WO2023088630A1 - Verfahren zum abscheiden einer deckschicht, euv-lithographiesystem und optisches element - Google Patents

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WO2023088630A1
WO2023088630A1 PCT/EP2022/079099 EP2022079099W WO2023088630A1 WO 2023088630 A1 WO2023088630 A1 WO 2023088630A1 EP 2022079099 W EP2022079099 W EP 2022079099W WO 2023088630 A1 WO2023088630 A1 WO 2023088630A1
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euv lithography
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Dirk Ehm
Moritz Becker
Stefan Schmidt
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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    • G02B1/14—Protective coatings, e.g. hard coatings

Definitions

  • the invention relates to a method for depositing a cover layer on an optical element for reflecting EUV radiation, an EUV lithography system and an optical element for reflecting EUV radiation, which has a reflective coating and a cover layer applied to the reflective coating is.
  • an EUV lithography system is understood as meaning 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 (also referred to below as a reticle) used in such a projection exposure system, for inspecting one to be structured Semiconductor substrate (hereinafter also referred to as wafer) or a metrology system that is used to measure a projection exposure system for EUV Lithography or parts thereof, for example for measuring a projection optics, is used.
  • HIO hydrogen induced outgassing
  • the HIO products can be deposited in particular on the surfaces of optical elements for reflecting EUV radiation in the form of EUV mirrors, for example on a protective layer made of a metal, e.g. made of ruthenium.
  • HIO elements Sn, Zn, Si, P, Mg and F. It has been shown experimentally that the deposition rate on the surfaces of the EUV mirror is subject to a saturation process which can be described by a state of equilibrium between the deposition of HIO products and HIO cleaning, i.e. the detachment of HIO products. It has also been shown that the deposition of HIO products is greatest on metallic surfaces or on metallic materials, e.g. on the metallic protective layer described above.
  • DE102018218281 A1 describes an optical arrangement for EUV radiation that has at least one reflective optical element that has a base body with a coating that reflects EUV radiation and a screen that is spaced apart from a surface area of the base body that is to be protected.
  • the bezel is releasably attached to a carrier that is permanently connected to a mechanical component of the optical assembly.
  • WO2011020623A1 describes a reflective optical element for the EUV wavelength range, which includes a reflective surface with an uppermost layer.
  • the top layer has one or more organic silicon compounds.
  • the optical element can have a layer made of ruthenium and/or silicon nitride below the top layer.
  • a method for producing such a reflective optical element comprises the steps: introducing a reflective optical element with a reflective surface into a chamber, introducing a gas containing one or more organic silicon compounds; and subjecting the reflective surface to electromagnetic radiation and/or charged particles.
  • a coating chamber or a chamber of an EUV lithography device can be used as the chamber.
  • DE102017213172A1 discloses a method for applying a cover layer to a reflective coating of an optical element for reflecting EUV radiation by means of atomic layer deposition become.
  • the cover layer can be applied to a protective layer which has at least one metal, for example a noble metal, eg Ru.
  • the top layer can contain carbon, silicon, tin, titanium and/or zirconium.
  • the cover layer can have the silicon in the form of an oxide, a nitride, a carbide, an oxynitride and/or in the form of an oxycarbide.
  • the object of the invention is to specify a method for depositing a cover layer that counteracts the accumulation of contaminating substances without generating a significant loss of reflectivity, and to provide an EUV lithography system and an optical element with such a cover layer.
  • This object is achieved by a method of the type mentioned at the outset, comprising: depositing a cover layer containing phosphorus onto the optical element.
  • a cover layer is understood to mean the uppermost layer of a coating applied to the reflective optical element.
  • the cover layer has a surface that forms an interface to the area surrounding the optical element, for example an EUV mirror.
  • it is proposed to counteract the accumulation of HIO products on the surface of the optical element by depositing a stable cover layer containing phosphorus.
  • phosphorus itself is an HIO element, and its accumulation on the surface of an optical element should always be avoided.
  • the loss of reflectivity when phosphorus accumulates on the surface is therefore lower than the loss of reflectivity that occurs as a result of the accumulation of other HIO elements on the surface of the optical element.
  • the loss of reflectivity is also lower than the loss of reflectivity that is produced during the deposition of a cover layer made of silicon or of SiO2 in the chemically reduced state, as described in WO2011/020623 A1.
  • the reduced (elementary) state of the phosphorus of the cover layer is quickly reached during operation of the EUV lithography system, even if an oxide, e.g. P2O5, is initially formed when the EUV lithography system is ventilated.
  • top layer containing phosphorus prevents or at least slows down the accumulation of other HIO products on the surface of the top layer and thus the damage caused by the accumulation of these HIO products, prevents or at least limits greater reflectivity loss of the optical element.
  • a top layer containing elemental phosphorus prevents or at least slows down the accumulation of other HIO products on the surface of the top layer and thus the damage caused by the accumulation of these HIO products, prevents or at least limits greater reflectivity loss of the optical element.
  • Si or of Mg is limited by the presence of P on the surface of the optical element, and vice versa.
  • the presence of a large amount of phosphorus on the surface of the cover layer or in the cover layer can therefore counteract the accumulation of silicon and other HIO elements, eg Mg.
  • the phosphorus-containing cover layer has a phosphorus content of at least 95 at %, preferably at least 98 at %.
  • phosphorus and other HIO products accumulate on the surfaces of the reflecting optical elements during operation of an EUV lithography system, for example during exposure operation of an EUV lithography system.
  • the accumulation of phosphorus and other HIO products typically takes place under uncontrolled conditions, which leads to the formation of a top layer in the form of a mixed contamination layer that contains different HIO products or HIO elements and therefore leads to a considerable loss of reflectivity (see above).
  • a chemical analysis of the surfaces of EUV mirrors after their use in the operation of an EUV lithography system has shown that, in addition to P, e.g.
  • Sn, Zn, Mg, C and SiO2 have also accumulated on the surface.
  • the targeted deposition of a cover layer that has the high phosphorus content described above counteracts the accumulation of other HIO elements and thus the formation of such a contamination layer that has several HIO elements.
  • the top layer has a thickness of between 0.3 nm and 5 nm, preferably between 0.3 nm and 2.5 nm.
  • the reflectivity loss per nm thickness of the top layer is comparatively small and is about 0.25% per nm, based on the reflectivity without the presence of the top layer.
  • a top layer containing only elemental phosphorus and having a thickness of 2.5 nm is produced hence a reflectivity loss of the order of about 0.65% which can still be tolerated.
  • the thickness of the cover layer can also be greater and, for example, be 5 nm or more.
  • cover layer should not fall below a minimum thickness in order to ensure complete coverage of the surface with the cover layer, which is in the order of magnitude of a monolayer.
  • deposition of a cover layer with the thickness specified above can be carried out, for example, by atomic layer deposition, as is described in DE102017213172A1 cited at the outset, which is incorporated by reference in its entirety into the content of this application.
  • the cover layer is deposited onto a protective layer which has at least one metal, preferably at least one noble metal, in particular Ru.
  • the metallic protective layer can be, in particular, a ruthenium layer which, because of its catalytic effect, is particularly susceptible to the accumulation of HIO elements.
  • the protective layer or possibly a protective layer system with a number of protective layers is applied to a reflective coating which usually has a number of alternating layers with an alternating high and low real part of the refractive index.
  • the material of the layers depends on the operating wavelength of the EUV lithography system. At an operating wavelength of 13.5 nm, the materials are typically Si and Mo.
  • the optical element is arranged in an interior space of a housing of an EUV lithography system when the cover layer is deposited.
  • the covering layer is deposited in situ, ie on an optical element integrated in the EUV lithography system.
  • the housing in which the optical element is arranged can be, for example, a housing of an EUV light source, a housing of an illumination system or a housing of a projection system of an EUV lithography system in the form of an EUV lithography system.
  • the housing can also be an enclosure that surrounds the beam path of the EUV lithography system in order to keep contaminating substances as far away from the surfaces of the optical elements as possible, or a main housing of the EUV lithography system in which the other housings are integrated.
  • the top layer deposited in situ For the lowest possible loss of reflectivity, however, it is favorable or necessary for the top layer deposited in situ to have the largest possible proportion of phosphorus, which is in the range of values specified further above. Such a high proportion of phosphorus in the cover layer does not occur by itself in a conventional EUV lithography system; rather, it is necessary to take measures that enable the cover layer containing phosphorus to be deposited in a targeted manner in situ.
  • At least one gas containing phosphorus is supplied to the interior via at least one gas inlet in order to deposit the covering layer.
  • the gas containing phosphorus which is supplied to the interior, is typically deposited on the surface of the optical element in the form of a cover layer, without additional measures being necessary, for example the generation of a (hydrogen) plasma.
  • the supply of the phosphorus-containing gas via the gas inlet can be maintained for a predetermined period of time (deposition time) until a stable phosphorus cover layer has formed on the surface.
  • the amount or the mass flow of the phosphorus-containing gas can be controlled or, if necessary, regulated in order to deposit a cover layer with the desired thickness.
  • the phosphorus-containing gas can be supplied when EUV radiation is present in the EUV lithography system, as is the case, for example, in exposure mode, but it is also possible for the phosphorus-containing gas to be supplied during a break in operation, in which no EUV radiation is present in the interior.
  • the phosphorus may be present in the gas in the form of virtually any volatile phosphorus compound, for example phosphine (PH3).
  • the phosphorus-containing gas is admixed with at least one flushing gas, in particular molecular hydrogen, before the phosphorus-containing gas is fed to the interior via the at least one gas inlet.
  • the phosphorus-containing gas is mixed with a purge gas, typically hydrogen, and the mixture is fed into the interior.
  • a purge gas typically hydrogen
  • the gas containing phosphorus is typically supplied globally, ie for the entire EUV lithography system, and the gas containing phosphorus is distributed over the entire EUV lithography system together with the flushing gas.
  • the proportion or the partial pressure of the phosphorus-containing gas in the gas mixture is generally significantly smaller than the hydrogen partial pressure.
  • the hydrogen partial pressure in the interior is typically around 10′ 2 mbar.
  • the supplied phosphorus in the interior has a partial pressure of at least 10′ 6 mbar, preferably at least 10′ 3 mbar.
  • a phosphorus partial pressure of 10' 6 mbar the growth of a monolayer of phosphorus takes about 1 second. With correspondingly higher partial pressures, the surface is quickly saturated with the phosphor cover layer.
  • a plurality of gas inlets for supplying the phosphorus-containing gas at different positions within the EUV lithography system.
  • a respective gas inlet is placed in the vicinity of a respective reflective optical element or group of reflective optical elements on the surface of which the cap layer is to be deposited.
  • phosphorus is released or outgassed from at least one phosphorus source which is arranged outside of the interior space or in the interior space and is preferably arranged in the vicinity of the surface of the optical element.
  • phosphorus-outgassing components are usually present in an EUV lithography system, but the amount of phosphorus that is outgassed by these components is not sufficient to deposit a phosphor cover layer on the optical elements, rather it forms it usually the contamination layer described above, which has several different HIO elements.
  • the phosphorus source has a quantity of phosphorus that is so large that the supply of phosphorus is not exhausted during the lifetime of the EUV lithography system even if a phosphorus-containing cover layer is deposited several times on the surface of a respective optical element .
  • the phosphorus source preferably has at least one surface with a phosphorus content of at least 95 at %, in particular at least 98 at %. It is favorable if the phosphorus source provides the phosphorus with a high degree of purity in order to avoid outgassing of other contaminating substances into the interior.
  • the size of the phosphorus source is adapted to the location of its positioning or to the plasma conditions prevailing at this location.
  • the phosphorus source can in particular be a component to which a phosphorus coating is applied, which typically has a phosphorus content in the value range described above.
  • the thickness of such a phosphor coating is usually relatively large and should ideally be more than 1 mm.
  • the component to which the phosphor coating is applied can have any desired configuration. Since the installation space in EUV lithography systems is generally tight, it can be a plate-shaped component, for example in the form of a metal sheet or the like, to which the phosphor coating is applied.
  • the metal sheet can be adapted to the available installation space, ie it can be suitably shaped or bent.
  • the phosphor source can be arranged, for example, in a main chamber of a main housing of the EUV lithography system, in which the housings of the EUV light source, the illumination system and the projection system are arranged.
