EP4275096A1 - Verfahren zum reinigen einer oberfläche eines bauteils für ein euv-lithographiesystem - Google Patents

Verfahren zum reinigen einer oberfläche eines bauteils für ein euv-lithographiesystem

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Publication number
EP4275096A1
EP4275096A1 EP22700045.2A EP22700045A EP4275096A1 EP 4275096 A1 EP4275096 A1 EP 4275096A1 EP 22700045 A EP22700045 A EP 22700045A EP 4275096 A1 EP4275096 A1 EP 4275096A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
hydrogen
contamination
cleaning
cleaning step
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22700045.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Assfalg
Katharina BRAUN
Ralf Winter
Jonathan Griebel
Christian Heine
Rene BOEHME
Oliver DACHWALD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Publication of EP4275096A1 publication Critical patent/EP4275096A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
    • B08B7/0042—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like by laser
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/24—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with neutral solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G5/00—Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents
    • C23G5/02—Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents using organic solvents
    • C23G5/032—Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents using organic solvents containing oxygen-containing compounds
    • C23G5/036—Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents using organic solvents containing oxygen-containing compounds having also nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F1/00—Electrolytic cleaning, degreasing, pickling or descaling
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70908—Hygiene, e.g. preventing apparatus pollution, mitigating effect of pollution or removing pollutants from apparatus
    • G03F7/70925—Cleaning, i.e. actively freeing apparatus from pollutants, e.g. using plasma cleaning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust

Definitions

  • the invention relates to a method for cleaning a surface of a (mechanical) component for an EUV lithography system, comprising: cleaning the surface of the component to remove contamination from the surface before integrating the component into the EUV lithography system.
  • an EUV lithography system is understood to mean an optical system that can be used in the field of EUV lithography.
  • the EUV lithography system can, for example, be an inspection system for inspecting a photomask (hereinafter also referred to as a reticle) used in such a projection exposure system, for inspecting one to be structured Semiconductor substrate (also referred to below as wafer) or a metrology system that is used to measure a projection exposure system for EUV lithography or parts thereof, for example to measure projection optics.
  • a photomask hereinafter also referred to as a reticle
  • wafer structured Semiconductor substrate
  • a metrology system that is used to measure a projection exposure system for EUV lithography or parts thereof, for example to measure projection optics.
  • Very high cleanliness requirements apply to EUV lithography systems and their components.
  • HIO elements hydrogen induced outgassing
  • HIO volatile hydrogen
  • DE 102014204658 A1 describes an optical arrangement for EUV lithography, comprising: at least one vacuum chamber which encloses a vacuum chamber interior, at least one optical element which is arranged in the vacuum chamber interior, a hydrogen supply device through which molecular and/or activated hydrogen can be fed to the optical surface of the optical element, a housing that encloses a housing interior in which at least one component is arranged that outgasses contaminating substances when it comes into contact with activated hydrogen, and at least one opening channel connecting the housing interior to the vacuum chamber interior.
  • the orifice channel is configured to reduce an entry rate of activated hydrogen from the vacuum chamber interior into the enclosure interior and/or an exit rate of the contaminants from the enclosure interior into the vacuum chamber interior.
  • WO 2019 179861 A1 describes an optical arrangement for EUV lithography.
  • the optical arrangement comprises at least one component which has a base body with at least one surface area containing hydrogen which is activated during operation of the optical arrangement is exposed.
  • the base body contains at least one material that forms at least one volatile hydride when the surface region comes into contact with the activated hydrogen.
  • Noble metal ions are implanted in the base body in the surface area and have a catalytic effect on the recombination of activated hydrogen to form molecular hydrogen.
  • DE 102017213 178 A1 describes a mirror with a substrate and with a reflection layer system.
  • the substrate has at least one area that is not covered by the reflection layer system and adjoins the anti-reflection system.
  • a cover made of a material which is chemically inert with respect to hydrogen radicals is applied to the area.
  • DE 102019204979 A1 describes a method for producing a metal-containing component for EUV lithography devices by structuring it by spark erosion. After spark erosion, the component is cleaned using wet-chemical methods, for example by immersing the component in an acid bath.
  • the object of the invention is to improve a method for cleaning a surface of a component for an EUV lithography system with regard to hydrogen-volatile contamination.
  • the cleaning of the surface of the component includes: analyzing the surface of the component to identify volatile hydrogen Contamination on the surface of the component, as well as removal of the hydrogen-volatile contamination from the surface in at least one (dedicated) cleaning step.
  • At least one (further) cleaning step is therefore carried out - usually in addition to at least one cleaning step (standard cleaning) that is carried out anyway, as is carried out after a processing step of the component, e.g. machining or forming using cooling lubricants to specifically remove hydrogen-volatile contamination from the surface.
  • the additional cleaning step is only carried out if the previous analysis of the surface revealed hydrogen-volatile contamination on the surface. When analyzing the surface, it can be checked in particular whether the hydrogen-volatile contamination on the surface exceeds a limit value specified for installation in the EUV lithography system, so that the at least one (additional) cleaning step is necessary.
  • the dedicated cleaning step for removing the hydrogen-volatile contamination can be followed by a renewed analysis of the surface in order to check whether the cleaning step has removed the hydrogen-volatile contamination from the surface.
  • the analysis of the surface can also (possibly exclusively) be performed during the cleaning step to check the progress in removing the hydrogen-volatile contaminants.
  • the (further) cleaning step can be ended in this case.
  • the hydrogen-volatile contaminants are inorganic contaminants, which are preferably selected from the group comprising: phosphorus compounds, silicon compounds, zinc compounds and tin compounds.
  • compounds from these four chemical elements are typically hydrogen-volatile contaminants or HIO compounds.
  • compounds of P, Si, Zn are often used in cooling lubricants and in conventional cleaning media for cleaning components for EUV lithography systems.
  • phosphorus-containing compounds such as phosphates/phosphonates and other organophosphorus compounds; These compounds are used, among other things, as so-called builders and also have the task of complexing so-called "hardeners” such as calcium and magnesium ions or stabilizing the pH value.
  • Phosphorus-containing compounds also have the function of corrosion protection in individual alloys by form passive layers on the surface; Phosphorus-containing compounds are used, among other things, in cooling lubricants and in cleaning media for cleaning aluminum alloys.
  • Silicon-containing compounds such as silicates or siloxanes; in cleaning media they are also used, for example, as builders and in cooling lubricants, among other things, as foam inhibitors, but in both media, depending on the alloy, their use is also aimed at corrosion protection in the form of a passive layer that forms; Silicon-containing compounds can also bind permanently to the surface or react with the surface.
  • critical compounds e.g. zinc compounds
  • media which can consist of alloys containing Zn (e.g. pipe system milling systems) or, for example, as so-called high-performance additives in cooling lubricants; Zn compounds can also react with the surface and adhere firmly to it.
  • the type of hydrogen-volatile contaminants on the surface and/or the concentration of hydrogen-volatile contaminants on the surface is determined during analysis, and the type of additional cleaning step (or the type of cleaning process) is determined depending on the analysis of the surface of the component specific type of contamination and / or the concentration of contamination selected.
  • the type of cleaning step is targeted on the basis of the corresponding compounds/contamination classes and the degree of surface contamination or the concentration of the contamination on the surface selected.
  • cleaning steps using gentle processes can be used that require little or no material removal on the surface, while in the case of heavy contamination or a high concentration of contaminants on the surface, cleaning processes are used in which the surface is tarnished or partially detached.
  • the surface of the component is analyzed by at least one chemical-physical analysis method, in particular by at least one spectroscopy method.
  • a chemical-physical analysis method For the identification of a certain type of hydrogen-volatile contamination, i.e. a certain compound or a certain chemical element (e.g. P, Si, Zn, Sn) contained in the hydrogen-volatile contamination, the use of a chemical-physical analysis method has proven itself proven favorable.
  • a suitable chemical-physical analysis method both a qualitative and a quantitative analysis of the surface can be carried out in order to determine the concentration(s) of the hydrogen-volatile contamination(s) on the surface.
  • the analysis of the surface can be global or local. In the latter case, the analysis can be carried out, for example, at selected positions on the surface that are representative of the degree of contamination of the entire surface or at which contamination of the surface is particularly problematic.
  • the hydrogen-volatile contaminations are directly on the surface when the analysis method is carried out of the component is detected without the hydrogen-volatile contamination being desorbed from the surface of the component.
  • the hydrogen-volatile contamination remains on the surface of the component during the analysis. Thus, no material samples of the hydrogen-volatile contamination are removed or desorbed from the surface of the component during the analysis.
  • -SIMS secondary-ion mass spectrometry
  • TOF time-of-flight secondary ion mass spectrometry
  • the analysis method is selected from the group comprising: X-ray fluorescence spectroscopy (RSF), X-ray photoelectron spectroscopy (X-ray photoelectron spectroscopy, XPS), FTIR spectroscopy (Fourier-transform infrared spectroscopy) ), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), in particular by means of a scanning electron microscope (SEM-EDX) and Raman spectroscopy, in particular Raman microscopy.
  • RSF X-ray fluorescence spectroscopy
  • X-ray photoelectron spectroscopy X-ray photoelectron spectroscopy
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • FTIR spectroscopy Frier-transform infrared spectroscopy
  • EDX energy dispersive X-ray spectroscopy
  • SEM-EDX scanning electron microscope
  • Raman spectroscopy in particular Raman microscopy.
  • XRF spectroscopy has proven to be favorable for carrying out the cleaning method described here, since it can be carried out (manually) with the aid of a mobile XRF spectrometer in order to determine specific positions of the surface in a targeted manner analyze and, if necessary, carry out a targeted cleaning of the surface in the area of the analyzed position.
  • the surface of the component is exposed to an acidic or alkaline solution with a pH value between 4 and 9 in an additional (standard) cleaning step.
  • an additional (standard) cleaning step in an aqueous-surfactant solution is typically carried out after a processing step of the component in order to clean the surface of processing aids.
  • such a cleaning step does not usually make it possible to detach the hydrogen-volatile contamination from the surface.
  • the cleaning step for removing the hydrogen-volatile contaminants is a wet-chemical cleaning step.
  • the surface is at least partially exposed to a liquid cleaning medium or a wet-chemical solution. It is possible for the entire component to be exposed to the liquid cleaning medium by immersing it in the cleaning medium. However, it is also possible, in a spraying process or the like, to apply the wet-chemical solution only to the surface or partial areas of the surface of the component in a targeted manner.
  • the wet-chemical solution can be an acid or a base or a mixture of different acids or different bases.
  • the mixing ratio may vary depending on the type of contamination and/or the concentration of the contamination on the surface.
  • the pH range and the concentration of the cleaning media used can also vary depending on the type of contamination and/or the concentration of the contamination.
  • the surface of the component is treated with an acidic or alkaline solution in the wet-chemical cleaning step exposed to a pH less than 4 or a pH greater than 9.
  • the surface typically in addition to the standard cleaning described above, which usually moves in a pH range between 4 and 9, to remove the hydrogen-volatile compounds present through the processing of the component or the surface, e.g in the form of phosphorus, zinc, tin or silicon residues, an additional strongly acidic or strongly alkaline cleaning step outside the above mentioned pH range, ie at a pH of less than 4 or at a pH of more than 9, upstream or downstream.
  • the contamination already present on the surface, and possibly also the surface itself can be partially removed and removed again.
  • the surface of the component is subjected to electrochemical cleaning or an electrochemical removal process.
  • electrochemical cleaning a small amount of material can be removed from the surface, including the associated contamination.
  • the electrochemical cleaning or the electrochemical removal process makes it possible in particular to remove metallic contamination from the surface.
  • the surface of the component is exposed to at least one complexing agent to remove the contamination.
  • the hydrogen-volatile contaminants are removed from the surface by complexing certain hydrogen-volatile chemical elements, eg Zn, making them easier to remove from the surface.
  • the surface can then be cleaned of excess cleaning chemicals or complexing agents by means of several rinsing stages or rinsing steps. Such a cleaning step is less aggressive than the cleaning described above, avoids additional material removal or attack on the surface and still allows a Efficient removal of hydrogen-volatile contamination from the surface.
  • the surface of the component can be exposed to a complexing agent.
  • the surface it is also possible for the surface to be treated with the complexing agent at the same time as the electrochemical cleaning or when the surface is brought into contact with the acidic or alkaline solution.
