DE102021200130A1

DE102021200130A1 - Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche eines Bauteils für ein EUV-Lithographiesystem

Info

Publication number: DE102021200130A1
Application number: DE102021200130.0A
Authority: DE
Inventors: Christian Assfalg; Katharina Braun; Ralf Winter; Jonathan Griebel; Christian Heine; Rene Böhme; Oliver Dachwald
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2021-01-09
Filing date: 2021-01-09
Publication date: 2022-07-14
Also published as: CN116685717A; WO2022148742A1; EP4275096A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche (26) eines Bauteils (25) für ein EUV-Lithographiesystem, umfassend: Reinigen der Oberfläche (26) des Bauteils (25) zum Entfernen von Kontaminationen (27) von der Oberfläche (26) vor dem Integrieren des Bauteils (25) in das EUV-Lithographiesystem. Das Reinigen der Oberfläche (26) des Bauteils (25) umfasst: Analysieren der Oberfläche (26) des Bauteils (25) zum Erkennen von wasserstoffflüchtigen Kontaminationen (27) an der Oberfläche (26) des Bauteils (25), sowie Entfernen der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen (27) von der Oberfläche (26) des Bauteils (25) in mindestens einem Reinigungsschritt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche eines (mechanischen) Bauteils für ein EUV-Lithographiesystem, umfassend: Reinigen der Oberfläche des Bauteils zum Entfernen von Kontaminationen von der Oberfläche vor dem Integrieren des Bauteils in das EUV-Lithographiesystem.
Unter einem EUV-Lithographiesystem wird im Sinne dieser Anmeldung ein optisches System verstanden, das auf dem Gebiet der EUV-Lithographie eingesetzt werden kann. Neben einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie, die zur Herstellung von Halbleiterbauelementen dient, kann es sich bei dem EUV-Lithographiesystem beispielsweise um ein Inspektionssystem zur Inspektion einer in einer solchen Projektionsbelichtungsanlage verwendeten Photomaske (im Folgenden auch Retikel genannt), zur Inspektion eines zu strukturierenden Halbleitersubstrats (im Folgenden auch Wafer genannt) oder um ein Metrologiesystem handeln, das zur Vermessung einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie oder von Teilen davon, beispielsweise zur Vermessung einer Projektionsoptik, eingesetzt wird.
Für EUV-Lithographiesysteme und deren Bauteile gelten sehr hohe Sauberkeitsanforderungen. Neben der Partikelbelastung und der Abwesenheit organischer Kontaminanten ist die Oberflächenbelegung der optischen Oberflächen von Spiegeln mit wasserstoffflüchtigen Elementen, den sogenannten HIO-Elementen (= hydrogen induced outgassing) wie z.B. Phosphor-, Zink-, Zinn- oder Silizium-haltigen Verbindungen spezifiziert, da deren Vorhandensein auf den optischen Oberflächen die Transmission der EUV-Lithographiesysteme negativ beeinflussen.
Im Rahmen von Analysen wurde festgestellt, dass eine mögliche Ursache der Spiegel-Kontamination in der Belegung der Oberflächen der in Spiegel-Nähe verbauten mechanischen (d.h. nicht-optischen) Bauteile u.a. mit Phosphor-, Zink- und Silizium-haltigen Verbindungen liegt, die unter Betriebsbedingungen von den Oberflächen dieser Bauteile auf die Oberflächen der Spiegel umverteilt werden.
Diese mechanischen Bauteile (Aktuatoren, Sensoren, Trag- oder Haltestrukturen, Gehäuseteile, etc.) kommen während Ihrer Fertigung mit unterschiedlichen Prozesshilfsstoffen auf verschiedensten Bearbeitungsanlagen in Kontakt. In der Regel schließt sich der Bearbeitung mindestens ein Reinigungsschritt zur nasschemischen Reinigung der Bauteile an, um die in dem Bearbeitungsprozess verwendeten Prozesshilfsstoffe vor dem nächsten Bearbeitungs-/Prüfschritt bzw. vor der Integration in das EUV-Lithographiesystem vollständig zu entfernen.
Es wurde beobachtet, dass v.a. in Kühlschmiermitteln, wie sie insbesondere bei der spanenden oder umformenden Bearbeitung von Bauteilen eingesetzt werden, sowie in den eingesetzten Reinigungsmedien Inhaltsstoffe verwendet werden, die HIO-Elemente bzw. HIO-Verbindungen enthalten. Der Einsatz von HIO-Verbindungen sowohl in Kühlschmiermitteln als auch in Reinigungsmedien, der nicht über die komplette Fertigungskette ausgeschlossen werden kann, resultiert nachweislich in einer Kontamination der Oberfläche des Bauteils, die deutlich größer ist als die für EUV-Bauteile spezifizierte Konzentration.
Die Realisierung einer vollständig vom Einsatz von wasserstoffflüchtigen (HIO)-Verbindungen freien Fertigungskette ist schwierig umzusetzen und zu überprüfen. Entsprechend ist das Risiko der Integration von mit HIO-Verbindungen kontaminierten Bauteilen in ein EUV-Lithographiesystem groß. Die einmal auf eine jeweilige Oberfläche aufgebrachten HIO-Verbindungen lassen sich zudem mit herkömmlichen Reinigungsverfahren in der Regel nicht mehr zuverlässig von der Oberfläche des Bauteils entfernen.
In der DE 10 2014 204 658 A1 ist eine optische Anordnung für die EUV-Lithographie beschrieben, umfassend: mindestens einer Vakuumkammer, die einen Vakuumkammerinnenraum umschließt, mindestens ein optisches Element, das in dem Vakuumkammerinnenraum angeordnet ist, eine Wasserstoffzuführungseinrichtung, durch die molekularer und/oder aktivierter Wasserstoff zur optischen Oberfläche des optischen Elements zuführbar ist, eine Einhausung, die einen Einhausungsinnenraum umschließt, in dem mindestens eine Komponente angeordnet ist, die beim Kontakt mit aktiviertem Wasserstoff kontaminierende Stoffe ausgast, sowie mindestens einen den Einhausungsinnenraum mit dem Vakuumkammerinnenraum verbindenden Öffnungskanal. Der Öffnungskanal ist ausgebildet, eine Eintrittsrate von aktiviertem Wasserstoff von dem Vakuumkammerinnenraum in den Einhausungsinnenraum und/oder eine Austrittsrate der kontaminierenden Stoffe von dem Einhausungsinnenraum in den Vakuumkammerinnenraum zu reduzieren.
In der WO 2019 179861 A1 ist eine optische Anordnung für die EUV-Lithographie beschrieben. Die optische Anordnung umfasst mindestens eine Komponente, die einen Grundkörper mit mindestens einem Oberflächenbereich aufweist, der im Betrieb der optischen Anordnung aktiviertem Wasserstoff ausgesetzt ist. Der Grundkörper enthält mindestens ein Material, das beim Kontakt des Oberflächenbereichs mit dem aktivierten Wasserstoff mindestens ein flüchtiges Hydrid bildet. An dem Oberflächenbereich sind Edelmetall-Ionen in den Grundkörper implantiert, die eine katalytische Wirkung für die Rekombination von aktiviertem Wasserstoff zu molekularem Wasserstoff aufweisen.
Aus der DE 10 2017 213 178 A1 ist ein Spiegel mit einem Substrat und mit einem Reflexionsschichtsystem beschrieben. Das Substrat weist mindestens einen nicht von dem Reflexionsschichtsystem bedeckten, an das Reflexionsschutzsystem angrenzenden Bereich auf. Auf dem Bereich ist eine Abdeckung aus einem in Bezug auf Wasserstoff-Radikale chemisch inerten Material aufgebracht.
