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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung einer Oberfläche eines Elementes einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie sowie eine Reinigungsvorrichtung.
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Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithografie werden zur Erzeugung feinster Strukturen, insbesondere auf Halbleiterbauelementen oder anderen mikrostrukturierten Bauteilen, verwendet. Das Funktionsprinzip der genannten Anlagen beruht dabei darauf, mittels einer in der Regel verkleinernden Abbildung von Strukturen auf einer Lithografiemaske, z.B. einer Phasenmaske, eines sogenannten Retikels, auf einem mit photosensitivem Material versehenen zu strukturierenden Halbleitersubstrat, einem sogenannten Wafer, feinste Strukturen bis in den Nanometerbereich zu erzeugen. Die minimalen Abmessungen der erzeugten Strukturen hängen dabei direkt von der Wellenlänge der verwendeten Strahlung ab. Diese Strahlung wird von einer im Folgenden als Nutzlichtquelle bezeichneten Lichtquelle erzeugt.
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In jüngerer Zeit werden vermehrt Nutzlichtquellen mit einer Emissionswellenlänge im Bereich weniger Nanometer, beispielsweise zwischen 1 nm und 120 nm, insbesondere im Bereich von 13,5 nm verwendet. Der beschriebene Wellenlängenbereich wird auch als EUV-Bereich bezeichnet. In diesem Fall handelt es sich bei der Nutzlichtquelle um eine vergleichsweise aufwendig ausgeführte Plasmaquelle, bei welcher mittels Laserbestrahlung von Zinnpartikeln ein in den gewünschten kurzwelligen Frequenzbereichen elektromagnetische Strahlung emittierendes Plasma erzeugt wird.
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Die Oberflächen der in der Anlage verwendeten optischen Elemente umfassen üblicherweise eine EUV-Reflektionsschicht auf einem Spiegelsubstrat und Strukturen auf der Substratoberfläche, die ihrerseits mit verschiedensten Strukturierungs- und Reinigungsprozessen, beispielsweise nasschemischen Prozessen auf die SubstratOberfläche aufgebracht werden. Die für EUV-Lithografie-Systeme und deren Komponenten geltenden sehr hohen Sauberkeitsanforderungen bedingen, dass vor der Beschichtung der Substrate zur Herstellung der Spiegel keine Kontaminationen aus der Umgebung oder Vorprozessen wie beispielsweise auch Reste von Schutzlacken oder Klebungen auf den Oberflächen der Substrate mehr vorhanden sein dürfen. Dadurch soll eine optimale Schichthaftung und optische Leistungsfähigkeit sichergestellt werden, so dass ein durch eine Schichtablösung im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage verursachter Transmissionsverlust oder ein Totalausfall vermieden werden kann.
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Mit etablierten Standardprozessen, wie einer nasschemischen Behandlung, können die oben genannten Kontaminationen nicht in allen Fällen rückstandsfrei entfernt werden. Es verbleiben Rückstände auf den Oberflächen, welche mit Hilfe eines Reinigungsplasmas entfernt werden müssen. Aus dem Stand der Technik bekannte Plasmareinigungsanlagen haben jedoch den Nachteil, dass das erzeugte Reinigungsplasma keine homogene Wirkung über die gesamte Oberfläche des Substrats entfaltet. Dies hat zur Folge, dass zum Beispiel die Kontaminationen nicht in jedem Bereich der Oberfläche entfernt werden, also Rückstände verbleiben, welche die Schichthaftung reduzieren.
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Darüber hinaus kann es in anderen Bereichen zu unerwünschten Materialabtragungen durch den Reinigungsprozess kommen, welche die Eigenschaften der Substratoberfläche lokal verschlechtern und damit ebenfalls die Schichthaftung und/oder das Reflexionsvermögen des Spiegels negativ beeinflussen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Reinigungsvorrichtung bereitzustellen, welche die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik beseitigen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Reinigungsvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Reinigung einer Oberfläche eines Elementes aus der Halbleitertechnik geht davon aus, dass in einer Reinigungsvorrichtung mittels einer Plasmaquelle ein Reinigungsplasma erzeugt wird.
