oberfläche ausgebildet sein können. Zudem ist die Anordnung der Barrieren (3), welche in 1 periodisch gezeigt ist, nur beispielhaft zu verstehen. Die Form der Maschen (4) kann auch nicht-periodisch sein.
3 zeigt einen Schnitt durch ein optisches Element (1) gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. In diesem Fall handelt es sich beim dem optischen Element um ein reflektives optisches Element. Zusätzlich zu dem, in 1 gezeigten optischen Element, umfasst das optische Element (1), welches insbesondere für eine EUV-Lithographieanlage verwendet werden kann, ein Substrat (8), welches aus einem Material mit geringer Wärmeausdehnung gebildet ist, beispielsweise aus einer Glaskeramik wie ULE (eingetragene Marke der Firma Corning) oder Zerodur (Marke der Schott AG). Auf dem Substrat ist ein Reflexionsschichtsystem (9), das eine Deckschicht (10) auf der substratabgewandten Seite des Reflexionsschichtsystems umfasst, aufgebracht. Die substratabgewandte Seit der Deckschicht bildet dabei die Verunreinigungen (5) ausgesetzte Oberfläche (2). Das Reflexionsschichtsystem (9) für einen sogenannten NI (normal incidence) Spiegel, der im Wesentlichen bei nahe an der Oberflächennormalen des Spiegels liegenden Einfallswinkeln der zu reflektierenden Strahlung betrieben wird, enthält beispielsweise eine Vielzahl von dünnen Einzelschichten, die alternierend aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind, und die in ihrer Dicke so angepasst sind, dass eine hohe Reflektivität erzielt wird. Beispielsweise können die alternierenden Einzelschichten aus Molybdän und Silizium gebildet sein. Die meist große Anzahl der dünnen Einzelschichten in einem realen optischen Element soll in 3 durch Punkte angedeutet sein. Die Deckschicht (10) besteht in der vorliegenden Ausführungsform aus einem anderen Material als die dünnen Einzelschichten. Beispielsweise kommt hier Ruthenium, Rhodium, Kohlenstoff, Silizium oder Siliziumnitrid zum Einsatz. Diese Deckschichten können beispielsweise als Schutzschicht gegen die auf der Oberfläche (2) des reflektiven optischen Elementes (1) auftretenden Verunreinigungen (5) und damit gegen im Reflexionsschichtsystem (9) auftretende Schädigungen wirken.
Es versteht sich, dass die Deckschicht (10) ebenso aus einem der Materialien der Einzelschichten, beispielsweise aus Silizium, bestehen kann. Analog zum ersten Ausführungsbeispiel ist auf der Verunreinigungen (5) ausgesetzten Oberfläche (2) dabei eine Barrierestruktur aus Barrieren (3) ausgebildet, wobei die Barrieren Maschen (4) ausbilden, und die Barrieren (3) die Ausbreitung auf der Oberfläche (2) auftretender Verunreinigungen (5) eindämmen.
4 zeigt einen Schnitt durch ein optisches Element (1) gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. In Gegensatz zum vorangegangen Ausführungsbeispiel, siehe 3, handelt es sich bei dem optischen Element um ein reflektives optisches Element welches als GI (grazing incidence) Spiegel, das heißt im streifenden Einfall, betrieben wird. Hier kommt beispielsweise ein Reflexionsschichtsystem mit einer Einzelschicht aus Metall zum Einsatz. Das Material kann dabei zum Beispiel aus Molybdän, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Niob oder Zirkon bestehen.
In 5A und 5B sind weitere Ausführungsformen der Erfindung gezeigt. In 5A ist die Aufsicht auf eine Barrierestruktur, die aus Barrieren (3) ausgebildet ist, wobei die Barrieren, analog zu 1, rechteckige, regelmäßig angeordnete Maschen (4) ausbilden, gezeigt. In 5B ist hingegen eine Barrierestruktur, die aus Barrieren (3) ausgebildet ist gezeigt, wobei die Barrieren hexagonale, nicht-periodisch angeordnete Maschen (4) ausbilden. Direkt unter der Barrierestruktur, und damit in der Figur nicht gezeigt, liegt die den Verunreinigungen ausgesetzte Oberfläche (2). Es versteht sich, dass die Form der Maschen (4) hier nur beispielhaft zu verstehen ist und diese beliebig sein kann, auch irregulär. Insbesondere können auch mehrere unterschiedliche Maschenformen auf einer Oberfläche ausgebildet sein.
In 6 und 7 ist der schematische Ablauf von Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen optischen Elements dargestellt.
