WO2008107136A1 - Verfahren zur messung der ausgasung sowie euv-lithographievorrichtung und messaufbau - Google Patents

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ASML Netherlands BV
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Definitions

  • the present invention relates to a method for measuring outgassing in EUV lithography apparatuses. Furthermore, the invention relates to an EUV lithography apparatus and to a lighting system and a projection system, in particular for an EUV lithography apparatus. In addition, the invention relates to a measuring structure for measuring the outgassing of components by analyzing the
  • Residual gases and a method for measuring the outgassing of components by analysis of the residual gas.
  • EUV lithography devices for the lithography of semiconductor devices, reflective optical elements are used for the extreme ultraviolet (EUV) and soft x-ray wavelength range (e.g., wavelengths between about 5 nm and 20 nm), such as photomasks or multilayer mirrors.
  • EUV lithography devices generally have a plurality of reflective optical elements, they must have the highest possible reflectivity in order to ensure a sufficiently high overall reflectivity.
  • the reflectivity and the lifetime of the reflective optical elements can be reduced by contamination of the optically used reflective surface of the reflective optical elements, which arises due to the short-wave irradiation together with residual gases in the operating atmosphere. Since a plurality of reflective optical elements are usually arranged one behind the other in an EUV lithography apparatus, even smaller contaminations on each individual reflective optical element have a greater effect on the overall reflectivity.
  • the outgassing is measured by residual gas analysis.
  • the EUV lithography device is pumped for several hours at room temperature until a sufficient vacuum for the use of commercial residual gas analyzers is reached, and then the residual gas analysis also carried out at room temperature.
  • This procedure is particularly important in EUV lithography devices that can not be baked, eg because the geometrical and optical tolerances in optical components and their holders are so close that even the annealing of the EUV lithography device would have a negative effect, because limit temperatures of the optical components, in particular of multilayer mirrors, would be exceeded.
  • This object is achieved by a method for measuring the outgassing in EUV lithography devices by analysis of the residual gas, in which the outgassing is induced before the analysis of the residual gas by activation of a surface within the EUV device.
  • a significant advantage of this method is that it allows to detect even low-volatility compounds, especially low-volatility hydrocarbons. It has been found that even non-volatile hydrocarbons have a not insignificant influence on the contamination of the optical components when operating an EUV lithography device, but they are not detected in the conventional method. So far, EUV lithography devices have been released for operation due to the residual gas analysis, but still led during the exposure process to an intolerable contamination due to induced by photons or secondary electrons desorption of particular low volatility hydrocarbons. By inducing outgassing for the residual gas analysis by surface activation it is achieved that even non-volatile hydrocarbons are present in a concentration in the residual gas, which is above the detection limit of conventional residual gas analyzers. With the proposed method, the sensitivity of the residual gas analysis is thus effectively increased. This ensures that it can be predicted much more accurately whether the interior of an EUV lithography device is pure enough to be able to start operation without fear of too high contamination.
  • Electron source, ion source, photon source or plasma source as stimulation unit and a residual gas analyzer and by an illumination system, in particular for an EUV lithography apparatus having an electron source, ion source, photon source or plasma source as a stimulation unit and a residual gas analyzer, and by a projection system, in particular for an EUV lithography apparatus, comprising an electron source, ion source , Photon source or plasma source as a stimulation unit and a residual gas analyzer.
  • the invention is solved by a measurement setup for measuring the outgassing of components by analysis of the residual gas, in which in a vacuum chamber, an electron source, ion source, photon source or plasma source as a stimulation unit and a residual gas analyzer are arranged, and by a method for measuring the outgassing of components by analyzing the residual gas, in which a surface of a component is activated in a vacuum chamber to induce outgassing, and the residual gas in the vacuum chamber is analyzed.
  • FIG. 1 schematically shows an embodiment of an EUV lithography apparatus with a lighting system and a projection system
  • FIG. 2 shows a flow chart for a first embodiment of the method for measuring the outgassing
  • FIG. 3 shows a flow chart for a second embodiment of the method for measuring the outgassing
  • FIG. 4 shows a flow chart for a third embodiment of the method for measuring outgassing
  • FIG. 5 schematically shows an embodiment of a measurement setup.
  • FIG. 1 schematically shows an EUV lithography device 10.
  • Essential components are the beam-forming system 11, the illumination system 14, the photomask 17 and the projection system 20.
  • the EUV lithography apparatus 10 is operated under vacuum conditions so that the EUV radiation is absorbed as little as possible in its interior.
  • the EUV lithography device 10 can also be understood as an EUV vacuum system.
  • the vacuum system can also be subdivided.
  • individual components, such as the illumination system 14 and the projection system 20 or else the beam-shaping system 11 can be designed as vacuum systems which are independent of each other at least so far that the vacuum can be adapted to the possibly different conditions in different components.
  • the subdivision in terms of the vacuum can also allow a faster pumping of the EUV lithography device at the start of operation recording.
  • a plasma source or a synchrotron can serve as the radiation source 12.
  • the emerging radiation in the wavelength range of about 5 nm to 20 nm is initially bundled in the collimator 13b.
  • the desired operating wavelength is filtered out by means of a monochromator 13a by varying the angle of incidence.
  • the collimator 13b and the monochromator 13a are usually designed as reflective optical elements.
  • Collimators are often cup-shaped reflective optical elements to achieve a focusing or collimating effect.
  • the reflection of the radiation takes place on the concave surface, wherein no multilayer system on the concave surface is frequently used for the reflection, since the broadest possible wavelength range is to be reflected.
  • the filtering out of a narrow wavelength band by reflection occurs at the monochromator, often with the aid of a lattice structure or a multilayer system.
  • the illumination system 14 has two mirrors 15, 16.
  • the Mirrors 15, 16 direct the beam onto the photomask 17, which has the structure to be imaged on the wafer 21.
  • the photomask 17 is also a reflective optical element for the EUV and soft wavelengths, which is changed depending on the manufacturing process.
  • the projection system 20 has two mirrors 18, 19. It should be noted that both the projection system 20 and the illumination system 14 may each have only one or even three, four, five or more mirrors.
  • the EUV-Üthographievortechnisch 10 shown in Figure 1 has both in
  • a stimulation unit 32, 34 and a residual gas analyzer 31, 33 to induce outgassing within the illumination system 14 and the projection system 20 before operation recording by means of the stimulation units 32, 34 and a more comprehensive residual gas analysis even on low volatility hydrocarbons to perform.
  • the optical elements such as the mirrors 15, 16, 18, 19, when they pass through scattered light in the gas phase and deposited on the optical elements.
  • irradiation with higher-energy electromagnetic radiation or bombardment with charged or neutral ones are suitable Particles, including by introducing a plasma.
  • different methods for inducing outgassing can also be combined with each other and executed simultaneously or in succession.
  • the molecules present on the surface energy is supplied, which leads to a desorption of volatile compounds so that they accumulate in the residual gas atmosphere so far that they can be detected by residual gas analyzers.
  • This residual gas analyzers can be used in any number and variety, including a quadrupole magnet as a mass filter, on the basis of a cyclotron or a resonator and many more.
  • the targeted stimulation of contaminants in the vicinity of optical components since these areas are particularly at risk during the exposure process due to scattered light and secondary electrons.
