DE102011079451A1

DE102011079451A1 - Optical arrangement, particularly projection exposure system for extreme ultraviolet lithography, has optical element with reflective coating, which has cover layer, on whose surface oxidic impurities are present

Info

Publication number: DE102011079451A1
Application number: DE201110079451
Authority: DE
Inventors: Moritz Becker; Dirk Heinrich Ehm; Stefan-Wolfgang Schmidt
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2012-08-09

Abstract

The optical arrangement has an optical element (14) with a reflective coating, which has a cover layer, on whose surface oxidic impurities are present. A gas supplying unit (19) is provided for supplying a reducing gas to the surface. The material of the cover layer is selected from the group consisting of ruthenium, rhodium, palladium, platinum, iridium, niobium, vanadium, chromium, zinc or tin. The reducing gas contains a constituent, which is selected from the group comprising carbon monoxide and hydrogen, particularly activated hydrogen, or hydrogen-containing compounds. An independent claim is also included for a method for removing oxidic impurities from a surface of a cover layer of a reflective coating of an optical element.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie, sowie ein Verfahren zum Entfernen von oxidischen Verunreinigungen von optischen Elementen.The invention relates to an optical arrangement, in particular a projection exposure apparatus for EUV lithography, and to a method for removing oxidic contaminants from optical elements.

Bei optischen Anordnungen wie z. B. EUV-Lithographievorrichtungen/Projektionsbelichtungsanlagen werden als optische Elemente typischerweise reflektive Elemente eingesetzt, da bei den im Belichtungsbetrieb verwendeten Wellenlängen, die typischer Weise zwischen 5 nm und 20 nm liegen, keine optischen Materialien mit einer hinreichend großen Transmission bekannt sind. Die bei Wellenlängen im EUV-Bereich verwendeten optischen Elemente weisen ein Substrat und eine auf das Substrat aufgebrachte reflektierende Beschichtung mit einer Mehrzahl von Schichten auf.In optical arrangements such. B. EUV lithography devices / projection exposure systems are typically used as optical elements reflective elements, since at the wavelengths used in the exposure mode, which are typically between 5 nm and 20 nm, no optical materials with a sufficiently large transmission are known. The optical elements used at wavelengths in the EUV range comprise a substrate and a reflective coating having a plurality of layers applied to the substrate.

Eine solche Mehrlagen-Beschichtung besteht in der Regel aus alternierenden Schichten aus Materialien mit hohem und niedrigem Brechungsindex, z. B. alternierenden Schichten aus Molybdän und Silizium, deren Schichtdicken so aufeinander abgestimmt sind, dass die Beschichtung ihre optische Funktion erfüllt und eine hohe Reflektivität gewährleistet ist. Das Mehrfachschicht-System weist typischer Weise eine Deckschicht auf, welche die darunter liegenden Schichten z. B. vor Oxidation schützen soll und welche in der Regel aus einem metallischen Material besteht, z. B. aus Ruthenium, Rhodium oder Palladium.Such a multilayer coating typically consists of alternating layers of high and low refractive index materials, e.g. B. alternating layers of molybdenum and silicon whose layer thicknesses are coordinated so that the coating performs its optical function and a high reflectivity is ensured. The multi-layer system typically has a cover layer covering the underlying layers e.g. B. should protect against oxidation and which usually consists of a metallic material, for. B. of ruthenium, rhodium or palladium.

Durch die EUV-Strahlung, die im Belichtungsbetrieb auf die optischen Elemente eingestrahlt wird, kann sich in der Restgasatmosphäre, in welcher die optischen Elemente betrieben werden, aktivierter (atomarer) Sauerstoff bilden, welcher an der Oberfläche der Deckschicht adsorbiert wird und dort zu oxidativen Schäden („oxidative damage”) bzw. zu oxidischen Verunreinigungen führt. Insbesondere wenn die oxidischen Verunreinigungen tief in die Mehrlagen-Beschichtung eindringen, ist eine solche Schädigung nicht mit Hilfe von herkömmlichen in-situ Reinigungsmethoden, z. B. durch aktivierten bzw. atomaren Wasserstoff zu korrigieren. Weiterhin besteht bei herkömmlichen Reinigungsmethoden das Problem, dass diese in der Regel nicht lokal durchgeführt werden können, sondern vielmehr eine in der Regel kontinuierliche Verteilung der Reinigungsrate über die zu reinigende Oberfläche aufweisen, wohingegen die Kontaminationsprofile mit den Beleuchtungsprofilen der optischen Elemente korreliert sind. Hinzu kommt, dass bei der Verwendung von atomarem Wasserstoff zur Reinigung ein durch den Wasserstoff induzierter Ausgasungseffekt an in der Restgasatmosphäre vorhandenen Komponenten auftreten kann, welcher ggf. dazu führt, dass sich an der zu reinigenden Oberfläche metallische Ablagerungen bilden, die zu einer erheblichen Verminderung der Reflektivität führen können.The EUV radiation, which is irradiated onto the optical elements in the exposure mode, can in the residual gas atmosphere in which the optical elements are operated form activated (atomic) oxygen, which is adsorbed on the surface of the cover layer and there to oxidative damage ("Oxidative damage") or leads to oxidic impurities. In particular, if the oxide contaminants penetrate deep into the multilayer coating, such damage is not with the help of conventional in-situ cleaning methods, eg. B. corrected by activated or atomic hydrogen. Furthermore, there is the problem with conventional cleaning methods that they can not usually be performed locally, but rather have a generally continuous distribution of the cleaning rate over the surface to be cleaned, whereas the contamination profiles are correlated with the illumination profiles of the optical elements. In addition, when using atomic hydrogen for cleaning, a hydrogen-induced outgassing effect on components present in the residual gas atmosphere can occur, which possibly leads to the formation of metallic deposits on the surface to be cleaned, which leads to a considerable reduction of the Reflectivity.

Aus der US 6,356,653 B2 ist ein Verfahren zum Entfernen von Partikeln von einer Oberfläche bekannt geworden, bei dem fokussierte Strahlungsenergie auf die Partikel eingestrahlt wird, um die Bindungsenergie zwischen der Oberfläche und den Partikeln zu überwinden. Die von der Oberfläche gelösten Partikel können mit Hilfe eines gerichteten Gasstroms von der Oberfläche abgeführt werden. Zur Erzeugung der Strahlungsenergie kann ein Laser dienen. Die zum Ablösen der Partikel verwendete Strahlungsmenge kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Partikel festgelegt werden.From the US 6,356,653 B2 For example, a method of removing particles from a surface has been disclosed in which focused radiant energy is radiated onto the particles to overcome the bonding energy between the surface and the particles. The particles dissolved from the surface can be removed from the surface by means of a directed gas flow. A laser can be used to generate the radiation energy. The amount of radiation used to detach the particles can be determined, for example, depending on the composition of the particles.

