DE102021213613A1

DE102021213613A1 - Verfahren zum Aufbringen eines Getter-Materials auf eine Oberfläche eines Bauteils für ein Lithographiesystem

Info

Publication number: DE102021213613A1
Application number: DE102021213613.3A
Authority: DE
Inventors: Anastasia Gonchar; Hartmut Enkisch; Ralf Winter; Hendrik Antoni
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2021-12-01
Filing date: 2021-12-01
Publication date: 2022-09-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen eines Getter-Materials auf eine Oberfläche (24a) eines Bauteils (24) für ein Lithographiesystem, insbesondere für ein EUV-Lithographiesystem, wobei das Bauteil (24) zumindest an der Oberfläche (24a) aus einem Strukturwerkstoff besteht. Das Verfahren umfasst das Abscheiden einer das Getter-Material enthaltenden Beschichtung (25) auf die Oberfläche (24a) des Bauteils (24).

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen eines Getter-Materials auf eine Oberfläche eines Bauteils für ein Lithographiesystem, insbesondere für ein EUV-Lithographiesystem, wobei das Bauteil zumindest an der Oberfläche aus einem Strukturwerkstoff besteht.
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.
Speziell 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). Insbesondere problematisch ist hierbei das Ausgasen von Kontaminationen in Form von schädigenden chemischen Elementen oder Verbindungen aus Bauteilen, die in der Vakuum-Umgebung angeordnet sind, wenn diese Kontaminationen sich auf den Oberflächen der Spiegel anlagern. Bei den Bauteilen, aus denen diese Kontaminationen ausgasen, kann es sich beispielsweise um Konstruktionsbauteile bzw. um Strukturbauteile handeln, die ggf. eine komplexe dreidimensionale Geometrie aufweisen. Derartige Bauteile sind einem Wasserstoff-Plasma (Ionen und Radikalen) sowie ggf. EUV-Streulicht und IR-Strahlung ausgesetzt. Sie bestehen häufig aus Strukturwerkstoffen bzw. aus Konstruktionsmaterialien, die unter der Wirkung der Wasserstoff-Ionen bzw. der Wasserstoff-Radikale Kontaminationen in Form von wasserstoffflüchtigen (HIO = „hydrogen induced outgassing)“ Elementen, insbesondere in Form von Hydriden (z.B. Si, Mg-, Sn- oder Zn-Hydride), bilden.
Es ist bekannt, in der Vakuum-Umgebung, in der die Spiegel angeordnet sind, gasbindende Bauteile anzuordnen, die mindestens eine Oberfläche aus einem gasbindenden Material aufweisen, um kontaminierende Stoffe, insbesondere HIO-Verbindungen, chemisch zu binden bzw. festzuhalten, um auf diese Weise deren Anlagerung an den Oberflächen der Spiegel zu verhindern, abzuschwächen oder zu verzögern und die Lebensdauer der Spiegel bzw. der EUV-Lithographieanlage zu erhöhen.
In der US 7473908B2 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 US 7732789B2 ist eine Reinigungsanordnung für ein optisches System beschrieben, das für EUV-Strahlung ausgelegt ist. Kontaminationen, die sich auf den Oberflächen von optischen Elementen abgelagert haben, werden durch ein reaktives Gas abgelöst. Es werden auch Getter-Oberflächen bereitgestellt, die bevorzugt gegenüber den zu reinigenden Oberflächen angeordnet sind und an denen die Kontaminationen absorbiert werden. Die Getter-Oberflächen können eine Getter-Beschichtung aufweisen. Eine jeweilige Getter-Oberfläche kann auch eine Oberflächen-Struktur aufweisen, um den Flächeninhalt der Getter-Oberfläche zu erhöhen.
Das Aufbringen eines Getter-Materials auf ein Strukturbauteil, z.B. auf ein Vakuum-Bauteil, das ganz oder teilweise aus einem Strukturwerkstoff gebildet ist, ist jedoch in der Regel nicht ohne weiteres möglich, da typische Strukturwerkstoffe wie z.B. Stahl oder Aluminium beim Aufbringen eines Getter-Materials in ihren mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt werden können. Auch sind Strukturbauteile häufig dreidimensional strukturiert, was das Aufbringen des Getter-Materials erschwert.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Getter-Material möglichst effizient auf ein Bauteil aufzubringen, das zumindest an seiner Oberfläche aus einem Strukturwerkstoff besteht und ggf. dreidimensional strukturiert ist, insbesondere ohne das Bauteil hierbei zu schädigen.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, umfassend: Abscheiden einer das Getter-Material enthaltenden Beschichtung auf die Oberfläche des Bauteils.