  • the (at least one) phosphor source can in this case, for example, at a respective inlet position or at an opening at the transition between the housing of the EUV light source and the housing of the illumination system (intermediate focus), near a reticle holder at the transition between the housing of the illumination system and the housing of the projection system or in the vicinity of the wafer holder at the exit of the housing of the projection system. It is also possible for the phosphorus source to be positioned at a dynamic gas lock of the EUV lithography system.
  • a cover layer can be deposited which has the high phosphorus content described above.
  • the term “close to the surface” means a distance of less than 5 cm, preferably less than 2 cm, between the phosphor-releasing phosphor source and the surface of the optical element on which the cover layer is deposited should.
  • one or more phosphor sources can be arranged on the optical element, for example adjacent to the surface on which the cap layer is deposited.
  • one or more separate phosphorus sources are attached to each individual mirror in such a way that homogeneous deposition or separation on the respective mirror is guaranteed.
  • the phosphorus source in order to release the phosphorus, is exposed to a hydrogen plasma which is generated during operation, preferably during exposure operation, of the EUV lithography system.
  • the phosphorus is typically released from the phosphorus source only through the action of a hydrogen plasma which is formed during operation of the EUV lithography system due to the interaction of the EUV radiation with the purge gas present in the interior, usually hydrogen becomes.
  • the release of the phosphorus from the phosphorus source can in principle take place continuously without a covering layer being deposited which is too thick, because during operation of the EUV lithography system a carbon-containing contamination layer is usually deposited on the surface on which the phosphorus does not accumulate or accumulates to a lesser extent than on the protective layer, which is usually metallic.
  • the phosphorus atoms can accumulate on the surface.
  • the deposition of the phosphor cover layer is therefore a self-terminating process, i.e. from a certain thickness of the phosphor cover layer, a dynamic equilibrium is established between the deposition of phosphor and the phosphor cleaning, through which the phosphor is removed from the surface again .
  • the method comprises: removing a carbon contamination layer from a surface of the optical element before depositing the cap layer. Before depositing the top layer it is typically required to perform optical element cleaning to remove a native carbon contamination layer from the optical element surface.
  • the carbon cover layer or the carbon contamination layer can be removed in different ways:
  • the carbon contamination layer is removed from the surface by a hydrogen plasma generated during operation, in particular during exposure operation, of the EUV lithography system.
  • the hydrogen plasma generated during exposure operation can be used to clean a respective optical element or all optical elements of the EUV lithography system by removing the carbon contamination layer by plasma cleaning.
  • the hydrogen plasma can also be used to deposit the phosphorus-containing cover layer on the surface of the optical element by releasing phosphorus from the at least one phosphorus source.
  • the deposition of the phosphor cover layer is a self-terminating process in which a dynamic equilibrium is established at a certain thickness of the phosphor cover layer. The thickness of the top layer at which equilibrium is established depends, among other things, on the amount of phosphorus present in the vicinity of the optical element and can be influenced by the size of the respective phosphorus source(s).
  • the carbon contamination layer is removed from the surface of the optical element by means of at least one cleaning head, which preferably generates a hydrogen plasma.
  • the cleaning head can be designed, for example, in the manner described in WO 2009/059614 A1, which is incorporated into the content of this application by reference.
  • the cleaning head can, for example, have a heated filament along which molecular hydrogen is guided is used to generate the hydrogen plasma or atomic hydrogen in the form of hydrogen radicals and/or hydrogen ions.
  • the cleaning head can be arranged outside the beam path and have an exit opening which is aligned with the surface of the optical element to be cleaned.
  • the cover layer containing phosphorus on an optical element arranged in the EUV lithography system can also be deposited before the optical element is installed in the EUV lithography system.
  • the optical element can be introduced, for example, into a coating chamber of a coating system, as described in WO2011020623A1 cited at the outset, which is incorporated by reference in its entirety into the content of this application.
  • the top layer can be deposited, for example, by atomic layer deposition, as is the case in DE102017213172A1 cited at the outset.
  • the thickness of the top layer is precisely known in advance, so that the design of the reflective coating, i.e. the thickness of the individual layers, in particular the thickness of the top layer of the reflective Coating can be optimized for achieving maximum reflectivity of the optical element after deposition of the phosphor-containing top layer.
  • an EUV lithography system comprising: a housing, at least one optical element for reflecting EUV radiation, which is arranged in an interior of the housing, at least one phosphor source for releasing phosphor and/or at least one Gas inlet, which is designed to feed phosphorus into the interior of the housing in order to deposit a phosphorus-containing cover layer on the optical element.
  • the EUV lithography system can be an EUV lithography system for exposing a wafer or another optical arrangement that uses EUV radiation, for example an EUV inspection system, eg for inspecting in EUV lithography used masks, wafers or the like.
  • the gas inlet can have or be connected to a gas reservoir with the phosphorus-containing gas.
  • the supply of the phosphorus-containing gas is usually only necessary during the duration of the deposition of the top layer.
  • the gas inlet or the gas supply therefore typically has at least one controllable valve in order to either allow or block the supply of the phosphorus-containing gas into the interior. It is also possible, if necessary, with the aid of the controllable valve, e.g. in the form of a mass flow controller, to control or, if necessary, to regulate the mass flow of the phosphorus-containing gas into the interior.
  • the EUV lithography system typically has a control device for controlling the gas inlet or the valve.
  • the gas inlet can be an inlet for the purge gas, typically hydrogen.
  • the EUV lithography system can have a mixing device in order to mix the phosphorus-containing gas with the flushing gas.
  • the respective optical elements or groups of optical elements can be assigned their own gas inlet and arranged in the vicinity of the respective optical elements.
  • the supply of the phosphorus-containing gas to different optical elements can be individually controlled with the aid of a plurality of valves.
  • the gas inlets can in particular be connected to one and the same reservoir for the phosphorus-containing gas.
  • the at least one phosphor source can be arranged outside the interior of the housing or inside the interior, preferably in the vicinity of the surface of the optical element.
  • the phosphor source is arranged outside the housing, it is typically arranged at an inlet position in which there is an opening with a gas flow into a respective housing, in the interior of which the optical element is arranged.
  • a further aspect of the invention relates to an optical element of the type mentioned at the outset, in which the top layer contains phosphorus, the top layer preferably having a phosphorus content of at least 95 at%, in particular at least 98 at%.
  • the accumulation of other HIO elements on the optical element can be prevented or at least reduced by the phosphorus-containing cover layer.
  • the optical element comprises a protective layer applied to the reflective coating, which has at least one metal, preferably at least one noble metal, in particular ruthenium, with the cover layer being applied to the protective layer.
  • a metallic protective layer in particular a protective layer made of ruthenium, is particularly susceptible to the deposition of HIO products and can be effectively protected from the deposition of HIO products or HIO elements other than phosphorus by the covering layer containing phosphorus.
  • the top layer has a thickness of between 0.3 nm and 5 nm, preferably between 0.3 nm and 2.5 nm.
  • the cover layer should have a sufficient thickness to completely cover the underlying surface and, on the other hand, not exceed a maximum thickness so that the reflection loss is not too great.
  • FIG. 1 shows a schematic meridional section of a projection exposure system for EUV projection lithography
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a deposition process of HIO products on a mirror of the projection exposure system from FIG. 1 ,
  • Fig. 3 is a schematic representation of a cross section through the top layers of the mirror of Fig. 2 with a top layer consisting of phosphor.
  • FIG. 5 is a diagram showing the proportions of HIO elements Si, P and Mg on the surfaces of a plurality of mirrors used in the projection exposure apparatus of FIG. 1, and 6 shows a schematic representation of a detail of the projection exposure system from FIG. 1 with phosphorus sources and with a gas supply for supplying a phosphorus-containing gas into the interior of a housing.
  • an illumination system 2 of the projection exposure system 1 has, in addition to a light or radiation source 3, illumination optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6.
  • the light source 3 can also be provided as a separate module from the rest of the illumination system. In this case the lighting system does not include the light source 3 .
  • a reticle 7 arranged in the object field 5 is illuminated.
  • the reticle 7 is held by a reticle holder 8 .
  • 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 a projection system 10.
  • the projection system 10 is 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 held by a wafer holder 14.
  • 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, illumination radiation or illumination light.
  • the useful radiation has a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm.
  • the radiation source 3 can be a plasma source, for example an LPP source (laser produced plasma, plasma generated with the aid of a laser) or a DPP Source (Gas Discharged Produced Plasma). 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 used 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°, with the Illumination radiation 16 are applied.
  • 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 downstream of this in the beam path.
  • the deflection mirror 19 can be a plane deflection mirror or alternatively a mirror with an effect that influences the bundle beyond the pure deflection effect. Alternatively or additionally, the deflection mirror 19 can be designed as a spectral filter, which separates a useful light wavelength of the illumination radiation 16 from stray light of a different wavelength.
  • the first facet mirror 20 includes 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 a honeycomb condenser (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 or actually the last mirror for the illumination radiation 16 in the beam path in front of the object field 5.
  • the projection system 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 system 10 comprises 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 system 10 involves doubly obscured optics.
  • the projection optics 10 has an image-side numerical aperture which is greater than 0.4 or 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 carrying and/or holding 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 (HIO compounds), which can be, for example, phosphorus compounds, silicon compounds and/or zinc compounds, are deposited on the surface 26 of the component.
  • the hydrogen-volatile contaminants 27 can deposit on the mirror M1 and a contamination layer 28 on the Form surface of the mirror M1, which leads to a loss of reflectivity of the mirror M1.
  • the contamination layer 28 has several HIO products.
  • the contamination layer 28 can be deposited on the mirror M1 in four steps (see also FIG. 2):
  • 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 H + or to hydrogen radicals H *, ie it forms a hydrogen plasma.
  • the hydrogen plasma, ie H + or H* reacts with the hydrogen-volatile contaminants or the HIO elements 27 to form a volatile compound, typically a volatile hydride, which is referred to as the HIO product in FIG .
  • the HIO product moves from the surface 26 of the component 25 to the surface of the first mirror M1.
  • the contamination layer 28 is formed there by the HIO product reacting with the material of a cover layer, ie an uppermost layer, on the surface of the first mirror M1 to form a non-volatile compound.
  • 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 reflectivity of the respective optical elements Mi, 19 , 20, 22 and thus to a loss of transmission of the projection exposure system 1 .
  • the loss of reflectivity dR/R is generally not reversible, i.e. the contamination layer 28 generally cannot be easily removed again by cleaning the mirror M1.
  • Figure 3 shows a cross section through the top layers of a coating
  • mirror M1 is configured in such a way that incident EUV radiation in a narrow spectral range around the operating wavelength of 13.5 nanometers is reflected with a comparatively high reflectivity for a predetermined range of angles of incidence.
  • the mirror M1 has a reflective coating 30 for this purpose.
  • the reflective coating 30 is configured in such a way that it acts as an interference layer system for the EUV radiation to be reflected.
  • the reflective coating 30 is designed in the example shown as a multi-layer coating with alternating layers 31a, 32a, 33a made of a first layer material in the form of silicon and second layers 31b, 32b, 33b made of a second layer material in the form of molybdenum.
  • first and second layer materials such as molybdenum and beryllium, are also possible depending on the wavelength of operation.
  • a multilayer reflective coating 30 will have between 50 and 100 bilayers.
  • a protective layer 34 is applied to the reflective multi-layer coating 30 and is formed from a metallic material, in the example shown from a noble metal.
  • the protective layer 34 serves to protect the layers 31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b of the underlying reflective multi-layer coating 30 from oxidation.
  • the protective layer 34 is made of ruthenium.
  • the protective layer 34 it is also possible for the protective layer 34 to consist of another (noble) metal, for example rhodium, palladium or zirconium.
  • a cover layer 35 is applied to the protective layer 34, which is intended to counteract the formation of the contamination layer 28 shown in FIG.
  • oxidic layers are often used, for example layers of SiC> 2, NbC or ZrÜ2.
  • cover layer 35 made of an oxidic material typically reduces the accumulation of HIO products or the contamination layer 28 shown in FIG therefore to a comparatively large loss of reflectivity, as will be described below with reference to FIG.
  • the reflectivity R of the mirror M1 at the working wavelength of 13.5 nm decreases by approximately 1.8% in absolute terms due to the presence of the cover layer 35, which, based on the maximum reflectivity R, means a reflectivity loss dR /R of about 2.7%.