In der US 6,385,290 B1 ist eine Belichtungsanlage mit einer Röntgenquelle z. B. in Form einer Plasma-Lichtquelle bekannt geworden. Um Partikel von den Oberflächen der Belichtungsanlage zu entfernen, wird dort vorgeschlagen, eine zusätzliche Lichtquelle, z. B. einen Laser, zu verwenden, um Strahlung bei einer Wellenlänge zu erzeugen, die von den Partikeln absorbiert wird. Insbesondere wird vorgeschlagen, zum Entfernen von Verunreinigungen, die im Wesentlichen aus Kohlenstoff bestehen, UV-Strahlung zu verwenden, welche die Bindung zwischen den Kohlenstoff-Partikeln und der Oberfläche aufbricht. Herrscht in der Belichtungsanlage eine Sauerstoff bzw. Ozon-Atmosphäre, kann der abgelöste Kohlenstoff mit dem Sauerstoff zu (flüchtigem) Kohlendioxid reagieren.In the US 6,385,290 B1 is an exposure system with an x-ray source z. B. become known in the form of a plasma light source. In order to remove particles from the surfaces of the exposure system, there is proposed an additional light source, for. A laser, to generate radiation at a wavelength that is absorbed by the particles. In particular, it is proposed to use UV radiation which removes the bond between the carbon particles and the surface to remove impurities consisting essentially of carbon. If an oxygen or ozone atmosphere prevails in the exposure system, the released carbon can react with the oxygen to form (volatile) carbon dioxide.

Aus der US 6,538,722 B1 ist eine Projektionsbelichtungsanlage bekannt geworden, bei welcher ein Reinigungsstrahl, z. B. ein gepulster Laserstrahl, verwendet wird, um optische Elemente der Belichtungsanlage in-situ zu reinigen. Zu diesem Zweck können die optischen Elemente aus einer Position, in der sie innerhalb des Belichtungsstrahlengangs angeordnet sind, in eine Position innerhalb des Reinigungsstrahlengangs verbracht werden.From the US 6,538,722 B1 is a projection exposure system has become known in which a cleaning jet, z. As a pulsed laser beam, is used to clean optical elements of the exposure system in situ. For this purpose, the optical elements can be moved from a position in which they are arranged within the exposure beam path into a position within the cleaning beam path.

US 6,924,492 B2 beschreibt eine in-situ Reinigung von optischen Komponenten einer Projektionsbelichtungsanlage, bei der die optischen Komponenten mit Mikrowellen- oder UV-Strahlung bestrahlt werden. Es wird vorgeschlagen, bei der Bestrahlung einen Frequenzbereich zu verwenden, bei dem die optische Komponente nur geringfügig aufgeheizt wird. Die an den Oberflächen der Komponenten befindlichen Partikel bzw. Moleküle können insbesondere bei Frequenzen angeregt werden, bei denen diese eine Rotations- oder Vibrationsfrequenz aufweisen. Beispielsweise soll auf diese Weise Wasser von den Oberflächen der optischen Komponenten abgelöst bzw. verdampft werden. US 6,924,492 B2 describes an in-situ cleaning of optical components of a projection exposure apparatus in which the optical components are irradiated with microwave or UV radiation. It is proposed to use a frequency range during the irradiation, in which the optical component is only slightly heated. The particles or molecules present on the surfaces of the components can be excited, in particular, at frequencies at which they have a rotational or vibration frequency. For example, water should be removed or evaporated from the surfaces of the optical components in this way.

In der US 6,936,825 B2 ist ein Verfahren zum Entfernen von Kontaminationen von den Oberflächen optischer Elemente in einer Belichtungsanlage für die Mikrolithographie bekannt geworden, bei dem in Belichtungspausen UV-Strahlung einer zusätzlichen Lichtquelle und ein Fluid zur Reinigung verwendet werden. Das Fluid kann Sauerstoff und/oder Ozongas enthalten. In the US 6,936,825 B2 For example, a method for removing contaminants from the surfaces of optical elements in a microlithography exposure apparatus has been disclosed in which UV exposure of an additional light source and a fluid for cleaning are used during exposure pauses. The fluid may contain oxygen and / or ozone gas.

Die US 7,061,576 B2 beschreibt eine Belichtungsanlage, welche ein Gehäuse mit einer Zuführung für ein Inertgas und eine Zuführung für Sauerstoff und Reinluft zu dem Gehäuse aufweist. Eine Steuereinrichtung steuert die Wellenlänge der Belichtungsstrahlung eines Lasers sowie die Zuführungen für die wahlweise Belichtung eines Substrats oder zur Reinigung eines optischen Elements. Die US 7,119,878 B2 beschreibt eine Belichtungsanlage, bei der in dem Gehäuse ein weiteres Gehäuse angeordnet ist, welches eine Oberfläche des optischen Elements aufnimmt. Eine Zuführungseinrichtung sowie eine Abführungseinrichtung dienen der Zu- bzw. Abführung von Inertgas zu den beiden Gehäusen.The US 7,061,576 B2 describes an exposure apparatus having a housing with an inert gas supply and an oxygen and clean air supply to the housing. A control device controls the wavelength of the exposure radiation of a laser and the feeds for the optional exposure of a substrate or for cleaning an optical element. The US 7,119,878 B2 describes an exposure system in which a further housing is arranged in the housing, which receives a surface of the optical element. A feed device and a discharge device serve to supply and discharge of inert gas to the two housings.

Die WO 94/23854 beschreibt das Entfernen von kontaminierenden Substanzen von einer Oberfläche durch Bestrahlung der Oberfläche mit hochenergetischer Strahlung, die z. B. von einem Laser geliefert wird. Während der Bestrahlung wird eine laminare Strömung eines Inertgases an der Oberfläche entlang geführt. Es wird vorgeschlagen, hochenergetische Strahlung mit einem Energieniveau zu verwenden, das mindestens doppelt so hoch ist wie die Bindungsenergie zwischen den kontaminierenden Substanzen und der Oberfläche.The WO 94/23854 describes the removal of contaminants from a surface by irradiation of the surface with high energy radiation, the z. B. is supplied by a laser. During irradiation, a laminar flow of an inert gas is conducted along the surface. It is proposed to use high energy radiation at an energy level at least twice the binding energy between the contaminants and the surface.

Die WO 2010/043398 A1 der Anmelderin beschreibt eine EUV-Lithographievorrichtung mit einer Bearbeitungseinrichtung zur bevorzugt ortsaufgelösten Bearbeitung eines optischen Elements an einer Bearbeitungsposition der Lithographievorrichtung. Zur Aktivierung mindestens eines Gasbestandteils eines der Oberfläche des optischen Elements mittels einer Gasdüse zugeführten Gasstroms umfasst die Bearbeitungseinrichtung eine Strahlungsquelle zur Erzeugung von Strahlung, beispielsweise einen Femtosekunden-Laser. Bei dem zu aktivierenden Gasbestandteil kann es sich beispielsweise um Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, molekularen Wasserstoff oder um Stickstoff handeln.The WO 2010/043398 A1 The applicant describes an EUV lithography device with a processing device for preferably spatially resolved processing of an optical element at a processing position of the lithographic device. For activating at least one gas component of a gas stream supplied to the surface of the optical element by means of a gas nozzle, the processing device comprises a radiation source for generating radiation, for example a femtosecond laser. The gas constituent to be activated may be, for example, carbon monoxide, carbon dioxide, molecular hydrogen or nitrogen.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine optische Anordnung mit verminderten oxidischen Verunreinigungen an der optischen Oberfläche mindestens eines optischen Elements bereitzustellen.An object of the invention is to provide an optical arrangement with reduced oxide contaminants on the optical surface of at least one optical element.