Die Erfinder haben erkannt, dass das Aufbringen des Getter-Materials durch das Abscheiden (mindestens) einer Schicht einer Beschichtung erfolgen kann, ohne dass hierbei das Bauteil bzw. der Strukturwerkstoff geschädigt wird und die Schichtdicke und die Qualität auch bei einem dreidimensional strukturierten Bauteil angemessen sind, sofern die Prozessparameter beim Abscheiden der Beschichtung geeignet gewählt werden bzw. sofern ein geeignetes Abscheideverfahren verwendet wird.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann daher ein Getter-Material auf Bauteile in Form von Struktur- bzw. Konstruktionsbauteilen, z.B. in Form von Vakuum-Gehäusen, Trägerrahmen oder dergleichen, aufgebracht werden, ohne dass deren mechanische Eigenschaften beeinträchtigt werden. Bei der Beschichtung kann es sich um eine einzelne Schicht handeln, die das Getter-Material enthält oder die aus dem Getter-Material besteht, die Beschichtung kann aber auch zwei oder mehr Schichten aufweisen. Im letzteren Fall weist typischerweise zumindest die oberste Schicht (Deckschicht) ein Getter-Material auf bzw. besteht aus einem Getter-Material.
Bei einer Variante ist der Strukturwerkstoff ausgewählt aus der Gruppe umfassend: metallische Werkstoffe, insbesondere Aluminium-Legierungen oder nicht rostende Stähle, sowie keramische Werkstoffe.
Bei einer Variante erfolgt das Abscheiden der Beschichtung bei einer Temperatur von weniger als 200°C, bevorzugt von weniger als 160°C. Liegt die maximale Temperatur beim Abscheiden der Beschichtung bei weniger als ca. 200°C, kann eine Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften des Bauteils bzw. des Strukturwerkstoffs in der Regel vermieden werden.
Bei einer weiteren Variante weist die Beschichtung eine Deckschicht auf, die das Getter-Material enthält oder die Beschichtung besteht aus einer Deckschicht, die bevorzugt mit einer Schichtdicke abgeschieden wird, die zwischen 5 nm und 15 µm liegt. Bei der Deckschicht handelt es sich um die oberste Schicht der Beschichtung. Die Deckschicht weist somit die Grenzfläche zur Umgebung auf, in der die gasförmigen Kontaminationen enthalten sind. Es ist möglich, dass die Beschichtung nur aus der Deckschicht besteht (s.o.). Die Dicke der Deckschicht beeinflusst den Bedeckungsgrad der Oberfläche und ist in der Regel so gewählt, dass der Bedeckungsgrad der Oberfläche bei mehr als 90% liegt. Die Prozessparameter bei der Abscheidung der Deckschicht werden zudem idealerweise so gewählt, dass bei der Abscheidung keine Poren entstehen. Neben dem Bedeckungsgrad beeinflusst die Schichtdicke der Deckschicht auch die Haftung der Deckschicht auf der Oberfläche bzw. auf ggf. darunter liegenden Schichten der Beschichtung.
Bei einer weiteren Variante enthält die Deckschicht mindestens ein bevorzugt metallisches Getter-Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ni, NiP und deren Kombinationen. Diese Getter-Materialen eignen sich insbesondere zum Binden bzw. zur Anlagerung der weiter oben beschriebenen HIO-Elemente, d.h. von beispielsweise Si, Mg, Sn und/oder Zn. Die Deckschicht kann aus mindestens einem der oben genannten Getter-Materialien bestehen.