  • Particularly preferred is the stimulation by irradiation with photons in the EUV or soft X-ray wavelength range to achieve the most realistic outgassing conditions, or by scanning surfaces with an electron beam to detach low-volatility contaminants from the surface and transferred to the gas phase. This can be done with an electron beam targeted and locally limited with high precision. Instead of an electric beam, an ion beam is also suitable. Since the stimulation also low-volatile contaminants are transferred to the gas phase, the detection sensitivity of the residual gas analysis is increased many times and the measurement of the outgassing improved accordingly.
  • the outgassing in the illumination system 14 is induced by means of electrons 42.
  • photons 44 in the EUV to soft X-ray wavelength range are used. In both variants, it is intended to activate a specific area specifically.
  • the electron gun 32 is arranged to selectively activate a surface at the periphery of the mirror 15, such as a surface of the mirror holder (not shown in detail).
  • the residual gas analyzer 31 is arranged such that its measuring head is as close as possible to the point at which the electron beam 42 strikes the surface, in order as far as possible all the particles 41, which due to the electron Desorb registered energy and pass into the gas phase, to be detected by the residual gas analyzer 31. In part, especially longer-chained molecules are split into smaller parts. In addition, it was noted in the arrangement that neither the electron gun 32 nor the residual gas analyzer 31 protrude into the beam path during operation of the EUV lithography device 10.
  • One advantage of using electrons is that with the help of electromagnetic fields, the electrons can be focused very precisely on any area of even a small size. For example, within the lighting system, it would be possible to randomly activate the surface at virtually all locations, thereby locally inducing outgassing and examining the resulting residual gas for low volatility compounds that could contribute to contamination.
  • Surfaces which are exposed to scattered radiation during operation of the EUV lithography apparatus 10 are preferably activated, as shown by way of example in FIG. But it can also be activated surfaces that are exposed to direct or no radiation during operation.
  • the electron gun 32 may also be replaced by an ion source.
  • an EUV or soft X-ray source 34 is used to activate a surface of the side wall of the vacuum chamber of the projection system 20 over a large area and to desorb the low-volatility compounds deposited there. Because of their not inconsiderable energy, the photons 44 not only lead to desorption, but also to a splitting, in particular, of longer-chain molecules into smaller units, which likewise belong to the components 43 of the resulting residual gas and are analyzed by the residual gas analyzer 33. Through the use of photons in the same energy range as the operating radiation, the outgassing during operation can be simulated particularly well, so that a particularly accurate assessment of the current risk of contamination due to the residual gas components found and their partial pressures can be performed.
  • the intensity of the photon beam 44 or of the electron beam is adjusted so that no unwanted heating takes place.
  • any methods for inducing outgassing can be used as needed.
  • just as well in the lighting system 14 are operated with photons or in the projection system 20 with electrons or ions.
  • the electron gun 32 or the X-ray source 34 may be replaced by ion sources or plasma sources.
  • the electron gun 32 and the X-ray source 34 are also interchangeable.
  • electron guns, x-ray sources, ion sources and plasma sources may be provided in any number and combination to perform surface activations sequentially or simultaneously by bombardment with high energy photons or charged or uncharged particles.
  • surface activations sequentially or simultaneously by bombardment with high energy photons or charged or uncharged particles.
  • only one or more surfaces within the EUV lithography device 10 can be activated.
  • different activations can also be carried out on different surfaces.
  • FIG. 2 shows in a flow chart the sequence of a first embodiment of the method for measuring the outgassing.
  • different mass ranges for the residual gas constituents are determined (step 101) and different maximum partial pressures are set for these mass ranges (step 103).
  • the following mass ranges could be chosen: 45-100 amu, 101-150 amu, 151-200 amu.
  • Atoms, molecules or molecular fragments within a vacuum system with masses below 45 amu are usually volatile and are already detected in residual gas analyzes without induced outgassing. If necessary, you can also specify other areas for higher masses, eg 201-300 amu or higher.
  • ground regions could define, for example the following maximum partial pressures: l, 0- 10 -9 mbar for the range 45-100 amu, 5,0- 10 ⁇ 12 mbar for the range 101-150 amu and 5,0- 10 ' 13 mbar for the area 151-200 amu.
  • maximum partial pressures l, 0- 10 -9 mbar for the range 45-100 amu, 5,0- 10 ⁇ 12 mbar for the range 101-150 amu and 5,0- 10 ' 13 mbar for the area 151-200 amu.
  • the vacuum system for example that of an EUV lithography device, is pumped off at room temperature for a few hours until a sufficient vacuum has been reached in order to be able to use a residual gas analyzer.
  • EUV Lithography devices may take up to 10 hours or more.
  • a first analysis of the residual gas is carried out in this state (step 107). Possibly. the results are already so poor in this measurement that additional cleaning of the vacuum system appears necessary, for example if the maximum partial pressure is exceeded, in particular in the region with the lowest masses. To determine the partial pressure within a mass range, all partial pressures within this mass range are summed up.
  • a surface within the vacuum system eg an EUV lithography device, is selectively activated (step 109).
  • a preferred way of inducing outgassing is to activate surfaces within the vacuum systems, such as photons, electrons, or ionic plasma or ions, to transfer the low volatility substances from the surface to the gas phase.
  • Residual gas analysis are carried out (step 111), in which now also any low-volatility compounds, in particular for the contamination causative low volatility hydrocarbons, should be transferred to the gas phase and can be detected by the residual gas analysis.
  • step 111 Residual gas analysis
  • the partial pressure for each mass range can be determined and then compared with the specified maximum allowable partial pressures (step 113). The result of this comparison serves as a basis for deciding whether in the present example the EUV lithography device can be released for operation (step 115) or whether further purification is required. Possibly, depending on the mass range in which the maximum partial pressure has been exceeded, a different cleaning be performed.
  • FIG. 3 shows in a flow chart the sequence of a second embodiment of the method for measuring the outgassing.
  • a chemical compound is concretely identified as being particularly hazardous for contamination upon start-up (step 201) and then specifies a specific maximum permissible partial pressure for this chemical compound (step 203).
  • Such substance is within EUV lithography devices eg Fomblin.
  • the vacuum system such as an EUV lithography apparatus, is pumped off at room temperature (step 205) until a sufficient vacuum for the use of a residual gas analyzer is achieved. Subsequently, by targeted activation of a surface within the vacuum system, outgassing even of compounds of low volatility is induced (step 207) and the residual gas by taking up a
  • Mass spectrum analyzed (step 209).
  • the mass spectrum determines the intensity of the peaks that can be assigned to the chemical compound (step 211).
  • these are the peaks at 68, 100, 119, 101, 150, 151 amu.
  • the partial pressures corresponding to the peak intensities are summed and compared with the specified specific maximum partial pressure (step 213).
  • one can also limit oneself to the highest intensity peaks.
  • Fomblin one would e.g. choose the four peaks at 68, 119, 100 and 150 amu.
  • the EUV lithography apparatus may be put into operation in the present case or it must be additionally cleaned (step 215).
  • Automation can be the activation, the measurement and / or their evaluation of a Control unit, such as a computer to be adopted.
  • a Control unit such as a computer to be adopted.
  • a set of parameters such as mass ranges or specific mass peaks
  • these EUV lithography apparatuses can be estimated according to a uniform scale with regard to the specific risk of contamination.
  • the determination of outgassing rates in future lithography systems can also be facilitated by the proposed method.
