DE102021214980A1

DE102021214980A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abtragen von Material und optische Anordnung

Info

Publication number: DE102021214980A1
Application number: DE102021214980.4A
Authority: DE
Inventors: Sandro Hoffmann; Lena Grimmelsmann
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2022-12-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtragen von Material, umfassend: Bestrahlen einer Oberfläche (25a) einer Beschichtung (25), die zur Reflexion von EUV-Strahlung (16) ausgebildet ist, mit einem gepulsten Laserstrahl (38) zum Abtragen des Materials, wobei der gepulste Laserstrahl (38) zum Abtragen des Materials scannend über die Oberfläche (25a) der Beschichtung geführt wird. Beim Bestrahlen der Oberfläche (25a) werden wahlweise Bestrahlungsparameter (Φ, λ, τ, N, β, ...) zum Abtragen von Material in Form von Verschmutzungen von der Oberfläche der Beschichtung, insbesondere ohne ein Abtragen des Materials der Beschichtung, oder Bestrahlungsparameter (Φ, λ, τ, N, β, ...) zum Abtragen des Materials der Beschichtung eingestellt. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung (33) zum Abtragen von Material sowie eine optische Anordnung, die mindestens eine solche Vorrichtung (33) umfasst.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtragen von Material, umfassend: Bestrahlen einer Oberfläche einer Beschichtung, die zur Reflexion von EUV-Strahlung ausgebildet ist, mit einem gepulsten Laserstrahl zum Abtragen von Material, wobei der gepulste Laserstrahl zum Abtragen des Materials scannend über die Oberfläche der Beschichtung geführt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Abtragen von Material, umfassend: eine Halterung zur Aufnahme eines optischen Elements, das eine Beschichtung aufweist, die zur Reflexion von EUV-Strahlung ausgebildet ist, eine Laserquelle zur Erzeugung eines gepulsten Laserstrahls zum Bestrahlen einer Oberfläche der Beschichtung, sowie eine Scannereinrichtung zur scannenden Führen des gepulsten Laserstrahls über die Oberfläche der Beschichtung zum lokalen Abtragen des Materials. Die Erfindung betrifft zudem eine optische Anordnung, insbesondere ein EUV-Lithographiesystem, die mindestens eine solche Vorrichtung sowie mindestens ein optisches Element aufweist, das in der Halterung der Vorrichtung aufgenommen ist.
Die Erzeugung von Strahlung bzw. von Licht bei Wellenlängen im EUV-Wellenlängenbereich zwischen ca. 5 nm und ca. 30 nm erfolgt bei typischen Projektionsbelichtungsanlagen für die EUV-Lithographie durch die Fokussierung eines leistungsstarken Laserstrahls auf Zinntropfen in einer Restgasatmosphäre innerhalb einer Vakuumkammer. Bei der Bestrahlung wird ein hochionisiertes Plasma erzeugt, das u.a. Licht im EUV-Wellenlängenbereich erzeugt. Das EUV-Licht wird von optischen Elementen reflektiert, die auch als EUV-Spiegel bezeichnet werden. Die EUV-Strahlung durchläuft in der Projektionsbelichtungsanlage eine Beleuchtungsoptik zur Beleuchtung einer Struktur auf einer Maske, die auf ein lichtempfindliches Substrat in Form eines Wafers abgebildet wird, wobei Strukturen mit Strukturbreiten im Nanometer-Bereich erzeugt werden. Die Reflektivität der optischen Elemente wird durch eine Beschichtung gewährleistet, die zur Reflexion von EUV-Strahlung ausgebildet ist. Eine solche Beschichtung umfasst typischerweise ein reflektierendes Mehrschicht-System, das alternierende Schichten mit hohem und niedrigem Brechungsindex aufweist. Auf das reflektierende Mehrschicht-System ist in der Regel eine Schutzschicht oder ein Schutzschichtsystem aufgebracht, um die empfindlichen Schichten des reflektierenden Mehrschicht-Systems vor den Einflüssen der EUV-Lichtquelle zu schützen, beispielsweise vor Schäden und Degradation durch Partikel, Ionen, Strahlung und Zinn.
Insbesondere das zur Erzeugung von EUV-Strahlung verwendete Zinn kann sich auf der Oberfläche der Beschichtung, in der Regel der Schutzschicht, abscheiden und zu einer Verringerung der EUV-Reflektivität des optischen Elements führen. Die Abscheidung des Zinns kann in Form eines flächigen dünnen Films oder, insbesondere auf optischen Elementen in oder in der Nähe der EUV-Lichtquelle, beispielsweise auf einem Kollektorspiegel, in Form von verschieden großen Zinn-Tropfen erfolgen. Es versteht sich, dass die Abscheidung von Zinn auch auf anderen EUV-Optiken bzw. EUV-Spiegeln erfolgen kann als auf dem Kollektorspiegel. Die nachfolgend in Bezug auf den Kollektorspiegel getroffenen Aussagen treffen daher in der Regel auch auf die anderen EUV-Optiken zu.
Aufgrund der hohen Herstellungskosten der optischen Elemente, die zur Reflexion der EUV-Strahlung dienen, ist ein Reinigungsverfahren zur Entfernung von Zinn und von anderen kontaminierenden Stoffen ohne einen Angriff der darunterliegenden Schichten einer EUV-Beschichtung von großer Bedeutung.
Aus der US 9073098 B2 oder der US 2020/0073250 A1 ist es bekannt, nasschemische Prozesse zur Entfernung bestimmter Schichten, z.B. von Zinn-Schichten, von einem Kollektorspiegel zu nutzen. Nasschemische Prozesse haben jedoch den Nachteil, dass die obenliegenden Schichten der Beschichtung entweder chemisch inert gegenüber den verwendeten Reinigungsmitteln bzw. Ätz-Lösungen sein müssen oder sich rückstandsfrei und ohne Schäden ablösen lassen müssen. Darüber hinaus kann mittels Nasschemie nur schwierig eine lokale Entfernung von Verunreinigungen erreicht werden und eine Anpassung der Ätzrate ist ebenfalls nur global möglich. Dadurch kann, am Beispiel des Kollektorspiegels, insbesondere nur dann eine gleichzeitige Entfernung großer Zinn-Tropfen und dünner Filme erfolgen, wenn die darunterliegenden Schichten nahezu völlig inert gegenüber dem verwendeten Reinigungsmittel sind und keine Defekte aufweisen, was in der Realität üblicherweise nicht der Fall ist.
In der WO 2019/091708A1 ist ein Reinigungsverfahren beschrieben, bei dem eine Kontamination zunächst oxidiert und nachfolgend mechanisch mittels eines Strahlprozesses abgetragen wird, wobei in dem Strahlprozess CO₂-Schnee über die Kontamination geleitet wird. Der große Vorteil der Durchführung eines Strahlprozesses besteht in der Unabhängigkeit vom Material der obersten Schichten der Beschichtung. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, dass Zinn mechanisch entfernt wird und es zu einem Abreißen und somit zu einer Schädigung der Schichten kommen kann, wenn die mechanische Stabilität nicht gegeben ist.
In der WO 2019/091708 A1 ist auch beschrieben, dass das Oxidieren der Kontamination durch ein Plasma erfolgen kann. Auch ein in dem Artikel „Tin removal from extreme ultraviolet collector optics by inductively coupled plasma reactive ion etching“, H. Shin et al., Journal of Vacuum Science & Technology A 26, 389 (2008), beschriebener Trockenreinigungsprozess nutzt Plasmaquellen, um das abgeschiedene Zinn von einer Oberfläche eines Kollektorspiegels zu entfernen. Bei der Plasmareinigung kann zwischen einem physikalischen und einem chemischen Plasmaprozess unterschieden werden. Beim physikalischen Prozess kommt es zu einem mehr oder weniger gleichmäßigen Abtrag, so dass ein gezielter Abtrag nicht möglich ist und zudem die Schutzschicht, die auf das reflektierende Mehrschicht-System aufgebracht ist, ebenfalls teilweise entfernt wird. Im Gegensatz dazu erfolgt bei einem chemischen Plasmaprozess ein gezielter Angriff des Zinns, wobei in diesem Fall die Stabilität der Schutzschicht und der die EUV-Strahlung reflektierenden Schichten von großer Bedeutung ist. Zudem lassen sich beide Prozesse nur global, d.h. für die gesamte Oberfläche des optischen Elements anwenden. Insbesondere können aufgrund des Strahldurchmessers (bei der Plasma-Reinigung in der Größenordnung von Zentimetern) kleine Defekte (mit Durchmessern in der Größenordnung von Mikrometern) nicht selektiv ausgelassen werden.
In der US 2010/0192973 A1 sind eine EUV-Lichtquelle und ein Reinigungsverfahren beschrieben, bei denen eine Laser-Reinigungseinrichtung einen gepulsten Reinigungs-Laserstrahl emittiert und eine Steuerungseinrichtung eine Bestrahlungsposition des Reinigungs-Laserstrahls steuert, um Verschmutzungen zu entfernen, die sich auf einer Oberfläche einer Komponente, beispielsweise eines EUV-Kollektorspiegels, abgeschieden haben. Bei dem Verfahren soll ein gepulster Laserstrahl, der eine geringe Pulsdauer von einigen Zehn Nanosekunden oder weniger aufweist, die Verunreinigungen von der Oberfläche entfernen. Beim Scannen der Oberfläche kann die Steuerungseinrichtung gleichzeitig auch die Flächenenergiedichte (Fluenz) einstellen, damit diese in einem vorgegebenen Bereich liegt und eine Zerstör- bzw. Ablationsschwelle für eine Mo/Si-Mehrlagenbeschichtung nicht überschreitet. Die Positionen der Kontaminationen an der Oberfläche können detektiert werden und es kann eine Bestrahlungsposition gewählt werden, die mit der Position der Kontamination übereinstimmt. Die Reinigung des EUV-Kollektorspiegels kann in-situ und sogar während des Betriebs der EUV-Lichtquelle erfolgen, es ist aber auch möglich, dass der Kollektorspiegel für die Reinigung in eine Reinigungskammer verbracht wird, die Teil einer Projektionsbelichtungsanlage ist.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtragen von Material und eine optische Anordnung mit einer solchen Vorrichtung bereitzustellen, die ein selektives Abtragen von Material ohne eine ungewollte Schädigung der Beschichtung ermöglichen.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem beim Bestrahlen der Oberfläche wahlweise Bestrahlungsparameter zum Abtragen von Material in Form von Verschmutzungen an der Oberfläche der Beschichtung, insbesondere ohne Abtragen des Materials der Beschichtung, oder zum (selektiven) Abtragen des Materials der Beschichtung eingestellt werden. Beim Abtragen des Materials der Beschichtung wird nicht die gesamte Beschichtung abgetragen, sondern es werden gezielt einzelne Schichten ganz oder teilweise, d.h. in einem oder in mehreren Teilbereichen, abgetragen.