Bei einer weiteren Variante bindet das Getter-Material mindestens 1 %, bevorzugt mindestens 10% von auf die Beschichtung auftreffenden Kontaminationen, die ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend: Si, Mg, Sn, Zn. Das Getter-Material bindet in diesem Fall einen Anteil von mindestens 1% der HIO-Elemente, die auf die Oberfläche der Beschichtung auftreffen, und zwar über die gesamte Lebensdauer des Lithographiesystems, in dem das Bauteil verbaut ist. Der Nachweis kann beispielsweise mit Hilfe von Röntgenphotoelektronenspektroskopie (engl. „X-ray photoelectron spectroscopy“, XPS) erfolgen, die an der Beschichtung durchgeführt wird, wobei davon ausgegangen wird, dass die Menge der Kontaminationen an der Oberfläche bei 100% liegt.
Bei einer Variante weist die Oberfläche, auf welche die Getter-Beschichtung aufgebracht wird, einen Mittenrauwert R_a zwischen 0,1 µm und 1,0 µm auf. Ein solcher vergleichsweise niedriger Mittenrauwert kann beispielsweise erreicht werden, wenn die Oberfläche des Bauteils gedreht, gefräst, chemisch poliert, elektropoliert und/oder lasergeschweißt wird. Der Mittenrauwert bezieht sich hierbei auf die Oberfläche unmittelbar vor dem Aufbringen der Getter-Beschichtung.
Bei einer weiteren Variante umfasst das Verfahren zusätzlich: Vergrößern der Oberfläche des Bauteils (bzw. des Oberflächenanteils) vor dem Aufbringen der Getter-Beschichtung, bevorzugt um mindestens 5%, besonders bevorzugt um mindestens 20%, typischerweise durch Aufrauen der Oberfläche. Es ist günstig, wenn der Flächeninhalt der Oberfläche, auf welche die Getter-Beschichtung aufgebracht wird, möglichst groß ist, da eine größere Oberfläche die Getter-Wirkung des Bauteils erhöht. Die Vergrößerung der Oberfläche wird typischerweise durch eine Aufrauhung der Oberfläche erreicht. Eine aufgeraute Oberfläche kann zudem ggf. die Schichthaftung der Beschichtung verbessern.
Die Vergrößerung der Oberfläche bzw. das Aufrauen der Oberfläche kann beispielsweise durch eine Strukturierung der Oberfläche, durch eine Vorbehandlung der Oberfläche und/oder durch eine Beschichtung erfolgen. Die Strukturierung der Oberfläche kann beispielsweise mechanisch erfolgen, z.B. durch Schleifen, Fräsen oder durch eine mechanische Mikro-/Nanostrukturierung, aber auch durch eine Laserstrukturierung. Bei der Vorbehandlung zum Vergrößern der Oberfläche kann es sich beispielsweise um eine nasschemische Vorbehandlung oder um eine Plasma-Vorbehandlung (z.B. Plasma-Ätzen) handeln. Auch das Abscheiden einer strukturierten Beschichtung ist möglich, um den Flächeninhalt der Oberfläche zu erhöhen, bevor die eigentliche Beschichtung auf die (strukturierte) Oberfläche aufgebracht wird.
Bei einer weiteren Variante umfasst das Abscheiden der Beschichtung das Abscheiden mindestens einer Haftvermittlerschicht auf der Oberfläche des Bauteils. Das Abscheiden mindestens einer Haftvermittlerschicht, die zur Erhöhung der Haftung zwischen der Deckschicht und der Oberfläche des Bauteils dient, ist möglich, aber nicht zwingend erforderlich. Die Schichtdicke der Haftvermittlerschicht kann beispielsweise zwischen 0,1 nm und 5 µm liegen.
Bei einer Weiterbildung dieser Variante weist die Haftvermittlerschicht mindestens ein Material auf, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Cr, CrO_x, Ti, TiO_x, Ta, TaO_x, Ni, Zn und deren Kombinationen. Diese Materialien haben sich insbesondere zur Erhöhung der Haftung der weiter oben beschriebenen Getter-Materialen der Deckschicht als günstig erwiesen.
Bei einer weiteren Variante umfasst das Abscheiden der Beschichtung das Abscheiden mindestens einer Trägerschicht auf der Oberfläche des Bauteils, wobei die Trägerschicht bevorzugt zwischen der Haftvermittlerschicht und der Deckschicht abgeschieden wird. Die Funktion der Trägerschicht besteht darin, bei einer dünnen Deckschicht und einer dünnen Haftvermittlerschicht die Bedeckung der Oberfläche des Bauteils mit der Beschichtung sicherzustellen. Die Trägerschicht kann aus Oxiden, Nitriden oder Metallen, beispielsweise aus Ni oder NiP, bestehen oder diese enthalten.