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine optische Anordnung, umfassend: mindestens ein optisches Element mit einer reflektierenden Beschichtung, welche eine Deckschicht aufweist, an deren Oberfläche oxidische Verunreinigungen vorhanden sind, eine Gaszuführungseinrichtung zum Zuführen eines reduzierenden Gases zu der Oberfläche, sowie eine Bestrahlungseinrichtung zum Einstrahlen von Strahlungspulsen auf die Oberfläche, wobei eine Wellenlänge der Strahlungspulse in Abhängigkeit vom Material der Deckschicht gewählt ist. Die Wellenlänge ist hierbei typischer Weise so gewählt bzw. festgelegt, dass eine Reaktionsrate der an der Oberfläche der Deckschicht vorhandenen oxidischen Verunreinigungen bzw. Partikel mit dem reduzierenden Gas im Bereich einer Auftreffstelle der Strahlungspulse auf die Oberfläche (gegenüber der Reaktionsrate am Rest der Oberfläche) erhöht ist.This object is achieved by an optical arrangement comprising: at least one optical element having a reflective coating, which has a cover layer on the surface of which oxide contaminants are present, a gas supply device for supplying a reducing gas to the surface, and an irradiation device for irradiating Radiation pulses to the surface, wherein a wavelength of the radiation pulses is selected depending on the material of the cover layer. The wavelength is typically selected or set such that a reaction rate of the oxidic impurities or particles present on the surface of the cover layer increases with the reducing gas in the region of impact of the radiation pulses on the surface (compared to the reaction rate at the remainder of the surface) is.

Die Erfinder haben erkannt, dass die Rekationsrate des reduzierenden Gases mit den oxidischen Verunreinigungen in einem Bereich der Oberfläche erhöht werden kann, an dem gepulste (Laser-)strahlung auf die Oberfläche auftrifft. Dies setzt allerdings voraus, dass die Laserpulse eine geeignete Energie bzw. Wellenlänge aufweisen, bei welcher die chemische Reaktion des reduzierenden Gases mit den oxidischen Verunreinigungen begünstigt wird. Da die chemische Reaktion an der Oberfläche der Deckschicht auftritt, hat das Material der Oberfläche bzw. der Deckschicht einen Einfluss auf die chemische Reaktion, beispielsweise weil die Oberfläche eine katalytische Wirkung besitzt, so dass die für die Bestrahlung zu wählende Wellenlänge vom Material der Deckschicht abhängt. Es versteht sich, dass die Wahl einer Wellenlänge, bei der die Reaktion begünstigt wird, zusätzlich von der Art des reduzierenden Gases abhängen kann. Bei den oxidischen Verunreinigungen handelt es sich typischer Weise um an der Oberfläche adsorbierten (atomaren) Sauerstoff.The inventors have recognized that the rate of reaction of the reducing gas with the oxide contaminants may be increased in a region of the surface where pulsed (laser) radiation impinges on the surface. However, this presupposes that the laser pulses have a suitable energy or wavelength at which the chemical reaction of the reducing gas with the oxidic impurities is favored. Since the chemical reaction occurs on the surface of the cover layer, the material of the surface or the cover layer has an influence on the chemical reaction, for example because the surface has a catalytic effect, so that the wavelength to be selected for the irradiation depends on the material of the cover layer , It is understood that the choice of a wavelength at which the reaction is favored may additionally depend on the nature of the reducing gas. The oxidic impurities are typically adsorbed on the surface (atomic) oxygen.

Beim Material der Deckschicht handelt es sich typischer Weise um ein metallisches Material, beispielsweise Ruthenium, Rhodium, Palladium, Platin, Iridium, Niobium, Vanadium, Chrom, Zink oder Zinn. Metallische Deckschichten können durch den in der Restgasatmosphäre vorhandenen und durch die EUV-Strahlung ggf. aktivierten Sauerstoff oxidiert werden. Es versteht sich, dass gegebenenfalls auch nichtmetallische Materialien als Deckschicht verwendet werden können, beispielsweise Materialien, welche Silizium und/oder Kohlenstoff und/oder Stickstoff und/oder Bor enthalten.The material of the cover layer is typically a metallic material, for example ruthenium, rhodium, palladium, platinum, iridium, niobium, vanadium, chromium, zinc or tin. Metallic cover layers can be oxidized by the oxygen present in the residual gas atmosphere and possibly activated by the EUV radiation. It is understood that non-metallic materials may also be used as the cover layer, for example materials containing silicon and / or carbon and / or nitrogen and / or boron.

Als reduzierende Gase bzw. als Bestandteile des reduzierenden Gases haben sich Kohlenmonoxid und Wasserstoff, insbesondere aktivierter Wasserstoff, sowie wasserstoffhaltige Verbindungen als günstig herausgestellt. Insbesondere Kohlenmonoxid stellt ein stark reduzierendes Gas dar, welches mit den oxidischen Verunreinigungen an der Oberfläche der Deckschicht reagiert, wenn eine Bestrahlung mit Laserpulsen geeigneter Wellenlänge erfolgt. Hierbei kann das Deckschicht-Material an der Oberfläche, an welcher die chemische Reaktion erfolgt, gegebenenfalls als Katalysator wirken. Unter aktiviertem Wasserstoff wird im Sinne dieser Anmeldung Wasserstoff verstanden, der nicht in molekularer Form vorliegt, d. h. insbesondere Wasserstoff-Radikale H•, Wasserstoff-Ionen (H⁺ oder H₂ ⁺) oder Wasserstoff (H*) in einem angeregten Elektronenzustand.As reducing gases or as components of the reducing gas, carbon monoxide and hydrogen, in particular activated hydrogen, as well as hydrogen-containing compounds as favorable. In particular, carbon monoxide is a highly reducing gas that reacts with the oxide contaminants on the surface of the topcoat when irradiated with laser pulses of appropriate wavelength. In this case, the cover layer material may optionally act as a catalyst on the surface at which the chemical reaction takes place. For the purposes of this application, activated hydrogen is understood as meaning hydrogen which is not present in molecular form, ie in particular hydrogen radicals H, hydrogen ions (H ⁺ or H ₂ ⁺ ) or hydrogen (H *) in an excited electronic state.