  • this loss of reflectivity is lower than in the case where the contamination layer 28 described above is deposited on the mirror M1, the loss of reflectivity caused by the cover layer 35 is nevertheless comparatively large.
  • the coating 29 has a cover layer 35 which contains phosphorus P, more precisely which consists of phosphorus P and which is also referred to below as the phosphor cover layer 35 referred to as.
  • the application of the phosphor cover layer 35 has proven to be favorable, despite the fact that phosphor is an HIO product, because phosphor has a comparatively low reflectivity loss dR/R of approximately 0.25% per nm of layer thickness d Top layer 35 generated. So that the cover layer 35 produces a comparatively small loss of reflectivity, the thickness d of the cover layer 35 should typically be 2.5 nm or less.
  • the cover layer 35 should also have a thickness d of at least 0.3 nm in order to produce sufficient coverage of the surface 34a of the protective layer 34 on which the cover layer 35 is deposited.
  • the covering layer 35 can be deposited in a coating chamber into which the mirror M1 is introduced before it is integrated into the projection exposure system 1 of FIG.
  • the covering layer 35 can be deposited, for example, by means of atomic layer deposition (ALD).
  • ALD atomic layer deposition
  • the deposition of the cover layer 35 by means of atomic layer deposition is advantageous since the cover layer 35 is closed and stable with such a deposition even with the small thicknesses d specified above and can therefore optimally fulfill its function.
  • the production of the cover layer 35 by means of atomic layer deposition also makes it possible to set the thickness d of the cover layer 35 comparatively precisely by selecting the number of process cycles.
  • the protective layer 34 and the first and second layers 31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b of the reflective multilayer coating 30 are typically each produced by means of physical vapor deposition (PVD).
  • a top layer 35 consisting of phosphorus P or having a high proportion of phosphorus P of at least 95 at%, preferably at least 98 at%, the addition of described in connection with FIG HIO products other than phosphorus P in the form of the contamination layer 28 are prevented or at least reduced.
  • HIO products or HIO elements for example Si or Mg, produce a significantly greater reflectivity loss dR/R than is the case with phosphor P.
  • the cover layer 35 As an alternative to depositing the cover layer 35 before the integration of the mirror M1 in the projection exposure system 1, it is possible to deposit the cover layer 35 on the mirror M1 when this is integrated into a housing 36 of the projection exposure system 1, as is done below in connection with Fig. 6 is described, in which a detail of the projection exposure system 1 of FIG. 1 is shown.
  • the housing 36 in which the projection optics 10 of the projection exposure system 1 is arranged, is traversed by a beam path 37, which emanates from the reticle 7 and enters an interior space 39 of the housing 36 through an opening 38.
  • a vacuum environment prevails in the interior space 39, which is generated with the aid of vacuum pumps (not illustrated).
  • the six mirrors Mi are arranged, of which the first mirror M1 and the second mirror M2 are shown in FIG.
  • a housing 40 is arranged in the interior 39, which essentially completely surrounds or encapsulates the beam path 37 in the projection system 10, as is the case, for example, in US Pat. No. 8,382,301 B2 or in US Pat. No. 8,585,224 B2 is described, which are incorporated into the content of this application by reference in their entirety.
  • the housing 40 is a vacuum housing which is composed of several partial housings and which consists essentially of stainless steel in the example shown.
  • the geometry of the housing 40 is adapted to the geometry of the beam path 37, i.e. the geometry of the housing 40 follows the geometry of the beam path 37, i.e. its cross section increases or decreases when the cross section of the beam path 37 increases or decreases.
  • contaminating gaseous substances 41 which are indicated by dots in FIG. 6 .
  • the contaminating gaseous substances 41 are the HIO elements or HIO products described above, e.g. compounds containing phosphorus, zinc, tin, sulphur, indium, magnesium or silicon.
  • the volume inside the housing 40 is typically flushed using a flushing gas, so that there are generally fewer contaminating gaseous substances 41 inside the housing 40 than outside the housing 40.
  • a phosphor source 42 mounted on the inside of the enclosure 40 near the first mirror M1.
  • the phosphorus source 42 is applied to the inside of the housing 40 in the form of a coating of phosphorus.
  • the phosphorus source 42 in the form of the coating serves to deposit the phosphor cover layer 35 described above to provide required gaseous phosphorus.
  • the phosphor P of the phosphor source 42 is exposed to the hydrogen plasma H + , H* described above in connection with Fig. 2 during the exposure operation of the projection exposure system 1, as a result of which the phosphor P is released or outgassed and to the in connection with Fig 2 is deposited on the surface of mirror M1 to form the cap layer 35.
  • the phosphor source 42 in the form of the coating has a comparatively large thickness of greater than 1 mm in order to ensure that there is a sufficient supply of phosphor P over the entire service life of the projection exposure system 1 to enable the cover layer 35 to be deposited.
  • the phosphorus source 42 in the form of the coating also has a phosphorus content of at least 95 at % or at least 98 at % in order to avoid contamination by other outgassing substances as far as possible.
  • the phosphor source 42 in the form of the coating is mounted in FIG. 6 at a distance A of less than 2 cm from the mirror M1, more precisely from the coating 29 on which the top layer 35 is deposited.
  • the phosphor source 42 in the form of the coating is applied only in the vicinity of the mirror M1 on the inside of the housing 40, but it should be understood that the phosphor source 42 in the form of the coating is also applied on the entire inside of the housing 40 can be applied. It is also possible to arrange the or optionally several phosphor sources on or on the mirror M1, for example on the lateral edge of the mirror M1 or of the mirror substrate in the vicinity of the lateral edge of the coating 29.
  • the phosphor source(s) are arranged around the mirror M1 in such a way that the cover layer 35 is deposited as homogeneously as possible.
  • a (further) phosphor source 43 which is arranged outside the housing 36 in the vicinity of the beam path 37 emanating from the reticle 7 .
  • the phosphor source 43 is a component that is arranged in the projection exposure system 1 exclusively for the purpose of providing the phosphor P for the deposition of the cover layer 35 .
  • the phosphorus source 43 in the form of the additional component is a phosphorus-coated component, which is plate-shaped in the example shown.
  • the phosphor coating of the phosphor source 43 also has a thickness of at least 1 mm.
  • the phosphorus source 43 is located outside of the interior space 39, it is positioned adjacent to the opening 38 in the housing 36 such that the released phosphorus P enters the interior space 39 of the housing 36 and attaches itself to the mirrors M1 to M6 can drop.
  • the projection exposure system 1 has a gas inlet 44 via which a gas 45 containing phosphorus P, e.g arrow is indicated.
  • the gas 45 containing phosphorus P which is supplied to the interior space 39, is mixed with a flushing gas in the form of molecular hydrogen H2 in the example shown.
  • the gas 45 containing phosphorus P which is contained in a gas reservoir not illustrated, can be mixed with the molecular hydrogen H2 in a mixing device.
  • the phosphorus-containing gas 45 is not permanently mixed with the hydrogen H2 in the example shown, but only for the duration of the deposition of the cover layer 35.
  • a programmable control device 46 which can be in the form of hardware and/or software, is used to control the gas inlet 44 or a valve provided there, eg in the form of a mass flow controller, in order to supply the phosphorus P-containing To control or regulate gas 45 in the interior 39 accordingly.
  • the partial pressure of the phosphorus P in the interior 39 is typically set to a value of 10′ 3 mbar or more, for example to a value of 10′ 6 mbar.
  • a plurality of gas inlets 44 can be attached in the projection exposure system 1, which can supply a gas containing phosphorus P to the interior space 39 at different positions.
  • a gas inlet 44 which is arranged in the vicinity of a respective mirror M1, .
  • a respective gas inlet 44 can also be used to supply the gas 45 containing phosphorus P to a position inside the interior space 39 but outside the housing 40 .
  • the prerequisite for the deposition of the cover layer 35 is that the surface 34a of the protective layer 34 is free from contamination, in particular has no contamination layer 47 containing carbon, as is shown in FIG. 6 on the second mirror M2.
  • the hydrogen plasma H + , H* described above in connection with FIG. 2, which is generated during exposure operation can be used.
  • a cleaning head 48 shown in FIG. 6 can also be used, which generates a hydrogen plasma H + , H*.
  • the cleaning head 48 can be designed, for example, as described in WO 2009/059614 A1 and can have, for example, a glow wire or another device in order to convert the molecular hydrogen H2 into a hydrogen plasma H + , H*.
  • the cleaning head 48 or possibly several cleaning heads can be activated using the control device 46 to remove the carbon contamination layer 47 before the top layer 35 on the Surface 34a of the second mirror M2 is deposited. It goes without saying that one or more cleaning heads 48 can also be assigned to the other mirrors M1, M3 to M6 of the projection system 10 in order to remove the carbon contamination layer 47.
  • a respective gas inlet 44 and the phosphor sources 42, 43 can also be arranged elsewhere in the projection exposure system 1 in order to deposit the phosphor P required for the deposition of a cover layer 35 in the interiors of the corresponding housing of the illumination system 2, the light source 3 or a main -Provide housing that surrounds the lighting system 2 and the projection system 10.
  • the phosphor source is arranged in the main housing outside the respective housing of the illumination system 2 or the projection system 10
  • a respective phosphor source 43 can be arranged in the vicinity of a dynamic gas lock of the projection exposure system 1 or at another point in the projection exposure system 1 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden einer Deckschicht auf ein optisches Element (M1) zur Reflexion von EUV-Strahlung. Bei dem Verfahren wird eine Phosphor (P) enthaltende Deckschicht auf dem optischen Element (M1) abgeschieden. Das optische Element (M1) ist beim Abscheiden der Deckschicht in einem Innenraum (39) eines Gehäuses (36) eines EUV-Lithographiesystems angeordnet und zum Abscheiden der Deckschicht wird aus mindestens einer außerhalb des Innenraums (39) oder in dem Innenraum (39) angeordneten Phosphor-Quelle (42, 43) Phosphor (P) freigesetzt. Die Erfindung betrifft auch ein EUV-Lithographiesystem sowie ein optisches Element (M1) zur Reflexion von EUV-Strahlung.

Description

Verfahren zum Abscheiden einer Deckschicht, EUV-Lithographiesystem und optisches Element
Bezugnahme auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE DE102021212874.2 vom 16. November 2021 , deren gesamter Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden einer Deckschicht auf ein optisches Element zur Reflexion von EUV-Strahlung, ein EUV- Lithographiesystem und ein optisches Element zur Reflexion von EUV- Strahlung, das eine reflektierende Beschichtung und eine Deckschicht aufweist, die auf die reflektierende Beschichtung aufgebracht ist.
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.
In EUV-Lithographiesystemen wird in der Regel Wasserstoff als Spülgas eingesetzt. Durch die Wechselwirkung des Wasserstoffs mit EUV-Strahlung bildet sich ein Wasserstoff-Plasma, insbesondere in Form von Wasserstoff- Ionen und/oder von Wasserstoff-Radikalen. Die Wasserstoff-Ionen und/oder Wasserstoff-Radikale reagieren mit in der Vakuum-Umgebung innerhalb des EUV-Lithographiesystems vorhandenen Bauteilen, die Materialien in Form von so genannten HIO (= hydrogen induced outgassing)-Elementen enthalten. Die HIO-Elemente bilden bei der Reaktion mit dem Wasserstoff-Plasma gasförmige Kontaminationen in Form von volatilen Hydriden, die auch als HIO-Produkte bezeichnet werden. Die HIO-Produkte können sich insbesondere an den Oberflächen von optischen Elementen zur Reflexion von EUV-Strahlung in Form von EUV-Spiegeln abscheiden, beispielsweise auf einer Schutzschicht aus einem Metall, z.B. aus Ruthenium. Die Anlagerung der HIO-Produkte insbesondere in Form einer homogenen Kontaminationsschicht auf einer solchen Schutzschicht hat in der Regel einen erheblichen Reflektivitätsverlust des jeweiligen EUV-Spiegels zur Folge.
