DE102021210101A1

DE102021210101A1 - EUV-Lithographiesystem mit einem gasbindendem Bauteil in Form einer Folie

Info

Publication number: DE102021210101A1
Application number: DE102021210101.1A
Authority: DE
Inventors: Ralf Wichard
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2021-09-14
Filing date: 2021-09-14
Publication date: 2023-03-16
Also published as: KR20240054292A; WO2023041213A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein EUV-Lithographiesystem (1), umfassend: ein Gehäuse (26), mindestens ein reflektierendes optisches Element (M1, M2), das in einem Innenraum (27) des Gehäuses (26) angeordnet ist, sowie mindestens ein gasbindendes Bauteil (31a-c) mit einem gasbindenden Material zur Bindung von in dem Innenraum (27) vorhandenen gasförmigen kontaminierenden Stoffen (29). Das gasbindende Bauteil ist als Folie (31 a-c) ausgebildet.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein EUV-Lithographiesystem, umfassend: ein Gehäuse, mindestens ein optisches Element, das in einem Innenraum des Gehäuses angeordnet ist, sowie mindestens ein gasbindendes Bauteil mit einem gasbindenden Material zur Bindung von in dem Innenraum vorhandenen gasförmigen kontaminierenden Stoffen.
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 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.
Um für die herzustellenden Halbleiterbauelemente eine möglichst kleine Strukturbreite zu erzielen, sind neuere Projektionsbelichtungsanlagen, so genannte EUV-Lithographieanlagen, für eine Arbeitswellenlänge im extrem ultravioletten (EUV-)Wellenlängenbereich, d.h. in einem Bereich von ca. 5 nm bis ca. 30 nm, ausgelegt. Da Wellenlängen in diesem Bereich von nahezu allen Materialien stark absorbiert werden, können typischerweise keine transmissiven optischen Elemente verwendet werden. Ein Einsatz reflektiver optischer Elemente ist erforderlich. Derartige EUV-Strahlung reflektierende optische Elemente können beispielsweise Spiegel, reflektiv arbeitende Monochromatoren, Kollimatoren oder Fotomasken sein. Da EUV-Strahlung auch stark von Luftmolekülen absorbiert wird, ist der Strahlengang der EUV-Strahlung in einer Vakuum-Umgebung angeordnet.
Bei EUV-Lithographieanlagen führen in der Vakuum-Umgebung vorhandene gasförmige kontaminierende Stoffe (nachfolgend auch Kontaminationen genannt) zu einer Verringerung der Reflexion der Spiegel und damit zu einer Verringerung der optischen Performance, der System-Transmission und des System-Durchsatzes, der Anzahl der Wafer pro Stunde. Neben Kontaminationen in Form von Kohlenwasserstoffen führt auch das Ausgasen von Kontaminationen in Form von schädigenden chemischen Elementen oder Verbindungen aus Komponenten, die in der Vakuum-Umgebung angeordnet sind, zu einer Degradation der Spiegel. Bei den schädigenden chemischen Elementen bzw. Verbindungen kann es sich beispielsweise um wasserstoffflüchtige (HIO = „hydrogen induced outgassing)“ Elemente oder Verbindungen wie z.B. Phosphor-, Zink-, Zinn-, Schwefel-, Indium-, Magnesium-, oder Silizium-haltige Verbindungen handeln.
Im Rahmen von Analysen wurde festgestellt, dass eine mögliche Ursache der Spiegel-Kontamination in der Belegung von Oberflächen der in der Nähe der Spiegel verbauten mechanischen (d.h. nicht-optischen) Komponenten u.a. mit HIO-Elementen bzw. Verbindungen liegt, die unter Betriebsbedingungen von den Oberflächen dieser Komponenten auf die Oberflächen der Spiegel umverteilt werden.
Durch stärkere Vakuum-Pumpen, durch Getter-Pumpen oder durch Kryo-Pumpen sowie durch eine Spülung des Lithographiesystems kann nicht in ausreichendem Maß verhindert werden, dass die schädigenden Elemente bzw. Verbindungen die optischen Oberflächen der Spiegel erreichen und dort eine unerwünschte Degradation hervorrufen. Es ist bekannt, in der Vakuum-Umgebung mit den Spiegeln gasbindende Bauteile anzuordnen, die mindestens eine Oberfläche aus einem gasbindenden Material aufweisen, um die kontaminierenden Stoffe, insbesondere die HIO-Verbindungen, chemisch zu binden bzw. diese festzuhalten, um auf diese Weise deren Anlagerung an den Oberflächen der Spiegel zu verhindern, abzuschwächen oder zu verzögern.