Die Bestrahlungseinrichtung weist in einer Ausführungsform eine Strahlungsquelle zur Erzeugung von Strahlungspulsen mit einer Wellenlänge im infraroten Wellenlängenbereich auf. Strahlungspulse mit einer solchen Wellenlänge haben sich insbesondere als günstig erwiesen, um an einer metallischen Ruthenium-Schicht adsorbierten (atomaren) Sauerstoff mit an der Oberfläche adsorbiertem Kohlenmonoxid in Kohlendioxid umzuwandeln, vgl. den Artikel „Phonon-Versus Electron-Mediated Desorption and Oxidation of CO an Ru” von M. Bonn et al., Science Vol. 285, no. 5430, Seiten 1042–1045 , dessen Inhalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. In dem Artikel wird angegeben, dass ein Aufheizen einer Ruthenium-Oberfläche, an der Kohlenmonoxid und atomarer Sauerstoff gemeinsam adsorbiert sind, ohne Bestrahlung mit Laserpulsen praktisch ausschließlich zur Desorption von Kohlenmonoxid führt. Unter dem infraroten Wellenlängenbereich wird im Sinne dieser Anmeldung ein Wellenlängenbereich zwischen ca. 780 nm und ca. 1 mm verstanden, wobei typischerweise für die vorliegenden Anwendungen Wellenlängen von weniger als ca. 50 μm, insbesondere Wellenlängen im so genannten nahen Infrarot-Bereich bis zu ca. 3 μm, insbesondere bis zu ca. 1 μm verwendet werden.In one embodiment, the irradiation device has a radiation source for generating radiation pulses having a wavelength in the infrared wavelength range. Radiation pulses having such a wavelength have been found to be particularly favorable for converting (atomic) oxygen adsorbed on a metallic ruthenium layer with carbon monoxide adsorbed on the surface into carbon dioxide, cf. the article Bonn, et al., Science Vol. 285, no. 5430, pp. 1042-1045 , the contents of which are incorporated herein by reference. The article states that heating a ruthenium surface in which carbon monoxide and atomic oxygen are co-adsorbed, without irradiation with laser pulses, results almost exclusively in the desorption of carbon monoxide. For the purposes of this application, the infrared wavelength range is understood to mean a wavelength range between approximately 780 nm and approximately 1 mm, with wavelengths of less than approximately 50 μm, in particular wavelengths in the so-called near infrared range, typically up to approx 3 μm, in particular up to about 1 μm.

Zur Erzeugung der Strahlungspulse weist die Bestrahlungseinrichtung typischer Weise einen Laser als Strahlungsquelle auf. Ein (gepulster) Laser ermöglicht es, Laserpulse mit Pulslängen im Piko- oder Femtosekundenbereich zu erzeugen, die für die vorliegenden Anwendungen besonders vorteilhaft sind, da durch den Pulsbetrieb verhindert werden kann, dass das Material der Deckschicht in dem bestrahlten Bereich zumindest teilweise aufgeschmolzen wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Strahlungspulse fokussiert, d. h. in einen eng umgrenzten Bereich (Auftreffort) an der Oberfläche eingestrahlt werden.To generate the radiation pulses, the irradiation device typically has a laser as the radiation source. A (pulsed) laser makes it possible to generate laser pulses with pulse lengths in the picosecond or femtosecond range, which are particularly advantageous for the present applications, since the pulsed operation can prevent the material of the cover layer in the irradiated region from being at least partially melted. This is particularly advantageous when the radiation pulses are focused, i. H. into a narrowly defined area (place of impact) at the surface.

In einer Weiterbildung ist die Bestrahlungseinrichtung ausgebildet, eine Auftreffstelle der Strahlungspulse auf der Oberfläche zu variieren. Die Strahlungspulse werden typischer Weise lokal auf die Oberfläche eingestrahlt, und zwar in einen jeweiligen Bereich der Oberfläche, an dem oxidische Verunreinigungen vorhanden sind. Hierbei kann es sich z. B. um Bereiche handeln, an denen die auf die Oberfläche treffende EUV-Strahlung eine hohe Intensität aufweist. Die Bestrahlungseinrichtung kann geeignete Bewegungseinrichtungen, insbesondere mit translatorischen oder rotatorischen Antrieben umfassen, um z. B. die Strahlquelle zu verschieben oder zu verschwenken und auf diese Weise die Auftreffstelle auf der Oberfläche zu variieren. Es versteht sich, dass zur Lokalisation der oxidischen Verunreinigungen an der Oberfläche ggf. eine Inspektionseinrichtung, z. B. eine ortsauflösende Kamera oder dergleichen, in der optischen Anordnung vorgesehen werden kann.In a development, the irradiation device is designed to vary a point of impact of the radiation pulses on the surface. The radiation pulses are typically radiated locally onto the surface, into a respective area of the surface where oxide contaminants are present. This may be z. B. to act areas where the impacting on the surface EUV radiation has a high intensity. The irradiation device may comprise suitable movement devices, in particular with translatory or rotary drives, in order to produce, for example, B. to move the beam source or to pivot and in this way to vary the point of impact on the surface. It is understood that for the localization of the oxide contaminants on the surface, if necessary, an inspection device, for. As a spatially resolving camera or the like, can be provided in the optical arrangement.

Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Bearbeitungseinrichtung eine Optik zur Aufweitung, Fokussierung und/oder zur Umlenkung der Strahlungspulse. Die elektromagnetische Strahlung, die z. B. von einem Laser erzeugt wird, kann über herkömmliche Linsen oder Spiegel umgelenkt, aufgeweitet oder fokussiert werden. Die Aufweitung/Fokussierung ist günstig, um die Größe der Auftreffstelle der Strahlung auf der Oberfläche einzustellen, da die Erhöhung der Reaktionsrate sich um die Auftreffstelle herum konzentriert. Durch die Umlenkung z. B. mittels eines (Scanner-)spiegels ist es auf einfache Weise möglich, die Strahlungspulse in den gewünschten, zu reinigenden Oberflächenbereich einzustrahlen. Bei der Verwendung von zwei Scannerspiegeln oder einem Scannerspiegel mit zwei Rotationsfreiheitsgraden zur Strahlumlenkung kann beispielsweise bei fest stehender Strahlungsquelle typischer Weise jeder Ort an der Oberfläche der Deckschicht mit den Strahlungspulsen abgerastert werden. Es versteht sich, dass je nach verwendeter Wellenlänge der Strahlungspulse ggf. auch optische Fasern zur Führung der (Laser-)Strahlung verwendet werden können.In a further embodiment, the processing device comprises an optical system for widening, focusing and / or for deflecting the radiation pulses. The electromagnetic radiation z. B. generated by a laser, can be deflected over conventional lenses or mirrors, widened or focused. The expansion / focusing is beneficial to adjust the size of the impact of the radiation on the surface as the increase in the reaction rate concentrates around the point of impact. By the deflection z. B. by means of a (scanner) mirror, it is easily possible to irradiate the radiation pulses in the desired surface area to be cleaned. When using two scanner mirrors or a scanner mirror with two rotational degrees of freedom for beam deflection, it is typically possible to scan each location on the surface of the cover layer with the radiation pulses when the radiation source is stationary. It is understood that, depending on the wavelength of the radiation pulses used, if appropriate, optical fibers can also be used to guide the (laser) radiation.

