DE102022206126A1

DE102022206126A1 - Bauteil zum Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102022206126A1
Application number: DE102022206126.8A
Authority: DE
Inventors: Anastasia Gonchar; Ralf Winter; Hartmut Enkisch; Katharina Braun
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-06-20
Filing date: 2022-06-20
Publication date: 2023-03-09

Abstract

Ein Bauteil zum Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage hat eine Beschichtung (28) auf zumindest einem Abschnitt einer Oberfläche des Bauteils. Die Beschichtung (28) wirkt für Partikel (30) mit einer typischen Größe kleiner als 10 µm, die in einer Umgebung des Bauteils auftreten, anhaftend. Es resultiert bei Einsatz eines derartigen Bauteils eine Verringerung einer Partikelkontamination von optischen Oberflächen von Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil zum Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer Beschichtung auf einem derartigen Bauteil, ein optisches System mit einem derartigen Bauteil, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauelements mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mit einem derartigen Herstellungsverfahren hergestelltes, strukturiertes Bauelement.
Eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungsoptik ist bekannt aus der DE 10 2018 218 850 A1 , aus der WO 2016/184708 A1 , aus der WO 2011/154244 A1 und der WO 2014/075902 A1 . Beleuchtungsoptiken und Komponenten für die EUV-Projektionslithographie sind bekannt aus der US 2012/0262690 A1 , der DE 10 2011 005 778 A1 und der US 2003/0169520 A1 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Partikelkontamination von optischen Oberflächen von Komponenten einer Projektionsbelichtungsanlage zu verringern.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Bauteil mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass Bauteilbeschichtungen nicht nur z.B. zur gezielten Falschlichtunterdrückung, sondern auch zur gezielten Partikelbindung genutzt werden können. Insbesondere Partikel in einer besonders störenden Partikel-Größenklasse kleiner als 10 µm können hierdurch effektiv über das beschichtete Bauteil gebunden werden.
Bei der Projektionsbelichtungsanlage, innerhalb der das Bauteil zum Einsatz kommen kann, kann es sich um eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage handeln. Bei der typischen Partikelgröße wird auf einen mittleren Partikeldurchmesser abgestellt, das heißt, es wird ein Durchmesser einer Kugel mit einem Volumen herangezogen, welches dem Volumen des zu vermessenden Partikels entspricht. Der Durchmesser der Kugel ist dann der mittlere Durchmesser. Die typische Partikelgröße, für die eine anhaftende Wirkung der Bauteilbeschichtung gegeben sein soll, kann kleiner sein als 5 µm, kann kleiner sein als 2 µm und kann auch kleiner sein als 1 µm. Bei den Partikeln, die mit der Bauteilbeschichtung durch deren anhaftende Wirkung gebunden werden sollen, kann es sich um Umgebungspartikel und insbesondere um Restpartikel handeln, die in einer Vakuumkammer vorliegen, in der das Bauteil untergebracht ist. Die anhaftende beziehungsweise partikelabsorbierende Wirkung führt zu einer Bindung der Partikel an die Beschichtung und damit an die Bauteil-Oberfläche. Das an der Bauteilbeschichtung anhaftende Partikel kann dann andere Oberflächen der Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere optische Oberflächen eines Kollektors, einer optischen Komponente einer Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage und/oder einer optischen Komponente einer Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage nicht kontaminieren. Die Beschichtung hat eine Oberflächenstruktur mit einer typischen Strukturgröße, die kleiner ist als 1 µm.
Eine Oberflächenstruktur der Beschichtung mit einer derartigen typischen Strukturgröße hat sich als für die anhaftende Wirkung der Beschichtung besonders geeignet herausgestellt. Eine typische Strukturgröße der Oberflächenstruktur der Beschichtung ist eine typische Entfernung zwischen einer Vertiefung (Negativstruktur) und einer Erhebung (Positivstruktur) auf der Beschichtung. Mindestens 90 % der Beschichtung können so ausgeführt sein, dass sie keine Strukturen aufweisen, deren Strukturgröße größer ist als dieser Grenzwert von 1 µm. Dieser Grenzwert kann auch kleiner sein als 1 µm und kann beispielsweise 500 nm betragen.
