DE102022206780A1

DE102022206780A1 - EUV lithography device and optical system

Info

Publication number: DE102022206780A1
Application number: DE102022206780.0A
Authority: DE
Inventors: Dirk Ehm; Moritz Becker
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-07-01
Filing date: 2022-07-01
Publication date: 2023-03-23

Abstract

Zur Reduzierung des Kontaminationsrisikos werden eine EUV-Lithographievorrichtung 10 und ein optisches System 23, 24, 25, insbesondere für die EUV-Lithographie, bzw. eine EUV-Lithographievorrichtung 10 mit einem solchen optischen System 23, 24, 25 vorgeschlagen, die alle eine Kühlfalle 48-56 aufweisen. Gase innerhalb eines optischen Systems 23, 24, 25 bzw. einer EUV-Lithographievorrichtung 10, die kontaminierend wirken könnten, können an der Kühlfalle 48-56 kondensieren oder resublimieren und dadurch aus der Restgasatomsphäre entfernt werden.To reduce the risk of contamination, an EUV lithography device 10 and an optical system 23, 24, 25, in particular for EUV lithography, or an EUV lithography device 10 with such an optical system 23, 24, 25 are proposed, all of which have a cold trap 48-56. Gases within an optical system 23, 24, 25 or an EUV lithography device 10, which could have a contaminating effect, can condense or re-sublimate on the cold trap 48-56 and thereby be removed from the residual gas atmosphere.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine EUV-Lithographievorrichtung, aufweisend eine Vakuumkammer, auf ein optisches System,insbesondere für die EUV-Lithographie, aufweisend eine Vakuumkammer, sowie auf eine EUV-Lithographievorrichtung mit einem solchen optischen System.The present invention relates to an EUV lithography device having a vacuum chamber, to an optical system, in particular for EUV lithography, having a vacuum chamber, and to an EUV lithography device with such an optical system.

In EUV-Lithographievorrichtungen werden zur Lithographie von Halbleiterbauelementen reflektive optische Elemente für den extremen ultravioletten (EUV) bzw. weichen Röntgenwellenlängenbereich (z.B. Wellenlängen zwischen ca. 5 nm und 20 nm) wie etwa Photomasken oder Mehrlagenspiegel eingesetzt. Da EUV-Lithographievorrichtungen in der Regel mehrere reflektive optische Elemente aufweisen, müssen diese eine möglichst hohe Reflektivität aufweisen, um eine hinreichend hohe Gesamtreflektivität sicherzustellen. Die Reflektivität und die Lebensdauer der reflektiven optischen Elemente kann durch Kontamination der optisch genutzten reflektiven Fläche der reflektiven optischen Elemente, die aufgrund der kurzwelligen Bestrahlung zusammen mit Restgasen in der Betriebsatmosphäre entsteht, reduziert werden. Da üblicherweise in einer EUV-Lithographievorrichtung mehrere reflektive optische Elemente hintereinander angeordnet sind, wirken sich auch schon geringere Kontaminationen auf jedem einzelnen reflektiven optischen Element in größerem Maße auf die Gesamtreflektivität aus.In EUV lithography devices, reflective optical elements for the extreme ultraviolet (EUV) or soft X-ray wavelength range (e.g. wavelengths between approx. 5 nm and 20 nm) such as photomasks or multilayer mirrors are used for the lithography of semiconductor components. Since EUV lithography devices generally have a number of reflective optical elements, these must have the highest possible reflectivity in order to ensure a sufficiently high overall reflectivity. The reflectivity and the service life of the reflective optical elements can be reduced by contamination of the optically used reflective surface of the reflective optical elements, which occurs due to the short-wave radiation together with residual gases in the operating atmosphere. Since a number of reflective optical elements are usually arranged one behind the other in an EUV lithography device, even minor contaminations on each individual reflective optical element have a greater effect on the overall reflectivity.

Aus der WO 2010/0025798 A1 ist bekannt, dass man kontaminationsempfindliche Komponenten in Schutzgehäuse einlassen kann. In der praktischen Anwendung lässt sich aber nicht verhindern, dass dennoch eine Öffnung bestehen bleibt, um die Funktionsfähigkeit der jeweiligen Komponente zu gewährleisten. Daher werden Schutzmodule eingesetzt, die ein Gehäuse mit mindestens einer Öffnung aufweisen, in dem mindestens eine Komponente angeordnet ist, wobei eine oder mehrere Gaszufuhren vorgesehen sind, um einen Gasstrom in das Gehäuse einzubringen, der durch die mindestens eine Öffnung austritt. Allerdings kann es insbesondere bei Partialdrücken von Kontaminanten außerhalb des Gehäuses, die höher als erwartet sind, vorkommen, dass gegen den Spülgasstrom Kontaminanten durch die mindestens eine Öffnung in das Gehäuse eindringen und dort zu Kontamination empfindlicher Komponenten, z.B. von reflektiven optischen Elementen führen. Daher wird gemäß der WO 2010/0025798 A1 an Gehäuseöffnungen eine Strahlungsquelle angeordnet, so dass die Kontaminanten durch die Bestrahlung zu weniger kontaminierenden Substanzen reagieren oder ein verschlechtertes Adsorptionsverhalten an Oberflächen von kontaminationsempfindlichen Komponenten aufweisen.From the WO 2010/0025798 A1 It is known that contamination-sensitive components can be embedded in protective housings. In practical use, however, it cannot be prevented that an opening nevertheless remains in order to ensure the functionality of the respective component. Protection modules are therefore used which have a housing with at least one opening, in which at least one component is arranged, with one or more gas supplies being provided in order to introduce a gas stream into the housing, which exits through the at least one opening. However, particularly with partial pressures of contaminants outside the housing that are higher than expected, contaminants can penetrate against the purge gas flow through the at least one opening into the housing and lead to contamination of sensitive components there, eg reflective optical elements. Therefore, according to the WO 2010/0025798 A1 A radiation source is arranged on housing openings, so that the contaminants react to less contaminating substances as a result of the radiation or have a deteriorated adsorption behavior on surfaces of contamination-sensitive components.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weitere Möglichkeit der Reduzierung der Kontaminationsgefahr aufzuzeigen.It is an object of the present invention to show a further possibility of reducing the risk of contamination.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine EUV-Lithographievorrichtung, aufweisend eine Vakuumkammer, bei der in der Vakuumkammer eine Kühlfalle angeordnet ist. Sie wird auch gelöst durch ein optisches System, insbesondere für die EUV-Lithographie, aufweisend eine Vakuumkammer, bei der in der Vakuumkammer eine Kühlfalle angeordnet ist, sowie durch eine EUV-Lithographievorrichtung mit einem solchen optischen System.This object is achieved by an EUV lithography device having a vacuum chamber in which a cold trap is arranged in the vacuum chamber. It is also solved by an optical system, in particular for EUV lithography, having a vacuum chamber in which a cold trap is arranged in the vacuum chamber, and by an EUV lithography device with such an optical system.