In einer Ausführungsform weist die Gaszuführungseinrichtung einen Gaseinlass zum Einleiten des reduzierenden Gases in ein Gehäuse auf, in dem das optische Element angeordnet ist. Der Gaseinlass kann beispielsweise an einem Gehäuse eines Projektionssystems, eines Beleuchtungssystems oder eines Strahlerzeugungssystems einer Projektionsbelichtungsanlage vorgesehen sein und die dort vorhandene Restgasatmosphäre mit einem Gasreservoir verbinden. Hierbei hat es sich als günstig erwiesen, wenn durch den (ggf. gesteuerten) Gaseinlass bzw. eine entsprechend dimensionierte Zufuhrleitung in der Restgasatmosphäre ein Partialdruck des reduzierenden Gases von typischer Weise zwischen ca. 1 × 10^–3 mbar und 5 × 10^–2 mbar, gegebenenfalls auch > 5 × 10^–2 mbar erzeugt wird.In one embodiment, the gas supply device has a gas inlet for introducing the reducing gas into a housing in which the optical element is arranged. The gas inlet may, for example, be provided on a housing of a projection system, an illumination system or a beam generation system of a projection exposure apparatus and connect the residual gas atmosphere present there to a gas reservoir. In this case, it has proved to be advantageous if a partial pressure of the reducing gas of typically between about 1 × 10 ^-3 mbar and 5 × 10 ^-2 mbar is achieved by the (optionally controlled) gas inlet or a correspondingly dimensioned supply line in the residual gas atmosphere , If appropriate,> 5 × 10 ^-2 mbar is generated.

Alternativ oder zusätzlich kann die Gaszuführungseinrichtung mindestens eine Gasdüse zum Zuführen des reduzierenden Gases in einem Gasstrom auf die Oberfläche aufweisen. Der Gasstrom wird typischer Weise unter einem Winkel zur Oberfläche ausgerichtet und trifft im Bereich der Auftreffstelle der Strahlungspulse auf die Oberfläche auf. Der Gasstrom kann neben dem reduzierenden Gas bzw. neben den reduzierenden Gasbestandteilen, welche die chemische Reaktion mit den oxidischen Verunreinigungen eingehen, gegebenenfalls noch weitere Gasbestandteile aufweisen, z. B. Inertgase.Alternatively or additionally, the gas supply device may comprise at least one gas nozzle for supplying the reducing gas in a gas stream have on the surface. The gas stream is typically oriented at an angle to the surface and impinges on the surface at the point of impact of the radiation pulses. The gas stream may, in addition to the reducing gas or in addition to the reducing gas constituents, which undergo the chemical reaction with the oxidic impurities, optionally further gas constituents, for. B. inert gases.

Bei einer Weiterbildung ist die Gaszuführungseinrichtung zur Zuführung des Gasstroms zur Oberfläche mit einer Flussrate zwischen 1 und 100 mbar l/s ausgebildet. Es hat sich herausgestellt, dass bei derartigen Flussraten die Effektivität der Behandlung der Oberfläche besonders groß ist.In a further development, the gas supply device for supplying the gas flow to the surface with a flow rate between 1 and 100 mbar l / s is formed. It has been found that at such flow rates the surface treatment efficiency is particularly high.

Bei einer weiteren Ausführungsform weisen die Strahlungspulse an der Oberfläche eine Energiedichte zwischen 1 μJ/mm² und 10 mJ/mm² auf. Bei derartigen Energiedichten kann einerseits eine effektive Erhöhung der Reaktionsrate an der Oberfläche der Deckschicht erfolgen und andererseits kann sichergestellt werden, dass die Oberfläche durch die Strahlungspulse nicht geschädigt, insbesondere nicht lokal aufgeschmolzen wird.In a further embodiment, the radiation pulses at the surface have an energy density between 1 μJ / mm ² and 10 mJ / mm ² . With such energy densities, on the one hand an effective increase of the reaction rate on the surface of the cover layer can take place and on the other hand it can be ensured that the surface is not damaged by the radiation pulses, in particular not locally melted.

In einer Ausführungsform weist die reflektierende Beschichtung eine Mehrzahl von Einzelschichten zur Reflexion von EUV-Strahlung auf. Die Einzelschichten bestehen aus unterschiedlichen Materialien, die so gewählt sind, dass die Reflektivität des optischen Elements bei einer Wellenlänge im EUV-Bereich maximal ist, welche der Betriebswellenlänge der optischen Anordnung entspricht.In one embodiment, the reflective coating comprises a plurality of individual layers for reflection of EUV radiation. The individual layers are made of different materials, which are chosen so that the reflectivity of the optical element at a wavelength in the EUV range is maximum, which corresponds to the operating wavelength of the optical arrangement.

In einer Ausführungsform ist die optische Anordnung als Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, insbesondere für die EUV-Lithographie, ausgebildet. Die oxidischen Verunreinigungen an den optischen Elementen der Projektionsbelichtungsanlage können in-situ vorgenommen werden, d. h. es ist nicht erforderlich, die optischen Elemente für die Oberflächen-Behandlung aus der Projektionsbelichtungsanlage zu entfernen. Gegebenenfalls kann die Behandlung der Oberfläche auch während des Belichtungsbetriebs stattfinden. Es versteht sich, dass auch andere optische Anordnungen, beispielsweise Vorrichtungen zur Inspektion von Wafern und/oder Masken auf die oben beschriebene Weise ausgebildet werden können, um an den dort vorgesehenen optischen Elementen eine effektive Reinigung vornehmen zu können.In one embodiment, the optical arrangement is designed as a projection exposure apparatus for microlithography, in particular for EUV lithography. The oxidic impurities on the optical elements of the projection exposure apparatus can be made in-situ, i. H. it is not necessary to remove the optical elements for the surface treatment from the projection exposure apparatus. Optionally, the treatment of the surface may also take place during the exposure operation. It goes without saying that other optical arrangements, for example devices for inspecting wafers and / or masks, can also be formed in the manner described above, in order to be able to perform effective cleaning on the optical elements provided there.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Entfernen von oxidischen Verunreinigungen von einer Oberfläche einer Deckschicht einer reflektierenden Beschichtung eines optischen Elements, umfassend: Zuführen eines reduzierenden Gases zu der Oberfläche, sowie Einstrahlen von Strahlungspulsen auf die Oberfläche, wobei eine Wellenlänge der Strahlungspulse in Abhängigkeit vom Material der Deckschicht gewählt wird. Wie weiter oben beschrieben wird die Wellenlänge hierbei typischer Weise so gewählt, dass eine Reaktionsrate der an der Oberfläche vorhandenen oxidischen Verunreinigungen mit dem reduzierenden Gas im Bereich einer Auftreffstelle der Strahlungspulse auf die Oberfläche (gegenüber der Reaktionsrate am Rest der Oberfläche) erhöht ist.The invention also relates to a method of removing oxide contaminants from a surface of a cover layer of a reflective coating of an optical element, comprising: supplying a reducing gas to the surface, and irradiating radiation pulses to the surface, wherein a wavelength of the radiation pulses is dependent on the material the cover layer is selected. As described above, the wavelength is typically chosen such that a reaction rate of the oxidic impurities present on the surface with the reducing gas is increased in the region of impact of the radiation pulses on the surface (compared to the reaction rate at the remainder of the surface).

