DE102022202072A1 - Method of handling reflective optical elements - Google Patents

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Abstract

Zum Schutz vor der Kontamination durch Ablagerungen und Partikel wird ein Verfahren zum Handhaben von reflektiven optischen Elementen, insbesondere für den extrem-ultravioletten Wellenlängenbereich, aufweisend eine reflektierenden Oberfläche, vorgeschlagen mit den Schritten:- Aufbringen einer Schutzbeschichtung auf die reflektierende Oberfläche;- Handhaben des reflektiven optischen Elements;- Entfernen der Schutzbeschichtung.To protect against contamination by deposits and particles, a method for handling reflective optical elements, in particular for the extreme ultraviolet wavelength range, having a reflective surface, is proposed with the steps: - applying a protective coating to the reflective surface; - handling the reflective optical element;- removing the protective coating.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Handhaben von reflektiven optischen Elementen, insbesondere für den extrem-ultravioletten Wellenlängenbereich, aufweisend eine reflektierenden Oberfläche.The present invention relates to a method for handling reflective optical elements, in particular for the extreme-ultraviolet wavelength range, having a reflective surface.

Um bei der Produktion von Halbleiterbauelementen mit lithographischen Methoden immer feinere Strukturen erzeugen zu können, wird mit immer kurzwelligerem Licht gearbeitet. Arbeitet man im extremen ultravioletten (EUV) Wellenlängenbereich, etwa insbesondere bei Wellenlängen zwischen ca. 5 nm und 30 nm, lässt sich nicht mehr mit linsenartigen Elementen in Transmission arbeiten, sondern es werden in EUV-Lithographievorrichtungen Beleuchtungs- und Projektionsobjektive oder auch Masken aus reflektiven optischen Elementen eingesetzt, die eine reflektierende Beschichtung aufweisen. Typische EUV-Lithographievorrichtungen weisen acht oder mehr reflektive optische Elemente auf. Um dennoch eine hinreichende Gesamtintensität der zum Einsatz kommenden EUV-Strahlung zu erreichen, müssen die reflektiven optischen Elemente möglichst hohe Reflektivitäten aufweisen. Denn die Gesamtintensität ist proportional zum Produkt der Reflektivitäten der einzelnen reflektiven optischen Elemente.In order to be able to produce ever finer structures in the production of semiconductor components using lithographic methods, work is being carried out with ever shorter wavelength light. If one works in the extreme ultraviolet (EUV) wavelength range, especially at wavelengths between approx. 5 nm and 30 nm, it is no longer possible to work with lens-like elements in transmission, but instead illumination and projection lenses or masks made of reflective ones are used in EUV lithography devices optical elements used that have a reflective coating. Typical EUV lithography devices have eight or more reflective optical elements. In order to nevertheless achieve a sufficient overall intensity of the EUV radiation used, the reflective optical elements must have reflectivities that are as high as possible. This is because the total intensity is proportional to the product of the reflectivities of the individual reflective optical elements.

Nicht nur, aber insbesondere für kleine reflektive optische Elemente oder für reflektive optische Elemente, die in Feldnähe angeordnet sind, gelten hohe Sauberkeitsanforderungen, um unerwünschte Abbildungsfehler zu vermeiden. Bei der EUV-Lithographie kann zum Beispiel ein Kontrastverlust bei der Stukturierung zu einem erhöhten Ausschuss führen. Treten Beeinträchtigungen der reflektierenden Oberfläche, beispielsweise durch Ablagerungen, Partikel, mechanische Schäden bei reflektierenden optischen Elementen auf, die im Strahlengang besonders feldnah angeordnet sind, sind sie besonders schlecht kompensierbar.High cleanliness requirements apply not only, but especially for small reflective optical elements or for reflective optical elements that are arranged in the vicinity of the field, in order to avoid undesirable imaging errors. In EUV lithography, for example, a loss of contrast during structuring can lead to increased rejects. If impairments of the reflective surface occur, for example due to deposits, particles, mechanical damage to reflective optical elements that are arranged particularly close to the field in the beam path, they are particularly difficult to compensate for.

Aus der DE 10 2013 226 678 A1 ist bekannt, reflektive optische Elemente für die EUV-Lithographie, insbesondere Masken, in einer besonderen Transporteinrichtung zu transportieren, die einen an dem relektiven optischen Element flächig entlang strömenden Gasvorhang zur Verfügung stellt, um die Ablagerung von kontaminierenden Substanzen oder Partikel auf der hinter dem Gasvorhang befindlichen Fläche zu vermeiden.From the DE 10 2013 226 678 A1 It is known to transport reflective optical elements for EUV lithography, in particular masks, in a special transport device which provides a gas curtain flowing flatly along the reflective optical element in order to prevent the deposit of contaminating substances or particles on the surface behind the gas curtain area to be avoided.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weitere Möglichkeit des Schutzes von reflektiven optischen Elementen vor der Ablagerung von kontaminierenden Substanzen oder Partikeln aufzuzeigen.It is an object of the present invention to show a further possibility of protecting reflective optical elements from the deposit of contaminating substances or particles.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Handhaben von reflektiven optischen Elementen, insbesondere für den extrem-ultravioletten Wellenlängenbereich, aufweisend eine reflektierenden Oberfläche, mit den Schritten:

  • - Aufbringen einer Schutzbeschichtung auf die reflektierende Oberfläche;
  • - Handhaben des reflektiven optischen Elements;
  • - Entfernen der Schutzbeschichtung.
This object is achieved by a method for handling reflective optical elements, in particular for the extreme-ultraviolet wavelength range, having a reflective surface, with the steps:
  • - applying a protective coating to the reflective surface;
  • - handling of the reflective optical element;
  • - Removal of the protective coating.