  • FIG. 4 shows a further preferred embodiment of the method for measuring the outgassing.
  • the surface of a replacement part is activated in a previously described manner within a test setup in the form of a vacuum system provided specifically for this purpose (step 301).
  • a residual gas analysis in the form already described is carried out within the experimental setup (step 303). If there is a positive result in the residual gas analysis that previously defined limit values for the
  • this so-tested spare part can be installed in an EUV lithography device (step 305).
  • the outgassing is again measured within the EUV lithography device.
  • a surface within the EUV lithography device is activated (step 307) and a residual gas analysis is carried out within the EUV lithography device (step 309). If the result of the residual gas analysis is positive, the operation of the EUV lithography device can be resumed after the replacement part has been installed (step 311).
  • the spare part should be cleaned again or another spare part should be selected. If necessary, it is necessary to choose a spare part from a ausgasgasmermeren material.
  • the spare part may be any component, such as. As optical elements or cables or vacuum components. These elements can be replaced or repaired or completely newly introduced into the EUV lithography device.
  • a Residual gas analysis performed after activation of the surface, but also before the outgassing preferably by activating the surface and performing a residual gas analysis measured.
  • the method described here for measuring the outgassing can be carried out both before the first startup of an EUV lithography device and during breaks after maintenance, repair or modification work by introducing new components.
  • surfaces are activated which may be exposed to stray light during operation. Because there is the highest risk that there will be unforeseen outgassing during operation. Otherwise, these outgassings could have a contaminating effect on the optical elements.
  • a measurement setup 50 as e.g. 4 can be used in the method described above with reference to FIG. 4 for measuring the outgassing of components.
  • a stimulation unit 52 for activating the surface of a component 55 and any residual gas analyzer 53 are provided in a vacuum chamber 51.
  • the stimulation unit 52 may be an electron source, an ion source, a photon source or a plasma source, wherein multiple sources, also of different types, may be combined with each other.
  • the choice of the source depends i.a. from the areal extent, intensity and energy of the desired surface activation.
  • the residual gas atmosphere within the vacuum chamber 51 is analyzed prior to the introduction of the component 55 in order to determine any outgassing of the component 55 via differential measurements. Also prior to surface activation, the residual gas atmosphere should be analyzed to see if component 55 is not already outgassing without surface activation.
  • a sufficiently good vacuum must be set in order to be able to operate the residual gas analyzer 53.
  • Many residual gas analyzers require a vacuum in the range of about 10 "5 to 10 -7 mbar.
  • the component 55 is held by a manipulatable holder 54, which allows the component 55 to be displaced and / or rotated or tilted in the vacuum chamber 51 in order to be able to activate any desired surfaces of the component.
  • the now adjusting residual gas atmosphere is analyzed again in order to determine whether outgassing has taken place and to what extent. For example, one can refer to the procedures described above in order to Define thresholds that should not be exceeded, so that the component 55 can be released for installation in an EUV lithography device or one of its components. After installation, the outgassing should preferably be checked again in the manner already described.
  • the process of measuring the outgassing can also be carried out in a vacuum system specially provided for this purpose, in which the outgassing of components is induced as described above. This is useful, for example, if the extent of the outgassing is still completely unknown or if excessive outgassing is feared which, if instantly installed, would cause excessive and poorly removable contamination within, for example, an EUV lithography apparatus or its projection or lighting system.

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Messung der Ausgasung in EUV-Vakuumsystemen, insbesondere in EUV-Lithographievorrichtungen, durch Analyse des Restgases, bei dem vor der Analyse des Restgases die Ausgasung induziert wird. Es hat sich herausgestellt, dass gerade auch schwerflüchtige Kohlenwasserstoffe einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die Kontamination der optischen Komponenten (15, 16, 18, 19) bei Betriebsaufnahme einer EUV-Lithographievorrichtung (10) haben, sie aber bei herkömmlichen Verfahren nicht detektiert werden. Durch Induzierung von Ausgasung für die Restgasanalyse mit Hilfe einer Stimulierungseinheit (32, 34) zur Oberflächenaktivierung wird erreicht, dass auch schwerflüchtige Kohlenwasserstoffe in einer Konzentration im Restgas vorliegen, die über der Nachweisgrenze üblicher Restgasanalysatoren (31, 33) liegt. Dadurch wird erreicht, dass viel genauer prognostiziert werden kann, ob der Innenraum einer EUV-Lithographievorrichtung (10) rein genug ist, um den Betrieb aufnehmen zu können, ohne eine zu hohe Kontamination befürchten zu müssen. Somit wird effektiv eine höhere Sensitivität der Restgasanalyse erreicht.

Description

Verfahren zur Messung der Ausgasunq sowie EUV-Lithoqraphievorrichtunq und Messaufbau
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung der Ausgasung in EUV-Lithographievorrichtungen. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine EUV- Lithographievorrichtung sowie auf ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem, insbesondere für eine EUV-Lithographievorrichtung. Außerdem bezieht sich die Erfindung - auf einen Messaufbau zur Messung der Ausgasung von Bauteilen durch Analyse des
Restgases und ein Verfahren zur Messung der Ausgasung von Bauteilen durch Analyse des Restgases.
Hintergrund und Stand der Technik
In EUV-Lithographievorrichtungen werden zur Lithographie von Halbleiterbauelementen reflektive optische Elemente für den extremen ultravioletten (EUV) und weichen Röntgenwellenlängenbereich (z.B. Wellenlängen zwischen ca. 5 nm und 20 nm) wie etwa Photomasken oder Multilayerspiegel eingesetzt. Da EUV-Lithographievorrichtungen in der Regel mehrere reflektive optische Elemente aufweisen, müssen diese eine möglichst hohe Reflektivität aufweisen, um eine hinreichend hohe Gesamtreflektivität sicherzustellen. Die Reflektivität und die Lebensdauer der reflektiven optischen Elemente kann durch Kontamination der optisch genutzten reflektiven Fläche der reflektiven optischen Elemente, die aufgrund der kurzwelligen Bestrahlung zusammen mit Restgasen in der Betriebsatmosphäre entsteht, reduziert werden. Da üblicherweise in einer EUV- Lithographievorrichtung mehrere reflektive optische Elemente hintereinander angeordnet sind, wirken sich auch schon geringere Kontaminationen auf jedem einzelnen reflektiven optischen Element in größerem Maße auf die Gesamtreflektivität aus.
Um zu entscheiden, ob eine EUV-Lithographievorrichtung in Betrieb genommen werden kann, wird unter anderem die Ausgasung durch Restgasanalyse gemessen. Dazu wird üblicherweise die EUV-Lithographievorrichtung mehrere Stunden lang bei Raumtemperatur abgepumpt, bis ein hinreichendes Vakuum für die Verwendung handelsüblicher Restgasanalysatoren erreicht ist, und dann die Restgasanalyse ebenfalls bei Raumtemperatur durchgeführt. Diese Vorgehensweise ist insbesondere bei EUV- Lithographievorrichtungen wichtig, die nicht ausgeheizt werden können, z.B. weil die geometrischen und optischen Toleranzen bei optischen Komponenten und deren Haltern so eng sind, dass schon das Ausheizen der EUV-Lithographievorrichtung sich negativ darauf auswirken würde, weil Grenztemperaturen der optischen Komponenten, insbesondere von Multilayerspiegeln, überschritten würden.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Messung der Ausgasung in E UV-Vakuumsystemen, insbesondere in EUV-Lithographievorrichtungen, durch Analyse des Restgases vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Messung der Ausgasung in EUV- Lithographievorrichtungen durch Analyse des Restgases gelöst, bei dem vor der Analyse des Restgases durch Aktivierung einer Oberfläche innerhalb der EUV-Vorrichtung die Ausgasung induziert wird.
Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es erlaubt, auch schwerflüchtige Verbindungen, insbesondere schwerflüchtige Kohlenwasserstoffe zu detektieren. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass gerade auch schwerflüchtige Kohlenwasserstoffe einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die Kontamination der optischen Komponenten bei Betriebsaufnahme einer EUV-Lithographievorrichtung haben, sie aber bei dem herkömmlichen Verfahren nicht detektiert werden. So wurden bisher aufgrund der Restgasanalyse EUV-Lithographievorrichtungen für den Betrieb freigegeben, die aber dennoch während des Belichtungsprozesses zu einer nicht-tolerierbaren Kontamination aufgrund von durch Photonen oder Sekundärelektronen induzierter Desorption von insbesondere schwerflüchtigen Kohlenwasserstoffen führten. Durch Induzierung von Ausgasung für die Restgasanalyse durch Oberflächenaktivierung wird erreicht, dass auch schwerflüchtige Kohlenwasserstoffe in einer Konzentration im Restgas vorliegen, die über der Nachweisgrenze üblicher Restgasanalysatoren liegt. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wird somit die Sensitivität der Restgasanalyse wirksam erhöht. Dadurch wird erreicht, dass viel genauer prognostiziert werden kann, ob der Innenraum einer EUV-Lithographievorrichtung rein genug ist, um den Betrieb aufnehmen zu können, ohne eine zu hohe Kontamination befürchten zu müssen.
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch eine EUV-Lithographievorrichtung, die eine
Elektronenquelle, lonenquelle, Photonenquelle oder Plasmaquelle als Stimulierungseinheit und einen Restgasanalysator aufweist, sowie durch ein Beleuchtungssystem, insbesondere für eine EUV-Lithographievorrichtung, das eine Elektronenquelle, lonenquelle, Photonenquelle oder Plasmaquelle als Stimulierungseinheit und einen Restgasanalysator aufweist, und durch ein Projektionssystem, insbesondere für eine EUV- Lithographievorrichtung, das eine Elektronenquelle, lonenquelle, Photonenquelle oder Plasmaquelle als Stimulierungseinheit und einen Restgasanalysator aufweist.
Damit ist es möglich, die Kontamination von schwerflüchtigen Verbindungen, die zur Kontamination beitragen können und die sich auf Oberflächen innerhalb der Vakuumsysteme abgeschieden haben, durch Aktivierung der Oberflächen in die Gasphase zu überführen und dann durch einen Restgasanalysator zu detektieren.
Außerdem wird die Erfindung durch einen Messaufbau zur Messung der Ausgasung von Bauteilen durch Analyse des Restgases gelöst, bei dem in einer Vakuumkammer eine Elektronenquelle, lonenquelle, Photonenquelle oder Plasmaquelle als Stimulierungseinheit und ein Restgasanalysator angeordnet sind, und durch ein Verfahren zur Messung der Ausgasung von Bauteilen durch Analyse des Restgases, bei dem in einer Vakuumkammer eine Oberfläche eines Bauteils aktiviert wird, um Ausgasung zu induzieren, und das Restgas in der Vakuumkammer analysiert wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die vorliegende Erfindung soll unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dazu zeigen
Figur 1 schematisch eine Ausführungsform einer EUV-Lithographievorrichtung mit einem Beleuchtungssystem und einem Projektionssystem;
Figur 2 ein Flussdiagramm zu einer ersten Ausführungsform des Verfahrens zur Messung der Ausgasung;
Figur 3 ein Flussdiagramm zu einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens zur Messung der Ausgasung; Figur 4 ein Flussdiagramm zu einer dritten Ausführungsform des Verfahrens zur Messung der Ausgasung; und
Figur 5 schematisch eine Ausführungsform eines Messaufbaus.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
In Figur 1 ist schematisch eine EUV-Lithographievorrichtung 10 dargestellt. Wesentliche Komponenten sind das Strahlformungssystem 11 , das Beleuchtungssystem 14, die Photomaske 17 und das Projektionssystem 20. Die EUV-Lithographievorrichtung 10 wird unter Vakuumbedingungen betrieben, damit die EUV-Strahlung in ihrem Inneren möglichst wenig absorbiert wird. In diesem Sinne kann die EUV-Lithographievorrichtung 10 auch als EUV-Vakuumsystem aufgefasst werden. Das Vakuumsystem kann auch unterteilt sein. Dazu können einzelne Komponenten wie z.B. das Beleuchtungssystem 14 und das Projektionssystem 20 oder auch das Strahlformungssystem 11 als voneinander zumindest so weit unabhängige Vakuumsysteme ausgestaltet sein, dass das Vakuum an die in unterschiedlichen Komponenten ggf. unterschiedlichen Bedingungen angepasst werden kann. Die Unterteilung in Hinblick auf das Vakuum kann außerdem ein schnelleres Abpumpen der EUV-Lithographievorrichtung zu Beginn der Betriebsaufnahme erlauben.
Als Strahlungsquelle 12 kann beispielsweise eine Plasmaquelle oder auch ein Synchrotron dienen. Die austretende Strahlung im Wellenlängenbereich von etwa 5 nm bis 20 nm wird zunächst im Kollimator 13b gebündelt. Außerdem wird mit Hilfe eines Monochromators 13a durch Variation des Einfallswinkels die gewünschte Betriebswellenlänge herausgefiltert. Im genannten Wellenlängenbereich sind der Kollimator 13b und der Monochromator 13a üblicherweise als reflektive optische Elemente ausgebildet. Kollimatoren sind häufig schalenförmig ausgebildete reflektive optische Elemente, um einen fokussierenden bzw. kollimierenden Effekt zu erreichen. An der konkaven Fläche findet die Reflexion der Strahlung statt, wobei zur Reflexion häufig kein Multilayersystem auf der konkaven Fläche verwendet wird, da ein möglichst breiter Wellenlängenbereich reflektiert werden soll. Das Herausfiltern eines schmalen Wellenlängenbandes durch Reflexion geschieht am Monochromator, oft mit Hilfe einer Gitterstruktur oder eines Multilayersystems.
Der im Strahlformungssystem 11 in Hinblick auf Wellenlänge und räumliche Verteilung aufbereitete Betriebsstrahl wird dann in das Beleuchtungssystem 14 eingeführt. Im in Figur 1 dargestellten Beispiel weist das Beleuchtungssystem 14 zwei Spiegel 15, 16 auf. Die Spiegel 15, 16 leiten den Strahl auf die Photomaske 17, die die Struktur aufweist, die auf den Wafer 21 abgebildet werden soll. Bei der Photomaske 17 handelt es sich ebenfalls um ein reflektives optisches Element für den EUV- und weichen Wellenlängenbereich, das je nach Herstellungsprozess ausgewechselt wird. Mit Hilfe des Projektionssystems 20 wird der von der Photomaske 17 reflektierte Strahl auf den Wafer 21 projiziert und dadurch die Struktur der Photomaske auf ihn abgebildet. Das Projektionssystem 20 weist im dargestellten Beispiel zwei Spiegel 18, 19 auf. Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl das Projektionssystem 20 als auch das Beleuchtungssystem 14 jeweils nur einen oder auch drei, vier, fünf und mehr Spiegel aufweisen können.