  • the complexing agent is selected from the group consisting of: ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA, iminodisuccinate, IDS, methylglycinediacetic acid, MGDA, and triethanolamine. These complexing agents have proven beneficial for the removal of hydrogen-volatile contaminants, particularly Zn or Sn.
  • the surface in the wet-chemical cleaning step, is exposed to a solution to which at least one cleaning additive, in particular a fluoride, is added.
  • at least one cleaning additive in particular a fluoride
  • suitable cleaning additives in particular fluorides, can be added to the solution or are supplied, which mobilize the contamination so that it can be removed from the surface in subsequent rinsing steps.
  • the surface or the hydrogen-volatile contaminants are usually partially dissolved, ie these cleaning steps are usually associated with a small amount of material removal.
  • additional procedures can be used to remove the dissolved surface or the contamination be carried out, for example manual wiping with a suitable tool or blasting the surface with a water-soluble blasting material.
  • no particles may be introduced onto or into the surface as a result of the additional processes used.
  • the cleaning step is a mechanical cleaning step. Disturbing hydrogen-volatile contamination can also be removed from the surface by mechanical methods.
  • mechanical cleaning step low-abrasion methods are preferably used, which have little or no effect on the surface properties and can be cleaned without leaving any residue. Examples of low-abrasion methods are blasting methods based on CO 2 snow or blasting methods with salts that are soluble in the cleaning media used below, such as soda.
  • hydrogen-volatile contamination can be selectively removed from the surface via suitable exchange reactions, or suitable coatings can be used that cover the component or the surface and the contamination. This can preferably take place via exchange processes (brewing reactions), electrolytic or low-pressure processes. Materials are preferably used for the coatings which have an affinity for the hydrogen-volatile contaminants and also absorb them (“getter”). In particular, nickel, nickel-phosphorus and ruthenium can be used as suitable getter materials.
  • the cleaning step is a dry chemical cleaning step.
  • the surface of the component is typically exposed to a reactive gas or gas mixture in order to remove the hydrogen-volatile contamination from the surface.
  • the surface of the component is exposed to a plasma, in particular a hydrogen plasma, in the dry-chemical cleaning step.
  • a plasma in particular a hydrogen plasma
  • the reactive gas is hydrogen in an excited electronic state, hydrogen radicals or hydrogen ions.
  • the hydrogen-volatile contaminants typically form highly volatile hydrides when they come into contact with excited hydrogen or with a hydrogen plasma, which transition into the gas phase.
  • the surface of the component can also be exposed to a plasma which exclusively has other reactive plasma species than hydrogen species, for example noble gas species.
  • Other reactive species can also be admixed to the hydrogen plasma, e.g. reactive inert gas species, for example argon species.
  • the component In order to expose the surface to the hydrogen plasma, the component is placed in a plasma chamber of a vacuum system.
  • a hydrogen plasma is preferably generated in an atmosphere similar to the hydrogen plasma to which the surface of the device is exposed during operation of the EUV lithography system in order to mobilize the hydrogen-volatile contaminants and from the surface to remove.
  • the plasma cleaning system can have one or more plasma sources.
  • a plasma source can have, for example, a glow wire or the like, over which molecular hydrogen is passed.
  • various plasma sources or plasma excitations can be used for plasma cleaning of the surface, for example microwave excitation, high-frequency (RF) excitation, inductively coupled plasma (ICP), etc.
  • the tracking sample is at least on its surface the surface of a mirror of the EUV lithography system is as similar as possible. It is therefore favorable if at least the material on the surface of the sample on which the hydrogen-volatile contamination is deposited corresponds to the material of a cover layer of the coating of a mirror of the EUV lithography system into which the component is integrated after cleaning.
  • the conditions in the vacuum chamber in which the plasma cleaning takes place should also correspond as far as possible to the conditions during operation of the EUV lithography system, ie a pressure similar to that in the EUV lithography system should prevail in the vacuum chamber. If no or no precise statement is to be made about the later transmission loss, the plasma cleaning can also be carried out with the help of an atmospheric pressure plasma or the like.
  • the parameters of the plasma cleaning step can be suitably selected or varied.
  • the duration of the plasma cleaning, the power of the plasma, the gas flow, the gas composition and/or the temperature in the vacuum chamber can be adjusted depending on the degree of contamination of the surface.
  • other reactive species e.g. in the form of noble gas components, such as reactive argon species, can be added to the hydrogen plasma.
  • the cleaning step is a laser cleaning step.
  • the hydrogen-volatile contamination is removed from the surface by guiding a laser beam over the surface or by scanning the surface with the laser beam, thereby converting (evaporating) the hydrogen-volatile contamination into the gas phase.
  • the laser beam is a pulsed laser beam that has a high performance.
  • a laser beam with a wavelength in the IR wavelength range has proven to be favorable for carrying out the laser cleaning step.
  • the temperature range in which the (further) cleaning step(s) is/are carried out is generally between room temperature (22°C) and 80°C. Heaters can be used to generate temperatures above room temperature.
  • the cleaning step(s) described above can be carried out in single-chamber or multi-chamber cleaning systems or cleaning assemblies, but it is also possible to carry them out completely or at least partially in manual applications.
  • FIG. 1 shows a schematic meridional section of an EUV lithography system in the form of a projection exposure system
  • Fig. 2 is a schematic representation of a deposition process
  • Fig. 4 is a schematic representation of the analysis of a surface of a
  • Fig. 5a, b is a schematic representation of a wet-chemical
  • Cleaning step and the Si concentration on the surface of the component before and after the wet-chemical cleaning step, and 6a, b shows a schematic representation of a plasma cleaning step and the Zn concentration on the surface of the component before and after the plasma cleaning step.
  • an illumination system 2 of the projection exposure system 1 has illumination optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6.
  • a reticle 7 arranged in the object field 5 is exposed.
  • the reticle holder 8 can be displaced in particular in a scanning direction via a reticle displacement drive 9 .
  • FIG. 1 A Cartesian xyz coordinate system is shown in FIG. 1 for explanation.
  • the x-direction runs perpendicular to the plane of the drawing.
  • the y-direction is horizontal and the z-direction is vertical.
  • the scanning direction runs along the y-direction.
  • the z-direction runs perpendicular to the object plane 6.
  • the projection exposure system 1 comprises projection optics 10.
  • the projection optics 10 are used to image the object field 5 in an image field 11 in an image plane 12.
  • a structure on the reticle 7 is imaged on a light-sensitive layer of a wafer arranged in the region of the image field 11 in the image plane 12 13.
  • the wafer 13 is removed from a wafer holder 14 held.
  • the wafer holder 14 can be displaced in particular along the y-direction via a wafer displacement drive 15 .
  • the displacement of the reticle 7 via the reticle displacement drive 9 on the one hand and the wafer 13 on the other hand via the wafer displacement drive 15 can be synchronized with one another.
  • the radiation source 3 is an EUV radiation source.
  • the radiation source 3 emits in particular EUV radiation 16, which is also referred to below as useful radiation or illumination radiation.
  • the useful radiation has in particular a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm.
  • the radiation source 3 can be a plasma source, for example an LPP (laser produced plasma, plasma generated with the help of a laser) source or a DPP ( Gas Discharged Produced Plasma) source. It can also be a synchrotron-based radiation source.
  • the radiation source 3 can be a free-electron laser (free-electron laser, FEL).
  • the illumination radiation 16 emanating from the radiation source 3 is bundled by a collector mirror 17 .
  • the collector mirror 17 can be a collector mirror with one or more ellipsoidal and/or hyperboloidal reflection surfaces.
  • the at least one reflection surface of the collector mirror 17 can be exposed to the illumination radiation 16 in grazing incidence (Grazing Incidence, Gl), i.e. with angles of incidence greater than 45°, or in normal incidence (Normal Incidence, NI), i.e. with angles of incidence less than 45° will.
  • Gl grazing Incidence
  • NI normal incidence
  • the collector mirror 17 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation and on the other hand to suppress stray light.
  • the intermediate focus plane 18 can represent a separation between a radiation source module, comprising the radiation source 3 and the collector mirror 17, and the illumination optics 4.
  • the illumination optics 4 comprises a deflection mirror 19 and a first facet mirror 20 arranged downstream of this in the beam path.
  • the first facet mirror 20 comprises a multiplicity of individual first facets 21, which are also referred to below as field facets. Some of these facets 21 are shown in FIG. 1 only by way of example.
  • a second facet mirror 22 is arranged downstream of the first facet mirror 20 in the beam path of the illumination optics 4.
  • the second facet mirror 22 comprises a plurality of second facets 23.
  • the illumination optics 4 thus forms a double-faceted system.
  • This basic principle is also known as the Fly's Eye Integrator.
  • the individual first facets 21 are imaged in the object field 5 with the aid of the second facet mirror 22 .
  • the second facet mirror 22 is the last beam-forming mirror or actually the last mirror for the illumination radiation 16 in the beam path in front of the object field 5.
  • the projection optics 10 includes a plurality of mirrors Mi, which are numbered consecutively according to their arrangement in the beam path of the projection exposure system 1 .
  • the projection optics 10 include six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors Mi are also possible.
  • the penultimate mirror M5 and the last mirror M6 each have a passage opening for the illumination radiation 16.
  • the projection optics 10 are one doubly obscured optics.
  • the projection optics 10 has an image-side numerical aperture which is greater than 0.5 and which can also be greater than 0.6 and which can be 0.7 or 0.75, for example.
  • the mirrors Mi can have a highly reflective coating for the illumination radiation 16.
  • FIG. 2 shows a detail of the projection exposure system 1 from FIG. 1 with the first mirror M1 of the projection optics 10 and with a mechanical component 25 which is arranged in the vicinity of the first mirror M1.
  • the mechanical component 25 can be, for example, an actuator, a sensor, a supporting and/or folded structure, a housing part, etc.
  • a surface 26 of the component 25 is in the vicinity of the illumination radiation 16, which impinges on the first mirror M1.
  • Hydrogen-volatile contaminants 27 H IO compounds
  • the hydrogen-volatile contaminants 27 can deposit on the mirror M1 and form a contamination layer 28 on the surface of the mirror M1, resulting in a transmission loss of the mirror M1.
  • the contamination layer 28 can be deposited on the mirror M1 in four steps (see also FIG. 2): In a first step, the illumination radiation 16 reacts with molecular hydrogen H2 present in the vicinity of the first mirror M1 or in the entire projection optics 10 is present, to hydrogen ions FT or to hydrogen radicals H * ie a hydrogen plasma is formed. In a second step, the hydrogen plasma, ie FT or Fl * , reacts with the hydrogen-volatile contaminants 27 to form a volatile compound, typically a volatile F-hydride, which is referred to as the FH IO product in FIG. In in a third step, the HIO product passes from the surface 26 of the component 25 to the surface of the first mirror M1. In a fourth step, the contamination layer 28 is formed there in that the HIO product reacts with the material of a cover layer on the surface of the first mirror M1 to form a compound that is not easily volatile.
  • a first step the illumination radiation 16 reacts with molecular hydrogen H2 present in the vicinity of the first mirror M
  • the formation of the contamination layer 28 on the first mirror M1 or on the mirrors Mi of the projection optics 10 and on the optical elements 19, 20, 22 of the illumination optics 4 during operation of the projection exposure system 1 leads to a loss of transmission T of the projection exposure system 1, which in 3a for three identical projection exposure systems 1.
  • the transmission loss dT/T is generally not reversible, i.e. the contamination layer 28 generally cannot be easily removed again by cleaning the mirror Mi.
  • the component 25 is subjected to a number of processing steps, each of which is typically followed by a cleaning or rinsing step.
  • a standard cleaning step is usually a wet-chemical cleaning, in which the surface 26 of the component 25 is exposed to an aqueous, neutral, acidic or alkaline solution 31 with a pH value between 4 and 9 (cf. Fig. 5a ).
  • the processing aids used in the previous processing step for example in the form of cooling lubricants or the like, should be removed by the standard cleaning step before the next processing step or be completely removed before the integration of the component 15 in the projection exposure system 1.
  • the surface is cleaned in a first step, which can, for example, follow a processing step for processing the component 25 or a standard cleaning step (additional cleaning step).
  • 26 of the component 25 is analyzed in order to detect whether hydrogen-volatile contamination 27 is present on the surface 26 of the component 25 or not.