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Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt die Geometrie der zu reinigenden Oberfläche erfasst. Die Erfassung der Geometrie der zu reinigenden Oberfläche kann auf unterschiedliche Weisen erfasst bzw. ermittelt werden. Im einfachsten und wohl auch häufigsten Fall ist die interessierende Geometrie bereits aus den Konstruktionsdaten des zu reinigenden Elementes bekannt; sie kann jedoch auch mittels eines geeigneten Messgerätes vor der Reinigung ermittelt werden.
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In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Reinigungsvorrichtung derart konfiguriert, dass sich eine derartige Plasmageometrie ergibt, dass sich bei einer nachfolgenden Reinigung mindestens über den überwiegenden Teil der zu reinigenden Oberfläche gleichzeitig mindestens annähernd gleiche Dichten reinigungsaktiver Spezies ergeben, woraufhin in einem weiteren Verfahrensschritt eine Plasmareinigung der zu reinigenden Oberfläche vorgenommen wird. Unter Dichten reinigungsaktiver Spezies sind dabei insbesondere Ionenstromdichten oder Dichten anderer Partikel wie Radikale u. ä. zu verstehen.
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Unter annähernd gleichen Dichten reinigungsaktiver Spezies sind dabei Dichten zu verstehen, die um weniger als 20%, bevorzugt um weniger als 10% variieren.
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Da die Dichten reinigungsaktiver Spezies, insbesondere Ionenstromdichten mit der Reinigungswirkung des Reinigungsplasmas und damit auch mit seiner Abtragswirkung korrelieren, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren eine gleichmäßige Reinigung unterschiedlich geformter optischer Elemente erreicht werden, ohne dass es zu lokalen Überätzungen kommt. Auf eine aufwendige Aktuatorik zur Bewegung des Elementes und/oder der Plasmaquelle kann somit verzichtet werden. Bei der Plasmaquelle kann es sich je nach Anforderung beispielsweise um eine ICP-, Mikrowellen-, RF-, CCP- oder auch eine andere geeignete Quelle handeln.
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Eine gewünschte Plasmageometrie, die sich zu einer gleichmäßigen Reinigung eignet, kann insbesondere durch eine entsprechende Konfiguration oder auch Geometrie der Plasmaquelle eingestellt werden.
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So kann in einer ersten Ausführungsform der Erfindung die Plasmaquelle derart konfiguriert werden, dass sie mehrere, gegebenenfalls einzeln ansteuerbare Teilquellen umfasst, die zur Ausbildung einer gewünschten Plasmageometrie in einer bestimmten räumlichen Anordnung zu einander stehen. Für den Fall eines induktiv gekoppelten Reinigungsplasmas kann die Plasmaquelle beispielsweise mit mehreren einzelnen und ggf. auch einzeln ansteuerbaren Induktionsspulen ausgestattet werden. Dabei stellen die Induktionsspulen die einzelnen Teilquellen dar.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Plasmaquelle derart konfiguriert werden, dass sie eine elektrische Leiterstruktur umfasst, die dazu eingerichtet ist, eine gewünschte Plasmageometrie auszubilden. Dies ist bei geeigneter Wahl der Leiterstruktur beispielsweise einer Induktionsspule für ein ICP-Plasmaverfahren oder eine geeignete Antennenstruktur beispielsweise für ein RF-Plasmaverfahren auch mit einer einzigen Plasmaquelle möglich.
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Weiterhin kann eine gewünschte Plasmageometrie auch durch eine Konditionierung eines Gases zur Erzeugung des Reinigungsplasmas eingestellt werden. Hierbei ist unter Konditionierung beispielsweise die Wahl geeigneter Gasdrücke oder auch die Wahl und Dimensionierung und Anordnung von Gaseinlässen in eine Vakuumkammer der Reinigungsvorrichtung zu verstehen.
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Zusätzlich oder alternativ kann eine gewünschte Plasmageometrie durch eine Anpassung der in das Reinigungsplasma eingekoppelten Leistung eingestellt werden, was durch eine geeignete Ansteuerung der Plasmaquelle erreicht werden kann. Dabei kann das Reinigungsplasma insbesondere auch in einem Pulsbetrieb erzeugt werden.