In der US7473908B2 ist eine Lithographieanlage beschrieben, die ein Objekt mit einer ersten Oberfläche aufweist, die ausgebildet ist, metallische Kontaminationen, z.B. Metalle, Metalloxide, Metallhydroxide, Metallhydride, Metallhalide und/oder Metalloxyhalide der Elemente Sn, Mn und/oder Zn zu binden. Die erste Oberfläche kann eine metallische Oberfläche aufweisen, wobei das Metall ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Ru, Rh, Pd, Ag, Re, Os, Ir, Pt und/oder Au.
In der DE 10 2014 204 658 A1 ist eine optische Anordnung beschrieben, die eine Einhausung aufweist, in der mindestens eine Komponente angeordnet ist, die beim Kontakt mit aktiviertem Wasserstoff kontaminierende Stoffe ausgast. Ein Öffnungskanal verbindet die Komponente mit einer Vakuumkammer, in der mindestens ein optisches Element angeordnet ist. Die Innenwand des Öffnungskanals kann eine Beschichtung zur Reduzierung der Austrittsrate der kontaminierenden Stoffe aufweisen, die ein Material enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Rh, Ru, Ir, Pt, Ti, Ni, Pd und deren Verbindungen. Die Beschichtung kann zur Reduzierung der Eintrittsrate des aktivierten Wasserstoffs ein Material enthalten, welches ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Rh, Ru, Ir, Pt, Ti, Ni, Pd, Al, Cu, Fe und deren Verbindungen.
In der US 2020/0166847 A1 ist eine optische Anordnung für die EUV-Lithographie beschrieben, die mindestens ein reflektierendes optisches Element mit einem Grundkörper mit einer EUV-Strahlung reflektierenden Beschichtung aufweist. An mindestens einem Oberflächenbereich des Grundkörpers ist mindestens eine Abschirmung angebracht, die den Oberflächenbereich vor einer Ätzwirkung eines das reflektierende optische Element im Betrieb der optischen Anordnung umgebenden Plasmas schützt. Das Material der Abschirmung kann ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend: metallische Werkstoffe, insbesondere Cu, Co, Pt, Ir, Pd, Ru, Al, Edelstahl, und keramische Werkstoffe, insbesondere AlO_x, Al₂O₃. Die Abschirmung bzw. die Blende kann aus einem Wasserstoff-Rekombinationsmaterial bestehen oder ein Wasserstoff-Rekombinationsmaterial aufweisen. Das Wasserstoff-Rekombinationsmaterial kann als Kontaminations-Gettermaterial dienen, z.B. wenn dieses ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Ir, Ru, Pt, Pd.
In der US 8382301 B2 und in der US 8585224 B2 ist eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie beschrieben, die ein Gehäuse aufweist, in dem mindestens ein optisches Element angeordnet ist. In dem Gehäuse ist auch mindestens ein Vakuumgehäuse angeordnet, das zumindest die optische Oberfläche des optischen Elements umgibt. In einem Beispiel dient das Vakuumgehäuse als Kontaminationsreduzierungseinheit und besteht zumindest in einem Teilbereich an seine Innenseite aus einem gasbindenden Material.
Bei der Verwendung eines Bauteils mit einem gasbindenden Material zur Bindung von gasförmigen kontaminierenden Stoffe besteht das Problem, dass mit zunehmender Menge von an der Oberfläche des Bauteils gebundenen kontaminierenden Stoffen die gasbindende Wirkung des gasbindenden Materials nachlässt, so dass das gasbindende Bauteil nach einer gewissen Zeitdauer ausgetauscht werden muss. Die Installation und der Austausch von gasbindenden Bauteilen in Form von Blechen oder dergleichen ist in der Regel jedoch aufwändig, da derartige Bauteile durch eine mechanische Schnittstelle (z.B. über eine Schraubverbindung) an fest installierte Bauteile der EUV-Lithographieanlage angebunden sind. Auch das Nachrüsten derartiger gasbindender Bauteile in bereits bestehende EUV-Lithographiesysteme ist nicht ohne weiteres möglich.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein EUV-Lithographiesystem mit mindestens einem gasbindenden Bauteil bereitzustellen, das einfach in dem EUV-Lithographiesystem installiert und bevorzugt einfach ausgetauscht werden kann, wenn der gasbindende Effekt nachlässt.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein EUV-Lithographiesystem, der eingangs genannten Art, bei dem das gasbindende Bauteil als Folie ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, als gasbindendes Bauteil eine Folie zu verwenden. Eine Folie kann auf einfachere Weise in das EUV-Lithographiesystem integriert werden und typischerweise einfacher ausgetauscht werden als dies bei komplexeren und dickeren gasbindenden Bauteilen z.B. in Form von Blechen oder dergleichen der Fall ist, bei denen mehr Aufwand hinsichtlich des Designs und der mechanischen Schnittstelle erforderlich ist. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen gasbindenden Folien-Bauteile können daher Aufwand, Zeit und Geld eingespart werden. Die Vorteile der Verwendung von gasbindenden Bauteilen als solchen, d.h. die Verhinderung oder zumindest die Verzögerung des Austauschs von degradierten Spiegeln, Submodulen oder Systemen bleiben auch bei gasbindenden Bauteilen in Form von Folien erhalten.
