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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung einer Plasma-Strahlungsquelle, insbesondere einer EUV-Strahlungsquelle in einem Strahlungsquellen-Modul einer Maskeninspektionsanlage oder einer Projektionsbelichtungsanlage. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Reinigung einer Plasma-Strahlungsquelle, insbesondere einer EUV-Strahlungsquelle in einem Beleuchtungssystem einer Maskeninspektionsanlage oder einer Projektionsbelichtungsanlage. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Strahlungsquellen-Modul, ein Beleuchtungssystem und eine Maskeninspektionsanlage oder eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer entsprechenden Reinigungsvorrichtung.
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Beim Betrieb von Plasma-Strahlungsquellen tritt das Problem auf, dass das Plasma-Target Material (z.B. Zinn) die Quellkammer verunreinigt oder Plasma umgebende Komponenten durch Ionenbeschuss abgesputtert werden und dadurch zu einer Verunreinigung der Quellkammer führen.
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Eine Vorrichtung zur Reinigung einer Quellkammer einer Plasma-Strahlungsquelle ist aus der
DE 10 2017 212 351 A1 bekannt.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Reinigung einer Plasma-Strahlungsquelle weiterzubilden, insbesondere zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Der Kern der Erfindung besteht darin, die Vorrichtung mit einer Laser-Strahlungsquelle zur Erzeugung eines Bearbeitungsstrahls zu versehen, wobei ein Endeffektor zur gezielten Führung des Bearbeitungsstrahls innerhalb des Strahlungsquellen-Moduls vorgesehen ist, und wobei der Endeffektor mindestens einen verlagerbaren Spiegel aufweist. Der Spiegel ist vorzugsweise einerseits um eine senkrecht zu einer Spiegel-Normalen verlaufenden Kippachse verkippbar, andererseits um eine senkrecht zur Kippachse verlaufende Rotationsachse rotierbar.
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Mit Hilfe eines entsprechenden Endeffektors kann der Bearbeitungsstrahl schnell und präzise zu vorbestimmten Bereichen einer Wand der Quellkammer der Strahlungsquelle geführt werden. Es ist insbesondere möglich, die gesamte Oberfläche der Innenseite der Quellkammer mit dem Bearbeitungsstrahl zu erreichen.
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Bei der Wand kann es sich insbesondere um eine Seitenwand, eine Deckenwand oder eine Bodenwand der Quellkammer handeln. Der Begriff ist mit anderen Worten nicht einschränkend zu verstehen.
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Der mindestens eine Spiegel des Endeffektors kann außerdem längs der Rotationsachse linear verlagerbar sein. Hierdurch wird die Flexibilität der Verlagerbarkeit des Endeffektor-Spiegels weiter vergrößert.
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Allgemein weist der Endeffektor mindestens ein verlagerbares Strahlführungselement auf.
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Der Spiegel kann insbesondere mit einer Rotationsgeschwindigkeit von mehr als 100 Umdrehungen pro Minute (U/min), insbesondere mehr als 200 U/min, insbesondere mehr als 300 U/min, insbesondere mehr als 500 U/Min, insbesondere mehr als 1000 U/min um die Rotationsachse rotierbar sein.
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Über die Rotationsgeschwindigkeit werden auch die Anzahl der Laserpulse pro Flächenbereich bestimmt. Dadurch kann der Abtrag auf unterschiedliche Dicken der Kontaminationsschicht angepasst werden. Eine Anpassung der Rotationsgeschwindigkeit ermöglicht insbesondere die gezielte Entfernung dickerer und dünnerer Kontaminationsschichten (dicke Schicht - niedrige Rotationsgeschwindigkeit, dünne Schicht - hohe Rotationsgeschwindigkeit).
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Der Spiegel kann insbesondere über einen Schrittmotor, Mikroschrittmotor, DC-Motor oder Piezoantrieb betrieben werden. Zur Stromübertragung können Schleifkontakte vorgesehen sein.
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Die Vorrichtung ermöglicht insbesondere die Reinigung einer Plasma-Strahlungsquelle in situ, das heißt während diese in einem Strahlungsquellenmodul, insbesondere in einem Beleuchtungssystem einer Maskeninspektionsanlage oder einer Projektionsbelichtungsanlage eingebaut ist.
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Bei der Strahlungsquelle handelt es sich insbesondere um eine Plasma-Strahlungsquelle, beispielsweise eine EUV-Strahlungsquelle oder eine Strahlungsquelle zur Erzeugung von Röntgenstrahlung, insbesondere weicher Röntgenstrahlung (sogenannte Soft-X-Ray-Strahlungsquelle). Es kann sich insbesondere um eine Strahlungsquelle für eine Projektionsbelichtungsanlage oder ein Maskeninspektionssystem oder ein Metrologiesystem oder ein EUV-Mikroskop handeln. Es kann sich auch um eine Strahlungsquelle für ein Röntgenmikroskop, insbesondere für ein Wasserfenster-Mikroskop (Waterwindow microscope) mit einem Wellenlängenbereich zwischen 2,4 nm und 4,4 nm, handeln.
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Die Vorrichtung umfasst außerdem eine äußere Optik, die vorzugsweise außerhalb des Strahlungsquellen-Moduls angeordnet ist, und eine Kopplungseinrichtung zur Ankopplung der äußeren Optik an den Endeffektor.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Endeffektor ein Element zur Erfassung der Position des mindestens einen verlagerbaren Spiegels auf. Die Position des Spiegels kann insbesondere mittels eines oder mehrerer Encoder erfasst, insbesondere ausgelesen und ausgewertet werden. Es ist insbesondere möglich, mittels eines ersten Encoders eine Kippstellung des Spiegels und mittels eines zweiten Encoders eine Rotationsstellung des Spiegels und damit den Auftreffpunkt des Laserspots auf der Kammerwand zu erfassen.
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Dies ermöglicht eine besonders schnelle und präzise Bestimmung der Spiegelposition. Dies wiederum ermöglicht eine besonders schnelle und präzise Erfassung der Führung des Bearbeitungsstrahls. Die Positioniergenauigkeit des Bearbeitungsstrahls auf der Innenwand der Quellkammer ist insbesondere besser als 100 µm, insbesondere besser als 50 µm.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Endeffektor ein teildurchlässiges Element zur teilweisen Reflexion eines Justagestrahls auf. Beim teildurchlässigen Element kann es sich insbesondere um ein beschichtetes Fenster handeln.
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Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, können der Justagestrahl und der Bearbeitungsstrahl unterschiedliche Wellenlängen aufweisen.
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Das teildurchlässige Element hat im Hinblick auf den Bearbeitungsstrahl eine hohe Transmission. Der Transmissionsgrad des teildurchlässigen Elements des Endeffektors beträgt bei der Wellenlänge des Bearbeitungsstrahls insbesondere mindestens 90 %, insbesondere mindestens 95 %, insbesondere mindestens 97 %, insbesondere mindestens 99 %.
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Der Reflexionsgrad des teildurchlässigen Elements liegt bei der Wellenlänge des Justagestrahls beispielsweise im Bereich von 0,5 % bis 10 %, insbesondere im Bereich von 1 % bis 3 %.
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Das teildurchlässige Element ist in Strahlrichtung des Bearbeitungsstrahls eingangsseitig am Endeffektor angeordnet. Dies ermöglicht auf einfache Weise eine Bestimmung der relativen Ausrichtung, insbesondere der relativen Winkellage des Endeffektors zum Justagestrahl sowie direkt oder indirekt zum Bearbeitungsstrahl.
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Hierdurch wird die Präzision der Strahlführung des Bearbeitungsstrahls in der Quellkammer weiter verbessert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine Einrichtung zur Erfassung eines Prozessleuchtens auf.
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Dies ermöglicht es, den Reinigungsprozess zu überwachen.
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Dieser Aspekt kann auch unabhängig von den Details des Endeffektors vorteilhaft sein. Er kann eine selbstständige Erfindung darstellen. Er kann insbesondere unabhängig von den Details des Endeffektors Kern eines auf die Reinigungsvorrichtung gerichteten Anspruchs bilden.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Reinigung einer Plasma-Strahlungsquelle in einem Strahlungsquellen-Modul einer Projektionsbelichtungsanlage mit einer Einrichtung zur Erfassung eines Prozessleuchtens.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Einrichtung zur Erfassung bzw. Auswertung eines Prozessleuchtens Bestandteil der äußeren Optik, welche außerhalb des Strahlungsquellen-Moduls angeordnet ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Einrichtung zur Überwachung des Reinigungsprozesses mindestens einen Filter zur Selektion eines Wellenlängenbereichs und mindestens eine Photodiode auf.