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.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawing, which show details essential to the invention, and from the claims. The individual features can be realized individually for themselves or for several in any combination in a variant of the invention.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigtEmbodiments are illustrated in the schematic drawing and will be explained in the following description. It shows

1 eine schematische Darstellung einer optischen Anordnung in Form einer EUV-Lithographieanlage, 1 a schematic representation of an optical arrangement in the form of an EUV lithography system,

2 eine schematische Darstellung eines optischen Elements der EUV-Lithographieanlage von 1, sowie 2 a schematic representation of an optical element of the EUV lithography of 1 , such as

3 eine schematische Darstellung einer strahlungsinduzierten Reaktion eines an einer Oberfläche einer Deckschicht des optischen Elements von 2 adsorbierten reduzierenden Gases mit dort adsorbiertem (atomarem) Sauerstoff. 3 a schematic representation of a radiation-induced reaction of a surface of a cover layer of the optical element of 2 adsorbed reducing gas with there adsorbed (atomic) oxygen.

In 1 ist schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die EUV-Lithographie gezeigt. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 weist ein Strahlerzeugungssystem 2, ein Beleuchtungssystem 3 und einem Projektionssystem 4 auf, die in separaten Vakuum-Gehäusen untergebracht und aufeinander folgend in einem von einer EUV-Lichtquelle 5 des Strahlformungssystems 2 ausgehenden Strahlengang 6 angeordnet sind. Als EUV-Lichtquelle 5 kann beispielsweise eine Plasmaquelle oder ein Synchrotron dienen. Die aus der Lichtquelle 5 austretende Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen ca. 5 nm und ca. 20 nm wird zunächst in einem Kollimator 7 gebündelt. Mit Hilfe eines nachfolgenden Monochromators 8 wird durch Variation des Einfallswinkels, wie durch einen Doppelpfeil angedeutet, die gewünschte Betriebswellenlänge λ_B herausgefiltert, die im vorliegenden Beispiel bei ca. 13,5 nm liegt. Der Kollimator 7 und der Monochromator 8 sind als reflektive optische Elemente ausgebildet.In 1 is schematically a projection exposure system 1 shown for EUV lithography. The projection exposure machine 1 has a beam generating system 2 , a lighting system 3 and a projection system 4 accommodated in separate vacuum housings and consecutively in one of an EUV light source 5 of the beam-forming system 2 outgoing beam path 6 are arranged. As an EUV light source 5 For example, a plasma source or a synchrotron can serve. The from the light source 5 Exiting radiation in the wavelength range between about 5 nm and about 20 nm is first in a collimator 7 bundled. With the help of a subsequent monochromator 8th By varying the angle of incidence, as indicated by a double arrow, the desired operating wavelength λ _{B is} filtered out, which in the present example is approximately 13.5 nm. The collimator 7 and the monochromator 8th are designed as reflective optical elements.

Die im Strahlerzeugungssystem 2 im Hinblick auf Wellenlänge und räumliche Verteilung behandelte Strahlung wird in das Beleuchtungssystem 3 eingeführt, welches ein erstes und zweites reflektives optisches Element 9, 10 aufweist. Die beiden reflektiven optischen Elemente 9, 10 leiten die Strahlung auf eine Photomaske 11 als weiterem reflektiven optischen Element, welches eine Struktur aufweist, die mittels des Projektionssystems 4 in verkleinertem Maßstab auf einen Wafer 12 abgebildet wird. Hierzu sind im Projektionssystem 4 ein drittes und viertes reflektives optisches Element 13, 14 vorgesehen. The in the beam generation system 2 radiation treated in terms of wavelength and spatial distribution is introduced into the lighting system 3 introduced, which a first and second reflective optical element 9 . 10 having. The two reflective optical elements 9 . 10 direct the radiation onto a photomask 11 as a further reflective optical element having a structure formed by the projection system 4 on a smaller scale on a wafer 12 is shown. These are in the projection system 4 a third and fourth reflective optical element 13 . 14 intended.

Die reflektiven optischen Elemente 9, 10, 11, 13, 14 weisen jeweils eine optische Oberfläche auf, die der EUV-Strahlung 6 der Lichtquelle 5 ausgesetzt ist. Die optischen Elemente 9, 10, 11, 13, 14 werden hierbei unter Vakuum-Bedingungen in einer Restgasatmosphäre betrieben, in der ein geringer Anteil Sauerstoff vorhanden ist. Da sich der Innenraum der Projektionsbelichtungsanlage 1 nicht ausheizen lässt, kann das Vorhandensein von Restgas-Bestandteilen in der Vakuum-Umgebung nicht vollständig vermieden werden.The reflective optical elements 9 . 10 . 11 . 13 . 14 each have an optical surface, the EUV radiation 6 the light source 5 is exposed. The optical elements 9 . 10 . 11 . 13 . 14 are operated under vacuum conditions in a residual gas atmosphere, in which a small proportion of oxygen is present. As the interior of the projection exposure system 1 can not heat out, the presence of residual gas components in the vacuum environment can not be completely avoided.

Um oxidische Verunreinigungen bzw. Partikel von den Oberflächen der optischen Elemente 9, 10, 11, 13, 14 zu entfernen, weist die Projektionsbelichtungsanlage 1 eine Gaszuführungseinrichtung 19 mit einem Zuführungskanal 20 auf, der mit einem (nicht gezeigten) Gasreservoir verbunden ist und zur Zuführung eines reduzierenden Gases, im vorliegenden Beispiel von Kohlenmonoxid CO, in die Vakuum-Umgebung bzw. Restgasatmosphäre des Projektionssystems 4 dient. Es versteht sich, dass entsprechende Zuführungskanäle auch im Beleuchtungssystem 3 und/oder im Strahlerzeugungssystem 2 vorgesehen sein können oder auch ein zentraler Zuführungskanal für die gesamte Projektionsbelichtungsanlage 1 vorgesehen werden kann. Eine (nicht gezeigte) Steuerungseinrichtung dient der Steuerung der Gaszuführungseinrichtung 19 sowie der Steuerung von weiteren Funktionen der Projektionsbelichtungsanlage 1.To oxidic impurities or particles from the surfaces of the optical elements 9 . 10 . 11 . 13 . 14 to remove, points the projection exposure system 1 a gas supply device 19 with a supply channel 20 which is connected to a (not shown) gas reservoir and for supplying a reducing gas, in the present example of carbon monoxide CO, in the vacuum environment or residual gas atmosphere of the projection system 4 serves. It is understood that corresponding supply channels also in the lighting system 3 and / or in the beam generating system 2 may be provided or a central supply channel for the entire projection exposure system 1 can be provided. A control device (not shown) serves to control the gas supply device 19 as well as the control of further functions of the projection exposure apparatus 1 ,

Durch die Zuführung von Kohlenmonoxid sollen oxidische Verunreinigungen von den Oberflächen der optischen Elemente 13, 14 im Projektionssystem 4 entfernt werden. Um diesen Vorgang zu erklären, wird nachfolgend in Zusammenhang mit 2 der Aufbau des zweiten optischen Elements 14 des Projektionssystems 4 im Detail beschrieben.By the supply of carbon monoxide to oxidic impurities from the surfaces of the optical elements 13 . 14 in the projection system 4 be removed. To explain this process, will be related to 2 the structure of the second optical element 14 of the projection system 4 described in detail.