Die Erfinder haben erkannt, dass sich Kühlfallen gegen insbesondere oxidative Kontamination einsetzen lassen, indem die Partialdrücke der entsprechenden Kontaminanten in der Restgasatmosphäre in den Vakuumkammenr mit Hilfe von Kühlfallen durch Kondensation oder Resublimation reduziert werden können. Dies ist insofern von Vorteil als der Einsatz von einer oder mehreren Kühlfallen mit bisherigen Maßnahmen zur Reduzierung von Kontamination durch Oxidation kombiniert werden kann. So werden üblicherweise die Materialien für EUV-Lithographievorrichtungen und deren optischen Systeme wie auch von optischen Systemen für Inspektionsvorrichtungen für Masken bzw. Wafer danach ausgewählt, dass sie möglichst wenig ausgasen bzw. möglichst gasdicht sind. Außerdem kann gegen eine oxidative Kontamination ein gewisser Wasserstoffpartialdruck in der Restgasatmosphäre vorgesehen werden, um Oxidationsreaktionen durch entsprechende chemische Reduktionsreaktionen möglichst zu kompensieren. Besonders gefährdet sind reflektive optische Elemente wie EUV-Spiegel oder EUV-Masken. Zwar weisen sie oft eine Schutzbeschichtung auf, die ein Metall aufweisen kann. Diese kann insbesondere gegen kohlenstoffhaltige Kontamination schützten bzw. das Entfernen von kohlenstoffhaltiger Kontamination durch insbesondere chemische Reinigungsprozesse, etwa mithilfe von Wasserstoff erlauben. Aber solche metallhaltigen Schutzbeschichtungen sind anfällig gegen Oxidation. Diese ist nur teilweise reversibel und kann zu deutlichen Reflektivitätseinbußen führen. Durch den Einsatz von Kühlfallen innerhalb von Vakuumkammern von EUV-Lithographievorrichtungen oder optischen Systemen kann durch geschicktes Platzieren einer Kühlfalle im Bereich einer kontaminationsgefährdeten Komponente oder an einer Stelle, an der beispielsweise durch eine potentiell geringere Dichtigkeit Kontaminanten in erhöhter Konzentration vorliegen kann, die Zusammensetzung durch lokales Entfernen zumindest eines Teils der Kontaminaten die Restgasatmosphäre positiv beeinflusst werden.The inventors have recognized that cold traps can be used against, in particular, oxidative contamination in that the partial pressures of the relevant contaminants in the residual gas atmosphere in the vacuum chambers can be reduced by condensation or resublimation with the aid of cold traps. This is advantageous in that the use of one or more cold traps can be combined with previous measures to reduce contamination by oxidation. Thus, the materials for EUV lithography devices and their optical systems as well as optical systems for inspection devices for masks or wafers are usually selected according to the fact that they outgas as little as possible or are as gas-tight as possible. In addition, a certain hydrogen partial pressure in the residual gas atmosphere can be provided against oxidative contamination in order to compensate for oxidation reactions by corresponding chemical reduction reactions as far as possible. Reflective optical elements such as EUV mirrors or EUV masks are particularly at risk. True, they often have a protective coating, which a metal may have. In particular, this can protect against carbon-containing contamination or allow the removal of carbon-containing contamination, in particular by chemical cleaning processes, for example with the help of hydrogen. But such metal-containing protective coatings are susceptible to oxidation. This is only partially reversible and can lead to significant losses in reflectivity. By using cold traps within the vacuum chambers of EUV lithography devices or optical systems, the composition can be reduced by local Removing at least part of the contaminants, the residual gas atmosphere can be positively influenced.

Bei EUV-Lithographievorrichtungen oder optischen Systemen, die ein reflektives optisches Element aufweisen, ist vorteilhafterweise die Kühlfalle angrenzend an eine Oberfläche des reflektiven optischen Elements angeordnet, bevorzugt im Bereich der zur Reflexion genutzten Fläche, um diese gezielt vor Kontamination schützen zu können.In EUV lithography devices or optical systems that have a reflective optical element, the cold trap is advantageously arranged adjacent to a surface of the reflective optical element, preferably in the area of the surface used for reflection, in order to be able to protect it from contamination in a targeted manner.

Bei EUV-Lithographievorrichtung oder optischen Systemen, die eine Zu- oder Ableitung aufweisen, ist die Kühlfalle bevorzugt angrenzend an die Zu- oder Ableitung angeordnet. Dabei kann es sich u.a. um Gasleitungen beispielsweise für Spülgas oder um Wasserleitungen für die Kühlung von Komponenten handeln. Diese Anordnung ist besonders von Vorteil, wenn etwa die Gefahr besteht, dass die jeweilige Leitung mit der Zeit undicht werden könnte. Es kann sich auch um Öffnungen in der Vakuumkammer handeln, die der Gaszu- oder -ableitung dienen. Das Vorsehen einer Kühlfalle im Bereich einer solchen Öffnung, insbesondere an einer Gaszuleitung, kann dort die Konzentration von Kontaminanten reduzieren.In the case of an EUV lithography device or optical systems which have an inlet or outlet, the cold trap is preferably arranged adjacent to the inlet or outlet. These can include gas lines, for example for flushing gas, or water lines for cooling components. This arrangement is particularly advantageous if, for example, there is a risk that the respective line could become leaky over time. There may also be openings in the vacuum chamber that are used to supply or discharge gas. The provision of a cold trap in the area of such an opening, in particular on a gas supply line, can reduce the concentration of contaminants there.

In bevorzugten Ausführungen weist die Kühlfalle eine beschichtete und/oder strukturierte Oberfläche auf, die optional wasserstoffabsorbierend sein kann. Diese Oberfläche kann dabei als eine Art Kühlfinger mit einer besonders großen Oberfläche wirken. Durch die wasserstoffabsorbierende Ausgestaltung der Oberfläche, beispielsweise durch eine spezielle Materialwahl, kann die Oberfläche außerdem zur Reduzierung des Partialdrucks von Wasserstoff beitragen. Bei zu hohen Wasserstoffpartialdrücken in der Restgasatmosphäre besteht insbesondere bei reflektiven optischen Elementen mit mehr- bzw. viellagigen Beschichtungen die Gefahr, dass Wasserstoff durch die obersten Lagen hindurchdiffundiert und mit tieferliegenden Lagen derart reagiert, dass es zu Blasenbildung und sogar Aufplatzen der Beschichtung kommen kann. Dieses Risiko kann durch Kühlfallen mit besagter Oberfläche reduziert werden.In preferred embodiments, the cold trap has a coated and/or structured surface, which can optionally be hydrogen-absorbing. This surface can act as a kind of cold finger with a particularly large surface. Due to the hydrogen-absorbing design of the surface, for example due to a special choice of material, the surface can also contribute to reducing the partial pressure of hydrogen. If the hydrogen partial pressure in the residual gas atmosphere is too high, there is a risk, especially in the case of reflective optical elements with multi-layer or multi-layer coatings, that hydrogen will diffuse through the top layers and react with lower-lying layers in such a way that blisters can form and the coating can even burst open. This risk can be reduced by cold traps with said surface.