Die Erfinder haben erkannt, dass die Reflektivität einer Beschichtung zur Reflexion von EUV-Strahlung, die auf ein reflektierendes optisches Element (nachfolgend auch: EUV-Spiegel) aufgebracht ist, nicht nur durch Verschmutzungen, insbesondere durch Sn-Verschmutzungen, reduziert wird, wie dies in der US 2010/0192973 A1 beschrieben ist, sondern auch durch Schichtschäden, d.h. durch Defekte in der Beschichtung selbst, die ebenfalls beim Betrieb des optischen Elements entstehen. Bei der Korrektur der dieser Schäden, die einen weiteren Betrieb des optischen Elements einschränken könnten, ist es typischerweise erforderlich, auch das Material der Beschichtung lokal oder flächig abzutragen. Ein selektiver Abtrag des Materials der Beschichtung kann ggf. auch erfolgen, um Verunreinigungen zu entfernen, die sich auf der Oberfläche der Beschichtung abgelagert haben und die nicht oder nicht leicht abzutragen sind. Um ein Abtragen zu erleichtern, kann die Beschichtung in diesem Fall beispielsweise eine Opferschicht aufweisen, wie weiter unten näher beschrieben wird. In der US 2010/0192973 A1 wird demgegenüber vorgeschlagen, die Bestrahlungsparameter, genauer gesagt die Flächenenergiedichte, stets so zu wählen, dass kein Abtrag der Mo/Si-Mehrlagenbeschichtung erfolgt.
Bei einer Variante sind die Bestrahlungsparameter beim Bestrahlen der Oberfläche ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Flächenenergiedichte des gepulsten Laserstrahls auf der Oberfläche der Beschichtung, Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls, Pulsdauer des gepulsten Laserstrahls, Pulsanzahl des gepulsten Laserstrahls (pro Zeiteinheit), Einfallswinkel des gepulsten Laserstrahls auf die Oberfläche der Beschichtung, Strahlprofil des gepulsten Laserstrahls (Gauß-Profil, Top Hat-Profil, ...), und Strahldurchmesser.
Bei der Laserablation findet ein Materialabtrag statt, wenn die Laserfluenz bzw. die Flächenenergiedichte Φ des gepulsten Laserstrahls an der Oberfläche eines Materials die materialspezifische Ablationsschwelle Ft_h(λ, τ ,N,... ) überschreitet, wobei λ die Laserwellenlänge, τ die Pulsdauer und N die Anzahl der an einer jeweiligen Bestrahlungsposition eingestrahlten Laserpulse bezeichnen (s.o.). Dies ist im Allgemeinen der Fall, wenn die Dichte freier Elektronen ρ_e einen kritischen Wert ρ_e,crit(ω) erreicht, der wie folgt definiert ist: $ρ_{e, c r i t} (ω) = \frac{ω^{2} m_{e} ε_{0}}{e},$
wobei ω die Kreisfrequenz, m_e die Elektronenmasse, ε₀ die elektrische Feldkonstante und e die Elementarladung bezeichnen. Die kritische Elektronendichte ρ_e,crit(ω) ist materialunabhängig, die zu deren Erzeugung benötigte Fluenz bzw. Flächenenergiedichte Φ_th ist hingegen materialabhängig.
Die materialspezifische Ablationsschwelle F_th wird durch nachfolgende Effekte verändert:

Bei Multiphotonen-Absorption (bei Materialien in Form von Halbleitern und Dielektrika) nimmt die Ablationsschwelle F_th mit kleiner werdender Pulsdauer τ wie folgt ab: $F_{t h} \sim τ^{\frac{m - 1}{m}},$
wobei m = 1 den Fall der linearen Absorption bezeichnet.

Bei dünnen Schichten mit Dicken in der Größenordnung von Nanometern steigt die Ablationsschwelle F_th linear mit der Schichtdicke bis zur thermalen Diffusionslänge an und ist ab dieser Länge konstant.
Die Ablationsschwelle F_th hängt auch von der Pulszahl N ab und verringert sich aufgrund von Materialermüdung gemäß folgender Formel: $F_{t h} = F_{t h} (1) N^{ς - 1},$
wobei F_th(1) die Ablationsschwelle bei einem Puls und ζ einen materialabhängigen Exponenten bezeichnet, der die Stärke der akkumulierten Materialbelastung beschreibt und für den gilt: ζ ∈ [0,1]. Der Exponent ζ ist für Metalle größer als für Dielektrika. Eine Erhöhung der Pulszahl N kann daher zur Steuerung der Selektivität beim Abtrag z.B. von Sn-Verunreinigungen beitragen.
Um einen Materialabtrag eines bestimmten Materials herbeizuführen, kann daher als Bestrahlungsparameter ein geeignet großer Wert der Flächenenergiedichte als Bestrahlungsparameter eingestellt werden und/oder die Bestrahlungsparameter, welche die materialspezifische Ablationsschwelle Ft_h(A, τ ,N,...) beeinflussen, d.h. insbesondere die Wellenlänge λ, die Pulsdauer τ oder die Pulsanzahl N, können so gewählt werden, dass bei einem bestimmten Material ein Materialabtrag herbeigeführt werden kann. Da die Ablationsschwelle F_th materialspezifisch ist, kann durch eine geeignete Wahl der Bestrahlungsparameter in der Regel auch erreicht werden, dass selektiv nur ein Material abgetragen wird, ohne dass ein anderes, in der Regel unter diesem befindliches Material ebenfalls abgetragen wird. Neben den oben beschriebenen Bestrahlungsparametern wird die Ablationsschwelle indirekt auch vom Einfallswinkel und vom Strahlprofil sowie vom Strahldurchmesser des gepulsten Laserstrahls beeinflusst.
Für eine geeignete Festlegung der Bestrahlungsparameter kann auf Modelle für Ablationsmechanismen zurückgegriffen werden, aus denen die materialspezifische Ablationsschwelle bestimmt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die materialspezifische Ablationsschwelle durch Versuche bestimmt werden. Es hat sich gezeigt, dass die folgenden Ablationsmechanismen bei Metallen bzw. bei Halbleitern und Dielektrika dominieren:

Bei Metallen erfolgt die Energieabsorption primär durch freie Leitungselektronen. Nach der Anregung wird ein Nichtgleichgewichtszustand erzeugt, bei dem den angeregten Elektronen und dem Atomgitter zwei unterschiedliche Temperaturen zugeordnet werden können. Wenn die Anregungspulsdauer τ deutlich kleiner ist als die Zeit des Energieübertrags zwischen dem Elektronensystem und dem Festkörper (athermischer Prozess), führen die hohen Elektronentemperaturen (ca. 10⁵ K bei Ultrakurzpulsen) zu lokalen Zugspannungen („Elektronendruck“) und anschließender Materialausdehnung, die ab einem gewissen Wert zur Ablation führt. Aufgrund der elektronischen Bandlücke und der somit im nicht angeregten Zustand geringeren Anzahl an freien Elektronen im Leitungsband ist die Ablationsschwelle F_th für Metalle in der Regel niedriger als für Halbleiter oder Dielektrika, da bei letzteren zusätzlich die Bandlücke überwunden werden muss.

Bei Halbleitern und bei Dielektrika ist eine photoelektrische Erzeugung von freien Elektronen im Leitungsband notwendig (direkt durch ausreichende Energie oder durch Multiphotonenabsorption). Die Elektronendichte erhöht sich bei Ultrakurzpuls-Laserstrahlung zusätzlich durch Stoßionisation (lawinenartig, daher auch Avalanche-Ionisation), bis die kritische freie Elektronendichte erreicht ist und ein optischer Durchbruch (laser induced breakdown) stattfindet, der zur Ablation führt.
Bei einer Variante umfasst das Verfahren: Optisches Erfassen der Oberfläche der Beschichtung zum Detektieren von Verschmutzungen auf der Oberfläche der Beschichtung und/oder von Schichtschäden in der Beschichtung. Bei dem Verfahren erfolgt in der Regel eine optische Erfassung der Oberfläche der Beschichtung, typischerweise mit Hilfe eines ortsauflösenden Detektors, beispielsweise einer Kamera, insbesondere einer HD-Kamera, ggf. in Kombination mit Reflektometrie bzw. mit einem Reflektometer. Die optische Erfassung der Oberfläche ermöglicht es typischerweise, zwischen Verunreinigungen, die sich auf der Oberfläche der Beschichtung abgelagert haben, und Schichtschäden zu unterscheiden, bei denen es sich in der Regel um Löcher in der reflektierenden Beschichtung, insbesondere in der Schutzschicht, aber ggf. auch in darunterliegenden Schichten des reflektierenden Mehrschicht-Systems handelt. Die Erfassung der Oberfläche ermöglicht es in der Regel auch, Schichtschäden, z.B. Löcher, zu erkennen, in denen sich Verunreinigungen in Form einer (dünnen) Sn-Schicht abgelagert haben.
Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es für die Entfernung der Verschmutzungen und für die Korrektur der Schichtschäden erforderlich, unterschiedliche Bestrahlungsparameter zu verwenden: Bei der Entfernung der Verschmutzungen soll typischerweise der Abtrag von Material der Beschichtung verhindert werden, d.h. es soll nur das Material der Verschmutzungen, aber nicht das Material der darunterliegenden Beschichtung abgetragen werden. Bei der Korrektur der Schichtschäden, die einen weiteren Betrieb des optischen Elements ggf. einschränken könnten, sollte hingegen das Material der Beschichtung lokalisiert oder ggf. flächig abgetragen werden, wobei insbesondere einzelne Schichten der Beschichtung selektiv vollständig entfernt werden können, ohne hierbei die darunterliegenden Schichten zu beschädigen. Die abgetragene Schicht bzw. die abgetragenen Schichten können ggf. in einem nachfolgenden Beschichtungsprozess erneut aufgebracht werden, um das optische Element bzw. die Beschichtung wiederaufzubereiten, d.h. die beschädigte(n) Schicht(en) werden erneuert.