Das optische Element 14 weist ein Substrat 15 aus einem Material mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, der typischer Weise bei weniger als 100 ppb/K bei 22°C bzw. über einen Temperaturbereich von ca. 5°C bis ca. 35°C liegt. Ein Material, welches diese Eigenschaften aufweist, ist mit Titandioxid dotiertes Silikat- bzw. Quarzglas, das typischer Weise einen Silikatglasanteil von mehr als 90% aufweist. Ein solches auf dem Markt erhältliches Silikatglas wird von der Fa. Corning Inc. unter dem Handelsnamen ULE^® (Ultra Low Expansion glass) vertrieben. Eine weitere Materialgruppe, welche einen sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, sind Glaskeramiken, bei denen das Verhältnis der Kristallphase zur Glasphase so eingestellt wird, dass sich die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der unterschiedlichen Phasen nahezu aufheben. Solche Glaskeramiken werden z. B. unter den Handelsnamen Zerodur^® von der Fa. Schott AG bzw. unter dem Handelsnamen Clearceram^® von der Fa. Ohara Inc. angeboten.The optical element 14 has a substrate 15 of a material with a low coefficient of thermal expansion, which is typically less than 100 ppb / K at 22 ° C or over a temperature range of about 5 ° C to about 35 ° C. A material exhibiting these properties is titania-doped silicate glass, which typically has a silicate glass content of greater than 90%. Such available on the market silicate glass is sold by the company. Corning Inc. under the trade name ULE ^® (ultra low expansion glass). Another group of materials which has a very low coefficient of thermal expansion are glass-ceramics in which the ratio of the crystal phase to the glass phase is adjusted so that the thermal expansion coefficients of the different phases almost cancel each other out. Such glass ceramics are z. B. under the trade name Zerodur ^® from the company. Schott AG or under the trade name Clearceram ^® from the company Ohara Inc. offered.

Auf das Substrat 15 ist eine reflektive Beschichtung 16 aufgebracht, die eine Mehrzahl von Einzelschichten 17a, 17b aufweist, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Im vorliegenden Fall bestehen die Einzelschichten abwechselnd aus Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Liegt die Betriebswellenlänge λ_B wie im vorliegenden Beispiel bei ca. 13,5 nm, so bestehen die Einzelschichten üblicherweise aus Molybdän und Silizium. Andere Materialkombinationen wie z. B. Molybdän und Beryllium, Ruthenium und Beryllium oder Lanthan und B₄C sind ebenfalls möglich. Zusätzlich zu den beschriebenen Einzelschichten kann die reflektive Beschichtung 16 auch Zwischenschichten zur Verhinderung von Diffusion beinhalten. Auf die Darstellung solcher Hilfsschichten in den Figuren wurde verzichtet.On the substrate 15 is a reflective coating 16 applied, which has a plurality of individual layers 17a . 17b has, which consist of different materials. In the present case, the individual layers consist alternately of materials with different refractive indices. If the operating wavelength λ _{B is} about 13.5 nm, as in the present example, the individual layers are usually made of molybdenum and silicon. Other material combinations such. As molybdenum and beryllium, ruthenium and beryllium or lanthanum and B ₄ C are also possible. In addition to the individual layers described, the reflective coating 16 also include interlayers to prevent diffusion. On the representation of such auxiliary layers in the figures has been omitted.

Die reflektive Beschichtung 16 weist eine Deckschicht 18 auf, um eine Oxidation der darunter liegenden Einzelschichten 17a, 17b zu verhindern. Die Deckschicht 18 besteht im vorliegenden Beispiel aus Ruthenium. Es versteht sich, dass auch andere Materialien, insbesondere metallische Materialien wie Rhodium, Palladium, Platin, Iridium, Niobium, Vanadium, Chrom, Zink oder Zinn als Deckschicht-Materialien. Es versteht sich, dass die Deckschicht 18 für die EUV-Strahlung 6 durchlässig ist.The reflective coating 16 has a cover layer 18 to oxidize the underlying monolayers 17a . 17b to prevent. The cover layer 18 consists in the present example of ruthenium. It is understood that other materials, in particular metallic materials such as rhodium, palladium, platinum, iridium, niobium, vanadium, chromium, zinc or tin as cover layer materials. It is understood that the top coat 18 for the EUV radiation 6 is permeable.

Das optische Element 14 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine plane Oberfläche auf. Dies wurde nur zur Vereinfachung der Darstellung so gewählt, d. h. das optische Element 14 kann auch eine gekrümmte Oberflächenform aufweisen, wobei z. B. konkave Oberflächenformen oder konvexe Oberflächenformen möglich sind, die sowohl sphärisch als auch asphärisch ausgebildet sein können.The optical element 14 has a flat surface in the illustrated embodiment. This was chosen only to simplify the presentation, ie the optical element 14 may also have a curved surface shape, wherein z. B. concave surface shapes or convex surface shapes are possible, which may be formed both spherical and aspherical.

Durch in der Restgasatmosphäre vorhandenen, durch die EUV-Strahlung 6 aktivierten Sauerstoff wird das Ruthenium-Material der Deckschicht 18, genauer gesagt das Ruthenium-Material an der Oberfläche 18a der Deckschicht 18 oxidiert (Ru + O_x -> RuO_x), d. h. an der Oberfläche 18a der Deckschicht 18 wird (atomarer) Sauerstoff adsorbiert.By existing in the residual gas atmosphere, by the EUV radiation 6 activated oxygen becomes the ruthenium material of the topcoat 18 , more specifically, the ruthenium material on the surface 18a the topcoat 18 oxidized (Ru + O _x -> RuO _x ), ie at the surface 18a the topcoat 18 (atomic) oxygen is adsorbed.

Um diese oxidischen Verunreinigungen von der Oberfläche 18a zu entfernen, ist in der Projektionsbelichtungsanlage 1 eine Bestrahlungseinrichtung 21 vorgesehen. Die Bestrahlungseinrichtung 21 umfasse einen Femtosekunden-Laser 22 zur Erzeugung ultrakurzer Strahlungspulse 23 (mit Pulsdauern im Femtosekunden-Bereich), die über einen Umlenkspiegel 24 auf die Oberfläche 18a gelenkt werden und dort an einer Auftreffstelle P auftreffen. Bei dem Femtosekuden-Laser 22 handelt es sich um einen Infrarot-Laser mit einer Wellenlänge λ_S im Infrarot-Bereich, z. B. um einen CO₂-Laser mit einer Wellenlänge λ_S von ca. 10,6 μm, um einen Helium-Neon-Laser, der bei einer Wellenlänge λ_S von 1152,3 nm betrieben wird, oder um einem Ti:Saphir-Laser, der bei einer Wellenlänge λ_S von ca. 800 nm betrieben wird. Zur Erzeugung von ultrakurzen Pulsen kann der Laser 22 gepulst angeregt werden. Typischer Weise weist der Laser 22 aber eine Güteschaltung (z. B. unter Verwendung einer Pockels-Zelle) auf, um die ultrakurzen Strahlungspulse 23 zu erzeugen. To remove these oxidic impurities from the surface 18a is in the projection exposure machine 1 an irradiation device 21 intended. The irradiation device 21 include a femtosecond laser 22 for generating ultrashort radiation pulses 23 (with pulse durations in the femtosecond range), which has a deflection mirror 24 on the surface 18a be steered and hit there at an impact point P. In the femtosecond laser 22 it is an infrared laser with a wavelength λ _S in the infrared range, z. B. a CO ₂ laser having a wavelength λ _S of about 10.6 microns to a helium-neon laser, which is operated at a wavelength λ _S of 1152.3 nm, or a Ti: sapphire Laser, which is operated at a wavelength λ _S of about 800 nm. The laser can be used to generate ultrashort pulses 22 be stimulated pulsed. Typically, the laser points 22 but a Q-switching (eg, using a Pockels cell) on the ultrashort radiation pulses 23 to create.