In der DE 10 2019 204 979 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Metall aufweisenden Komponente für EUV-Lithographievorrichtungen beschrieben, indem sie durch Funkenerodieren strukturiert wird. Nach dem Funkenerodieren wird die Komponente nasschemisch gereinigt, beispielsweise indem die Komponente in ein Säurebad eingetaucht wird.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche eines Bauteils für ein EUV-Lithographiesystem im Hinblick auf wasserstoffflüchtige Kontaminationen zu verbessern.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem das Reinigen der Oberfläche des Bauteils umfasst: Analysieren der Oberfläche des Bauteils zum Erkennen von wasserstoffflüchtigen Kontaminationen an der Oberfläche des Bauteils, sowie Entfernen der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen von der Oberfläche in mindestens einem (dezidierten) Reinigungsschritt.
Wie weiter oben beschrieben wurde, können mit einem herkömmlichen Reinigungsschritt, z.B. in einem wässrigen Reinigungs- bzw. Spülprozess oder auch bei einer Reinigung mit mild alkalischen/sauren Tensiden wasserstoffflüchtige Kontaminanten in der Regel nicht von der Oberfläche des Bauteils entfernt werden. Bei dem Verfahren wird daher - in der Regel zusätzlich zu mindestens einem ohnehin durchgeführten Reinigungsschritt (Standard-Reinigung), wie er nach einem Bearbeitungsschritt des Bauteils, z.B. eine spanenden oder umformenden Bearbeitung unter Verwendung von Kühlschmiermitteln, erfolgt - mindestens ein (weiterer) Reinigungsschritt durchgeführt, um gezielt wasserstoffflüchtige Kontaminationen von der Oberfläche zu entfernen. Der zusätzliche Reinigungsschritt wird nur ausgeführt, wenn bei der vorhergehenden Analyse der Oberfläche wasserstoffflüchtige Kontaminationen an der Oberfläche erkannt wurden. Bei der Analyse der Oberfläche kann insbesondere geprüft werden, ob die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen an der Oberfläche einen für den Einbau in das EUV-Lithographiesystem vorgegebenen Grenzwert überschreiten, so dass der mindestens eine (zusätzliche) Reinigungsschritt erforderlich ist.
Es versteht sich, dass sich an den dezidierten Reinigungsschritt zum Entfernen der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen eine erneute Analyse der Oberfläche anschließen kann, um zu prüfen, ob bei dem Reinigungsschritt die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen von der Oberfläche entfernt wurden. Die Analyse der Oberfläche kann auch (ggf. ausschließlich) während des Reinigungsschritts durchgeführt werden, um den Fortschritt bei der Entfernung der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen zu überprüfen. Für den Fall, dass keine wasserstoffflüchtigen Kontaminationen mehr erkannt werden bzw. für den Fall, dass deren Konzentration unter einem für die Integration des Bauteils in das EUV-Lithographiesystem vorgegebenen Grenzwert liegt, kann in diesem Fall der (weitere) Reinigungsschritt beendet werden.
Bei einer Variante sind die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Phosphor-Verbindungen, Silizium-Verbindungen und Zink-Verbindungen. Wie weiter oben beschrieben wurde, handelt es sich bei Verbindungen aus diesen drei chemischen Elementen typischerweise um wasserstoffflüchtige Kontaminationen bzw. um HIO-Verbindungen. Zudem werden Verbindungen von P, Si, Zn häufig in Kühlschmierstoffen sowie in herkömmlichen Reinigungsmedien zur Reinigung von Bauteilen für EUV-Lithographiesysteme verwendet. Nachfolgend werden einige Verbindungen der Elemente P und Si näher beschrieben:

Phosphor-haltige Verbindungen wie z.B. Phosphate/Phosphonate und andere phosphororganische Verbindungen; diese Verbindungen werden u.a. als sogenannte Builder eingesetzt und haben auch die Aufgabe sogenannte „Härtebildner“ wie Calcium- und Magnesium-Ionen zu komplexieren oder den pH-Wert zu stabilisieren, Phosphor-haltige Verbindungen haben bei einzelnen Legierungen auch die Funktion eines Korrosionsschutzes, indem sie Passivschichten auf der Oberfläche ausbilden; Phosphor-haltige Verbindungen werden u.a. in Kühlschmiermitteln und in Reinigungsmedien für die Reinigung von Aluminium-Legierungen eingesetzt.

Silizium-haltige Verbindungen wie Silikate oder Siloxane; in Reinigungsmedien werden sie z.B. ebenfalls als Builder und in Kühlschmierstoffen u.a. als Schauminhibitoren eingesetzt, aber in beiden Medien zielt der Einsatz wieder abhängig von der Legierung auch auf den Korrosionsschutz in Form einer sich ausbildenden Passivschicht ab; Silizium-haltige Verbindungen können sich ebenfalls dauerhaft an die Oberfläche binden bzw. mit der Oberfläche reagieren.
Weitere kritische Verbindungen (wie z.B. Zink-Verbindungen) gelangen z.B. durch die Verwendung von Ausgangsprodukten technischer Reinheit oder medienberührender Bauteile, welche aus Zn-haltigen Legierungen bestehen können (z.B. Leitungssystem Fräsanlagen) oder aber z.B. als sogenannte Hochleistungsadditive in Kühlschmierstoffen auf die Bauteiloberfläche; Auch Zn-Verbindungen können mit der Oberfläche reagieren und fest auf dieser haften.
Entgegen der Erwartung, dass diese Inhaltsstoffe über die Standard-Reinigung und Spülung der Oberfläche des Bauteils wieder entfernt werden, wurde beobachtet, dass abhängig vom zu bearbeitenden Werkstoff des Bauteils, wobei hier u.a. Aluminium-Legierungen betroffen sind, diese Inhaltsstoffe mit der Oberfläche in einer Art und Weise reagieren und ggf. eine Passivschicht ausbilden, dass die so entstandene Oberflächen-Belegung mit den etablierten Standardprozessen wie z.B. der wässrig-tensidischen Reinigung, die für Aluminium-Legierungen nur einen beschränkten pH-Bereich zwischen ca. 4-9 vorsieht, nicht mehr entfernt werden kann, so dass mindestens ein Reinigungsschritt erforderlich ist, um die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen gezielt von der Oberfläche zu entfernen.
Bei einer Variante wird beim Analysieren die Art der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen an der Oberfläche und/oder die Konzentration der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen an der Oberfläche bestimmt, und die Art des zusätzlichen Reinigungsschritts (bzw. die Art des Reinigungsverfahrens) wird in Abhängigkeit von der beim Analysieren der Oberfläche des Bauteils bestimmten Art der Kontaminationen und/oder der Konzentration der Kontaminationen ausgewählt.
Mit Hilfe einer geeigneten Oberflächenanalytik zur Identifizierung der genauen Verbindungsklassen der wasserstoffflüchtigen Kontamination (z.B. P, Si oder Zn) wird die Art des Reinigungsschritts gezielt auf Basis der entsprechenden Verbindungen/Kontaminationsklassen sowie dem Grad der Kontamination der Oberfläche bzw. der Konzentration der Kontamination an der Oberfläche ausgewählt. So kann z.B. bei geringen Oberflächenkontaminationen unter Umständen auf Reinigungsschritte mittels schonender Verfahren zurückgegriffen werden, die mit geringem oder ggf. ohne Materialabtrag an der Oberfläche auskommen, während bei starken Kontaminationen bzw. einer hohen Konzentration der Kontaminanten an der Oberfläche Reinigungsprozesse zum Einsatz kommen, bei denen die Oberfläche an- oder ggf. teilweise abgelöst wird.