Bei einer weiteren Variante werden beim Bestrahlen der Oberfläche zum Entfernen der Verschmutzungen Bestrahlungsparameter eingestellt, bei denen eine Ablationsschwelle des Materials der Verschmutzungen überschritten wird und eine Ablationsschwelle mindestens einer unter den Verschmutzungen befindlichen Schicht der Beschichtung, insbesondere aller Schichten der Beschichtung, nicht überschritten wird. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es in der Regel günstig, wenn die Verschmutzungen, insbesondere Sn-Verschmutzungen, selektiv abgetragen werden, ohne das Material der Beschichtung abzutragen. Zu diesem Zweck kann es ausreichend sein, wenn die Ablationsschwelle der unmittelbar unter den Verschmutzungen befindlichen Schicht nicht überschritten wird, bei der es sich beispielsweise um die Schutzschicht der Beschichtung handeln kann.
Es ist aber in der Regel günstig, wenn die Bestrahlungsparameter so eingestellt werden, dass die Ablationsschwellen aller Schichten bzw. aller in der Beschichtung vorhandenen Schicht-Materialien nicht überschritten werden. Bei den Schichtmaterialien des reflektierenden Mehrschicht-Systems handelt es sich bei einer Betriebswellenlänge des optischen Elements von ca. 13,5 nm um Molybdän und Silizium, bei anderen Betriebswellenlängen können aber andere Schichtmaterialien verwendet werden. Bei dem Material der Schutzschicht kann es sich beispielsweise um ein Material handeln, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: amorphes Silizium (aSi), Silizium (Si), Nickelphosphor (Ni:P), Metalle, insbesondere aus der Gruppe Titan (Ti), Platin (Pt), Gold (Au), Aluminium (AI), Nickel (Ni), Kupfer (Cu), Kobalt (Co), Iridium (Ir), Silber (Ag), Tantal (Ta), Wolfram (W), Palladium (Pd), Ruthenium (Ru) sowie deren Legierungen; Oxide, insbesondere aus der Gruppe Siliziumdioxid (SiO₂), Aluminiumoxid (AlO_x), Titanoxid (TiO_x), Tantaloxid (TaO_x), Nioboxid (NbO_x), Zirkonoxid (ZrO_x) Hafniumoxid (HfO_x), Chromoxid (CrO_x), Carbide, Boride, Nitride, Silizide und deren Kombinationen (z.B. Mischoxide, Keramiken, Gläser, Glaskeramiken, Verbundstoffe). Die Schutzschicht kann aus einer einzelnen Lage gebildet sein, es ist aber auch möglich, dass die Schutzschicht selbst eine Mehrlagen-Beschichtung bildet, die zwei oder mehr Lagen aus unterschiedlichen Materialien aufweist.
Bei einer Weiterbildung dieser Variante werden beim Entfernen der Verschmutzungen die Bestrahlungsparameter in Abhängigkeit von einer Dicke der Verschmutzungen verändert. Das weiter oben beschriebene optische Erfassen der Oberfläche („mapping“) kann während des Abtragens von Material, insbesondere während des Entfernens der Verschmutzungen, durchgeführt werden, um eine (Rest-)Dicke der abzutragenden Verschmutzungen zu erkennen. Für den Fall, dass die Verschmutzungen eine hohe (Rest-)Dicke aufweisen, können die Bestrahlungsparameter für einen optimalen, schnellen und ggf. lokalen Abtrag der Verschmutzungen optimiert werden, wobei nicht zwangsweise die beste Selektivität gegenüber den Schichten der Beschichtung erforderlich ist. Die Ablation wird verlangsamt, wenn die verbleibende Dicke der Verschmutzungen sich verringert und nur noch wenige Nanometer aufweist, was bei der optischen Erfassung anhand der zunehmenden Reflektivität der Beschichtung erkannt werden kann. Die Verlangsamung bzw. die Verringerung der Abtragsrate ist günstig, da mit abnehmender Dicke der Verunreinigungen die Eindringtiefe des gepulsten Laserstrahls in die darunterliegenden Schichten der Beschichtung entsprechend zunimmt. Es versteht sich, dass zum Entfernen von lokalen Verschmutzungen in Form von groben Partikeln, beispielsweise von Zinn-Partikeln, ein lokaler Abtrag von Material im Bereich des jeweiligen Partikels erfolgt, während beim Entfernen von flächigen Verschmutzungen, beispielsweise in Form einer dünnen Schicht der Verschmutzungen, ein flächiger Abtrag erfolgt. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es beim Abtragen der dünnen Verunreinigungsschicht typischerweise erforderlich, ein selektives Prozessfenster der Bestrahlungsparameter zu wählen, in dem ein schonender Abtrag erfolgt, um einen selektiven Abtrag zu ermöglichen und die darunterliegende Beschichtung nicht zu schädigen. Es versteht sich, dass das Entfernen der Verschmutzungen in zwei oder ggf. in mehr als zwei Schritten durchgeführt werden kann, wobei in einem ersten Schritt ein lokales Entfernen von Verschmutzungen in Form von Partikeln und in einem zweiten Schritt ein flächiges Entfernen einer ggf. vorhandenen dünnen Verschmutzungs-Schicht erfolgen kann.
Bei einer weiteren Variante werden beim Bestrahlen der Oberfläche zum Korrigieren eines Schichtschadens in mindestens einer beschädigten Schicht Bestrahlungsparameter eingestellt, bei denen eine Ablationsschwelle mindestens einer unter der beschädigten Schicht befindlichen Schicht nicht überschritten wird. Auch das Abtragen von Material der Beschichtung sollte selektiv erfolgen, d.h. es sollte in der Regel nur das Material der beschädigten Schicht(en), aber nicht das Material von darunterliegenden Schichten der Beschichtung abgetragen oder beschädigt werden. Zum Korrigieren eines Schichtschadens kann es ggf. ausreichend sein, einen Teilbereich der beschädigten Schicht zu entfernen, in der Regel ist es aber günstig, wenn die gesamte(n) beschädigte(n) Schicht(en) vollständig abgetragen werden. Nach dem Abtrag können die Schicht(en) erneut aufgebracht werden. Zu diesem Zweck wird das optische Element, das die Beschichtung aufweist, in der Regel in eine Beschichtungsanlage eingebracht.
Bei einer Variante des Verfahrens werden beim Bestrahlen der Oberfläche zum Korrigieren des Schichtschadens Bestrahlungsparameter eingestellt, bei denen eine Ablationsschwelle des Materials der mindestens einen beschädigten Schicht und/oder eine Ablationsschwelle an einer Grenzfläche zwischen der beschädigten Schicht und einer unmittelbar unter der beschädigten Schicht befindlichen Schicht überschritten wird/werden.
Im ersten Fall werden die Bestrahlungsparameter so gewählt, dass die Ablationsschwelle der beschädigten Schicht, aber nicht der darunterliegenden Schicht(en) überschritten wird. Insbesondere für den Fall, dass bei einer gegebenen Materialkombination keine geeigneten Bestrahlungsparameter gefunden werden können, die einen selektiven Abtrag ermöglichen, kann es günstig sein, eine Abstimmung des Abtrags auf Grenzflächen zwischen den Schichten vorzunehmen: An einer Grenzfläche zwischen benachbarten Schichten ist die Absorption bzw. der Absorptionskoeffizient häufig durch eine höhere Anzahl an freien Elektronen erhöht. Insbesondere wenn die Grenzfläche zwischen einem Metall und einem Halbleiter verläuft, kommt es an der Grenzfläche zu einer Bänderverbiegung des Valenz- bzw. des Leitungsbands und dadurch zu einer verringerten Ablationsschwelle. Grundsätzlich ist es auch möglich, durch eine geeignete Abstimmung auf die Grenzflächenenergie an der Grenzfläche zwischen dem Material der Verschmutzungen und dem Material der darunterliegenden Schicht der Beschichtung selektiv die weiter oben beschriebene dünne Verschmutzungsschicht abzutragen.
Bei einer weiteren Variante werden beim Bestrahlen der Oberfläche zum Korrigieren eines Schichtschadens in mindestens einer beschädigten Schicht und/oder zum Entfernen der Verschmutzungen Bestrahlungsparameter eingestellt, bei denen eine Ablationsschwelle des Materials mindestens einer unter der beschädigten Schicht und/oder den Verschmutzungen befindlichen Schicht überschritten wird. Bei der mindestens einen unter der beschädigten Schicht bzw. den Verschmutzungen befindlichen Schicht handelt es sich typischerweise um eine Opferschicht, die eine geringere Ablationsschwelle F_th als mindestens eine darüberliegende Schicht bzw. als das Material der Verschmutzungen aufweist und die gezielt abgetragen wird. Auch auf diese Weise kann ein selektiver Abtrag von Material erfolgen und es kann beispielsweise eine beschädigte Schutzschicht der Beschichtung und/oder es können Bereiche mit Verschmutzungen selektiv entfernt werden, ohne hierbei das darunterliegende reflektierenden Mehrschicht-System anzugreifen. Auf diese Weise kann ein aufwändiger Wiederaufbereitungs-Prozess des reflektierenden Mehrschicht-Systems vermieden werden.
Bei einem weiteren Aspekt des Verfahrens, der insbesondere mit dem weiter oben beschriebenen Aspekt kombiniert werden kann, weist der gepulste Laserstrahl eine Pulsdauer auf, die bei weniger als 50 ps, bevorzugt bei weniger als 20 ps, insbesondere bei weniger als 5 ps liegt. Bei Pulsdauern τ, die kleiner sind als Nanosekunden, insbesondere bei Pulsen mit Pulsdauern von Pikosekunden oder weniger (so genannte Ultrakurzzeitpulse) hat typischerweise noch kein Wärmeübertrag in den restlichen Festkörper stattgefunden, bevor das Material durch die Laserablation abgetragen wird, so dass eine Schädigung durch thermische Effekte verhindert werden kann.