  • the standard cleaning step described further above can be carried out, for example, in order to clean the component 25, or a further processing step can be carried out.
  • the surface 26 of the component 25 is subjected to at least one additional cleaning step which, in contrast to the standard cleaning step, allows the hydrogen-volatile contamination 27 to be removed from the surface 26 of the component 25 to remove.
  • additional cleaning step which, in contrast to the standard cleaning step, allows the hydrogen-volatile contamination 27 to be removed from the surface 26 of the component 25 to remove.
  • the type of hydrogen-volatile contamination 27 (eg P-containing compound, Si-containing compound, Zn-containing compound, Sn-containing compound, ...) is therefore determined and based on the type of contamination 27 a suitable cleaning step is selected.
  • the concentration of the hydrogen-volatile contaminations 27 on the surface 26 can also be determined during the analysis--possibly as a function of the type of contamination 27.
  • the type of cleaning step can also be selected on the basis of the degree of contamination of the surface 26 . For example, with a higher degree of contamination of the surface 26 of the component 25, an abrasive cleaning step that at least partially dissolves the surface 26 can be selected, while with a lower concentration of the hydrogen-volatile contaminants 27 on the surface 26, a cleaning step is selected that cleans the surface 26 more gently allows.
  • spectroscopy methods have proven to be favorable.
  • the surface 26 of the component 25 is analyzed with a spectrometer 30, as is shown in FIG. 4 by way of example.
  • the spectrometer 30 can be, for example, a mobile X-ray fluorescence (XRF) spectrometer that an operator places on the surface 26 of the component 25 is aligned in order to analyze them with regard to hydrogen-volatile contamination 27.
  • XRF mobile X-ray fluorescence
  • spectroscopy methods for example X-ray photoelectron spectroscopy, FTIR spectroscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, in particular using a scanning electron microscope (SEM-EDX), and Raman spectroscopy, in particular Raman microscopy, can be used to analyze the surface 26 of the component 25 will.
  • spectroscopy methods for example X-ray photoelectron spectroscopy, FTIR spectroscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, in particular using a scanning electron microscope (SEM-EDX), and Raman spectroscopy, in particular Raman microscopy, can be used to analyze the surface 26 of the component 25 will.
  • mass spectroscopy e.g. secondary ion mass spectrometry (SIMS), in particular time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS)
  • SIMS secondary ion mass spectrometry
  • TOF-SIMS time-of-flight secondary ion mass spectrometry
  • wet-chemical, mechanical and dry-chemical cleaning steps or laser cleaning steps can be carried out to remove the hydrogen-volatile contamination 27 .
  • a laser beam may be scanned across the surface 26 of the component 25 to remove the hydrogen-volatile contaminants 27 from the surface 26 by evaporating them with the laser beam.
  • the laser beam typically has a high power and a wavelength in the IR wavelength range and is pulsed.
  • the laser source for generating the laser beam can be integrated, for example, in the spectrometer 30 shown in FIG. 4 and the laser beam can be directed onto the surface 26 . In this way, the analysis of the surface 26 for the local detection of the hydrogen-volatile contamination 27 and the local removal of the hydrogen-volatile contamination 27 from the surface 26 can be combined with one another.
  • Fig. 5a shows a wet-chemical cleaning step in which the component 25 is immersed in an acidic or alkaline solution 31 with a pH of less than 4 or a pH of more than 9 in order to remove the hydrogen-volatile contaminants 27 from the surface 26 to remove.
  • the solution 31 is therefore a strongly acidic or strongly alkaline solution in which not only the hydrogen-volatile contamination but also the surface 26 of the component 25 is partially or detached.
  • a cleaning additive in the form of a fluoride is added to the solution 31 in the example shown in FIG.
  • FIG. 5b shows the Si concentration at the surface 26 before performing the cleaning step (left side) and after performing the cleaning step (right side).
  • the surface 26 of the component 25 can be subjected to electrochemical cleaning.
  • the solution 31 in which the component 25 is immersed is an electrolyte, for example an aqueous solution to which a salt has been added.
  • Component 25 serves as an anode and a cathode 33, typically spaced a short distance from surface 26, serves as a tool for electrochemical cleaning.
  • a current flow is generated between the component 25 (anode) and the cathode 33 with the aid of a voltage source 32, which causes metallic contamination 27, eg Zn, to be detached from the surface 25.
  • the surface 26 of the component 25 can also be exposed to at least one complexing agent 34 to remove the contamination 27, as is also indicated in FIG. 5a.
  • the complexing agent 34 can be, for example, ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA, iminodisuccinate, IDS, methylglycinediacetic acid, MGDA or triethanolamine, but other complexing agents can also be used.
  • All of the wet-chemical cleaning steps described above are usually followed by one or possibly more rinsing steps in order to remove the cleaning media used from the surface 26 of the component 25 without leaving any residue.
  • the cleaning step for removing the contamination 27 can also be a mechanical cleaning step.
  • mechanical cleaning step a low-abrasion process is used, which has little or no effect on the properties of the surface 36.
  • the cleaning media used should also be able to be cleaned without leaving any residue.
  • the mechanical cleaning step can be a blasting process based on CO 2 snow or a blasting process with salts that are soluble in the liquid cleaning media used subsequently, such as soda.
  • the CO2 snow or the salts are aligned in a gas jet on the surface 26 of the component 25.
  • the cleaning step can also be a dry chemical cleaning step in which the surface 26 of the component 25 is exposed to a reactive gas.
  • the reactive gas can be, for example, activated hydrogen or a hydrogen plasma H + ,
  • H * act.
  • the component 25 is placed in a vacuum chamber of a plasma cleaning system 35, as shown in FIG. 6a.
  • the plasma cleaning system 35 has three plasma sources 36a-c, for example, which are suitable for generating activated hydrogen FT, H * or a hydrogen plasma from hydrogen provided in the vacuum chamber.
  • This plasma is guided onto the surface 26 of the component 25 by means of a suitable process control.
  • a plasma source 36a-c can, for example, have a glow wire over which molecular hydrogen is passed, which dissociates due to the high temperature of the glow wire and forms a hydrogen plasma.
  • various plasma sources 36a-c or plasma excitation can be carried out for the plasma cleaning of the surface 26, for example microwave excitation, high-frequency (RF) excitation, an inductively coupled plasma (ICP), etc.
  • contaminations 27 containing P, Si and Zn can be removed from the surface 26 of the component 25 during plasma cleaning with reactive hydrogen.
  • these contaminants 27 typically form volatile hydrides when they come into contact with a hydrogen plasma H + , H * , which pass into the gas phase, as is also the case - unintentionally - during operation of the projection exposure system 1 .
  • the Zn concentration on the surface 26 of the component 25 can be significantly reduced, as shown in FIG. 6b.
  • FIG. 6b shows the Zn concentration at 3 different points in time during plasma cleaning as an example.
  • Each of the 3 measuring points corresponds to the mean value (including the standard deviation shown) of the measured Zn concentration of several samples at different positions of the component 25.
  • This representation is also suitable for describing the respective development of different Zn concentrations under operating conditions. Results comparable to those shown in Fig. 6b for Zn can also be achieved by plasma cleaning with other hydrogen-volatile contaminants 27, e.g. with P or Si.
  • reactive species for example noble gas species
  • H + , H * shown in FIG. 6a can also be added to the hydrogen plasma H + , H * shown in FIG. 6a.
  • noble gas species can also be added to the hydrogen plasma H + , H * shown in FIG. 6a.
  • only reactive noble gas species, such as argon species, can be used for the plasma cleaning step.
  • the parameters of the plasma cleaning step can be suitably selected or varied.
  • the duration of the plasma cleaning, the power of the hydrogen plasma, the gas flow from the plasma sources 36a-c and/or the temperature in the vacuum chamber can be adjusted depending on the degree of contamination of the surface 26 and/or the type of contamination 27 to be set.
  • an atmosphere can be generated in the vacuum chamber which is similar to the conditions in the projection exposure system 1 described in connection with FIG.
  • a similar pressure can prevail in the vacuum chamber as in the projection exposure system 1 in the vicinity of a respective mirror Mi.
  • small sample plates are arranged in the vacuum chamber of the plasma cleaning system 36 .
  • a similar HIO deposition process takes place on the surface of the sample wafers in the vacuum chamber as is the case in FIG. 2 on the surface of mirror M1.
  • the concentration of the contaminants 27 transferred in the plasma cleaning step from the surface 26 of the component 25 to the surface of the sample wafer can be determined.
  • the surface of the sample plate is made of the same material as the surface of the mirror M1, e.g. of a conventional cover layer material such as ruthenium, an estimate can be made in this way for the subsequent contamination-related transmission loss dT/T of the projection exposure system 1 generated by the hydrogen-volatile contamination 27 possibly remaining on the surface 26 during the plasma cleaning during operation of the projection exposure system 1 becomes.
  • the development or the decrease in the hydrogen-volatile contamination 27 on the sample(s) can also serve as a basis for the later development of the HIO contamination during operation of the projection exposure system 1 .
  • the cleaning described above can ensure that the reduction in the transmission dT/T of the projection exposure system 1, which can be attributed to the HIO deposition process during operation, turns out to be comparatively small (cf. FIG. 3b).
  • the reduction in the transmission dT/T of the projection exposure system 1 is significantly greater in a standard cleaning process (cf. FIG. 3a) and does not meet the requirements for the specification of the projection exposure system 1.
  • the temperature range in which the (further) cleaning step(s) is/are carried out is generally between room temperature (22°C) and 80°C. Heaters can be used to generate temperatures above room temperature.
  • the cleaning step(s) described above can be carried out in single-chamber or multi-chamber cleaning systems or cleaning assemblies, but it is also possible to carry them out completely or at least partially in manual applications. It is essential that the analysis of the surface 26 allows a targeted cleaning of the surface 26 with regard to hydrogen-volatile contamination 27 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche (26) eines Bauteils (25) für ein EUV-Lithographiesystem, umfassend: Reinigen der Oberfläche (26) des Bauteils (25) zum Entfernen von Kontaminationen (27) von der Oberfläche (26) vor dem Integrieren des Bauteils (25) in das EUV-Lithographiesystem. Das Reinigen der Oberfläche (26) des Bauteils (25) umfasst: Analysieren der Oberfläche (26) des Bauteils (25) zum Erkennen von wasserstoffflüchtigen Kontaminationen (27) an der Oberfläche (26) des Bauteils (25), sowie Entfernen der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen (27) von der Oberfläche (26) des Bauteils (25) in mindestens einem Reinigungsschritt.

Description

Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche eines Bauteils für ein EUV- Lithographiesystem
Bezugnahme auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 102021 200 130.0 vom 09. Januar 2021, deren gesamter Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche eines (mechanischen) Bauteils für ein EUV-Lithographiesystem, umfassend: Reinigen der Oberfläche des Bauteils zum Entfernen von Kontaminationen von der Oberfläche vor dem Integrieren des Bauteils in das EUV-Lithographiesystem.
Unter einem EUV-Lithographiesystem wird im Sinne dieser Anmeldung ein optisches System verstanden, das auf dem Gebiet der EUV-Lithographie eingesetzt werden kann. Neben einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie, die zur Herstellung von Halbleiterbauelementen dient, kann es sich bei dem EUV-Lithographiesystem beispielsweise um ein Inspektionssystem zur Inspektion einer in einer solchen Projektionsbelichtungsanlage verwendeten Photomaske (im Folgenden auch Retikel genannt), zur Inspektion eines zu strukturierenden Halbleitersubstrats (im Folgenden auch Wafer genannt) oder um ein Metrologiesystem handeln, das zur Vermessung einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV- Lithographie oder von Teilen davon, beispielsweise zur Vermessung einer Projektionsoptik, eingesetzt wird. Für EUV-Lithographiesysteme und deren Bauteile gelten sehr hohe Sauberkeitsanforderungen. Neben der Partikelbelastung und der Abwesenheit organischer Kontaminanten ist die Oberflächenbelegung der optischen Oberflächen von Spiegeln mit wasserstoffflüchtigen Elementen, den sogenannten HIO-Elementen (= hydrogen induced outgassing) wie z.B. Phosphor-, Zink-, Zinn- oder Silizium-haltigen Verbindungen spezifiziert, da deren Vorhandensein auf den optischen Oberflächen die Transmission der EUV-Lithographiesysteme negativ beeinflussen.