Es hat sich herausgestellt, dass diese Vorgehensweise gut gegen Kontamination der reflektierenden Oberfläche in Form von Ablagerungen und Partikel schützen kann. Während der Handhabung des reflektiven optischen Elements wird anstelle der empfindlichen reflektierenden Oberfläche die Schutzbeschichtung beeinträchtigt. Nach Abschluss der Handhabung, wenn die Schutzbeschichtung wieder entfernt wird, werden mit der Schutzbeschichtung auch eventuell vorhandene Kontaminationen entfernt und das reflektive optische Element mit freiliegender reflektierender Oberfläche kann zum Einsatz kommen.It has been found that this procedure can provide good protection against contamination of the reflective surface in the form of deposits and particles. During handling of the reflective optical element, the protective coating is compromised in place of the delicate reflective surface. After the handling is completed, when the protective coating is removed again, any contamination that may be present is also removed with the protective coating and the reflective optical element with the reflective surface exposed can be used.

Bevorzugt wird die Handhabung des reflektiven optischen Elements in Form von Lagerung, Transport und/oder Montage durchgeführt. Zwar können die Lagerung und auch der Transport mit größerem Aufwand unter Schutzatmosphäre oder Reinraumbedingungen durchgeführt werden. Aber zu Beginn oder am Schluss einer solchen Handhabung ist nur unter Schwierigkeiten vermeidbar, dass das reflektive optische Element und seine reflektierende Oberfläche nicht doch normaler Luft ausgesetzt werden. Besonders gravierend ist die Situation bei der Montage des reflektiven optischen Elements in beispielsweise ein optisches System einer EUV-Lithographievorrichtung oder einer Messvorrichtung für die Überprüfung von Halbleiterwafern oder weiteren reflektiven optischen Elementen für den EUV-Wellenlängenbereich. Denn die Montage muss in der Regel an Luft stattfinden. Insbesondere, wenn das reflektive optische Element mit Luft in Berührung kommt, kann seine reflektierende Oberfläche durch das vorgeschlagene Vorgehen besonders gut vor Kontamination durch Ablagerung oder Oxidation oder Beeinträchtigung durch Partikel geschützt werden. Ferner kann eine Schutzbeschichtung auch vor einem Wartungsvorgang aufgebracht und anschließend wieder entfernt werden.The reflective optical element is preferably handled in the form of storage, transport and/or assembly. It is true that storage and transport can be carried out with greater effort under a protective atmosphere or clean room conditions. But at the beginning or at the end of such handling, it is difficult to avoid that the reflective optical element and its reflective surface are not exposed to normal air. The situation is particularly serious when the reflective optical element is installed in, for example, an optical system of an EUV lithography device or a measuring device for checking semiconductor wafers or other reflective optical elements for the EUV wavelength range. Because assembly usually has to take place in the open air. In particular, when the reflective optical element comes into contact with air, its reflective surface can be protected particularly well against contamination by deposits or oxidation or impairment by particles by the proposed procedure. Furthermore, a protective coating can also be applied before a maintenance operation and then removed again.

In besonders bevorzugten Ausführungsformen befindet sich das reflektive optische Element beim Entfernen der Schutzbeschichtung an einem anderen Ort als beim Aufbringen der Schutzbeschichtung. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Schutzbeschichtung möglichst bald nach der Fertigung des reflektiven optischen Elements aufgebracht wird und erst nach der Endmontage wieder entfernt wird. Dadurch kann das reflektive optische Element während seiner Handhabung besonders umfassend vor der Beeinträchtigung seiner reflektierenden Oberfläche geschützt werden.In particularly preferred embodiments, the reflective optical element is located at a different location when the protective coating is removed than when the protective coating was applied. This is the case, for example, when the protective coating is applied as soon as possible after the reflective optical element has been manufactured is brought and is only removed again after final assembly. As a result, the reflective optical element can be protected particularly comprehensively from damage to its reflective surface during handling.

Vorteilhafterweise wird das reflektive optische Element in einer Beschichtungskammer angeordnet, um auf dessen reflektierende Oberfläche eine Schutzbeschichtung aufzubringen. Dies erlaubt insbesondere bei reflektiven optischen Elementen, deren reflektierenden Oberfläche durch eine reflektierende Beschichtung gebildet wird, die Schutzbeschichtung unmittelbar nach Aufbringen der reflektierenden Beschichtung auf die reflektierende Oberfläche aufzubringen, bevor die Gelegenheit besteht, dass diese kontaminiert wird. Zum Aufbringen der Schutzbeschichtung kann dabei auf beliebige chemische und/oder physikalische Abscheidungsverfahren zurückgegriffen werden.Advantageously, the reflective optical element is placed in a coating chamber to apply a protective coating to its reflective surface. In the case of reflective optical elements in particular, the reflective surface of which is formed by a reflective coating, this allows the protective coating to be applied to the reflective surface immediately after the reflective coating has been applied, before there is an opportunity for it to become contaminated. Any chemical and/or physical deposition process can be used to apply the protective coating.

In bevorzugten Ausführungsformen wird als Schutzbeschichtung eine kohlenstoffhaltige Schicht aufgebracht. Besonders bevorzugt wird als Schutzbeschichtung eine Schicht aus Kohlenstoff aufgebracht. Schutzbeschichtungen, die Kohlenstoff enthalten, können nicht nur mit vergleichsweise wenig Aufwand aufgewachsen werden, sondern lassen sich auch besonders gut entfernen, insbesondere wenn sie wesentlichen aus Kohlenstoff sind. Unter anderem kann bei einer Lagerung an Luft mit einer gewissen Konzentration von Kohlenwasserstoff in der Atmosphäre eine wenige Atom- oder Moleküllagen aufweisende, selbstterminierende kohlenstoffhaltige oder Kohlenstoff-Schutzbeschichtung aufwachsen, die auch bereits vor Kontamination schützen kann. In der Regel kann sie wenige Molekül- oder Atomlagen dick sein.In preferred embodiments, a carbonaceous layer is applied as a protective coating. A layer of carbon is particularly preferably applied as a protective coating. Protective coatings that contain carbon can not only be grown on with comparatively little effort, but can also be removed particularly well, especially if they are essentially made of carbon. Among other things, when stored in air with a certain concentration of hydrocarbons in the atmosphere, a self-terminating protective carbon-containing or carbon coating can grow that has a few atomic or molecular layers and that can also protect against contamination. As a rule, it can be a few molecular or atomic layers thick.