Bei kurzen Pulsdauern τ<τ_crit (τ_crit material- und wellenlängenabhängig, i.d.R. im Bereich der Ultrakurzzeitpulse, UKP, beispielsweise τ_{crit, Silizium}(526 nm) = 1ps, vgl. den nachfolgend zitierten Artikel) ist die Ablationsschwelle Ft_h(A, τ, N) zudem nahezu unabhängig von der Pulsdauer τ, da diese kürzer ist als die Zeitdauern für die Plasma-Expansion, die Wärmeleitung und den Elektronenzu-lonen-Energietransfer, vgl. den Artikel „Ablation of solids by femtosecond lasers: Ablation mechanism and ablation thresholds for metals and dielectrics“, E. G. Gamaly et al., Physics of Plasmas, Vol. 9, Issue 3, 949 (2002). Dies gilt sowohl für Metalle als auch für Halbleiter und Dielektrika. Bei vorgegebener Pulsanzahl N ermöglicht dies einen selektiven Abtrag von Verschmutzungen allein durch die Wahl einer geeigneten Laser-Wellenlänge, da die Ablationsschwelle in diesem Fall nicht von der Pulsdauer τ und der Pulsanzahl N abhängt. Metallische Verschmutzungen, z.B. Sn-Verschmutzungen, können grundsätzlich im Vergleich zu Halbleitern und Dielektrika aufgrund der hohen freien Elektronendichte und der damit verbundenen höheren Energieabsorption (inverse Bremsstrahlung) sehr gut mittels Laser-Wellenlängen aus dem IR-Wellenlängenbereich oder aus dem VIS-Wellenlängenbereich ablatiert werden. Dies gilt insbesondere für den hier beschriebenen Fall, bei dem die Ablationsschwelle nahezu unabhängig von der Pulsdauer τ ist.
Alternativ ist es möglich, eine Pulsdauer τ im ansteigenden Regime zu wählen, d.h. für τ>τ_crit (größer als ein oder wenige ps, beispielsweise 1 ps für Silizium bei einer Wellenlänge von 526 nm (s.o.)), in dem die Ablationsschwelle F_th maßgeblich von der Pulsdauer dominiert wird $(F_{t h} \sim \sqrt{τ})$
und weniger sensitiv gegenüber unterschiedlichen Wellenlängen ist. In diesem Fall kann beispielsweise ein Abtrag bestimmter Schichten bzw. Schichtmaterialien durch die Wahl einer Pulsdauer τ verhindert werden, die zwischen τ_crit,Mat1 und τ_crit,Mat2 liegt, wobei Mat1, Mat2 die beiden Schichtmaterialien bezeichnen.
Bei einer weiteren Variante umfasst das Verfahren: Zuführen eines Gasstroms, der bevorzugt ein ionisiertes Gas enthält, zu der Oberfläche, insbesondere an eine Bestrahlungsposition des gepulsten Laserstrahls an der Oberfläche, und/oder Absaugen von abgetragenem Material von der Oberfläche, insbesondere von einer Bestrahlungsposition des gepulsten Laserstrahls an der Oberfläche.
Für den Materialabtrag durch Laserablation ist es günstig, wenn das abgelöste Material möglichst schnell abtransportiert wird, was durch das Abblasen des abgetragenen Materials von der Oberfläche mit Hilfe eines Gasstroms erreicht werden kann. Für den Fall, dass die beim Abtragen herausgelösten Teilchen bzw. Partikel geladen sind, kann das in dem Gasstrom zugeführte Gas ionisiert werden, um das Abführen des Materials zu verbessern. Bei dem bzw. den Gasen, die in dem Gasstrom enthalten sind, kann es sich beispielsweise um inerte Gase oder um XCDA („extreme clean dry air“) handeln. Eine Absaugung kann dazu dienen, um das mit Hilfe des Gasstroms abgeblasene Material abzusaugen, um eine Redisposition an der Oberfläche zu verhindern. Es ist aber auch möglich, einen Gasstrom ohne eine Absaugung zu verwenden oder umgekehrt. Der Verzicht auf einen Gasstrom ist insbesondere günstig, wenn das Abtragen von Material in einer Vakuum-Umgebung erfolgt, beispielsweise wenn der Abtrag des Materials in einer Vakuumkammer eines EUV-Lithographiesystems durchgeführt wird (s.u.).
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, weiter umfassend: eine Steuerungseinrichtung, die ausgebildet bzw. programmiert ist, zum Bestrahlen der Oberfläche wahlweise Bestrahlungsparameter zum Abtragen von Material in Form von Verschmutzungen von der Oberfläche der Beschichtung, insbesondere ohne ein Abtragen des Materials der Beschichtung, oder zum Abtragen von Material der Beschichtung einzustellen. Die Steuerungseinrichtung kann insbesondere ausgebildet bzw. programmiert sein, die Varianten des weiter oben beschriebenen Verfahrens durchzuführen, insbesondere die Bestrahlungsparameter geeignet einzustellen, um einen selektiven Materialabtrag zu ermöglichen.
Die Vorrichtung kann ausschließlich zum Abtragen von Material von der Beschichtung dienen und nicht Teil einer optischen Anordnung sein. In diesem Fall wird das optische Element, von dessen Beschichtung Material abgetragen werden soll, aus einer optischen Anordnung entnommen, in welche das optische Element integriert ist, und in die Vorrichtung verbracht. Nach dem Entfernen der Verschmutzungen und ggf. nach dem Abtrag und erneuten Aufbringen von beschädigten Schichten wird das optische Element aus der Vorrichtung entnommen und erneut in die optische Anordnung oder in eine gleichartige optische Anordnung eingebracht. Es ist aber auch möglich, dass die Vorrichtung selbst in eine optische Anordnung integriert ist, wie weiter unten näher beschrieben wird. Insbesondere kann in diesem Fall das optische Element ggf. in-situ bestrahlt werden, d.h. in einer Betriebsposition, in der dieses auch während des Betriebs der optischen Anordnung angeordnet ist. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, das optische Element aus der Halterung auszubauen, in der dieses im Betrieb der optischen Anordnung aufgenommen ist. Wie dies in der eingangs zitierten US 2010/0192973 A1 beschrieben ist, kann für den Materialabtrag das optische Element auch innerhalb der optischen Anordnung von einer Betriebsposition an eine Reinigungsposition bewegt werden.
Die Laserquelle erzeugt einen gepulsten Laserstrahl, bei dem es sich typischerweise um einen Ultrakurzpuls-Laserstrahl mit Pulsdauern im oben angegebenen Bereich, d.h. in der Größenordnung von Piko- oder Femto-Sekunden handelt. Die Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls kann beispielsweise im VIS-Wellenlängenbereich zwischen 380 nm und 780 nm oder im IR-Wellenlängenbereich bei Wellenlängen zwischen 780 nm und ca. 50 µm liegen. Es kann erforderlich sein, die für die Ablation verwendete Laserquelle zu kühlen. Der gepulste Laserstrahl wird mit Hilfe einer Strahlführungsoptik in eine Bestrahlungskammer geführt, deren Innenraum einen geschlossenen, temperatur- und luftfeuchtigkeitskontrollierten Bereich bildet, in dem die Halterung für das optische Element angeordnet ist. Der gepulste Laserstrahl kann mit Hilfe der Scanneroptik, die mindestens einen Scannerspiegel aufweist, an unterschiedliche Bestrahlungspositionen an der Oberfläche der Beschichtung geführt bzw. auf diese ausgerichtet werden. Die Halterung, welche das optische Element aufnimmt, kann beweglich, insbesondere kippbar ausgebildet sein, um an einer jeweiligen Bestrahlungsposition den Einfallswinkel des gepulsten Laserstrahls zu verändern.
Bei einer Ausführungsform weist die Vorrichtung eine optische Erfassungseinrichtung zum Detektieren von Verschmutzungen auf der Oberfläche der Beschichtung und/oder von Schichtschäden in der Beschichtung auf. Wie weiter oben beschrieben wurde kann die optische Erfassungseinrichtung eine hochauflösende Kamera oder dergleichen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die optische Erfassungseinrichtung zur Durchführung einer reflektometrischen Messung ausgebildet sein, d.h. einer Dünnschichtmessung, bei der die Interferenz an dünnen Schichten zur Bestimmung der Dicke der Beschichtung bzw. von einzelnen Schichten der Beschichtung verwendet wird. In diesem Fall kann die optische Erfassungseinrichtung eine Lichtquelle, z.B. in Form einer Weißlichtquelle, zur Erzeugung von Messstrahlung aufweisen, die auf eine Messposition an der Oberfläche der Beschichtung ausgerichtet wird. Die an der Beschichtung reflektierte Messstrahlung wird typischerweise von einem Detektor in Form eines Spektrometers detektiert, um die Schichtdicke an der Messposition zu bestimmen. Durch eine Kombination aus der Reflektometrie und der optischen Erfassung eines hochaufgelösten Bildes der Oberfläche können in der Regel Verschmutzungen auf der Oberfläche der Beschichtung und Schichtschäden voneinander unterschieden werden. Aufgrund dieser Unterscheidung können geeignete Bestrahlungsparameter für das Entfernen der Verschmutzungen oder für das Korrigieren der Schichtschäden ausgewählt werden. Es versteht sich, dass die Unterscheidung zwischen den Verschmutzungen und den Schichtschäden auch mit Hilfe einer optischen Erfassungseinrichtung möglich ist, die anders als weiter oben beschrieben ausgebildet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Gaszuführung zum Zuführen eines Gasstroms, der bevorzugt ein ionisiertes Gas enthält, zu der Oberfläche, insbesondere an eine Bestrahlungsposition des gepulsten Laserstrahls an der Oberfläche, und/oder eine Absaugeinrichtung zum Absaugen von abgetragenem Material von der Oberfläche, insbesondere von einer Bestrahlungsposition des gepulsten Laserstrahls an der Oberfläche. Die Gaszuführung kann eine Düse aufweisen, aus welcher der Gasstrom austritt und deren Ausrichtung relativ zur Oberfläche verändert werden kann, um den Gasstrom einer jeweiligen Bestrahlungsposition zuzuführen, auf welche der gepulste Laserstrahl beim scannenden Führen über die Oberfläche momentan ausgerichtet ist. Entsprechend kann auch die Absaugung eine Absaugöffnung aufweisen, deren Ausrichtung relativ zur Oberfläche verändert werden kann, um an der jeweiligen Bestrahlungsposition abgetragenes Material abzusaugen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine optische Anordnung, insbesondere ein EUV-Lithographiesystem, umfassend: mindestens eine Vorrichtung zum Abtragen von Material, die wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist, sowie ein optisches Element, das in der Halterung der Vorrichtung aufgenommen ist. Bei dem EUV-Lithographiesystem kann es sich um eine EUV-Lithographieanlage zur Belichtung eines Wafers oder um eine andere optische Anordnung handeln, die EUV-Strahlung verwendet, beispielsweise um ein EUV-Inspektionssystem, z.B. zur Inspektion von in der EUV-Lithographie verwendeten Masken, Wafern oder dergleichen. Bei diesem Aspekt der Erfindung ist die Vorrichtung zum Abtrag von Material von der Oberfläche der Beschichtung in die optische Anordnung integriert. Dies ermöglicht es, den Abtrag von Material von der Oberfläche in-situ durchzuführen, ohne das optische Element aus einer Halterung zu entfernen, in der dieses während des Betriebs der optischen Anordnung angeordnet ist. Gegebenenfalls ist es auch möglich, das Entfernen von Material im Betrieb der optischen Anordnung durchzuführen (in operando). Dadurch kann die kontinuierliche Verringerung der Intensität des reflektierten Lichts aufgrund von Sn-Ablagerungen prinzipiell kompensiert werden. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es ebenfalls möglich, das optische Element aus einer Vakuumkammer, in der dieses während des Betriebs der optischen Anordnung in einer Betriebsposition angeordnet ist, in eine Bestrahlungskammer zu transportieren, bei der es sich in diesem Fall ebenfalls um eine Vakuumkammer handelt. Um den Betrieb der optischen Anordnung aufrechtzuerhalten, kann während des Abtrags von Material in der Bestrahlungskammer ein anderes optisches Element an der Betriebsposition angeordnet werden, um den Betrieb der optischen Anordnung nicht zu unterbrechen, wie dies in der US 2010/0192973 A1 beschrieben 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 der Reflektivität eines EUV-Spiegels in Abhängigkeit von der Betriebsdauer,
3a-d schematische Darstellungen einer Beschichtung eines EUV-Spiegels, an deren Oberfläche Verschmutzungen abgelagert sind und die Schichtschäden aufweist, vor und nach einer Reinigung mit unterschiedlichen Reinigungsverfahren,
4a-c schematische Darstellungen analog zu 3a-d vor, während und nach dem Entfernen der Verschmutzungen durch Laserablation,
5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Abtragen von Material von der in 4a-c gezeigten Beschichtung,
6a-c schematische Darstellungen des Entfernens von beschädigten Schichten der Beschichtung,
7a-c schematische Darstellungen des Abtrags von Verschmutzungen an der Beschichtung durch vollständiges Entfernen einer Schutzschicht und des erneuten Aufbringens der Schutzschicht, sowie
8 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Entfernen von Verschmutzungen und zur Korrektur von Schichtschäden der Beschichtung.