Beschichtungsvarianten bzw. Behandlungsvarianten nach den Ansprüchen 2 bis 6 haben sich jeweils als eine ausreichende partikelanhaftende Wirkung aufweisend herausgestellt.
Nach Anspruch 7 ist das Bauteil einer optischen Komponente der Projektionsbelichtungsanlage benachbart.
Bei einer Ausführung nach Anspruch 8 werden insbesondere Oberflächenbereiche der optischen Komponente der Projektionsbelichtungsanlage mit der Beschichtung mit partikelanhaftender Wirkung beschichtet, die für eine Führung der Nutzstrahlung zur Waferbelichtung nicht genutzt werden.
Bei der beschichteten Komponente kann es sich neben einer optischen Komponente auch um eine Lichtquelle der Projektionsbelichtungsanlage, um einen Aktor der Projektionsbelichtungsanlage, um einen Anschlag der Projektionsbelichtungsanlage, um einen Retikelhalter oder auch um einen Waferhalter der Projektionsbelichtungsanlage handeln.
Die Vorteile einer Beschichtungsverwendung nach Anspruch 10 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Bauteil bereits erläutert wurden. Alternativ zu einer optischen Oberfläche kann auch eine mechanisch empfindliche Oberfläche geschützt werden, zum Beispiel eine Aktoroberfläche oder eine Anschlagsfläche.
Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 11, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 12 oder 13, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 14 und eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauelements nach Anspruch 15 entsprechen denjenigen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das erfindungsgemäße Bauteil bereits erläutert wurden. Bei der Lichtquelle kann es sich um eine EUV-Lichtquelle handeln. Bei dem Bauteil kann es sich um einen Halbleiterchip, insbesondere um einen Speicherchip handeln.
Die Projektionsbelichtungsanlage kann einen Objekthalter mit einem Objektverlagerungsantrieb zur Verlagerung des abzubildenden Objektes längs einer Objektverlagerungsrichtung aufweisen. Die Projektionsbelichtungsanlage kann einen Waferhalter mit einem Waferverlagerungsantrieb zur Verlagerung eines Wafers, auf den eine Struktur des abzubildenden Objektes abzubilden ist, längs einer Bildverlagerungsrichtung aufweisen. Die Objektverlagerungsrichtung kann parallel zur Bildverlagerungsrichtung verlaufen.
Nachfolgend wird anhand der Zeichnung mindestens ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie;
2 ein Diagramm, welches eine Partikelanzahl, die auf einem Oberflächenabschnitt anhaftet (flächennormierte Partikelsumme), abhängig von einer Partikelgröße für bestimmte beschichtete Bauteil-Oberflächen doppeltlogarithmisch darstellt, wobei ein bestimmter Bereich der Darstellung für Partikel bis zu 1 µm oberhalb einer Oberflächen-Reinheits-Klasse (ORK) 1 hervorgehoben ist;
3 eine REM-Aufnahme einer Beschichtung auf einem Abschnitt einer Oberfläche eines Bauteils zum Einsatz in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1, wobei an der Beschichtung Partikel mit einer Größe von bis zu 1 µm anhaften; und
4 in einem Diagramm einen Vergleich von ORK-Werten eines unbeschichteten Oberflächenabschnitts nach entsprechenden Behandlungsvarianten mit einem zu Erzielung einer gewünschten Partikelanhaftung beschichteten Oberflächenabschnitt nach Vornahme der gleichen Behandlungsvarianten.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.
Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- bzw. Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Belichtet wird hierbei 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 der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
Zusammen mit der Beleuchtungsoptik 4 stellt die Projektionsoptik 10 ein optisches System der Projektionsbelichtungsanlage 1 dar.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
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 oder Beleuchtungsstrahlung 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 (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma)-Quelle oder um eine DPP (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma)-Quelle. Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
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 Spiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugenintegrator (Fly's Eye Integrator) bzw. Wabenkondensor bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der Pupillenfacettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 verdreht angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
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.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 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 die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-BildVersatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe β_x, β_y in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe β_x, β_y der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (β_x, β_y) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23.
Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting oder Beleuchtungspupillenfüllung bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist.
Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
Die optischen Komponenten des Beleuchtungssystems 2 und der Projektionsoptik 10 und insbesondere die optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 im Strahlengang der EUV-Strahlung 16 nach der Zwischenfokusebene 18 sind in einer Vakuumkammer 25 untergebracht. Mittels einer nicht dargestellten Vakuumpumpe wird in der Vakuumkammer 25 ein Unterdruck, erzeugt, sodass eine Partikeldichte in der Vakuumkammer 25 gering ist und dort lediglich restliche Partikel auftreten.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 hat an verschiedenen Stellen in der Nachbarschaft zu die EUV-Strahlung 16 führenden Komponenten Bauteile 26i, die eine partikelbindende Beschichtung zum Schutz von optischen Oberflächen der optischen Komponenten des Beleuchtungssystems 2 und der Projektionsoptik 10 der Projektionsbelichtungsanlage 1 vor einer Kontamination durch die in der Vakuumkammer 25 noch vorliegenden Partikel aufweisen.
In 1 sind Anordnungsbeispiele für derartige Bauteile 26; gegeben.
Die Bauteile 26₁, 26₂, 26₃ sind zwischen dem Kollektor 17 und der Zwischenfokusebene 18 angeordnet und umgeben den dortigen Abschnitt eines Strahlengangs 27 der EUV-Strahlung 16. Diese Bauteile 26₁ bis 26₃ umgeben den Strahlengang 27 jeweils ringförmig.
Ein weiteres derartiges Bauteil 26₄ ist benachbart eines Abschnitts des Strahlengangs 27 zwischen der Zwischenfokusebene 18 und dem Umlenkspiegel 19 angeordnet und umgibt den Strahlengang 27 in diesem Abschnitt ebenfalls ringförmig.
Weitere derartige Bauteile 26₅ und 26₆ sind zwischen benachbarten der ersten Facetten 21 und zwischen benachbarten der zweiten Facetten 22 der beiden Facettenspiegel 20, 22 angeordnet.
Ein weiteres derartiges Bauteil 26₇ ist dem Strahlengang 27 benachbart der Reflexion am Retikel 7 angeordnet und umgibt diesen Retikel-Reflexionsabschnitt des Strahlengangs 27 wiederum ringförmig.
Ein weiteres derartiges Bauteil 26₈ umgibt ringförmig einen Strahlengang-Abschnitt zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 einerseits und einen Strahlengang-Abschnitt zwischen dem Retikel 7 und dem ersten Spiegel M1 der Projektionsoptik 10 andererseits.
Ein weiteres derartiges Bauteil 26₉ ist in einem Abschnitt des Strahlengangs 27 zwischen den Spiegeln M1 und M2 angeordnet und ist diesem Strahlengang-Abschnitt parallel benachbart. Dieses Bauteil 26₉ kann auch als Hülsenabschnitt ausgeführt sein.
Ein weiteres derartiges Bauteil 26₁₀ ist längs eines Abschnitts des Strahlengangs 27 zwischen den räumlich benachbarten Spiegeln M2 und M4 angeordnet und hat dem Strahlengang einerseits zwischen den Spiegeln M2 und M3 und andererseits zwischen den Spiegeln M3 und M4 folgende Oberflächen.
Ein weiteres derartiges Bauteil 26₁₁ ist hülsenförmig um einen Abschnitt des Strahlengangs 27 zwischen dem Spiegel M4 und einer Durchtrittsöffnung im Spiegel M6 angeordnet.
Ein weiteres derartiges Bauteil 26₁₂ ist ringförmig um einen Abschnitt des Strahlengangs 27 zwischen den Spiegeln M5 und M6 angeordnet und umgibt den Spiegel M5 ringförmig.
Ein weiteres derartiges Bauteil 26₁₃ ist wiederum ringförmig um einen Abschnitt des Strahlengangs 27 bei der Reflexion am letzten, die bildseitige numerische Apertur definierenden Spiegel M6 der Projektionsoptik 10 angeordnet.
Bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 können alle vorstehend erläuterten Anordnungsbeispiele, einzelne dieser Anordnungsbeispiele oder auch zusätzliche Anordnungspositionen für derartige Bauteile 26; mit partikelbindender Beschichtung zum Schutz der optischen Oberflächen vor einer Partikelkontamination genutzt werden.
Die Bauteile 26₁ tragen auf zumindest einem Abschnitt einer Oberfläche des jeweiligen Bauteils 26; eine partikelbindende Beschichtung 28.