Bei einer Variante wird die Oberfläche des Bauteils durch mindestens ein chemisch-physikalisches Analyseverfahren, insbesondere durch mindestens ein Spektroskopie-Verfahren, analysiert. Für die Identifizierung einer bestimmten Art von wasserstoffflüchtiger Kontamination, d.h. einer bestimmten Verbindung bzw. eines bestimmten chemischen Elements (z.B. P, Si, Zn), das in der wasserstoffflüchtigen Kontamination enthalten ist, hat sich die Verwendung eines chemisch-physikalischen Analyse-Verfahrens als günstig erwiesen. Mit Hilfe eines geeigneten chemisch-physikalischen Analyse-Verfahrens kann neben einer qualitativen auch eine quantitative Analyse der Oberfläche durchgeführt werden, um die Konzentration(en) der wasserstoffflüchtigen Kontamination(en) an der Oberfläche zu bestimmen. Die Analyse der Oberfläche kann global oder lokal erfolgen. In letzterem Fall kann die Analyse z.B. an ausgewählten Positionen der Oberfläche erfolgen, die repräsentativ für den Kontaminationsgrad der gesamten Oberfläche sind oder an denen eine Kontamination der Oberfläche ggf. besonders problematisch ist.
Bei einer Variante ist das Analyse-Verfahren ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Röntgenfluoreszenz-Spektroskopie (RSF), Röntgenphotoelektronen-Spektroskopie („X-ray photoelectron spectroscopy“, XPS), FTIR-Spektroskopie („Fourier-transform infrared spectroscopy“), energiedispersive Röntgenspektroskopie („energy dispersive X-ray spectroscopy“, EDX), insbesondere mittels Rasterelektronenmikroskop (REM-EDX) und Massenspektroskopie, bevorzugt Sekundärionen-Massenspektrometrie („Secondary-ion mass spectrometry“, SIMS), insbesondere Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometrie („time of flight“, TOF)-SIMS.
Mit Hilfe dieser Analyse-Verfahren kann die Art der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen bzw. Verbindungen auf effiziente Weise erkannt werden. Insbesondere die XRF-Spektroskopie hat sich für die Durchführung des hier beschriebenen Reinigungsverfahrens als günstig erwiesen, da diese mit Hilfe eines mobilen XRF-Spektrometers (manuell) durchgeführt werden kann, um gezielt bestimmte Positionen der Oberfläche zu analysieren und ggf. eine gezielte Reinigung der Oberfläche im Bereich der jeweils analysierten Position vorzunehmen.
Bei einer weiteren Variante wird die Oberfläche des Bauteils in einem zusätzlichen (Standard-)Reinigungsschritt einer sauren oder alkalischen Lösung mit einem pH-Wert zwischen 4 und 9 ausgesetzt. Wie weiter oben beschrieben wurde, wird ein solcher Reinigungsschritt in einer wässrig-tensidischen Lösung typischerweise nach einem Bearbeitungsschritt des Bauteils durchgeführt, um die Oberfläche von Prozesshilfsstoffen zu reinigen. Ein solcher Reinigungsschritt ermöglicht es aber in der Regel nicht, die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen von der Oberfläche abzulösen.
Bei einer weiteren Variante ist der Reinigungsschritt zum Entfernen der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen ein nasschemischer Reinigungsschritt. Bei einem solchen Reinigungsschritt wird die Oberfläche zumindest teilweise einem flüssigen Reinigungsmedium bzw. einer nasschemischen Lösung ausgesetzt. Es ist möglich, dass das gesamte Bauteil dem flüssigen Reinigungsmedium ausgesetzt wird, indem dieses in das Reinigungsmedium eingetaucht wird. Es ist aber auch möglich, in einem Spritzprozess oder dergleichen gezielt nur die Oberfläche oder Teilbereiche der Oberfläche des Bauteils mit der nasschemischen Lösung zu beaufschlagen. Bei der nasschemischen Lösung kann es sich um eine Säure oder um eine Lauge oder um eine Mischung verschiedener Säuren bzw. verschiedener Laugen handeln. Das Mischungsverhältnis kann ggf. in Abhängigkeit von der Art der Kontamination und/oder von der Konzentration der Kontamination an der Oberfläche variieren. Auch der pH-Bereich und die Konzentration der eingesetzten Reinigungsmedien kann in Abhängigkeit von der Art der Kontamination und/oder von der Konzentration der Kontamination variieren.
Bei einer Weiterbildung dieser Variante wird die Oberfläche des Bauteils in dem nasschemischen Reinigungsschritt einer sauren oder alkalischen Lösung mit einem pH-Wert von weniger als 4 oder einem pH-Wert von mehr als 9 ausgesetzt. In diesem Fall wird die Oberfläche - typischerweise zusätzlich zu der oben beschriebenen Standard-Reinigung, die sich in der Regel in einem pH-Bereich zwischen 4 und 9 bewegt, zur Entfernung der durch die Bearbeitung des Bauteils bzw. der Oberfläche befindlichen wasserstoffflüchtigen Verbindungen, z.B. in Form von Phosphor-, Zink- oder Silizium-Rückständen, ein zusätzlicher stark saurer oder stark alkalischer Reinigungsschritt außerhalb des oben erwähnten pH-Bereichs, d.h. bei einem pH-Wert von weniger als 4 oder bei einem pH-Wert von mehr als 9, vor- oder nachgeschaltet. Auf diese Weise kann die bereits auf der Oberfläche vorhandene Kontamination sowie ggf. teilweise auch die Oberfläche selbst wieder an- und abgelöst werden.
Bei einer weiteren Weiterbildung wird die Oberfläche des Bauteils einer elektrochemischen Reinigung bzw. einem elektrochemischen Abtragprozess unterzogen. Bei der elektrochemischen Reinigung kann ein geringer Materialabtrag der Oberfläche inklusive der daran gebundenen Kontaminationen erfolgen. Die elektrochemische Reinigung bzw. der elektrochemische Abtragprozess ermöglicht es insbesondere, metallische Kontaminationen von der Oberfläche zu entfernen.
Bei einer weiteren Variante wird die Oberfläche des Bauteils zum Entfernen der Kontaminationen mindestens einem Komplexbildner ausgesetzt. In diesem Fall werden die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen von der Oberfläche entfernt, indem bestimmte wasserstoffflüchtige chemische Elemente, z.B. Zn, komplexiert werden, wodurch diese leichter von der Oberfläche entfernt werden können. Nachfolgend kann die Oberfläche mittels mehrerer Spülstufen bzw. Spülschritte von überschüssigen Reinigungschemikalien bzw. Komplexbildnern gereinigt werden. Ein solcher Reinigungsschritt ist weniger aggressiv als die weiter oben beschriebene Reinigung, vermeidet einen zusätzlichen Materialabtrag bzw. einen Angriff der Oberfläche und ermöglicht dennoch ein effizientes Lösen von wasserstoffflüchtigen Kontaminationen von der Oberfläche.
Die Oberfläche des Bauteils kann alternativ zu den weiter oben beschriebenen Arten von Reinigungsschritten einem Komplexbildner ausgesetzt werden. Es ist aber auch möglich, dass das Beaufschlagen der Oberfläche mit dem Komplexbildner gleichzeitig mit der elektrochemischen Reinigung bzw. mit dem in Kontakt bringen der Oberfläche mit der sauren oder alkalischen Lösung erfolgt.
Bei einer Weiterbildung dieser Variante ist der Komplexbildner ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Ethylendiamintetraessigsäure, EDTA, Iminodisuccinat, IDS, Methylglycindiessigsäure, MGDA, und Triethanolamin. Diese Komplexbildner haben sich für die Entfernung von wasserstoffflüchtigen Kontaminationen, insbesondere Zn oder Sn, als günstig erwiesen.