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 Freien-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.
2 zeigt die Reflektivität R eines EUV-Spiegels in Abhängigkeit von der Betriebsdauer t am Beispiel des Kollektorspiegels 17. Wie in 2 zu erkennen ist, weist die Reflektivität R beim Beginn des Belichtungsbetriebs (t = 0) eine maximale Reflektivität R₀ für die Beleuchtungsstrahlung 16 (nachfolgend: EUV-Strahlung) auf, die typischerweise in der Größenordnung von R₀=60-70 abs-% liegt. Die Reflektivität R nimmt während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage 1 ab und weist bei einer Betriebsdauer t₀ vor dem Durchführen eines Reinigungsprozesses eine Rest-Reflektivität R₂ auf. Die Verringerung der Reflektivität R₂ ist auf Verunreinigungen an der Beschichtung sowie auf Schichtschäden in der Beschichtung zurückzuführen, wie weiter unten näher beschreiben ist. Nach dem Durchführen eines Reinigungsprozesses, bei dem die Verunreinigungen möglichst vollständig entfernt werden, weist der Kollektorspiegel 17 eine Reflektivität R₃ auf. Der in 2 ebenfalls dargestellte Wert R₁ bezeichnet die maximale Rest-Reflektivität des Kollektorspiegels 17 bei der Betriebsdauer t₀, die aufgrund der weiter oben beschriebenen Schichtschäden geringer ist als die Reflektivität R₀ zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme des Kollektorspiegels 17 (t = 0).
In 2 ebenfalls dargestellt ist der Reinigungskoeffizient R, der definiert ist als die Differenz zwischen der maximalen Rest-Reflektivität R₁ und der bei der Reinigung erreichten Reflektivität R₃ bezogen auf die maximale Rest-Reflektivität R₁ (jeweils zum Zeitpunkt t₀). Für den Fall, dass der Reinigungskoeffizient R Null ist, wird bei der Reinigung die maximal mögliche Rest-Reflektivität R₁ zum Zeitpunkt t₀ erreicht.
Für den Reinigungskoeffizienten R (0< R < 1) existiert bei unterschiedlichen Reinigungsverfahren eine obere Grenze X (X < R < 1). Ein jeweiliger Reinigungsprozess funktioniert umso besser, je geringer die obere Grenze X ist. Für einen nasschemischen Reinigungsprozess gilt X < 1,0 10^-1, für einen CO₂-Strahlprozess gilt: X < 2,0 10^-2, für einen Trockenätz-Prozess in Form eines Plasma-Prozesses gilt X < 9,75 10^-1 und für die Laserablation gilt X << 2,0 10^-2, d.h. bei der Laserablation erfolgt im Idealfall eine Reinigung, bei welcher die Verschmutzungen praktisch vollständig entfernt und keine zusätzlichen Schichtschäden erzeugt werden. Die Wirkung der unterschiedlichen Reinigungsverfahren wird nachfolgend in Zusammenhang mit 3a-d und 4a-c beschrieben.
3a zeigt den Kollektorspiegel 17 zum Zeitpunkt t₀ vor dem Durchführen eines Reinigungsprozesses, 3b zeigt den Kollektorspiegel 17 nach dem Durchführen eines nasschemischen Reinigungsprozesses, 3c nach dem Durchführen eines CO₂-Strahlprozesses und 3d nach dem Durchführen eines Trockenätz-Prozesses in Form eines Plasma-Ätzprozesses.
Wie in 3a zu erkennen ist, weist der Kollektorspiegel 17 vor der Reinigung eine Beschichtung 25 auf, die auf ein Substrat 26 aufgebracht ist und die zur Reflexion der EUV-Strahlung 16 ausgebildet ist. Die Beschichtung 25 umfasst ein reflektierendes Mehrschicht-System 28, das im gezeigten Beispiel eine Mehrzahl von Paaren von alternierenden Schichten 29a, 29b aus einem hochbrechenden Material und einem niedrigbrechenden Material aufweist. Bei den Materialien der Schichten 29a, 29b handelt es sich im gezeigten Beispiel, bei dem die Projektionsbelichtungsanlage 1 bei einer Betriebswellenlänge von 13,5 nm betrieben wird, um Mo und um Si. Wie in 3a ebenfalls zu erkennen ist, ist auf das Mehrschicht-System 28 eine Schutzschicht 27 aufgebracht. An Stelle einer einzelnen Schutzschicht 27 können auch mehrere Schutzschichten auf das reflektierende Mehrschicht-System 28 aufgebracht werden, um dieses vor Umgebungsbedingungen (z.B. Oxidation) zu schützen. Bei dem Material der Schutzschicht 27 kann es sich um ein Material handeln, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: amorphes Silizium (aSi), Silizium (Si), Nickelphosphor (Ni:P), Metalle, insbesondere aus der Gruppe Titan (Ti), Platin (Pt), Gold (Au), Aluminium (AI), Nickel (Ni), Kupfer (Cu), Kobalt (Co), Iridium (Ir), Silber (Ag), Tantal (Ta), Wolfram (W), Palladium (Pd), Ruthenium (Ru) sowie deren Legierungen; Oxide, insbesondere aus der Gruppe Siliziumdioxid (SiO₂), Aluminiumoxid (AlO_x), Titanoxid (TiO_x), Tantaloxid (TaO_x), Nioboxid (NbO_x), Zirkonoxid (ZrO_x) Hafniumoxid (HfO_x), Chromoxid (CrO_x), Carbide, Boride, Nitride, Silizide und deren Kombinationen (z.B. Mischoxide, Keramiken, Gläser, Glaskeramiken, Verbundstoffe).
Wie in 3a dargestellt ist, haben sich an einer Oberfläche 25a der Beschichtung 25, welche die Oberseite der Schutzschicht 27 bildet, Sn-Verschmutzungen 30a, 30b abgelagert. Die Sn-Verschmutzungen 30a, 30b stammen von der Strahlungsquelle 13, bei der es sich im gezeigten Beispiel um eine LPP-Strahlungsquelle handelt. Wie in 3a zu erkennen ist, sind an der Oberfläche 25a sowohl lokalisierte Verunreinigungen in Form von Sn-Brocken bzw. Sn-Partikeln 30a als auch flächige Verunreinigungen in Form einer dünnen Sn-Schicht 30b abgelagert, deren Dicke in der Regel mehrere Nanometer nicht überschreitet.
In 3a sind auch Schichtschäden 31a, 31b in Form von unterschiedlich tiefen Löchern in der Schutzschicht 27 sowie in den Schichten 29a, 29b des reflektierenden Mehrschichten-Systems 25 erkennbar, die sich beim Betrieb des Kollektorspiegels 17 gebildet haben. Während des Betriebs des Kollektorspiegels 17 haben sich die Sn-Verunreinigungen auch in den Löchern 31a, 31b abgeschieden und bedecken diese.
3b zeigt die Beschichtung 25 nach dem Durchführen eines nasschemischen Reinigungsprozesses, bei dem die Sn-Verunreinigungen 30a, 30b zwar vollständig entfernt wurden, aber die Schichtschäden 31a, 31b sich deutlich vergrößert haben. Hierbei wurde die Schutzschicht 27 teilweise unterätzt bzw. ist abgebrochen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der nasschemische Reinigungsprozess nur global eingesetzt werden kann.
3c zeigt die Beschichtung 25 nach einem Reinigungsprozess in Form eines CO₂-Schneestrahlprozesses. Wie in 3c zu erkennen ist, ist die Oberfläche 25a nicht vollständig von den Sn-Verunreinigungen 31a, 31b befreit, d.h. es verbleiben Reste der Sn-Partikel 30a und des dünnen Sn-Films 30b. Bei der Reinigung hat sich durch das mechanische Abreißen der Sn-Verschmutzungen 30a, 30b zudem ein neuer Schichtschaden 31c gebildet, der die Reflektivität der Beschichtung 25 verringert.
3d zeigt die Beschichtung 25 nach der Durchführung eines Reinigungsprozesses in Form einer Plasma-Reinigung. Aufgrund einer nahezu identischen oder ggf. größeren Abtrags- bzw. der Sputter-Rate der Schichten 29a, 29b des reflektierenden Mehrschicht-Systems 28 im Vergleich zu den Sn-Verunreinigungen 30a, 30b kommt es zu einem gleichmäßigen bzw. höheren Abtrag, weswegen bei der Plasma-Reinigung auch große Teile der Schutzschicht 27 sowie des reflektierenden Mehrschicht-Systems 25 entfernt werden. Die Selektivität des Plasma-Reinigungsprozesses kann zwar durch einen höheren chemischen Anteil gesteigert werden, es ist aber nicht ohne weiteres möglich, eine Plasmachemie zu finden, welche nur Sn entfernt und die übrigen Materialien der Beschichtung 25 nicht angreift.