Die EUV- oder weiche Röntgenstrahlung selbst, bzw. die durch die Bestrahlung generierten Photo- bzw. Sekundärelektronen, führt schon in einem geringen Umfang zum Aufspalten von Kohlenwasserstoffverbindungen, insbesondere auch von schwerflüchtigen Kohlenwasserstoffverbindungen, in kleinere kohlenstoffhaltige Moleküle , die sich als Kontamination auf der optisch genutzten Fläche der reflektiven optischen Elemente ablagern können und dadurch deren Reflektivität verringern. Aufgrund dieser Prozesse kann die Strahlungsquelle 12 selbst als Stimulierungseinheit unter Verwendung von Photonen und/oder Sekundärelektronen eingesetzt werden.
Die in Figur 1 dargestellte EUV-Üthographievorrichtung 10 weist sowohl im
Beleuchtungssystem 14 als auch im Projektionssystem 20 eine Stimulierungseinheit 32, 34 und einen Restgasanalysator 31 , 33 auf, um vor Betriebsaufnahme mit Hilfe der Stimulierungseinheiten 32, 34 Ausgasung innerhalb des Beleuchtungssystem 14 bzw. des Projektionssystem 20 zu induzieren und eine umfassendere Restgasanalyse auch auf schwerflüchtige Kohlenwasserstoffe hin durchzuführen. Denn auch schon geringe Mengen schwerflüchtiger Kohlenwasserstoffe sind in der Lage, die Reflektivität der optischen Elemente wie etwa der Spiegel 15, 16, 18, 19 zu beeinträchtigen, wenn sie durch Streulicht in die Gasphase übergehen und sich auf den optischen Elementen abscheiden. Die Zunahme der kontaminierenden Substanzen in der Gasphase während der ersten Stunden der Bestrahlung mit EUV- oder weicher Röntgenstrahlung in einer neuen EUV- Lithographievorrichtung, ausgelöst durch direkte oder indirekte Bestrahlung von Vakuumkomponenten, kontaminiert die optischen Elemente mit Kohlenstoffschichten, wodurch deren Reflektivität sinkt.
Zur Induzierung der Ausgasung bieten sich das Bestrahlen mit höherenergetischer elektromagnetischer Strahlung, oder auch der Beschuss mit geladenen oder neutralen Teilchen an, u.a. auch durch Einbringen eines Plasmas. Bei Bedarf können unterschiedliche Methoden zur Induzierung der Ausgasung auch miteinander kombiniert werden und gleichzeitig oder nacheinander ausgeführt werden. Durch das Bestrahlen mit Photonen beliebiger Wellenlänge und/oder Beschießen größerer Oberflächen innerhalb einer Vakuumkammer oder gezielt an Stellen, an denen keine Beeinträchtigung bereits eingebauter Komponenten zu befürchten ist, wird den an der Oberfläche vorhandenen Molekülen Energie zugeführt, die zu einer Desorption auch schwerflüchtiger Verbindungen führt, so dass sie sich in der Restgasatmosphäre soweit anreichern, dass sie von Restgasanalysatoren nachgewiesen werden können. Dabei können Restgasanalysatoren in beliebiger Anzahl und unterschiedlichster Art eingesetzt werden, u.a. mit einem Quadrupolmagneten als Massenfilter, auf der Basis eines Zyklotrons oder eines Resonatorrings und viele mehr.
Vorteilhaft ist die gezielte Stimulierung von Kontaminanten in der Nähe von optischen Komponenten, da diese Bereiche während des Belichtungsprozesses durch auftretendes Streulicht und Sekundärelektronen besonders gefährdet sind. Besonders bevorzugt ist die Stimulierung durch Bestrahlung mit Photonen im EUV- oder weichen Röntgenwellenlängenbereich, um möglichst realistische Ausgasbedingungen zu erreichen, oder durch das Abtasten von Oberflächen mit einem Elektronenstrahl, um schwerflüchtige Kontaminanten von der Oberfläche abzulösen und in die Gasphase zu überführen. Dies kann mit einem Elektronenstrahl zielgerichtet und lokal begrenzt mit hoher Präzision durchgeführt werden. Statt eines Elektrostrahls ist auch ein lonenstrahl geeignet. Da durch die Stimulierung auch schwerflüchtige Kontaminanten in die Gasphase überführt werden, wird die Nachweisempfindlichkeit der Restgasanalyse um ein Vielfaches erhöht und die Messung der Ausgasung entsprechend verbessert.
Im in Figur 1 dargestellten Beispiel wird die Ausgasung im Beleuchtungssystem 14 mit Hilfe von Elektronen 42 induziert. Im Projektionssystem 20 werden Photonen 44 im EUV- bis weichen Röntgenwellenlängenbereich eingesetzt. Bei beiden Varianten ist vorgesehen, eine bestimmte Fläche gezielt zu aktivieren.
Im Beleuchtungssystem 14 ist die Elektronenkanone 32 so angeordnet, dass gezielt eine Fläche am Rand des Spiegels 15 aktiviert wird, wie etwa eine Oberfläche des Spiegelhalters (nicht im Detail dargestellt). Der Restgasanalysator 31 ist derart angeordnet, dass sein Messkopf sich möglichst nah an der Stelle befindet, an der der Elektronenstrahl 42 auf die Oberfläche trifft, um möglichst alle Teilchen 41 , die aufgrund der durch die Elektronen eingetragenen Energie desorbieren und in die Gasphase übergehen, vom Restgasanalysator 31 zu erfassen. Teilweise werden insbesondere längerkettige Moleküle auch in kleinere Teile aufgespalten. Außerdem wurde bei der Anordnung beachtet, dass weder die Elektronenkanone 32 noch der Restgasanalysator 31 bei Betrieb der EUV- Lithographievorrichtung 10 in den Strahlengang hineinragen. Ein Vorteil der Verwendung von Elektronen besteht darin, dass man mit Hilfe von elektromagnetischen Feldern die Elektronen sehr genau auf beliebige Flächen auch nur geringer Größe fokussieren kann. So könnte man innerhalb des Beleuchtungssystems an so gut wie allen Stellen stichprobenartig die Oberfläche aktivieren und dadurch lokal Ausgasung induzieren und das sich ergebende Restgas auf schwerflüchtige Verbindungen, die zur Kontamination beitragen könnten, untersuchen. Bevorzugt werden dabei Oberflächen aktiviert, die während des Betriebes der EUV-Lithographievorrichtung 10 Streustrahlung ausgesetzt sind, wie in Figur 1 beispielhaft gezeigt. Es können aber auch Oberflächen aktiviert werden, die während des Betriebes direkter oder keiner Strahlung ausgesetzt sind. Die Elektronenkanone 32 kann auch durch eine lonenquelle ersetzt werden.