Bei den am häufigsten auftretenden HIO-Elementen in einem EUV- Lithographiesystem handelt es sich um Sn, Zn, Si, P, Mg und F. Es hat sich experimentell herausgestellt, dass die Abscheiderate auf den Oberflächen der EUV-Spiegel einem Sättigungsprozess unterliegt, der durch einen Gleichgewichtszustand zwischen der Abscheidung von HIO-Produkten und der HIO-Reinigung, d.h. der Ablösung von HIO-Produkten, beschrieben werden kann. Es hat sich außerdem gezeigt, dass die Abscheidung von HIO-Produkten an metallischen Oberflächen bzw. an metallischen Materialien, z.B. an der weiter oben beschriebenen metallischen Schutzschicht, am größten ist.
Aufgrund seines katalytischen Verhaltens gilt dies insbesondere für Ruthenium, das bei EUV-Spiegeln häufig als Schutzschicht verwendet wird. In der DE102018218281 A1 ist eine optische Anordnung für EUV-Strahlung beschrieben, die mindestens ein reflektives optisches Element aufweist, das einen Grundkörper mit einer EUV-Strahlung reflektierenden Beschichtung sowie eine Blende aufweist, die von einem zu schützenden Oberflächenbereich des Grundkörpers beabstandet ist. Die Blende ist lösbar an einem Träger befestigt, der dauerhaft mit einem mechanischen Bauteil der optischen Anordnung verbunden ist.
Neben den weiter oben beschriebenen Maßnahmen des Entfernens von HIO- Elementen, des Abschirmens von optischen Elementen vor den HIO-Produkten sowie des Bindens der HIO-Produkte ist es bekannt, an den EUV-Spiegeln Deckschichten aufzubringen, die beständig gegenüber der Deposition von HIO- Produkten sind und die Anlagerung von HIO-Produkten verhindern sollen.
In der WO2011020623A1 ist ein reflektives optisches Element für den EUV- Wellenlängenbereich beschrieben, das eine reflektive Fläche mit einer obersten Lage umfasst. Die oberste Lage weist eine oder mehrere organische Silizium- Verbindungen auf. Das optische Element kann unterhalb der obersten Lage eine Lage aus Ruthenium und/oder aus Siliziumnitrid aufweisen. Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen reflektiven optischen Elements umfasst die Schritte: Einbringen eines reflektiven optischen Elements mit reflektiver Fläche in eine Kammer, Einbringen eines eine oder mehrere organische Silizium- Verbindungen enthaltenden Gases; sowie Beaufschlagen der reflektiven Fläche mit elektromagnetischer Strahlung und/oder mit geladenen Teilchen. Als Kammer kann eine Beschichtungskammer oder eine Kammer einer EUV- Lithographievorrichtung verwendet werden.
Aus der DE102017213172A1 ist ein Verfahren zum Aufbringen einer Deckschicht auf eine reflektierende Beschichtung eines optischen Elements zur Reflexion von EUV-Strahlung mittels Atomlagenabscheidung bekannt geworden. Die Deckschicht kann auf eine Schutzschicht aufgebracht werden, die mindestens ein Metall, beispielsweise ein Edelmetall, z.B. Ru, aufweist. Die Deckschicht kann Kohlenstoff, Silizium, Zinn, Titan und/oder Zirkonium aufweisen. Die Deckschicht kann das Silizium in Form eines Oxids, eines Nitrids, eines Karbids, eines Oxynitrids und/oder in Form eines Oxykarbids aufweisen.
Bei der Verwendung der weiter oben beschriebenen Deckschichten und bei anderen Deckschichten, die Sauerstoff enthalten, z.B. bei ZrO2/NbO2- Deckschichten, besteht das Problem, dass es aufgrund der hohen Absorptions- Wirkungsquerschnitte von Sauerstoff durch die abgeschiedene Deckschicht zu einem ggf. erheblichen Reflektivitätsverlust des EUV-Spiegels kommt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Abscheiden einer Deckschicht anzugeben, die der Anlagerung von kontaminierenden Stoffen entgegenwirkt ohne hierbei einen erheblichen Reflektivitätsverlust zu erzeugen, sowie ein EUV-Lithographiesystem und ein optisches Element mit einer solchen Deckschicht bereitzustellen.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, umfassend: Abscheiden einer Phosphor enthaltenden Deckschicht auf das optische Element.
Unter einer Deckschicht wird im Sinne dieser Anmeldung die oberste Schicht einer auf das reflektierende optische Element aufgebrachten Beschichtung verstanden. Die Deckschicht weist eine Oberfläche auf, die eine Grenzfläche zur Umgebung des optischen Elements, z.B. eines EUV-Spiegels, bildet. Bei diesem Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, der Anlagerung von HIO- Produkten an der Oberfläche des optischen Elements durch das Abscheiden einer stabilen, Phosphor enthaltenden Deckschicht entgegenzuwirken. Wie weiter oben beschrieben wurde, handelt es sich bei Phosphor selbst um ein HIO-Element, dessen Anlagerung an der Oberfläche eines optischen Elements grundsätzlich vermieden werden sollte. Es hat sich aber gezeigt, dass die Abscheidung einer dünnen Deckschicht, die aus elementarem Phosphor besteht bzw. die elementares Phosphor enthält, die Ref lektivität des optischen Elements nur sehr geringfügig reduziert, und zwar in der Größenordnung von ca. 0,25% pro Nanometer der Dicke der Deckschicht bezogen auf die Reflektivität des optischen Elements ohne die aufgebrachte Deckschicht.
Der Reflektivitätsverlust bei der Anlagerung von Phosphor an der Oberfläche ist somit geringer als der Reflektivitätsverlust, der durch die Anlagerung von anderen HIO-Elementen an der Oberfläche des optischen Elements entsteht. Der Reflektivitätsverlust ist aber auch geringer als der Reflektivitätsverlust, der bei der in der WO2011/020623 A1 beschriebenen Abscheidung einer Deckschicht aus Silizium bzw. aus SiO2 im chemisch reduzierten Zustand erzeugt wird. Der reduzierte (elementare) Zustand des Phosphors der Deckschicht wird im Betrieb des EUV-Lithographiesystems schnell erreicht, auch wenn ggf. beim Belüften des EUV-Lithographiesystems zunächst ein Oxid, z.B. P2O5, entsteht.
Die Abscheidung einer Phosphor enthaltenden Deckschicht ist auch deshalb günstig, weil Experimente gezeigt haben, dass eine elementares Phosphor enthaltende Deckschicht die Anlagerung von anderen HIO-Produkten an der Oberfläche der Deckschicht verhindert oder zumindest verlangsamt und somit den durch die Anlagerung dieser HIO-Produkte hervorgerufenen, größeren Reflektivitätsverlust des optischen Elements verhindert oder zumindest begrenzt. Beispielsweise wurde experimentell beobachtet, dass die Anlagerung von Si oder von Mg durch das Vorhandensein von P an der Oberfläche des optischen Elements begrenzt wird, und umgekehrt. Durch das Vorhandensein einer großen Menge von Phosphor an der Oberfläche der Deckschicht bzw. in der Deckschicht kann daher der Anlagerung von Silizium und anderen HIO- Elementen, z.B. Mg, entgegengewirkt werden.
Bei einer Variante weist die Phosphor enthaltende Deckschicht einen Phosphor-Anteil von mindestens 95 at-%, bevorzugt von mindestens 98 at-% auf. Wie weiter oben beschrieben wurde, lagern sich Phosphor und andere HIO-Produkte im Betrieb eines EUV-Lithographiesystems, beispielsweise im Belichtungsbetrieb einer EUV-Lithographieanlage, an den Oberflächen der reflektierenden optischen Elemente an. Die Anlagerung von Phosphor und anderen HIO-Produkten erfolgt aber typischerweise unter unkontrollierten Bedingungen, was zur Bildung einer Deckschicht in Form einer gemischten Kontaminationsschicht führt, die unterschiedliche HIO-Produkte bzw. HIO- Elemente enthält und daher zu einem erheblichen Reflektivitätsverlust führt (s.o.). Beispielsweise hat eine chemische Analyse der Oberflächen von EUV- Spiegeln nach deren Einsatz im Betrieb einer EUV-Lithographieanlage gezeigt, dass sich neben P z.B. auch Sn, Zn, Mg, C und SiO2 an der Oberfläche angelagert haben. Durch das gezielte Abscheiden einer Deckschicht, die den weiter oben beschriebenen hohen Phosphor-Anteil aufweist, wird der Anlagerung von anderen HIO-Elementen und somit der Ausbildung einer solchen Kontaminationsschicht entgegengewirkt, die mehrere HIO-Elemente aufweist.
Bei einer weiteren Variante weist die Deckschicht eine Dicke zwischen 0,3 nm und 5 nm, bevorzugt zwischen 0,3 nm und 2,5 nm, auf. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist der Reflektivitätsverlust pro nm Dicke der Deckschicht vergleichsweise gering und liegt bei ca. 0,25% pro nm, bezogen auf die Reflektivität ohne das Vorhandensein der Deckschicht. Eine Deckschicht, die nur elementares Phosphor enthält und eine Dicke von 2,5 nm aufweist, erzeugt daher einen Reflektivitätsverlust in der Größenordnung von ca. 0,65%, der noch toleriert werden kann. Gegebenenfalls kann die Dicke der Deckschicht auch größer sein und z.B. bei 5 nm oder darüber liegen. Es versteht sich, dass die Deckschicht eine minimale Dicke nicht unterschreiten sollte, um eine vollständige Bedeckung der Oberfläche mit der Deckschicht sicherzustellen, die in der Größenordnung von einer Monolage liegt. Die Abscheidung einer Deckschicht mit der oben angegebenen Dicke kann beispielsweise durch Atomlagenabscheidung erfolgen, wie dies in der eingangs zitierten DE102017213172A1 beschrieben ist, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.
Bei einer weiteren Variante wird die Deckschicht auf eine Schutzschicht abgeschieden, die mindestens ein Metall, bevorzugt mindestens ein Edelmetall, insbesondere Ru, aufweist. Bei der metallischen Schutzschicht kann es sich insbesondere um eine Ruthenium-Schicht handeln, die aufgrund ihrer katalytischen Wirkung besonders anfällig für die Anlagerung von HIO- Elementen ist. Bei einem EUV-Spiegel für normalen Einfall ist die Schutzschicht oder ggf. ein Schutzschichtsystem mit mehreren Schutzschichten auf eine reflektierende Beschichtung aufgebracht, die üblicherweise eine Mehrzahl von alternierenden Schichten mit abwechselnd hohem und niedrigem Realteil des Brechungsindex aufweist. Das Material der Schichten hängt von der Betriebswellenlänge des EUV-Lithographiesystems ab. Bei einer Betriebswellenlänge von 13,5 nm handelt es sich bei den Materialien typischerweise um Si und um Mo.
Bei einer Variante ist das optische Element beim Abscheiden der Deckschicht in einem Innenraum eines Gehäuses eines EUV-Lithographiesystems angeordnet. Bei dieser Variante wird das Abscheiden der Deckschicht in-situ durchgeführt, d.h. an einem in dem EUV-Lithographiesystem integrierten optischen Element. Eine solche in-situ-Abscheidung einer Phosphor- Deckschicht ist nicht nur bei neuen, sondern auch bei bereits in Betrieb bzw. im Feld befindlichen EUV-Lithographiesystemen möglich. Die in-situ-Abscheidung stellt eine Notfall-Lösung zum Schutz aller optischen Elemente vor einem starkem Reflektivitätsverlust durch eine wesentlich dominantere HIO-basierte Degradation durch andere HIO-Produkte als Phosphor dar. Diese Notfall- Lösung ist von Vorteil, wenn eine solche HIO-basierte Degradation nach Abschluss der Spiegelbeschichtung kenntlich wird.
Bei dem Gehäuse, in dem das optische Element angeordnet ist, kann es sich beispielsweise um ein Gehäuse einer EUV-Lichtquelle, um ein Gehäuse eines Beleuchtungssystems oder um ein Gehäuse eines Projektionssystems eines EUV-Lithographiesystems in Form einer EUV-Lithographieanlage handeln. Bei dem Gehäuse kann es sich aber auch um eine Einhausung handeln, welche den Strahlengang der EUV-Lithographieanlage umgibt, um kontaminierende Stoffe möglichst von den Oberflächen der optischen Elemente fernzuhalten, oder um ein Haupt-Gehäuse der EUV-Lithographieanlage, in das die anderen Gehäuse integriert sind.