Vorteilhafterweise wird eine Schutzbeschichtung aus Kohlenstoff einer Dicke von mindestens 15 nm, bevorzugt mindestens 25 nm aufgebracht. Eine derart dicke Kohlenstoff-Schutzbeschichtung schützt die darunterliegende reflektierende Oberfläche des reflektierenden optischen Elements vor Ablagerungen und Partikel, sondern gewährt auch einen mechanischen Schutz, etwa vor leichten Kratzern oder Stößen. Sie lässt sich dennoch gut mit den Kontaminanten zusammen wieder entfernen, wenn kein besonderer Schutz mehr notwendig ist.A protective coating of carbon with a thickness of at least 15 nm, preferably at least 25 nm, is advantageously applied. Such a thick protective carbon coating protects the underlying reflective surface of the reflective optical element from deposits and particles, but also provides mechanical protection, such as from light scratches or impacts. However, it can still be easily removed together with the contaminants when special protection is no longer necessary.

In bevorzugten Ausführungsformen wird die Schutzbeschichtung durch Photolyse und/oder Wärmebehandlung entfernt. Durch den Energieeintrag mittels Bestrahlung und/oder Wärmebehandlung kann die Schutzbeschichtung in flüchtige Verbindungen umgewandelt oder unmittelbar in die Gasphase überführt werden. Dabei platzen auch eventuelle Ablagerungen auf der Schutzbeschichtung ab oder werden etwaige Partikel zusammen mit der Schutzbeschichtung von der reflektierenden Oberfläche entfernt.In preferred embodiments, the protective coating is removed by photolysis and/or heat treatment. The protective coating can be converted into volatile compounds or directly converted into the gas phase by the energy input by means of irradiation and/or heat treatment. This also flakes off any deposits on the protective coating or removes any particles along with the protective coating from the reflective surface.

Vorteilhafterweise wird die Schutzbeschichtung durch Photolyse mittels Strahlung aus dem extrem-ultravioletten Wellenlängenbereich entfernt. Dies ist besonders von Vorteil, wenn die Schutzbeschichtung von einem bereits endmontierten reflektiven optischen Element entfernt werden soll, da dazu die EUV-Strahlung genutzt werden kann, mit der das optische System, in dem das reflektive optische Element eingebaut ist, betrieben wird und die durch die Anordnung des reflektiven optischen Elements im Strahlengang ohnehin auf die reflektierende Oberfläche des reflektiven optischen Elements auftrift bzw. auf die Schutzbeschichtung, solange sie noch nicht entfernt ist. Außerdem lassen sich insbesondere Kohlenstoff- bzw. kohlenwasserstoffhaltige Schutzbeschichtungen besonders effizient durch EUV-Photolyse in flüchtige Verbindungen umwandeln. Diese können anschließend ggf. durch das Vakuumsystem des optischen Systems abgepumpt werden.Advantageously, the protective coating is removed by photolysis using radiation in the extreme ultraviolet wavelength range. This is particularly advantageous when the protective coating is to be removed from a reflective optical element that has already been finally assembled, since the EUV radiation can be used for this purpose, with which the optical system in which the reflective optical element is installed is operated and which is the arrangement of the reflective optical element in the beam path impacts the reflective surface of the reflective optical element or the protective coating anyway, as long as it has not yet been removed. In addition, protective coatings containing carbon or hydrocarbons can be converted particularly efficiently into volatile compounds by EUV photolysis. If necessary, these can then be pumped out by the vacuum system of the optical system.

Bevorzugt wird die Schutzbeschichtung in einer Wasserstoff enthaltenden oder einer oxidierenden Restgasatmosphäre entfernt. Sowohl Wasserstoff, insbesondere in atomarer oder ionisierter Form, als auch Sauerstoff und andere oxidierende Substanzen können mit der Schutzbeschichtung zu flüchtigen Verbindungen reagieren, so dass die Schutzbeschichtung und die ggf. darauf befindlichen Ablagerungen und Partikel von der reflektierenden Oberfläche der reflektiven optischen Elements entfernt werden können. Insbesondere Kohlenstoff- bzw. kohlenwasserstoffhaltige Schutzbeschichtungen können auf diese Weise schnell in flüchtige Verbindungen umgewandelt werden. Besonders bevorzugt wird das Vorhalten geringer Partialdrücke von Wasserstoff oder oxidierenden Gasen in der Restgasatmosphäre mit einer Wärmebehandlung oder/und einer Photolyse, insbesondere mit EUV-Strahlung kombiniert, um den Effekt der Überführung der Schutzbeschichtung in eine oder mehrere flüchtige Verbindungen zu verstärken.The protective coating is preferably removed in a hydrogen-containing or an oxidizing residual gas atmosphere. Both hydrogen, especially in atomic or ionized form, and oxygen and other oxidizing substances can react with the protective coating to form volatile compounds, so that the protective coating and any deposits and particles on it can be removed from the reflective surface of the reflective optical element . In particular, protective coatings containing carbon or hydrocarbons can be quickly converted into volatile compounds in this way. Particular preference is given to maintaining low partial pressures of hydrogen or oxidizing gases in the residual gas atmosphere combined with heat treatment and/or photolysis, in particular with EUV radiation, in order to enhance the effect of converting the protective coating into one or more volatile compounds.