Im Projektionssystem 20 hingegen wird im in Figur 1 dargestellten Beispiel zur Oberflächenaktivierung mit einer EUV- bzw. weichen Röntgenquelle 34 gearbeitet, um großflächiger eine Fläche der Seitenwand der Vakuumkammer des Projektionssystems 20 zu aktivieren und die dort abgelagerten schwerflüchtigen Verbindungen zu desorbieren. Die Photonen 44 führen wegen ihrer nicht unbeachtlichen Energie nicht nur zu einer Desorption, sondern auch zu einer Aufspaltung insbesondere längerkettiger Moleküle in kleinere Einheiten, die ebenfalls zu den Komponenten 43 des sich ergebenden Restgases gehören und vom Restgasanalysator 33 analysiert werden. Durch die Verwendung von Photonen im selben Energiebereich wie die Betriebsstrahlung kann besonders gut die Ausgasung bei Betriebsaufnahme simuliert werden, so dass eine besonders genaue Einschätzung der aktuellen Kontaminationsgefahr aufgrund der aufgefundenen Restgaskomponenten und ihrer Partialdrücke durchgeführt werden kann.
Bei EUV-Lithographievorrichtungen, die geringe Wärmetoleranzen haben und beispielsweise nicht ausgeheizt werden können, wird die Intensität des Photonenstrahls 44 bzw., des Elektronenstrahls so eingestellt, dass keine ungewollte Erwärmung erfolgt.
Es sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich nicht nur im Beleuchtungssystem 14 oder im Projektionssystem 20 beliebige Methoden zur Induzierung von Ausgasung je nach Bedarf eingesetzt werden können. Insbesondere kann ebenso gut im Beleuchtungssystem 14 mit Photonen oder im Projektionssystem 20 mit Elektronen oder Ionen gearbeitet werden. Ebenso kann man die zu aktivierenden Oberflächen auch einem Plasma oder dem Beschuss mit neutralen Teilchen aussetzen und mehrere Methoden zu Induzierung von Ausgasung auch miteinander kombinieren. Zu diesem Zweck können die Elektronenkanone 32 oder die Röntgenquelle 34 durch lonenquellen oder Plasmaquellen ersetzt werden. Die Elektronenkanone 32 und die Röntgenquelle 34 sind ebenfalls gegeneinander austauschbar. Außerdem können Elektronenkanonen, Röntgenquellen, lonenquellen und Plasmaquellen in beliebiger Anzahl und Kombination vorgesehen sein, um Oberflächenaktivierungen hintereinander oder gleichzeitig durch Beschuss mit hochenergetischen Photonen oder geladenen oder ungeladenen Teilchen durchzuführen. Dabei können nur eine oder auch mehrere Oberflächen innerhalb der EUV- Lithographievorrichtung 10 aktiviert werden. Je nach Gegebenheiten innerhalb der konkreten EUV-Lithographievorrichtung 10 können dabei auch an unterschiedlichen Oberflächen unterschiedliche Aktivierungen durchgeführt werden.
In Figur 2 ist in einem Flussdiagramm der Ablauf einer ersten Ausführungsform des Verfahrens zur Messung der Ausgasung dargestellt. Zunächst werden verschiedene Massenbereiche für die Restgasbestandteile festgelegt (Schritt 101) und für diese Massenbereiche unterschiedliche maximale Partialdrücke festgelegt (Schritt 103). Beispielsweise könnten folgende Massenbereiche gewählt werden: 45-100 amu, 101-150 amu, 151-200 amu. Atome, Moleküle oder Molekülbruchstücke innerhalb eines Vakuumsystems mit Massen unterhalb von 45 amu sind in der Regel flüchtig und werden bereits bei Restgasanalysen ohne induzierte Ausgasung erfasst. Bei Bedarf kann man auch weitere Bereiche für höhere Massen, z.B. 201-300 amu oder höher festlegen. In den genannten Massenbereichen könnte man z.B. folgende maximalen Partialdrücke festlegen: l,0- 10~9mbar für den Bereich 45-100 amu, 5,0- 10~12mbar für den Bereich 101-150 amu und 5,0- 10'13mbar für den Bereich 151-200 amu. Hier wurde insbesondere berücksichtigt, dass die Empfindlichkeit üblicher Restgasanalysatoren, die meist auf Massenspektrometern basieren, exponentiell mit steigenden Massen abnimmt. Die konkreten Massenbereiche und maximalen Partialdrücke für eine bestimmte Vakuumumgebung ermittelt man am besten experimentell in vorbereitenden Tests.
In einem folgenden Schritt 105 pumpt man das Vakuumsystem, z.B. das einer EUV- Lithographievorrichtung bei Raumtemperatur über einige Stunden ab, bis ein hinreichendes Vakuum erreicht ist, um einen Restgasanalysator einsetzen zu können. Bei EUV- Lithographievorrichtungen kann dies bis zu 10 h oder länger dauern. Um eine erste Einschätzung des Restgases und der erfolgten Ausgasung zu erhalten, wird in diesem Zustand eine erste Analyse des Restgases durchgeführt (Schritt 107). Ggf. sind die Ergebnisse bereits bei dieser Messung so schlecht, dass eine zusätzliche Reinigung des Vakuumsystems geboten erscheint, wenn z.B. insbesondere im Bereich mit den niedrigsten Massen der maximale Partialdruck überschritten wird. Um den Partialdruck innerhalb eines Massenbereichs zu ermitteln, werden alle Partialdrücke innerhalb dieses Massenbereichs aufsummiert. Nach erfolgreicher erster Messung wird eine Oberfläche innerhalb des Vakuumsystems, z.B. einer EUV-Lithographievorrichtung gezielt aktiviert (Schritt 109). Eine bevorzugte Möglichkeit der Induzierung von Ausgasung besteht in der Aktivierung von Oberflächen innerhalb der Vakuumsysteme, z.B. durch Photonen, Elektronen oder lonenplasma bzw. Ionen, um die schwerflüchtigen Substanzen von der Oberfläche in die Gasphase zu überführen.
Nach der Induzierung der Ausgasung durch Oberflächenaktivierung kann die zweite
Restgasanalyse durchgeführt werden (Schritt 111), bei der nun auch eventuell vorhandene schwerflüchtige Verbindungen, insbesondere für die Kontamination ursächliche schwerflüchtige Kohlenwasserstoffe, in die Gasphase übergegangen sein sollten und durch die Restgasanalyse nachgewiesen werden können. Durch Summation aller Partialdrücke innerhalb jeweils eines Massenbereichs, kann der Partialdruck für jeden Massenbereich ermittelt werden und dann mit den festgelegten maximal zulässigen Partialdrücken verglichen werden (Schritt 113). Das Ergebnis dieses Vergleichs dient als Entscheidungsgrundlage, ob im vorliegenden Beispiel die EUV-Lithographievorrichtung für den Betrieb freigegeben werden kann (Schritt 115) oder ob noch eine Reinigung durchgeführt werden muss. Eventuell kann je nachdem, in welchem Massenbereich der maximale Partialdruck überschritten wurde, eine unterschiedliche Reinigung durchgeführt werden.