Experimentell hat sich gezeigt, dass Phosphor-Kontaminationen an den Oberflächen von EUV-Spiegeln im Wesentlichen auf Phosphor enthaltende Rückstände aus Reinigungsmedien an den Rahmen des Beleuchtungssystems eines EUV-Lithographiesystems zurückzuführen sind. Diese Reinigungsrückstände werden im Betrieb des EUV-Lithographiesystems unter Wechselwirkung mit dem EUV-induzierten Wasserstoffplasma freigesetzt und in einem typischen HIO-Prozess zur Oberfläche der reflektierenden optischen Elemente transferiert. Es hat sich ebenfalls gezeigt, dass die Phosphor- Kontaminationen an den Rahmen des Beleuchtungssystems einem schnellen Abbauprozess unterliegen, so dass nicht an allen reflektierenden optischen Elementen dieselbe Menge an Phosphor abgeschieden wird. An den reflektierenden optischen Elementen des Beleuchtungssystems wird in der Regel mehr Phosphors angelagert als an den reflektierenden optischen Elementen des Projektionssystems. Die angelagerte Menge ist aber typischerweise nicht ausreichend, um die Anlagerung anderer HIO-Produkte zu verhindern.
Für einen möglichst geringen Reflektivitätsverlust ist es jedoch günstig bzw. notwendig, dass die in-situ abgeschiedene Deckschicht einen möglichst großen Phosphor-Anteil aufweist, der in dem weiter oben angegebenen Wertebereich liegt. Ein derart hoher Phosphor-Anteil der Deckschicht stellt sich bei einem herkömmlichen EUV-Lithographiesystem nicht von selbst ein, es ist vielmehr erforderlich, Maßnahmen vorzunehmen, die eine gezielte in-situ Abscheidung der Phosphor enthaltenden Deckschicht ermöglichen.
Bei einer Variante wird zum Abscheiden der Deckschicht dem Innenraum über mindestens einen Gaseinlass mindestens ein Phosphor enthaltendes Gas zugeführt. Das Phosphor enthaltende Gas, das dem Innenraum zugeführt wird, lagert sich typischerweise an der Oberfläche des optischen Elements in Form einer Deckschicht ab, ohne dass notwendigerweise zusätzliche Maßnahmen, z.B. die Erzeugung eines (Wasserstoff-)Plasmas erforderlich sind. Die Zuführung des Phosphor enthaltenden Gases über den Gaseinlass kann über einen vorgegebenen Zeitraum (Depositionsdauer) aufrechterhalten werden, bis sich an der Oberfläche eine stabile Phosphor-Deckschicht gebildet hat. Die Menge bzw. der Massenfluss des Phosphor enthaltenden Gases kann hierbei gesteuert oder ggf. geregelt werden, um eine Deckschicht mit der gewünschten Dicke abzuscheiden. Die Zuführung des Phosphor enthaltenden Gases kann erfolgen, wenn in dem EUV-Lithographiesystem EUV-Strahlung vorhanden ist, wie dies beispielsweise im Belichtungsbetrieb der Fall ist, es ist aber auch möglich, dass die Zuführung des Phosphor enthaltenden Gases in einer Betriebspause erfolgt, in der keine EUV-Strahlung in dem Innenraum vorhanden ist. Der Phosphor kann in dem Gas in Form einer praktisch beliebigen flüchtigen Phosphorverbindung enthalten sein, beispielsweise in Form von Phosphan (PH3). Bei einer Weiterbildung dieser Variante wird das Phosphor enthaltende Gas mindestens einem Spülgas, insbesondere molekularem Wasserstoff, beigemischt, bevor das Phosphor enthaltende Gas dem Innenraum über den mindestens einen Gaseinlass zugeführt wird. Bei dieser Variante wird das Phosphor enthaltende Gas mit einem Spülgas, typischerweise mit Wasserstoff, gemischt und die Mischung wird dem Innenraum zugeführt. Die Zuführung des Phosphor enthaltenden Gases erfolgt in diesem Fall typischerweise global, d.h. für das gesamte EUV-Lithographiesystem und das Phosphor enthaltende Gas verteilt sich gemeinsam mit dem Spülgas über das gesamte EUV- Lithographiesystem. Auf diese Weise wird eine besonders einfache Zuführung des Phosphor enthaltenden Gases ermöglicht, bei der das EUV- Lithographiesystem nicht modifiziert werden muss. Der Anteil bzw. der Partialdruck des Phosphor enthaltenden Gases in der Gasmischung ist gegenüber dem Wasserstoff-Partialdruck in der Regel deutlich kleiner. Der Wasserstoff-Partialdruck in dem Innenraum liegt typischerweise bei ca. 10’2 mbar.
Bei einer weiteren Weiterbildung dieser Variante weist der zugeführte Phosphor in dem Innenraum einen Partialdruck von mindestens 10’6 mbar, bevorzugt von mindestens 10’3 mbar auf. Bei einem Phosphor Partialdruck von 10’6 mbar benötigt das Aufwachsen einer Monolage Phospor etwa 1 Sekunde. Bei entsprechend höheren Partialdrücken ist eine schnelle Sättigung der Oberfläche mit der Phosphor-Deckschicht gegeben.
Alternativ oder zusätzlich zur weiter oben beschriebenen Zumischung zu einem Spülgas ist es möglich, mehrere Gaseinlässe zur Zuführung des Phosphor enthaltenden Gases an unterschiedlichen Positionen innerhalb des EUV- Lithographiesystems anzuordnen. Typischerweise wird ein jeweiliger Gaseinlass in der Nähe eines jeweiligen reflektierenden optischen Elements oder einer Gruppe von reflektierenden optischen Elementen angeordnet, an deren Oberfläche die Deckschicht abgeschieden werden soll. Bei einer weiteren Variante wird zum Abscheiden der Deckschicht aus mindestens einer außerhalb des Innenraums oder in dem Innenraum angeordneten Phosphor-Quelle, die bevorzugt in der Nähe der Oberfläche des optischen Elements angeordnet ist, Phosphor freigesetzt bzw. ausgegast. Wie weiter oben beschrieben wurde, sind in der Regel Phosphor ausgasende Komponenten in einer EUV-Lithographieanlage vorhanden, die Menge an Phosphor, die von diesen Komponenten ausgegast wird, ist aber nicht ausreichend, um auf den optischen Elementen eine Deckschicht aus Phosphor abzuscheiden, vielmehr bildet sich in der Regel die weiter oben beschriebene Kontaminationsschicht, die mehrere unterschiedliche HIO-Elemente aufweist. Die Phosphor-Quelle weist demgegenüber eine Menge an Phosphor auf, die so groß ist, dass der Vorrat an Phosphor sich während der Lebensdauer des EUV- Lithographiesystems auch dann nicht erschöpft, wenn mehrmals eine Phosphor enthaltende Deckschicht an der Oberfläche eines jeweiligen optischen Elements abgeschieden wird.
Die Phosphor-Quelle weist bevorzugt mindestens eine Oberfläche mit einem Phosphor-Anteil von mindestens 95 at-%, insbesondere von mindestens 98 at- % auf. Es ist günstig, wenn die Phosphor-Quelle den Phosphor mit einem hohen Reinheitsgrad bereitstellt, um das Ausgasen von anderen kontaminierenen Stoffen in den Innenraum zu vermeiden. Typischerweise wird die Größe der Phosphor-Quelle an den Ort ihrer Positionierung bzw. an die an diesem Ort vorherrschenden Plasmabedingungen angepasst.
Bei der Phosphor-Quelle kann es sich insbesondere um ein Bauteil handeln, auf das eine Phosphor-Beschichtung aufgebracht ist, die typischerweise einen Phosphor-Anteil in dem oben beschriebenen Wertebereich aufweist. Die Dicke einer solchen Phosphor-Beschichtung ist in der Regel verhältnismäßig groß und sollte idealerweise bei mehr als 1 mm liegen. Das Bauteil, auf das die Phosphor-Beschichtung aufgebracht ist, kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein. Da der Bauraum in EUV- Lithographieanlagen in der Regel knapp ist, kann es sich um ein plattenförmiges Bauteil, z.B. in Form eines Bleches oder dergleichen handeln, auf welches die Phosphor-Beschichtung aufgebracht ist. Das Blech kann an den zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst, d.h. geeignet geformt bzw. gebogen ausgebildet sein.
Die Phosphor-Quelle kann beispielsweise in einer Hauptkammer eines Haupt- Gehäuses des EUV-Lithographiesystems angeordnet sein, in der die Gehäuse der EUV-Lichtquelle, des Beleuchtungssystems und des Projektionssystems angeordnet sind. Die (mindestens eine) Phosphor-Quelle kann in diesem Fall beispielsweise an einer jeweiligen Einlass-Position bzw. an einer Öffnung am Übergang zwischen dem Gehäuse der EUV-Lichtquelle und dem Gehäuse des Beleuchtungssystems (Zwischenfokus), in der Nähe eines Retikelhalters am Übergang zwischen dem Gehäuse des Beleuchtungssystems und dem Gehäuse des Projektionssystems oder in der Nähe des Waferhalters am Ausgang des Gehäuses des Projektionssystems positioniert sein. Es ist auch möglich, dass die Phosphor-Quelle an einer dynamischen Gasschleuse („dynamic gas lock“) des EUV-Lithographiesystems positioniert ist.
Insbesondere durch die dedizierte Anordnung einer oder mehrerer Phosphor- Quellen in der Nähe eines jeweiligen optischen Elements kann eine Deckschicht abgeschieden werden, die den weiter oben beschriebenen hohen Phosphor-Anteil aufweist. Unter dem Begriff „in der Nähe der Oberfläche“ wird im Sinne dieser Anmeldung ein Abstand von weniger als 5 cm, bevorzugt von weniger als 2 cm zwischen der Phosphor freisetzenden Phosphor-Quelle und der Oberfläche des optischen Elements verstanden, auf der die Deckschicht abgeschieden werden soll. Insbesondere kann eine oder es können mehrere Phosphor-Quellen auf dem optischen Element angeordnet sein, beispielsweise benachbart zu der Oberfläche, auf welcher die Deckschicht abgeschieden wird. Im Idealfall werden an jedem einzelnen Spiegel eine oder mehrere separate Phosphor-Quellen so angebracht, dass eine homogene Deposition bzw. Abscheidung auf dem jeweiligen Spiegel gewährleistet ist.
Bei einer weiteren Variante wird zum Freisetzen des Phosphors die Phosphor- Quelle einem Wasserstoff-Plasma ausgesetzt, das im Betrieb, bevorzugt im Belichtungsbetrieb, des EUV-Lithographiesystems erzeugt wird. Die Freisetzung des Phosphors aus der Phosphor-Quelle erfolgt typischerweise erst durch die Einwirkung eines Wasserstoff-Plasmas, das während des Betriebs des EUV-Lithographiesystems aufgrund der Wechselwirkung der EUV- Strahlung mit dem in dem Innenraum vorhandenen Spülgas, in der Regel mit Wasserstoff, gebildet wird. Die Freisetzung des Phosphors aus der Phosphor- Quelle kann grundsätzlich kontinuierlich erfolgen, ohne dass eine Deckschicht abgeschieden wird, die eine zu große Dicke aufweist, weil sich im Betrieb des EUV-Lithographiesystems in der Regel eine Kohlenstoff enthaltende Kontaminationsschicht an der Oberfläche abscheidet, an welcher der Phosphor sich nicht oder weniger stark anlagert als an der in der Regel metallischen Schutzschicht. Wenn die Kohlenstoff-Kontaminationsschicht entfernt ist (s.u.), können sich die Phosphor-Atome an der Oberfläche anlagern. Bei der Abscheidung der Deckschicht aus Phosphor handelt es sich daher um einen selbstterminierenden Prozess, d.h. ab einer bestimmten Dicke der Phosphor- Deckschicht stellt sich ein dynamisches Gleichgewicht zwischen der Abscheidung von Phosphor und der Phosphorreinigung ein, durch die der Phosphor wieder von der Oberfläche entfernt wird. Um die Phosphor enthaltende Deckschicht abzuscheiden, ist es typischerweise erforderlich, die Kohlenstoff enthaltende Kontaminationsschicht von der Oberfläche des optischen Elements zu entfernen (s.o.).