Es versteht sich, dass die Beschichtung auch andere Funktionsschichten aufweisen kann, beispielsweise kann die Beschichtung Materialien oder Schichten aufweisen, die eine IR-absorbierende Funktion aufweisen.
Bei einer weiteren Variante erfolgt das Abscheiden der Beschichtung, insbesondere der Deckschicht, der Trägerschicht und/oder der Haftvermittlerschicht, durch mindestens ein Abscheidungsverfahren, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Physikalische Gasphasenabscheidung, insbesondere Magnetron-Sputtern, Ionenstrahl-Sputtern (engl. „ion beam sputter deposition“), Elektronenstrahlverdampfen (engl. „electron beam evaporation“) oder Laserstrahlverdampfen (engl. „pulsed laser deposition“), PEALD (engl. „plasma enhanced atomic layer deposition“), galvanische Abscheidung, Aufwalzen und deren Kombinationen.
Das Magnetron-Sputtern kann unter Verwendung von Gasen, z.B. von He, Ar, Kr, Xe und Mischungen derselben erfolgen. Das Magnetron-Sputtern kann im DC(Gleichspannungs)-Sputter-Modus, im HF(Hochfrequenz)-Sputter-Modus, im HiPIMS(„high power impulse magnetron sputtering“)-Modus, im Pulsed-Modus oder Kombinationen davon erfolgen.
Die Schichthaftung und die Oberflächenrauigkeit der Oberfläche der Beschichtung kann erhöht werden durch die Kombination von Depositionsmethoden, z.B. HiPIMS in der Nähe der Oberfläche des Bauteils (gute Haftung, teilweise Ionenimplantation, aber glatte Schichten) und DC-Magnetron-Sputtern in Glancing Angle Geometrie in der Nähe der Grenzfläche der Deckschicht zur Umgebung. Idealerweise wird eine Kombination der Rauigkeit der Oberfläche des Bauteils, der Schichtdicke der Beschichtung und den Prozessparametern beim Abscheiden der Beschichtung so ausgewählt, dass keine Poren entstehen und der Bedeckungsgrad > 90% ist. Bei der Rauigkeit der Oberfläche des Bauteils sind insbesondere die Peak- bzw. Spitzenhöhe und die Peak- bzw. Spitzenanzahl in lateraler Richtung relevant. Beide beeinflussen gemeinsam mit der Schichtdicke der Beschichtung und den Prozessparametern beim Abscheiden der Beschichtung die Bedeckung der Oberfläche und die Haftung der Beschichtung auf der Oberfläche.
Eine weitere Variante des Abscheidens der Beschichtung besteht im Aufwalzen einer dünnen Folie, analog zur Walzvergoldung. Die Vorteile des Aufwalzens sind eine einfache lokale Applizierbarkeit und eine gute Haftung der Beschichtung bzw. der aufgewalzten Folie an der Oberfläche des Bauteils. Die aufgewalzte Folie kann nur aus einer Schicht aus einem Getter-Material bestehen, die Folie kann aber auch eine in der Regel metallische Trägerfolie aufweisen, auf die mindestens eine Schicht mit dem Getter-Material aufgebracht ist.
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 Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
2 eine schematische Darstellung von Spitzenhöhe und Spitzenanzahl einer Oberfläche, auf die eine Getter-Beschichtung aufgebracht werden soll, sowie
3a-c schematische Darstellungen eines Bauteils, auf dessen Oberfläche eine Beschichtung aufgebracht ist, die ein Getter-Material enthält.

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.
3a-c zeigen jeweils ein Bauteil 24, das in der Projektionsbelichtungsanlage 1 von 1 verbaut ist. Bei dem Bauteil 24 handelt es sich im gezeigten Beispiel um ein Konstruktions- bzw. Strukturbauteil in Form eines Tragrahmens aus rostfreiem Stahl bzw. aus Edelstahl. Bei dem Bauteil 24 kann es sich aber auch um ein anderes Strukturbauteil handeln. Bei dem Strukturwerkstoff kann es sich alternativ um eine Aluminium-Legierung oder um einen keramischen Werkstoff handeln. Das Bauteil 24 hat eine komplexe dreidimensionale Geometrie.