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Das Spektrum des Prozessleuchtens gibt Rückschluss auf den abgetragenen Stoff. Das Spektrum kann entweder mit einem Spektrometer oder in besonders vorteilhaften Anordnungen durch Selektion eines Wellenlängenbandes mit Gitter, Tief-, Band- und oder Hochpassfiltern und Photodiode ausgewertet werden.
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Dies ermöglicht es, große Datenmengen pro Zeit zu erfassen. Es sind beispielsweise mehr als 10000 Aufnahmen pro Sekunde, insbesondere mehr als 20000 Aufnahmen pro Sekunde, insbesondere mehr als 30000 Aufnahmen pro Sekunde, insbesondere mehr als 50000 Aufnahmen pro Sekunde, insbesondere mehr als 100000 Aufnahmen pro Sekunde möglich.
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Hierdurch wird eine hohe Ortsauflösung der Prozessüberwachung ermöglicht.
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Zur Überwachung des Reinigungsprozesses wird das Prozessleuchten von der Bearbeitungsoberfläche entlang desselben Strahlengangs wie der Bearbeitungsstrahl, jedoch in umgekehrter Richtung zu diesem geführt. Das Prozessleuchten wird insbesondere durch den Endeffektor, die Kopplungseinrichtung und einen Teil der äußeren Optik geführt.
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Durch Korrelation des erfassten Prozessleuchtens mit der Position des Bearbeitungsstrahls auf der Quellkammerwand beziehungsweise der Position des verlagerbaren Spiegels des Endeffektors ist eine ortsaufgelöste Prozessüberwachung möglich.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Prozessleuchten in einem Wellenlängenbereich erfasst, welcher von der Wellenlänge des Bearbeitungsstrahls und/oder von der Wellenlänge des Justagestrahls abweicht. Das Prozessleuchten kann insbesondere bei einer geringeren Wellenlänge erfasst werden.
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Der Tiefpassfilter ist bis zu einer Grenzwellenlänge λGrenz zumindest teildurchlässig, insbesondere durchlässig. Er kann insbesondere eine Grenzwellenlänge λGrenz von beispielsweise 850 nm aufweisen.
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Als Tiefpassfilter kann beispielsweise ein teildurchlässiger Spiegel dienen. Der Tiefpassfilter, insbesondere der teildurchlässige Spiegel, ist insbesondere im Strahlengang des Bearbeitungsstrahls angeordnet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Überwachungseinrichtung zwei Photodioden auf. Hierbei kann die eine der Photodioden Anteile des Prozessleuchtens im Wellenlängenbereich oberhalb der Grenzwellenlänge λGrenz des Tiefpassfilters erfassen, die andere der Photodioden kann das Prozessleuchten im Wellenlängenbereich unterhalb der Grenzwellenlänge λGrenz erfassen. Die beiden Anteile können mittels eines Strahlteilers, insbesondere eines Strahlteilerwürfels, räumlich voneinander getrennt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Einrichtung zur Überwachung des Reinigungsprozesses eine Auswerteeinheit auf, in welcher von der mindestens einen Photodiode der Überwachungseinrichtung erfasste Daten mit Positionsdaten des verlagerbaren Spiegels des Endeffektors gekoppelt werden.
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Die Auswerteeinheit steht hierfür in signalübertragender Verbindung mit der mindestens einen Photodiode der Überwachungseinrichtung. Sie steht außerdem in signalübertragender Verbindung mit dem Element zur Erfassung der Position des mindestens einen verlagerbaren Spiegels des Endeffektors.
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Dies ermöglicht eine ortsaufgelöste Prozessüberwachung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine Justageeinrichtung auf, mittels welcher die genaue Ausrichtung des Bearbeitungsstrahls relativ zur Quellkammer justierbar ist.
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Auch dieser Aspekt ist unabhängig von den Details des Endeffektors und/oder von den Details der Überwachungseinrichtung vorteilhaft. Er kann insbesondere selbstständig Kern eines entsprechenden Anspruchs bilden. Die Erfindung betrifft somit auch eine Vorrichtung zur Reinigung einer Plasma-Strahlungsquelle in einem Strahlungsquellen-Modul einer Maskeninspektionsanlage oder einer Projektionsbelichtungsanlage mit einer Laser-Strahlungsquelle zur Erzeugung eines Bearbeitungsstrahls und einer Justageeinrichtung, mittels welcher die genaue Ausrichtung des Bearbeitungsstrahls relativ zur Quellkammer justierbar ist.
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Die Justage der Ausrichtung des Bearbeitungsstrahls relativ zur Quellkammer kann insbesondere automatisiert erfolgen.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung betrifft die Justageeinrichtung einen Justagelaser. Der Justagelaser weist insbesondere eine Wellenlänge auf, welche von der des Bearbeitungslasers abweicht. Die Wellenlänge des Justagestrahls kann insbesondere kleiner sein als die Wellenlänge des Bearbeitungsstrahls. Sie kann insbesondere um mindestens 10 nm, insbesondere mindestens 20 nm, insbesondere mindestens 50 nm geringer sein als die des Bearbeitungsstrahls. Als Justagelaser kann beispielsweise ein Laser mit einer Wellenlänge von 975 nm oder mehr dienen. Der Justagelaser weist insbesondere eine Wellenlänge auf, welche nicht mit der des Justagelasers überlappt, insbesondere welche von diesem Bereich separiert ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung unterscheidet sich die Justage-Wellenlänge um mindestens 5 % von der Bearbeitungswellenlänge.
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Gemäß einer Alternative kann auf den Justagelaser verzichtet werden, wenn die Justage getrennt vom eigentlichen Reinigungsprozess stattfindet. Der Bearbeitungslaser kann auch für die Justage verwendet werden, bevorzugt mit geringer Strahlungsintensität.
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Der Justagelaser generiert einen Rückreflex am reflektierenden beschichteten Fenster am Endeffektor. Dieser Rückreflex wird im Strahlengang zurück geleitet, auf Positions-Photodiode geleitet, die Position detektiert, ausgewertet und die Verstellung des Kippspiegels verändert. Dies wird iterativ wiederholt, bis der Rückreflex auf der Positions-Photodiode eine gewünschte Position einnimmt.
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Die Justageeinrichtung kann einen Strahlteiler, insbesondere einen Strahlteilerwürfel, aufweisen.
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Die Justageeinrichtung kann eine Positions-Photodiode, insbesondere eine Lateral-Photodiode, insbesondere eine Vier-Quadranten-Diode aufweisen. Sie kann auch eine Kamera, insbesondere eine CCD-Kamera aufweisen.
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Die Justageeinrichtung weist insbesondere ein verlagerbares, insbesondere ein verkippbares optisches Element, insbesondere in Form eines Strahlführungselements, insbesondere in Form eines Umlenkspiegels, auf.
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Zur Justage der Vorrichtung kann dieses verlagerbare Element, insbesondere der Umlenkspiegel, so lange verlagert werden, bis ein einfallender Strahl und ein ausfallender Strahl überlappen, insbesondere denselben Schwerpunkt haben, insbesondere einen konzentrischen, insbesondere deckungsgleichen Strahlquerschnitt aufweisen. Das verlagerbare Element kann insbesondere so verlagern werden, bis der ausfallende Strahl eine zuvor anderweitig einjustierte Sollposition einnimmt.
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Die Justageeinrichtung weist insbesondere eine Steuereinheit auf, welche in signalübertragender Weise mit dem Verlagerungsmechanismus des verlagerbaren Elements verbunden ist.
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Das verlagerbare Element kann insbesondere das letzte optische Element, insbesondere den letzten Spiegel im Strahlengang des Bearbeitungs- und/oder Justagestrahls vor dem Endeffektor bilden.
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Der von dem verlagerbaren Element, insbesondere vom verlagerbaren Umlenkspiegel, reflektierte Justagestrahl trifft insbesondere als nächstes auf das eingangsseitig des Endeffektors angeordnete teildurchlässige Fenster, von welchem er zumindest teilweise reflektiert und zum Umlenkspiegel zurückgeführt wird.