4a zeigt den Kollektorspiegel 17 von 3a mit den Sn-Verunreinigungen 30a, 30b an der Oberfläche 25a der Beschichtung 25 und den Schichtschäden 31a, 31b in der Beschichtung 25. 4b und 4c zeigten die Beschichtung 25 nach dem Durchführen eines ersten bzw. eines zweiten Schrittes eines Laserablationsprozesses, der mit Hilfe einer in 5 gezeigten Vorrichtung 33 zum Abtragen von Material von der Beschichtung 25 durchgeführt wird, die nachfolgend näher beschrieben wird.
Die Vorrichtung 33 zum Abtragen von Material von der Beschichtung 25 weist eine Bestrahlungskammer 34 auf, in der eine Halterung 35 zur Aufnahme des Kollektorspiegels 17 angeordnet ist. Eine Laserquelle 36 dient zur Erzeugung eines gepulsten Laserstrahls 38 zum Bestrahlen der Oberfläche 25a der Beschichtung 25 des Kollektorspiegels 17. Der gepulste Laserstrahl 38 wird über eine Strahlführungsoptik 37 einer Scannereinrichtung 39 zugeführt, die in der Bestrahlungskammer 34 angeordnet ist. Die Scannereinrichtung 39 dient dazu, den gepulsten Laserstrahl 38 über die Oberfläche 25a des Kollektorspiegels 17 bzw. der Beschichtung 25 zu führen und auf unterschiedliche Bestrahlungspositionen P1, P2, P3, ... an der Oberfläche 25a auszurichten. Zu diesem Zweck weist die Scannereinrichtung 39 einen um zwei Kippachsen schwenkbaren Scannerspiegel auf. Da ein Einfallswinkel β des gepulsten Laserstrahls 38 an einer jeweiligen Bestrahlungsposition P1, P2, P3 durch die Ausrichtung des Scannerspiegels vorgegeben ist, ermöglicht es die Halterung 35, den Kollektorspiegel 17 zu verkippen, wie in 5 durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Auf diese Weise kann der Einfallswinkel β des gepulsten Laserstrahls 38 an einer jeweiligen Bestrahlungsposition P1, P2, P3 variiert bzw. eingestellt werden.
Die Vorrichtung 33 weist eine Gaszuführung 40 auf, die zum Zuführen eines Gasstroms 41 zu der Oberfläche 25a dient. Der Gasstrom 41 tritt bei dem in 5 gezeigten Beispiel aus einer Düse aus und ist auf eine momentane Bestrahlungsposition P2 ausgerichtet, an der mittels des gepulsten Laserstrahls 38 ein Materialabtrag erfolgt. Der auf die Bestrahlungsposition P2 ausgerichtete Gasstrom 41 dient zum Abblasen von abgetragenem Material von der Oberfläche 25a. Für den Fall, dass das abgetragene Material ionisiert ist, kann der Gasstrom 41 ein ionisiertes Gas aufweisen bzw. ionisiert sein. In der Regel handelt es sich bei dem in dem Gasstrom 41 enthaltenen Gas um ein Inertgas oder um XCDA. Die Vorrichtung 33 weist auch eine Absaugeinrichtung 42 zum Absaugen von abgetragenem Material 43 auf, das von der Oberfläche 25a abgesaugt wird. Eine Absaugöffnung der Absaugeinrichtung 42 ist hierbei auf die momentane Bestrahlungsposition P2 des gepulsten Laserstrahls 38 ausgerichtet. Die Ausrichtung der Austrittsöffnung der Gaszuführung 40 und der Absaugöffnung der Absaugeinrichtung 42 kann an die momentane Bestrahlungsposition P1, P2, P3, ... des gepulsten Laserstrahls 38 an der Oberfläche 25a angepasst werden. Das Vorsehen der Gaszuführung 40 und der Absaugeinrichtung 42 in der Vorrichtung 33 ist nicht zwingend erforderlich.
Insbesondere für den Fall, dass in dem Innenraum der Bestrahlungskammer 34 ein Vakuum herrscht, wird in der Regel keine Gaszuführung 40 verwendet.
Die Vorrichtung 33 weist eine optische Erfassungseinrichtung 45a-c auf, die zum Detektieren der in 4a gezeigten Verschmutzungen 30a, 30b auf der Oberfläche 25a der Beschichtung 25 und der Schichtschäden 31a, 31b der Beschichtung 25 dient. Die optische Erfassungseinrichtung 45a-c ermöglicht es, zwischen den Verschmutzungen 30a, 30b und den Schichtschäden 31a, 31b der Beschichtung 25 zu unterscheiden. Zu diesem Zweck weist die optische Erfassungseinrichtung 45a-c eine hochauflösende Kamera 45a auf, die zur Aufnahme eines hochauflösenden Bildes der Oberfläche 25a der Beschichtung 25 ausgebildet ist. Falls erforderlich, kann die optische Erfassungseinrichtung 45a-c zusätzlich eine Beleuchtungsquelle aufweisen, um die Oberfläche 25a für die Aufnahme des Bildes zu beleuchten.
Die optische Erfassungseinrichtung 45a-c umfasst auch ein Reflektometer 45b,c, das eine Messlichtquelle 45b zum Aussenden von Messlicht auf die Oberfläche 25a, im gezeigten Beispiel auf die momentane Bestrahlungsposition P2, aufweist, sowie ein Spektrometer 45c, das zur Detektion von an der Oberfläche 25a gestreuter bzw. reflektierter Messstrahlung dient. Mit Hilfe des Reflektometers 45b,c ist es möglich, die Dicken einzelner Schichten der Beschichtung 25 zu vermessen und auf diese Weise die Schichtschäden 31a, 31b zu identifizieren. In Kombination mit dem mittels der Kamera 45a aufgenommenen hochauflösenden Bild der Oberfläche 25a kann in der Regel die weiter oben beschriebene Unterscheidung zwischen den Verschmutzungen 30a, 30b und den Schichtschäden 31a, 31b automatisiert mit Hilfe einer Auswerteeinrichtung vorgenommen werden, bei der es sich typischerweise um eine geeignet ausgebildete Hard- und/oder Software handelt. Die Vorrichtung 33 umfasst auch eine Steuerungseinrichtung 46, die ausgebildet ist, beim Bestrahlen der Oberfläche 25a mittels des gepulsten Laserstrahls 38 wahlweise Bearbeitungsparameter Φ, λ, τ, N, β, ... zum Abtragen der Verschmutzungen 31a, 31b von der Oberfläche 25a der Beschichtung 25 ohne ein Abtragen des Materials der Beschichtung 25 oder zum Abtragen des Materials der Beschichtung 25 einzustellen. Auch bei der Steuerungseinrichtung 46 handelt es sich um eine geeignet ausgebildete bzw. programmierte Hard- und/oder Software.
Bei den Bestrahlungsparametern, welche die Steuerungseinrichtung 46 einstellen kann, handelt es sich im dargestellten Beispiel um eine Flächenenergiedichte Φ des gepulsten Laserstrahls 38 an der Oberfläche 25a, die z.B. durch das Einstellen einer Verweildauer des Laserstrahls 38 an einer jeweiligen Bestrahlungsposition P1, P2, P3, ... eingestellt werden kann, um eine Pulsdauer τ des Laserstrahls 38, die an der Laserquelle 36 vorgegeben werden kann, sowie um eine Pulsanzahl N (pro Zeiteinheit), die ebenfalls an der Laserquelle 36 eingestellt werden kann. Für den Fall, dass die Laserquelle 36 durchstimmbar ist, kann als Bestrahlungsparameter auch die Wellenlänge λ der Laserquelle 36 eingestellt werden. Als Bestrahlungsparameter kann auch der Einfallswinkel β auf die weiter oben beschriebene Weise eingestellt werden. Als Bestrahlungsparameter kann auch das Strahlprofil des gepulsten Laserstrahls 38, d.h. die Intensitätsverteilung des Laserstrahls 38 senkrecht zur Strahlrichtung, mit Hilfe einer strahlformenden Optik eingestellt werden, die in die Strahlführungsoptik 37 integriert ist. Insbesondere lässt sich hierdurch auch der Strahldurchmesser einstellen.
Zum Entfernen der Verschmutzungen 30a, 30b werden bei dem in 4a-c gezeigten Beispiel die Bestrahlungsparameter Φ, λ, τ, N so eingestellt, dass bei der Bestrahlung die Ablationsschwelle F_th,V des Materials der Verschmutzungen 30a, 30b, d.h. im vorliegenden Fall von Zinn, überschritten wird, während die Ablationsschwelle F_th,S der Schutzschicht 27 sowie der unter der Schutzschicht 27 befindlichen Mo- und Si-Schichten 29a, 29b nicht überschritten wird.
Wie weiter oben beschrieben wurde, findet ein Materialabtrag statt, wenn die Flächenenergiedichte Φ des gepulsten Laserstrahls 38 die Ablationsschwelle F_th überschreitet. Um die Verschmutzungen 30a, 30b, aber nicht das Material der Schutzschicht 27 abzutragen, ist es erforderlich, dass die Bestrahlungsenergiedichte Φ zwischen der Ablationsschwelle F_th,S der Schutzschicht 27 und der Ablationsschwelle F_th,V der Verschmutzungen 30a, 30b liegt, d.h. es gilt: F_th,V < Φ < F_th,S. Auch sollte idealerweise die Ablationsschwelle der Mo- und Si-Schichten 29a, 29b nicht überschritten werden.
Der gepulste Laserstrahl 38 weist eine Pulsdauer τ auf, die im gezeigten Beispiel bei weniger als 50 ps, bevorzugt bei weniger als 20 ps, insbesondere bei weniger als 5 ps liegt. Bei diesen Pulsdauern, d.h. bei ultrakurzen Pulsen (τ<τ_crit, mit τ_crit üblicherweise ca. 1 ps, z.B. bei Silizium) ist die Ablationsschwelle F_th im Wesentlichen unabhängig von der Pulsdauer τ. Die Ablationsschwelle F_th(λ) eines jeweiligen Materials kann bei ultrakurzen Pulsen (τ<τ_crit) näherungsweise beschrieben werden durch folgende Gleichung: $F_{t h} = \frac{Δ H_{s ρ}}{(1 - R) α M'}$
wobei ΔH_S die Sublimationsenthalpie, d.h. die Summe aus der Schmelz- und Verdampfungswärme, ρ die Dichte, R(λ) die Reflektivität, α(λ) den Absorptionskoeffizienten und M die molare Masse des Materials bezeichnen.