Das Bauteil 24, von dem in 3a-c ein Detail gezeigt ist, weist eine Oberfläche 24a auf, auf die eine Beschichtung 25 aufgebracht ist, die ein Getter-Material enthält. Bei den in 3a,b gezeigten Beispielen besteht die Beschichtung aus einer Deckschicht 25, die das Getter-Material enthält. Bei dem in 3c gezeigten Beispiel weist die Beschichtung 25 eine Deckschicht 26 sowie eine zwischen der Deckschicht 26 und der Oberfläche 24a des Bauteils 24 angeordnete Haftvermittlerschicht 27 auf. Zwischen der Haftvermittlerschicht 27 und der Deckschicht 26 ist bei dem in 3c gezeigten Beispiel eine Trägerschicht 28 angeordnet.
Bei den Kontaminationen, die mit Hilfe des in der Deckschicht 25 enthaltenen Getter-Materials gebunden werden, handelt es sich insbesondere um so genannte HIO-Elemente, z.B. um Si, Mg, Sn, Zn. Das Getter-Material, welches diese Arten von Kontaminationen bindet, ist typischerweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ni, NiP und deren Kombinationen. Die Haftvermittlerschicht 27 weist im gezeigten Beispiel mindestens ein Material auf, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Cr, CrO_x, Ti, Ta, TaO_x, Ni, Zn und deren Kombinationen. Die Trägerschicht 28 kann beispielsweise mindestens ein Material aufweisen, bei dem es sich um ein Oxid, Nitrid oder ein Metall handelt, beispielsweise um Ni oder um NiP.
Die Dicke der Haftvermittlerschicht 27 kann z.B. zwischen 0,1 nm und 5 µm liegen und liegt im gezeigten Beispiel, bei der die Haftvermittlerschicht 27 aus Zn gebildet ist, bei 500 nm. Bei dem Material der Deckschicht 26 handelt es sich im gezeigten Beispiel um Pt mit einer Dicke von ca. 100 nm. Die Trägerschicht 28 besteht bei dem in 3c gezeigten Beispiel aus Ni und diese weist eine Dicke von ca. 2 µm auf.
Bei dem hier beschriebenen Bauteil 24, das zumindest an der Oberfläche 24a aus einem Strukturwerkstoff besteht, besteht das Problem, dass ein solcher Strukturwerkstoff sensitiv auf hohe Temperaturen reagiert: Die mechanischen Eigenschaften des Strukturwerkstoffs werden beeinträchtigt, wenn dieser hohen Temperaturen ausgesetzt wird. Dies ist bei Edelstahl bzw. bei rostfreiem Stahl in der Regel bei Temperaturen von mehr als ca. 200°C und bei AI-Legierungen in der Regel bei Temperaturen von mehr als ca. 160°C der Fall. Es ist daher günstig bzw. erforderlich, dass das Abscheiden der Beschichtung 25 bei einer Temperatur von weniger als 200°C, bevorzugt von weniger als 160°C erfolgt. Um die weiter oben angegebenen Temperaturen nicht zu überschreiten bzw. um die mechanischen Eigenschaften des Bauteils 24 nicht zu beeinträchtigen, ist es erforderlich, die Prozessparameter bei der Abscheidung der Beschichtung 25 und insbesondere das Abscheideverfahren geeignet zu wählen.
Das Abscheiden der Beschichtung 25, insbesondere der Deckschicht 26 und ggf. der Haftvermittlerschicht 27 erfolgt daher bevorzugt durch mindestens ein Abscheidungsverfahren, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Physikalische Gasphasenabscheidung, insbesondere Magnetron-Sputtern, lonenstrahl-Sputtern, Elektronenstrahlverdampfen oder Laserstrahlverdampfen, PEALD, galvanische Abscheidung, Aufwalzen und deren Kombinationen. Diese Abscheideverfahren ermöglichen die Abscheidung der Beschichtung 25 bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen.