Bei einer weiteren Variante wird bei dem nasschemischen Reinigungsschritt die Oberfläche einer Lösung ausgesetzt, der mindestens ein Reinigungszusatz, insbesondere ein Fluorid, zugesetzt ist. Für den Fall, dass sich bei der Analyse der Oberfläche herausstellt, dass wasserstoffflüchtige Kontaminationen an der Oberfläche vorhanden sind, die erfahrungsgemäß schwer löslich oder schwer komplexierbar sind, wie dies typischerweise bei Silikaten der Fall ist, können der Lösung geeignete Reinigungszusätze, insbesondere Fluoride, zugesetzt bzw. zugeführt werden, welche die Kontaminationen mobilisieren, so dass diese in nachfolgenden Spülschritten von der Oberfläche entfernt werden können.
Bei den weiter oben beschriebenen nasschemischen Reinigungsschritten wird die Oberfläche bzw. werden die wasserstoffflüchtigen Kontaminanten in der Regel teilweise angelöst, d.h. diese Reinigungsschritte sind in der Regel mit einem geringen Materialabtrag verbunden. Um die angelöste Oberfläche bzw. die Kontaminationen abzutragen, können in diesem Fall zusätzliche Verfahren durchgeführt werden, beispielsweise kann ein manuelles Wischen mit einem geeigneten Hilfsmittel oder das Strahlen der Oberfläche mit einem wasserlöslichen Strahlgut erfolgen. Durch die zusätzlich eingesetzten Verfahren dürfen aber keine Partikel auf oder in die Oberfläche eingebracht werden.
Bei den oben beschriebenen nasschemischen Reinigungsschritten ist es in der Regel zudem erforderlich, eine anschließende Spülung und Trocknung der Oberfläche bzw. des Bauteils durchzuführen, um die eingesetzten Medien bzw. Chemikalien rückstandsfrei von der Oberfläche zu entfernen. Für den mehrmaligen Einsatz der verwendeten Chemikalien können geeignete Filtrations- und Aufbereitungseinheiten eingesetzt werden. Bei den oben beschriebenen nasschemischen Reinigungsschritten kann auch eine mechanische Unterstützung, z.B. mit Hilfe von Ultraschall, erfolgen. Alternativ sind auch Druckumflutung bzw. Umwälzung oder Spritzreinigung möglich.
Bei einer weiteren Variante ist der Reinigungsschritt ein mechanischer Reinigungsschritt. Störende wasserstoffflüchtige Kontaminationen können auch durch mechanische Verfahren von der Oberfläche entfernt werden. Bei dem mechanischen Reinigungsschritt werden vorzugsweise abrasionsarme Verfahren verwendet, welche die Oberflächeneigenschaften nicht oder nur wenig beeinflussen und die rückstandsfrei abreinigbar sind. Beispiele für abrasionsarme Verfahren sind Strahlverfahren auf Grundlage von CO₂-Schnee oder Strahlverfahren mit Salzen, die in den nachfolgend verwendeten Reinigungsmedien löslich sind, wie z.B. Soda.
Alternativ oder ergänzend können wasserstoffflüchtige Kontaminationen über geeignete Austauschreaktionen selektiv von der Oberfläche entfernt werden oder es können geeignete Überzüge eingesetzt werden, die das Bauteil bzw. die Oberfläche und die Kontaminationen überdecken. Vorzugsweise kann dies über Austauschverfahren (Sud-Reaktionen), elektrolytische oder Niederdruck-Prozesse erfolgen. Bevorzugt werden für die Überzüge Materialien eingesetzt, die eine Affinität zu den wasserstoffflüchtigen Kontaminationen aufweisen und diese zusätzlich absorbieren („gettern“). Als geeignete Gettermaterialien können insbesondere Nickel, Nickel-Phosphor und Ruthenium verwendet werden.
Bei einer weiteren Variante ist der Reinigungsschritt ein trockenchemischer Reinigungsschritt. In diesem Fall wird die Oberfläche des Bauteils typischerweise einem reaktiven Gas bzw. einem Gasgemisch ausgesetzt, um die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen von der Oberfläche zu entfernen.
Bei einer Weiterbildung wird die Oberfläche des Bauteils in dem trockenchemischen Reinigungsschritt einem Plasma, insbesondere einem Wasserstoff-Plasma, ausgesetzt. Für den Fall, dass es sich um ein Wasserstoff-Plasma handelt, handelt es sich bei dem reaktiven Gas um Wasserstoff in einem angeregten Elektronenzustand, um Wasserstoff-Radikale bzw. um Wasserstoff-Ionen. In diesem Fall wird ausgenutzt, dass die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen beim Kontakt mit angeregtem Wasserstoff bzw. mit einem Wasserstoff-Plasma typischerweise leicht flüchtige Hydride bilden, welche in die Gasphase übergehen. Es versteht sich, dass die Oberfläche des Bauteils in dem Reinigungsschritt auch einem Plasma ausgesetzt werden kann, das ausschließlich andere reaktive Plasma-Spezies als Wasserstoff-Spezies aufweist, beispielsweise Edelgas-Spezies. Dem Wasserstoff-Plasma können auch andere reaktive Spezies beigemischt werden, z.B. reaktive Edelgas-Spezies, beispielsweise Argon-Spezies.
Um die Oberfläche dem Wasserstoff-Plasma auszusetzen, wird das Bauteil in eine Plasma-Kammer einer Vakuum-Anlage eingebracht. Dort wird ein Wasserstoff-Plasma bevorzugt in einer Atmosphäre erzeugt, die dem Wasserstoff-Plasma ähnlich ist, dem die Oberfläche des Bauteils während des Betriebs des EUV-Lithographiesystems ausgesetzt ist, um die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen zu mobilisieren und von der Oberfläche zu entfernen. Zur Erzeugung des Wasserstoff-Plasmas kann die Plasma-Reinigungsanlage eine oder mehrere Plasmaquellen aufweisen. Eine Plasmaquelle kann zu diesem Zweck z.B. einen Glühdraht oder dergleichen aufweisen, über den molekularer Wasserstoff geleitet wird. Grundsätzlich können für die Plasma-Reinigung der Oberfläche verschiedene Plasmaquellen bzw. Plasmaanregungen durchgeführt werden, beispielsweise eine Mikrowellen-Anregung, eine Hochfrequenz(RF)-Anregung, ein induktiv gekoppeltes Plasma (ICP), etc.
Es ist möglich, die Konzentration bzw. die Menge der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen, die bei der Plasma-Reinigung von der Oberfläche des Bauteils entfernt werden, mit Hilfe von in der Vakuum-Kammer angeordneten Proben (Mitlaufproben) in einer dem Plasma-Reinigungsschritt nachgelagerten Analyse, z.B. durch XPS, zu bestimmen. Auf diese Weise können geringste Konzentrationen mobilisierter wasserstoffflüchtiger Kontaminationen in der Größenordnung von bis zu 0,1 at.% nachgewiesen werden und es kann eine Abschätzung für den späteren kontaminationsbedingten Transmissionsverlust des EUV-Lithographiesystems getroffen werden, der ggf. durch die bei der Plasma-Reinigung auf der Oberfläche verbleibenden wasserstoffflüchtigen Kontaminationen erzeugt wird, wenn das Bauteil in das EUV-Lithographiesystem integriert wird. Bei einer mehrmaligen Messung zu verschiedenen Zeitpunkten des Plasma-Reinigungsprozesses kann auch die Entwicklung bzw. die Abnahme der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen auf der oder den Proben als Grundlage für die spätere Entwicklung der HIO-Kontaminationen im Betrieb des EUV-Lithographiesystems dienen.