Auch eine der optischen Komponenten 17, 19, 21, 23, 7, M1 bis M6, 13 kann zumindest abschnittsweise mit einer derartigen Beschichtung 28 mit partikelbindender Wirkung ausgeführt sein, insbesondere in Oberflächenbereichen, die für eine Führung der EUV-Strahlung 16 nicht genutzt werden.
3 zeigt eine REM-Aufnahme der Beschichtung 28 mit einer links unten angegebenen Längenskala von 1 µm. Die Beschichtung 28 hat rissartige Beschichtungsstrukturen 29, die hinsichtlich ihrer Dimensionen selbstähnlich nach Art der Rissbildung in einem ausgetrockneten Flussbett angeordnet sind. Eine typische Rissbreite der Beschichtungsstrukturen ist sehr deutlich kleiner als 1 µm und ist typischerweise kleiner als 100 nm. Die Beschichtungsstrukturen 29 haben eine Risslänge mit einer mittleren Erstreckung von 100 nm bis 1 µm und eine mittlere Risserstreckung von etwa 200 nm bis 600 nm.
Die Beschichtung 28 wirkt aufgrund der Beschichtungsstruktur 29 für Partikel 30 mit einer typischen Größe kleiner als 10 µm anhaftend. Dies ist in der REM-Aufnahme der 3 für mehrere dort abgebildete Partikel 30 erkennbar.
Diese anhaftende beziehungsweise partikelabsorbierende Wirkung der Beschichtung 28 für die Partikel 30 führt zu einer Bindung der Partikel 30, also der Restpartikel in der Vakuumkammer 25, an die Beschichtung 28 und damit an die Oberfläche der Bauteile 26i. Das jeweils dort anhaftende Partikel 30 kann dann andere Oberflächen der Projektionsbelichtungsanlage 1, insbesondere die optischen Oberflächen des Kollektors 17, der beleuchtungsoptischen Komponenten sowie der projektionsoptischen Komponenten nicht kontaminieren.
Eine typische Strukturgröße der Beschichtungsstrukturen 29, also eine typische Entfernung zwischen einer Vertiefung (Negativstruktur), die in 3 schwarz dargestellt ist, und einer Erhebung (Positivstruktur) der Beschichtung 28, ist kleiner als 1 µm. Mindestens 90 % einer Fläche der Beschichtung 28 haben keine Strukturen, deren Strukturgröße größer ist als dieser Grenzwert von 1 µm.
2 verdeutlicht die partikelanhaftende Wirkung der Bauteile 26; mit der partikelbindenden Beschichtung 28. Dargestellt ist diese partikelbindende Wirkung oberflächenspezifisch als Abhängigkeit einer Anzahl Σp/A anhaftender Partikel auf einem Oberflächenbereich A der Beschichtung 28 einer jeweiligen Oberfläche 3 1; des Bauteils 26; abhängig von einer Partikelgröße D_p.
Diese Darstellung der 2 ist doppeltlogarithmisch.
Gestrichelt sind in der 2 verschiedene Oberflächen-Reinheits-Klassen ORK 0,1, ORK 1, ORK 10, ORK 100 und ORK 1000 eingezeichnet. Der Verlauf dieser gestrichelten Kurven für die jeweiligen ORK-Werte stellt gleichzeitig die Definition dieser ORK-Werte dar.
Für verschiedene Oberflächen 3 1; der Bauteile 26i sind Messwerte für Σp/A abhängig von der Partikelgröße D_p wiedergegeben. Deutlich erkennbar ist, dass die flächennormierte Partikelsumme Σp/A für Partikelgrößen unterhalb 1 µm auf diesen beschichteten Oberflächen 3 1; der Bauteile 26; deutlich ansteigen. Die partikelbindende Wirkung der Beschichtungen 28 auf den Bauteilen 26i insbesondere unterhalb einer Partikelgröße von 1 µm wird insbesondere aus dem hervorgehobenen Diagrammabschnitt 32 deutlich, wo für die dort wiedergegebenen Messwerte die flächennormierte Partikelsumme Σp/A unterhalb einer Partikelgröße von 1 µm schnell ansteigt. Für diese Partikelgrößen kleiner 1 µm wirken die Oberflächen 31_i also sehr gut partikelbindend, sodass die gebundenen Partikel benachbarte optische Oberflächen der Projektionsbelichtungsanlage 1 nicht kontaminieren können und dort eine Oberflächen-Reinheits-Klasse 1 oder besser gewährleistet sein kann.