Auch für den Fall, dass die Folie nicht ohne weiteres ausgetauscht werden kann, z.B. weil diese dauerhaft mit dem Gehäuse oder mit einer in dem Gehäuse angeordneten Komponente verbunden ist, kann die Verwendung eines gasbindenden Folien-Bauteils vorteilhaft sein, da eine Folie auch in Bereichen in dem Innenraum angeordnet werden kann, an denen der Bauraum begrenzt ist. Insbesondere kann hierbei ausgenutzt werden, dass es sich bei einer Folie um ein dünnes, flexibles Bauteil handelt, das an die Geometrie des vorhandenen Bauraums angepasst werden kann, z.B. indem diese geeignet gebogen oder gefaltet wird. Auch kann ein gasbindendes Bauteil in Form einer Folie problemlos an die Größe des vorhandenen Bauraums angepasst werden, indem diese geeignet zugeschnitten wird. Ein gasbindendes Bauteil in Form einer Folie eignet sich zudem gut zur Nachrüstung von bereits vorhandenen EUV-Lithographieanlagen, bei denen die weiter oben beschriebene mechanische Schnittstelle ggf. nicht vorhanden ist.
Bei einer Ausführungsform enthält die Folie das gasbindende Material. In diesem Fall ist die Folie selbst aus einem gasbindenden Material gebildet, so dass auf das Aufbringen eines gasbindenden Materials auf eine Oberfläche der Folie verzichtet werden kann. Bei dem gasbindenden Material, aus dem die Folie besteht bzw. gebildet ist, kann es sich beispielsweise um Rhodium oder Ruthenium handeln.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist auf mindestens eine Seite der Folie eine Beschichtung aufgebracht, die das gasbindende Material enthält. In diesem Fall ist die Folie selbst typischerweise nicht aus einem gasbindenden Material gebildet, sondern dient als flexibler Träger für das gasbindende Material. Die Beschichtung mit dem gasbindenden Material kann auf eine Seite der Folie aufgebracht werden, es ist aber auch möglich, zwei Beschichtungen mit dem gasbindenden Material auf gegenüberliegende Seiten der Folie aufzubringen. Auf diese Weise kann die Oberfläche, an der das gasbindende Material der Beschichtung die kontaminierenden gasförmigen Stoffe aufnehmen kann, nahezu verdoppelt werden. Bei der beidseitigen Beschichtung der Folie kann vorteilhaft ausgenutzt werden, dass die Folie nicht vollflächig mit in dem EUV-Lithographiesystem installierten Bauteilen verbunden werden muss, sondern dass ggf. eine punktuelle Verbindung der Folie an z.B. zwei, drei oder mehr Klebepunkten ausreichend ist, um diese in dem Innenraum des Gehäuses zu fixieren. Es versteht sich, dass an Stelle von Klebepunkten die Folie auch entlang einer vorgegebenen Konturlinie in dem EUV-Lithographiesystem installiert werden kann.
Bei einer Weiterbildung weist die Beschichtung eine Dicke zwischen 1 nm und 10 µm auf. Für den Fall, dass auf beide Seiten der Folie eine Beschichtung aufgebracht ist, bezieht sich die oben angegebene Dicke auf die Dicke einer auf eine Seite der Folie aufgebrachten Beschichtung. Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Beschichtung eine vergleichsweise geringe Dicke aufweist. Die Beschichtung sollte die Seite der Folie, auf welche diese aufgebracht ist, möglichst vollständig überdecken, was bei den meisten Beschichtungsmaterialien eine Dicke der Beschichtung von mehreren Nanometern erfordert. Die Beschichtung kann auf unterschiedliche Weise auf die Folie aufgebracht werden, beispielsweise durch Sputtern, durch Verdampfen, durch chemische Gasphasenabscheidung („chemical vapor deposition“, CVD), durch galvanische Prozesse, etc.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das gasbindende Material ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Ta, Nb, Ti, Zr, Th, Ni, Ru, Rh. Zusätzlich oder alternativ zu den genannten Materialien können auch andere Materialien verwendet werden, die eine gasbindende Funktion für die kontaminierenden gasförmigen Stoffe aufweisen.