Um eine möglichst genaue Aussage über die Konzentration der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen auf der Oberfläche eines Spiegels eines EUV-Lithographiesystems zu erhalten, wenn das Bauteil in der Nähe des Spiegels integriert wird, ist es günstig, wenn die Mitlaufprobe zumindest an ihrer Oberfläche der Oberfläche eines Spiegels des EUV-Lithographiesystems möglichst ähnlich ist. Es ist daher günstig, wenn zumindest das Material an der Oberfläche der Probe, an der sich die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen ablagern, dem Material einer Deckschicht der Beschichtung eines Spiegels des EUV-Lithographiesystems entspricht, in welches das Bauteil nach der Reinigung integriert wird. Auch sollten die Bedingungen in der Vakuum-Kammer, in der die Plasma-Reinigung erfolgt, möglichst den Bedingungen im Betrieb des EUV-Lithographiesystems entsprechen, d.h. in der Vakuum-Kammer sollte ein ähnlicher Druck wie in dem EUV-Lithographiesystem herrschen. Wenn keine oder keine genaue Aussage über den späteren Transmissionsverlust getroffen werden soll, kann die Plasma-Reinigung ggf. auch mit Hilfe eines Atmosphärendruck-Plasmas oder dergleichen erfolgen.
In Abhängigkeit von der Konzentration der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen, die bei einer Analyse der Oberfläche vor dem Durchführen des Plasma-Reinigungsschritts ermittelt wurde, können die Parameter des Plasma-Reinigungsschritts geeignet gewählt bzw. variiert werden. Beispielsweise können die Zeitdauer der Plasma-Reinigung, die Leistung des Plasmas, der Gasfluss, die Gaszusammensetzung und/oder die Temperatur in der Vakuum-Kammer in Abhängigkeit vom Kontaminationsgrad der Oberfläche eingestellt werden. Bei der Einstellung der Gaszusammensetzung können dem Wasserstoff-Plasma andere reaktive Spezies, z.B. in Form von Edelgasbestandteilen, beispielsweise reaktive Argon-Spezies, beigemischt werden.
Generell gilt, dass die meisten der weiter oben beschriebenen Reinigungsschritte durch eine Erhöhung der Temperatur verbessert bzw. beschleunigt werden können. Der Temperaturbereich, in dem der bzw. die (weiteren) Reinigungsschritte durchgeführt werden, liegt in der Regel zwischen Raumtemperatur (22°C) und 80°C. Zum Erzeugen von Temperaturen oberhalb der Raumtemperatur können Heizeinrichtungen verwendet werden. Der bzw. die weiter oben beschriebenen Reinigungsschritte können in Einkammer- oder in Mehrkammer-Reinigungsanlagen bzw. Reinigungsaufbauten durchgeführt werden, es ist aber auch möglich, diese vollständig oder zumindest teilweise in manuellen Anwendungen durchzuführen.
Es versteht sich, dass es grundsätzlich günstig ist, den Einsatz von wasserstoffflüchtigen Materialien bei der Herstellung von (mechanischen) Bauteilen für ein EUV-Lithographiesystem möglichst vollständig zu vermeiden. Insbesondere sollten bei dem/den Reinigungsschritt(en) Reinigungsmedien verwendet werden, die frei von wasserstoffflüchtigen Verbindungen, z.B. von Phosphor-Verbindungen, sind. Auch die verwendeten Kühlschmierstoffe sollten frei von wasserstoffflüchtigen Verbindungen, z.B. von Si-Verbindungen, sein. Gleiches gilt für die Vermeidung von Zn-Verbindungen beim Anlagenbau. Auch wenn diese Maßnahmen dazu beitragen, die Konzentration von wasserstoffflüchtigen Kontaminationen an der Oberfläche zu reduzieren, verbleibt ohne eine Analyse der Oberfläche ein Restrisiko, dass das Bauteil nicht die Spezifikation erfüllt, da es schwierig ist, die gesamte Lieferkette bei der Herstellung des Bauteils zu kontrollieren.
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.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt

1 schematisch im Meridionalschnitt eines EUV-Lithographiesystems in Form einer Projektionsbelichtungsanlage,
2 eine schematische Darstellung eines Depositionsprozesses von HIO-Produkten auf einer Oberfläche eines Spiegels der Projektionsbelichtungsanlage von 1,
3a,b schematische Darstellungen des Transmissionsverlusts der Projektionsbelichtungsanlage aufgrund des HIO-Depositionsprozesses,
4 eine schematische Darstellung der Analyse einer Oberfläche eines Bauteils der Projektionsbelichtungsanlage, an der wasserstoffflüchtige Kontaminationen gebildet sind,
5a,b eine schematische Darstellung eines nasschemischen Reinigungsschritts sowie der Si-Konzentration auf der Oberfläche des Bauteils vor und nach dem nasschemischen Reinigungsschritt, sowie
6a,b eine schematische Darstellung eines Plasmareinigungsschritts sowie der Zn-Konzentration auf der Oberfläche des Bauteils vor und nach dem Plasmareinigungsschritt.

In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile eines EUV-Lithographiesystems in Form einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile ist hierbei nicht einschränkend zu verstehen.
Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma)-Quelle oder um eine DPP (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma)-Quelle. Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektorspiegel 17 gebündelt. Bei dem Kollektorspiegel 17 kann es sich um einen Kollektorspiegel mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektorspiegels 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektorspiegel 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektorspiegel 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektorspiegel 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt. Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator (Fly's Eye Integrator) bezeichnet. Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, eine hoch reflektierende Beschichtung für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen.
2 zeigt ein Detail der Projektionsbelichtungsanlage 1 von 1 mit dem ersten Spiegel M1 der Projektionsoptik 10 sowie mit einem mechanischen Bauteil 25, das in der Nähe des ersten Spiegels M1 angeordnet ist. Bei dem mechanischen Bauteil 25 kann es sich beispielsweise um einen Aktuator, einen Sensor, eine Trag- und/oder Haltestruktur, ein Gehäuseteil, etc. handeln. Eine Oberfläche 26 des Bauteils 25 befindet sich in der Nähe der Beleuchtungsstrahlung 16, welche auf den ersten Spiegel M1 auftrifft. An der Oberfläche 26 des Bauteils sind wasserstoffflüchtige Kontaminationen 27 (HIO-Verbindungen) angelagert, bei denen es sich beispielsweise um Phosphor-Verbindungen, um Silizium-Verbindungen und/oder um Zink-Verbindungen handeln kann. Die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 können sich auf dem Spiegel M1 ablagern und eine Kontaminationsschicht 28 an der Oberfläche des Spiegels M1 bilden, die zu einem Transmissionsverlust des Spiegels M1 führt.
Die Deposition der Kontaminationsschicht 28 an dem Spiegel M1 kann in vier Schritten erfolgen (vgl. auch 2): In einem ersten Schritt reagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 mit molekularem Wasserstoff H₂, der in der Umgebung des ersten Spiegels M1 bzw. in der gesamten Projektionsoptik 10 vorhanden ist, zu Wasserstoff-Ionen H⁺ bzw. zu Wasserstoff-Radikalen H*, d.h. es bildet sich ein Wasserstoff-Plasma. In einem zweiten Schritt reagiert das Wasserstoff-Plasma, d.h. H⁺ bzw. H*, mit den wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 zu einer leichtflüchtigen Verbindung, typischerweise zu einem leichtflüchtigen Hydrid, das in 2 als HIO Produkt bezeichnet wird. In einem dritten Schritt gelangt das HIO Produkt von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 zur Oberfläche des ersten Spiegels M1. In einem vierten Schritt wird dort die Kontaminationsschicht 28 gebildet, indem das HIO Produkt mit dem Material einer Deckschicht an der Oberfläche des ersten Spiegels M1 zu einer schwer flüchtigen Verbindung reagiert.