Bei einer weiteren Variante umfasst das Verfahren: Entfernen einer Kohlenstoff- Kontaminationsschicht von einer Oberfläche des optischen Elements vor dem Abscheiden der Deckschicht. Vor der Abscheidung der Deckschicht ist es typischerweise erforderlich, eine Reinigung des optischen Elements zum Entfernen einer nativen Kohlenstoff-Kontaminationsschicht von der Oberfläche des optischen Elements vorzunehmen. Die Entfernung der Kohlenstoff- Deckschicht bzw. der Kohlenstoff-Kontaminationsschicht kann auf unterschiedliche Weise erfolgen:
Bei einer Variante wird die Kohlenstoff-Kontaminationsschicht durch ein im Betrieb, insbesondere im Belichtungsbetrieb, des EUV-Lithographiesystems erzeugtes Wasserstoff-Plasma von der Oberfläche entfernt. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann durch das im Belichtungsbetrieb erzeugte Wasserstoff-Plasma eine Reinigung eines jeweiligen optischen Elements bzw. aller optischer Elemente des EUV-Lithographiesystems erfolgen, indem die Kohlenstoff-Kontaminationsschicht durch eine Plasmareinigung entfernt wird. Das Wasserstoff-Plasma kann auch dazu dienen, die Phosphor enthaltende Deckschicht an der Oberfläche des optischen Elements abzuscheiden, indem Phosphor aus der mindestens einen Phosphor-Quelle freigesetzt wird. Wie weiter oben beschrieben wurde, handelt es sich beim Abscheiden der Phosphor-Deckschicht um einen selbstterminierenden Prozess, bei dem sich bei einer bestimmten Dicke der Phosphor-Deckschicht ein dynamisches Gleichgewicht einstellt. Die Dicke der Deckschicht, bei der sich das Gleichgewicht einstellt, hängt u.a. von der Menge an in der Umgebung des optischen Elements vorhandenem Phosphor ab und kann durch die Größe der jeweiligen Phosphor-Quelle(n) beeinflusst werden.
Bei einer weiteren Variante wird die Kohlenstoff-Kontaminationsschicht mittels mindestens eines Reinigungskopfs, der bevorzugt ein Wasserstoff-Plasma erzeugt, von der Oberfläche des optischen Elements entfernt. Der Reinigungskopf kann beispielsweise auf die in der WO 2009/059614 A1 beschriebene Art ausgebildet sein, die durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Der Reinigungskopf kann beispielsweise ein beheiztes Filament aufweisen, an dem molekularer Wasserstoff entlanggeführt wird, um das Wasserstoff-Plasma bzw. atomaren Wasserstoff in Form von Wasserstoff-Radikalen und/oder von Wasserstoff-Ionen zu erzeugen. Der Reinigungskopf kann außerhalb des Strahlengangs angeordnet sein und eine Austrittsöffnung aufweisen, die auf die zu reinigende Oberfläche des optischen Elements ausgerichtet ist.
Alternativ zur Abscheidung der Phosphor enthaltenden Deckschicht auf einem in dem EUV-Lithographiesystem angeordneten optischen Element kann das Abscheiden der Deckschicht auch vor der Installation des optischen Elements in das EUV-Lithographiesystem erfolgen. In diesem Fall kann das optische Element z.B. in eine Beschichtungskammer einer Beschichtungsanlage eingebracht werden, wie dies in der eingangs zitierten WO2011020623A1 beschrieben ist, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Die Abscheidung der Deckschicht kann beispielsweise durch Atomlagenabscheidung erfolgen, wie dies in der eingangs zitierten DE102017213172A1 der Fall ist. Insbesondere bei einer Abscheidung der Deckschicht vor der Integration des optischen Elements in ein EUV- Lithographiesystem ist die Dicke der Deckschicht im Voraus genau bekannt, so dass das Design der reflektierenden Beschichtung, d.h. die Dicke der einzelnen Schichten, insbesondere die Dicke der obersten Schicht der reflektierenden Beschichtung, für das Erreichen einer maximalen Reflektivität des optischen Elements nach dem Abscheiden der Phosphor enthaltenden Deckschicht optimiert werden kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein EUV-Lithographiesystem, umfassend: ein Gehäuse, mindestens ein optisches Element zur Reflexion von EUV-Strahlung, das in einem Innenraum des Gehäuses angeordnet ist, mindestens eine Phosphor-Quelle zur Freisetzung von Phosphor und/oder mindestens einen Gaseinlass, der zur Zuführung von Phosphor in den Innenraum des Gehäuses ausgebildet ist, um eine Phosphor enthaltende Deckschicht an dem optischen Element abzuscheiden. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann es sich bei dem EUV-Lithographiesystem um eine EUV-Lithographieanlage zur Belichtung eines Wafers oder um eine andere optische Anordnung handeln, die EUV-Strahlung verwendet, beispielsweise um ein EUV-lnspektionssystem, z.B. zur Inspektion von in der EUV-Lithographie verwendeten Masken, Wafern oder dergleichen.
Der Gaseinlass kann ein Gas-Reservoir mit dem Phosphor enthaltenden Gas aufweisen bzw. mit diesem verbunden sein. Wie weiter oben in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurde, ist die Zuführung des Phosphor enthaltenden Gases in der Regel nur während der Dauer der Abscheidung der Deckschicht erforderlich. Der Gaseinlass bzw. die Gaszuführung weist daher typischerweise mindestens ein ansteuerbares Ventil auf, um die Zuführung des Phosphor enthaltenden Gases in den Innenraum entweder zu erlauben oder zu blockieren. Es ist ggf. mit Hilfe des steuerbaren Ventils, z.B. in Form eines Massflow-Controllers ebenfalls möglich, den Massenstrom des Phosphor enthaltenden Gases in den Innenraum zu steuern oder ggf. zu regeln. Für die Ansteuerung des Gaseinlasses bzw. des Ventils weist das EUV- Lithographiesystem typsicherweise eine Steuerungseinrichtung auf.
Wie weiter oben beschrieben wurde, kann es sich bei dem Gaseinlass um einen Einlass für das Spülgas, typischerweise für Wasserstoff, handeln. In diesem Fall kann die EUV-Lithographieanlage eine Mischeinrichtung aufweisen, um das Phosphor enthaltende Gas dem Spülgas zuzumischen. Es ist aber auch möglich, dass den jeweiligen optischen Elementen oder Gruppen von optischen Elementen jeweils ein eigener Gaseinlass zugeordnet und in der Nähe der jeweiligen optischen Elemente angeordnet ist. In diesem Fall kann mit Hilfe einer Mehrzahl von Ventilen individuell die Zuführung des Phosphor enthaltenden Gases zu unterschiedlichen optischen Elementen gesteuert werden. Die Gaseinlässe können hierbei insbesondere mit ein- und demselben Reservoir für das Phosphor enthaltende Gas verbunden sein. Wie ebenfalls weiter oben beschrieben wurde, kann die mindestens eine Phosphor-Quelle außerhalb des Innenraums des Gehäuses oder innerhalb des Innenraums, bevorzugt in der Nähe der Oberfläche des optischen Elements, angeordnet sein. Für den Fall, dass die Phosphor-Quelle außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, ist diese typischerweise an einer Einlass-Position angeordnet, in der eine Öffnung mit einer Gasströmung in ein jeweiliges Gehäuse vorhanden ist, in dessen Innenraum das optische Element angeordnet ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein optisches Element der eingangs genannten Art, bei dem die Deckschicht Phosphor enthält, wobei die Deckschicht bevorzugt einen Phosphor-Anteil von mindestens 95 at-%, insbesondere von mindestens 98 at-% aufweist. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann durch die Phosphor enthaltende Deckschicht die Anlagerung von anderen HIO-Elementen an dem optischen Element verhindert oder zumindest verringert werden.
Bei einer Ausführungsform umfasst das optische Element eine auf die reflektierende Beschichtung aufgebrachte Schutzschicht, die mindestens ein Metall, bevorzugt mindestens ein Edelmetall, insbesondere Ruthenium, aufweist, wobei die Deckschicht auf die Schutzschicht aufgebracht ist. Eine metallische Schutzschicht, insbesondere eine Schutzschicht aus Ruthenium, ist besonders anfällig für die Ablagerung von HIO-Produkten und kann durch die Phosphor enthaltende Deckschicht effektiv vor der Anlagerung von anderen HIO-Produkten bzw. HIO-Elementen als Phosphor geschützt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Deckschicht eine Dicke zwischen 0,3 nm und 5 nm, bevorzugt zwischen 0,3 nm und 2,5 nm auf. Die Deckschicht sollte einerseits eine ausreichende Dicke aufweisen, um die darunterliegende Oberfläche vollständig zu überdecken und andererseits eine maximale Dicke nicht überschreiten, damit der Reflexionsverlust nicht zu groß ist. 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 eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Depositionsprozesses von HIO-Produkten auf einem Spiegel der Projektionsbelichtungsanlage von Fig. 1 ,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch die obersten Schichten des Spiegels von Fig. 2 mit einer Deckschicht, die aus Phosphor besteht,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Reflektivität eines Spiegels mit einer Ru-Schutzschicht ohne bzw. mit einer Deckschicht aus ZrÜ2,
Fig. 5 ein Diagramm, das den Anteil der HIO-Elemente Si, P und Mg an den Oberflächen einer Mehrzahl von Spiegeln zeigt, die in der Projektionsbelichtungsanlage von Fig. 1 verwendet wurden, sowie Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Details der Projektionsbelichtungsanlage von Fig. 1 mit Phosphor-Quellen sowie mit einer Gaszuführung zur Zuführung eines Phosphor enthaltenden Gases in den Innenraum eines Gehäuses.
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 einer optischen Anordnung für die EUV-Lithographie in Form einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie von deren Bestandteilen ist hierbei nicht einschränkend zu verstehen.
Eine Ausführung eines Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- bzw. Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht.
Beleuchtet wird 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 ein Projektionssystem 10. Das Projektionssystem 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 Waferverlagerungsantrrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht 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-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). 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. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. 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 Wabenkondensor (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.
Das Projektionssystem 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 das Projektionssystem 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 dem Projektionssystem 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,4 oder 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 Haltestruktur, 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 (HIO- 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 Reflektivitätsverlust des Spiegels M1 führt. Die Kontaminationsschicht 28 weist bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel mehrere HIO-Produkte auf.
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 H+ bzw. zu Wasserstoff-Radikalen H*, d.h. es bildet sich ein Wasserstoff-Plasma. In einem zweiten Schritt reagiert das Wasserstoff-Plasma, d.h. H+ bzw. H*, mit den wasserstoffflüchtigen Kontaminationen bzw. den HIO-Elementen 27 zu einer leichtflüchtigen Verbindung, typischerweise zu einem leichtflüchtigen Hydrid, das in Fig. 2 als HIO 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, d.h. einer obersten Schicht, 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 Reflektivität der jeweiligen optischen Elemente Mi, 19, 20, 22 und somit zu einem Verlust der Transmission der Projektionsbelichtungsanlage 1 . Der Reflektivitätsverlust dR/R ist in der Regel nicht reversibel, d.h. die Kontaminationsschicht 28 kann im Allgemeinen nicht ohne weiteres durch eine Reinigung des Spiegels M1 wieder entfernt werden.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die obersten Schichten einer Beschichtung
29, die auf ein (in Fig. 3 nicht bildlich dargestelltes) Substrat des Spiegels M1 aufgebracht ist. Im gezeigten Beispiel ist der Spiegel M1 so konfiguriert, dass einfallende EUV-Strahlung in einem engen Spektralbereich um die Betriebswellenlänge von 13,5 Nanometer für einen vorgegebenen Bereich an Inzidenzwinkeln mit einer vergleichsweise hohen Reflektivität reflektiert wird. Zu diesem Zweck weist der Spiegel M1 eine reflektierende Beschichtung 30 auf. Die reflektierende Beschichtung 30 ist so konfiguriert, dass sie für die zu reflektierende EUV-Strahlung als Interferenzschichtsystem wirkt.
Die reflektierende Beschichtung 30 ist zu diesem Zweck im gezeigten Beispiel als Mehrlagen-Beschichtung mit alternierenden Schichten 31a, 32a, 33a aus einem ersten Schichtmaterial in Form von Silizium und zweiten Schichten 31 b, 32b, 33b aus einem zweiten Schichtmaterial in Form von Molybdän ausgebildet. Andere erste und zweite Schichtmatenalien, z.B. in Form von Molybdän und Beryllium, sind abhängig von der Betriebswellenlänge ebenfalls möglich. Zur Vereinfachung der Darstellung sind in Fig. 3 nur die obersten drei Doppelschichten der reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung 30 dargestellt. Typischerweise weist eine reflektierende Mehrlagen-Beschichtung 30 jedoch zwischen 50 und 100 Doppelschichten auf.