Als gasbindendes Material dient in der Regel ein Metall oder eine Legierung, welche die kontaminierenden gasförmigen Stoffe durch Absorption, Chemisorption oder chemische Reaktion bindet. Die an der Oberfläche des gasbindenden Materials adsorbierten Gasteilchen der kontaminierenden Stoffe diffundieren rasch in das Innere des gasbindenden Materials und machen weiteren Gasteilchen Platz, die auf die Oberfläche auftreffen. Die oben genannten und ggf. weitere Materialien ermöglichen es, die bzw. einen Großteil der Arten von kontaminierenden Stoffe, z.B. in Form von Si, Mg, etc. zu binden, die in dem EUV-Lithographiesystem, genauer gesagt in dem Innenraum, vorhanden sind.
Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei der Folie um eine Polymerfolie, insbesondere um eine Polyimid-Folie, oder um eine Metallfolie. Derartige Folien sind vergleichsweise kostengünstig und robust, d.h. diese halten den Umgebungsbedingungen in dem Innenraum des EUV-Lithographiesystems typischerweise stand. Für den Fall, dass es sich bei der Folie um eine Metallfolie z.B. aus Ruthenium handelt, kann auf das Aufbringen einer Beschichtung mit einem gasbindenden Material in der Regel verzichtet werden (s.o.). Die Folie kann aber auch aus einem Metall gebildet sein, das keine gasbindenden Eigenschaften aufweist, z.B. aus Aluminium, wenn auf mindestens eine Seite der Folie eine Beschichtung aus einem gasbindenden Material aufgebracht wird.
Metallisierte Polymer-Folien, d.h. Folien, die aus einem Poylmer bestehen und auf die eine metallische Beschichtung bzw. Schicht aufgebracht ist, werden für verschiedene Anwendungen eingesetzt. Beispielsweise werden mit Aluminium beschichtete Mylar-Folien für die sichere Sonnen-Beobachtung eingesetzt. Auch werden Klebefolien aus Polyimid (z.B. unter dem Handelsnamen Kapton) u.a. in Form von Klebeband für unterschiedliche Zwecke eingesetzt (auch in der Lithographie). Der Einsatz von Folien aus gasbindendem Material oder als Träger für eine Beschichtung aus gasbindendem Material zur Verringerung von Kontaminationen in einem EUV-Lithographiesystem ist jedoch nicht bekannt.
Bei einer weiteren Ausführungsform hat die Folie eine Dicke zwischen 1 µm und 1 mm. Entsprechende Dicken der Folie führen typischerweise zu einer hinreichenden mechanischen Festigkeit, die auch den Einsatz zur Abdeckung von großen Bereichen in dem Innenraum des Gehäuses erlauben. Gleichzeitig verbleibt durch die Begrenzung der Dicke nach oben hin eine gewisse Flexibilität, welche die Anpassung der Geometrie der Folie an die Geometrie des Bauraums erleichtert, in dem die Folie angebracht werden soll. Es können auch sehr dünne Folien verwendet werden, wenn die Bauraumbedingungen bzw. das zur Verfügung stehende Volumen dies erfordern.
Bei einer Ausführungsform ist die Folie bevorzugt lösbar mit einer Oberfläche des Gehäuses und/oder mit mindestens einer Oberfläche einer in dem Innenraum angeordneten Komponente verbunden. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es vorteilhaft, wenn die Folie auf einfache Weise in dem Innenraum installiert und wieder aus dem Innenraum entfernt werden kann, da auf diese Weise der Aufwand und die Kosten für Wartungsarbeiten reduziert werden können, wenn die Folie nachgerüstet wird, ein Upgrade erhält oder wenn die Folie aufgrund des Erreichens der Sättigung der gasbindenden Eigenschaft ausgetauscht werden muss. Für die lösbare Verbindung der Folie mit dem Gehäuse bzw. mit der Komponente bestehen verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise kann die Folie nur punktuell, z.B. durch eine punktuelle Klebeverbindung, mit der Oberfläche des Gehäuses bzw. der Oberfläche der Komponente verbunden werden. Eine derartige punktuelle Verbindung an wenigen Klebestellen ermöglicht sowohl eine einfache Installation als auch ein einfaches Lösen der Folie von der jeweiligen Oberfläche.
Bei der Oberfläche des Gehäuses handelt es sich typischerweise um die Innenseite eines (Vakuum-)Gehäuses. Bei der in dem Innenraum angeordneten Komponente kann es sich um eine optische Komponente oder um eine nicht-optische Komponente handeln. Das gasbindende Bauteil in Form der Folie kann beispielsweise dazu dienen, um eine Komponente, die gasförmige kontaminierende Stoffe ausgast, vor den optischen Elementen, z.B. von den Spiegeln, abzuschirmen.
Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist auf eine Seite der Folie eine Kleberschicht zur bevorzugt lösbaren Verbindung der Folie mit der mindestens einen Oberfläche des Gehäuses und/oder mit der mindestens einen Oberfläche der mindestens einen in dem Gehäuse angeordneten Komponente aufgebracht. In diesem Fall wird die Folie typischerweise flächig oder punktuell an der Oberfläche des Gehäuses bzw. an der Oberfläche (mindestens) einer in dem Gehäuse angeordneten Komponente befestigt, genauer gesagt angeklebt. Die Kleberschicht kann derart ausgebildet sein, dass die Folie nach dem Aufkleben praktisch rückstandsfrei von der Oberfläche gelöst werden kann. Dies erleichtert das Entfernen der Folie, wenn der gasbindende Effekt der Folie nicht mehr ausreichend ist, so dass ein Austausch gegen eine neue Folie erforderlich ist.
Bei einer weiteren Weiterbildung dieser Ausführungsform ist die Folie mit der Oberfläche des Gehäuses und/oder mit mindestens einer Oberfläche einer in dem Gehäuse angeordneten Komponente durch elektrostatische Anziehung verbunden. Auch in diesem Fall steht die Folie typischerweise flächig mit der Oberfläche des Gehäuses bzw. des Bauteils in Verbindung. In diesem Fall ist das Gehäuse bzw. das Bauteil zumindest an der Oberfläche, an der die Folie angebracht ist, in der Regel aus einem metallischen Material gebildet. Hierbei kann ausgenutzt werden, dass es sich bei dem Gehäuse um eine Vakuum-Kammer handelt, die ohnehin zumindest zu großen Teilen aus einem metallischen Material, typischerweise aus Edelstahl, besteht.
Gleiches gilt für viele der in dem Innenraum angeordneten nicht-optischen Komponenten, bei denen es sich ebenfalls häufig um metallische Vakuum-Bauteile handelt.
Bei einer weiteren Weiterbildung bildet die in dem Gehäuse angeordnete Komponente eine Einhausung zur Kapselung eines Strahlengangs des EUV-Lithographiesystems. In diesem Fall ist das (mindestens eine) gasbindende Bauteil in Form der Folie mit der Innenseite der Einhausung verbunden, um gasförmige kontaminierende Stoffe in der Nähe des Strahlengangs abzufangen und diese von den reflektierenden optischen Elementen fernzuhalten, die im Strahlengang angeordnet sind. Eine solche Einhausung bzw. ein Vakuumgehäuse, an deren Innenseite ein gasbindendes Material angebracht ist, ist beispielsweise in der eingangs zitierten US 8382301 B2 bzw. in der US 8585224 B2 beschrieben. Wird das gasbindende Material wie dort beschrieben in Form einer Beschichtung auf die Innenseite der Einhausung bzw. des Vakuumgehäuses aufgebracht, kann das gasbindende Material nur ausgetauscht werden, wenn das Vakuumgehäuse als Ganzes ausgetauscht wird. Bei der Verwendung der hier beschriebenen Folie, die typischerweise lösbar mit der Innenseite der Einhausung verbunden wird, ist ein solcher Austausch hingegen in der Regel problemlos möglich.
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 eine Projektionsbelich-tungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
2 eine schematische Darstellung eines Details des Strahlengangs der Projektionsbelichtungsanlage von 1 mit einer Einhausung zur Kapselung des Strahlengangs und mit gasbindenden Folien-Bauteilen, sowie
3a-c schematische Darstellungen eines Details eines gasbindenden Bauteils in Form einer Folie, die auf eine Oberfläche aufgeklebt ist, frei im Raum positioniert ist bzw. die durch elektrostatische Anziehung an einer Oberfläche gehalten wird.

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 einer optischen Anordnung für die EUV-Lithographie in Form einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie von deren Bestandteilen ist hierbei nicht einschränkend zu verstehen.
Eine Ausführung eines Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- bzw. 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.
Beleuchtet 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.
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 ein Projektionssystem 10. Das Projektionssystem 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 Waferverlagerungsantrrieb 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, 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.
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. 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. 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 Wabenkondensor (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.
Das Projektionssystem 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 das Projektionssystem 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 dem Projektionssystem 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,4 oder 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.
In 2 ist ein Detail der Projektionsoptik 10 von 1 mit einem Strahlengang 25 dargestellt, der von dem Retikel 7 ausgeht und der durch eine Öffnung in einem Gehäuse 26 hindurch verläuft, in dem die Projektionsoptik 10 angeordnet ist. In dem Gehäuse 26 befindet sich ein Innenraum 27, in dem eine Vakuum-Umgebung herrscht, die mit Hilfe von nicht bildlich dargestellten Vakuum-Pumpen erzeugt wird. In dem Innenraum 27 sind die sechs Spiegel Mi angeordnet, von denen in 2 der erste Spiegel M1 und der zweite Spiegel M2 gezeigt sind.