Die Bildung der Kontaminationsschicht 28 auf dem ersten Spiegel M1 bzw. auf den Spiegeln Mi der Projektionsoptik 10 sowie auf den optischen Elementen 19, 20, 22 der Beleuchtungsoptik 4 im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 führt zu einem Verlust der Transmission T der Projektionsbelichtungsanlage 1, der in 3a für drei baugleiche Projektionsbelichtungsanlagen 1 bestimmt wurde. Der Transmissionsverlust dT/T ist in der Regel nicht reversibel, d.h. die Kontaminationsschicht 28 kann im Allgemeinen nicht ohne weiteres durch eine Reinigung des Spiegels Mi wieder entfernt werden.
Um den Transmissionsverlust dT/T der Projektionsbelichtungsanlage 1 durch den in Zusammenhang mit 2 beschriebenen HIO-Depositionsprozess zu verringern, ist es erforderlich, die Konzentration der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 an der Oberfläche 26 des Bauteils 25 zu reduzieren, bevor das Bauteil 25 in die Projektionsbelichtungsanlage 1 integriert wird.
Das Bauteil 25 wird bei seiner Herstellung mehreren Bearbeitungsschritten unterworfen, an die sich typischerweise jeweils ein Reinigungs- bzw. Spülschritt anschließt. Bei einem solchen Standard-Reinigungsschritt handelt es sich üblicherweise um eine nasschemische Reinigung, bei der die Oberfläche 26 des Bauteils 25 einer wässrigen, neutralen, sauren oder alkalischen Lösung 31 mit einem pH-Wert zwischen 4 und 9 ausgesetzt wird (vgl. 5a). Durch den Standard-Reinigungsschritt sollen die in dem vorausgehenden Bearbeitungsschritt verwendeten Prozesshilfsstoffe, z.B. in Form von Kühlschmierstoffen oder dergleichen, vor dem nächsten Bearbeitungsschritt bzw. vor der Integration des Bauteils 15 in die Projektionsbelichtungsanlage 1 vollständig entfernt werden.
Es hat sich aber gezeigt, dass insbesondere wasserstoffflüchtige Kontaminationen wie z.B. Phosphor-haltige Verbindungen, Silizium-haltige Verbindungen oder Zink-Verbindungen durch einen solchen Standard-Reinigungsschritt nicht vollständig von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 entfernt werden können. Auch werden bei einem solchen Standard-Reinigungsprozess ggf. wasserstoffflüchtige Verbindungen, insbesondere Phosphor-Verbindungen, als Reinigungsmedium verwendet, die in einem sich an den Reinigungsschritt anschließenden Spülschritt ggf. ebenfalls nicht vollständig von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 entfernt werden können.
Um die ggf. vorhandenen wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 zu entfernen, wird in einem ersten Schritt, der sich beispielsweise an einen Bearbeitungsschritt zur Bearbeitung des Bauteils 25 oder an einen Standard-Reinigungsschritt (zusätzlicher Reinigungsschritt) anschließen kann, die Oberfläche 26 des Bauteils 25 analysiert, um zu erkennen, ob wasserstoffflüchtige Kontaminationen 27 an der Oberfläche 26 des Bauteils 25 vorhanden sind oder nicht. Im ersten Fall, d.h. wenn beim Analysieren keine wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 erkannt werden, kann beispielsweise der weiter oben beschriebene Standard-Reinigungsschritt durchgeführt werden, um das Bauteil 25 zu reinigen oder es kann ein weiterer Bearbeitungsschritt durchgeführt werden. Im zweiten Fall, d.h. wenn wasserstoffflüchtige Kontaminationen 27 auf der Oberfläche 26 des Bauteils 25 erkannt werden, wird die Oberfläche 26 des Bauteils 25 mindestens einem zusätzlichen Reinigungsschritt unterworfen, der es im Gegensatz zu dem Standard-Reinigungsschritt ermöglicht, die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 zu entfernen.
Für die gezielte Entfernung der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 existiert eine Mehrzahl von unterschiedlichen Arten von Reinigungsschritten bzw. von Reinigungsmethoden. Bestimmte Arten von Reinigungsschritten sind zur Entfernung von bestimmten Arten von wasserstoffflüchtigen Kontaminationen besser geeignet als andere Arten von Reinigungsschritten. Bei der Analyse der Oberfläche 26 des Bauteils 25 wird daher die Art der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 (z.B. P-haltige Verbindung, Si-haltige Verbindung, Zn-haltige Verbindung, ...) bestimmt und anhand der Art der Kontaminationen 27 wird ein geeigneter Reinigungsschritt ausgewählt.
Zusätzlich kann bei der Analyse auch die Konzentration der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 an der Oberfläche 26 - ggf. in Abhängigkeit von der Art der Kontaminationen 27 - bestimmt werden. Auch anhand des Kontaminationsgrads der Oberfläche 26 kann die Art des Reinigungsschrittes ausgewählt werden. Beispielsweise kann bei einem höheren Kontaminationsgrad der Oberfläche 26 des Bauteils 25 ein die Oberfläche 26 zumindest teilweise anlösender, abrasiver Reinigungsschritt ausgewählt werden, während bei einer geringeren Konzentration der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 an der Oberfläche 26 ein Reinigungsschritt ausgewählt wird, der eine sanftere Reinigung der Oberfläche 26 ermöglicht.
Für die Analyse der Oberfläche 26 im Hinblick auf die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27, insbesondere auf die Art und/oder die Konzentration der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27, haben sich Spektroskopie-Verfahren als günstig herausgestellt. Bei einem solchen Spektroskopie-Verfahren wird die Oberfläche 26 des Bauteils 25 mit einem Spektrometer 30 analysiert, wie dies beispielhaft in 4 dargestellt ist. Bei dem Spektrometer 30 kann es sich beispielsweise um ein mobiles Röntgenfluoreszenz (RFA)-Spektrometer handeln, das von einem Bediener auf die Oberfläche 26 des Bauteils 25 ausgerichtet wird, um diese im Hinblick auf wasserstoffflüchtige Kontaminationen 27 zu analysieren. Auch andere chemisch-physikalische Analyse-Verfahren, speziell Spektroskopie-Verfahren, z.B. Röntgenphotoelektronen-Spektroskopie, FTIR-Spektroskopie, energiedispersive Röntgenspektroskopie, insbesondere mittels Rasterelektronenmikroskop (REM-EDX), und Massenspektroskopie (MS), z.B. Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS), insbesondere Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometrie (TOF-SIMS), können zur Analyse der Oberfläche 26 des Bauteils 25 eingesetzt werden.
Nachfolgend werden mehrere Arten von Reinigungsschritten beschrieben, die durchgeführt werden können, um die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 zu entfernen. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 nicht zwingend vollständig von der Oberfläche 26 entfernt werden müssen, vielmehr ist es ausreichend, wenn die Konzentration der Kontaminationen 27 unter einem Grenzwert liegt, der für die Projektionsbelichtungsanlage 1 spezifiziert wurde und der nur einen geringen Transmissionsverlust dT/T im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 zur Folge hat.
Grundsätzlich können nasschemische, mechanische und trockenchemische Reinigungsschritte zur Entfernung der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 durchgeführt werden.