In Figur 3 ist in einem Flussdiagramm der Ablauf einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens zur Messung der Ausgasung dargestellt. Im hier verfolgten Ansatz identifiziert man zunächst eine chemische Verbindung konkret als besonders gefährlich für eine Kontamination bei Betriebsaufnahme (Schritt 201) und legt dann einen spezifischen maximal zulässigen Partialdruck für diese chemische Verbindung fest (Schritt 203). Eine solche Substanz ist innerhalb von EUV-Lithographievorrichtungen z.B. Fomblin. Das Vakuumsystem wie etwa eine EUV-Lithographievorrichtung wird bei Raumtemperatur abgepumpt (Schritt 205) bis ein hinreichendes Vakuum für den Einsatz eines Restgasanalysators erreicht ist. Anschließend wird durch gezielte Aktivierung einer Oberfläche innerhalb des Vakuumsystems eine Ausgasung auch schwerflüchtiger Verbindungen induziert (Schritt 207) und das Restgas durch Aufnahme eines
Massenspektrums analysiert (Schritt 209). Im Massenspektrum wird die Intensität der Peaks ermittelt, die der chemischen Verbindung zugeordnet werden können (Schritt 211). Im Fall von beispielsweise Fomblin, einer Verbindung, die in Vakuumpumpen als Schmiermittel eingesetzt wird, sind dies die Peaks bei 68, 100, 119, 101 , 150, 151 amu. Die den Peakintensitäten entsprechenden Partialdrücke werden aufsummiert und mit dem festgelegten spezifischen maximalen Partialdruck verglichen (Schritt 213). Um den Mess- und Auswerteaufwand zu reduzieren, kann man sich auch auf die intensitätsstärksten Peaks beschränken. Im Fall von Fomblin würde man z.B. die vier Peaks bei 68, 119, 100 und 150 amu wählen. Je nachdem, ob der maximale Partialdruck überschritten wird oder nicht, kann im vorliegenden die EUV-Lithographievorrichtung in Betrieb genommen werden oder muss sie zusätzliche gereinigt werden (Schritt 215).
Auch bei dieser Verfahrensvariante sei darauf hingewiesen, dass sowohl die Definition von für EUV-Optiken schädlichen Verbindungen als auch deren Partialdrücke in speziellen Bestrahlungstest der EUV-Optiken und den jeweiligen Umgebungsbedingungen experimentell bestimmt werden sollten.
Bei beiden hier beschriebenen beispielhaften Verfahrensabläufen gilt, dass insbesondere falls kleine Flächen lokal aktiviert werden, vorteilhafterweise die Aktivierung und die anschließende Messung stichprobenartig für unterschiedliche Stellen innerhalb des EUV- Vakuumsystems wiederholt wird, bevor eine Entscheidung über die Freigabe oder eine erneute Reinigung fällt. Insbesondere können Oberflächen bestimmter Vakuumkomponenten gezielt aktiviert werden, um über deren Verwendung in EUV- Lithographievorrichtungen zu entscheiden.
Die beiden hier beschriebenen Verfahrensabläufe können auch miteinander kombiniert werden. Durch die Wahl von bestimmten Massenbereichen oder bestimmter chemischer Verbindungen und ihrer intensitätsstärksten Peaks lässt sich einerseits der Mess- und Auswerteaufwand reduzieren und andererseits eine gewisse Standardisierung der Messung und damit auch eine weitestgehende Automatisierung erreichen. Im Rahmen einer
Automatisierung können die Aktivierung, die Messung und/oder deren Auswertung von einer Steuereinheit, wie etwa einem Computer übernommen werden. Sobald man für eine bestimmte Art z.B. einer EUV-Lithographievorrichtung in einer bestimmten Betriebsumgebung einen Satz von Parametern, wie Massenbereiche oder bestimmte Massenpeaks, lassen sich diese EUV-Lithographievorrichtungen nach einem einheitlichen Maßstab in Hinblick auf die konkreten Kontaminationsgefahr einschätzen. Auch die Festlegung von Ausgasraten in zukünftigen Lithographiesystemen lässt sich durch das vorgeschlagene Verfahren erleichtern.
In Figur 4 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zur Messung der Ausgasung dargestellt. Im Rahmen einer vorbereitenden Messung wird innerhalb eines Versuchsaufbaus in Form eines eigens dafür zur Verfügung gestellten Vakuumsystems die Oberfläche eines Ersatzteils in einer zuvor beschriebenen Art und Weise aktiviert (Schritt 301). Daraufhin wird innerhalb des Versuchsaufbaus eine Restgasanalyse in bereits beschriebener Form durchgeführt (Schritt 303). Falls sich bei der Restgasanalyse ein dahingehend positives Ergebnis einstellt, dass zuvor definierte Grenzwerte für die
Globalsausgasung, die Ausgasung in bestimmten Massenbereichen oder die Ausgasung bestimmter chemischer Verbindungen nicht überschritten werden, kann dieses so geprüfte Ersatzteil in eine EUV-Lithographievorrichtung eingebaut werden (Schritt 305). Nachdem das zuvor geprüfte Ersatzteil in die EUV-Lithographievorrichtung eingebaut wurde, wird innerhalb der EUV-Lithographievorrichtung erneut die Ausgasung gemessen. Dazu wird eine Oberfläche innerhalb der EUV-Lithographievorrichtung aktiviert (Schritt 307) und innerhalb der EUV-Lithographievorrichtung eine Restgasanalyse durchgeführt (Schritt 309). Fällt das Ergebnis der Restgasanalyse positiv aus, kann der Betrieb der EUV- Lithographievorrichtung nach Einbau des Ersatzteiles wieder aufgenommen werden (Schritt 311 ).
Falls die Restgasanalyse negativ ausfällt, sind zusätzliche Reinigungsschritte notwendig. Auch bei negativem Ergebnis der Restgasanalyse innerhalb des Versuchsaufbaus sollte das Ersatzteil erneut gereinigt werden bzw. ein anderes Ersatzteil gewählt werden. Gegebenenfalls ist notwendig, ein Ersatzteil aus einem ausgasärmeren Material zu wählen. Bei dem Ersatzteil kann es sich um ein beliebiges Bauteil handeln, wie z. B. optische Elemente oder Kabel oder Vakuumkomponenten. Dabei können diese Elemente ausgetauscht oder repariert oder ganz neu in die EUV-Lithographievorrichtung eingebracht worden sein.
Besonders bevorzugt wird nicht nur nach Veränderung von Bauteilen innerhalb der EUV- Lithographievorrichtung im Rahmen von Wartung, Reparatur oder Einbau eine Restgasanalyse nach Aktivierung der Oberfläche durchgeführt, sondern auch schon vorher die Ausgasung bevorzugt durch Aktivieren der Oberfläche und Durchführen einer Restgasanalyse gemessen. Durch Vergleich der Messungen vor und nach der Veränderung lässt sich der Einfluss durch die eingeführte Änderung besser beurteilen. Das hier beschriebene Verfahren zur Messung der Ausgasung lässt sich sowohl vor der ersten Inbetriebnahme einer EUV-Lithographievorrichtung durchführen wie auch in Betriebspausen nach Wartungs-, Reparatur- oder Änderungsarbeiten durch Einführen neuer Bauteile. Bevorzugt werden dabei Flächen aktiviert, die während des Betriebes Streulicht ausgesetzt sein können. Denn dort ist die Gefahr am höchsten, dass es während des Betriebes zu unvorhergesehenen Ausgasungen kommt. Diese Ausgasungen könnten ansonsten einen kontaminierenden Effekt auf die optischen Elemente haben.
Ein Messaufbau 50, wie er z.B. in dem zuvor in Bezug auf Figur 4 beschriebenen Verfahren zur Messung der Ausgasung von Bauteilen verwendet werden kann, ist beispielhaft in Figur 5 dargestellt. In einer Vakuumkammer 51 sind eine Stimulierungseinheit 52 zur Aktivierung der Oberfläche eines Bauteils 55 sowie ein beliebiger Restgasanalysator 53 vorgesehen.