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Der verlagerbare Umlenkspiegel der Justageeinrichtung kann insbesondere einen piezoelektrischen Antrieb, einen Schrittmotor oder einen Mikroschrittmotor, aufweisen. Er ist insbesondere sehr präzise verlagerbar. Die Verlagerung des Umlenkspiegels kann insbesondere eine Auflösung von beispielsweise 1,5 µrad/step aufweisen.
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Der Umlenkspiegel kann einen Stellbereich im Bereich von 1° bis 10°, insbesondere im Bereich von 2° bis 5°, beispielsweise von 3° bis 4° aufweisen.
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Der verlagerbare Umlenkspiegel der Justageeinrichtung kann Bestandteil der Kopplungseinrichtung sein. Er kann auch ein Bestandteil der äußeren Optik sein.
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Die Justageeinrichtung kann einen weiteren Umlenkspiegel aufweisen. Dieser kann fix oder ebenfalls verlagerbar ausgebildet oder angeordnet sein.
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Ein weiterer Umlenkspiegel eröffnet einen weiteren Freiheitsgrad für die Justage des Justagestrahls und/oder des Bearbeitungsstrahls.
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Dies ermöglicht es, den Bearbeitungsstrahl und den Justagestrahl mittels eines Tiefpassfilters, insbesondere in Form eines teildurchlässigen Spiegels, voneinander zu separieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Bearbeitungsstrahl mittels einer oder mehrerer Fokussieroptiken auf eine Spotgröße mit einem Durchmesser im Bereich von 10 µm bis 100 µm, insbesondere im Bereich von 20 µm bis 50 µm, beispielsweise von etwa 30 µm, fokussierbar. Die äußere Optik kann insbesondere eine Fokussiereinheit zur Fokussierung des Bearbeitungsstrahls aufweisen. Die Fokussiereinheit kann eine Mehrzahl von Linsen und/oder Linsengruppen aufweisen. Die Linsen und/oder Linsengruppen können insbesondere in Richtung des Bearbeitungsstrahls relativ zueinander verlagerbar sein.
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Mittels der Fokussiereinheit kann der Fokus des Bearbeitungsstrahls nachgeführt werden. Er kann insbesondere derart gesteuert werden, dass er innerhalb von vorgegebenen Toleranzen im Bereich der Quellkammerwand liegt. Hierdurch kann insbesondere erreicht werden, dass der Bearbeitungsstrahl im Bereich der Quellkammerwand zu einer Spotgröße führt, welche höchstens einen maximal vorgegebenen Durchmesser aufweist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Laser-Strahlungsquelle des Bearbeitungslasers einen gepulsten Infrarot-Faserlaser mit einer Ausgangsleistung von mindestens 20 W, insbesondere mindestens 50 W, insbesondere mindestens 70 W auf. Die Strahlqualität weist insbesondere einen K-Faktor von mindestens 0,4, insbesondere mindestens 0,5, insbesondere mindestens 0,55, insbesondere mindestens 0,57, auf. Andere Werte sind ebenfalls möglich.
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Der Bearbeitungslaser kann insbesondere eine Bearbeitungswellenlänge von mehr als 1000 nm, insbesondere mehr als 1050 nm aufweisen.
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Der Bearbeitungslaser kann insbesondere gepulst betrieben werden. Die Pulsfrequenz beträgt insbesondere mindestens 100 kHz, insbesondere mindestens 200 kHz, insbesondere circa 400 kHz.
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Eine Positionierung des Fokus auf den entsprechenden Bereich im Strahlengang ist notwendig durch die Bauraumvorgaben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Reinigungsvorrichtung eine Absaug-Einrichtung zur Absaugung von Verunreinigungen aus der Quellkammer.
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Sie weist vorzugsweise eine Absaugleistung größer als 100 m3/h mit Unterdruck 100 mbar, insbesondere größer 150 m3/h mit Unterdruck 200 mbar auf. Es ist eine gezielte Aufteilung der Absaugung auf die Bearbeitungsfläche möglich.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Reinigung einer Plasma-Strahlungsquelle weiterzubilden, insbesondere zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit folgenden Schritten gelöst:
- - Bereitstellen einer Plasma-Strahlungsquelle in einem Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage/oder eines Maskeninspektionssystems,
- - Bereitstellen einer Vorrichtung zur Reinigung der Plasma-Strahlungsquelle mittels eines Bearbeitungsstrahls,
- - Beaufschlagen eines vorbestimmten Bereichs einer Quellkammer der Plasma-Strahlungsquelle mit dem Bearbeitungsstrahl,
- - wobei der Bearbeitungsstrahl mittels eines Endeffektors mit mindestens einem verlagerbaren Spiegel zu bestimmten Bereichen der Quellkammer geführt wird.
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Das Verfahren dient insbesondere zur Reinigung einer Plasma-Strahlungsquelle in situ, das heißt in eingebautem Zustand in einem Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage oder eines Maskeninspektionsgerätes.
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Das Verfahren eignet sich auch zur Reinigung anderer Strahlungsquellen, bei welchen es zu einer betriebsbedingten Kontamination kommt.
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Bei der Reinigungsvorrichtung handelt es sich insbesondere um eine Reinigungsvorrichtung gemäß der vorhergehenden Beschreibung.
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Die Vorteile ergeben sich aus den bereits beschriebenen.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung ist insbesondere eine sehr präzise und gründliche Reinigung der Quellkammer der EUV-Strahlungskammer möglich. Es hat sich herausgestellt, dass die Quellkammer innerhalb eines Zeitraums von weniger als einer Stunde gereinigt werden kann. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung beziehungsweise des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens wird somit die Ausfallzeit der Strahlungsquelle erheblich reduziert.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Reinigung durch Erfassung und Auswertung eines Prozessleuchtens überwacht. Für Details sei auf die vorhergehende Beschreibung der Überwachungseinrichtung verwiesen.
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Die Überwachung erfolgt insbesondere mit einer hohen Taktfrequenz. Die Aufnahmerate des Prozessleuchtens beträgt insbesondere mindestens 10 kHz, insbesondere mindestens 20 kHz, insbesondere mindestens 30 kHz, insbesondere mindestens 50 kHz, insbesondere mindestens 100 kHz.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Ausrichtung der Reinigungsvorrichtung zur Reinigung der Plasma-Strahlungsquelle relativ zu letzterer justiert, insbesondere automatisiert justiert. Sie kann insbesondere vor Beginn des Reinigungsverfahrens und/oder in vorbestimmten Intervallen während des Reinigungsverfahrens, insbesondere fortlaufend, justiert werden.
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Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, ein Strahlungsquellen-Modul für eine Projektionsbelichtungsanlage oder für ein Maskeninspektionstool zu verbessern, insbesondere hinsichtlich seiner Lebensdauer. Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, ein Beleuchtungssystem für ein Maskeninspektionstool oder eine Projektionsbelichtungsanlage und ein Maskeninspektionstool oder eine Projektionsbelichtungsanlage zu verbessein.
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Diese Aufgaben werden jeweils durch ein Strahlungsquellen-Modul, ein Beleuchtungssystem und eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer Reinigungsvorrichtung gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst.
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Die Vorteile ergeben sich aus denen der Reinigungsvorrichtung.
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Bei der Strahlungsquelle handelt es sich insbesondere um eine Plasma-Strahlungsquelle, insbesondere um eine EUV-Strahlungsquelle.
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Die Verwendung der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung ermöglicht es, die Quellkammer der Strahlungsquelle zwischen der Belichtung zweier Wafer oder zwischen der Inspektion zweier Masken, insbesondere in situ, zu reinigen.
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Hierdurch wird die für die Reinigung der Quellkammer benötigte Zeit erheblich reduziert.
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Es sei an dieser Stelle noch einmal explizit klargestellt, dass die vorliegende Erfindung eine Mehrzahl von Aspekten aufweist, welche unabhängig voneinander oder in Kombination mit einem oder mehreren der anderen Aspekte Gegenstand eines Anspruchs bilden können. Insbesondere die Aspekte des Endeffektors, die Aspekte der Einrichtung zur Überwachung des Reinigungsprozesses und die Aspekte der Justageeinrichtung führen unabhängig voneinander und/oder in Kombination miteinander zu Vorteilen.