Eine Partikelbindung, die einerseits über die Beschichtung 28 und andererseits über eine gegebenenfalls vorliegende Strukturierung unbeschichteter Bauteiloberflächen erreicht wird, dient unter anderem dazu, eine molekulare Kontamination der optischen Oberflächen durch Hydrogen Induced Outgassing(HIO)-Produkte zu vermeiden. Derartige HIO-Produkte können insbesondere beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 entstehen.
Die Beschichtung 28 kann als Nickel-Phosphor-Beschichtung ausgeführt sein. Eine derartige Beschichtung ist beschrieben in der US 3,097,117 . Die Beschichtung 28 kann nach Art einer Beschichtung ausgeführt sein, die unter dem Handelsnamen Acktar Black^® bekannt ist. Weitere Beschichtungen sind bekannt unter dem Stichwort „superblack“.
Die Beschichtung 28 kann durch ein Abscheideverfahren unter einem von 90° verschiedenen Abscheidewinkel erzeugt werden. Ein derartiges Abscheideverfahren ist beschrieben in dem Fachartikel „Perspectives on oblique angle deposition ofthin films: From fundamentals to devices“, Barranco et al., Progress in Materials Science 76 (2016), 59 bis 153.
Die Beschichtung 28 kann durch ein Verfahren unter Einsatz einer Sol-Gel-Matrix erzeugt sein. Ein derartiges Verfahren ist beschrieben im Fachartikel „Functionalized superhydrophobic coatings with micro-/ nanostructured ZnO particles in a sol-gel matrix“, Boyer et al., Journal of Materials Science, 52, 21 pp. 12677 bis 12688 (2017).
Die Beschichtung 28 kann durch ein plasmachemisches Verfahren erzeugt werden, wie dieses beispielsweise beschrieben ist in der EP 2 857 560 B1 . Ein Beispiel für eine solche, durch ein plasmachemisches Verfahren erzeugte Beschichtung ist unter dem Handelsnamen Kepla-Coat^® bekannt.
Die Beschichtung 28 kann durch ein Nanostrukturierungs-Verfahren erzeugt werden, wie dies beispielsweise bekannt ist aus der WO 2014/079 402 A2 .
Auch die nicht beschichteten Oberflächen der Bauteile 26i können so strukturiert sein, dass sie partikelbindende Eigenschaften aufweisen.
Oberflächenstrukturen der nicht beschichteten oder auch der zu beschichtenden Oberflächen der Bauteile 26i können typische Strukturgrößen bis zu 10 µm aufweisen. Auch ein Bearbeitungsfinish, welches zu typischen Strukturgrößen bis zu 1 µm führt, ist möglich.
4 zeigt einen Vergleich von ORK-Werten für einerseits einen unbeschichteten Oberflächenabschnitt (ohne Beschichtung, OB) und andererseits einen die Partikel anhaftende Beschichtung 28 aufweisenden Oberflächenabschnitt (mit Beschichtung, MB) nach bestimmten Behandlungsvarianten NR (Nassreinigung), TR (Trockenreinigung) und L (Lagerung).
Der unbeschichtete Oberlächenabschnitt OB zeigt nach der Nassreinigung NR einen ORK-Wert von 0,09, nach der Trockenreinigung TR einen ORK-Wert von 0,10 und nach der Lagerung L einen ORK-Wert von 0,20.
Der im Vergleich hierzu beschichtete Oberflächenabschnitt MB des Bauteils hat nach der Nassreinigung NR einen ORK-Wert von 0,12, nach erfolgter Trockenreinigung TR einen ORK-Wert von 4,94 und nach erfolgter Lagerung L einen ORK-Wert von 65,38.
Ein beispielhafter Lagerungszeitraum kann eine Woche sein.
Gestrichelt ist in der 4 ein für partikelfreie Oberflächenabschnitte geforderter ORK-Wert von 1 angedeutet.