Bei EUV-Lithographievorrichtungen oder optischen Systemen, die ein Schutzmodul aufweisen, ist bevorzugt die Kühlfalle an oder in dem Schutzmodul angeordnet. Schutzmodule sind beispielsweise in der eingangs genannten WO 2010/0025798 A1 , auf die vollumfänglich Bezug genommen wird, beschrieben. Durch die Anordnung der Kühlfalle an oder im Schutzmodul kann ein Eindringen von unerwünschten Kontaminanten in das Schutzmodul oder die Konzentration von unerwünschten Kontaminanten innerhalb des Schutzmoduls reduziert werden und so im Schutzmodul befindlichen Komponenten wie beispielsweise EUV-Spiegel vor Kontamination geschützt werden.In the case of EUV lithography devices or optical systems which have a protection module, the cold trap is preferably arranged on or in the protection module. Protection modules are for example in the aforementioned WO 2010/0025798 A1 , to which reference is made in full. By arranging the cold trap on or in the protection module, penetration of unwanted contaminants into the protection module or the concentration of unwanted contaminants within the protection module can be reduced and components located in the protection module, such as EUV mirrors, can be protected from contamination.

Vorteilhafterweise ist die Kühlfalle derart ausgelegt, dass sie in einem Temperaturbereich zwischen 0°C und -259°C betreibbar ist. Bevorzugt ist sie in einem Temperaturbereich zwischen 0°C und -10°C oder zwischen 0°C und -210°C oder zwischen 0°C und -219°C betreibbar. Der Betrieb zwischen 0°C und -10°C ist besonders geeignet, um insbesondere Wassermoleküle aus der Restgasatmosphäre zu entfernen. Im genannten Temperaturbereich resublimiert der Wasserdampf als Eis in der Kühlfalle, so dass der Wasserpartialdruck zumindest im Bereich der Kühlfalle sinkt. Andere in der Restgasatomsphäre vorhandene Gase werden hingegen nicht ausgefroren. Beim Betrieb in einem Temperaturbereich zwischen 0°C und -210°C können zusätzlich zu Wasser auch weitere ggf. vorhandene Gase wie etwa Kohlendioxid, Kohlenmonoxid oder Stickstoff ausgefroren werden. Beim Betrieb in einem Temperaturbereich zwischen 0°C und -219°C kann zusätzlich auch Sauerstoff ausgefroren werden.The cold trap is advantageously designed in such a way that it can be operated in a temperature range between 0°C and -259°C. It can preferably be operated in a temperature range between 0°C and -10°C or between 0°C and -210°C or between 0°C and -219°C. Operation between 0°C and -10°C is particularly suitable for removing water molecules in particular from the residual gas atmosphere. In the stated temperature range, the water vapor resublimates as ice in the cold trap, so that the water partial pressure drops, at least in the area of the cold trap. On the other hand, other gases present in the residual gas atmosphere are not frozen out. When operating in a temperature range between 0°C and -210°C, other gases that may be present, such as carbon dioxide, carbon monoxide or nitrogen, can be frozen out in addition to water. In addition, when operating in a temperature range between 0°C and -219°C, oxygen can also be frozen out.

Vorzugsweise ist zusätzlich zur Kühlfalle eine Kühlpumpe vorgesehen, um die Kühlwirkung der Kühlfalle zu unterstützen. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Kühlpumpe ohne aktiv gepumpten Gasfluss, um Vibrationen zu vermeiden, die sich negativ auf den Betrieb der EUV-Lithographievorrichtung bzw. des optischen Systems auswirken könnten.A cooling pump is preferably provided in addition to the cold trap in order to support the cooling effect of the cold trap. This is preferably a cooling pump without an actively pumped gas flow in order to avoid vibrations that could have a negative effect on the operation of the EUV lithography device or the optical system.

Vorteihafterweise ist die Kühlfalle von angrenzenden Komponenten thermisch entkoppelt. Zu hohe Temperaturgradienten könnten zu Spannungen in angrenzenden Komponenten führen, die sich ebenfalls negativ auf den Betrieb der EUV-Lithographievorrichtung bzw. des optischen Systems auswirken könnten.Advantageously, the cold trap is thermally decoupled from adjacent components. Temperature gradients that are too high could lead to stresses in adjacent components, which could also have a negative effect on the operation of the EUV lithography device or the optical system.

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

1 schematisch eine erste Ausführungsform einer EUV-Lithographievorrichtung mit optischen Systemen;
2 schematisch eine zweite Ausführungsform einer EUV-Lithographievorrichtung mit optischen Systemen;
3 schematisch eine Variante eines Schutzmoduls mit Kühlfalle;
4 schematisch eine erste Variante einer Vakuumkammer mit Kühlfalle; und
5 schematisch eine zweite Variante einer Vakuumkammer mit Kühlfalle.

The present invention will be explained in more detail with reference to preferred exemplary embodiments. to show

1 schematically a first embodiment of an EUV lithography device with optical systems;
2 schematically a second embodiment of an EUV lithography device with optical systems;
3 schematically a variant of a protection module with cold trap;
4 schematically a first variant of a vacuum chamber with cold trap; and
5 schematic of a second variant of a vacuum chamber with a cold trap.

In 1 ist schematisch eine EUV-Lithographievorrichtung 10 dargestellt. Wesentliche Komponenten sind das Strahlformungssystem 11, das Beleuchtungssystem 14, die Photomaske 17 und das Projektionssystem 20. Die EUV-Lithographievorrichtung 10 wird in einer Vakuumkammer 22 unter Vakuumbedingungen betrieben, damit die EUV-Strahlung in ihrem Inneren möglichst wenig absorbiert wird.In 1 an EUV lithography device 10 is shown schematically. Essential components are the beam shaping system 11, the illumination system 14, the photomask 17 and the projection system 20. The EUV lithography device 10 is operated in a vacuum chamber 22 under vacuum conditions, so that the EUV radiation is absorbed as little as possible in its interior.

Als Strahlungsquelle 12 kann beispielsweise eine Plasmaquelle oder auch ein Synchrotron dienen. Die austretende Strahlung im Wellenlängenbereich von etwa 5 nm bis 20 nm wird zunächst im Kollimator 13b gebündelt. Außerdem wird mit Hilfe eines Monochromators 13a durch Variation des Einfallswinkels die gewünschte Betriebswellenlänge herausgefiltert. Im genannten Wellenlängenbereich sind der Kollimator 13b und der Monochromator 13a üblicherweise als reflektive optische Elemente ausgebildet. Kollimatoren sind häufig schalenförmig ausgebildete reflektive optische Elemente, um einen fokussierenden bzw. kollimierenden Effekt zu erreichen. Kollimatoren, die nicht im streifenden, sondern im senkrechten Einfall eingesetzt werden, werden oft auch Kollektor genannt. Das Herausfiltern eines schmalen Wellenlängenbandes durch Reflexion geschieht am Monochromator, oft mit Hilfe einer Gitterstruktur oder eines Mehrlagensystems. Bei schmalbandigen Strahlungsquellen kann auch auf einen Monochromator verzichtet werden.A plasma source or else a synchrotron, for example, can serve as the radiation source 12 . The exiting radiation in the wavelength range from about 5 nm to 20 nm is first bundled in the collimator 13b. In addition, the desired operating wavelength is filtered out with the aid of a monochromator 13a by varying the angle of incidence. In the wavelength range mentioned, the collimator 13b and the monochromator 13a are usually designed as reflective optical elements. Collimators are often shell-shaped reflective optical elements in order to achieve a focusing or collimating effect. Collimators that are not used in grazing but in vertical incidence are often also called collectors. A narrow wavelength band is filtered out by reflection at the monochromator, often with the help of a grating structure or a multi-layer system. A monochromator can also be dispensed with in the case of narrow-band radiation sources.

Der im Strahlformungssystem 11 in Hinblick auf Wellenlänge und räumliche Verteilung aufbereitete Betriebsstrahl wird dann in das Beleuchtungssystem 14 eingeführt. Im in 1 dargestellten Beispiel weist das Beleuchtungssystem 14 zwei Spiegel 15, 16 auf, die im vorliegenden Beispiel als Mehrlagenspiegel ausgestaltet sind. Die Spiegel 15, 16 leiten den Strahl auf die Photomaske 17, die die Struktur aufweist, die auf den Wafer 21 abgebildet werden soll. Bei der Photomaske 17 handelt es sich ebenfalls um ein reflektives optisches Element für den EUV- und weichen Wellenlängenbereich, das je nach Herstellungsprozess ausgewechselt wird. Mit Hilfe des Projektionssystems 20 wird der von der Photomaske 17 reflektierte Strahl auf den Wafer 21 projiziert und dadurch die Struktur der Photomaske 17 auf ihn abgebildet. Das Projektionssystem 20 weist im dargestellten Beispiel zwei Spiegel 18, 19 auf, die im vorliegenden Beispiel ebenfalls als Mehrlagenspiegel ausgestaltet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl das Projektionssystem 20 als auch das Beleuchtungssystem 14 ebenso jeweils nur einen oder auch drei, vier, fünf und mehr Spiegel aufweisen können.The operating beam, prepared in terms of wavelength and spatial distribution in the beam shaping system 11 , is then introduced into the illumination system 14 . in 1 In the example shown, the illumination system 14 has two mirrors 15, 16, which in the present example are designed as multi-layer mirrors. The mirrors 15, 16 direct the beam onto the photomask 17 which has the structure which is to be imaged on the wafer 21. FIG. The photomask 17 is also a reflective optical element for the EUV and soft wavelength range, which is replaced depending on the manufacturing process. With the aid of the projection system 20, the beam reflected by the photomask 17 is projected onto the wafer 21 and the structure of the photomask 17 is thereby imaged onto it. In the example shown, the projection system 20 has two mirrors 18, 19, which in the present example are also designed as multi-layer mirrors. It should be pointed out that both the projection system 20 and the illumination system 14 can each have only one mirror or also three, four, five or more mirrors.

Sowohl das Strahlformungssystem 11 als auch das Beleuchtungssystem 14 und das Projektionssystem 20 weisen zum Schutz vor Kontamination als Vakuumkammern ausgestaltete Kammern 23, 24, 25 auf, da insbesondere die Mehrlagenspiegel 15, 16, 18, 19 nur im Vakuum betrieben werden können. Ansonsten würde sich auf ihrer reflektiven Fläche zu viel Kontamination ablagern, die zu einer zu starken Verschlechterung ihrer Reflektivität führen würde.Both the beam shaping system 11 and the illumination system 14 and the projection system 20 have chambers 23, 24, 25 designed as vacuum chambers to protect against contamination, since the multilayer mirrors 15, 16, 18, 19 in particular can only be operated in a vacuum. Otherwise, too much contamination would be deposited on their reflective surface, which would lead to an excessive deterioration in their reflectivity.

Bei dem in 1 dargestellten Beispiel einer EUV-Lithographievorrichtung 10 werden die Kammern 23, 24, 25 über Gaszufuhren 30, 32, 34 mit beispielsweise Inertgas gespült, das durch Öffnungen 37, 40, 43, 44, 47 austritt. Dadurch herrscht in den Kammern 23-25 ein leichter Überdruck gegenüber dem Inneren der Vakuumkammer 22 und wird verhindert, dass kontaminierende Substanzen, wie z. B. Kohlenwasserstoffe an den Kollimator 13b oder den Monochromator 13a bzw. die EUV-Spiegel 15, 16, 18, 19 kommen und sich dort als Kontamination auf den optisch genutzten Flächen ablagern. Die Spülung kann insbesondere mit Gas, das Strahlung im Bereich von 5nm bis 20nm nur vernachlässigbar absorbiert, auch während des Betriebes der EUV-Lithographievorrichtung 10 durchgeführt werden. Bevorzugt werden Helium, Argon oder andere Edelgase oder Wasserstoff eingesetzt. In hier nicht illustrierten Varianten kann die Photomaske 17 ebenfalls in eine Kammer analog den Kammern 23-25 eingelassen sein und ebenfalls mit beispielsweise Inertgas gespült werden.At the in 1 In the example of an EUV lithography device 10 shown, the chambers 23, 24, 25 are flushed via gas supplies 30, 32, 34 with, for example, inert gas which exits through openings 37, 40, 43, 44, 47. As a result, there is a slight overpressure in the chambers 23-25 compared to the interior of the vacuum chamber 22 and contaminating substances such as e.g. B. hydrocarbons come to the collimator 13b or the monochromator 13a or the EUV mirrors 15, 16, 18, 19 and are deposited there as contamination on the optically used surfaces. The rinsing can also be carried out during the operation of the EUV lithography device 10, in particular with gas which only negligibly absorbs radiation in the range from 5 nm to 20 nm. Helium, argon or other noble gases or hydrogen are preferably used. In variants that are not illustrated here, the photomask 17 can also be let into a chamber analogous to the chambers 23-25 and can also be flushed with, for example, inert gas.

Die Öffnungen 37, 40, 43, 44, 47 an den Schnittstellen zwischen Strahlformungssystem 11 und Beleuchtungssystem 14, Beleuchtungssystem 14 und Photomaske 17 mit Handhabungsmechanik (nicht dargstellt), Photomaske 17 mit Handhabungsmechanik und Projektionssystem 20 sowie Projektionssystem 20 und Wafer 21 mit Transportsystem sind nicht zu vermeiden, da es sich u.a. um Durchtrittsbereiche für die EUV-Strahlung handelt. An allen diesen Öffnungen 37, 40, 43, 44, 47 können Kontaminanten gegen den Spülgasstrom in die Kammern 23, 24, 25 eindiffundieren. The openings 37, 40, 43, 44, 47 at the interfaces between beam shaping system 11 and illumination system 14, illumination system 14 and photomask 17 with handling mechanism (not shown), photomask 17 with handling mechanism and projection system 20 and projection system 20 and wafer 21 with transport system are not to be avoided, since these are, among other things, passage areas for EUV radiation. At all of these openings 37, 40, 43, 44, 47, contaminants can diffuse into the chambers 23, 24, 25 against the stream of flushing gas.

Insbesondere wenn in der äußeren Vakuumkammer 22 ein höherer Kontaminantenpartialdruck als ursprünglich angenommen herrscht, kann dies durch das Vakuum in den Kammern 23-25 nicht mehr kompensiert werden, so dass die Wahrscheinlichkeit steigt, dass Kontaminaten wie beispielsweise langkettige, nichtflüchtige Kohlenwasserstoffe, Wasser oder Sauerstoff im Inneren der Kammern 23-25 Oberflächen von kontaminationsempfindlichen Komponenten wie etwa EUV-Spiegeln, insbesondere auf der Basis von Mehrlagensystemen, erreichen und dort während der EUV-Bestrahlung zu Kohlenstoffwachstum oder oxidativer Kontamination führen. Bei Spiegeln hat dies einen Reflektivitätsverlust und somit einen Transmissionsverlust des Strahlformungssystems 11, Beleuchtungssystems 14 oder Projektionssystems 20 zur Folge. Der Einsatz von Kühlfallen innerhalb von Vakuumkammern kann dazu beitragen, dass die Kontaminanten sich bevorzugt auf den Kühlfallen und weniger auf anderen Komponenten niederschlagenIn particular, if there is a higher contaminant partial pressure than originally assumed in the outer vacuum chamber 22, this can no longer be compensated for by the vacuum in the chambers 23-25, so that the probability increases that contaminants such as long-chain, non-volatile hydrocarbons, water or oxygen in the Inside the chambers 23-25, reach surfaces of contamination-sensitive components such as EUV mirrors, in particular on the basis of multi-layer systems, and lead to carbon growth or oxidative contamination there during the EUV irradiation. In the case of mirrors, this results in a loss of reflectivity and thus a loss in transmission of the beam shaping system 11, illumination system 14 or projection system 20. The use of cold traps within vacuum chambers can help prevent contaminants from escaping pulls on the cold traps and less on other components

Während die Kohlenstoffkontamination durch Erhöhung des Wasserstoffpartialdrucks und Reduktion des Kohlenstoffs wieder in flüchtige und damit abpumpbare Verbindungen zumindest teilweise entfernt werden kann, ist Kontamination durch Tiefenoxidation weitgehend irreversibel. Besonders schädlich ist daher ein zu hoher Wasser- oder Sauerstoffpartialdruck. Dabei kann Feuchtigkeit beispielsweise auch durch nicht hinreichend trockenes Spülgas eingeschleppt werden. Aber bereits Kühlfallen, die in einem Temperaturbereich zwischen 0°C und -10°C betrieben werden, können signifikant zum Trocknen der Restgasatmosphäre beitragen. Beim Betrieb in einem Temperaturbereich zwischen 0°C und -210°C können zusätzlich zu Wasser auch weitere ggf. vorhandene Gase wie etwa Kohlendioxid, Kohlenmonoxid oder Stickstoff ausgefroren werden. Beim Betrieb in einem Temperaturbereich zwischen 0°C und - 219°C kann zusätzlich auch Sauerstoff ausgefroren werden.While the carbon contamination can be at least partially removed by increasing the hydrogen partial pressure and reducing the carbon back into volatile compounds that can thus be pumped out, contamination through deep oxidation is largely irreversible. A water or oxygen partial pressure that is too high is therefore particularly harmful. In this case, moisture can also be entrained, for example, by flushing gas that is not sufficiently dry. But even cold traps that are operated in a temperature range between 0°C and -10°C can contribute significantly to the drying of the residual gas atmosphere. When operating in a temperature range between 0°C and -210°C, other gases that may be present, such as carbon dioxide, carbon monoxide or nitrogen, can be frozen out in addition to water. When operating in a temperature range between 0°C and - 219°C, oxygen can also be frozen out.

Zum zusätzlichen Kontaminationsschutz sind im vorliegenden Beispiel die Spiegel 15, 16, 18, 19 und der Monochromator 13a in Gehäuse 26, 27, 28, 29 eingekapselt, die jeweils über eigene Gaszufuhren 31, 33, 35, 36 verfügen und Schutzmodule bilden. Über die Gaszufuhren 31, 33, 35, 36 wird ein Gasstrom in die jeweiligen Gehäuse 26-29 eingebracht, der durch die Öffnungen 37, 38, 41, 42, 45, 46 austritt, so dass das Innere der Gehäuse gespült wird. Die Komponenten 15, 16, 18, 19, 13a werden dadurch nicht nur vakuumtechnisch vom übrigen Vakuum im Strahlformungssystem 11, Beleuchtungssystem 14 oder Projektionssystem 20 getrennt, so dass die Komponenten 15, 16, 18, 19, 13a sich in einer Mikroumgebung befinden und vor eindringenden Komponenten geschützt werden. Es wird dadurch auch ermöglich, im Bedarfsfall im Inneren eines der Gehäuse 26-29 reinigendes Gas einzusetzen, wie z.B. atomarer Wasserstoff oder sauerstoffhaltige Gase, ohne dass Komponenten außerhalb des jeweiligen Gehäuses 26-29 dadurch beeinträchtigt würden.For additional protection against contamination, in the present example the mirrors 15, 16, 18, 19 and the monochromator 13a are encapsulated in housings 26, 27, 28, 29, which each have their own gas supplies 31, 33, 35, 36 and form protective modules. A gas flow is introduced into the respective housings 26-29 via the gas supplies 31, 33, 35, 36 and emerges through the openings 37, 38, 41, 42, 45, 46, so that the interior of the housing is flushed. The components 15, 16, 18, 19, 13a are not only separated from the rest of the vacuum in the beam shaping system 11, illumination system 14 or projection system 20 in terms of vacuum technology, so that the components 15, 16, 18, 19, 13a are in a micro-environment and before invading components are protected. This also makes it possible, if necessary, to use cleaning gas inside one of the housings 26-29, such as atomic hydrogen or gases containing oxygen, without components outside the respective housing 26-29 being adversely affected.

Es sei darauf hingewiesen, dass in einem Gehäuse jeweils eine kontaminationsempfindliche Komponente, wie etwa die Spiegel 18, 19 jeweils in den Gehäusen 28, 29 oder der Monochromator 13a in dem Gehäuse 26, oder auch mehrere kontaminationsempfindliche Komponenten, wie etwa die Spiegel 15, 16 in dem Gehäuse 27, angeordnet sein können. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass der besseren Übersichtlichkeit halber hier immer nur eine Gaszufuhr pro Gehäuse dargestellt ist, selbstverständlich aber auch mehrere Gaszufuhren vorgesehen sein können, beispielsweise um die Zusammensetzung des zugeführten Gases zu variieren.It should be noted that in each housing there is a contamination-sensitive component, such as mirrors 18, 19 in housings 28, 29, or monochromator 13a in housing 26, or several contamination-sensitive components, such as mirrors 15, 16 in the housing 27, can be arranged. It should also be noted that, for the sake of clarity, only one gas supply is shown here per housing, but of course several gas supplies can also be provided, for example in order to vary the composition of the supplied gas.

Die durch die gespülten Gehäuse gebildeten Mikroumgebungen sind für bestimmte Unterdrückungsraten für Kontaminanten ausgelegt und können unerwartet höhere Kontaminantenpartialdrücke außerhalb der Mikroumgebung nicht immer kompensieren. Als zusätzlicher Schutz vor dem Eindringen von Kontaminanten sind an den kritischen Öffnungen der Gehäuse 26-29 wie auch der Kammern 23-25 Kühlfallen 48-56 angeordnet. Mithilfe der Kühlfallen werden insbesondere in Abhängigkeit von deren jeweiliger Temperatur verschiedene Kontaminanten aus der Restgasatmosphäre ausgefällt, so dass der Partialdruck des jeweiligen Kontaminantne reduziert wird.The microenvironments formed by the purged enclosures are designed for specific contaminant rejection rates and may not always compensate for unexpectedly higher contaminant partial pressures outside the microenvironment. As additional protection against the ingress of contaminants, cold traps 48-56 are arranged at the critical openings of the housing 26-29 as well as the chambers 23-25. With the aid of the cold traps, various contaminants are precipitated from the residual gas atmosphere, in particular depending on their respective temperature, so that the partial pressure of the respective contaminant is reduced.

In 2 ist ein weiteres Beispiel einer Ausführungsform einer EUV-Lithographievorrichtung 100 mit Schutzmodulen aus gasgespülten Gehäusen mit ausgeleuchteten Öffnungen schematischen dargestellt. Innerhalb einer Vakuumkammer 101 sind ein Kollektorspiegel 102 zum Bündeln der Strahlung einer nicht dargestellten Strahlungsquelle im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm, die Spiegel 103, 104, 105, 106 und 107 des Beleuchtungssystems, eine Photomaske 108, die in der Objektebene 109 die Struktur aufweist, die mittels des Strahls 117 auf den Wafer 116 projiziert werden soll, aufweist, sowie die Spiegel 110, 111, 112, 113, 114 und 115 des Projektionssystems angeordnet sind. Alle Spiegel 102-107, 110-115 sowie der Wafer 116 sind derart in Gehäusen 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128 angeordnet, dass deren reflektierende Fläche bzw. die zu belichtende Fläche, also die kontaminationsempfindlichen Flächen sich innerhalb der Gehäuse 119-128 befindet.In 2 a further example of an embodiment of an EUV lithography device 100 with protection modules made of gas-flushed housings with illuminated openings is shown schematically. Inside a vacuum chamber 101 are a collector mirror 102 for bundling the radiation from a radiation source, not shown, in the wavelength range from 5 nm to 20 nm, the mirrors 103, 104, 105, 106 and 107 of the illumination system, a photomask 108, which is in the object plane 109 the structure which is to be projected onto the wafer 116 by means of the beam 117, and the mirrors 110, 111, 112, 113, 114 and 115 of the projection system are arranged. All mirrors 102-107, 110-115 and the wafer 116 are arranged in housings 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128 in such a way that their reflecting surface or the surface to be exposed, i.e the contamination-sensitive areas are located within the housings 119-128.

In dem in 2 dargestellten Beispiel stehen alle Gehäuse strömungstechnisch miteinander in Verbindung, so dass das Gas zum Spülen der Gehäuse 119-128 bzw. zum Erhöhen des Drucks innerhalb der Gehäuse 119-128 verglichen mit dem Vakuum innerhalb der Vakuumkammer 101 durch eine Zufuhr 118 im Gehäuse 119 des Kollimatorspiegels 102 zugeführt wird. Das Gas strömt durch den Übergang zum nächsten Gehäuse 120 für die Spiegel 103, 104 aus dem Gehäuse 119 heraus. Der Übergang von Gehäuse 119 zu Gehäuse 120 dient als Gaszufuhr für das Gehäuse 120. Auf diese Weise sind alle Gehäuse 119-128 miteinander verbunden. Um ein Druckgefälle zu erzeugen, damit das Gas von Gehäuse 119 ins Gehäuse 120 strömt, sind Öffnungen im Gehäuse 120 und in den weiteren Gehäusen vorhanden, die durch die Pfeile 129 angedeutet sind und durch die Gas entweicht. Dabei kann ein Gehäuse auch mehrere Öffnungen aufweisen wie beispielsweise Gehäuse 120, 121, 126, 127. An den Öffnungen können Pumpen angeschlossen sein, um das Gas anzupumpen. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn Restgasmoleküle oder Restgasatome aus den Gehäusen 119-128 entfernt werden sollen, die nicht in die Vakuumkammer 101 austreten sollen.in the in 2 In the example shown, all the housings are fluidically connected to one another, so that the gas for flushing the housings 119-128 or for increasing the pressure within the housings 119-128 compared to the vacuum within the vacuum chamber 101 through a supply 118 in the housing 119 of the collimator mirror 102 is supplied. The gas flows out of the housing 119 through the transition to the next housing 120 for the mirrors 103,104. The transition from housing 119 to housing 120 serves as a gas supply for housing 120. In this way, all housings 119-128 are connected to one another. In order to create a pressure differential for the gas to flow from housing 119 into housing 120, there are openings in housing 120 and in the other housings, indicated by arrows 129, through which gas escapes. A housing can also have a plurality of openings, such as housing 120, 121, 126, 127. Pumps can be connected to the openings in order to pump the gas. This is particularly advantageous when residual gas molecules or residual gas atoms are removed from the housings 119-128 to those who should not exit into the vacuum chamber 101 .

Um lokal den Partialdruck von Kontaminantenten zu reduzieren, sind an den Öffnungen Kühlfallen 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 141, 142, 143 angeordnet. Dadurch wird zumindest ein Teil der jeweiligen Kontaminanten ausgefroren und damit gewissermaßen aus der Restgasatmosphäre entfernt. Je nach Platzverhältnissen sind eine oder mehrere Kühlfallen pro Öffnung angeordnet, um sie möglichst vollständig ausleuchten zu können. Im Falle der Kühlfalle 135 ist es sogar möglich, mit nur einer Kühlfalle an zwei Öffnungen die durch die zwei Öffnungen eindringenden Kontaminanten auszufrieren.In order to locally reduce the partial pressure of contaminants, cold traps 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 141, 142, 143 are arranged at the openings. As a result, at least some of the respective contaminants are frozen out and thus, to a certain extent, removed from the residual gas atmosphere. Depending on the space available, one or more cold traps are arranged per opening in order to be able to illuminate them as completely as possible. In the case of the cold trap 135, it is even possible to freeze out the contaminants penetrating through the two openings with only one cold trap at two openings.

In 3 ist schematisch ein Schutzmodul 301 dargestellt, in das ein EUV-Spiegel 303 eingekapselt ist. Das Schutzmodul 301 weist eine Gaszuleitung 305 und eine Gasableitung 307 auf und kann als eigenständige Vakuumkammer betrachtet werden, die ihrerseits in der Vakuumkammer eines optischen Systems oder der Hauptvakuumkammer einer EUV-Lithographievorrichtung angeordnet sein kann. Als Teil eines optischen Systems kann sie ebenfalls in einer EUV-Lithographievorrichtung bzw. deren Hauptvakuumkammer oder in einem Inspektionssystem für Wafer und Masken angeordnet sein. Im vorliegenden Beispiel ist eine Kühlfalle 311 mit ihrem Kühlfinger 313 angrenzend an die Gaszuleitung 305 angeordnet, um insbesondere Feuchtigkeit aus dem einströmenden Gas durch Ausfrieren oder Kondensieren zu entfernen. In Abhängigkeit von der Betriebstemperatur der Kühlfalle 311 können auch andere Gase aus dem einströmenden Gas und der Restgasatmosphäre innerhalb des Schutzmoduls entfernt werden. Im Varianten kann die Kühlfalle auch im Bereich der Gasableitung 307 oder näher an der Oberfläche des EUV-Spiegels 303 platziert werden oder können auch zwei oder drei oder mehr Kühlfallen vorgesehen werden, um die Spiegeloberfläche möglichst gut vor insbesondere oxidativer Kontamination zu schützen.In 3 a protection module 301 is shown schematically, in which an EUV mirror 303 is encapsulated. The protection module 301 has a gas inlet line 305 and a gas outlet line 307 and can be considered as a stand-alone vacuum chamber, which in turn can be arranged in the vacuum chamber of an optical system or the main vacuum chamber of an EUV lithography device. As part of an optical system, it can also be arranged in an EUV lithography device or its main vacuum chamber or in an inspection system for wafers and masks. In the present example, a cold trap 311 with its cold finger 313 is arranged adjacent to the gas supply line 305 in order in particular to remove moisture from the inflowing gas by freezing or condensing. Depending on the operating temperature of the cold trap 311, other gases can also be removed from the inflowing gas and the residual gas atmosphere inside the protection module. In a variant, the cold trap can also be placed in the area of the gas discharge line 307 or closer to the surface of the EUV mirror 303, or two or three or more cold traps can also be provided in order to protect the mirror surface as well as possible from, in particular, oxidative contamination.