Im Rahmen von Analysen wurde festgestellt, dass eine mögliche Ursache der Spiegel-Kontamination in der Belegung der Oberflächen der in Spiegel-Nähe verbauten mechanischen (d.h. nicht-optischen) Bauteile u.a. mit Phosphor- Zink- und Silizium-haltigen Verbindungen liegt, die unter Betriebsbedingungen von den Oberflächen dieser Bauteile auf die Oberflächen der Spiegel umverteilt werden.
Diese mechanischen Bauteile (Aktuatoren, Sensoren, Trag- oder Haltestrukturen, Gehäuseteile, etc.) kommen während Ihrer Fertigung mit unterschiedlichen Prozesshilfsstoffen auf verschiedensten Bearbeitungsanlagen in Kontakt. In der Regel schließt sich der Bearbeitung mindestens ein Reinigungsschritt zur nasschemischen Reinigung der Bauteile an, um die in dem Bearbeitungsprozess verwendeten Prozesshilfsstoffe vor dem nächsten Bearbeitungs-/Prüfschritt bzw. vor der Integration in das EUV- Lithographiesystem vollständig zu entfernen.
Es wurde beobachtet, dass v.a. in Kühlschmiermitteln, wie sie insbesondere bei der spanenden oder umformenden Bearbeitung von Bauteilen eingesetzt werden, sowie in den eingesetzten Reinigungsmedien Inhaltsstoffe verwendet werden, die HIO-Elemente bzw. HIO-Verbindungen enthalten. Der Einsatz von HIO-Verbindungen sowohl in Kühlschmiermitteln als auch in Reinigungsmedien, der nicht über die komplette Fertigungskette ausgeschlossen werden kann, resultiert nachweislich in einer Kontamination der Oberfläche des Bauteils, die deutlich größer ist als die für EUV-Bauteile spezifizierte Konzentration.
Die Realisierung einer vollständig vom Einsatz von wasserstoffflüchtigen (HIO)- Verbindungen freien Fertigungskette ist schwierig umzusetzen und zu überprüfen. Entsprechend ist das Risiko der Integration von mit HIO- Verbindungen kontaminierten Bauteilen in ein EUV-Lithographiesystem groß. Die einmal auf eine jeweilige Oberfläche aufgebrachten HIO-Verbindungen lassen sich zudem mit herkömmlichen Reinigungsverfahren in der Regel nicht mehr zuverlässig von der Oberfläche des Bauteils entfernen.
In der DE 102014204658 A1 ist eine optische Anordnung für die EUV- Lithographie beschrieben, umfassend: mindestens einer Vakuumkammer, die einen Vakuumkammerinnenraum umschließt, mindestens ein optisches Element, das in dem Vakuumkammerinnenraum angeordnet ist, eine Wasserstoffzuführungseinrichtung, durch die molekularer und/oder aktivierter Wasserstoff zur optischen Oberfläche des optischen Elements zuführbar ist, eine Einhausung, die einen Einhausungsinnenraum umschließt, in dem mindestens eine Komponente angeordnet ist, die beim Kontakt mit aktiviertem Wasserstoff kontaminierende Stoffe ausgast, sowie mindestens einen den Einhausungsinnenraum mit dem Vakuumkammerinnenraum verbindenden Öffnungskanal. Der Öffnungskanal ist ausgebildet, eine Eintrittsrate von aktiviertem Wasserstoff von dem Vakuumkammerinnenraum in den Einhausungsinnenraum und/oder eine Austrittsrate der kontaminierenden Stoffe von dem Einhausungsinnenraum in den Vakuumkammerinnenraum zu reduzieren.
In der WO 2019 179861 A1 ist eine optische Anordnung für die EUV- Lithographie beschrieben. Die optische Anordnung umfasst mindestens eine Komponente, die einen Grundkörper mit mindestens einem Oberflächenbereich aufweist, der im Betrieb der optischen Anordnung aktiviertem Wasserstoff ausgesetzt ist. Der Grundkörper enthält mindestens ein Material, das beim Kontakt des Oberflächenbereichs mit dem aktivierten Wasserstoff mindestens ein flüchtiges Hydrid bildet. An dem Oberflächenbereich sind Edelmetall-Ionen in den Grundkörper implantiert, die eine katalytische Wirkung für die Rekombination von aktiviertem Wasserstoff zu molekularem Wasserstoff aufweisen.
Aus der DE 102017213 178 A1 ist ein Spiegel mit einem Substrat und mit einem Reflexionsschichtsystem beschrieben. Das Substrat weist mindestens einen nicht von dem Reflexionsschichtsystem bedeckten, an das Reflexionsschutzsystem angrenzenden Bereich auf. Auf dem Bereich ist eine Abdeckung aus einem in Bezug auf Wasserstoff-Radikale chemisch inerten Material aufgebracht.
In der DE 102019204979 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Metall aufweisenden Komponente für EUV-Lithographievorrichtungen beschrieben, indem sie durch Funkenerodieren strukturiert wird. Nach dem Funkenerodieren wird die Komponente nasschemisch gereinigt, beispielsweise indem die Komponente in ein Säurebad eingetaucht wird.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche eines Bauteils für ein EUV-Lithographiesystem im Hinblick auf wasserstoffflüchtige Kontaminationen zu verbessern.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem das Reinigen der Oberfläche des Bauteils umfasst: Analysieren der Oberfläche des Bauteils zum Erkennen von wasserstoffflüchtigen Kontaminationen an der Oberfläche des Bauteils, sowie Entfernen der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen von der Oberfläche in mindestens einem (dezidierten) Reinigungsschritt.
Wie weiter oben beschrieben wurde, können mit einem herkömmlichen Reinigungsschritt, z.B. in einem wässrigen Reinigungs- bzw. Spülprozess oder auch bei einer Reinigung mit mild alkalischen/sauren Tensiden wasserstoffflüchtige Kontaminanten in der Regel nicht von der Oberfläche des Bauteils entfernt werden. Bei dem Verfahren wird daher - in der Regel zusätzlich zu mindestens einem ohnehin durchgeführten Reinigungsschritt (Standard-Reinigung), wie er nach einem Bearbeitungsschritt des Bauteils, z.B. eine spanenden oder umformenden Bearbeitung unter Verwendung von Kühlschmiermitteln, erfolgt - mindestens ein (weiterer) Reinigungsschritt durchgeführt, um gezielt wasserstoffflüchtige Kontaminationen von der Oberfläche zu entfernen. Der zusätzliche Reinigungsschritt wird nur ausgeführt, wenn bei der vorhergehenden Analyse der Oberfläche wasserstoffflüchtige Kontaminationen an der Oberfläche erkannt wurden. Bei der Analyse der Oberfläche kann insbesondere geprüft werden, ob die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen an der Oberfläche einen für den Einbau in das EUV- Lithographiesystem vorgegebenen Grenzwert überschreiten, so dass der mindestens eine (zusätzliche) Reinigungsschritt erforderlich ist.
Es versteht sich, dass sich an den dezidierten Reinigungsschritt zum Entfernen der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen eine erneute Analyse der Oberfläche anschließen kann, um zu prüfen, ob bei dem Reinigungsschritt die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen von der Oberfläche entfernt wurden. Die Analyse der Oberfläche kann auch (ggf. ausschließlich) während des Reinigungsschritts durchgeführt werden, um den Fortschritt bei der Entfernung der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen zu überprüfen. Für den Fall, dass keine wasserstoffflüchtigen Kontaminationen mehr erkannt werden bzw. für den Fall, dass deren Konzentration unter einem für die Integration des Bauteils in das EUV-Lithographiesystem vorgegebenen Grenzwert liegt, kann in diesem Fall der (weitere) Reinigungsschritt beendet werden.
Bei einer Variante handelt es sich bei den wasserstoffflüchtigen Kontaminationen um anorganische Kontaminationen, die bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend: Phosphor-Verbindungen, Silizium- Verbindungen, Zink-Verbindungen und Zinn-Verbindungen. Wie weiter oben beschrieben wurde, handelt es sich bei Verbindungen aus diesen vier chemischen Elementen typischerweise um wasserstoffflüchtige Kontaminationen bzw. um HIO-Verbindungen. Zudem werden Verbindungen von P, Si, Zn häufig in Kühlschmierstoffen sowie in herkömmlichen Reinigungsmedien zur Reinigung von Bauteilen für EUV-Lithographiesysteme verwendet. Nachfolgend werden einige Verbindungen der Elemente P und Si näher beschrieben:
Phosphor-haltige Verbindungen wie z.B. Phosphate/Phosphonate und andere phosphororganische Verbindungen; diese Verbindungen werden u.a. als sogenannte Builder eingesetzt und haben auch die Aufgabe sogenannte „Härtebildner“ wie Calcium- und Magnesium-Ionen zu komplexieren oder den pH-Wert zu stabilisieren, Phosphor-haltige Verbindungen haben bei einzelnen Legierungen auch die Funktion eines Korrosionsschutzes, indem sie Passivschichten auf der Oberfläche ausbilden; Phosphor-haltige Verbindungen werden u.a. in Kühlschmiermitteln und in Reinigungsmedien für die Reinigung von Aluminium-Legierungen eingesetzt.
Silizium-haltige Verbindungen wie Silikate oder Siloxane; in Reinigungsmedien werden sie z.B. ebenfalls als Builder und in Kühlschmierstoffen u.a. als Schauminhibitoren eingesetzt, aber in beiden Medien zielt der Einsatz wieder abhängig von der Legierung auch auf den Korrosionsschutz in Form einer sich ausbildenden Passivschicht ab; Silizium-haltige Verbindungen können sich ebenfalls dauerhaft an die Oberfläche binden bzw. mit der Oberfläche reagieren.
Weitere kritische Verbindungen (wie z.B. Zink-Verbindungen) gelangen z.B. durch die Verwendung von Ausgangsprodukten technischer Reinheit oder medienberührender Bauteile, welche aus Zn-haltigen Legierungen bestehen können (z.B. Leitungssystem Fräsanlagen) oder aber z.B. als sogenannte Hochleistungsadditive in Kühlschmierstoffen auf die Bauteiloberfläche; Auch Zn-Verbindungen können mit der Oberfläche reagieren und fest auf dieser haften.
Entgegen der Erwartung, dass diese Inhaltsstoffe über die Standard-Reinigung und Spülung der Oberfläche des Bauteils wieder entfernt werden, wurde beobachtet, dass abhängig vom zu bearbeitenden Werkstoff des Bauteils, wobei hier u.a. Aluminium-Legierungen betroffen sind, diese Inhaltsstoffe mit der Oberfläche in einer Art und Weise reagieren und ggf. eine Passivschicht ausbilden, dass die so entstandene Oberflächen-Belegung mit den etablierten Standardprozessen wie z.B. der wässrig-tensidischen Reinigung, die für Aluminium-Legierungen nur einen beschränkten pH-Bereich zwischen ca. 4-9 vorsieht, nicht mehr entfernt werden kann, so dass mindestens ein Reinigungsschritt erforderlich ist, um die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen gezielt von der Oberfläche zu entfernen.
Bei einer Variante wird beim Analysieren die Art der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen an der Oberfläche und/oder die Konzentration der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen an der Oberfläche bestimmt, und die Art des zusätzlichen Reinigungsschritts (bzw. die Art des Reinigungsverfahrens) wird in Abhängigkeit von der beim Analysieren der Oberfläche des Bauteils bestimmten Art der Kontaminationen und/oder der Konzentration der Kontaminationen ausgewählt. Mit Hilfe einer geeigneten Oberflächenanalytik zur Identifizierung der genauen Verbindungsklassen der wasserstoffflüchtigen Kontamination (z.B. P, Si oder Zn) wird die Art des Reinigungsschritts gezielt auf Basis der entsprechenden Verbindungen/Kontaminationsklassen sowie dem Grad der Kontamination der Oberfläche bzw. der Konzentration der Kontamination an der Oberfläche ausgewählt. So kann z.B. bei geringen Oberflächenkontaminationen unter Umständen auf Reinigungsschritte mittels schonender Verfahren zurückgegriffen werden, die mit geringem oder ggf. ohne Materialabtrag an der Oberfläche auskommen, während bei starken Kontaminationen bzw. einer hohen Konzentration der Kontaminanten an der Oberfläche Reinigungsprozesse zum Einsatz kommen, bei denen die Oberfläche an- oder ggf. teilweise abgelöst wird.