In bevorzugten Ausführungsformen wird vor deren Entfernung ein Gasstrom über die Oberfläche der Schutzbeschichtung geführt. Dies ist vor allem von Vorteil, um eventuell vorhandene Partikel oder Ablagerungen zu entfernen, die eine so geringe Adhäsion auf der Schutzbeschichtung aufweisen, dass sie von dem Gasstrom von der Oberfläche der Schutzbeschichtung abgeblasen werden können. Dadurch kann vermieden werden, dass diese Kontaminanten sich eventuell nach der Entfernung der Schutzbeschichtung auf der reflektierenden Oberfläche des reflektiven optischen Elements wieder ablagern und deren optische Eigenschaften beeinträchtigen. Indem man dieses Abblasen vor der Entfernung der Schutzbeschichtung durchführt, ist die Gefahr, dass die reflektierende Oberfläche durch das Abblasen beeinträchtigt wird, reduziert, insbesondere dass Partikel beim Abgeblasen werden Kratzer in der reflektierenden Oberfläche hinterlassen.In preferred embodiments, a stream of gas is passed over the surface of the protective coating prior to its removal. This is particularly advantageous for removing any particles or deposits that may be present that have such poor adhesion to the protective coating that they can be blown off the surface of the protective coating by the gas stream. This can prevent these contaminants from being deposited again on the reflective surface of the reflective optical element after the protective coating has been removed and impairing its optical properties. By performing this blow-off prior to removing the protective coating, there is a risk that the reflective surface is affected by blowing off is reduced, in particular that particles are blown off leaving scratches in the reflective surface.

Die vorliegende Erfindung soll unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Dazu zeigen

  • 1 eine Prinzipskizze eines reflektiven optischen Elements für den EUV-Wellenlängenbereich;
  • 2 ein reflektives optisches Element, auf das eine Schutzbeschichtung aufgebracht wird;
  • 3 ein reflektives optisches Element, von dem eine Schutzbeschichtung entfernt wird; und
  • 4 ein reflektives optisches Element, nachdem eine Schutzbeschichtung entfernt wurde.
The present invention will be explained in more detail with reference to preferred exemplary embodiments. to show
  • 1 a schematic diagram of a reflective optical element for the EUV wavelength range;
  • 2 a reflective optical element to which a protective coating is applied;
  • 3 a reflective optical element from which a protective coating is removed; and
  • 4 a reflective optical element after a protective coating has been removed.

In 1 ist schematisch der Aufbau eines reflektiven optischen Elements 50 dargestellt, das auf einem Substrat 52 eine reflektierende Beschichtung 51 aufweist, die im vorliegenden Beispiel als Viellagensystem ausgebildet ist, das Lagen aus mindestens zwei verschiedenen Materialien mit unterschiedlichem Realteil des Brechungsindex bei einer Wellenlänge im extrem ultravioletten Wellenlängenbereich aufweist, die abwechselnd angeordnet sind. In diesem Beispiel handelt es sich um auf ein Substrat 52 alternierend aufgebrachte Lagen eines Materials mit höherem Realteil des Brechungsindex bei der Arbeitswellenlänge, bei der beispielsweise eine lithographische Belichtung durchgeführt oder ein Wafer oder eine Maske überprüft wird, (auch Spacer 54 genannt) und eines Materials mit niedrigerem Realteil des Brechungsindex bei der Arbeitswellenlänge (auch Absorber 55 genannt), wobei ein Absorber-Spacer-Paar einen Stapel 53 bildet. Dadurch wird in gewisser Weise ein Kristall simuliert, dessen Netzebenen den Absorberlagen entsprechen, an denen Bragg-Reflexion stattfindet. Üblicherweise werden reflektive optische Elemente für eine EUV-Lithographievorrichtung oder ein optisches System derart ausgelegt, dass die jeweilige Wellenlänge maximaler Reflektivität mit der Arbeitswellenlänge des Lithographieprozesses oder sonstigen Anwendungen des optischen Systems im Wesentlichen übereinstimmt.In 1 The structure of a reflective optical element 50 is shown schematically, which has a reflective coating 51 on a substrate 52, which in the present example is designed as a multi-layer system comprising layers of at least two different materials with different real parts of the refractive index at a wavelength in the extreme ultraviolet wavelength range has, which are arranged alternately. In this example, layers of a material with a higher real part of the refractive index at the working wavelength, for example a lithographic exposure is carried out or a wafer or a mask is checked, (also called spacer 54) and a material are applied alternately to a substrate 52 with a lower real part of the refractive index at the working wavelength (also called absorber 55), with an absorber-spacer pair forming a stack 53. In a way, this simulates a crystal whose lattice planes correspond to the absorber layers at which Bragg reflection takes place. Typically, reflective optical elements for an EUV lithography device or an optical system are designed in such a way that the respective wavelength of maximum reflectivity essentially corresponds to the working wavelength of the lithography process or other applications of the optical system.