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Weitere Details und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:
- 1 schematisch in einem Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie,
- 2 einen schematischen Schnitt durch eine Quellkammer einer EUV -S trahlungsquelle,
- 3 eine schematische Ansicht auf eine Bodenplatte der Quellkammer gemäß 2 entlang der Linie III-III,
- 4 schematisch einen Schnitt durch einen Quellkopf einer EUV-Strahlungsquelle oder eine in die Quellkammer eingebrachte Reinigungsvorrichtung,
- 5 exemplarisch die Anordnung der Bestandteile einer Reinigungsvorrichtung an einer EUV-Strahlungsquelle in einem Strahlungsquellen-Modul einer Projektionsbelichtungsanlage,
- 6 schematisch Ausschnitte aus den Strahlengängen in der Reinigungsvorrichtung gemäß 5 mit schematischer Darstellung einer Auswahl von optischen Bauelementen der Reinigungsvorrichtung,
- 7 schematisch Bestandteile einer Justage-Vorrichtung, welche einen Bestandteil der Reinigungsvorrichtung bildet ohne die übrigen Bestandteile der Reinigungsvorrichtung,
- 8 schematisch Bestandteile einer Überwachungs-Einrichtung, welche einen Bestandteil der Reinigungsvorrichtung bildet ohne die übrigen Bestandteile der Reinigungsvorrichtung
- 9 schematisch einen Schnitt durch einen Endeffektor welcher durch eine zentrale Bohrung in die Quellkammer eingeführt werden kann,
- 10 schematisch einen Schnitt durch die Quellkammer mit in diese eingeführten Endeffektor und
- 11 schematisch einen Verfahrensablauf eines Verfahrens zur Reinigung einer Quellkammer einer EUV-Strahlungsquelle.
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1 zeigt schematisch in einem Meridionalschnitt exemplarisch eine Projektionsbelichtungsanlage 13 für die Mikrolithografie. Ein Beleuchtungssystem 1 der Projektionsbelichtungsanlage 13 hat neben einer Plasma-Strahlungsquelle, insbesondere in Form einer EUV-Strahlungsquelle 21 eine Beleuchtungsoptik 2 zur Belichtung eines Objektfeldes 3 in einer Objektebene 4. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 3 angeordnetes und in der 1 nicht dargestelltes Retikel, das eine mit der Projektionsbelichtungsanlage 13 zur Herstellung mikro- bzw. nanostrukturierter HalbleiterBauelemente zu projizierende Struktur trägt. Eine Projektionsoptik 5 dient zur Abbildung des Objektfeldes 3 in ein Bildfeld 6 in einer Bildebene 7. Abgebildet wird die Struktur auf dem Retikel auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 6 in der Bildebene 7 angeordneten Wafers, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
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Als EUV-Strahlungsquelle
21 dient eine Plasmaquelle, welche im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage
13 Nutzstrahlung in Form von EUV-Strahlung
8 emittiert. Die EUV-Strahlung
8 wird von einem Kollektor
9 gebündelt. Ein entsprechender Kollektor ist beispielsweise aus der
EP 1 225 481 A bekannt. Nach dem Kollektor
9 propagiert die EUV-Strahlung
108 durch eine Zwischenfokusebene
10, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel
11 trifft. Der Feldfacettenspiegel
11 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik
2 angeordnet, die zur Objektebene
4 optisch konjugiert ist. Nach dem Feldfacettenspiegel
11 wird die EUV-Strahlung
8 von einem Pupillenfacettenspiegel
12 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel
12 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik
2 angeordnet, die zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik
5 optisch konjugiert ist. Mithilfe des Pupillenfacettenspiegels
12 und einer abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik mit in der Reihenfolge des Strahlengangs für die EUV-Strahlung
8 bezeichneten Spiegeln
14,
15 und
16 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels
11 einander überlagernd in das Objektfeld
3 abgebildet. Die Übertragungsoptik wird zusammen mit dem Pupillenfacettenspiegel
12 auch als Folgeoptik zur Überführung der EUV-Strahlung
8 vom Feldfacettenspiegel
11 hin zum Objektfeld
3 bezeichnet.
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Das Beleuchtungssystem 1 ist über eine Vakuumpumpe 17 evakuierbar.
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Die hier beschriebene Ausführung der Projektionsbelichtungsanlage 100 ist rein beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen. Alternativ können auch andere Ausgestaltungen einer Projektionsbelichtungsanlage, eines Beleuchtungssystems und/oder eine Beleuchtungsoptik verwendet werden.
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Bei der Plasma-Strahlungsquelle kann es sich auch um eine für ein nicht in den Figuren dargestelltes Maskeninspektionstool handeln.
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Im Folgenden wird unter Bezug auf die 2 und 3 die EUV-Strahlungsquelle 21 (Plasma-Strahlungsquelle) näher beschrieben.
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Die EUV-Strahlungsquelle 21 umfasst die Quellkammer 22. Die Quellkammer 22 ist durch eine Kammerwand 23 begrenzt. Die Kammerwand 23 umfasst eine Deckenwand, Deckel 24 und eine Bodenwand, Bodenplatte 25. Die Kammerwand 23 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere Kupfer, insbesondere Aluminium, insbesondere einer Legierung der genannten Metalle aus einer Kupferverbindung, insbesondere aus CDA 110, gefertigt.
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Die Quellkammer 22 ist im Wesentlichen zylinderförmig, wobei eine Zylinderachse senkrecht zu der Bodenplatte 25 verläuft. Die Bodenplatte 25 ist kreisförmig und kann beispielsweise einen Durchmesser von 250 mm aufweisen. Eine Ausdehnung der Quellkammer 22 senkrecht zu der Bodenplatte 25 kann beispielsweise 120 mm betragen.
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Die EUV-Strahlungsquelle 21 ist Teil der Projektionsbelichtungsanlage 13 oder eines Maskeninspektionssystems. Sie ist insbesondere Teil des Beleuchtungssystems 1. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die EUV-Strahlungsquelle in der Projektionsbelichtungsanlage 13 integriert.
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Der Zugang zu der EUV-Strahlungsquelle 21 ist beschränkt. Der Einbau ermöglicht jedoch einen, wenn auch begrenzten, Zugang zu der EUV-Strahlungsquelle 21 über die Bodenplatte 25. Die Bodenplatte 25 weist hierzu mehrere Öffnungen auf. Die Öffnungen können zu Wartungszwecken, und, wie später erläutert wird, zu Reinigungszwecken verwendet werden.
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In 3 ist eine Aufsicht auf eine beispielhafte Bodenplatte 25 der Quellkammer 22 gemäß 2 gezeigt. Die Bodenplatte 25 weist drei Öffnungen 26 und eine zentrale Öffnung 27 auf. Die Öffnungen 26, 27 sind als Bohrungen in der Bodenplatte 25 ausgeführt. Die Öffnungen 26 sind äquidistant zur zentralen Öffnung 27 angeordnet. Die Öffnungen 26, 27 können im Betrieb der EUV-Strahlungsquelle 21 als Durchflussöffnungen für Quell-Plasma dienen. Zumindest im Betrieb der EUV-Strahlungsquelle 21 kann die zentrale Öffnung 27 zudem ein Mittenteil, beispielsweise in Form einer Leiterröhre, beinhalten. Die zentrale Öffnung 27 ist daher für gewöhnlich belegt. Die Reinigung der Quellkammer 22 kann über die exzentrischen Öffnungen 26 erfolgen. Es ist auch möglich, die Reinigung über die zentrale Öffnung 27 durchzuführen. Beispielsweise kann die Reinigung nach Entnahme des Inhalts über die zentrale Öffnung erfolgen. Bei der Reinigung mittels eines Laserstrahls gewährleistet die Reinigung über die zentrale Öffnung 27 eine bessere Abdeckung der Kammerwand 23 der Quellkammer 22.
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Im Betrieb der EUV-Strahlungsquelle 21 wird in der Quellkammer 22 das Quell-Plasma erzeugt. Hierfür wird ein Prozessgas durch eine in der 2 nicht dargestellte Plasma-Erzeugungseinrichtung zu dem Quell-Plasma ionisiert und zur Abstrahlung von Nutzstrahlung im EUV-Bereich angeregt. Die Zufuhr des Prozessgases erfolgt über einen Massendurchflussregler und eine Zuleitung zu der Quellkammer 22.
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Beim Betrieb der EUV-Strahlungsquelle 21 kann es zu Ablagerungen von Debris in der Quellkammer 22 kommen. Die Debris kann sich insbesondere an einer Innenfläche 28 der Kammerwand 23 in Form einer Kontaminationsschicht 29 ablagern. Die Kontaminationsschicht 29 wächst mit der Anzahl der Betriebsstunden der EUV-Strahlungsquelle 21. Die Kontaminationsschicht 29 stellt ein Funktionsrisiko für die EUV-Strahlungsquelle 21 dar. Um einen sicheren und präzisen Betrieb der EUV-Strahlungsquelle 21 zu gewährleisten, muss die Quellkammer 22 von der Kontaminationsschicht 29 gereinigt werden.