Bei einer Variante wird die Oberfläche des Bauteils durch mindestens ein chemisch-physikalisches Analyseverfahren, insbesondere durch mindestens ein Spektroskopie-Verfahren, analysiert. Für die Identifizierung einer bestimmten Art von wasserstoffflüchtiger Kontamination, d.h. einer bestimmten Verbindung bzw. eines bestimmten chemischen Elements (z.B. P, Si, Zn, Sn), das in der wasserstoffflüchtigen Kontamination enthalten ist, hat sich die Verwendung eines chemisch-physikalischen Analyse-Verfahrens als günstig erwiesen. Mit Hilfe eines geeigneten chemisch-physikalischen Analyse-Verfahrens kann neben einer qualitativen auch eine quantitative Analyse der Oberfläche durchgeführt werden, um die Konzentration(en) der wasserstoffflüchtigen Kontamination(en) an der Oberfläche zu bestimmen. Die Analyse der Oberfläche kann global oder lokal erfolgen. In letzterem Fall kann die Analyse z.B. an ausgewählten Positionen der Oberfläche erfolgen, die repräsentativ für den Kontaminationsgrad der gesamten Oberfläche sind oder an denen eine Kontamination der Oberfläche ggf. besonders problematisch ist.
Bei einer vorteilhaften Variante werden beim Durchführen des Analyse- Verfahrens die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen direkt an der Oberfläche des Bauteils erkannt, ohne dass die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen von der Oberfläche des Bauteils desorbiert werden. Bei dieser Variante des Verfahrens verbleiben die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen bei der Analyse an der Oberfläche des Bauteils. Es werden bei der Analyse somit keine Materialproben der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen von der Oberfläche des Bauteils entfernt bzw. desorbiert.
Eine Desorption der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen ist hingegen bei der Durchführung eines Massenspektroskopie-Verfahrens, beispielsweise bei der Sekundärionen-Massenspektrometrie („Secondary-ion mass spectrometry“, SIMS), speziell bei der Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometrie („time of flight“, TOF)-SIMS, typischerweise erforderlich, da es für den Nachweis der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen bei diesem Verfahren nicht ausreichend ist, das Bauteil bzw. die Oberfläche in eine Vakuum-Kammer einzubringen und eine Restgasanalyse des Restgases in der Vakuum-Kammer durchzuführen.
Bei einer Weiterbildung dieser Variante ist das Analyse-Verfahren ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Röntgenfluoreszenz-Spektroskopie (RSF), Röntgenphotoelektronen-Spektroskopie („X-ray photoelectron spectroscopy“, XPS), FTIR-Spektroskopie („Fourier-transform infrared spectroscopy“), energiedispersive Röntgenspektroskopie („energy dispersive X-ray spectroscopy“, EDX), insbesondere mittels Rasterelektronenmikroskop (REM- EDX) und Ramanspektroskopie, insbesondere Ramanmikroskopie. Mit Hilfe dieser Analyse-Verfahren kann die Art der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen bzw. Verbindungen auf effiziente Weise erkannt werden, ohne dass eine Desorption der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen von der Oberfläche erforderlich ist. Insbesondere die XRF-Spektroskopie hat sich für die Durchführung des hier beschriebenen Reinigungsverfahrens als günstig erwiesen, da diese mit Hilfe eines mobilen XRF-Spektrometers (manuell) durchgeführt werden kann, um gezielt bestimmte Positionen der Oberfläche zu analysieren und ggf. eine gezielte Reinigung der Oberfläche im Bereich der jeweils analysierten Position vorzunehmen.
Bei einerweiteren Variante wird die Oberfläche des Bauteils in einem zusätzlichen (Standard-)Reinigungsschritt einer sauren oder alkalischen Lösung mit einem pH-Wert zwischen 4 und 9 ausgesetzt. Wie weiter oben beschrieben wurde, wird ein solcher Reinigungsschritt in einer wässrig-tensidischen Lösung typischerweise nach einem Bearbeitungsschritt des Bauteils durchgeführt, um die Oberfläche von Prozesshilfsstoffen zu reinigen. Ein solcher Reinigungsschritt ermöglicht es aber in der Regel nicht, die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen von der Oberfläche abzulösen.
Bei einerweiteren Variante ist der Reinigungsschritt zum Entfernen der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen ein nasschemischer Reinigungsschritt. Bei einem solchen Reinigungsschritt wird die Oberfläche zumindest teilweise einem flüssigen Reinigungsmedium bzw. einer nasschemischen Lösung ausgesetzt. Es ist möglich, dass das gesamte Bauteil dem flüssigen Reinigungsmedium ausgesetzt wird, indem dieses in das Reinigungsmedium eingetaucht wird. Es ist aber auch möglich, in einem Spritzprozess oder dergleichen gezielt nur die Oberfläche oder Teilbereiche der Oberfläche des Bauteils mit der nasschemischen Lösung zu beaufschlagen. Bei der nasschemischen Lösung kann es sich um eine Säure oder um eine Lauge oder um eine Mischung verschiedener Säuren bzw. verschiedener Laugen handeln. Das Mischungsverhältnis kann ggf. in Abhängigkeit von der Art der Kontamination und/oder von der Konzentration der Kontamination an der Oberfläche variieren. Auch der pH-Bereich und die Konzentration der eingesetzten Reinigungsmedien kann in Abhängigkeit von der Art der Kontamination und/oder von der Konzentration der Kontamination variieren.
Bei einer Weiterbildung dieser Variante wird die Oberfläche des Bauteils in dem nasschemischen Reinigungsschritt einer sauren oder alkalischen Lösung mit einem pH-Wert von weniger als 4 oder einem pH-Wert von mehr als 9 ausgesetzt. In diesem Fall wird die Oberfläche - typischerweise zusätzlich zu der oben beschriebenen Standard-Reinigung, die sich in der Regel in einem pH-Bereich zwischen 4 und 9 bewegt, zur Entfernung der durch die Bearbeitung des Bauteils bzw. der Oberfläche befindlichen wasserstoffflüchtigen Verbindungen, z.B. in Form von Phosphor-, Zink-, Zinn- oder Silizium- Rückständen, ein zusätzlicher stark saurer oder stark alkalischer Reinigungsschritt außerhalb des oben erwähnten pH-Bereichs, d.h. bei einem pH-Wert von weniger als 4 oder bei einem pH-Wert von mehr als 9, vor- oder nachgeschaltet. Auf diese Weise kann die bereits auf der Oberfläche vorhandene Kontamination sowie ggf. teilweise auch die Oberfläche selbst wieder an- und abgelöst werden.
Bei einerweiteren Weiterbildung wird die Oberfläche des Bauteils einer elektrochemischen Reinigung bzw. einem elektrochemischen Abtragprozess unterzogen. Bei der elektrochemischen Reinigung kann ein geringer Materialabtrag der Oberfläche inklusive der daran gebundenen Kontaminationen erfolgen. Die elektrochemische Reinigung bzw. der elektrochemische Abtragprozess ermöglicht es insbesondere, metallische Kontaminationen von der Oberfläche zu entfernen.
Bei einerweiteren Variante wird die Oberfläche des Bauteils zum Entfernen der Kontaminationen mindestens einem Komplexbildner ausgesetzt. In diesem Fall werden die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen von der Oberfläche entfernt, indem bestimmte wasserstoffflüchtige chemische Elemente, z.B. Zn, komplexiert werden, wodurch diese leichter von der Oberfläche entfernt werden können. Nachfolgend kann die Oberfläche mittels mehrerer Spülstufen bzw. Spülschritte von überschüssigen Reinigungschemikalien bzw. Komplexbildnern gereinigt werden. Ein solcher Reinigungsschritt ist weniger aggressiv als die weiter oben beschriebene Reinigung, vermeidet einen zusätzlichen Materialabtrag bzw. einen Angriff der Oberfläche und ermöglicht dennoch ein effizientes Lösen von wasserstoffflüchtigen Kontaminationen von der Oberfläche.
Die Oberfläche des Bauteils kann alternativ zu den weiter oben beschriebenen Arten von Reinigungsschritten einem Komplexbildner ausgesetzt werden. Es ist aber auch möglich, dass das Beaufschlagen der Oberfläche mit dem Komplexbildner gleichzeitig mit der elektrochemischen Reinigung bzw. mit dem in Kontakt bringen der Oberfläche mit der sauren oder alkalischen Lösung erfolgt.
Bei einer Weiterbildung dieser Variante ist der Komplexbildner ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Ethylendiamintetraessigsäure, EDTA, Iminodisuccinat, IDS, Methylglycindiessigsäure, MGDA, und Triethanolamin. Diese Komplexbildner haben sich für die Entfernung von wasserstoffflüchtigen Kontaminationen, insbesondere Zn oder Sn, als günstig erwiesen.
Bei einerweiteren Variante wird bei dem nasschemischen Reinigungsschritt die Oberfläche einer Lösung ausgesetzt, der mindestens ein Reinigungszusatz, insbesondere ein Fluorid, zugesetzt ist. Für den Fall, dass sich bei der Analyse der Oberfläche herausstellt, dass wasserstoffflüchtige Kontaminationen an der Oberfläche vorhanden sind, die erfahrungsgemäß schwer löslich oder schwer komplexierbar sind, wie dies typischerweise bei Silikaten der Fall ist, können der Lösung geeignete Reinigungszusätze, insbesondere Fluoride, zugesetzt bzw. zugeführt werden, welche die Kontaminationen mobilisieren, so dass diese in nachfolgenden Spülschritten von der Oberfläche entfernt werden können.
Bei den weiter oben beschriebenen nasschemischen Reinigungsschritten wird die Oberfläche bzw. werden die wasserstoffflüchtigen Kontaminanten in der Regel teilweise angelöst, d.h. diese Reinigungsschritte sind in der Regel mit einem geringen Materialabtrag verbunden. Um die angelöste Oberfläche bzw. die Kontaminationen abzutragen, können in diesem Fall zusätzliche Verfahren durchgeführt werden, beispielsweise kann ein manuelles Wischen mit einem geeigneten Hilfsmittel oder das Strahlen der Oberfläche mit einem wasserlöslichen Strahlgut erfolgen. Durch die zusätzlich eingesetzten Verfahren dürfen aber keine Partikel auf oder in die Oberfläche eingebracht werden.
Bei den oben beschriebenen nasschemischen Reinigungsschritten ist es in der Regel zudem erforderlich, eine anschließende Spülung und Trocknung der Oberfläche bzw. des Bauteils durchzuführen, um die eingesetzten Medien bzw. Chemikalien rückstandsfrei von der Oberfläche zu entfernen. Für den mehrmaligen Einsatz der verwendeten Chemikalien können geeignete Filtrations- und Aufbereitungseinheiten eingesetzt werden. Bei den oben beschriebenen nasschemischen Reinigungsschritten kann auch eine mechanische Unterstützung, z.B. mit Hilfe von Ultraschall, erfolgen. Alternativ sind auch Druckumflutung bzw. Umwälzung oder Spritzreinigung möglich.
Bei einerweiteren Variante ist der Reinigungsschritt ein mechanischer Reinigungsschritt. Störende wasserstoffflüchtige Kontaminationen können auch durch mechanische Verfahren von der Oberfläche entfernt werden. Bei dem mechanischen Reinigungsschritt werden vorzugsweise abrasionsarme Verfahren verwendet, welche die Oberflächeneigenschaften nicht oder nur wenig beeinflussen und die rückstandsfrei abreinigbar sind. Beispiele für abrasionsarme Verfahren sind Strahlverfahren auf Grundlage von C02-Schnee oder Strahlverfahren mit Salzen, die in den nachfolgend verwendeten Reinigungsmedien löslich sind, wie z.B. Soda.
Alternativ oder ergänzend können wasserstoffflüchtige Kontaminationen über geeignete Austauschreaktionen selektiv von der Oberfläche entfernt werden oder es können geeignete Überzüge eingesetzt werden, die das Bauteil bzw. die Oberfläche und die Kontaminationen überdecken. Vorzugsweise kann dies über Austauschverfahren (Sud-Reaktionen), elektrolytische oder Niederdruck- Prozesse erfolgen. Bevorzugt werden für die Überzüge Materialien eingesetzt, die eine Affinität zu den wasserstoffflüchtigen Kontaminationen aufweisen und diese zusätzlich absorbieren („gettern“). Als geeignete Gettermaterialien können insbesondere Nickel, Nickel-Phosphor und Ruthenium verwendet werden.