Die Dicken der einzelnen Lagen 54, 55 wie auch der sich wiederholenden Stapel 53 können über das gesamte Viellagensystem 51 konstant sein oder auch über die Fläche oder die Gesamtdicke des Viellagensystems 51 variieren, je nach dem welches spektrale oder winkelabhängige Reflexionsprofil bzw. welche maximale Reflektivität bei der Arbeitswellenlänge erreicht werden soll. Wenn die Lagendicken über das gesamte Viellagensystem 51 im wesentlichen konstant sind, spricht man auch von einer Periode 53 anstelle von einem Stapel 53. Das Reflexionsprofil kann auch gezielt beeinflusst werden, indem die Grundstruktur aus Absorber 55 und Spacer 54 um weitere mehr und weniger absorbierende Materialien ergänzt wird, um die mögliche maximale Reflektivität bei der jeweiligen Arbeitswellenlänge zu erhöhen. Dazu können in manchen Stapeln Absorber- und/oder Spacer-Materialien gegeneinander ausgetauscht werden oder die Stapel aus mehr als einem Absorber- und/oder Spacermaterial aufgebaut werden. Ferner können auch zusätzliche Lagen als Diffusionsbarrieren zwischen Spacer- und Absorberlagen 54, 55 vorgesehen werden. Eine beispielsweise für eine Arbeitswellenlänge von 13,4 nm übliche Materialkombination ist Molybdän als Absorber- und Silizium als Spacermaterial. Dabei hat ein Periode 53 oft eine Dicke von ca. 6,7 nm, wobei die Spacerlage 54 meist dicker ist als die Absorberlage 55. Weitere übliche Materialkombinationen sind u.a. Silizium-Ruthenium oder Molybdän-Beryllium. Außerdem kann auf dem Viellagensystem 51 eine Schutzschicht 56 zu dessen Schutz während des Betriebes vorgesehen sein, die auch mehrlagig ausgelegt sein kann.The thicknesses of the individual layers 54, 55 as well as the repeating stack 53 can be constant over the entire multi-layer system 51 or also vary over the area or the total thickness of the multi-layer system 51, depending on which spectral or angle-dependent reflection profile or which maximum reflectivity of the working wavelength is to be achieved. If the layer thicknesses are essentially constant over the entire multi-layer system 51, one also speaks of a period 53 instead of a stack 53. The reflection profile can also be influenced in a targeted manner by adding more and less absorbing materials to the basic structure of absorber 55 and spacer 54 is supplemented in order to increase the possible maximum reflectivity at the respective working wavelength. For this purpose, absorber and/or spacer materials can be exchanged for one another in some stacks, or the stacks can be constructed from more than one absorber and/or spacer material. Furthermore, additional layers can also be provided as diffusion barriers between spacer and absorber layers 54, 55. A material combination that is common, for example, for a working wavelength of 13.4 nm is molybdenum as the absorber material and silicon as the spacer material. A period 53 often has a thickness of approximately 6.7 nm, with the spacer layer 54 usually being thicker than the absorber layer 55. Other common material combinations include silicon-ruthenium or molybdenum-beryllium. In addition, a protective layer 56 can be provided on the multi-layer system 51 to protect it during operation, which can also be designed in multiple layers.

In nicht dargestellten Varianten kann die reflektierende Oberfläche des reflektiven optischen Elements aus einer polierten Metalloberfläche oder einer reflektierenden Beschichtung aus nur einigen wenigen Lagen gebildet werden. Ein solches reflektives optisches Element eignet sich vor allem den Betrieb bei streifendem Einfall. Ein wie in 1 dargestelltes reflektives optisches Element, bei dem die reflektierende Oberfläche auf einem Viellagensystem beruht, weist hingegen bei normalem Einfall eine besonders hohe maximale Reflektivität auf.In variants that are not shown, the reflective surface of the reflective optical element can be formed from a polished metal surface or a reflective coating from just a few layers. Such a reflective optical element is primarily suitable for operation with grazing incidence. an as in 1 In contrast, the reflective optical element shown, in which the reflective surface is based on a multilayer system, has a particularly high maximum reflectivity at normal incidence.

Typische Substratmaterialien für reflektive optische Elemente für die EUV-Lithographie sind Silizium, Siliziumkarbid, siliziuminfiltriertes Siliziumkarbid, Quarzglas, titandotiertes Quarzglas, Glas und Glaskeramik. Insbesondere bei derartigen Substratmaterialien kann zusätzlich eine Schicht zwischen reflektierender Beschichtung 51 und Substrat 52 vorgesehen sein, die aus einem Material ist, das eine hohe Absorption für Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich aufweist, die im Betrieb des reflektiven optischen Elements 50 eingesetzt wird, um das Substrat 52 vor Strahlenschäden, beispielsweise eine ungewollte Kompaktierung zu schützen. Ferner kann das Substrat auch aus Kupfer, Aluminium, einer Kupferlegierung, einer Aluminiumlegierung oder einer Kupfer-Aluminium-Legierung sein.Typical substrate materials for reflective optical elements for EUV lithography are silicon, silicon carbide, silicon-infiltrated silicon carbide, quartz glass, titanium-doped quartz glass, glass and glass ceramics. In particular with such substrate materials, a layer can additionally be provided between the reflective coating 51 and the substrate 52, which is made of a material that has a high absorption of radiation in the EUV wavelength range, which is used during operation of the reflective optical element 50 to protect the substrate 52 to protect against radiation damage, such as unwanted compaction. Furthermore, the substrate can also be made of copper, aluminum, a copper alloy, an aluminum alloy or a copper-aluminum alloy.

Um die beispielsweise durch das Viellagensystem 51 gebildete empfindliche reflektierende Oberfläche des in 1 gezeigten reflektiven optischen Elements 50 bis zu seinem Einsatz vor Kontamination durch Ablagerungen oder Partikel zu schützen, wird vorgeschlagen, auf die reflektierende Oberfläche eine Schutzbeschichtung aufzubringen und diese erst nach einem Handhaben des reflektiven optischen Elements wieder zu entfernen. Das Aufbringen kann, wie beispielsweise in 2 dargestellt, in einer Beschichtungskammer 21 durchgeführt werden. Besonders vorteilhaft ist es, die Schutzbeschichtung 1 unmittelbar nach dem Aufbringen eines Viellagensystems aufzubringen oder einer anderen Beschichtung, die zu einer Erhöhung der Reflektivität einer Oberfläche des reflektiven optischen Elements 50 in einem Wellenlängenbereich führt, in dem das reflektive optische Element 50 eingesetzt werden soll, insbesondere im EUV-Wellenlängenbereich, z.B. für die EUV-Lithographie oder in einer Messapparatur zum Überprüfen von Halbleiterelementen oder EUV-Masken.In order to protect the sensitive reflective surface of the in 1 To protect the reflective optical element 50 shown before it is used from contamination by deposits or particles, it is proposed that the reflective Apply a protective coating to the surface and remove it again only after handling the reflective optical element. The application can, as for example in 2 shown, are carried out in a coating chamber 21 . It is particularly advantageous to apply the protective coating 1 immediately after the application of a multilayer system or another coating that leads to an increase in the reflectivity of a surface of the reflective optical element 50 in a wavelength range in which the reflective optical element 50 is to be used, in particular in the EUV wavelength range, eg for EUV lithography or in a measuring apparatus for checking semiconductor elements or EUV masks.