Für die drei Materialien Sn (d.h. dem Material der Verschmutzungen 30a, 30b) sowie für die Materialien Mo und Si der Schichten 29a, 29b ergeben sich für drei Wellenlängen λ = 750 nm, 1035 nm und 10,6 µm die Ablationsschwellen F_th aus der nachfolgenden Tabelle. Die Materialparameter wurden unter „http://refractiveindex.info“ abgerufen und die Ablationsschwellen F_th wurden mittels der oben angegebenen Formel bestimmt. Wie sich aus der Tabelle ergibt, ist die Ablationsschwelle F_th bei allen drei Wellenlängen bei Si am größten und bei Sn am kleinsten. Anhand der Tabelle ergibt sich somit, dass bei diesen drei Wellenlängen ein Prozessfenster für einen selektiven Abtrag von Sn existiert. Tabelle

materialabhängige Parameter	Mo	Sn	Si
Verdampfungswärme (kJ/mol)	617	290	383
Schmelzwärme (kJ/mol)	36	7,03	50,66
Sublimationsenthalpie (J/mol)	653000	297030	433660
Dichte (g/cm³) bei 20 °C	10,58	7,265	2,336
Molare Masse (g/mol)	42	50	14
sichtbares Licht (750 nm)
Absorptionskoeffizient (1/cm)	1789400	1079800	1276
n	1,357	2,2229	3,712
k	10,68	6,4443	0,0076156
Reflektivität	0,665669856	0,471724976	0,33148915
Ablationsschwelle (J/cm ² )	2,75E-01	7,57E-02	8,48E+01
Eindringtiefe (cm)	5,59E-07	9,26E-07	7,84E-04
Licht im NIR-Bereich (1035 nm)
Absorptionskoeffizient (1/cm)	1761600	902710	25,501
n	4,2523	3,537	3,5635
k	14,509	7,435	0,00021004
Reflektivität	0,92856211	0,813507385	0,31555171
Ablationsschwelle (J/cm ² )	1,31E+00	2,56E-01	4,15E+03
Eindringtiefe (cm)	5,68E-07	1,11E-06	3,92E-02
Licht im MIR-Bereich (10,6 µm)
Absorptionskoeffizient (1/cm)	695870	568570	1,4499
n	13,478	23,68	3,4179
k	58,698	47,96	0,0001223
Reflektivität	0,985250068	0,967441937	0,29953316
Ablationsschwelle (J/cm ² )	1,60E+01	2,33E+00	7,12E+04
Eindringtiefe (cm)	1,44E-06	1,76E-06	6,90E-01

Eine Verringerung der Ablationsschwelle F_th bei Dünnschichten, d.h. bei den Mo- und Si-Schichten 29a, 29b, wurde bei der Berechnung nicht berücksichtigt. Die Eindringtiefe ist erwartungsgemäß bei allen drei Wellenlängen bei den beiden Metallen Sn, Mo geringer als bei dem Halbleiter Si.
Die Ablationsschwelle F_th,V der Sn-Verunreinigungen ist bei den drei in der Tabelle genannten Wellenlängen bzw. generell im VIS- bzw. im IR-Wellenlängenbereich kleiner als die Ablationsschwellen der Si- und Mo-Schichten 29a,b. Gleiches gilt üblicherweise auch für das Material der Schutzschicht 27. Es existiert daher ein vergleichsweise breites Prozessfenster für die Bestrahlungsparameter Φ, λ, τ, N, β, ..., innerhalb dessen die Verschmutzungen 30a, 30b abgetragen werden können, ohne dass es zu einem Abtrag des Materials der Beschichtung 25 kommt. Es kann vorteilhaft sein, die Bestrahlungsparameter Φ, λ, τ, N, β, ... innerhalb dieses Prozessfensters in Abhängigkeit von der (Rest-)Dicke d der Verschmutzungen 30a, 30b zu verändern. Hierbei wird mit abnehmender Dicke d der Verschmutzungen 30a, 30b typischerweise die (lokale) Abtragsrate reduziert, wie nachfolgend beschrieben ist.
Beim Entfernen der Verschmutzungen 30a, 30a kann in einem ersten Schritt ein lokaler Abtrag derjenigen Verschmutzungen 30a vorgenommen werden, die eine erhebliche Dicke d aufweisen, wie dies bei dem in 4a gezeigten Sn-Brocken der Fall ist. Ein derartiger grober Abtrag kann mit einer hohen Abtragsrate erfolgen, um eine schnelle Reinigung zu ermöglichen. Die Abtragsrate solle aber reduziert werden, wenn die Dicke d der Verschmutzungen 30a einen vorgegebenen Wert unterschreitet. Ein Maß für die Dicke d der Verunreinigungen 30 stellt die Reflektivität R der Oberfläche 25a dar, die z.B. mit Hilfe der Kamera 45a und/oder mittels des Reflektometers 45b,c bestimmt werden kann.
4b zeigt die Beschichtung 25 nach dem ersten Reinigungsschritt, bei dem die groben Verunreinigungen entfernt wurden. In einem nachfolgenden Schritt werden die verbleibenden Verschmutzungen 30a, 30b bei anderen Werten der Bestrahlungsparameter Φ, λ, τ, N, β, ... mit einer geringeren Abtragsrate flächig und schonend abgetragen, indem ein geeignetes Prozessfenster ausgewählt wird, z.B. indem der gepulste Laserstrahl 38 mit einer geringeren Flächenenergiedichte Φ auf die Oberfläche 25a eingestrahlt wird. Für die Entfernung von Verschmutzungen im Bereich der Schichtschäden 31a,b kann zudem die Laserspot-Größe eingeschränkt werden, sodass ein gezielter, lokaler Abtrag erfolgt. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Ablationsschwellen sich nur geringfügig unterscheiden. Im zweiten Schritt können auch die flächigen Verunreinigungen 30b in Form des dünnen Sn-Films vollständig abgetragen werden, wie dies in 4c zu erkennen ist, welche die Beschichtung 25 nach dem zweiten Reinigungsschritt zeigt. Wie in 4c zu erkennen ist, wurden die Schichtschäden 31a, 31b in der Beschichtung 25 bei dem Materialabtrag bzw. bei dem Reinigungsschritt nicht vergrößert. Es verbleiben auch keine Reinigungsrückstände wie z.B. Trocknungsflecken an der Oberfläche 25a der Beschichtung 25.
Für das weiter oben beschriebene Entfernen der Verschmutzungen 30a, 30b kann die Vorrichtung 33 in die Projektionsbelichtungsanlage 1 integriert sein, wie dies in der eingangs zitierten US 2010/0192973 A1 beschrieben ist. Der Kollektorspiegel 17 kann in diesem Fall an seiner Betriebsposition angeordnet sein und die Bestrahlungskammer 34 bildet eine Vakuumkammer der Projektionsbelichtungsanlage 1, genauer gesagt der LPP-Lichtquelle 3, in der zusätzlich zu dem Kollektorspiegel 17 auch ein Sn-Target angeordnet ist. Die Reinigung erfolgt in diesem Fall in-situ, und kann ggf. sogar während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchgeführt werden. Es ist auch möglich, dass der Kollektorspiegel 17 von der Vakuumammer, in der dieser im Betrieb angeordnet ist, zur Durchführung der Reinigung in die Bestrahlungskammer 34 transportiert wird, die Teil der Projektionsbelichtungsanlage 1 ist, wie dies ebenfalls in der US 2010/0192973 A1 beschrieben ist, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.
Nachfolgend wird anhand von 6a-c und 7a-c der Fall beschrieben, dass gezielt bzw. selektiv Material der Beschichtung 25 abgetragen wird. Dies ermöglicht es, die weiter oben beschriebenen Schichtschäden 31a, 31b zu korrigieren, beispielsweise indem eine beschädigte Schicht vollständig abgetragen und die Schicht in einem nachfolgenden Beschichtungsprozess neu aufgetragen wird. Voraussetzung für eine solche Erneuerung ist es, dass das Material der beschädigten Schicht(en) vollständig abgetragen wird, aber nicht das Material der darunterliegenden, nicht beschädigten Schicht(en).
6a zeigt ein Beispiel, bei dem die Beschichtung 25 einen Schichtschaden 31a in der Schutzschicht 27 sowie in der darunterliegenden Mo-Schicht 29a des reflektierenden Mehrschicht-Systems 28 aufweist. Die beschädigten Schichten 27, 29a, insbesondere die Mo-Schicht 29a, weist im gezeigten Beispiel eine Ablationsschwelle F_th,Mat1 auf, die kleiner ist als die Ablationsschwelle F_th,Mat2 der darunterliegenden Si-Schicht 29b (vgl. obige Tabelle). Beim Bestrahlen der Oberfläche 25a wird eine Flächenenergiedichte Φ gewählt, die zwischen der Ablationsschwelle F_th,Mat1 der Mo-Schicht 29a und der Ablationsschwelle F_th,Mat2 der Si-Schicht 29b liegt. 6b zeigt das reflektierende Mehrschicht-System 25 nach dem Abtrag der Schutzschicht 27 und der obersten Mo-Schicht 29a. Wie in 6c zu erkennen ist, wird in einem nachfolgenden Beschichtungsprozess die Schutzschicht 27 sowie die oberste Mo-Schicht 29a erneut aufgetragen, d.h. die Beschichtung 25 des Kollektorspiegels 17 wird wiederhergestellt.
Es ist auch möglich, zum selektiven Abtragen der Schutzschicht 27 sowie der Mo-Schicht 29a gezielt Energie in den Bereich einer Grenzfläche 47 zwischen der Mo-Schicht 29a und der Si-Schicht 29b einzubringen. In diesem Fall wird eine Ablationsschwelle F_th,G an der Grenzfläche 47 überschritten, die sich von den Ablationsschwellen F_th,Mat1, F_th,Mat2 im Volumen der Mo-Schicht 29a bzw. der Si-Schicht 29b unterscheidet.