Bei einerweiteren Variante ist der Reinigungsschritt ein trockenchemischer Reinigungsschritt. In diesem Fall wird die Oberfläche des Bauteils typischerweise einem reaktiven Gas bzw. einem Gasgemisch ausgesetzt, um die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen von der Oberfläche zu entfernen.
Bei einer Weiterbildung wird die Oberfläche des Bauteils in dem trockenchemischen Reinigungsschritt einem Plasma, insbesondere einem Wasserstoff-Plasma, ausgesetzt. Für den Fall, dass es sich um ein Wasserstoff-Plasma handelt, handelt es sich bei dem reaktiven Gas um Wasserstoff in einem angeregten Elektronenzustand, um Wasserstoff-Radikale bzw. um Wasserstoff-Ionen. In diesem Fall wird ausgenutzt, dass die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen beim Kontakt mit angeregtem Wasserstoff bzw. mit einem Wasserstoff-Plasma typischerweise leicht flüchtige Hydride bilden, welche in die Gasphase übergehen. Es versteht sich, dass die Oberfläche des Bauteils in dem Reinigungsschritt auch einem Plasma ausgesetzt werden kann, das ausschließlich andere reaktive Plasma-Spezies als Wasserstoff-Spezies aufweist, beispielsweise Edelgas-Spezies. Dem Wasserstoff-Plasma können auch andere reaktive Spezies beigemischt werden, z.B. reaktive Edelgas-Spezies, beispielsweise Argon-Spezies.
Um die Oberfläche dem Wasserstoff-Plasma auszusetzen, wird das Bauteil in eine Plasma-Kammer einer Vakuum-Anlage eingebracht. Dort wird ein Wasserstoff-Plasma bevorzugt in einer Atmosphäre erzeugt, die dem Wasserstoff-Plasma ähnlich ist, dem die Oberfläche des Bauteils während des Betriebs des EUV-Lithographiesystems ausgesetzt ist, um die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen zu mobilisieren und von der Oberfläche zu entfernen. Zur Erzeugung des Wasserstoff-Plasmas kann die Plasma- Reinigungsanlage eine oder mehrere Plasmaquellen aufweisen. Eine Plasmaquelle kann zu diesem Zweck z.B. einen Glühdraht oder dergleichen aufweisen, über den molekularer Wasserstoff geleitet wird. Grundsätzlich können für die Plasma-Reinigung der Oberfläche verschiedene Plasmaquellen bzw. Plasmaanregungen durchgeführt werden, beispielsweise eine Mikrowellen-Anregung, eine Hochfrequenz(RF)-Anregung, ein induktiv gekoppeltes Plasma (ICP), etc.
Es ist möglich, die Konzentration bzw. die Menge der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen, die bei der Plasma-Reinigung von der Oberfläche des Bauteils entfernt werden, mit Hilfe von in der Vakuum-Kammer angeordneten Proben (Mitlaufproben) in einer dem Plasma-Reinigungsschritt nachgelagerten Analyse, z.B. durch XPS, zu bestimmen. Auf diese Weise können geringste Konzentrationen mobilisierter wasserstoffflüchtiger Kontaminationen in der Größenordnung von bis zu 0,1 at.% nachgewiesen werden und es kann eine Abschätzung für den späteren kontaminationsbedingten Transmissionsverlust des EUV-Lithographiesystems getroffen werden, der ggf. durch die bei der Plasma-Reinigung auf der Oberfläche verbleibenden wasserstoffflüchtigen Kontaminationen erzeugt wird, wenn das Bauteil in das EUV- Lithographiesystem integriert wird. Bei einer mehrmaligen Messung zu verschiedenen Zeitpunkten des Plasma-Reinigungsprozesses kann auch die Entwicklung bzw. die Abnahme der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen auf der oder den Proben als Grundlage für die spätere Entwicklung der HIO- Kontaminationen im Betrieb des EUV-Lithographiesystems dienen.
Um eine möglichst genaue Aussage über die Konzentration der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen auf der Oberfläche eines Spiegels eines EUV-Lithographiesystems zu erhalten, wenn das Bauteil in der Nähe des Spiegels integriert wird, ist es günstig, wenn die Mitlaufprobe zumindest an ihrer Oberfläche der Oberfläche eines Spiegels des EUV-Lithographiesystems möglichst ähnlich ist. Es ist daher günstig, wenn zumindest das Material an der Oberfläche der Probe, an der sich die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen ablagern, dem Material einer Deckschicht der Beschichtung eines Spiegels des EUV-Lithographiesystems entspricht, in welches das Bauteil nach der Reinigung integriert wird. Auch sollten die Bedingungen in der Vakuum- Kammer, in der die Plasma-Reinigung erfolgt, möglichst den Bedingungen im Betrieb des EUV-Lithographiesystems entsprechen, d.h. in der Vakuum- Kammer sollte ein ähnlicher Druck wie in dem EUV-Lithographiesystem herrschen. Wenn keine oder keine genaue Aussage über den späteren Transmissionsverlust getroffen werden soll, kann die Plasma-Reinigung ggf. auch mit Hilfe eines Atmosphärendruck-Plasmas oder dergleichen erfolgen.
In Abhängigkeit von der Konzentration der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen, die bei einer Analyse der Oberfläche vor dem Durchführen des Plasma-Reinigungsschritts ermittelt wurde, können die Parameter des Plasma-Reinigungsschritts geeignet gewählt bzw. variiert werden. Beispielsweise können die Zeitdauer der Plasma-Reinigung, die Leistung des Plasmas, der Gasfluss, die Gaszusammensetzung und/oder die Temperatur in der Vakuum-Kammer in Abhängigkeit vom Kontaminationsgrad der Oberfläche eingestellt werden. Bei der Einstellung der Gaszusammensetzung können dem Wasserstoff-Plasma andere reaktive Spezies, z.B. in Form von Edelgasbestandteilen, beispielsweise reaktive Argon-Spezies, beigemischt werden.
Bei einerweiteren Variante ist der Reinigungsschritt ein Laserreinigungsschritt. Bei dieser Variante werden die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen von der Oberfläche entfernt, indem ein Laserstrahl über die Oberfläche geführt bzw. die Oberfläche mit dem Laserstrahl gescannt wird und hierbei die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen in die Gasphase überführt (verdampft) werden. Für die Laserreinigung hat es sich als günstig erwiesen, wenn es sich bei dem Laserstrahl um einen gepulsten Laserstrahl handelt, der eine hohe Leistung aufweist. Zur Durchführung des Laserreinigungsschritts hat sich ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge im IR-Wellenlängenbereich als günstig erwiesen.
Generell gilt, dass die meisten der weiter oben beschriebenen Reinigungsschritte durch eine Erhöhung der Temperatur verbessert bzw. beschleunigt werden können. Der Temperaturbereich, in dem der bzw. die (weiteren) Reinigungsschritte durchgeführt werden, liegt in der Regel zwischen Raumtemperatur (22°C) und 80°C. Zum Erzeugen von Temperaturen oberhalb der Raumtemperatur können Heizeinrichtungen verwendet werden. Der bzw. die weiter oben beschriebenen Reinigungsschritte können in Einkammer- oder in Mehrkammer-Reinigungsanlagen bzw. Reinigungsaufbauten durchgeführt werden, es ist aber auch möglich, diese vollständig oder zumindest teilweise in manuellen Anwendungen durchzuführen.
Es versteht sich, dass es grundsätzlich günstig ist, den Einsatz von wasserstoffflüchtigen Materialien bei der Herstellung von (mechanischen) Bauteilen für ein EUV-Lithographiesystem möglichst vollständig zu vermeiden. Insbesondere sollten bei dem/den Reinigungsschritt(en) Reinigungsmedien verwendet werden, die frei von wasserstoffflüchtigen Verbindungen, z.B. von Phosphor-Verbindungen, sind. Auch die verwendeten Kühlschmierstoffe sollten frei von wasserstoffflüchtigen Verbindungen, z.B. von Si-Verbindungen, sein. Gleiches gilt für die Vermeidung von Zn-Verbindungen beim Anlagenbau. Auch wenn diese Maßnahmen dazu beitragen, die Konzentration von wasserstoffflüchtigen Kontaminationen an der Oberfläche zu reduzieren, verbleibt ohne eine Analyse der Oberfläche ein Restrisiko, dass das Bauteil nicht die Spezifikation erfüllt, da es schwierig ist, die gesamte Lieferkette bei der Herstellung des Bauteils zu kontrollieren.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 schematisch im Meridionalschnitt eines EUV-Lithographiesystems in Form einer Projektionsbelichtungsanlage,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Depositionsprozesses von
FllO-Produkten auf einer Oberfläche eines Spiegels der Projektionsbelichtungsanlage von Fig. 1 ,
Fig. 3a, b schematische Darstellungen des Transmissionsverlusts der Projektionsbelichtungsanlage aufgrund des H IO- Depositionsprozesses,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Analyse einer Oberfläche eines
Bauteils der Projektionsbelichtungsanlage, an der wasserstoffflüchtige Kontaminationen gebildet sind,
Fig. 5a, b eine schematische Darstellung eines nasschemischen
Reinigungsschritts sowie der Si-Konzentration auf der Oberfläche des Bauteils vor und nach dem nasschemischen Reinigungsschritt, sowie Fig. 6a, b eine schematische Darstellung eines Plasmareinigungsschritts sowie der Zn-Konzentration auf der Oberfläche des Bauteils vor und nach dem Plasmareinigungsschritt.
In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf Fig. 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile eines EUV-Lithographiesystems in Form einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile ist hierbei nicht einschränkend zu verstehen.
Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer 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 Fig. 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 Fig. 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. 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 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 Kollektorspiegel 17 gebündelt. Bei dem Kollektorspiegel 17 kann es sich um einen Kollektorspiegel mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektorspiegels 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, Gl), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektorspiegel 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein. Nach dem Kollektorspiegel 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektorspiegel 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. 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 Fig. 1 nur beispielhaft einige dargestellt. Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator (Fly's Eye Integrator) bezeichnet. Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der Fig. 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. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. 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.
Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, eine hoch reflektierende Beschichtung für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen.
Fig. 2 zeigt ein Detail der Projektionsbelichtungsanlage 1 von Fig. 1 mit dem ersten Spiegel M1 der Projektionsoptik 10 sowie mit einem mechanischen Bauteil 25, das in der Nähe des ersten Spiegels M1 angeordnet ist. Bei dem mechanischen Bauteil 25 kann es sich beispielsweise um einen Aktuator, einen Sensor, eine Trag- und/oder Flaltestruktur, ein Gehäuseteil, etc. handeln. Eine Oberfläche 26 des Bauteils 25 befindet sich in der Nähe der Beleuchtungsstrahlung 16, welche auf den ersten Spiegel M1 auftrifft. An der Oberfläche 26 des Bauteils sind wasserstoffflüchtige Kontaminationen 27 (H IO- Verbindungen) angelagert, bei denen es sich beispielsweise um Phosphor- Verbindungen, um Silizium-Verbindungen und/oder um Zink-Verbindungen handeln kann. Die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 können sich auf dem Spiegel M1 ablagern und eine Kontaminationsschicht 28 an der Oberfläche des Spiegels M1 bilden, die zu einem Transmissionsverlust des Spiegels M1 führt.
Die Deposition der Kontaminationsschicht 28 an dem Spiegel M1 kann in vier Schritten erfolgen (vgl. auch Fig. 2): In einem ersten Schritt reagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 mit molekularem Wasserstoff H2, der in der Umgebung des ersten Spiegels M1 bzw. in der gesamten Projektionsoptik 10 vorhanden ist, zu Wasserstoff-Ionen FT bzw. zu Wasserstoff-Radikalen H* d.h. es bildet sich ein Wasserstoff-Plasma. In einem zweiten Schritt reagiert das Wasserstoff-Plasma, d.h. FT bzw. Fl*, mit den wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 zu einer leichtflüchtigen Verbindung, typischerweise zu einem leichtflüchtigen FHydrid, das in Fig. 2 als FH IO Produkt bezeichnet wird. In einem dritten Schritt gelangt das HIO Produkt von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 zur Oberfläche des ersten Spiegels M1. In einem vierten Schritt wird dort die Kontaminationsschicht 28 gebildet, indem das HIO Produkt mit dem Material einer Deckschicht an der Oberfläche des ersten Spiegels M1 zu einer schwer flüchtigen Verbindung reagiert.