Wie weiter oben beschrieben wurde, enthält die Deckschicht 25, 26 das Getter-Material bzw. diese besteht aus dem Getter-Material. Das Getter-Material ermöglicht es, Kontaminationen, die in der Umgebung des Bauteils 24 in der Projektionsbelichtungsanlage 1 vorhanden sind, an der Oberfläche 25a der Beschichtung 25 zu binden.
Mit Hilfe eines derartigen Getter-Materials bzw. der Beschichtung 25 kann typischerweise mindestens 1%, in der Regel können mindestens 10% der auf die Oberfläche 25a der Beschichtung 25 auftreffenden Si-, Mg-, Sn- und Zn-Kontaminationen gebunden werden, und zwar idealerweise über die gesamte Lebensdauer der Projektionsbelichtungsanlage 1, d.h. es tritt während der gesamten Lebensdauer keine Sättigung der Oberfläche 25a der Beschichtung 25 des Bauteils 24 mit den angelagerten Kontaminationen auf.
Um dies zu erreichen, sollte die Beschichtung 25 einen möglichst hohen Bedeckungsgrad der Oberfläche 24a des Bauteils 24 aufweisen, der typischerweise bei mehr als 90% liegen sollte. Die Bedeckung bzw. der Bedeckungsgrad hängt von der Schichtdicke D ab, mit der die Beschichtung 25, genauer gesagt die Deckschicht 26, auf die Oberfläche 24a aufgebracht wird.
Bei den in 3a-c gezeigten Beispielen liegt die Schichtdicke D der Deckschicht 25, 26, in einem Wertebereich zwischen 5 nm und 15 µm. Die Bedeckung der Oberfläche 24a mit der Beschichtung 25 hängt neben der Schichtdicke D auch von den Rauhigkeitseigenschaften der Oberfläche 24a, insbesondere von der Spitzenhöhe (Peak-to-Valley) sowie von der Spitzenanzahl ab (vgl. 2). Eine große Spitzenhöhe in Kombination mit einer großen Spitzenanzahl führt in der Regel zu einer reduzierten Bedeckung der Oberfläche 24a mit der Beschichtung 25, wie anhand von 3b zu erkennen ist, in der die Schichtdicke der Beschichtung 25 in den Tälern zwischen zwei benachbarten Spitzen deutlich reduziert ist. Die Haftung der Beschichtung 25 auf der Oberfläche 24a des Bauteils 24 hängt von der Spitzenhöhe ab und nimmt mit zunehmender Spitzenhöhe zu. Bei dem in 3c gezeigten Beispiel, bei dem die Spitzenhöhe der Oberfläche 24a vergleichsweise gering ist, ist daher zwischen der Deckschicht 26 und der Oberfläche 24a die weiter oben beschriebene Haftschicht 27 aufgebracht.
In der Regel ist es vorteilhaft, wen die Oberfläche 24a, auf welche die Beschichtung 24 aufgebracht wird, vor der Strukturierung (s.u.) einen Mittenrauwert R_a zwischen 0,1 µm und 1,0 µm aufweist. Ein solcher vergleichsweise niedriger Mittenrauwert R_a kann beispielsweise erreicht werden, wenn die Oberfläche 24a des Bauteils 24 gedreht, gefräst, elektropoliert und/oder lasergeschweißt wird.
Zur Verstärkung der Getter-Wirkung ist es günstig, wenn die Oberfläche 24a des Bauteils 24 einen möglichst großen Flächeninhalt aufweist, da hierdurch auch der Flächeninhalt der Oberfläche 25a der Beschichtung 25 sich vergrößert und mehr Kontaminationen an der Oberfläche 25a der Beschichtung 25 gebunden werden können. Es ist daher günstig, die Oberfläche 24a des Bauteils 24 vor dem Aufbringen der Getter-Beschichtung 25, bevorzugt um mindestens 5%, besonders bevorzugt um mindestens 20%, zu vergrößern.
Für die Vergrößerung der Oberfläche 24a wird die Oberfläche 24a typischerweise aufgeraut. Das Aufrauen der Oberfläche 24a kann durch eine Strukturierung der Oberfläche 24a, durch eine Vorbehandlung der Oberfläche 24a und/oder durch das Aufbringen einer strukturierten Beschichtung erfolgen. Die Strukturierung der Oberfläche 24a kann beispielsweise mechanisch erfolgen, z.B. durch Schleifen, Fräsen oder durch eine mechanische Mikro-/Nanostrukturierung, aber auch durch eine Laserstrukturierung. Bei der Vorbehandlung zum Vergrößern der Oberfläche 24a kann es sich beispielsweise um eine nasschemische Vorbehandlung oder um eine Plasma-Vorbehandlung (z.B. Plasma-Ätzen) handeln. Auch das Abscheiden einer strukturierten Beschichtung ist möglich, um den Flächeninhalt der Oberfläche zu erhöhen, bevor die eigentliche Beschichtung auf die (strukturierte) Oberfläche bzw. Beschichtung aufgebracht wird.
Es versteht sich, dass die Beschichtung 25 nicht nur die weiter oben beschriebene Deckschicht 26 und ggf. die Haftvermittlerschicht 27 aufweist, sondern auch weitere Schichten aufweisen kann. Beispielsweise kann bei der Beschichtung 25 noch die weiter oben beschriebene Trägerschicht 28 zum Einsatz kommen. Auch kann es sich um eine Mehrlagen-Beschichtung handeln, bei der sich metallische Schichten aus einem Getter-Material und Schichten aus einem Oxid des jeweiligen metallischen Getter-Materials abwechseln.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7473908 B2 [0005]
US 7732789 B2 [0006]

Claims

Verfahren zum Aufbringen eines Getter-Materials auf eine Oberfläche (24a) eines Bauteils (24) für ein Lithographiesystem, insbesondere für ein EUV-Lithographiesystem (1), wobei das Bauteil (24) zumindest an der Oberfläche (24a) aus einem Strukturwerkstoff besteht, umfassend: Abscheiden einer das Getter-Material enthaltenden Beschichtung (25) auf die Oberfläche (24a) des Bauteils (24).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Strukturwerkstoff ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Metallische Werkstoffe, insbesondere Aluminium-Legierungen oder rostfreier Stahl, sowie keramische Werkstoffe.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Abscheiden der Beschichtung (25) bei einer Temperatur von weniger als 200°C, bevorzugt von weniger als 160°C erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Beschichtung eine Deckschicht (26) aufweist oder aus einer Deckschicht (25) besteht, die das Getter-Material enthält und die bevorzugt mit einer Schichtdicke (D) abgeschieden wird, die zwischen 5 nm und 15 µm liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Deckschicht (25, 26) mindestens ein bevorzugt metallisches Getter-Material enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ni, NiP und deren Kombinationen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Getter-Material mindestens 1 %, bevorzugt mindestens 10% von auf eine Oberfläche (25a) der Beschichtung (25) auftreffenden Kontaminationen bindet, die ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend: Si, Mg, Sn, Zn.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Oberfläche (24a), auf welche die Beschichtung (24) aufgebracht wird, einen Mittenrauwert R_a zwischen 0,1 µm und 1,0 µm aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: Vergrößern der Oberfläche (24a) des Bauteils (24) vor dem Aufbringen der Getter-Beschichtung (25), bevorzugt um mindestens 5%, besonders bevorzugt um mindestens 20%, insbesondere durch Aufrauen der Oberfläche (24a).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Abscheiden der Beschichtung (25) das Abscheiden mindestens einer Haftvermittlerschicht (27) auf der Oberfläche (24a) des Bauteils (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Haftvermittlerschicht (27) mindestens ein Material aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Cr, CrO_x, Ti, TiOx, Ta, TaO_x, Ni, Zn und deren Kombinationen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Abscheiden der Beschichtung (25) das Abscheiden mindestens einer Trägerschicht (28) auf der Oberfläche (24a) des Bauteils (24) umfasst, wobei die Trägerschicht (28) bevorzugt zwischen der Haftvermittlerschicht (27) und der Deckschicht (26) abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Abscheiden der Beschichtung (25), insbesondere der Deckschicht (26), der Trägerschicht (28) und/oder der Haftvermittlerschicht (27), durch mindestens ein Abscheidungsverfahren erfolgt, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Physikalische Gasphasenabscheidung, insbesondere Magnetron-Sputtern, lonenstrahl-Sputtern, Elektronenstrahlverdampfen oder Laserstrahlverdampfen, PEALD, galvanische Abscheidung, Aufwalzen und deren Kombinationen.