6 zeigt schematisch den Ablauf eines Verfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemäßen optischen Elements. Dabei weist das Verfahren folgende Schritte auf: Zunächst wird eine optisches Element mit einer Verunreinigung ausgesetzten Oberfläche (2) bereitgestellt, siehe 6A. Bei dem optischen Element handelt es sich beispielsweise um ein reflektives optisches Element. Dieses kann analog zur zweiten Ausführungsform in 3, ein Substrat (8) und ein Reflexionsschichtsystem (9) aufweisen, wobei das Reflexionsschichtsystem eine Deckschicht (10) umfassen kann. In der vorliegenden Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Aufbringen einer strukturierten Schicht welche eine Barrierestruktur aus Barrieren (3) ausbildet, wobei die Barrieren Maschen (4) ausbilden, und die Barrieren (3) die Ausbreitung auf der Oberfläche (2) auftretender Verunreinigungen (5) eindämmen, durch das Aufbringen einer zur strukturierenden Schicht (11), siehe 6B, und einer anschließenden Strukturierung der zu strukturierenden Schicht, siehe 6C. Das Aufbringen der zu strukturierenden Schicht (11) geschieht beispielsweise durch physikalische Gasphasenabscheidung (englisch physical vapour deposition, kurz PVD) oder chemische Gasphasenabscheidung (englisch chemical vapour deposition, kurz CVD). Die Strukturierung der zu strukturierenden Schicht (11) wiederum kann beispielsweise durch Ionenstrahlätzen, Elektronenstrahlätzen oder durch fotolithographische Prozesse erfolgen.
7 zeigt schematisch den Ablauf einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemäßen optischen Elements. Dabei weist das Verfahren erfindungsgemäß neben der Bereitstellung einer Verunreinigung ausgesetzter Oberfläche (2), 7A, das Aufbringen der strukturierten Schicht durch ein aufbauendes Verfahren auf. Dies kann beispielsweise mit Hilfe sogenannter Nanopartikel assemblies erfolgen. Dabei sind metallische Nanopartikel beispielsweise spezifisch via Schlüssel-Schloss Prinzip (beispielsweise Biotin/Streptavidin) oder unspezifisch (beispielsweise über Schwefel-Au Bindung) miteinander zu Ketten verbunden. Diese werden gezielt auf der Oberfläche (2) aufgebracht, siehe 7B, C. Hinterher kann das organische Material entfernt werden, beispielsweise durch den Einsatz von Ozon. Anschließend können die Partikel über wellenlängenabhängige Absorption erhitzt werden wobei die metallischen Nanopartikel zu Barrieren zusammenschmelzen. Dabei entsteht eine Barrierestruktur aus Barrieren (3), wobei die Barrieren Maschen (4) ausbilden, und die Barrieren (3) die Ausbreitung auf der Oberfläche (2) auftretender Verunreinigungen (5) eindämmen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014218084 [0010]

Claims

Optisches Element (1) umfassend eine Oberfläche (2), die Verunreinigungen (5) ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche (2) eine Barrierestruktur aus Barrieren (3) ausgebildet ist, wobei die Barrieren Maschen (4) ausbilden, und die Barrieren (3) die Ausbreitung auf der Oberfläche (2) auftretender Verunreinigungen (5) eindämmen.
Optisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Barrieren (3) bedeckte Fläche (A_B) zuzüglich der durch Ausbreitung der Verunreinigungen (5) bedeckten Fläche (A₂), welche durch die Barrieren (3) eingedämmt wurde, kleiner ist, als die durch die Verunreinigung (5) bedeckte Fläche (A₁) wenn keine eindämmenden Barrieren (3) vorhanden sind.
Optisches Element (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim dem optischen Element um ein reflektives optisches Element handelt.
Optisches Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektive optische Element, ein Substrat (8) und ein Reflexionsschichtsystem (9) aufweist, wobei die substratabgewandte Seite des Reflexionsschichtsystems eine Verunreinigung ausgesetzte Oberfläche (2) bildet.
Optisches Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim dem optischen Element (1) um ein transmissives optisches Element handelt.
Optisches Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das transmissive optische Element eine Membran ist.
Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Barrieren (3) aus Zirkonoxid oder Zirkonnitrid besteht.
Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Maschen (4) rechteckig oder hexagonal ist.
Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Maschen (4) periodisch ist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Maschen (4) nicht-periodisch ist.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen einer Oberfläche (2), die Verunreinigungen (5) ausgesetzt ist, und Aufbringen einer Barrierestruktur aus Barrieren (3), wobei die Barrieren Maschen (4) ausbilden, und die Barrieren die Ausbreitung auf der Oberfläche (2) auftretender Verunreinigungen (5) eindämmen.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Barrierestruktur durch das Aufbringen einer zur strukturierenden Schicht (11) und einer anschließenden Strukturierung der zu strukturierenden Schicht erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung der zu strukturierenden Schicht (11) durch Ionenstrahlätzen, Elektronenstrahlätzen oder fotolithographische Prozesse erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Barrierestruktur durch ein aufbauendes Verfahren erfolgt.
Optisches System für die EUV-Lithographie mit wenigstens einem optischen Element nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
EUV-Lithographieanlage mit einem optischen System, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System ein optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist.