DE19830438A1 - Verfahren zur Dekontamination von Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen - Google Patents

Verfahren zur Dekontamination von Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Dekontamination von Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen mit optischen Elementen oder von Teilen davon, insbesondere von Oberflächen optischer Elemente, wird UV-Licht und ein Fluid verwendet. Zur Dekontamination wird in Belichtungspausen eine zweite UV-Lichtquelle zumindest auf einen Teil der optischen Elemente gerichtet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dekontamination von Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen mit optischen Elementen oder von Teilen davon, insbesondere von Oberflächen optischer Elemente, mit UV-Licht und Fluid. Die Erfindung be­ trifft auch eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einem DUV (deep ultraviolet)-Excimer-Laser als Lichtquelle der Projektionsbelichtung. Damit ist der Wellenlängenbereich von ca. 100-300 nm mit Vakuum-UV umfaßt.
Beim Betrieb von Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsan­ lagen im tiefen Ultraviolettbereich (193 nm) machen sich Verun­ reinigungen von Substraten, wie z. B. Quarz und Calciumfluorid, an der Oberfläche sehr stark durch Absorption bemerkbar. Diese können pro optischem Element bis zu 5% Absorptionsverluste verursachen. Insbesondere für Halbleiter-Objektive sind derar­ tige Absorptionsverluste nicht akzeptierbar. Aus der US 4,028,135 ist es bekannt, kontaminierte Quarz-Resonatoren und Wafer mit DUV-Licht und einem Gasstrom, insbesondere Ozon, zu reinigen.
In der US 5,024,968 ist ein Verfahren zur Reinigung optischer Komponenten, insbesondere für Röntgenlithographie und UV- Excimer-Laseroptik beschrieben, wobei hierzu als Energiequelle eine hochenergetische Strahlung mit einem Laser in Verbindung mit einem bezüglich der Oberfläche inerten Spülglas verwendet wird. Die Reinigung ist dabei an optischen Linsen und Spiegeln als Einzelkomponenten, wie sie z. B. in der Fertigung in Frage kommt, vorgesehen.
Problematisch ist jedoch eine Dekontamination von Mikrolitho­ graphie-Projektionsbelichtungsanlagen im späteren Betrieb. Mit der zur Belichtung genutzten DUV-Beleuchtung ist eine Reinigung nur ungenügend zu erreichen. Darüber hinaus hat man bisher eine Reinigung mit einer UV-Quelle als problematisch angesehen, da die Gefahr von Schädigungen von Coatings und Material gesehen wurde.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Dekontamination von Mikrolithographie-Projek­ tionsbelichtungsanlagen der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit dem die gesamte Anlage im Betrieb bzw. in Betriebspausen dekontaminiert werden kann und zwar ohne die Gefahr von Schädi­ gungen an Coatings oder Materialien.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das in Anspruch 1 ge­ nannte Verfahren gelöst. In Anspruch 10 ist eine Mikrolithogra­ phie-Projektionsbelichtungsanlage aufgezeigt, mit der konstruk­ tiv die Aufgabe gelöst werden kann.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung einer zweiten UV-Licht­ quelle läßt sich auf einfache Weise eine Dekontamination von Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen durchführen. Die zusätzliche UV-Lichtquelle kann nämlich optimal an die für eine Dekontamination gestellten Anforderungen ohne die Gefahr von Schädigungen angepaßt werden, da sie unabhängig von der normalen Beleuchtung ist. Die zweite Lichtquelle kann dabei durchaus den der Belichtung dienenden Laser oder Teile davon mitenthalten.
In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann sie z. B. relativ breitbandig ausgeführt sein und z. B. auch mit einer entsprechend höheren Leistung betrieben werden, wie es für eine normale Beleuchtung der Fall ist. Die größere Band­ breite verbessert den Reinigungseffekt, da zusätzliche schmal­ bandige Übergänge angeregt werden, wie z. B. Sauerstoffanregun­ gen im Bereich der Schumann-Runge-Bande. Außerdem kann die Wel­ lenlänge so gewählt werden, daß Probleme der Materialzerstö­ rung, wie z. B. Compaction, minimiert werden. In der Regel liegt die Wellenlänge in der Nähe der Belichtungswellenlänge.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbei­ spiel.
Da eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage allge­ mein bekannt ist, werden nachfolgend nur drei Linsen als opti­ sche Elemente davon in Zusammenhang mit der Zeichnung beschrie­ ben, um das Verfahren und die Vorrichtung zur Dekontamination zu erläutern.
In einem Gehäuse 1 sind mehrere Linsen 2 angeordnet. Für den Normalbetrieb ist die Anlage mit einem DUV-Excimer-Laser 3 als Lichtquelle der Projektionsbelichtung versehen. Weiterhin ist im Normalbetrieb eine Spülgaszuführung in Form einer laminaren Strömung am Rand vorgesehen, wozu eine Gaszuführeinrichtung 4 dient.
Zusätzlich zu dem Laser 3 ist eine weitere UV-Lichtquelle mit einem breitbandigen Laser 5 vorgesehen. Der breitbandige Laser 5 dient als Reinigungslichtquelle und wird über einen ein­ schwenkbaren Spiegel 6, der mit einer Stellmechanik versehen ist, in den Strahlengang eingekoppelt, so daß die Linsen 2 mög­ lichst gleichmäßig ausgeleuchtet sind. Anstelle einer Einkoppe­ lung des Lasers 5 mit dem schwenkbaren Spiegel 6 kann auch für den gleichen Zweck ein teildurchlässiger Spiegel (Polarisa­ tionsstrahlteiler, dichroitischer Spiegel) vorgesehen sein.
Um die abgelösten Kontaminations-Bestandteile, wie z. B. C, CHx aus dem geschlossenen optischen System zu entfernen, wird ein Gasfluß (12), z. B. ozonhaltiges Gas, parallel zu den einzelnen Oberflächen der Linsen 2 bzw. entlang der Linsen 2 erzeugt. Da ein solcher Fluß den normalen Objektivbetrieb stören würde, muß er zu- und abschaltbar sein, wobei jedoch der minimale, diffu­ sionsbasierte Gasaustausch im Normalbetrieb durch die Gaszufüh­ rungseinrichtung 4 erfolgt. Für diese Gaszuführung ist eine Spülgaszuführeinrichtung 7 vorgesehen, von der aus über Leitun­ gen 8 und radiale Spülöffnungen in dem Gehäuse 1 die Spülgaszu­ führung wenigstens annähernd senkrecht zur optischen Achse 10 erfolgt. In gleicher Weise erfolgt eine Abfuhr von Spülgas zu­ sammen mit Kontaminations-Bestandteilen über Leitungen 9 in der Umfangswand des Gehäuses 1 auf der den Spülöffnungen gegenüber­ liegenden Seite. Durch die radialen Spülöffnungen wird ein gleichmäßiger gerichteter Fluß (12) über die Linsenoberflächen erzielt.
Alternativ kann man auch die Gaszuführungseinrichtung 4 für den Normalbetrieb zur Kontaminations-Spülung verwenden. Hierzu wird der parallel zur optischen Achse 10 verlaufende Gasfluß z. B. durch ein Einschwenken mechanischer Blenden 11 (gestrichelt dargestellt) gezielt über die Linsenoberflächen geleitet. Gege­ benenfalls ist hierzu die Leistung der Gaszuführungseinrichtung 4 zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit entsprechend zu verstärken.
Eine andere Möglichkeit die Spülgaszuführung im Normalbetrieb für Kontaminations-Spülungen zu verwenden kann auch darin be­ stehen, daß man Querströmungen durch inhomogene magnetische oder elektrische Felder erzeugt. Ebenso ist eine wechselweise Verwendung von Spülgasen unterschiedlicher Dichte möglich.
Bei Verwendung der Gaszuführungseinrichtung 4 für den Normalbe­ trieb wird man den Gasfluß so erhöhen, daß die laminare Strö­ mung turbulent wird. Gegebenenfalls sind in diesem Falle auch Änderungen der Objektivgeometrie (Fassung) erforderlich, um Wirbelströmungen zu erzielen.
Der für die Dekontamination vorgesehene Laser 5 sollte ein DUV- Excimer-Laser sein, der mit einer Bandbreite von 500 pm operie­ ren kann. Möglich ist auch der Einsatz einer UV-Excimer-Lampe, z. B. mit 222 nm Wellenlänge. Es kann z. B. auch der Belichtungs­ laser ohne Injection-Locking als Reinigungslaser eingesetzt werden. Waferseitig kann ein Verschluß den Lichtaustritt in Belichtungspausen unterbinden.

Claims (18)

1. Verfahren zur Dekontamination von Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlagen mit optischen Elementen (2) oder von Teilen davon, insbesondere von Oberflächen opti­ scher Elemente, mit UV-Licht und Fluid, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in Belichtungspausen eine zweite UV- Lichtquelle (5) zumindest auf einen Teil der optischen Ele­ mente (2) gerichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite UV-Lichtquelle (5) eine relativ breitbandige Licht­ quelle verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reinigung ein Strom (12) des Fluides erzeugt wird, der parallel zu den zu reinigenden Oberflächen der opti­ schen Elemente (2) gerichtet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid zur Reinigung von einer Normalbetrieb-Spülgaszu­ führung (4) abgezweigt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Reinigung vorgesehene Fluid von dem im Nor­ malbetrieb parallel zur optischen Achse verlaufenden Fluid­ fluß durch Ablenken der Fluidströmung eingeleitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Reinigung vorgesehene Fluid von dem im Nor­ malbetrieb parallel zur optischen Achse verlaufenden Fluid­ fluß durch Erzeugen von Querströmungen durch inhomogene ma­ gnetische oder elektrische Felder erzeugt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Spülung wechselweise Fluide mit verschie­ dener Dichte verwendet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung von Spülfluid aus der Normalbetrieb-Fluidzu­ führung (4) durch Erhöhung des Zuflusses und Übergang von einer laminaren Strömung in eine turbulente Strömung er­ zeugt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Fluid ein ozonhaltiges Gas ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Fluid ein sauerstoffhaltiges Gas ist.
11. Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einem DUV-Excimer-Laser als Lichtquelle der Projektionsbelich­ tung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine weitere UV-Lichtquelle (5) vorgesehen ist, die alternativ zu dem DUV-Excimer-Laser (3) einschaltbar ist und durch die zumin­ dest ein Teil der optischen Elemente (2) beleuchtbar ist.
12. Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage nach An­ spruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Gas­ zufuhreinrichtung (7) vorgesehen ist, die für die Zufuhr von Spülgas bei eingeschalteter weiterer UV-Lichtquelle (5) vorgesehen ist.
13. Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage nach An­ spruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anlage radia­ le Spülöffnungen zur Zufuhr von Spülgas vorgesehen sind, durch die ein gerichteter Fluß über die zu reinigenden Oberflächen der optischen Elemente (2) erzeugbar ist.
14. Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage nach An­ spruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Gaszu­ fuhreinrichtung eine für den Normalbetrieb vorgesehene Gas­ zufuhreinrichtung (4) vorgesehen ist, wobei ein parallel zur optischen Achse gerichteter Gasfluß in Richtung auf die Oberflächen der zu reinigenden optischen Elemente (2) abge­ lenkt wird.
15. Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage nach An­ spruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ablenkung ein­ schwenkbare oder einklappbare mechanische Blenden (11) zur Gasflußumleitung vorgesehen sind.
16. Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage nach An­ spruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Querströmungen inhomogene magnetische oder elektrische Fel­ der vorgesehen sind.
17. Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage nach An­ spruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Erhöhung des Gasflusses für den Spülbetrieb vorgesehen ist.
18. Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszufuhreinrichtung (4 bzw. 7) eine Ozonquelle enthält.
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