Bei der Stimulierungseinheit 52 kann es sich um eine Elektronenquelle, eine lonenquelle, eine Photonenquelle oder eine Plasmaquelle handeln, wobei auch mehrere Quellen, auch unterschiedlicher Art, miteinander kombiniert werden können. Die Wahl der Quelle hängt u.a. von der flächenmäßigen Ausdehnung, der Intensität und der Energie der gewünschten Oberflächenaktivierung ab.
Vorzugsweise wird die Restgasatmosphäre innerhalb der Vakuumkammer 51 bereits vor dem Einbringen des Bauteils 55 analysiert, um etwaige Ausgasungen des Bauteils 55 über Differenzmessungen festzustellen. Auch vor der Oberflächenaktivierung sollte die Restgasatmosphäre analysiert werden, um festzustellen, ob das Bauteil 55 nicht schon ohne Oberflächenaktivierung ausgast. Für die Restgasanalyse muss ein hinreichend gutes Vakuum eingestellt werden, um den Restgasanalysator 53 betreiben zu können. Viele Restgasanalysatoren benötigen ein Vakuum im Bereich von etwa 10"5 bis 10'7 mbar.
Das Bauteil 55 wird im in Figur 5 dargestellten Beispiel von einem manipulierbaren Halter 54 gehalten, der es erlaubt, das Bauteil 55 in der Vakuumkammer 51 zu verschieben und/oder zu drehen bzw. zu kippen, um möglichst beliebige Oberflächen des Bauteils aktivieren zu können. Nach der Oberflächenaktivierung mittels elektromagnetischer Strahlung, geladener oder neutraler Teilchen wird erneut die sich nun einstellende Restgasatmosphäre analysiert, um festzustellen, ob eine Ausgasung stattgefunden hat und in welchem Ausmaß. Dabei kann man z.B. auf die zuvor beschriebenen Vorgehensweisen zurückgreifen, um Schwellenwerte zu definieren, die nicht überschritten werden sollten, damit das Bauteil 55 für den Einbau in eine EUV-Lithographievorrichtung bzw. eine ihrer Komponenten freigegeben werden kann. Nach dem Einbau sollte vorzugsweise erneut in der bereits beschriebenen Weise die Ausgasung überprüft werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die drei exemplarisch beschriebenen Verfahrensabläufe anhand einer EUV-Lithographievorrichtung erläutert wurden, dass aber die Ausführungen ohne weiteres auf die Durchführung in einem Projektions- oder Belichtungssystem übertragen werden können. Für vorbereitende Messungen kann das Verfahren zur Messung der Ausgasung auch in einem eigens dafür zur Verfügung gestellten Vakuumsystem durchgeführt werden, in dem die Ausgasung von Bauteilen wie zuvor beschrieben induziert wird. Dies bietet sich z.B. an, wenn das Ausmaß der Ausgasung noch gänzlich unbekannt ist oder eine zu starke Ausgasung befürchtet wird, die bei sofortigem Einbau eine zu starke und schlecht entfernbare Kontamination innerhalb beispielsweise einer EUV- Lithographievorrichtung oder deren Projektions- oder Beleuchtungssystem verursachen würde.
Bezuqszeichen
10 EUV-Lithographievorrichtung
11 Strahlformungssystem
12 EUV-Strahlungsquelle
13a Monochromator
13b Kollimator
14 Beleuchtungssystem
15 erster Spiegel
16 zweiter Spiegel
17 Maske
18 dritter Spiegel
19 vierter Spiegel
20 Projektionssystem
21 Wafer
31 Restgasanalysator
32 Elektronenkanone
33 Restgasanalysator
34 Röntgenquelle
41 Restgasteilchen
42 Elektronen
43 Restgasteilchen
44 Photonen
50 Messstand
51 Vakuumkammer
52 Stimulierungseinheit
53 Restgasanalysator
54 Halter
55 Bauteil
101-1 15 Verfahrensschritte
201-215 Verfahrensschritte
301-311 Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Messung der Ausgasung in EUV-Lithographievorrichtungen durch Analyse des Restgases, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Analyse des Restgases die Ausgasung durch Aktivierung einer Oberfläche innerhalb der EUV-Lithographievorrichtung induziert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgasung durch Bestrahlen mit Photonen beliebiger Wellenlänge oder durch Beschuss mit geladenen oder ungeladenen Teilchen induziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgasung nacheinander oder gleichzeitig auf verschiedene Weisen induziert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor der induzierten Ausgasung ebenfalls das Restgas analysiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für unterschiedliche Massenbereiche der Restgasbestandteile unterschiedliche maximale Partialdrücke festgelegt werden und die gemessenen Partialdrücke damit verglichen werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für eine bestimmte chemische Verbindung ein maximaler Partialdruck festgelegt wird, ein Massenspektrum des Restgases aufgenommen wird, und die intensitätsstärksten Peaks des Massenspektrums, die der bestimmten chemischen Verbindung zugeordnet werden können, in Teilpartialdrücke umgerechnet und aufsummiert werden, um mit dem festgelegten maximalen Partialdruck verglichen zu werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung an einer Oberfläche durchgeführt wird, die während des Betriebes der EUV- Lithographievorrichtung Streustrahlung ausgesetzt ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es vor der Inbetriebnahme der EUV-Lithographievorrichtung durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es während einer Betriebspause durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach
Wechsel eines Teils der EUV-Lithographievorrichtung oder nach Einbau eines neuen Teils durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor Einbau des gewechselten oder neuen Teils an diesem an diesem Teil eine Restgasanalyse unter Aktivierung seiner Oberflächen durchgeführt wird.
12. EUV-Lithographievorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Elektronenquelle (32), lonenquelle, Photonenquelle (34) oder Plasmaquelle als Stimulierungseinheit und einen Restgasanalysaor (31 , 33) aufweist.
13. Beleuchtungssystem für eine EUV-Lithographievorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Elektronenquelle (32), lonenquelle, Photonenquelle (34) oder Plasmaquelle als Stimulierungseinheit (32) und einen Restgasanalysator (31) aufweist.
14. Projektionssystem für eine EUV-Lithographievorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Elektronenquelle (32), lonenquelle, Photonenquelle (34) oder Plasmaquelle als Stimulierungseinheit (34) und einen Restgasanalysator (33) aufweist.
15. Messaufbau zur Messung der Ausgasung von Bauteilen durch Analyse des Restgases, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Vakuumkammer (51) eine Elektronenquelle, lonenquelle, Photonenquelle oder Plasmaquelle als Stimulierungseinheit (52) und ein Restgasanalysator (53) angeordnet sind.
16. Verfahren zur Messung der Ausgasung von Bauteilen durch Analyse des Restgases, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Vakuumkammer eine Oberfläche eines Bauteils aktiviert wird, um Ausgasung zu induzieren, und das Restgas in der Vakuumkammer analysiert wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Restgas sowohl vor als auch nach der Oberflächenaktivierung analysiert wird.
PCT/EP2008/001643 2007-03-07 2008-03-03 Verfahren zur messung der ausgasung sowie euv-lithographievorrichtung und messaufbau Ceased WO2008107136A1 (de)

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