7a-c veranschaulichen den Abtrag von Material von der Beschichtung 25, bei dem die Schutzschicht 27 als Opferschicht dient und eine geringere Ablationsschwelle F_th,S aufweist als das Material der Sn-Verschmutzungen 30b, 30c. Dies ist bei dem in 7a gezeigten Fall deshalb günstig, weil an der Oberfläche 25a der Beschichtung 25 sich auch Verschmutzungen 30c angelagert haben, die nicht ohne weiteres durch die weiter oben beschriebene Laserablation abgetragen werden können. Bei der Bestrahlung werden die Bestrahlungsparameter Φ, λ, τ, N, β, ... so eingestellt, dass die Ablationsschwelle F_th,S des Materials der Schutzschicht 27 überschritten wird, so dass diese gemeinsam mit den verbliebenen Verschmutzungen 30b, 30c von der Beschichtung 25 abgetragen wird und nur noch das reflektierende Mehrschicht-System 28 verbleibt. Bei dem in 7a-c gezeigten Beispiel ist es ausreichend, wenn bei der Wiederaufbereitung des Kollektorspiegels 17 auf das reflektierende Mehrschicht-System 28 eine Schutzschicht 27 aufgebracht wird, um die Beschichtung 25 vollständig wiederherzustellen, wie dies in 8c dargestellt ist. Alternativ kann eine in die Beschichtung 25, insbesondere in das reflektierende Mehrschicht-System 28, integrierte Opferschicht vorgesehen werden, um durch darüberlegende beschädigte Schichten des reflektierenden Mehrschicht-Systems 28 ganz oder ggf. nur in Teilbereichen abzutragen.
8 zeigt ein Flussdiagramm, welches den weiter oben beschriebenen Verfahrensablauf zusammenfasst. In der Regel werden bei dem Verfahren zunächst die Sn-Verunreinigungen 30a, 30b entfernt und erst nachfolgend werden die beschädigten Schichten 27, 29a, ... abgetragen. Mit Hilfe des weiter oben beschriebenen Lift-Off-Verfahrens ist es aber auch möglich, die Sn-Verunreinigungen 30a, 30b und die beschädigten Schichten 27, 29a, ... gleichzeitig abzutragen.
Zusammenfassend wird bei dem weiter oben beschriebenen Verfahren bzw. bei der Vorrichtung 33 die optische Erfassung des Zustands der Beschichtung 25 eines EUV-Spiegels, beispielsweise des Kollektorspiegels 17, zur Detektion von Verschmutzungen 30a, 30b oder von Schichtschäden 31a, 31b in der Beschichtung 25 mit einer gezielten und selektiven Laserablation kombiniert. Dies ermöglicht bei der Reinigung, d.h. beim Entfernen der Verschmutzungen 30a, 30b, ein selektives Abtragen von großen Sn-Brocken 30a sowie von Verschmutzungen 30b in Form einer flächigen Dünnschicht. Das Verfahren ermöglicht auch ein selektives Abtragen der Schutzschicht 27 sowie von einzelnen Schichten 29a, 29b des reflektierenden Mehrschichten-Systems 28, und zwar sowohl lokal als auch über die gesamte Oberfläche 25a der Beschichtung 25 für eine Wiederaufbereitung (Refurbishment) der Beschichtung 25. Sowohl die Reinigung als auch die Wiederaufbereitung sind sowohl lokal (in der Auflösung nur beugungsbegrenzt) als auch über die gesamte Oberfläche 25a der Beschichtung 25 des EUV-Spiegels 17 möglich. Es ist zudem in der Regel keine anschließende (Nass-)Reinigung der Oberfläche 25a mehr erforderlich, wodurch Zeit eingespart werden kann.
Es versteht sich, dass mit Hilfe des weiter oben beschriebenen Verfahrens bzw. der Vorrichtung 25 auch andere Verunreinigungen als Sn-Verunreinigungen abgetragen werden können, insbesondere Verunreinigungen, die andere Metalle als Sn enthalten. Es versteht sich ebenfalls, dass das weiter oben beschriebene Verfahren auch auf andere EUV-Spiegel als den Kollektorspiegel 17, beispielsweise auf die Spiegel Mi, angewandt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9073098 B2 [0005]
US 20200073250 A1 [0005]
WO 2019091708 A1 [0006, 0007]
US 20100192973 A1 [0008, 0011, 0035, 0039, 0081]

Claims

Verfahren zum Abtragen von Material, umfassend: Bestrahlen einer Oberfläche (25a) einer Beschichtung (25), die zur Reflexion von EUV-Strahlung (16) ausgebildet ist, mit einem gepulsten Laserstrahl (38) zum Abtragen des Materials, wobei der gepulste Laserstrahl (38) zum Abtragen des Materials scannend über die Oberfläche (25a) der Beschichtung (25) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bestrahlen der Oberfläche (25a) wahlweise Bestrahlungsparameter (Φ, λ, τ, N, β, ...) zum Abtragen von Material in Form von Verschmutzungen (30a, 30b) von der Oberfläche der Beschichtung (25), insbesondere ohne ein Abtragen des Materials der Beschichtung (25), oder Bestrahlungsparameter (Φ, λ, τ, N, β, ...) zum Abtragen des Materials der Beschichtung (25) eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bestrahlungsparameter ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend: Flächenenergiedichte (Φ), Wellenlänge (λ), Pulsdauer (τ), Pulsanzahl (N), Einfallswinkel (β), Strahlprofil und Strahldurchmesser.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend: Optisches Erfassen der Oberfläche (25a) der Beschichtung (25) zum Detektieren von Verschmutzungen (30a, 30b) auf der Oberfläche (25a) der Beschichtung (25) und/oder von Schichtschäden (31a, 31b) in der Beschichtung (25).
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem beim Bestrahlen der Oberfläche (25a) zum Entfernen der Verschmutzungen (30a, 30b) Bestrahlungsparameter (Φ, λ, τ, N, β, ...) eingestellt werden, bei denen eine Ablationsschwelle (Fth,v) des Materials der Verschmutzungen (30a, 30b) überschritten wird und eine Ablationsschwelle (F_th,S) mindestens einer unter den Verschmutzungen (30a, 30b) befindlichen Schicht (27, 29a, 29b) der Beschichtung (25) nicht überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem beim Entfernen der Verschmutzungen (30a, 30b) die Bestrahlungsparameter (Φ, λ, τ, N, β, ...) in Abhängigkeit von einer Dicke (d) der Verschmutzungen (30a, 30b) verändert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem beim Bestrahlen der Oberfläche (25a) zum Korrigieren eines Schichtschadens (31a, 31b) in mindestens einer beschädigten Schicht (27, 29a) Bestrahlungsparameter (Φ, λ, τ, N, β, ...) eingestellt werden, bei denen eine Ablationsschwelle (F_th,Mat2) mindestens einer unter der beschädigten Schicht (29a) befindlichen Schicht (29b) nicht überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem beim Bestrahlen der Oberfläche (25a) zum Korrigieren des Schichtschadens (31a) Bestrahlungsparameter (Φ, λ, τ, N, β, ...) eingestellt werden, bei denen eine Ablationsschwelle (F_th,Mat1) des Materials der mindestens einen beschädigten Schicht (27, 29a) und/oder eine Ablationsschwelle (F_th,G) an einer Grenzfläche (46) zwischen der beschädigten Schicht (29a) und einer unmittelbar unter der beschädigten Schicht (29a) befindlichen Schicht (29b) überschritten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem beim Bestrahlen der Oberfläche (25a) zum Korrigieren eines Schichtschadens (31a, 31b) in mindestens einer beschädigten Schicht und/oder zum Entfernen der Verschmutzungen (30b, 30c) Bestrahlungsparameter ((Φ, λ, τ, N, β, ...) eingestellt werden, bei denen eine Ablationsschwelle (F_th,Mat2) des Materials mindestens einer unter der beschädigten Schicht und/oder den Verschmutzungen (30b, 30c) befindlichen Schicht (27) überschritten wird.
Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der gepulste Laserstrahl (38) eine Pulsdauer (τ) aufweist, die bei weniger als 50 ps, bevorzugt bei weniger als 20 ps, insbesondere bei weniger als 5 ps liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: Zuführen eines Gasstroms (41), der bevorzugt ein ionisiertes Gas enthält, zu der Oberfläche (25a), insbesondere an eine Bestrahlungsposition (P2) des gepulsten Laserstrahls (38) an der Oberfläche (25a) und/oder Absaugen von abgetragenem Material von der Oberfläche (25a), insbesondere von einer Bestrahlungsposition (P2) des gepulsten Laserstrahls (38) an der Oberfläche (25a).
Vorrichtung (33) zum Abtragen von Material, umfassend: eine Halterung (35) zur Aufnahme eines optischen Elements (17), das eine Beschichtung (25) aufweist, die zur Reflexion von EUV-Strahlung (16) ausgebildet ist, eine Laserquelle (36) zur Erzeugung eines gepulsten Laserstrahls (38) zum Bestrahlen einer Oberfläche (25a) der Beschichtung (25), eine Scannereinrichtung (39) zum Führen des gepulsten Laserstrahls (38) über die Oberfläche (25a) der Beschichtung (25) zum Abtragen des Materials, gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung (46), die ausgebildet ist, zum Bestrahlen der Oberfläche (25a) wahlweise Bestrahlungsparameter (Φ, λ, τ, N, β, ...) zum Abtragen von Material in Form von Verschmutzungen (31a, 31b) von der Oberfläche (25a) der Beschichtung (25), insbesondere ohne ein Abtragen des Materials der Beschichtung (25), oder zum Abtragen des Materials der Beschichtung (25) einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, weiter umfassend: eine optische Erfassungseinrichtung (45a-c) zum Detektieren von Verschmutzungen (30a, 30b) auf der Oberfläche (25a) der Beschichtung (25) und/oder von Schichtschäden (31a, 31b) der Beschichtung (25).
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, weiter umfassend: eine Gaszuführung (40) zum Zuführen eines Gasstroms (41), der bevorzugt ein ionisiertes Gas enthält, zu der Oberfläche (25a), insbesondere an eine Bestrahlungsposition (P2) des gepulsten Laserstrahls (38) an der Oberfläche (25) und/oder eine Absaugeinrichtung (42) zum Absaugen von abgetragenem Material von der Oberfläche (25a), insbesondere von einer Bestrahlungsposition (P2) des gepulsten Laserstrahls (38) an der Oberfläche (25a).
Optische Anordnung, insbesondere EUV-Lithographiesystem (1), umfassend: mindestens eine Vorrichtung (33) zum Abtragen von Material, die nach einem der Ansprüche 11 bis 13 ausgebildet ist, sowie ein optisches Element (17), das in der Halterung (35) der Vorrichtung (33) aufgenommen ist.