5a zeigt einen nasschemischen Reinigungsschritt, bei dem das Bauteil 25 in eine saure oder alkalische Lösung 31 mit einem pH-Wert von weniger als 4 oder einem pH-Wert von mehr als 9 getaucht wird, um die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 von der Oberfläche 26 zu entfernen. Im Gegensatz zu dem weiter oben beschriebenen Standard-Reinigungsschritt handelt es sich bei der Lösung 31 somit um eine stark saure oder stark alkalische Lösung, bei der nicht nur die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen, sondern auch die Oberfläche 26 des Bauteils 25 an- bzw. abgelöst wird. Der Lösung 31 ist bei dem in 5a gezeigten Beispiel ein Reinigungszusatz in Form eines Fluorids zugesetzt, um schwerlösliche Kontaminationen 27, z.B. in Form von Silikaten, zu mobilisieren und deren Abtrag von der Oberfläche 26 zu erleichtern.
5b zeigt die Si-Konzentration an der Oberfläche 26 vor der Durchführung des Reinigungsschritts (linke Seite) und nach der Durchführung des Reinigungsschritts (rechte Seite). Wie in 5b zu erkennen ist, ist nach der Durchführung des Reinigungsschritts praktisch kein Si mehr an der Oberfläche 26 des Bauteils 25 nachweisbar.
Wie in 5a ebenfalls angedeutet ist, kann die Oberfläche 26 des Bauteils 25 einer elektrochemischen Reinigung unterzogen werden. In diesem Fall handelt es sich bei der Lösung 31, in welche das Bauteil 25 getaucht wird, um einen Elektrolyten, z.B. eine wässrige Lösung, der ein Salz zugesetzt ist. Das Bauteil 25 dient als Anode und eine Kathode 33, die in der Regel in einem geringen Abstand von der Oberfläche 26 angeordnet ist, dient als Werkzeug für die elektrochemische Reinigung. Mit Hilfe einer Spannungsquelle 32 wird ein Stromfluss zwischen dem Bauteil 25 (Anode) und der Kathode 33 erzeugt, der dazu führt, dass metallische Kontaminationen 27, z.B. Zn, von der Oberfläche 25 abgelöst werden.
Die Oberfläche 26 des Bauteils 25 kann zum Entfernen der Kontaminationen 27 auch mindestens einem Komplexbildner 34 ausgesetzt werden, wie dies in 5a ebenfalls angedeutet ist. Dies ist insbesondere günstig, wenn die Kontaminationen 27 Elemente wie Zn oder Sn enthalten, da diese mit dem Komplexbildner 34 reagieren und sich daher in der Regel leicht von der Oberfläche 26 ablösen lassen, ohne dass zu diesem Zweck ein zusätzlicher Materialabtrag erforderlich ist, wie dies bei dem weiter oben beschriebenen stark sauren oder stark alkalischen Reinigungsschritt der Fall ist. Bei dem Komplexbildner 34 kann es sich beispielsweise um Ethylendiamintetraessigsäure, EDTA, Iminodisuccinat, IDS, Methylglycindiessigsäure, MGDA oder Triethanolamin handeln, aber auch die Verwendung anderer Komplexbildner ist möglich.
An alle weiter oben beschriebenen nasschemischen Reinigungsschritte schließt sich in der Regel einer oder ggf. mehrere Spülschritte an, um die eingesetzten Reinigungsmedien wieder rückstandsfrei von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 zu entfernen.
Bei dem Reinigungsschritt zum Entfernen der Kontaminationen 27 kann es sich auch um einen mechanischen Reinigungsschritt handeln. Bei dem mechanischen Reinigungsschritt wird ein abrasionsarmes Verfahren verwendet, welches die Eigenschaften der Oberfläche 36 nicht oder nur wenig beeinflusst. Auch sollten die verwendeten Reinigungsmedien rückstandsfrei abreinigbar sein. Bei dem mechanischen Reinigungsschritt kann es sich um ein Strahlverfahren auf Grundlage von CO₂-Schnee oder um ein Strahlverfahren mit Salzen handeln, die in den nachfolgend verwendeten flüssigen Reinigungsmedien löslich sind, wie z.B. Soda. Bei einem mechanischen Reinigungsschritt unter Verwendung eines Strahlverfahrens wird der CO₂-Schnee bzw. werden die Salze in einem Gasstrahl auf die Oberfläche 26 des Bauteils 25 ausgerichtet.
Bei dem Reinigungsschritt kann es sich auch um einen trockenchemischen Reinigungsschritt handeln, bei dem die Oberfläche 26 des Bauteils 25 einem reaktiven Gas ausgesetzt wird. Bei dem reaktiven Gas kann es sich beispielweise um aktivierten Wasserstoff bzw. um ein Wasserstoff-Plasma H⁺, H* handeln. Um die Oberfläche 26 des Bauteils 25 dem Wasserstoff-Plasma H⁺, H* auszusetzen, wird das Bauteil 25 in einer Vakuum-Kammer einer Plasma-Reinigungsanlage 35 eingebracht, wie sie in 6a dargestellt ist.
Die Plasma-Reinigungsanlage 35 weist in 6a beispielhaft drei Plasmaquellen 36a-c auf, die geeignet sind, aktivierten Wasserstoff H⁺, H* bzw. ein Wasserstoff-Plasma aus in der Vakuum-Kammer bereit gestelltem Wasserstoff zu erzeugen. Durch eine geeignete Prozessführung wird dieses Plasma auf die Oberfläche 26 des Bauteils 25 geführt. Eine Plasmaquelle 36a-c kann z.B. einen Glühdraht aufweisen, über den molekularer Wasserstoff geleitet wird, der aufgrund der hohen Temperatur des Glühdrahts dissoziiert und ein Wasserstoff-Plasma bildet. Grundsätzlich können für die Plasma-Reinigung der Oberfläche 26 verschiedene Plasmaquellen 36a-c bzw. Plasmaanregungen durchgeführt werden, beispielsweise eine Mikrowellen-Anregung, eine Hochfrequenz (RF)-Anregung, ein induktiv gekoppeltes Plasma (ICP), etc.
Bei der Plasma-Reinigung mit reaktivem Wasserstoff können insbesondere P-, Si- und Zn-haltige Kontaminationen 27 von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 entfernt werden. Hierbei wird ausgenutzt, dass diese Kontaminationen 27 beim Kontakt mit einem Wasserstoff-Plasma H⁺, H* typischerweise leicht flüchtige Hydride bilden, welche in die Gasphase übergehen, wie dies - ungewollt - auch im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 der Fall ist. Auf diese Weise kann z.B. die Zn-Konzentration an der Oberfläche 26 des Bauteils 25 deutlich reduziert werden, wie dies in 6b dargestellt ist.
In 6b ist exemplarisch die Zn-Konzentration zu 3 verschiedenen Zeitpunkten der Plasmareinigung dargestellt. Jeder der 3 Messpunkte entspricht dabei dem Mittelwert (inkl. dargestellter Standardabweichung) der gemessenen Zn-Konzentration mehrerer Proben an verschiedenen Positionen des Bauteils 25. Wie in 6b zu erkennen ist, ist nach der Durchführung des Reinigungsschritts praktisch kein Zn mehr an der Oberfläche 26 des Bauteils 25 nachweisbar. Diese Darstellung eignet sich auch, um die jeweilige Entwicklung verschiedener Zn-Konzentrationen unter Betriebsbedingungen zu beschreiben. Vergleichbare Ergebnisse wie sie in 6b anhand von Zn gezeigt sind, können durch die Plasma-Reinigung auch bei anderen wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27, z.B. bei P oder Si, erreicht werden.
Dem in 6a gezeigten Wasserstoff-Plasma H⁺, H* können auch andere reaktive Spezies, beispielsweise Edelgas-Spezies, beigemischt werden. Es ist auch möglich, den Plasma-Reinigungsschritt ohne die Verwendung eines Wasserstoff-Plasmas durchzuführen. Beispielsweise können ausschließlich reaktive Edelgas-Spezies, z.B. Argon-Spezies, für den Plasma-Reinigungsschritt verwendet werden.