Auf der reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung 30 ist eine Schutzschicht 34 aufgebracht, die aus einem metallischen Material, im gezeigten Beispiel aus einem Edelmetall, gebildet ist. Die Schutzschicht 34 dient dazu, die Schichten 31a, 31 b, 32a, 32b, 33a, 33b der darunter liegenden reflektierenden Mehrlagen- Beschichtung 30 vor Oxidation zu schützen. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel besteht die Schutzschicht 34 aus Ruthenium. Es ist aber auch möglich, dass die Schutzschicht 34 aus einem anderen (Edel-)Metall, beispielsweise aus Rhodium, Palladium oder Zirkonium besteht.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel ist auf die Schutzschicht 34 eine Deckschicht 35 aufgebracht, die der Ausbildung der in Fig. 2 gezeigten Kontaminationsschicht 28 entgegenwirken soll. Als Deckschicht 35, welche die oberste Schicht der Beschichtung 29 bildet, werden häufig oxidische Schichten verwendet, beispielsweise Schichten aus SiC>2, aus NbC oder aus ZrÜ2. Eine solche Deckschicht 35 aus einem oxidischen Material verringert zwar typischerweise die Anlagerung von HIO-Produkten bzw. der in Fig. 2 gezeigten Kontaminationsschicht 28, eine Deckschicht 35 aus eine solchen Material weist aber eine vergleichsweise große Absorption für die EUV-Strahlung 16 auf und führt daher zu einem vergleichsweise großen Reflektivitätsverlust, wie nachfolgend anhand von Fig. 4 beschrieben wird.
Fig. 4 zeigt zwei Reflektivitäts-Verläufe in Abhängigkeit von der Wellenlänge: Die Reflektivität R des Spiegels M1 mit einer Schutzschicht 34 aus Ruthenium ohne eine auf die Schutzschicht 34 aufgebrachte Deckschicht 35 und mit einer auf die Oberfläche 34a der Schutzschicht 34 aufgebrachten Deckschicht 35 aus ZrÜ2. Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, nimmt die Reflektivität R des Spiegels M1 bei der Arbeitswellenlänge von 13,5 nm aufgrund des Vorhandenseins der Deckschicht 35 absolut um ca. 1 ,8% ab, was bezogen auf die maximale Reflektivität R einem Reflektivitätsverlust dR/R von ca. 2,7% entspricht. Dieser Reflektivitätsverlust ist zwar geringer als für den Fall, dass sich die weiter oben beschriebene Kontaminationsschicht 28 auf dem Spiegel M1 ablagert, der durch die Deckschicht 35 hervorgerufene Reflektivitätsverlust ist aber dennoch vergleichsweise groß.
Um den Reflektivitätsverlust durch das Vorhandensein der Deckschicht 35 zu verringern, weist bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel die Beschichtung 29 eine Deckschicht 35 auf, die Phosphor P enthält, genauer gesagt die aus Phosphor P besteht und die nachfolgend auch als Phosphor-Deckschicht 35 bezeichnet wird. Das Aufbringen der Phosphor-Deckschicht 35 hat sich trotz der Tatsache, dass es sich bei Phosphor um ein HIO-Produkt handelt, als günstig erwiesen, weil Phosphor einen vergleichsweise geringen Reflektivitiätsverlust dR/R von ca. 0,25% pro nm Schichtdicke d der Deckschicht 35 erzeugt. Damit die Deckschicht 35 einen vergleichsweise geringen Reflektivitätsverlust erzeugt, sollte die Dicke d der Deckschicht 35 typischerweise bei 2,5 nm oder weniger liegen. Die Deckschicht 35 sollte zudem eine Dicke d von mindestens 0,3 nm aufweisen, um eine ausreichende Bedeckung der Oberfläche 34a der Schutzschicht 34 herzustellen, auf welche die Deckschicht 35 abgeschieden wird.
Das Abscheiden der Deckschicht 35 kann in einer Beschichtungskammer erfolgen, in die der Spiegel M1 eingebracht wird, bevor dieser in die Projektionsbelichtungsanlage 1 von Fig. 1 integriert wird. Das Abscheiden der Deckschicht 35 kann in diesem Fall beispielsweise mittels Atomlagenabscheidung (atomic layer deposition, ALD) erfolgen. Das Abscheiden der Deckschicht 35 mittels Atomlagenabscheidung ist vorteilhaft, da die Deckschicht 35 bei einer solchen Abscheidung selbst bei den oben angegebenen geringen Dicken d geschlossen und stabil ist und daher ihre Funktion optimal erfüllen kann. Die Erzeugung der Deckschicht 35 mittels Atomlagenabscheidung erlaubt es ferner, die Dicke d der Deckschicht 35 über eine Auswahl der Anzahl an Prozesszyklen vergleichsweise präzise einzustellen. Im Gegensatz zur Deckschicht 35 werden die Schutzschicht 34 und die ersten und zweiten Schichten 31a, 31 b, 32a, 32b, 33a, 33b der reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung 30 typischerweise jeweils mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) erzeugt.
Es hat sich gezeigt, dass eine Deckschicht 35, die aus Phosphor P besteht oder die einen hohen Anteil an Phosphor P von mindestens mindestens 95 at-%, bevorzugt von mindestens 98 at-% aufweist, die in Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebene Anlagerung von anderen HIO-Produkten als Phosphor P in Form der Kontaminationsschicht 28 verhindert oder zumindest verringert. Dies ist günstig, weil derartige HIO-Produkte bzw. HIO-Elemente, z.B. Si oder Mg, einen deutlich größeren Reflektivitätsverlust dR/R erzeugen als dies bei Phosphor P der Fall ist. Für die Verhinderung der Anlagerung anderer HIO- Elemente wird ausgenutzt, dass es eine (Anti-)Korrelation zwischen den HIO- Elementen bei der Ablagerung gibt, d.h. diese beeinflussen sich bei der Ablagerung gegenseitig, und zwar derart, dass eine Sättigung der Deckschicht 35 bzw. der Oberfläche der Deckschicht 35 mit Phosphor P zu einem geringeren Anteil von abgeschiedenem Si bzw. SiÜ2 bzw. von Mg führt.
Dieser Zusammenhang ist in dem in Fig. 5 dargestellten Diagramm zu erkennen, bei dem der Anteil von oxidiertem Si (in at%) auf der Abszisse und der Anteil der zweiten Kontamination, d.h. von P oder von Mg (in at%), auf der Ordinate dargestellt ist. Die gestrichelten Linien dienen als „guide to the eye“, um dem Datenverlauf besser folgen zu können. Die Messpunkte wurden durch eine chemische Analyse der Oberflächen von nach dem Betrieb in einer Projektionsbelichtungsanlage 1 ausgebauten Spiegeln erhalten. Wie anhand von Fig. 5 zu erkennen ist, ist bei einer Konzentration von P in der Größenordnung von mehr als ca. 5 at% nur eine geringe Menge an oxidiertem Si und Mg an der Oberfläche angelagert. Bei einer Deckschicht 35, die einen hohen Phosphor-Anteil aufweist, ist somit der Anteil der an der Oberfläche der Deckschicht 35 angelagerten und für die Reflektivität besonders ungünstigen HIO-Elemente Mg und Si deutlich reduziert.
Alternativ zur Abscheidung der Deckschicht 35 vor der Integration des Spiegels M1 in die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist es möglich, die Deckschicht 35 auf dem Spiegel M1 abzuscheiden, wenn dieser in ein Gehäuse 36 der Projektionsbelichtungsanlage 1 integriert ist, wie dies nachfolgend in Zusammenhang mit Fig. 6 beschrieben wird, in der ein Detail der Projektionsbelichtungsanlage 1 von Fig. 1 dargestellt ist. Das Gehäuse 36, in dem die Projektionsoptik 10 der Projektionsbelichtungsanlage 1 angeordnet ist, wird von einem Strahlengang 37 durchlaufen, der vom Retikel 7 ausgeht und durch eine Öffnung 38 in einen Innenraum 39 des Gehäuses 36 eintritt. In dem Innenraum 39 herrscht eine Vakuum-Umgebung, die mit Hilfe von nicht bildlich dargestellten Vakuum-Pumpen erzeugt wird. In dem Innenraum 39 sind die sechs Spiegel Mi angeordnet, von denen in Fig. 6 der erste Spiegel M1 und der zweite Spiegel M2 gezeigt sind.
Wie in Fig. 6 ebenfalls zu erkennen ist, ist in dem Innenraum 39 eine Einhausung 40 angeordnet, die den Strahlengang 37 in dem Projektionssystem 10 im Wesentlichen vollständig umgibt bzw. kapselt, wie dies beispielsweise in der US 8382301 B2 bzw. in der US 8585224 B2 beschrieben ist, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht werden. Bei der Einhausung 40 handelt es sich um ein Vakuum-Gehäuse, das aus mehreren Teil-Gehäusen zusammengesetzt ist und das im gezeigten Beispiel im Wesentlich aus Edelstahl besteht. Wie in Fig. 6 ebenfalls zu erkennen ist, ist die Geometrie der Einhausung 40 an die Geometrie des Strahlengangs 37 angepasst, d.h. die Geometrie der Einhausung 40 folgt der Geometrie des Strahlengangs 37, d.h. deren Querschnitt nimmt zu oder ab, wenn der Querschnitt des Strahlengangs 37 sich vergrößert oder verkleinert.
In dem Innenraum 39 des Gehäuses 36 befinden sich kontaminierende gasförmige Stoffe 41 , die in Fig. 6 gepunktet angedeutet sind. Bei den kontaminierenden gasförmigen Stoffen 41 handelt es sich um die weiter oben beschriebenen HIO-Elemente bzw. HIO-Produkte, z.B. um Phosphor-, Zink-, Zinn-, Schwefel-, Indium-, Magnesium-, oder Silizium-haltige Verbindungen. Das Volumen innerhalb der Einhausung 40 wird typischerweise mittels eines Spülgases gespült, so dass innerhalb der Einhausung 40 in der Regel weniger kontaminierende gasförmige Stoffe 41 vorhanden sind als außerhalb der Einhausung 40.
In Fig. 6 ebenfalls dargestellt ist eine Phosphor-Quelle 42, die an der Innenseite der Einhausung 40 in der Nähe des ersten Spiegels M1 angeordnet ist. Die Phosphor-Quelle 42 ist im gezeigten Beispiel in Form einer Beschichtung aus Phosphor an der Innenseite der Einhausung 40 aufgebracht. Die Phosphor- Quelle 42 in Form der Beschichtung dient dazu, den für das Abscheiden der weiter oben beschriebenen Phosphor-Deckschicht 35 benötigten gasförmigen Phosphor bereitzustellen. Der Phosphor P der Phosphor-Quelle 42 wird im Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 dem weiter oben in Zusammenhang mit Fig. 2 beschreiben Wasserstoff-Plasma H+, H* ausgesetzt, wodurch der Phosphor P freigesetzt bzw. ausgegast wird und auf die in Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebene Weise auf der Oberfläche des Spiegels M1 abgeschieden wird, um die Deckschicht 35 zu bilden. Die Phosphor-Quelle 42 in Form der Beschichtung weist eine vergleichsweise große Dicke von größer als 1 mm auf, um sicherzustellen, dass während der gesamten Lebensdauer der Projektionsbelichtungsanlage 1 ein ausreichender Vorrat an Phosphor P vorhanden ist, um die Abscheidung der Deckschicht 35 zu ermöglichen. Die Phosphor-Quelle 42 in Form der Beschichtung weist zudem einen Phosphor-Anteil von mindestens 95 at-% oder von mindestens 98 at-% auf, um Kontaminationen durch andere ausgasende Stoffe möglichst zu vermeiden.