Im in 3 dargestellten Beispiel wird die Wirkung der Kühlfalle 311 unterstützt durch die Kühlpumpe 309. Bevorzugt handelt es sich bei der Kühlpumpe 309 um eine Pumpe ohne aktiv gepumpten Gasfluss wie etwa einen Durchflusskryostaten, um das Auftreten unerwünschter Vibrationen möglichst zu vermeiden. Um außerdem thermisch induzierte Spannungen in den angrenzenden Komponenten Schutzmodul 301, EUV-Spiegel 303, Gaszuleitung 305, Gasableitung 307 und Kühlpumpe 309 möglichst zu verhindern, ist die Kühlfalle 311 mittels Isolationselement 315 von den übrigen Komponenten thermisch entkoppelt.in 3 In the example shown, the effect of the cold trap 311 is supported by the cooling pump 309. The cooling pump 309 is preferably a pump without an actively pumped gas flow, such as a flow cryostat, in order to avoid the occurrence of undesirable vibrations as far as possible. In order to also prevent thermally induced voltages in the adjacent components protective module 301, EUV mirror 303, gas supply line 305, gas discharge line 307 and cooling pump 309 as far as possible, the cold trap 311 is thermally decoupled from the other components by means of an insulating element 315.

In 4 ist schematisch eine weitere Vakuumkammer 401 dargestellt, in der ein EUV-Spiegel 403 angeordnet ist sowie angrenzend an seine Oberfläche im vorliegenden Beispiel zwei Kühlfallen 405, 407, um die Kontaminantenrate in der Restgasatmosphäre senken zu können, bevor unerwünschte Kontaminanten auf die Spiegeloberfläche auftreffen und zu möglicherweise irreversibler Kontamination führen. Im hier dargestellten Beispiel weist die Kühlfalle eine beschichtete Oberfläche 411, 413 auf, wobei die Beschichtung der Oberfläche wasserstoffabsorbierend sein kann. Geeignete Materialien sind beispielsweise metallorganische Gerüste oder kovalente organische Kristalle. Durch die wasserstoffabsorbierende Beschichtung und damit lokalen Reduzierung des Wasserstoffpartialdurcks kann die Gefahr reduziert werden, dass insbesondere bei reflektiven optischen Elementen mit mehr- bzw. viellagigen reflektierenden Beschichtungen Wasserstoff durch die obersten Lagen hindurchdiffundiert und mit tieferliegenden Lagen derart reagiert, dass es zu Blasenbildung und sogar Aufplatzen der reflektierenden Beschichtung kommen kann. In weiteren Varianten kann die Kühlfalle eine strukturierte Oberfläche aufweisen, die ebenfalls zusätzlich wasserstoffabsorbierend sein kann. Insgesamt ist es von Vorteil, die aktive Oberfläche der Kühlfallen möglichst groß zu gestalten, sofern hinreichend Platz vorhanden ist und keine Abschattungseffekte auftreten, um den Kontaminantenpartialdruck umso stärke reduzieren zu können. In weiteren Varianten weist die Kühlfalle eine beschichtete und strukturierte Oberfläche auf, die optional wasserstoffabsorbierend sein kann.In 4 a further vacuum chamber 401 is shown schematically, in which an EUV mirror 403 is arranged and, in the present example, two cold traps 405, 407 adjacent to its surface in order to be able to reduce the contaminant rate in the residual gas atmosphere before undesired contaminants hit the mirror surface and close potentially irreversible contamination. In the example shown here, the cold trap has a coated surface 411, 413, it being possible for the coating of the surface to be hydrogen-absorbing. Suitable materials are, for example, metal-organic frameworks or covalent organic crystals. The hydrogen-absorbing coating and thus local reduction of the hydrogen partial pressure can reduce the risk that, particularly in the case of reflective optical elements with multi-layer or multi-layer reflective coatings, hydrogen will diffuse through the top layers and react with lower-lying layers in such a way that bubbles form and even burst open the reflective coating. In further variants, the cold trap can have a structured surface, which can also additionally be hydrogen-absorbing. Overall, it is advantageous to make the active surface of the cold trap as large as possible, provided that there is sufficient space and no shadowing effects occur, in order to be able to reduce the contaminant partial pressure all the more. In further variants, the cold trap has a coated and structured surface, which can optionally be hydrogen-absorbing.

Auch in 5 ist schematisch eine Vakuumkammer 501 dargestellt, in der ein EUV-Spiegel 503 und eine Kühlfalle 511 angeordnet ist. Der EUV-Spiegel 503 wird im in 5 dargestellten Beispiel mittels Spiegelkühlung 505 gekühlt. Dazu wird über die Leitungen 507, 509 Kühlmittel der Spiegelkühlung 505 zu- und abgeführt, beispielsweise Kühlwasser. Für den Fall, dass die Leitungen nicht vollkommen dicht sein sollten, ist in deren Bereich die Kühlfalle 511 mit Kühlfinger 513 angeordnet, um ggf. aus den Leitungen 507, 509 austretende Feuchtigkeit durch Ausfrieren am Kühlfinger 513 in möglichst großem Umfang aus der Restgasatmosphäre zu entfernen, bevor die reflektierende Oberfläche des EUV-Spiegels 503 oxidiert wird.Also in 5 a vacuum chamber 501 is shown schematically, in which an EUV mirror 503 and a cold trap 511 are arranged. The EUV mirror 503 is in the in 5 example shown cooled by mirror cooling 505. For this purpose, coolant is fed to and removed from the mirror cooling system 505 via the lines 507, 509, for example cooling water. In the event that the lines should not be completely tight, the cold trap 511 with cold finger 513 is arranged in their area in order to remove any moisture escaping from the lines 507, 509 by freezing on the cold finger 513 to the greatest possible extent from the residual gas atmosphere , before the reflective surface of the EUV mirror 503 is oxidized.