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Die Kontaminationsschicht 29 kann beispielsweise Zinn umfassen oder andere durch den Betrieb der Plasma-Quelle abgeschiedene Materialien. Die Reinigung der Quellkammer 22 von der Kontaminationsschicht 29 soll vorzugsweise derart erfolgen, dass die Kontaminationsschicht ohne Beschädigung der darunterliegenden Kammerwand 23 abgetragen wird.
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Bekannt ist, die Quellkammer 22 zu reinigen, indem die EUV-Strahlungsquelle 21 aus der Projektionsbelichtungsanlage 13 entnommen und in einzelne Teile zerlegt wird. Dies ist jedoch nur unter einem großen Zeitaufwand möglich. Die Produktivität der Projektionsbelichtungsanlage 100 und damit der Durchsatz der herzustellenden Halbleiterbauteile werden hierdurch erheblich reduziert. Es ist daher von Vorteil, wenn die Reinigung der Quellkammer 22 in situ vorgenommen wird, d.h. ohne dass die EUV-Strahlungsquelle 21 aus der Projektionsbelichtungsanlage entnommen und/oder demontiert werden muss.
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Im Folgenden wird ein System aus der EUV-Strahlungsquelle 21 und einem Reinigungsmodul für die in situ Reinigung der Quellkammer 22 beschrieben. Mit Hilfe des Reinigungsmoduls ist insbesondere eine Reinigung der Innenfläche 28 der Kammerwand 23 durch die Öffnungen 26, 27 möglich. Das Reinigungsverfahren ermöglicht die Reinigung der Quellkammer 22 ohne die Innenfläche 28 der Kammerwand 23 zu beschädigen. Das Reinigungsverfahren ermöglicht eine in situ Reinigung der Quellkammer 22 durch eine Öffnung der Quellkammer 22.
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Im Folgenden werden allgemeine Details eines Reinigungsverfahrens zur Reinigung der EUV-Strahlungsquelle
21 beschrieben. Für weitere Details sei exemplarisch auf die
DE 10 2017 212 351 A1 verwiesen, die hiermit vollständig in die vorliegende Anmeldung integriert ist.
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Bei dem im Folgenden beschriebenen Verfahren handelt es sich um ein Laserreinigungsverfahren 108. Bei dem Laserreinigungsverfahren 108 wird die Kontaminationsschicht 29 auf der Innenfläche 28 der Kammerwand 23 mit Hilfe von Laserstrahlung entfernt. Das Laserreinigungsverfahren 108 nutzt insbesondere eine gezielte Laserablation der Kontamination auf der Innenfläche 28 der Kammerwand 23 der Quellkammer 22 zur Entfernung der Kontaminationsschicht 29. Hierzu wird, wie im Folgenden noch näher beschrieben, Laserstrahlung gezielt auf die Kontamination fokussiert. Außerdem wird die ablatierte Kontamination aus der Quellkammer 22 abgesaugt.
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Für die Reinigung werden zunächst in einem Bereitstellungsschritt 109 das Beleuchtungssystem 1 der Projektionsbelichtungsanlage 13 mit dem nachfolgend noch näher beschriebenen Reinigungsmodul bereitgestellt.
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Das Reinigungsverfahren kann eine Vorreinigung 110 und/oder eine Nachreinigung 111 umfassen. Die Vorreinigung 110 und/oder die Nachreinigung 111 werden insbesondere mit XCDA durchgeführt. Hierzu ist jeweils ein Abstrahlschritt 112 vorgesehen, in welchem die Innenfläche 28 der Kammerwand 23 mit Druckluft abgestrahlt wird. Vor und/oder während und/oder nach dem Abstrahlschritt 112 kann sich ein Absaugschritt 113 anschließen, in welchem die Quellkammer 22 abgesaugt wird. Die Vorreinigung 110 kann einen Absaugschritt 113 vor und einen während und einen nach dem Abstrahlschritt 112 umfassen. Bei einer Nachreinigung 111 wird der Absaugschritt 113 vorzugsweise nur nach dem Abstrahlschritt 112 durchgeführt. Der Absaugschritt 113 eignet sich insbesondere zum Entfernen von mittels der Druckluft im Abstrahlschritt 112 abgestrahlter Partikel aus der Quellkammer 22. Ein Absaugschritt wird vorzugsweise während des Abstrahlschrittes 112 durchgeführt.
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Zur Durchführung der Vorreinigung 110 und/oder der Nachreinigung 111 umfasst das Reinigungsmodul einen Drucklufterzeuger und Druckluftdüsen. Der Drucklufterzeuger ist an eine der Öffnungen 26, 27 ankoppelbar, insbesondere derart ankoppelbar, dass die jeweilige Öffnung 26, 27 mit Druckluft beaufschlagbar ist.
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Nach der Vorreinigung 110 wird in einem Kontrollschritt 114 der Grad der Verschmutzung der Quellkammer 22 ermittelt.
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Nach der Vorreinigung 110 und dem Kontrollschritt 114 wird in einem Ablationsschritt 115 elektromagnetische Energie in Form von Laserstrahlungs-Pulsen gezielt auf die Innenfläche 28 der Quellkammer 22, insbesondere auf die die Quellkammer 22 begrenzenden Kammerwand 23 eingestrahlt. Hierzu werden die Laserstrahlungs-Pulse durch einen Bearbeitungslaser 36 erzeugt und mittels eines Strahlmanipulators, welcher im Folgenden als Endeffektor 32 bezeichnet wird, räumlich gezielt auf die Innenfläche 28 eingestrahlt.
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Mittels des Strahlmanipulators ist eine Einstrahlrichtung der Laserstrahlungs-Pulse einstellbar, sodass während des Ablationsschritts 115 die gesamte Innenfläche 28 der Kammerwand 23 durch die Laserstrahlungs-Pulse abgetastet wird. Dies gewährleistet eine gründliche Reinigung.
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Des Weiteren ist ein Entfernungsschritt 116 vorgesehen. Im Entfernungsschritt 116 werden aufgrund der Einstrahlung der Laserlicht-Pulse abgelöste Kontaminationen aus der Quellkammer 22 durch mindestens eine der Öffnungen 26, 27 entfernt. Der Entfernungsschritt 116 erfolgt durch Absaugen der Quellkammer 22. Für den Fall, dass die durch die Laserstrahlungs-Pulse abgelösten Verunreinigungen sublimiert werden, interferieren die abgelösten Partikel nicht mit darauf folgenden Laserstrahlungs-Pulsen. Durch die Absaugung werden Störungen vermieden. Der Entfernungsschritt 116 kann daher nach dem Ablationsschritt 115 durchgeführt werden. In einer alternativen Ausführungsform wird der Entfernungsschritt 116 zeitgleich mit dem Ablationsschritt 115 durchgeführt. Hierdurch ist gewährleistet, dass durch die Einstrahlung der Laserstrahlungs-Pulse abgelöste, nicht sublimierte Partikel nicht darauffolgende Laserstrahlungs-Pulsen streuen oder absorbieren, wodurch das Reinigungsverfahren nachteilig beeinträchtigt wäre.
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Mithilfe des Ablationsschritts 115 kann eine Reinigung der Quellkammer 22 in unter 120 min, insbesondere unter 90 min, insbesondere in etwa 60 min erfolgen.
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An den Ablationsschritt 115 und den Entfernungsschritt 116 schließen sich die Nachreinigung 111 und hierauf ein erneuter Kontrollschritt 114 an.
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Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die 5 bis 10 weitere Details einer Reinigungsvorrichtung 33 zur in situ-Reinigung der EUV-Strahlungsquelle 21, insbesondere deren Quellkammer 22, beschrieben.
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In der 5 ist schematisch eine mögliche Anordnung der Bestandteile der Reinigungsvorrichtung 33 an einem Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage dargestellt, wobei die Bestandteile der Strahlungsquelle aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht explizit dargestellt sind. Dargestellt ist insbesondere ein Rahmen 34 einer Servicekammer 35 eines Quellkopfes 36 der Strahlungsquelle 21 (siehe 4). Die Servicekammer 35 ist mit einem Deckel 37 verschließbar. Durch Öffnen des Deckels 37 kann Zugang zur Servicekammer 35 hergestellt werden.