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Dadurch, dass die Temperatur und/oder das elektrische Potenzial des Elementes während der Reinigung geregelt wird, kann weiterer Einfluss auf die Konfiguration des Reinigungsplasmas genommen werden. So kann das Element insbesondere floatend oder geerdet zur Beeinflussung der Ionenenergie bzw. Plasmaverteilung ausgebildet sein.
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Der Fortschritt der Reinigung während der Reinigung kann insbesondere dadurch gemessen werden, dass eine Restgasanalyse zur Anwendung kommt, mittels welcher beispielsweise ein Endpunkt der Reinigung in situ ermittelt werden kann.
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Prinzipiell können verschiedenste Elemente einer Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere optische Elemente oder Elemente im Bereich der Strahlungserzeugung, beispielsweise Elemente zur Konzentration und/oder Ausrichtung der zur Belichtung verwendeten Strahlung nach ihrer Entstehung, im Beleuchtungssystem oder dem Projektionsobjektiv, bei Herstellung und/oder Wartung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigt werden. So können beispielsweise Spiegelsubstrate mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft einer Reinigung unterzogen werden.
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Dadurch, dass eine Position und/oder Ausrichtung des Elementes vor dem Start des Reinigungsprozesses eingestellt wird, kann erreicht werden, dass die gleichmäßige Reinigung der Oberfläche weiter verbessert wird. Die Einstellung der Position und/oder Ausrichtung kann dabei auf Basis von zuvor in Simulationen ermittelten Ergebnissen vorgenommen werden.
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Eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung zur Reinigung einer Oberfläche eines Elementes aus der Halbleitertechnik umfasst eine Plasmaquelle zur Erzeugung eines Reinigungsplasmas. Erfindungsgemäß ist die Reinigungsvorrichtung derart ausgebildet, dass sich im Reinigungsplasma mindestens eine Fläche mindestens annähernd gleicher Dichten reinigungsaktiver Spezies, insbesondere Ionenstromdichten ausbilden kann, welche mit der Geometrie einer zu reinigenden Oberfläche zumindest bereichsweise korrespondiert.
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Dadurch, dass erfindungsgemäß die Dichten reinigungsaktiver Spezies über die Oberfläche des zu reinigenden Elements hinweg nur in einem kleinen Bereich variieren, wird eine gleichmäßige Reinigungswirkung über die Oberfläche hinweg erreicht. Bei der Plasmaquelle kann es sich je nach Anforderung beispielsweise um eine ICP-, Mikrowellen-, RF-, CCP- oder auch eine andere geeignete Quelle handeln. Im Idealfall entspricht die Fläche mindestens annähernd gleicher Dichten reinigungsaktiver Spezies, insbesondere gleicher lonenstromdichten dem überwiegenden Flächenanteil der zu reinigenden Oberfläche, vorzugsweise mehr als 80%, besonders vorzugsweise mehr als 90%.
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Unter einer Fläche mindestens annähernd gleicher Dichten reinigungsaktiver Spezies ist dabei eine Fläche zu verstehen, innerhalb derer die lokalen Dichten um weniger als 20%, bevorzugt um weniger als 10% variieren.
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Für eine erfindungsgemäße Konfiguration der Reinigungsvorrichtung kann insbesondere die Plasmaquelle entsprechend ausgebildet sein. Sie kann beispielsweise mehrere Teilquellen wie im Falle eines ICP-Plasmas Spulen umfassen, die zur Ausbildung einer gewünschten Plasmageometrie in einer bestimmten räumlichen Anordnung zu einander stehen.
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Weiterhin kann die Plasmaquelle eine elektrische Leiterstruktur umfassen, die dazu eingerichtet ist, eine gewünschte Plasmageometrie auszubilden. So kann beispielsweise die Form und Zahl von Kondensatorplatten bei CCP Quellen oder die Gestaltung von Mikrowellenantennen bei Mikrowellenquellen geeignet gewählt werden.
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Weiterhin kann eine Zuführung für ein Gas zur Erzeugung des Reinigungsplasmas in eine Vakuumkammer zur Aufnahme des Elementes vorhanden sein und es können Konditionierungselemente zur Beeinflussung des Gases in der Weise vorhanden sein, dass die gewünschte Plasmageometrie einstellbar ist. So kann beispielsweise ein geeignet ausgebildeter Gaseinlass als Konditionierelement Verwendung finden. Auch entsprechend geformte Gasleitelemente, insbesondere Gasleitbleche können zur Anwendung kommen.