Die Bildung der Kontaminationsschicht 28 auf dem ersten Spiegel M1 bzw. auf den Spiegeln Mi der Projektionsoptik 10 sowie auf den optischen Elementen 19, 20, 22 der Beleuchtungsoptik 4 im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 führt zu einem Verlust der Transmission T der Projektionsbelichtungsanlage 1 , der in Fig. 3a für drei baugleiche Projektionsbelichtungsanlagen 1 bestimmt wurde. Der Transmissionsverlust dT/T ist in der Regel nicht reversibel, d.h. die Kontaminationsschicht 28 kann im Allgemeinen nicht ohne weiteres durch eine Reinigung des Spiegels Mi wieder entfernt werden.
Um den Transmissionsverlust dT/T der Projektionsbelichtungsanlage 1 durch den in Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen HIO-Depositionsprozess zu verringern, ist es erforderlich, die Konzentration der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 an der Oberfläche 26 des Bauteils 25 zu reduzieren, bevor das Bauteil 25 in die Projektionsbelichtungsanlage 1 integriert wird.
Das Bauteil 25 wird bei seiner Herstellung mehreren Bearbeitungsschritten unterworfen, an die sich typischerweise jeweils ein Reinigungs- bzw. Spülschritt anschließt. Bei einem solchen Standard-Reinigungsschritt handelt es sich üblicherweise um eine nasschemische Reinigung, bei der die Oberfläche 26 des Bauteils 25 einer wässrigen, neutralen, sauren oder alkalischen Lösung 31 mit einem pH-Wert zwischen 4 und 9 ausgesetzt wird (vgl. Fig. 5a). Durch den Standard-Reinigungsschritt sollen die in dem vorausgehenden Bearbeitungsschritt verwendeten Prozesshilfsstoffe, z.B. in Form von Kühlschmierstoffen oder dergleichen, vor dem nächsten Bearbeitungsschritt bzw. vor der Integration des Bauteils 15 in die Projektionsbelichtungsanlage 1 vollständig entfernt werden.
Es hat sich aber gezeigt, dass wasserstoffflüchtige anorganische Kontaminationen, insbesondere Kontaminationen wie z.B. Phosphor-haltige Verbindungen, Silizium-haltige Verbindungen, Zink-Verbindungen sowie Zinn- Verbindungen durch einen solchen Standard-Reinigungsschritt nicht vollständig von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 entfernt werden können. Auch werden bei einem solchen Standard-Reinigungsprozess ggf. wasserstoffflüchtige Verbindungen, insbesondere Phosphor-Verbindungen, als Reinigungsmedium verwendet, die in einem sich an den Reinigungsschritt anschließenden Spülschritt ggf. ebenfalls nicht vollständig von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 entfernt werden können.
Um die ggf. vorhandenen wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 zu entfernen, wird in einem ersten Schritt, der sich beispielsweise an einen Bearbeitungsschritt zur Bearbeitung des Bauteils 25 oder an einen Standard-Reinigungsschritt (zusätzlicher Reinigungsschritt) anschließen kann, die Oberfläche 26 des Bauteils 25 analysiert, um zu erkennen, ob wasserstoffflüchtige Kontaminationen 27 an der Oberfläche 26 des Bauteils 25 vorhanden sind oder nicht. Im ersten Fall, d.h. wenn beim Analysieren keine wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 erkannt werden, kann beispielsweise der weiter oben beschriebene Standard-Reinigungsschritt durchgeführt werden, um das Bauteil 25 zu reinigen oder es kann ein weiterer Bearbeitungsschritt durchgeführt werden. Im zweiten Fall, d.h. wenn wasserstoffflüchtige Kontaminationen 27 auf der Oberfläche 26 des Bauteils 25 erkannt werden, wird die Oberfläche 26 des Bauteils 25 mindestens einem zusätzlichen Reinigungsschritt unterworfen, der es im Gegensatz zu dem Standard-Reinigungsschritt ermöglicht, die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 zu entfernen. Für die gezielte Entfernung der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 existiert eine Mehrzahl von unterschiedlichen Arten von Reinigungsschritten bzw. von Reinigungsmethoden. Bestimmte Arten von Reinigungsschritten sind zur Entfernung von bestimmten Arten von wasserstoffflüchtigen Kontaminationen besser geeignet als andere Arten von Reinigungsschritten. Bei der Analyse der Oberfläche 26 des Bauteils 25 wird daher die Art der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 (z.B. P-haltige Verbindung, Si-haltige Verbindung, Zn-haltige Verbindung, Sn-haltige Verbindung, ...) bestimmt und anhand der Art der Kontaminationen 27 wird ein geeigneter Reinigungsschritt ausgewählt.
Zusätzlich kann bei der Analyse auch die Konzentration der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 an der Oberfläche 26 - ggf. in Abhängigkeit von der Art der Kontaminationen 27 - bestimmt werden. Auch anhand des Kontaminationsgrads der Oberfläche 26 kann die Art des Reinigungsschrittes ausgewählt werden. Beispielsweise kann bei einem höheren Kontaminationsgrad der Oberfläche 26 des Bauteils 25 ein die Oberfläche 26 zumindest teilweise anlösender, abrasiver Reinigungsschritt ausgewählt werden, während bei einer geringeren Konzentration der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 an der Oberfläche 26 ein Reinigungsschritt ausgewählt wird, der eine sanftere Reinigung der Oberfläche 26 ermöglicht.
Für die Analyse der Oberfläche 26 im Hinblick auf die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27, insbesondere auf die Art und/oder die Konzentration der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27, haben sich Spektroskopie-Verfahren als günstig herausgestellt. Bei einem solchen Spektroskopie-Verfahren wird die Oberfläche 26 des Bauteils 25 mit einem Spektrometer 30 analysiert, wie dies beispielhaft in Fig. 4 dargestellt ist. Bei dem Spektrometer 30 kann es sich beispielsweise um ein mobiles Röntgenfluoreszenz (RFA)-Spektrometer handeln, das von einem Bediener auf die Oberfläche 26 des Bauteils 25 ausgerichtet wird, um diese im Hinblick auf wasserstoffflüchtige Kontaminationen 27 zu analysieren. Auch andere chemisch-physikalische Analyse-Verfahren, speziell Spektroskopie-Verfahren, z.B. Röntgenphotoelektronen-Spektroskopie, FTIR-Spektroskopie, energiedispersive Röntgenspektroskopie, insbesondere mittels Rasterelektronenmikroskop (REM-EDX), und Ramanspektroskopie, insbesondere Ramanmikroskopie können zur Analyse der Oberfläche 26 des Bauteils 25 eingesetzt werden.
Grundsätzlich kann als Analyse-Verfahren auch Massenspektroskopie (MS), z.B. Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS), insbesondere Flugzeit- Sekundärionen-Massenspektrometrie (TOF-SIMS), durchgeführt werden. Für die Durchführung der Massenspektroskopie ist es jedoch typischerweise erforderlich, die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 zu desorbieren, was bei den weiter oben beschriebenen Analyse-Verfahren nicht notwendig ist.
Nachfolgend werden mehrere Arten von Reinigungsschritten beschrieben, die durchgeführt werden können, um die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 zu entfernen. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 nicht zwingend vollständig von der Oberfläche 26 entfernt werden müssen, vielmehr ist es ausreichend, wenn die Konzentration der Kontaminationen 27 unter einem Grenzwert liegt, der für die Projektionsbelichtungsanlage 1 spezifiziert wurde und der nur einen geringen Transmissionsverlust dT/T im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 zur Folge hat.
Grundsätzlich können nasschemische, mechanische und trockenchemische Reinigungsschritte oder Laserreinigungsschritte zur Entfernung der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 durchgeführt werden. Bei einem Laserreinigungsschritt kann ein Laserstrahl über die Oberfläche 26 des Bauteils 25 geführt werden, um die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 von der Oberfläche 26 zu entfernen, indem diese mittels des Laserstrahls verdampft werden. Der Laserstrahl weist zu diesem Zweck typischerweise eine hohe Leistung sowie eine Wellenlänge im IR-Wellenlängenbereich auf und ist gepulst. Die Laserquelle zur Erzeugung des Laserstrahls kann beispielsweise in das in Fig. 4 gezeigte Spektrometer 30 integriert und der Laserstrahl auf die Oberfläche 26 gerichtet werden. Auf diese Weise kann die Analyse der Oberfläche 26 zur lokalen Erkennung der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 und die lokale Entfernung der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 von der Oberfläche 26 miteinander kombiniert werden.
Fig. 5a zeigt einen nasschemischen Reinigungsschritt, bei dem das Bauteil 25 in eine saure oder alkalische Lösung 31 mit einem pH-Wert von weniger als 4 oder einem pH-Wert von mehr als 9 getaucht wird, um die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 von der Oberfläche 26 zu entfernen. Im Gegensatz zu dem weiter oben beschriebenen Standard-Reinigungsschritt handelt es sich bei der Lösung 31 somit um eine stark saure oder stark alkalische Lösung, bei der nicht nur die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen, sondern auch die Oberfläche 26 des Bauteils 25 an- bzw. abgelöst wird. Der Lösung 31 ist bei dem in Fig. 5a gezeigten Beispiel ein Reinigungszusatz in Form eines Fluorids zugesetzt, um schwerlösliche Kontaminationen 27, z.B. in Form von Silikaten, zu mobilisieren und deren Abtrag von der Oberfläche 26 zu erleichtern.
Fig. 5b zeigt die Si-Konzentration an der Oberfläche 26 vor der Durchführung des Reinigungsschritts (linke Seite) und nach der Durchführung des Reinigungsschritts (rechte Seite). Wie in Fig. 5b zu erkennen ist, ist nach der Durchführung des Reinigungsschritts praktisch kein Si mehr an der Oberfläche 26 des Bauteils 25 nachweisbar. Wie in Fig. 5a ebenfalls angedeutet ist, kann die Oberfläche 26 des Bauteils 25 einer elektrochemischen Reinigung unterzogen werden. In diesem Fall handelt es sich bei der Lösung 31 , in welche das Bauteil 25 getaucht wird, um einen Elektrolyten, z.B. eine wässrige Lösung, der ein Salz zugesetzt ist. Das Bauteil 25 dient als Anode und eine Kathode 33, die in der Regel in einem geringen Abstand von der Oberfläche 26 angeordnet ist, dient als Werkzeug für die elektrochemische Reinigung. Mit Hilfe einer Spannungsquelle 32 wird ein Stromfluss zwischen dem Bauteil 25 (Anode) und der Kathode 33 erzeugt, der dazu führt, dass metallische Kontaminationen 27, z.B. Zn, von der Oberfläche 25 abgelöst werden.
Die Oberfläche 26 des Bauteils 25 kann zum Entfernen der Kontaminationen 27 auch mindestens einem Komplexbildner 34 ausgesetzt werden, wie dies in Fig. 5a ebenfalls angedeutet ist. Dies ist insbesondere günstig, wenn die Kontaminationen 27 Elemente wie Zn oder Sn enthalten, da diese mit dem Komplexbildner 34 reagieren und sich daher in der Regel leicht von der Oberfläche 26 ablösen lassen, ohne dass zu diesem Zweck ein zusätzlicher Materialabtrag erforderlich ist, wie dies bei dem weiter oben beschriebenen stark sauren oder stark alkalischen Reinigungsschritt der Fall ist. Bei dem Komplexbildner 34 kann es sich beispielsweise um Ethylendiamintetraessigsäure, EDTA, Iminodisuccinat, IDS, Methylglycindiessigsäure, MGDA oder Triethanolamin handeln, aber auch die Verwendung anderer Komplexbildner ist möglich.
An alle weiter oben beschriebenen nasschemischen Reinigungsschritte schließt sich in der Regel einer oder ggf. mehrere Spülschritte an, um die eingesetzten Reinigungsmedien wieder rückstandsfrei von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 zu entfernen.