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Die Quellkammer 22 umfasst gemäß der in 4 dargestellten Variante eine obere Kammer 221 und eine untere Kammer 222.
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Der Quellkopf 36 ist sicher, jedoch vorzugsweise lösbar, mit einem Rahmen der Strahlungsquelle 21 und/oder des Beleuchtungssystems 1 verbunden. Hierdurch kann eine präzise Anordnung des Quellkopfes 36 und damit der Strahlungsquelle 21 zu den übrigen Bestandteilen des Beleuchtungssystems 1 sichergestellt werden.
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Die Reinigungsvorrichtung 33 umfasst den Bearbeitungslaser 31. Mittels des Bearbeitungslasers 31 ist ein Bearbeitungsstrahl 38 erzeugbar.
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Als Bearbeitungslaser 31 kann insbesondere ein Infrarot-Laser, insbesondere ein Infrarot-Faserlaser dienen. Der Bearbeitungslaser 31 wird vorzugsweise gepulst betrieben. Er kann beispielsweise eine Pulsfrequenz von 400 kHz aufweisen. Durch Variation der Pulsfrequenz kann die Selektivität der zu entfernenden Kontamination vom Grundmaterial eingestellt werden, bspw. wird bei niedrigerer Frequenz mehr Energie eingetragen und dadurch auch mehr Grundmaterial entfernt. Die hohe Frequenz von 400 kHz entfernt bevorzugt die Kontamination, beispielsweise SiC. Bei einer homogenen und/oder besonders dicken Kontamination ist auch eine geringere Frequenz zielführend.
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Der Bearbeitungslaser 31 weist vorzugsweise eine Ausgangsleistung von mindestens 30 W, insbesondere mindestens 50 W, insbesondere mindestens 70 W auf. Er kann auch eine niedrigere Ausgangsleistung aufweisen, dann dauert die Reinigung entsprechend länger.
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Die Bearbeitungsstrahlung 38 weist eine Wellenlänge von mehr als 850 nm, insbesondere mehr als 900 nm, insbesondere mehr als 1000 nm auf. Die Wellenlänge λBearb kann beispielsweise 1064 nm betragen.
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Der Bearbeitungslaser 31 weist eine hohe Strahlqualität auf. Die Beugungsmaßzahl M2 des Bearbeitungsstrahls 38 ist vorzugsweise kleiner als 1,7. Der Bearbeitungsstrahl 38 weist insbesondere einen K-Faktor von mindestens 0,5, insbesondere mindestens 0,55, insbesondere mindestens 0,6 auf.
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Die Reinigungsvorrichtung 33 umfasst eine äußere Optik 39. Die äußere Optik 39 ist außerhalb des Strahlungsquellen-Moduls, insbesondere außerhalb des Beleuchtungssystems 1, angeordnet. Sie kann auch innerhalb des Strahlquellenmoduls angeordnet sein.
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Die äußere Optik 39 umfasst unter anderem optische Elemente zur Formung und/oder Fokussierung des Bearbeitungsstrahls 38.
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Die äußere Optik 39 umfasst vorzugsweise optische Elemente einer Justageeinrichtung 40.
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Die äußere Optik 39 umfasst insbesondere optische Bauelemente einer Einrichtung 41 zur Überwachung des Reinigungsprozesses.
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Die äußere Optik 39 umfasst einen Tiefpassfilter 42.
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Der Tiefpassfilter 42 ist im Strahlengang des Bearbeitungsstrahls 38 angeordnet.
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Der Tiefpassfilter 42 weist eine Grenzwellenlänge auf, welche niedriger ist als die Wellenlänge des Bearbeitungsstrahls 38. Die Grenzwellenlänge des Tiefpassfilters 42 ist größer als eine Wellenlänge λJustageeines Justagelasers 43. Der Justagelaser 43 ist Bestandteil der Justageeinrichtung 40.
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Der Tiefpassfilter 42 ist insbesondere als teildurchlässiger Spiegel ausgebildet. Er reflektiert Strahlung mit einer Wellenlänge, welche größer ist als die Grenzwellenlänge. Für Wellenlängen, welche kleiner sind als die Grenzwellenlänge ist er zumindest teildurchlässig.
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Der Tiefpassfilter 42 dient insbesondere zum Ein- und Auskoppeln der vom Justagelaser 43 emittierten Justagestrahlung 45 in den Strahlengang der Bearbeitungsstrahlung 38.
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Die äußere Optik 39 weist einen zweiten Tiefpassfilter 44 auf.
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Als Tiefpassfilter 44 dient insbesondere ebenfalls ein teildurchlässiger Spiegel. Die Grenzwellenlänge des Tiefpassfilters 44 ist niedriger als die des Tiefpassfilters 42. Die Grenzwellenlänge des Tiefpassfilters 44 ist insbesondere geringer als die Wellenlänge des Justagelasers 43. Somit werden sowohl der Bearbeitungsstrahl 38 als auch ein vom Justagelaser 43 emittierter Justagestrahl 45 vom Tiefpassfilter 44 reflektiert.
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Die Grenzwellenlänge des Tiefpassfilters 44 liegt insbesondere im gerade noch sichtbaren Rotbereich oder im nahen Infrarotbereich. Sie kann beispielsweise 850 nm betragen.
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Der Tiefpassfilter 44 ist insbesondere für Wellenlängen, welche beim Prozessleuchten erzeugt werden, insbesondere für Licht im sichtbaren Bereich, zumindest teilweise durchlässig. Er weist für Wellenlängen kleiner als 850 nm insbesondere einen Transmissionsgrad von mindestens 70 %, insbesondere mindestens 90 %, insbesondere mindestens 95 % auf.
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Der Tiefpassfilter 44 dient insbesondere zum Separieren, insbesondere zum Auskoppeln, von beim Prozessleuchten erzeugter Strahlung, welche sich in entgegengesetzter Richtung zum Bearbeitungsstrahl 38 durch die Reinigungsvorrichtung 33 ausbreitet.
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Die äußere Optik 39 umfasst eine Einrichtung 46 zur Fokussierung des Bearbeitungsstrahls 38. Mit Hilfe der Fokussiereinrichtung 46 kann insbesondere die Fokussierung des Bearbeitungsstrahls 38 nachgeführt werden.
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Die Fokussiereinrichtung 46 umfasst eine Mehrzahl von Linsen 47 und/oder Linsengruppen.
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Die Fokussiereinrichtung 46 umfasst insbesondere Linsen 47 und/oder Linsengruppen, welche relativ zueinander in Richtung des Bearbeitungsstrahls 38 verlagerbar sind.
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Die Reinigungsvorrichtung 33 weist außerdem eine Kopplungseinrichtung 48 zur Ankopplung der äußeren Optik 39 an den Endeffektor 32 auf.
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Die Kopplungseinrichtung 48 kann in der Servicekammer 35 angeordnet werden.
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Die Kopplungseinrichtung 48 ist insbesondere im evakuierbaren Bereich des Beleuchtungssystems 1 angeordnet.
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Die Kopplungseinrichtung 48 umfasst eine Fokussieroptik, insbesondere eine Relay-Optik 49. Die Relay-Optik 49 dient zur Abbildung von einem Zwischenfokus in den nächsten, um die Tubuslänge zu verlängern.
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Die Kopplungseinrichtung 48 umfasst einen ersten Umlenkspiegel 50 und einen zweiten Umlenkspiegel 51.
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Der zweite Umlenkspiegel 51 ist verlagerbar. Er ist insbesondere verkippbar ausgebildet. Der zweite Umlenkspiegel 51 ist insbesondere piezoelektrisch verkippbar. Auch andere Stellmechanismen sind möglich.
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Der zweite Umlenkspiegel 51 ist insbesondere sehr präzise verlagerbar. Die Auflösung der piezoelektrischen Verlagerbarkeit des zweiten Umlenkspiegels 51 beträgt beispielsweise 1,5 µrad/step.
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Der zweite Umlenkspiegel 51 kann einen Stellbereich von 4° aufweisen.
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Der zweite Umlenkspiegel 51 kann einen Bestandteil der Justageeinrichtung 40 bilden.
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Der zweite Umlenkspiegel 51 bildet insbesondere den letzten Spiegel im Strahlengang des Bearbeitungsstrahls 38 vor dem Endeffektor 32.