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Dadurch, dass eine Aufnahme für das Element vorhanden ist, die dazu eingerichtet ist, die Relativposition des Elementes in Bezug auf das Reinigungsplasma zu ändern, kann der gewünschte Effekt ebenfalls erreicht bzw. unterstützt werden.
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Eine weitere Anpassung des Reinigungsplasmas kann dadurch erreicht werden, dass mindestens ein Element zur mindestens bereichsweisen Abschirmung des Reinigungsplasmas vorhanden ist. Bei dem Element kann es sich um ein Werkzeug, eine Halterung oder Blende handeln, in welche das Element eingesetzt wird oder welches in der Umgebung des Elementes und/oder des Reinigungsplasmas angeordnet ist, um die Geometrie der Plasmaentladung und des Elementes aufeinander abzustimmen.
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Weiterhin kann mindestens ein Element zur Beeinflussung der Temperatur oder des elektrischen Potenzials des Elementes vorhanden sein. So kann das Element insbesondere floatend zur Beeinflussung der Ionenenergie bzw. Plasmaverteilung ausgebildet sein. Dabei ist das Element elektrisch derart kontaktiert, dass die Ladungsträger nicht abgeführt werden können und es sich mit einem Potenzial auflädt, das aus dem Gleichgewicht der einfallender Elektronen und Ionen resultiert. Ebenso kann das Element geerdet sein. Bei dem genannten Element zur Beeinflussung der Temperatur des optischen Elementes kann es sich beispielsweise um eine Strahlungs- oder Widerstandsheizung handeln.
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In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist eine Messeinrichtung zur Ermittlung des Fortschritts der Reinigung vorhanden. Bei der Messeinrichtung kann es sich insbesondere um einen Restgasanalysator handeln, mittels welcher bzw. welchem ein Endpunkt der Reinigung in situ ermittelt werden kann.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
- 1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
- 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung,
- 3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
- 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
- 5 ein Flussdiagramm zu einem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sind hierbei nicht einschränkend verstanden.
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Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht.
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Belichtet wird 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.
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In der 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.
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Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
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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.
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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, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht 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-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). 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.
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Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 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 Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
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Nach dem Kollektor 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 Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
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Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. 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.
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Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
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Wie beispielsweise aus der
DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die
DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
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Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.
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Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der
US 2006/0132,40747 A1 , der
EP 1 614 008 B1 und der
US 6,573,978 .
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Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
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Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die
DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
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Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
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Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
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Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der Pupillenfacettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der
DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
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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.
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Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.
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Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.
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Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
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Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
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Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
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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.
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Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
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Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
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Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
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Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
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Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
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Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
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Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der
US 2018/0074303 A1 .
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Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23.
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Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
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Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
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Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
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Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
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Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
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Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
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Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
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Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist.
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Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
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2 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung 30 zur Reinigung einer Oberfläche 32 eines als Substrat 31 ausgebildeten Elementes. Die Reinigungsvorrichtung 30 umfasst eine Vakuumkammer 33 und eine Plasmaquelle 35, welche in einer der Wände 34 der Vakuumkammer 33 derart integriert ist, dass die zur Anregung des Reinigungsplasmas 36 verwendete Energiequelle beziehungsweise Spannungsquelle (nicht dargestellt) außerhalb des Vakuums angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Energiequelle nicht den hohen Anforderungen bezüglich Reinheit und Ausgasungsverhalten, welche für das Vakuum gelten, unterliegt und daher kostengünstiger hergestellt werden kann. Bei einer induktiv gekoppelten Plasmaquelle 35 wird das Plasmagas in den vierten Aggregatzustand versetzt. Zu Beginn wird das Plasmagas über eine thermische oder auf Hochspannung basierte Zündquelle gezündet, so dass die ersten freien Ladungsträger generiert werden, welche dann im Magnetfeld der Induktorspule mit hoher Spannung beschleunigt werden und zu einer lawinenartigen Ionisation des Plasmagases führen. In der Folge entsteht ein elektrisch leitfähiges Plasma, welches induktiv weiter erwärmt werden kann.