Besonders bevorzugt weist die Schutzbeschichtung Materialien auf, die mittels Energieeintrag durch Bestrahlung mit hochenergetischer Strahlung wie Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich und/oder durch Erwärmen in flüchtige Verbindungen umgesetzt werden können. Ganz besonders bevorzugt besteht die Schutzbeschichtung aus einem oder mehreren solcher Materialien. Zum Aufbringen kann auf bekannte chemische und/oder physikalische Abscheidungsverfahren zurückgegriffen werden, auch PVD- (physical vapor deposition) oder CVD- (chemical vapor deposition) Verfahren in all ihren Varianten zurückgegriffen werden.The protective coating particularly preferably has materials which can be converted into volatile compounds by means of energy input through exposure to high-energy radiation such as radiation in the EUV wavelength range and/or through heating. Most preferably, the protective coating consists of one or more such materials. Known chemical and/or physical deposition methods can be used for application, and PVD (physical vapor deposition) or CVD (chemical vapor deposition) methods in all their variants can also be used.

Besonders bewährt haben sich Schutzbeschichtungen, die Kohlenwasserstoffverbindungen und/oder Kohlenstoff aufweisen. Ganz besonders haben sich Schutzbeschichtungen aus Kohlenstoff bewährt. Sie haben den Vorteil, dass sie besonders einfach auch als dickere Schichten mit bekannten Beschichtungsverfahren, wie sie auch für das Aufbringen von beispielsweise Viellagensystemen eingesetzt werden, aufgebracht werden können. So können beispielsweise Kohlenstoffatome oder - partikel 30 etwa durch Sputtern oder Elektronenstrahlverdampfen auf die zu beschichtende reflektierende Oberfläche des reflektierenden optischen Elements 50 aufgebracht werden, damit auf diese Weise eine Schutzbeschichtung 1 aus Kohlenstoff aufwächst. Je nachdem, wie die reflektierende Oberfläche des reflektiven optischen Elements 50 gebildet wurde, muss die Beschichtungskammer 21 kaum oder sogar gar nicht nach dem üblichen Beschichtungsvorgang für das Aufbringen der Schutzbeschichtung umgerüstet werden und kann ohne Brechen des Vakuums weiterbeschichtet werden, so dass die Schutzbeschichtung 1 aufgebracht werden kann, bevor es überhaupt zu einer Kontamination kommen konnte. Bevorzugt wird eine Schutzbeschichtung aus Kohlenstoff einer Dicke von mindestens 15 nm, besonders bevorzugt 25 nm oder mehr aufgebracht. Je dicker die Schutzbeschichtung 1 ist, desto besser kann sich nicht nur als Kontaminationsschutz, sondern auch als mechanischer Schutz, etwa gegen Kratzer oder Stöße dienen. Ein Schutz vor Kontamination durch Ablagerungen und/oder Partikel kann bereits ab einer oder wenigen Atom- bzw. Moleküllagen erreicht werden.Protective coatings that have hydrocarbon compounds and/or carbon have proven particularly useful. Protective coatings made of carbon have proven particularly effective. They have the advantage that they can also be applied particularly easily as thicker layers using known coating processes, such as are also used for applying multi-layer systems, for example. For example, carbon atoms or particles 30 can be applied to the reflective surface of the reflective optical element 50 to be coated, for example by sputtering or electron beam evaporation, so that a protective coating 1 made of carbon grows in this way. Depending on how the reflective surface of the reflective optical element 50 was formed, the coating chamber 21 has little or no conversion after the usual coating process for the application of the protective coating and can be further coated without breaking the vacuum, so that the protective coating 1 is applied can be used before contamination can even occur. A protective coating of carbon with a thickness of at least 15 nm, particularly preferably 25 nm or more, is preferably applied. The thicker the protective coating 1 is, the better it can serve not only as protection against contamination, but also as mechanical protection, for example against scratches or impacts. Protection against contamination by deposits and/or particles can be achieved from as little as one or a few atomic or molecular layers.

In einer nicht dargestellten Variante kann man das reflektive optische Element auch in einer Atmosphäre lagern, die Kohlenwasserstoffe oder Kohlenstoff enthält. Mit der Zeit wird eine selbstterminierende kohlenwasserstoff- oder kohlenstoffhaltige Schutzbeschichtung aufwachsen. Allerdings lassen sich auf diese Weise nicht so kontrollierte und nicht so dicke Schutzbeschichtungen aufbringen wie beim gezielten Beschichten.In a variant that is not shown, the reflective optical element can also be stored in an atmosphere containing hydrocarbons or carbon. Over time, a self-terminating hydrocarbon or carbonaceous protective coating will grow. However, protective coatings that are not as controlled and thick as with targeted coating cannot be applied in this way.

Durch die Schutzbeschichtung 1 ist die reflektierende Oberfläche des reflektiven optischen Elements 50 während diverser Arten der Handhabung wie u.a. Lagerung, Transport und/oder Montage vor Kontamination insbesondere durch Ablagerungen und/oder Partikel geschützt. Während etwa für Lagerung oder Transport das reflektive optische Element in ein Gehäuse mit angelegtem Vakuum oder Schutzatmosphäre eingebracht werden kann und somit bereits ein gewisser Schutz vor Ablagerungen oder Partikel bestehen kann, ist es oft für die Montage des reflektierenden Elements in einem optischen System, beispielsweise für eine EUV-Lithographievorrichtung notwendig, diese zumindest teilweise an der Luft durchzuführen, und ist die Montage oft mit einer Anzahl mechanischer Arbeitsgänge verbunden, die Partikel oder andere Kontamination freisetzen können. Für diese Art Handhabung ist das Vorsehen einer Schutzbeschichtung auf der reflektierenden Oberfläche des reflektiven optischen Elements besonders bevorzugt.The protective coating 1 protects the reflective surface of the reflective optical element 50 from contamination, in particular from deposits and/or particles, during various types of handling such as storage, transport and/or assembly. While the reflective optical element can be placed in a housing with an applied vacuum or protective atmosphere for storage or transport, and a certain degree of protection against deposits or particles can therefore already exist, it is often necessary for the assembly of the reflective element in an optical system, e.g For example, an EUV lithography device needs to be performed at least partially in air, and assembly often involves a number of mechanical operations that can release particles or other contamination. For this type of handling, the provision of a protective coating on the reflective surface of the reflective optical element is particularly preferred.