In Abhängigkeit von der Konzentration der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27, die bei der in Zusammenhang mit 4 beschriebenen Analyse der Oberfläche 26 vor dem Durchführen des Plasma-Reinigungsschritts, z.B. mittels XPS, bestimmt wurde, können die Parameter des Plasma-Reinigungsschritts geeignet gewählt bzw. variiert werden. Beispielsweise können die Zeitdauer der Plasma-Reinigung, die Leistung des Wasserstoff-Plasmas, der Gasfluss aus den Plasmaquellen 36a-c und/oder die Temperatur in der Vakuum-Kammer in Abhängigkeit vom Kontaminationsgrad der Oberfläche 26 und/oder von der Art der Kontaminationen 27 eingestellt werden.
Mit Hilfe der Plasma-Reinigungsanlage 36 kann in der Vakuum-Kammer eine Atmosphäre erzeugt werden, die den in Zusammenhang mit 2 beschriebenen Bedingungen in der Projektionsbelichtungsanlage 1 ähnlich ist. Insbesondere kann in der Vakuum-Kammer ein ähnlicher Druck herrschen wie in der Projektionsbelichtungsanlage 1 in der Nähe eines jeweiligen Spiegels Mi.
In der Vakuum-Kammer der Plasma-Reinigungsanlage 36 sind bei dem in 6a gezeigten Beispiel (nicht bildlich dargestellte) Proben-Plättchen angeordnet. Während des Plasma-Reinigungsschritts läuft bei den oben beschriebenen Bedingungen in der Vakuum-Kammer ein ähnlicher HIO-Depositionsprozess an der Oberfläche der Proben-Plättchen ab, wie dies in 2 an der Oberfläche des Spiegels M1 der Fall ist. Bei der nachfolgenden Analyse der Proben-Plättchen z.B. durch XPS kann die Konzentration der Kontaminationen 27 bestimmt werden, die in dem Plasma-Reinigungsschritt von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 auf die Oberfläche des Proben-Plättchens übertragen wurden.
Falls die Oberfläche des Proben-Plättchens aus demselben Material wie die Oberfläche des Spiegels M1 gebildet ist, z.B. aus einem üblichen Deckschicht-Material wie Ruthenium, kann auf diese Weise eine Abschätzung für den späteren kontaminationsbedingten Transmissionsverlust dT/T der Projektionsbelichtungsanlage 1 getroffen werden, der durch die ggf. bei der Plasma-Reinigung auf der Oberfläche 26 verbleibenden wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 erzeugt wird. Bei einer mehrmaligen Messung kann auch die Entwicklung bzw. die Abnahme der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 auf der bzw. den Proben als Grundlage für die spätere Entwicklung der HIO-Kontaminationen im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 dienen.
Durch die weiter oben beschriebene Reinigung kann erreicht werden, dass die Verringerung der Transmission dT/T der Projektionsbelichtungsanlage 1, die auf den HIO-Depositionsprozess im Betrieb zurückzuführen ist, vergleichsweise gering ausfällt (vgl. 3b). Demgegenüber ist die Verringerung der Transmission dT/T der Projektionsbelichtungsanlage 1 bei einem Standard-Reinigungsprozess deutlich größer (vgl. 3a) und erfüllt nicht die Anforderungen an die Spezifikation der Projektionsbelichtungsanlage 1.
Generell gilt, dass die meisten der weiter oben beschriebenen Reinigungsschritte durch eine Erhöhung der Temperatur verbessert bzw. beschleunigt werden können. Der Temperaturbereich, in dem der bzw. die (weiteren) Reinigungsschritte durchgeführt werden, liegt in der Regel zwischen Raumtemperatur (22°C) und 80°C. Zum Erzeugen von Temperaturen oberhalb der Raumtemperatur können Heizeinrichtungen verwendet werden. Der bzw. die weiter oben beschriebenen Reinigungsschritte können in Einkammer- oder in Mehrkammer-Reinigungsanlagen bzw. Reinigungsaufbauten durchgeführt werden, es ist aber auch möglich, diese vollständig oder zumindest teilweise in manuellen Anwendungen durchzuführen. Wesentlich ist, dass durch die Analyse der Oberfläche 26 eine gezielte Reinigung der Oberfläche 26 in Bezug auf wasserstoffflüchtige Kontaminationen 27 durchgeführt werden kann.
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 102014204658 A1 [0008]
WO 2019179861 A1 [0009]
DE 102017213178 A1 [0010]
DE 102019204979 A1 [0011]

Claims

Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche (26) eines Bauteils (25) für ein EUV-Lithographiesystem (1), umfassend: Reinigen der Oberfläche (26) des Bauteils (25) zum Entfernen von Kontaminationen (27) von der Oberfläche (26) vor dem Integrieren des Bauteils (25) in das EUV-Lithographiesystem (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigen der Oberfläche (26) des Bauteils (25) umfasst: Analysieren der Oberfläche (26) des Bauteils (25) zum Erkennen von wasserstoffflüchtigen Kontaminationen (27) an der Oberfläche (26) des Bauteils (25), sowie Entfernen der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen (27) von der Oberfläche (26) in mindestens einem Reinigungsschritt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen (27) ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend: Phosphor-Verbindungen, Silizium-Verbindungen und Zink-Verbindungen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem beim Analysieren die Art der Kontaminationen (27) an der Oberfläche (26) und/oder die Konzentration der Kontaminationen (27) an der Oberfläche (26) bestimmt wird, und bei dem die Art des Reinigungsschritts in Abhängigkeit von der beim Analysieren der Oberfläche (26) des Bauteils (25) bestimmten Art der Kontaminationen (27) und/oder der Konzentration der Kontaminationen (27) ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Oberfläche (26) des Bauteils (25) durch mindestens ein chemisch-physikalisches Analyse-Verfahren analysiert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Analyse-Verfahren ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Röntgenfluoreszenz-Spektroskopie, Röntgenphotoelektronen-Spektroskopie, FTIR-Spektroskopie, energiedispersive Röntgenspektroskopie, insbesondere mittels Rasterelektronenmikroskop, und Massenspektroskopie, bevorzugt Sekundärionen-Massenspektrometrie, insbesondere Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometrie.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Oberfläche (26) des Bauteils (25) in einem zusätzlichen Reinigungsschritt einer sauren oder alkalischen Lösung (31) mit einem pH-Wert zwischen 4 und 9 ausgesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Reinigungsschritt ein nasschemischer Reinigungsschritt ist.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Oberfläche (26) des Bauteils (25) in dem nasschemischen Reinigungsschritt einer sauren oder alkalischen Lösung (31) mit einem pH-Wert von weniger als 4 oder einem pH-Wert von mehr als 9 ausgesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem die Oberfläche (26) des Bauteils (25) einer elektrochemischen Reinigung unterzogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die Oberfläche (26) des Bauteils (25) zum Entfernen der Kontaminationen mindestens einem Komplexbildner (34) ausgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Komplexbildner ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Ethylendiamintetraessigsäure, EDTA, Iminodisuccinat, IDS, Methylglycindiessigsäure, MGDA, und Triethanolamin.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem die Oberfläche (26) in dem nasschemischen Reinigungsschritt einer Lösung (31) ausgesetzt wird, der mindestens ein Reinigungszusatz, insbesondere ein Fluorid, zugesetzt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Reinigungsschritt ein mechanischer Reinigungsschritt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Reinigungsschritt ein trockenchemischer Reinigungsschritt ist.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Oberfläche (27) des Bauteils (26) in dem trockenchemischen Reinigungsschritt einem Plasma, insbesondere einem Wasserstoff-Plasma (H⁺, H^*), ausgesetzt wird.