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Das Substrat 31, welches beispielsweise einer Komponente der in der 1 dargestellten Projektionsbelichtungsanlage 1 entspricht bzw. Teil einer derartigen Komponente sein kann, ist in der Vakuumkammer 33 auf einer Aufnahme 37 angeordnet. Diese verfügt über einen Antrieb 38, so dass der Abstand der Substratoberfläche 32, welche in der gezeigten Ausführungsform konkav ausgebildet ist, zu dem erzeugten Reinigungsplasma 36 eingestellt werden kann. Alternativ kann die Aufnahme 37 derart ausgebildet sein, dass der für eine optimale Reinigung der Substratoberfläche 32 benötigte Abstand zwischen Substratoberfläche 32 und Reinigungsplasma 36 voreingestellt ist. Das Reinigungsplasma 36 ist in der in der 2 gezeigten Ausführungsform derart ausgebildet, dass eine Fläche 41 mindestens annähernd gleicher Dichten reinigungsaktiver Spezies, insbesondere Ionenstromdichten parallel zu der zu reinigenden Substratoberfläche 32 ausgebildet sind. Gleiche Dichten bewirken vergleichbare Abtragsraten, welche in allen Bereichen der Substratoberfläche 32 homogen ausgebildet sein müssen, um einen homogenen Abtrag über die Substratoberfläche 32 zu gewährleisten. Zur Einstellung dieser Fläche 41 mindestens annähernd gleicher Dichten reinigungsaktiver Spezies an der Substratoberfläche 32 kann die Form und die Ausdehnung des Reinigungsplasmas 36 über die Ausgestaltung der plasmaerzeugenden Energie-/Spannungsquelle, wie beispielsweise einer Elektrode im Fall einer kapazitiv gekoppelten Plasmaquelle oder einer Spule im Fall einer induktiv gekoppelten oder einer Antenne im Fall einer Radiofrequenz-Plasmaquelle beeinflusst werden. In der in der 2 gezeigten Ausführungsform der Plasmaquelle, welche als induktiv gekoppelte Plasmaquelle 35 ausgebildet ist, ist der Durchmesser der verwendeten Planarspule bei ca. 40 cm, wobei auch Spulen mit 50 oder 60 cm realisiert werden können. Neben der Geometrie der Energiequelle kann beispielsweise auch der Abstand der einzelnen Wicklungen einer Antenne oder Spule und damit der Energieeintrag in das Reinigungsplasma 36 variiert werden, um die Flächen 41 mit mindestens annähernd gleichen Dichten, insbesondere Ionenstromdichten des Reinigungsplasmas 36 korrespondierend zu der Geometrie der zu reinigenden Substratoberfläche 32 auszubilden.
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In der dargestellten Ausführungsform ist die Form der Fläche 41 mindestens annähernd gleicher Dichten reinigungsaktiver Spezies sphärisch ausgebildet und kann im Bereich der Wand 34 der Vakuumkammer 33 durch diese leicht abgeflacht werden. Der Radius der Fläche 41 und der Radius der Substratoberfläche 32 sind im Idealfall identisch oder nahezu identisch. Die Plasmaquelle 35 kann beispielsweise eine Leistung von bis zu 2 Kilowatt aufweisen, wobei der Gasdruck des Sauerstoffs, welcher in der gezeigten Ausführungsform als Reinigungsgas verwendet wird, vorzugweise zwischen 10-2 Pa und 104 Pa liegen kann. Die Frequenz des verwendeten Induktionsfeldes kann insbesondere bei 4 MHz liegen. Diese Werte können für andere Geometrien der Substratoberfläche 32 oder andere Arten von Plasmaquellen, wie beispielsweise kapazitiv gekoppelten, radiofrequenz- oder mikrowellenbasierten Plasmaquellen, um nur einige zu benennen und/oder unterschiedliche Reinigungsgase variieren.