Nach Abschluss der Handhabung des reflektiven optischen Elements 50, wie beispielsweise in 3 dargestellt nach Abschluss der Montage in der Vakuumkammer 23 eines optischen Systems, kann die Schutzbeschichtung 1 wieder entfernt werden. Vorteilhafterweise wird die Schutzbeschichtung 1 dazu mit Wärme (angedeutet durch gestrichelte Pfeile 43) oder hochenergetischer Strahlung 41 beaufschlagt, um die Schutzbeschichtung 1 in eine oder mehrere flüchtige Verbindungen umzuwandeln oder in die Gasphase zu überführen, die im in 3 dargestellten Beispiel mit Anlegen eines Vakuums in der Vakuumkammer 23 entfernt werden können. Besonders bei Entfernen der Schutzbeschichtung 1 durch Photolyse, wenn sich das reflektive optische Element 50 in der Vakuumkammer 23 eines optischen Systems für seine Endverwendung befindet, wird mit die Photolyse bevorzugt mit der Strahlung durchgeführt, mit der das optische System betrieben wird, insbesondere mit EUV-Strahlung, die ohnehin durch den vorgesehenen Strahlengang auf die unter der Schutzbeschichtung 1 befindliche reflektierende Oberfläche des reflektiven optischen Elements 50 auftrifft.After completion of the handling of the reflective optical element 50, such as in 3 shown after completion of the assembly in the vacuum chamber 23 of an optical system, the protective coating 1 can be removed again. Advantageously, the protective coating 1 is exposed to heat (indicated by dashed arrows 43) or high-energy radiation 41 in order to convert the protective coating 1 into one or more volatile compounds or to convert it into the gas phase, which is present in the in 3 illustrated example can be removed by applying a vacuum in the vacuum chamber 23. Particularly when removing the protective coating 1 by photolysis when the reflective optical element 50 is in the vacuum chamber 23 of an optical system for its end use, the photolysis is preferably carried out with the radiation with which the optical system is operated, in particular with EUV Radiation that is already reflected by the intended beam path on the located under the protective coating 1 reflektie rende surface of the reflective optical element 50 impinges.

Zur Beschleunigung des Entfernungsvorgangs, insbesondere bei dickeren Schutzbeschichtungen 1, kann man die Photolyse mit der Wärmebehandlung kombinieren.Photolysis can be combined with heat treatment to speed up the removal process, especially for thicker protective coatings 1 .

Vorteilhafterweise wird vor der Entfernung der Schutzbeschichtung 1 ein Gasstrom über ihre Oberfläche geführt, um Ablagerungen und insbesondere Partikel mit weniger starker Adhäsion an der Oberfläche der Schutzbeschichtung 1 quasi abzublasen und möglichst aus der unmittelbaren Umgebung des reflektiven optischen Elements 50 zu entfernen, damit sie nach Entfernen der Schutzbeschichtung 1 nicht erneut zu einer Kontamination diesmal der reflektierenden Oberfläche des reflektiven optischen Elements 50 führen. Ein Zerkratzen der reflektierenden Oberfläche während des Abblasens ist dank der Schutzbeschichtung 1 nicht zu befürchten. Vielmehr prägen sich ggf. Kratzer in die Schutzbeschichtung 1 ein und verschwinden mit dem Entfernen der Schutzbeschichtung 1.Advantageously, before the protective coating 1 is removed, a gas stream is passed over its surface in order to virtually blow off deposits and in particular particles with less strong adhesion to the surface of the protective coating 1 and, if possible, to remove them from the immediate vicinity of the reflective optical element 50 so that they can be removed after removal of the protective coating 1 does not again lead to contamination of the reflective surface of the reflective optical element 50 this time. Thanks to the protective coating 1, there is no risk of the reflective surface being scratched during blowing off. On the contrary, any scratches are embossed in the protective coating 1 and disappear when the protective coating 1 is removed.

Insbesondere bei kohlenwasserstoff- oder kohlenstoffhaltigen Schutzbeschichtungen kann in einer Restgasatmosphäre gearbeitet werden, die Wasserstoff oder oxidierende Substanzen, insbesondere sauerstoffhaltig Moleküle enthält. Insbesondere unter Einfluss von EUV-Strahlung können Wasserstoff oder Sauerstoff oder andere sauerstoffhaltige Moleküle in Radikale aufgespalten werden, die mit der Schutzbeschichtung zu flüchtigen Verbindungen reagieren.In particular in the case of protective coatings containing hydrocarbons or carbon, work can be carried out in a residual gas atmosphere which contains hydrogen or oxidizing substances, in particular molecules containing oxygen. In particular under the influence of EUV radiation, hydrogen or oxygen or other oxygen-containing molecules can be split into radicals which react with the protective coating to form volatile compounds.