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Mit Hilfe des zweiten Umlenkspiegels 51 kann die genaue Ausrichtung des Bearbeitungsstrahls 39 relativ zum Endeffektor 32 beeinflusst, insbesondere gesteuert, vorzugsweise geregelt werden.
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Die Verlagerbarkeit des zweiten Umlenkspiegels 51 ist insbesondere über eine in den Figuren nicht dargestellte Steuereinheit der Justageeinrichtung 40 steuerbar.
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Der erste Umlenkspiegel 50 kann fix in der Kopplungseinrichtung 48 angeordnet sein. Gemäß einer Alternative ist auch der erste Umlenkspiegel 50 verlagerbar, insbesondere verkippbar, insbesondere piezoelektrisch verkippbar angeordnet.
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Der Endeffektor 32 weist eingangsseitig ein Fenster 52 auf. Allgemein bildet das Fenster ein teildurchlässiges Element. Es dient insbesondere der teilweisen Reflexion des Justagestrahls 45. Es weist insbesondere einen Reflexionsgrad bei der Wellenlänge λJustage des Justagestrahls 45 von ca. 1 % auf.
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Das Fenster 52 ist vorzugsweise für die Wellenlänge λBearb des Bearbeitungsstrahls 38 durchlässig. Es weist insbesondere einen Transmissionsgrad für die Wellenlänge λBearb des Bearbeitungsstrahls 38 von mindestens 90 %, insbesondere mindestens 95 %, insbesondere mindestens 97 %, insbesondere mindestens 99 % auf.
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Der Endeffektor 32 weist eine Fokussieroptik 53 auf.
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Außerdem weist der Endeffektor 32 mindestens einen Spiegel 54 auf, welcher um eine senkrecht zu einer Spiegelnormalen 55 verlaufende Kippachse 56 verkippbar, andererseits um eine senkrecht zur Kippachse 56 verlaufende Rotationsachse 57 rotierbar ist.
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In der 6 ist außerdem exemplarisch der auf der Kammerwand 23 erzeugte Spot 58 des Bearbeitungsstrahls 38 dargestellt. Der Spot 58 weist vorzugsweise einen größten Durchmesser von höchstens 200 µm, insbesondere höchstens 100 µm, insbesondere höchstens 50 µm, insbesondere höchstens 30 µm auf. Dies führt zu einer besonders hohen Strahlungsintensität des Bearbeitungsstrahls 38 im Bereich der Kammerwand 23.
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Wie in der 6 außerdem exemplarisch dargestellt ist, umfasst die Reinigungsvorrichtung 33 eine Absaugeinrichtung 59 zur Absaugung der abgelösten Kontaminationen aus der Quellkammer 22.
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Die Absaugeinrichtung 59 weist insbesondere ein oder mehrere Absaugleitungen 60 auf, mittels welchen beispielsweise durch die Öffnungen 26 Kontaminationen aus der Quellkammer 22 absaugbar sind.
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Die Absaugleitungen 60 sind im Vakuumbereich des Beleuchtungssystems 1 angeordnet.
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Im Rahmen 34 ist ein Anschluss 61 zum Anschluss einer Unterdruckerzeugungseinrichtung 62 an die Absaugleitungen 60 vorgesehen.
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Im Folgenden werden weitere Details der Justageeinrichtung 40 beschrieben.
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Die Justageeinrichtung 40 dient zur Justage des Bearbeitungsstrahls 38 relativ zum Endeffektor 32. Mit Hilfe der Justageeinrichtung 40 kann insbesondere sichergestellt werden, dass der Bearbeitungsstrahl 38 innerhalb vorgegebener Toleranzen eine präzise Ausrichtung zum Endeffektor 32, insbesondere zum Fenster 52 des Endeffektors 32, aufweist.
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Die Justageeinrichtung 40 kann insbesondere eine in den Figuren nicht dargestellte Steuereinheit umfassen, mittels welcher die Justage der Ausrichtung des Bearbeitungsstrahls 38 automatisiert gesteuert, insbesondere geregelt werden kann.
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Zur Justierung der Ausrichtung des Bearbeitungsstrahls 38 dient insbesondere der am Fenster 52 reflektierte Anteil des Justagestrahls 45.
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Mittels der Justageeinrichtung 40 kann insbesondere die Position beziehungsweise Ausrichtung des am Fenster 52 reflektierten Anteils des Justagestrahls 45 ausgewertet beziehungsweise überwacht werden. Abhängig hiervon kann der zweite Umlenkspiegel 51 derart verlagert, insbesondere verkippt, werden, dass der einfallende Justagestrahl 45 und der am Fenster 52 reflektierte Anteil desselben im Bereich des zweiten Umlenkspiegels 51 überlappen. Die Positionierung des zweiten Umlenkspiegels 51 kann insbesondere derart gesteuert, insbesondere geregelt, werden, dass der einfallende und der am Fenster 52 reflektierte Strahl im Bereich des zweiten Umlenkspiegels 51 Strahlquerschnitte aufweisen, derart, dass der kleinere der Strahlquerschnitte vollständig innerhalb des größeren Strahlquerschnitts liegt. Die Strahlquerschnitte können insbesondere identische Flächenschwerpunkte aufweisen.
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Zur Auswertung des reflektierten Anteils des Justagestrahls 45 weist die Justageeinrichtung 40 eine Photodiode 63 auf. Als Photodiode 63 dient insbesondere eine Lateral-Photodiode, insbesondere eine Vierquadrantendiode. Anstelle der Photodiode 63 kann auch eine Kamera vorgesehen sein.
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Die Justageeinrichtung 40 umfasst außerdem eine Linse 64 zur Fokussierung des reflektierten Anteils des Justagestrahls 45 auf die Photodiode 63.
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Die Justageeinrichtung 40 umfasst außerdem einen Strahlteilerwürfel 67 zur Separierung des auslaufenden und des reflektierten Anteils des Justagestrahls 45.
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Außerdem umfasst die Justageeinrichtung 40 zwei Umlenkspiegel 65, 66 zur Umlenkung des Justagestrahls 45.
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Der Tiefpassfilter 42, welcher im Strahlengang des Bearbeitungsstrahls 38 angeordnet ist, kann ebenfalls als Bestandteil der Justageeinrichtung 40 angesehen werden.
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Der zweite Umlenkspiegel 51 kann ebenfalls als Bestandteil der Justageeinrichtung 40 angesehen werden.
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Die Fokussiereinrichtung 46 kann ebenfalls einen Bestandteil der Justageeinrichtung 40 bilden. Sie kann insbesondere in signalübertragender Weise mit der Steuereinheit der Justageeinrichtung 40 verbunden sein. Sie kann alternativ oder zusätzlich hierzu in signalübertragender Weise mit einem Element zur Erfassung der Position des Spiegels 54 des Endeffektors 32 verbunden sein.
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Im Folgenden werden Details der Überwachungseinrichtung 41 beschrieben. Die Überwachungseinrichtung 41 dient der Erfassung und Auswertung eines beim Reinigungsprozess erzeugten Prozessleuchtens.
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Zur Auskopplung des Prozessleuchtens wird der gleiche Strahlpfad genutzt wie zur Einkopplung des Bearbeitungsstrahls 38 in die Quellkammer 22.
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Das Prozessleuchten wird über den Tiefpassfilter 44 aus dem Strahlengang des Bearbeitungsstrahls 38 ausgekoppelt. Nach dem Tiefpassfilter 44 wird die beim Prozessleuchten erzeugte Strahlung mittels eines Strahlteilers, insbesondere in Form eines Strahlteilerwürfels 67, in einen langwelligen und einen kurzwelligen Anteil aufgeteilt. Der Strahlteilerwürfel 67 kann insbesondere dieselbe Grenzwellenlänge aufweisen wie der Tiefpassfilter 44. Es ist auch möglich, direkt hinter dem Strahlteiler ein Spektrometer anzuordnen.
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Zur Erfassung des Prozessleuchtens dienen zwei Photodioden 68, 69.
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Außerdem umfasst die Überwachungseinrichtung 41 zwei Linsen 70, 71, mittels welchen das Prozessleuchten auf die Photodioden 68, 69 fokussierbar ist.
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Des Weiteren sind vor den Photodioden 68, 69 Spektralfilter, insbesondere ein Kurzpassfilter 72 beziehungsweise ein Langpassfilter 73 angeordnet.
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Über den Kurzpassfilter 72 und die Photodiode 68 findet die Auswertung des Prozessleuchtens statt.