Kühlfallen können vorteilhaft im Bereich von Kontaminationsquelle wie z.B. nicht vollkommen dichte Leitungen oder Ventile oder Schlitze und Spalte zwischen unterschiedlichen, möglicherweise ineinander verschachtelten Vakuumkammern von EUV-Lithographievorrichtungen oder optischen Systemen angeordnet sein oder im Bereich von kontaminationsgefährdeten Komponenten wie reflektiven optischen Elementen für den EUV-Wellenlängenbereich. Dabei können mehrere Kühlfallen in den verschiedensten Ausprägungen und in verschiedensten Anordnungen innerhalb einer EUV-Lithographievorrichtung oder einem optischen System vorgesehen sein.Cold traps can advantageously be arranged in the area of contamination sources such as not completely sealed lines or valves or slots and gaps between different, possibly nested vacuum chambers of EUV lithography devices or optical systems or in the area of components at risk of contamination such as reflective optical elements for the EUV wavelength range rich. In this case, a plurality of cold traps in the most varied of forms and in the most varied of arrangements can be provided within an EUV lithography device or an optical system.

Beim Betrieb der hier beschriebenen EUV-Lithographievorrichtungen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, beim Belüften der EUV-Lithographievorrichtungen zunächst die Kühlfallen langsam aufzuwärmen, während noch das Hauptvakuumpumpsystem arbeitet, um eine Kondensieren von Wasser auf der Oberfläche von in der Nähe der Kühlfallen angeordneten reflektiven optischen Elementen zu vermeiden. Während des Aufwärmprozesses sollte vorteilhafterweise mit aufgeheiztem Inertgas, insbesondere Stickstoff oder extrem trockener Luft, bevorzugt eine Mischung von beiden gespült werden. Dadurch kann Feuchtigkeit effizienter aus der Hauptvakuumkammer abtransportiert werden. Auch beim Abpumpen und Einstellen des gewünschten Vakuums hat es sich bewährt, abwechselnd einerseits noch vorhandenes Wasser mithilfe von Kühlfallen auszufrieren und andererseits die Vakuumkammern mit einem warmen Gasgemisch aus Stickstoff und extrem trockener Luft zu spülen, um den Wasserpartialdruck zu minimieren.When operating the EUV lithography devices described here, it has proven advantageous, when venting the EUV lithography devices, to first slowly warm up the cold traps while the main vacuum pump system is still working in order to prevent water from condensing on the surface of reflective optical devices arranged in the vicinity of the cold traps to avoid elements. During the warm-up process, flushing should advantageously be carried out with heated inert gas, in particular nitrogen or extremely dry air, preferably a mixture of both. This allows moisture to be evacuated more efficiently from the main vacuum chamber. When pumping out and setting the desired vacuum, it has also proven itself to alternately freeze out any water that is still present using cold traps on the one hand and flush the vacuum chambers with a warm gas mixture of nitrogen and extremely dry air on the other in order to minimize the water partial pressure.

Bezugszeichenlistereference list

1010: EUV-LithographievorrichtungEUV lithography device
1111: Strahlformungssystembeam shaping system
1212: EUV-StrahlungsquelleEUV radiation source
13a13a: Monochromatormonochromator
13b13b: Kollimatorcollimator
1414: Beleuchtungssystemlighting system
1515: erster Spiegelfirst mirror
1616: zweiter Spiegelsecond mirror
1717: Photomaskephotomask
1818: dritter Spiegelthird mirror
1919: vierter Spiegelfourth mirror
2020: Projektionssystemprojection system
2121: Waferwafers
2222: Vakuumkammervacuum chamber
23 - 2523 - 25: Kammerchamber
26 - 2926 - 29: GehäuseHousing
30 - 3630 - 36: Gaszufuhrgas supply
37 - 4737 - 47: Öffnungopening
48 - 5648 - 56: Kühlfallecold trap
100100: EUV-LithographievorrichtungEUV lithography device
101101: Vakuumkammervacuum chamber
102102: Kollektorspiegelcollector mirror
103 - 107103 - 107: SpiegelMirror
108108: Photomaskephotomask
109109: Objektebeneobject level
110 - 115110 - 115: SpiegelMirror
116116: Waferwafers
117117: Strahlengangbeam path
118118: Gaszufuhrgas supply
119 - 128119-128: GehäuseHousing
129129: Gasableitunggas discharge
130 - 143130-143: Kühlfallecold trap
301301: Schutzmoduleprotection modules
303303: EUV-SpiegelnEUV mirrors
305305: Gazuleitunggas supply line
307307: Gasableitunggas discharge
309309: Kühlpumpecooling pump
311311: Kühlfallecold trap
313313: Kühlfingercold fingers
315315: Isolierelementinsulating element
401401: Vakuumkammervacuum chamber
403403: EUV-SpiegelEUV mirror
405405: Kühlfallecold trap
407407: Kühlfallecold trap
411411: Oberflächesurface
413413: Oberflächesurface
501501: Vakuumkammervacuum chamber
503503: EUV-SpiegelEUV mirror
505505: Spiegelkühlungmirror cooling
507507: Wasserleitungwater pipe
509509: Wasserleitungwater pipe
511511: Kühlfallecold trap
513513: Kühlfingercold fingers

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

WO 20100025798 A1 [0003, 0010]

Claims

EUV lithography device, having a vacuum chamber, characterized in that in the vacuum chamber (22, 23, 24, 25, 26-29, 101, 119-128) a cold trap (48-56, 130-143, 311, 405, 407 , 511) is arranged.

Optical system, in particular for EUV lithography, having a vacuum chamber, characterized in that a cold trap (130-143, 311, 405, 407, 511 ) is arranged.

EUV lithography device with an optical system according to claim 2 .

EUV lithography device or optical system according to any one of Claims 1 until 3 , comprising a reflective optical element, characterized in that the cold trap (52, 53, 54a,b, 55, 405, 407) is arranged adjacent to a surface of the reflective optical element (17, 18, 19, 403).

EUV lithography device or optical system according to any one of Claims 1 until 4 Having a gas inlet or outlet, characterized in that the cold trap (311) is arranged adjacent to the gas inlet or outlet (305, 307).

EUV lithography device or optical system according to any one of Claims 1 until 5 , characterized in that the cold trap (405, 407) has a coated and/or structured surface (411, 413).

EUV lithography device or optical system claim 6 , characterized in that the surface (411, 413) is hydrogen-absorbent.

EUV lithography device or optical system according to any one of Claims 1 until 7 Having a protection module, characterized in that the cold trap (311) is arranged on or in the protection module (301).

EUV lithography device or optical system according to any one of Claims 1 until 8th , characterized in that the cold trap (48-56, 130-143, 311, 405, 407, 511) is designed such that it can be operated in a temperature range between 0°C and -259°C.

EUV lithography device or optical system according to any one of Claims 1 until 8th , characterized in that the cold trap (48-56, 130-143, 311, 405, 407, 511) is designed in such a way that it can be operated in a temperature range between 0°C and -10°C.

EUV lithography device or optical system according to any one of Claims 1 until 8th , characterized in that the cold trap (48-56, 130-143, 311, 405, 407, 511) is designed in such a way that it can be operated in a temperature range between 0°C and -210°C.

EUV lithography device or optical system according to any one of Claims 1 until 8th , characterized in that the cold trap (48-56, 130-143, 311, 405, 407, 511) is designed such that it can be operated in a temperature range between 0°C and -219°C.

EUV lithography device or optical system according to any one of Claims 1 until 12 , characterized in that in addition to the cold trap (311) a cooling pump (309) is provided.

EUV lithography device or optical system according to any one of Claims 1 until 13 , characterized in that the cold trap (311) is thermally decoupled from adjacent components (301, 303, 305, 307, 309).