Durch das Auflösen der Schutzbeschichtung werden auch eventuell auf der Schutzbeschichtung befindliche Ablagerungen oder Partikel entfernt und wird die reflektierende Oberfläche 57 des reflektierenden optischen Elements freigelegt und kann zu ihrem geplanten Einsatz kommen, beispielsweise wie in 4 dargestellt als reflektives optisches Element 50 in der Vakuumkammer 23 eines optischen Elements, das seinerseits Teil einer EUV-Lithographievorrichtung, einer Einrichtung zum Vermessen bzw. Überprüfen von Halbleiterelementen oder EUV-Masken oder sonstigen optischen Elementen sein kann oder Teil von anderen optischen Anwendungen.The dissolving of the protective coating also removes any deposits or particles on the protective coating and the reflective surface 57 of the reflective optical element is exposed and can be put to its intended use, for example as in 4 shown as a reflective optical element 50 in the vacuum chamber 23 of an optical element, which in turn can be part of an EUV lithography device, a device for measuring or checking semiconductor elements or EUV masks or other optical elements or part of other optical applications.

Während sich in der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform das reflektive optische Element beim Entfernen der Schutzbeschichtung an einem anderen Ort befindet als beim Aufbringen der Schutzbeschichtung, kann in einer hier nicht illustrierten Variante beispielsweise zu Wartungszwecken ein reflektives optisches Element zunächst im montierten Zustand mit einer Schutzbeschichtung versehen werden, um es während der Wartungshandlungen, bei denen oft das Vakuum gebrochen werden muss, möglichst gut vor Kontamination zu schützen und die Schutzbeschichtung nach Beendigung der Wartung wieder vom montierten reflektiven optischen Element zu entfernen. Dazu kann beispielsweise der Partialdruck von einer oder mehreren kohlenstoff- oder kohlenwasserstoffhaltigen Substanzen in der Restgasatmosphäre erhöht werden und mittels der EUV-Strahlung zum Betrieb des reflektiven optischen Elements aufgespalten werden, damit eine Kohlenstoff- oder einer kohlenwasserstoffhaltige Schicht als Schutzbeschichtung aufwachsen kann. Nach Abschluss der Wartungsarbeiten kann diese Schutzbeschichtung durch Erhöhen des Partialdrucks von Wasserstoff, Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Substanzen und deren Aufspaltung durch EUV-Strahlung wieder entfernt werden.While in the preferred embodiment shown here the reflective optical element is in a different place when the protective coating is removed than when the protective coating was applied, in a variant that is not illustrated here, for example for maintenance purposes, a reflective optical element can first be provided with a protective coating in the assembled state to protect it as well as possible from contamination during maintenance work, during which the vacuum often has to be broken, and to remove the protective coating from the mounted reflective optical element after maintenance has been completed. For this purpose, for example, the partial pressure of one or more substances containing carbon or hydrocarbons in the residual gas atmosphere can be increased and split by means of the EUV radiation for operating the reflective optical element, so that a layer containing carbon or a hydrocarbon can grow as a protective coating. After the maintenance work has been completed, this protective coating can be removed again by increasing the partial pressure of hydrogen, oxygen or substances containing oxygen and breaking them down using EUV radiation.

BezugszeichenlisteReference List

11
Schutzbeschichtungprotective coating
2121
Beschichtungskammercoating chamber
2323
Vakuumkammervacuum chamber
3030
Beschichtungspartikelcoating particles
4141
EUV-StrahlungEUV radiation
4343
Wärmestrahlungthermal radiation
5050
reflektives optisches Elementreflective optical element
5151
Viellagensystemmultilayer system
5252
Substratsubstrate
5353
Stapelstack
5454
Spacerspacers
5555
Absorberabsorber
5656
Schutzschichtprotective layer
5757
reflektierende Oberflächereflective surface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102013226678 A1 [0004]DE 102013226678 A1 [0004]

Claims (10)

Verfahren zum Handhaben von reflektiven optischen Elementen, insbesondere für den extrem-ultravioletten Wellenlängenbereich, aufweisend eine reflektierenden Oberfläche, mit den Schritten: - Aufbringen einer Schutzbeschichtung auf die reflektierende Oberfläche; - Handhaben des reflektiven optischen Elements; - Entfernen der Schutzbeschichtung.Method for handling reflective optical elements, in particular for the extreme-ultraviolet wavelength range, having a reflective surface, with the steps: - applying a protective coating to the reflective surface; - handling of the reflective optical element; - Removal of the protective coating. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabung des reflektiven optischen Elements in Form von Lagerung, Transport und/oder Montage durchgeführt wird.procedure after claim 1 , characterized in that the handling of the reflective optical element is carried out in the form of storage, transport and/or assembly. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das reflektive optische Element beim Entfernen der Schutzbeschichtung an einem anderen Ort befindet als beim Aufbringen der Schutzbeschichtung.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the reflective optical element is at a different location when the protective coating is removed than when the protective coating is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektive optische Element in einer Beschichtungskammer angeordnet wird, um auf dessen reflektierende Oberfläche eine Schutzbeschichtung aufzubringen.Procedure according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the reflective optical element is placed in a coating chamber to apply a protective coating to its reflective surface. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Schutzbeschichtung eine kohlenstoffhaltige Schicht aufgebracht wird.Procedure according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that a carbon-containing layer is applied as a protective coating. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzbeschichtung aus Kohlenstoff einer Dicke von mindestens 15 nm aufgebracht wird.Procedure according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that a protective coating of carbon with a thickness of at least 15 nm is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung durch Photolyse und/oder Wärmebehandlung entfernt wird.Procedure according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the protective coating is removed by photolysis and/or heat treatment. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung durch Photolyse mittels Strahlung aus dem extrem-ultravioletten Wellenlängenbereich entfernt wird.Procedure according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the protective coating is removed by photolysis using radiation from the extreme ultraviolet wavelength range. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung in einer Wasserstoff enthaltenden oder einer oxidierenden Restgasatmosphäre entfernt wird.Procedure according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the protective coating is removed in a hydrogen-containing or an oxidizing residual gas atmosphere. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor deren Entfernung ein Gasstrom über die Oberfläche der Schutzbeschichtung geführt wird.Procedure according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that prior to its removal, a stream of gas is passed over the surface of the protective coating.
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