Wie in 2 ebenfalls zu erkennen ist, ist in dem Innenraum 27 eine Einhausung 28 angeordnet, die den Strahlengang 25 in dem Projektionssystem 10 im Wesentlichen vollständig umgibt bzw. kapselt, wie dies beispielsweise in der US 8382301 B2 bzw. in der US 8585224 B2 beschrieben ist, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht werden. Bei der Einhausung 28 handelt es sich um ein Vakuum-Gehäuse, das aus mehreren Teil-Gehäusen zusammengesetzt ist und das im gezeigten Beispiel im Wesentlich aus Edelstahl besteht. Wie in 2 ebenfalls zu erkennen ist, ist die Geometrie der Einhausung 28 an die Geometrie des Strahlengangs 25 angepasst, d.h. die Geometrie der Einhausung 28 folgt der Geometrie des Strahlengangs, d.h. deren Querschnitt nimmt zu oder ab, wenn der Querschnitt des Strahlengangs 25 sich vergrößert oder verkleinert.
In dem Innenraum 27 des Gehäuses 26 befinden sich kontaminierende gasförmige Stoffe 29, die in 2 gepunktet angedeutet sind. Das Volumen innerhalb der Einhausung 28 wird typischerweise mittels eines Spülgases gespült, so dass innerhalb der Einhausung 28 in der Regel weniger kontaminierende gasförmige Stoffe 29 vorhanden sind als außerhalb der Einhausung 28. In 2 ebenfalls dargestellt ist eine Komponente 30, beispielsweise ein Sensor, Aktuator oder dergleichen, der die kontaminierenden gasförmigen Stoffe 29 ausgast, wenn die Komponente 30 mit in dem Innenraum 27 vorhandenen Wasserstoff, insbesondere mit aktiviertem Wasserstoff, in Berührung kommt. Der aktivierte Wasserstoff wird aus in dem Innenraum 27 vorhandenen molekularem Wasserstoff durch eine Wechselwirkung mit der Beleuchtungs- bzw. EUV-Strahlung 16 gebildet.
Bei den aus der Komponente 30 ausgasenden kontaminierenden Stoffen 29 handelt es sich um so genannte HIO-Elemente bzw. HIO-Verbindungen, z.B. um Phosphor-, Zink-, Zinn-, Schwefel-, Indium-, Magnesium-, oder Silizium-haltige Verbindungen. Für den Fall, dass die gasförmigen kontaminierenden Stoffe 29 die optischen Oberflächen der Spiegel M1 bis M6 erreichen, setzen diese sich an den Oberflächen der Spiegel M1 bis M6 ab und verringern deren Transmission. Die an den Oberflächen der Spiegel M1 bis M6 abgelagerten HIO-Verbindungen lassen sich zudem nicht oder nur sehr schwer von den Oberflächen der Spiegel M1 bis M6 entfernen.
Um zu vermeiden, dass die gasförmigen kontaminierenden Stoffe 29 zu den Spiegeln M1 bis M6 gelangen können, sind in 2 beispielhaft drei gasbindende Bauteile 31a-c in dem Innenraum 27 dargestellt, die als Folien ausgebildet sind und die in 3a-c jeweils in einer Schnittdarstellung gezeigt sind.
Bei dem in 3a dargestellten gasbindenden Bauteil in Form einer Folie 31a ist auf eine erste Seite 32a der Folie 31 a eine gasbindende Beschichtung 33 aufgebracht. Auf eine zweite Seite 32b der Folie 31a ist eine Kleberschicht 34 aufgebracht, die dazu dient, die Folie 31 a an ihrer zweiten Seite 32b mit einer Oberfläche 26a an der Innenseite des Gehäuses 26 flächig zu verbinden, wie dies in 2 dargestellt ist. Bei der flächigen, klebenden Verbindung der Folie 31 a mit der Oberfläche 26a an der Innenseite des Gehäuses 26 handelt es sich um eine vorzugsweise lösbare Klebeverbindung. Auf diese Weise kann das gasbindende Bauteil in Form der Folie 31 a auf einfache Weise von der Oberfläche 26a des Gehäuses 26 gelöst und gegen eine neue Folie 31a ausgetauscht werden, wenn die gasbindende Wirkung des gasbindenden Materials der Beschichtung 33 so stark abgenommen hat, dass ein Austausch der Folie 31a erforderlich ist.