Bei dem Reinigungsschritt zum Entfernen der Kontaminationen 27 kann es sich auch um einen mechanischen Reinigungsschritt handeln. Bei dem mechanischen Reinigungsschritt wird ein abrasionsarmes Verfahren verwendet, welches die Eigenschaften der Oberfläche 36 nicht oder nur wenig beeinflusst. Auch sollten die verwendeten Reinigungsmedien rückstandsfrei abreinigbar sein. Bei dem mechanischen Reinigungsschritt kann es sich um ein Strahlverfahren auf Grundlage von C02-Schnee oder um ein Strahlverfahren mit Salzen handeln, die in den nachfolgend verwendeten flüssigen Reinigungsmedien löslich sind, wie z.B. Soda. Bei einem mechanischen Reinigungsschritt unter Verwendung eines Strahlverfahrens wird der CO2- Schnee bzw. werden die Salze in einem Gasstrahl auf die Oberfläche 26 des Bauteils 25 ausgerichtet.
Bei dem Reinigungsschritt kann es sich auch um einen trockenchemischen Reinigungsschritt handeln, bei dem die Oberfläche 26 des Bauteils 25 einem reaktiven Gas ausgesetzt wird. Bei dem reaktiven Gas kann es sich beispielweise um aktivierten Wasserstoff bzw. um ein Wasserstoff-Plasma H+,
H* handeln. Um die Oberfläche 26 des Bauteils 25 dem Wasserstoff-Plasma H+, H* auszusetzen, wird das Bauteil 25 in einer Vakuum-Kammer einer Plasma- Reinigungsanlage 35 eingebracht, wie sie in Fig. 6a dargestellt ist.
Die Plasma-Reinigungsanlage 35 weist in Fig. 6a beispielhaft drei Plasmaquellen 36a-c auf, die geeignet sind, aktivierten Wasserstoff FT, H* bzw. ein Wasserstoff-Plasma aus in der Vakuum-Kammer bereit gestelltem Wasserstoff zu erzeugen. Durch eine geeignete Prozessführung wird dieses Plasma auf die Oberfläche 26 des Bauteils 25 geführt. Eine Plasmaquelle 36a-c kann z.B. einen Glühdraht aufweisen, über den molekularer Wasserstoff geleitet wird, der aufgrund der hohen Temperatur des Glühdrahts dissoziiert und ein Wasserstoff-Plasma bildet. Grundsätzlich können für die Plasma-Reinigung der Oberfläche 26 verschiedene Plasmaquellen 36a-c bzw. Plasmaanregungen durchgeführt werden, beispielsweise eine Mikrowellen-Anregung, eine Hochfrequenz (RF)-Anregung, ein induktiv gekoppeltes Plasma (ICP), etc. Bei der Plasma-Reinigung mit reaktivem Wasserstoff können insbesondere P-, Si- und Zn-haltige Kontaminationen 27 von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 entfernt werden. Hierbei wird ausgenutzt, dass diese Kontaminationen 27 beim Kontakt mit einem Wasserstoff-Plasma H+, H* typischerweise leicht flüchtige Hydride bilden, welche in die Gasphase übergehen, wie dies - ungewollt - auch im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 der Fall ist. Auf diese Weise kann z.B. die Zn-Konzentration an der Oberfläche 26 des Bauteils 25 deutlich reduziert werden, wie dies in Fig. 6b dargestellt ist.
In Fig. 6b ist exemplarisch die Zn-Konzentration zu 3 verschiedenen Zeitpunkten der Plasmareinigung dargestellt. Jeder der 3 Messpunkte entspricht dabei dem Mittelwert (inkl. dargestellter Standardabweichung) der gemessenen Zn-Konzentration mehrerer Proben an verschiedenen Positionen des Bauteils 25. Wie in Fig. 6b zu erkennen ist, ist nach der Durchführung des Reinigungsschritts praktisch kein Zn mehr an der Oberfläche 26 des Bauteils 25 nachweisbar. Diese Darstellung eignet sich auch, um die jeweilige Entwicklung verschiedener Zn-Konzentrationen unter Betriebsbedingungen zu beschreiben. Vergleichbare Ergebnisse wie sie in Fig. 6b anhand von Zn gezeigt sind, können durch die Plasma-Reinigung auch bei anderen wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27, z.B. bei P oder Si, erreicht werden.
Dem in Fig. 6a gezeigten Wasserstoff-Plasma H+, H* können auch andere reaktive Spezies, beispielsweise Edelgas-Spezies, beigemischt werden. Es ist auch möglich, den Plasma-Reinigungsschritt ohne die Verwendung eines Wasserstoff-Plasmas durchzuführen. Beispielsweise können ausschließlich reaktive Edelgas-Spezies, z.B. Argon-Spezies, für den Plasma- Reinigungsschritt verwendet werden.
In Abhängigkeit von der Konzentration der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27, die bei der in Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen Analyse der Oberfläche 26 vor dem Durchführen des Plasma- Reinigungsschritts, z.B. mittels XPS, bestimmt wurde, können die Parameter des Plasma-Reinigungsschritts geeignet gewählt bzw. variiert werden. Beispielsweise können die Zeitdauer der Plasma-Reinigung, die Leistung des Wasserstoff-Plasmas, der Gasfluss aus den Plasmaquellen 36a-c und/oder die Temperatur in der Vakuum-Kammer in Abhängigkeit vom Kontaminationsgrad der Oberfläche 26 und/oder von der Art der Kontaminationen 27 eingestellt werden.
Mit Hilfe der Plasma-Reinigungsanlage 36 kann in der Vakuum-Kammer eine Atmosphäre erzeugt werden, die den in Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Bedingungen in der Projektionsbelichtungsanlage 1 ähnlich ist. Insbesondere kann in der Vakuum-Kammer ein ähnlicher Druck herrschen wie in der Projektionsbelichtungsanlage 1 in der Nähe eines jeweiligen Spiegels Mi.
In der Vakuum-Kammer der Plasma-Reinigungsanlage 36 sind bei dem in Fig. 6a gezeigten Beispiel (nicht bildlich dargestellte) Proben-Plättchen angeordnet. Während des Plasma-Reinigungsschritts läuft bei den oben beschriebenen Bedingungen in der Vakuum-Kammer ein ähnlicher HIO-Depositionsprozess an der Oberfläche der Proben-Plättchen ab, wie dies in Fig. 2 an der Oberfläche des Spiegels M1 der Fall ist. Bei der nachfolgenden Analyse der Proben- Plättchen z.B. durch XPS kann die Konzentration der Kontaminationen 27 bestimmt werden, die in dem Plasma-Reinigungsschritt von der Oberfläche 26 des Bauteils 25 auf die Oberfläche des Proben-Plättchens übertragen wurden.
Falls die Oberfläche des Proben-Plättchens aus demselben Material wie die Oberfläche des Spiegels M1 gebildet ist, z.B. aus einem üblichen Deckschicht- Material wie Ruthenium, kann auf diese Weise eine Abschätzung für den späteren kontaminationsbedingten Transmissionsverlust dT/T der Projektionsbelichtungsanlage 1 getroffen werden, der durch die ggf. bei der Plasma-Reinigung auf der Oberfläche 26 verbleibenden wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 erzeugt wird. Bei einer mehrmaligen Messung kann auch die Entwicklung bzw. die Abnahme der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen 27 auf der bzw. den Proben als Grundlage für die spätere Entwicklung der HIO-Kontaminationen im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 dienen.
Durch die weiter oben beschriebene Reinigung kann erreicht werden, dass die Verringerung der Transmission dT/T der Projektionsbelichtungsanlage 1, die auf den HIO-Depositionsprozess im Betrieb zurückzuführen ist, vergleichsweise gering ausfällt (vgl. Fig. 3b). Demgegenüber ist die Verringerung der Transmission dT/T der Projektionsbelichtungsanlage 1 bei einem Standard- Reinigungsprozess deutlich größer (vgl. Fig. 3a) und erfüllt nicht die Anforderungen an die Spezifikation der Projektionsbelichtungsanlage 1.
Generell gilt, dass die meisten der weiter oben beschriebenen Reinigungsschritte durch eine Erhöhung der Temperatur verbessert bzw. beschleunigt werden können. Der Temperaturbereich, in dem der bzw. die (weiteren) Reinigungsschritte durchgeführt werden, liegt in der Regel zwischen Raumtemperatur (22°C) und 80°C. Zum Erzeugen von Temperaturen oberhalb der Raumtemperatur können Fleizeinrichtungen verwendet werden. Der bzw. die weiter oben beschriebenen Reinigungsschritte können in Einkammer- oder in Mehrkammer-Reinigungsanlagen bzw. Reinigungsaufbauten durchgeführt werden, es ist aber auch möglich, diese vollständig oder zumindest teilweise in manuellen Anwendungen durchzuführen. Wesentlich ist, dass durch die Analyse der Oberfläche 26 eine gezielte Reinigung der Oberfläche 26 in Bezug auf wasserstoffflüchtige Kontaminationen 27 durchgeführt werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche (26) eines Bauteils (25) für ein EUV-Lithographiesystem (1), umfassend:
Reinigen der Oberfläche (26) des Bauteils (25) zum Entfernen von Kontaminationen (27) von der Oberfläche (26) vor dem Integrieren des Bauteils (25) in das EUV-Lithographiesystem (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigen der Oberfläche (26) des Bauteils (25) umfasst: Analysieren der Oberfläche (26) des Bauteils (25) zum Erkennen von wasserstoffflüchtigen Kontaminationen (27) an der Oberfläche (26) des Bauteils (25), sowie
Entfernen der wasserstoffflüchtigen Kontaminationen (27) von der Oberfläche (26) in mindestens einem Reinigungsschritt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem es sich bei den wasserstoffflüchtigen Kontaminationen (27) um anorganische Kontaminationen handelt, die bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend: Phosphor- Verbindungen, Silizium-Verbindungen, Zink-Verbindungen und Zinn- Verbindungen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem beim Analysieren die Art der Kontaminationen (27) an der Oberfläche (26) und/oder die Konzentration der Kontaminationen (27) an der Oberfläche (26) bestimmt wird, und bei dem die Art des Reinigungsschritts in Abhängigkeit von der beim Analysieren der Oberfläche (26) des Bauteils (25) bestimmten Art der Kontaminationen (27) und/oder der Konzentration der Kontaminationen (27) ausgewählt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Oberfläche (26) des Bauteils (25) durch mindestens ein chemisch- physikalisches Analyse-Verfahren, insbesondere durch ein Spektroskopie- Verfahren, analysiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem beim Durchführen des Analyse- Verfahrens die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen (27) direkt an der Oberfläche (26) des Bauteils (25) erkannt werden, ohne dass die wasserstoffflüchtigen Kontaminationen (27) von der Oberfläche (26) des Bauteils (25) desorbiert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem das Spektroskopie-Verfahren ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Röntgenfluoreszenz- Spektroskopie, Röntgenphotoelektronen-Spektroskopie, FTIR- Spektroskopie, energiedispersive Röntgenspektroskopie, insbesondere mittels Rasterelektronenmikroskop, und Ramanspektroskopie, insbesondere Ramanmikroskopie.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Oberfläche (26) des Bauteils (25) in einem zusätzlichen Reinigungsschritt einer sauren oder alkalischen Lösung (31) mit einem pH-Wert zwischen 4 und 9 ausgesetzt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Reinigungsschritt ein nasschemischer Reinigungsschritt ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Oberfläche (26) des Bauteils (25) in dem nasschemischen Reinigungsschritt einer sauren oder alkalischen Lösung (31 ) mit einem pH-Wert von weniger als 4 oder einem pH-Wert von mehr als 9 ausgesetzt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem die Oberfläche (26) des Bauteils (25) einer elektrochemischen Reinigung unterzogen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Oberfläche (26) des Bauteils (25) zum Entfernen der Kontaminationen mindestens einem Komplexbildner (34) ausgesetzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Komplexbildner ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Ethylendiamintetraessigsäure, EDTA, Iminodisuccinat, IDS, Methylglycindiessigsäure, MGDA, und Triethanolamin.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem die Oberfläche (26) in dem nasschemischen Reinigungsschritt einer Lösung (31) ausgesetzt wird, der mindestens ein Reinigungszusatz, insbesondere ein Fluorid, zugesetzt ist.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Reinigungsschritt ein mechanischer Reinigungsschritt ist.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Reinigungsschritt ein trockenchemischer Reinigungsschritt ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Oberfläche (27) des Bauteils (26) in dem trockenchemischen Reinigungsschritt einem Plasma, insbesondere einem Wasserstoff-Plasma (H+, H*), ausgesetzt wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Reinigungsschritt ein Laserreinigungsschritt ist.
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