Die Phosphor-Quelle 42 in Form der Beschichtung ist in Fig. 6 in einem Abstand A von weniger als 2 cm vom Spiegel M1 , genauer gesagt von der Beschichtung 29 angebracht, an der die Deckschicht 35 abgeschieden wird. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel ist die Phosphor-Quelle 42 in Form der Beschichtung nur in der Nähe des Spiegels M1 auf der Innenseite der Einhausung 40 aufgebracht, es versteht sich aber, dass die Phosphor-Quelle 42 in Form der Beschichtung auch auf der gesamten Innenseite der Einhausung 40 aufgebracht werden kann. Es ist ebenfalls möglich, die oder ggf. mehrere Phosphor-Quellen auf bzw. an dem Spiegel M1 anzuordnen, beispielsweise am seitlichen Rand des Spiegels M1 bzw. des Spiegel-Substrats in der Nähe des seitlichen Randes der Beschichtung 29. Es ist günstig, wenn die Phosphor-Quelle(n) so um den Spiegel M1 herum angeordnet sind, dass die Deckschicht 35 möglichst homogen abgeschieden wird. In Fig. 6 ebenfalls dargestellt ist eine (weitere) Phosphor-Quelle 43, die außerhalb des Gehäuses 36 in der Nähe des vom Retikel 7 ausgehenden Strahlengangs 37 angeordnet ist. Bei der Phosphor-Quelle 43 handelt es sich um eine Komponente, die ausschließlich zu dem Zweck in der Projektionsbelichtungsanlage 1 angeordnet ist, den Phosphor P für die Abscheidung der Deckschicht 35 bereitzustellen. Bei der Phosphor-Quelle 43 in Form der zusätzlichen Komponente handelt es sich um ein mit Phosphor beschichtetes, im gezeigten Beispiel plattenförmiges Bauteil. Die Phosphor- Beschichtung der Phosphor-Quelle 43 weist ebenfalls eine Dicke von mindestens 1 mm auf. Die Phosphor-Quelle 43 ist zwar außerhalb des Innenraums 39, aber benachbart zu der Öffnung 38 in dem Gehäuse 36 angeordnet, so dass das freigesetzte Phosphor P in den Innenraum 39 des Gehäuses 36 eintreten und sich an den in dem Innenraum 39 angeordneten Spiegeln M1 bis M6 absetzen kann.
Wie in Fig. 6 ebenfalls zu erkennen ist, weist die Projektionsbelichtungsanlage 1 einen Gaseinlass 44 auf, über den dem Innenraum 39, genauer gesagt der Einhausung 40, ein Phosphor P enthaltendes Gas 45, z.B. in Form von Phosphan, zugeführt wird, wie durch einen Pfeil angedeutet ist. Das Phosphor P enthaltende Gas 45, das dem Innenraum 39 zugeführt wird, ist im gezeigten Beispiel mit einem Spülgas in Form von molekularem Wasserstoff H2 gemischt. Für die Mischung kann das Phosphor P enthaltende Gas 45, das in einem nicht bildlich dargestellten Gas-Reservoir enthalten ist, in einer Mischeinrichtung mit dem molekularen Wasserstoff H2 gemischt werden. Das Phosphor enthaltende Gas 45 wird dem Wasserstoff H2 im gezeigten Beispiel nicht dauerhaft beigemischt, sondern nur für die Dauer der Deposition der Deckschicht 35.
Eine programmierbare Steuerungseinrichtung 46, die in Form einer Hard- und/oder Software ausgebildet sein kann, dient der Ansteuerung des Gaseinlasses 44 bzw. eines dort vorgesehenen Ventils, z.B. in Form eines Massendurchfluss-Reglers, um die Zuführung des Phosphor P enthaltenden Gases 45 in den Innenraum 39 entsprechend zu steuern bzw. zu regeln. Der Partialdruck des Phosphors P in dem Innenraum 39 wird hierbei typischerweise auf einen Wert von 10’3 mbar oder darüber, z.B. auf einen Wert von 10’6 mbar, eingestellt. Es versteht sich, dass in der Projektionsbelichtungsanlage 1 mehrere Gaseinlässe 44 angebracht sein können, die dem Innenraum 39 ein Phosphor P enthaltendes Gas an unterschiedlichen Positionen zuführen können. Beispielsweise kann einem oder einer Gruppe der Spiegel M1 , ... , M6 jeweils ein Gaseinlass 44 zugeordnet werden, der in der Nähe eines jeweiligen Spiegels M1 ,... , M6 angeordnet ist. Anders als dies in Fig. 6 dargestellt ist, kann ein jeweiliger Gaseinlass 44 auch zur Zuführung des Phosphor P enthaltenden Gases 45 an eine Position innerhalb des Innenraums 39, aber außerhalb der Einhausung 40 dienen.
Voraussetzung für die Abscheidung der Deckschicht 35 ist es, dass die Oberfläche 34a der Schutzschicht 34 frei von Verunreinigungen ist, insbesondere keine Kohlenstoff enthaltende Kontaminationsschicht 47 aufweist, wie dies in Fig. 6 an dem zweiten Spiegel M2 dargestellt ist. Um die Kohlenstoff-Kontaminationsschicht 47 von der Oberfläche des zweiten Spiegels M2 zu entfernen, kann das weiter oben in Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebene Wasserstoff-Plasma H+, H* genutzt werden, das im Belichtungsbetrieb erzeugt wird.
Für die Entfernung der Kohlenstoff-Kontaminationsschicht 47 kann auch ein in Fig. 6 gezeigter Reinigungskopf 48 verwendet werden, der ein Wasserstoff- Plasma H+, H* erzeugt. Der Reinigungskopf 48 kann zu diesem Zweck beispielsweise wie in der WO 2009/059614 A1 beschrieben ausgebildet sein und z.B. einen Glühdraht oder eine andere Einrichtung aufweisen, um den molekularen Wasserstoff H2 in ein Wasserstoff-Plasma H+, H* umzuwandeln. Der Reinigungskopf 48 oder ggf. mehrere Reinigungsköpfe können mit Hilfe der Steuerungseinrichtung 46 aktiviert werden, um die Kohlenstoff- Kontaminationsschicht 47 abzutragen, bevor die Deckschicht 35 auf der Oberfläche 34a des zweiten Spiegels M2 abgeschieden wird. Es versteht sich, dass den anderen Spiegeln M1 , M3 bis M6 des Projektionssystems 10 ebenfalls einer oder mehrere Reinigungsköpfe 48 zugeordnet sein können, um die Kohlenstoff-Kontaminationsschicht 47 zu entfernen.
Ein jeweiliger Gaseinlass 44 sowie die Phosphor-Quellen 42, 43 können auch an anderer Stelle in der Projektionsbelichtungsanlage 1 angeordnet werden, um den zur Abscheidung einer Deckschicht 35 benötigten Phosphor P in den Innenräumen der entsprechenden Gehäuse des Beleuchtungssystems 2, der Lichtquelle 3 oder eines Haupt-Gehäuses bereitzustellen, welches das Beleuchtungssystem 2 und das Projektionssystem 10 umgibt. Für den Fall, dass die Phosphor-Quelle in dem Haupt-Gehäuse außerhalb der jeweiligen Gehäuse des Beleuchtungssystems 2 bzw. des Projektionssystems 10 angeordnet ist, ist es günstig, wenn die entsprechende Phosphor-Quelle in der Nähe einer Öffnung in dem jeweiligen Gehäuse angeordnet ist, durch das der Strahlengang hindurchtritt. Es ist auch möglich, dass eine jeweilige Phosphor- Quelle 43 in der Nähe einer dynamischen Gasschleuse der Projektionsbelichtungsanlage 1 oder an einer anderen Stelle in der Projektionsbelichtungsanlage 1 angeordnet ist.
2021P00669WQ 19.10.22 SZ00310PCT

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Abscheiden einer Deckschicht (35) auf ein optisches Element (M1 ) zur Reflexion von EUV-Strahlung (16), umfassend: Abscheiden einer Phosphor (P) enthaltenden Deckschicht (35) auf das optische Element (M1 ), wobei das optische Element (M1) beim Abscheiden der Deckschicht (35) in einem Innenraum (39) eines Gehäuses (36) eines EUV-Lithographiesystems (1 ) angeordnet ist, und wobei zum Abscheiden der Deckschicht (35) aus mindestens einer außerhalb des Innenraums (39) oder in dem Innenraum (39) angeordneten Phosphor-Quelle (42, 43), die bevorzugt in der Nähe des optischen Elements (M1 ) angeordnet ist, Phosphor (P) freigesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die Deckschicht (35) einen Phosphor- Anteil von mindestens 95 at-%, bevorzugt von mindestens 98 at-% aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Deckschicht (35) eine Dicke (d) zwischen 0,3 nm und 5 nm, bevorzugt zwischen 0,3 nm und 2,5 nm, aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Deckschicht (35) auf eine Schutzschicht (34) abgeschieden wird, die mindestens ein Metall, bevorzugt mindestens ein Edelmetall, insbesondere Ruthenium, aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zum Abscheiden der Deckschicht (35) dem Innenraum (39) über mindestens einen Gaseinlass (44) mindestens ein Phosphor (P) enthaltendes Gas (45) zugeführt wird.
2021P00669WQ 19.10.22 SZ00310PCT
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Phosphor (P) enthaltende Gas (45) mindestens einem Spülgas, insbesondere Wasserstoff (H2), beigemischt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem der zugeführte Phosphor (P) in dem Innenraum (39) einen Partialdruck von mindestens 10’6 mbar, bevorzugt von mindestens 10’3 mbar aufweist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zum Freisetzen des Phosphors (P) die Phosphor-Quelle (42, 43) einem Wasserstoff-Plasma (H+, H*) ausgesetzt wird, das im Betrieb, bevorzugt im Belichtungsbetrieb, des EUV-Lithographiesystems (1 ) erzeugt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: Entfernen einer Kohlenstoff-Kontaminationsschicht (47) von einer Oberfläche (34a) des optischen Elements (M2) vor dem Abscheiden der Deckschicht (35).
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Kohlenstoff-Kontaminationsschicht (47) durch ein im Betrieb, insbesondere im Belichtungsbetrieb, des EUV- Lithographiesystems (1 ) erzeugtes Wasserstoff-Plasma (H+, H*) von der Oberfläche (34a) entfernt wird.
11 .Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die Kohlenstoff- Kontaminationsschicht (47) mittels mindestens eines Reinigungskopfs (48), der bevorzugt ein Wasserstoff-Plasma (H+, H*) erzeugt, von der Oberfläche (34a) des optischen Elements (M1 ) entfernt wird.
12. EUV-Lithographiesystem (1 ), umfassend: ein Gehäuse (36), mindestens ein optisches Element (M1 ) zur Reflexion von EUV-Strahlung
2021P00669WO 19.10.22 SZ00310PCT (16), das in einem Innenraum (39) des Gehäuses (36) angeordnet ist, mindestens eine Phosphor-Quelle (42, 43) zur Freisetzung von Phosphor (P), um eine Phosphor (P) enthaltende Deckschicht (35) auf dem optischen Element (M1 ) abzuscheiden.
13. EUV-Lithographiesystem nach Anspruch 12, weiter umfassend: mindestens einen Gaseinlass (44), der zur Zuführung eines Phosphor (P) enthaltenden Gases (45) in den Innenraum (39) des Gehäuses (36) ausgebildet ist.
14. Optisches Element (M1 ) zur Reflexion von EUV-Strahlung (16), umfassend: eine reflektierende Beschichtung (30), eine Deckschicht (35), die auf die reflektierende Beschichtung (30) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet dass die Deckschicht (35) Phosphor (P) enthält und mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auf dem optischen Element (M1 ) abgeschieden ist, wobei die Deckschicht (35) bevorzugt einen Phosphor- Anteil von mindestens 95 at-%, insbesondere von mindestens 98 at-% aufweist.
15. Optisches Element nach Anspruch 14, weiter umfassend: eine auf die reflektierende Beschichtung (30) aufgebrachte Schutzschicht (34), die mindestens ein Metall, bevorzugt mindestens ein Edelmetall, insbesondere Ruthenium, aufweist, wobei die Deckschicht (35) auf die Schutzschicht (34) aufgebracht ist.
16. Optisches Element nach Anspruch 14 oder 15, bei dem die Deckschicht (35) eine Dicke (d) zwischen 0,3 nm und 5 nm, bevorzugt zwischen 0,3 nm und 2,5 nm aufweist.
2021P00669WO 19.10.22 SZ00310PCT
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