Das in 3b gezeigte gasbindende Folien-Bauteil 31b weist zusätzlich zu einer gasbindenden Beschichtung 33a, die an einer ersten Seite 32a der Folie 31 b aufgebracht ist, an einer zweiten, gegenüberliegenden Seite 32b der Folie 31 b eine zweite gasbindende Beschichtung 33b auf. Die in 3b gezeigte Folie 31b kann frei im Raum positioniert werden und ist bei dem in 2 gezeigten Beispiel lediglich punktuell durch Kleben mit der Oberfläche 26a an der Innenseite des Gehäuses 26 verbunden. In 2 sind beispielhaft zwei Klebepunkte 35a,b dargestellt, an denen die Folie 31b mit dem Gehäuse 26 verbunden ist. Die punktuelle Verbindung der Folie 31b mit dem Gehäuse 26 lässt sich ebenfalls ohne großen Aufwand lösen, wenn die Folie 31b ausgetauscht werden soll. Wie in 2 ebenfalls zu erkennen ist, dient die Folie 31b dazu, um die kontaminierende Stoffe ausgasende Komponente 30 möglichst vollständig vom restlichen Innenraum 27 abzuschirmen, um auf diese Weise einen möglichst großen Anteil der von der ausgasenden Komponente 30 erzeugten gasförmigen kontaminierenden Stoffe 29 zu binden. Mit der ersten Beschichtung 33a an der ersten Seite 32a der Folie 31 b bindet diese die von der Komponente 30 ausgegasten kontaminierenden Stoffe 29, mit der zweiten Beschichtung 33b an der zweiten Seite 32b der Folie 31b bindet diese in dem restlichen Innenraum 27 vorhandene gasförmige kontaminierende Stoffe 29.
Die in 3c gezeigte Folie 31c ist entsprechend zu der in 3a dargestellten Folie 31a ausgebildet, diese weist aber keine Kleberschicht auf, sondern ist direkt auf eine Oberfläche 28a an der Innenseite der Einhausung 28 aufgebracht, wie dies in 2 zu erkennen ist. Die in 2c gezeigte Folie 31c wird an der Oberfläche 28a an der Innenseite der Einhausung 28 durch elektrostatische Aufladung gehalten, d.h. diese ist lösbar mit der Oberfläche 28a an der Innenseite der Einhausung 28 verbunden. Für das Halten der Folie 31c durch elektrostatische Aufladung wirkt sich günstig aus, dass die Einhausung 28 im Wesentlichen aus Edelstahl besteht (s.o.). Die Verwendung einer Folie 31 c mit einer gasbindenden Beschichtung 33 auf einer erste Seite 32a der Folie 31c zur Auskleidung der Innenseite der Einhausung 28 ist günstig, da diese auf einfache Weise ausgetauscht werden kann. Zudem ist der innerhalb der Einhausung 28 zur Verfügung stehende Bauraum gering, weshalb die Anordnung von gasbindenden Bauteilen in Form von Blechen oder dergleichen innerhalb der Einhausung 28 praktisch nicht möglich ist.
Bei den drei in 3a-c gezeigten Beispielen ist das gasbindende Material in der Beschichtung 33, 33a,b enthalten bzw. das gasbindende Material bildet die Beschichtung 33, 33a,b. Bei dem gasbindenden Material handelt es sich im gezeigten Beispiel um ein metallisches Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Ta, Nb, Ti, Zr, Th, Ni, Ru, Rh. Es versteht sich aber, dass auch andere Materialien für die Beschichtung der Folien 31 a-c verwendet werden können, die eine gasbindende Wirkung für die kontaminierenden gasförmigen Stoffe 29 in dem Innenraum 27 haben.
Die Beschichtung 33, 33a,b wird auf die Folie 31a-c mit Hilfe eines herkömmlichen Beschichtungsverfahrens abgeschieden, beispielsweise durch Sputtern, durch Verdampfen, durch chemische Gasphasenabscheidung („chemical vapor deposition“, CVD), durch galvanische Prozesse, etc.
Anders als dies in 3a-c dargestellt ist, kann die Folie 31 a-c selbst eine gasbindende Wirkung aufweisen. In diesem Fall ist die Folie 31 a-c selbst aus einem gasbindenden Material hergestellt. Beispielsweise kann es sich bei der Folie 31 a-c in diesem Fall um eine Folie aus Ruthenium handeln. Auf das Vorsehen der in 3a-c gezeigten Beschichtung 33, 33a,b kann in diesem Fall in der Regel verzichtet werden.