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Über den Langpassfilter 73 und die Photodiode 69 kann das Leuchten des Bearbeitungslasers überwacht werden.
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Durch die Anordnung der Filter 72, 73 und der Dioden 68, 69 können gro-ße Datenmengen pro Zeit erfasst werden. Es sind insbesondere Aufnahmeraten von mindestens 10 kHz, insbesondere mindestens 20 kHz, insbesondere mindestens 30 kHz, insbesondere mindestens 50 kHz, insbesondere mindestens 100 kHz möglich. Dies ermöglicht selbst bei einer sehr raschen Verlagerung des Spiegels 54 eine hohe Ortsauflösung der Prozessüberwachung. Der Reinigungsprozess kann insbesondere mit einer Positioniergenauigkeit von besser als 100 µm, insbesondere besser als 50 µm, überwacht werden.
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Im Folgenden werden Details des Endeffektors 32 beschrieben.
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Der Endeffektor 32 bildet einen Bestandteil eines Strahlmanipulators zur gezielten Einleitung des Bearbeitungsstrahls 38 in die Quellkammer 22 der EUV-Strahlungsquelle 21, insbesondere zur Führung des Bearbeitungsstrahls 38 innerhalb der Quellkammer 22, insbesondere zur Führung des Bearbeitungsstrahls 38 auf vorbestimmte Bereiche der Innenfläche 28 der Kammerwand 23 der Quellkammer 22.
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Mittels des Endeffektors 32 ist der Bearbeitungsstrahl 38 trotz der schwierigen Zugänglichkeit der Quellkammer 22 präzise in diese einführbar sowie insbesondere innerhalb derselben gezielt zu vorbestimmten Bereichen der Innenfläche 28 der Kammerwand 23 führbar. Hierbei kann der Spiegel 54 derart verlagert werden, dass mindestens 90 %, insbesondere mindestens 95 %, insbesondere mindestens 97 %, insbesondere mindestens 99 %, insbesondere die gesamte Innenfläche 28 der Quellkammer 22 mit dem Bearbeitungsstrahl 38 abtastbar ist.
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Zur Anordnung des Endeffektors 32 an der Quellkammer 22 weist der Endeffektor 32 einen Befestigungsring 81 auf.
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Der Endeffektor 32 umfasst den verkippbaren und rotierbaren Spiegel 54.
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Der Spiegel 54 kann außerdem in Richtung der Rotationsachse 57 linear verlagert werden. Die Geschwindigkeit des Laserstrahls auf der Kammerwand kann bis zu 12 m/s betragen. Der Spiegel 54 kann hierfür mit einer Rotationsgeschwindigkeit von bis zu 10 Umdrehungen pro Sekunde, insbesondere bis zu 20 Umdrehungen pro Sekunde, insbesondere 30 Umdrehungen pro Sekunde um die Rotationsachse 57 rotiert werden.
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Zur Erfassung der Position des Spiegels 54 sind zwei Encoder 741, 742 vorgesehen. Mit Hilfe des ersten Encoders 741 ist die Kippstellung des Spiegels 54 erfassbar. Mittels des zweiten Encoders 742 ist die Rotationsstellung des Spiegels 54 erfassbar.
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Zur Rotation des Spiegels 54 um die Rotationsachse 57 ist ein Zahnradantrieb 75 mit zwei ineinandergreifenden Zahnrädern 76, 77 vorgesehen. Dies ermöglicht eine sehr präzise einstellbare und rasche Rotation des Spiegels 54.
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Der Endeffektor 32 weist zwei Schleifkontakte 78, 79 zur Stromübertragung zu einem Aktuator 80 zur Verkippung des Spiegels 54 auf.
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Der Endeffektor 32 kann mit Gas, bevorzugt N2, CDA oder XCDA, gezielt gespült werden. Hierfür kann eine in den Figuren nicht dargestellte Spülleitung vorgesehen sein. Die Spülleitung kann durch die zentrale Öffnung 27 in der Bodenplatte 25 in die Quellkammer 22 eingeführt sein. Sie kann auch durch eine der Öffnungen 26 in die Quellkammer 22 geführt sein.
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Im Folgenden werden stichwortartig weitere Details der Erfindung beschrieben.
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Die äußere Optik 39 umfasst optische Elemente zur Formung und/oder Fokussierung des Bearbeitungsstrahls 38. Die äußere Optik 39 kann insbesondere ein oder mehrere Linsenpakete aufweisen. Diese können auf einer Linearachse angeordnet sein. Sie ermöglichen insbesondere eine Fokusnachführung, insbesondere mit einer hohen Positioniergenauigkeit. Die Fokusnachführung kann an die Position des Spiegels 54 gekoppelt sein. Die Position des Spiegels 54 ist insbesondere über die beiden Encoder 741, 742 ermittelbar.
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Die Fokusnachführung kann auch in Abhängigkeit des Ergebnisses der Prozessbeobachtung gesteuert werden.
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Die äußere Optik 39 umfasst außerdem Bestandteile der Justageeinrichtung 40.
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Die äußere Optik 39 umfasst außerdem Bestandteile der Überwachungseinrichtung 41. Die Überwachungseinrichtung 41 kann insbesondere vollständig außerhalb des Vakuumbereichs des Beleuchtungssystems 1 angeordnet sein.
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Im Bereich zwischen dem Tiefpassfilter 42 und dem Fenster 52 verlaufen der Bearbeitungsstrahl 38 und der Justagestrahl 45 parallel.
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Zur Justage des Bearbeitungsstrahls 38 relativ zum Endeffektor 32 kann der zweite Umlenkspiegel 51 derart gesteuert, insbesondere geregelt verlagert werden, dass der auf das Fenster 52 einfallende Justagestrahl 45 möglichst gut mit dem am Fenster 52 reflektierten Anteil des Justagestrahls 45 zusammenfällt. Da der reflektierte Anteil im Wesentlichen durch die komplette Optik der Reinigungsvorrichtung 33 zurückgeführt wird, kann die Ausrichtung sämtlicher Funktionseinheiten der Reinigungsvorrichtung 33 mit Hilfe der Justageeinrichtung 40 überwacht, insbesondere justiert werden. Hierzu wird insbesondere die Position des reflektierten Anteils des Justagestrahls 45 mittels der Diode 63 überwacht, insbesondere ausgewertet. Anstelle der Photodiode 63 kann auch eine Kamera vorgesehen sein.
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Die Photodiode 63 ist insbesondere in signalübertragender Weise mit der Steuereinheit der Justageeinrichtung verbunden.
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Die Umlenkspiegel 50, 51 der Kopplungseinrichtung 48 werden auch als Umlenkspinne bezeichnet. Die Umlenkspinne dient zur korrekten Einkopplung des Bearbeitungsstrahls 38 in den Endeffektor 32. Mit Hilfe der Umlenkspinne kann sichergestellt werden, dass der Winkelfehler und/oder der laterale Versatz des Bearbeitungsstrahls 38 bei der Einkopplung in den Endeffektor 32 innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegen. Zur Verstellung des lateralen Versatzes kann insbesondere ein weiterer verstellbarer, insbesondere aktuierbarer Spiegel vorgesehen sein.
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Der Toleranzbereich für die Ausrichtung des Bearbeitungsstrahls 38 bei der Einkopplung in den Endeffektor 32 beträgt insbesondere höchstens +/- 1,5° Winkelfehler und/oder +/- 1,5 mm lateraler Versatz.
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Der Toleranzbereich kann in Abhängigkeit von der Geometrie der Strahlungsquelle 21, insbesondere der Quellkammer 22 vorgegeben werden.
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Zur Herstellung von mikro- oder nanostrukturierten Bauelementen wird die Projektionsbelichtungsanlage 13 bereitgestellt. Sodann wird ein Retikel mit abzubildenden Strukturen im Objektfeld 3 angeordnet. Außerdem wird ein Wafer mit einer strahlungsempfindlichen Beschichtung im Bildfeld 6 angeordnet. Sodann werden die abzubildenden Strukturen des Retikels mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage auf den Wafer abgebildet. Zwischen der Belichtung zweier Wafer kann hierbei die Quellkammer 22 der Strahlungsquelle 21 in situ gereinigt werden.
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Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung kann vorteilhafter Weise auch zur Reinigung einer Strahlungsquelle, insbesondere einer Plasmaquelle, eines Maskeninspektionssystems verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017212351 A1 [0003, 0105]
- EP 1225481 A [0090]