Die die Beschichtung 28 tragenden Abschnitte der Oberfläche 31 des Bauteils 26i kumulieren aufgrund ihrer partikelanhaftenden Wirkung entsprechende Mengen der Partikel 30 mit einer typischen Größe kleiner als 10 µm auf, sodass abhängig vom Reinigungs- beziehungsweise Lagerungszustand auch höhere ORK-Werte resultieren, wie vorstehend im Zusammenhang mit der 4 diskutiert. Die an den beschichteten Oberflächenabschnitten des Bauteils 26 anhaftenden Partikel können dann zu einer Kontamination anderer, unbeschichteter Bauteil-Oberflächenabschnitte nicht beitragen, was den ORK-Wert dieser unbeschichteten Oberflächenabschnitte in erwünschter Weise gering und unterhalb der Spezifikations-Anforderung „ORK-Wert ≤ 1“ hält.
Bei der Projektionsbelichtung werden zunächst das Retikel 7 und der Wafer 13, der eine für das Beleuchtungslicht 16 lichtempfindliche Beschichtung trägt, bereitgestellt. Anschließend wird ein Abschnitt des Retikels 7 auf den Wafer 13 mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Schließlich wird die mit dem Beleuchtungslicht 3 belichtete lichtempfindliche Schicht auf dem Wafer 13 entwickelt. Auf diese Weise wird ein mikro- beziehungsweise nanostrukturiertes Bauelement, beispielsweise ein Halbleiterchip, hergestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018218850 A1 [0002]
WO 2016184708 A1 [0002]
WO 2011154244 A1 [0002]
WO 2014075902 A1 [0002]
US 20120262690 A1 [0002]
DE 102011005778 A1 [0002]
US 20030169520 A1 [0002]
DE 102008009600 A1 [0027, 0031]
US 20060132747 A1 [0029]
EP 1614008 B1 [0029]
US 6573978 [0029]
DE 102017220586 A1 [0034]
US 20180074303 A1 [0048]
US 3097117 [0084]
EP 2857560 B1 [0087]
WO 2014079402 A2 [0088]

Claims

Bauteil (26_i) zum Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage (1), - mit einer Beschichtung (28) auf zumindest einem Abschnitt einer Oberfläche (31) des Bauteils (26_i), - wobei die Beschichtung (28) für Partikel (30) mit einer typischen Größe kleiner als 10 µm, die in einer Umgebung des Bauteils (26_i) auftreten, anhaftend wirkt, - wobei die Beschichtung (28) eine Oberflächenstruktur (29) mit einer typischen Strukturgröße hat, die kleiner ist als 1 µm.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (28) als NiP-Beschichtung ausgeführt ist.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (28) durch ein Abscheideverfahren unter einem vom 90° verschiedenen Abscheidewinkel erzeugt wird.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (28) durch ein Verfahren unter Einsatz einer Sol-GelMatrix erzeugt wird.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (28) durch ein plasmachemisches Verfahren erzeugt wird.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch ein Nanostrukturierungs-Verfahren erzeugt wird.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (26_i) eine Komponente der Projektionsbelichtungsanlage (1) ist, welche einer optischen Oberfläche (17, 19, 21, 23, 7, M1 bis M6, 13) der Projektionsbelichtungsanlage (1) benachbart ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil eine optische Komponente (17, 19, 21, 23, 7, M1 bis M6, 13) der Projektionsbelichtungsanlage (1) ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil eine Lichtquelle der Projektionsbelichtungsanlage und/oder ein Aktor der Projektionsbelichtungsanlage und/oder ein Anschlag der Projektionsbelichtungsanlage und/oder ein Retikelhalter der Projektionsbelichtungsanlage und/oder ein Waferhalter der Projektionsbelichtungsanlage ist.
Verwendung einer Beschichtung (28) auf einem Bauteil (26_i) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als partikelbindende Beschichtung zum Schutz einer optischen Oberfläche vor einer Partikelkontamination.
Optisches System (2, 4, 10) mit einem Bauteil (26_i) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem optischen System nach Anspruch 11.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 12 mit einer Lichtquelle (3) für das Beleuchtungslicht (16).
Verfahren zur Herstellung strukturierter Bauelemente mit folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Wafers (13), auf dem zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist, - Bereitstellen eines Retikels als Objekt (17), das abzubildende Strukturen aufweist, - Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 13, - Projizieren wenigstens eines Teils des Retikels (17) auf einen Bereich der Schicht des Wafers (13) mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1).
Strukturiertes Bauelement, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 14.