Die Folie 31 a-c besteht typischerweise aus einem nicht gasbindenden Material. Bei der Folie 31a-c kann es sich eine Polymerfolie, z.B. um eine Polyimid-Folie, oder um eine Metallfolie, z.B. um eine Aluminium-Folie handeln, die mit einer gasbindenden Beschichtung 33, 33a,b versehen ist. Die Folie 31a-c weist typischerweise eine Dicke D auf, die zwischen 1 µm und 1 mm liegt. Insbesondere für den Fall, dass der Bauraum sehr begrenzt ist, kann eine vergleichsweise dünne Folie 31 a-c mit einer Dicke D in der Größenordnung von wenigen Mikrometern verwendet werden. Die Beschichtung 33, die auf die erste Seite 32a der in 3a bzw. 3c gezeigten Folien 31 a,c aufgebracht ist, weist eine Dicke d zwischen 1 nm und 10 µm auf. Gleiches gilt für die jeweiligen Dicken d1, d2 der Beschichtungen 33a,b, die auf die beiden Seiten 32a,b der in 3b gezeigten Folie 31b aufgebracht sind.
Es versteht sich, dass gasbindende Bauteile in Form von Folien 31 a-c nicht nur in dem Innenraum 27 des Gehäuses 26 des Projektionssystems 10 der Projektionsbelichtungsanlage 1 angeordnet sein können, sondern auch in den Innenräumen von entsprechenden Gehäusen des Beleuchtungssystems 2, der Lichtquelle 3 oder eines Gehäuses, welches das Beleuchtungssystem 2 und das Projektionssystem 10 umgibt. Gasbindende Bauteile in Form von Folien 31 a-c können nicht nur in der in 1 dargestellten Projektionsbelichtungsanlage 1, sondern auch in anderen EUV-Lithographiesystemen eingesetzt werden, um kontaminierende gasförmige Stoffe 29 zu binden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7473908 B2 [0007]
DE 102014204658 A1 [0008]
US 20200166847 A1 [0009]
US 8382301 B2 [0010, 0029, 0047]
US 8585224 B2 [0010, 0029, 0047]

Claims

EUV-Lithographiesystem (1), umfassend: ein Gehäuse (26), mindestens ein reflektierendes optisches Element (M1 bis M6), das in einem Innenraum (27) des Gehäuses (26) angeordnet ist, mindestens ein gasbindendes Bauteil (31a-c) mit einem gasbindenden Material zur Bindung von in dem Innenraum (27) vorhandenen gasförmigen kontaminierenden Stoffen (29), dadurch gekennzeichnet, dass das gasbindende Bauteil als Folie (31a-c) ausgebildet ist.
EUV-Lithographiesystem nach Anspruch 1, bei dem die Folie (31a-c) das gasbindende Material enthält.
EUV-Lithographiesystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem auf mindestens eine Seite (32a, 32b) der Folie (31a-c) eine Beschichtung (33, 33a,b) aufgebracht ist, die das gasbindende Material enthält.
EUV-Lithographiesystem nach Anspruch 3, bei dem die Beschichtung (33, 33a,b) eine Dicke (d, d1, d2) zwischen 1 nm und 10 µm aufweist.
EUV-Lithographiesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das gasbindende Material ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Ta, Nb, Ti, Zr, Th, Ni, Ru, Rh.
EUV-Lithographiesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Folie (31a-c) eine Polymerfolie, insbesondere um eine Polyimid-Folie, oder eine Metallfolie ist.
EUV-Lithographiesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Folie (31a-c) eine Dicke (D) zwischen 1 µm und 1 mm aufweist.
EUV-Lithographiesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Folie (31 a-c) bevorzugt lösbar mit einer Oberfläche (26a) des Gehäuses (26) und/oder mit mindestens einer Oberfläche (28a) mindestens einer in dem Innenraum (27) angeordneten Komponente (28) verbunden ist.
EUV-Lithographiesystem nach Anspruch 8, bei dem auf einer Seite (32b) der Folie (31a) eine Kleberschicht (34) zur bevorzugt lösbaren Verbindung der Folie (31a) mit der Oberfläche (26a) des Gehäuses (26) und/oder mit der mindestens einen Oberfläche (28a) der mindestens einer in dem Gehäuse (26) angeordneten Komponente (28) aufgebracht ist.
EUV-Lithographiesystem nach Anspruch 8, bei dem die Folie (31 c) mit der Oberfläche (26a) des Gehäuses (26) und/oder mit der mindestens einen Oberfläche (28a) der mindestens einer in dem Gehäuse (26) angeordneten Komponente (28) durch elektrostatische Anziehung verbunden ist.
EUV-Lithographiesystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die in dem Gehäuse (26) angeordnete Komponente eine Einhausung (28) zur Kapselung eines Strahlengangs (25) des EUV-Lithographiesystems (1) bildet.