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Die Reinigungsvorrichtung 30 kann noch weitere Komponenten umfassen, welche den Reinigungsprozess unterstützen. Zur in situ Detektion des Endpunktes der Reinigung kann die Reinigungsvorrichtung 30 eine Messtechnik, wie beispielsweise einen Restgasanalysator umfassen. Weiterhin kann die Temperatur des Substrats 31 geregelt werden, wobei beispielsweise eine zusätzliche Temperiervorrichtung zur Temperierung, insbesondere Kühlung des Substrats 31 verwendet werden kann. Darüber hinaus kann auch eine gepulste Anwendung des Reinigungsplasmas 36 Verwendung finden.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung 30 zur Reinigung einer Substratoberfläche 32, wobei die Substratoberfläche 32 konvex ausgebildet ist. Die Ausbildung der Fläche 41 mindestens annähernd gleicher Dichten wird in diesem Fall durch die Überlagerung durch das von mehreren Plasmaquellen 35' erzeugtem Reinigungsplasma 36 erreicht. Durch den Abstand der einzelnen Plasmaquellen 35' zur Substratoberfläche 32 und der Ausbildung der jeweiligen Fläche 41 und deren Überlagerung kann eine geeignet geformte Fläche 41 und damit eine homogene Abtragsrate über die gesamte Substratoberfläche 32 eingestellt werden. Das Substrat 31 ist auch hier auf einer Aufnahme 37 angeordnet, welche über einen Antrieb 38 bewegt werden kann, so dass der Abstand zwischen der Substratoberfläche 32 und dem Reinigungsplasma 36 eingestellt werden kann.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung 30 zur Reinigung einer Oberfläche, wobei die zu reinigende Oberfläche als eine Oberfläche 40 einer Kavität 39 ausgebildet ist. Die Plasmaquelle 35 ist in der dargestellten Ausführungsform derart ausgebildet, dass das Reinigungsplasma 36 sich in alle Raumrichtungen ausbildet und dadurch eine zur zu reinigenden Oberfläche korrespondierende Fläche 41 gleicher Dichten reinigungsaktiver Spezies, insbesondere Ionenstromdichten ausbildet. Die in der 4 dargestellte Reinigungsvorrichtung 30 umfasst, wie schon die in der 2 und der 3 dargestellten Ausführungsformen der Reinigungsvorrichtung 30 eine Aufnahme 37 zur Aufnahme des Substrats 31, welche mit einem Antrieb 38 verbunden ist, so dass der Abstand der zu reinigenden Oberfläche 40 und dem Reinigungsplasma 36 eingestellt werden kann.
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5 visualisiert grob schematisch den Verfahrensablauf mit den Verfahrensschritten 42 (Erfassung der Geometrie), 43 (Konfiguration der Reinigungsvorrichtung) und 44 (Plasmareinigung).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Projektionsbelichtungsanlage
- 2
- Beleuchtungssystem
- 3
- Strahlungsquelle
- 4
- Beleuchtungsoptik
- 5
- Objektfeld
- 6
- Objektebene
- 7
- Retikel
- 8
- Retikelhalter
- 9
- Retikelverlagerungsantrieb
- 10
- Projektionsoptik
- 11
- Bildfeld
- 12
- Bildebene
- 13
- Wafers
- 14
- Waferhalter
- 15
- Waferverlagerungsantrieb
- 16
- EUV-Strahlung
- 17
- Kollektor
- 18
- Zwischenfokusebene
- 19
- Umlenkspiegel
- 20
- Facettenspiegel
- 21
- Facetten
- 22
- Facettenspiegel
- 23
- Facetten
- 30
- Reinigungsvorrichtung
- 31
- Element
- 32
- Oberfläche
- 33
- Vakuumkammer
- 34
- Wand der Vakuumkammer
- 35
- Plasmaquelle
- 36
- Reinigungsplasma
- 37
- Aufnahme
- 38
- Antrieb
- 39
- Kavität
- 40
- Oberfläche Kavität
- 41
- Fläche mindestens annähernd gleicher Dichten
- 42
- Verfahrensschritt
- 43
- Verfahrensschritt
- 44
- Verfahrensschritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008009600 A1 [0045, 0049]
- US 2006/013240747 A1 [0047]
- EP 1614008 B1 [0047]
- US 6573978 [0047]
- DE 102017220586 A1 [0052]
- US 2018/0074303 A1 [0066]