Die Strahlungspulse 23 führen zu einer lokalen Erhöhung einer Reaktionsrate des an der Oberfläche 18a adsorbierten (atomaren) Sauerstoffs O mit dem dort ebenfalls adsorbierten Kohlenmonoxid CO, wobei sich Kohlendioxid CO₂ bildet, welches von der Oberfläche 18a desorbiert wird, wie in 3 dargestellt ist.The radiation pulses 23 lead to a local increase in a reaction rate of the surface 18a adsorbed (atomic) oxygen O with there also adsorbed carbon monoxide CO, carbon dioxide CO ₂ forms, which from the surface 18a is desorbed, as in 3 is shown.

Die Strahlungspulse 23 führen hierbei zu einer Anregung des Materials der Deckschicht 18, welche dazu beiträgt, dass sich im bestrahlten Bereich der adsorbierte Sauerstoff O und das adsorbierte Kohlenmonoxid CO zu CO₂ verbinden. Das Ruthenium-Material der Oberfläche 18a hat für diese Reaktion eine katalytische Wirkung, wie im Einzelnen in dem eingangs zitierten Artikel „Phonon-Versus Electron-Mediated Desorption and Oxidation of CO an Ru” beschrieben wird. Die hierbei ablaufende Reaktion kann durch folgende Reaktionsgleichung beschrieben werden: Ru_xO + yCO -> xRu + yCO₂, wobei durch die Strahlungspulse 23 (h v) das Reakitonsgleichgewicht zu den Reaktionsprodukten verschoben wird, d. h. die Reaktionsrate wird im Bereich des Auftreffpunktes P durch die Strahlungspulse 23 erhöht.The radiation pulses 23 lead here to an excitation of the material of the cover layer 18 , which contributes to the adsorbed oxygen O and the adsorbed carbon monoxide CO to CO ₂ in the irradiated area. The ruthenium material of the surface 18a has a catalytic effect for this reaction, as described in detail in the article "Phonon-Versus Electron-Mediated Desorption and Oxidation of CO to Ru" cited above. The reaction occurring in this case can be described by the following reaction equation: Ru _x O + y CO -> _x Ru + y CO ₂ , wherein by the radiation pulses 23 (hv) the Reakitonsgleichgewicht is shifted to the reaction products, ie, the reaction rate is in the region of the impact point P by the radiation pulses 23 elevated.

Um dies zu erreichen ist es erforderlich, die Photonen-Energie bzw. die Wellenlänge λ_s der Strahlungspulse 23 geeignet zu wählen, was bei der vorliegenden Kombination aus Deckschicht-Material und Kohlenmonoxid CO als reduzierendem Gas dadurch erreicht wird, dass eine Wellenlänge λ_s im Infraroten Wellenlängenbereich, insbesondere im so genannten NIR-Bereich gewählt wird, z. B. eine Wellenlänge von ca. 800 nm. Werden andere, insbesondere metallische Materialien für die Deckschicht 18 verwendet, muss die Wellenlänge der Strahlungspulse 23 gegebenenfalls an das jeweilige Deckschicht-Material angepasst werden, wobei auch bei anderen metallischen Materialien die Wellenlänge der Strahlungspulse 23 typischer Weise im IR-(bzw. NIR-)Bereich liegt. Es versteht sich, dass eine solche Anpassung auch erforderlich sein kann, wenn an Stelle von Kohlenmonoxid CO ein anderes stark reduzierendes Gas verwendet wird, beispielsweise Wasserstoff, insbesondere aktivierter Wasserstoff, oder wenn das reduzierende Gas sowohl Kohlenmonoxid CO als auch Wasserstoff bzw. wasserstoffhaltige Verbindungen als Gasbestandteile enthält.In order to achieve this, it is necessary to use the photon energy or the wavelength λ _{s of} the radiation pulses 23 suitable to choose what is achieved in the present combination of top layer material and carbon monoxide CO as a reducing gas in that a wavelength λ _s in the infrared wavelength range, in particular in the so-called NIR range is selected, for. B. a wavelength of about 800 nm. Be other, especially metallic materials for the cover layer 18 used, the wavelength of the radiation pulses must be 23 optionally adapted to the respective cover layer material, wherein also in other metallic materials, the wavelength of the radiation pulses 23 typically in the IR (or NIR) range. It will be appreciated that such an adaptation may also be necessary if instead of carbon monoxide CO, another strongly reducing gas is used, for example hydrogen, in particular activated hydrogen, or if the reducing gas comprises both carbon monoxide CO and hydrogen or hydrogen-containing compounds Contains gas components.

Wie in 2 ebenfalls gezeigt ist, kann zur Verstärkung der oben dargestellten chemische Reaktion dem optischen Element 14 eine Gasdüse 25 zugeordnet werden, welche zur Erzeugung eines auf die Oberfläche 18a gerichteten Gasstroms 26 dient, mit dem Kohlenmonoxid CO auf die Oberfläche 14a des optischen Elements 14 aufgebracht wird. Die Gasdüse 25 ist hierbei außerhalb des Strahlengangs 6 der EUV-Strahlung angeordnet und unter einem Winkel α zur Oberfläche 18a ausgerichtet, der so gewählt ist, dass der Gasstrom 26 zumindest teilweise in demselben Oberflächen-Bereich bzw. Auftreffpunkt P wie die Strahlungspulse 23 auf die Oberfläche 18a auftrifft. Durch die Zuführung von zusätzlichem Kohlenmonoxid CO zur Oberfläche 18a kann sichergestellt werden, dass die oben beschriebene Reaktion des oxidierten Rutheniums in ausreichendem Maße erfolgt. Hierbei hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Flussrate des Gasstroms 26 zwischen 1 und 100 mbar l/s liegt. Es versteht sich, dass ggf. auf die Gasdüse 25 verzichtet werden kann oder dass ggf. bei der Verwendung der Gasdüse 25 keine zusätzliche Einleitung des reduzierenden Gases über die Zuführungsleitung 20 erfolgen muss.As in 2 Also shown, to enhance the above-described chemical reaction, may be the optical element 14 a gas nozzle 25 which are used to generate one on the surface 18a directed gas flow 26 serves, with the carbon monoxide CO on the surface 14a of the optical element 14 is applied. The gas nozzle 25 is here outside the beam path 6 arranged the EUV radiation and at an angle α to the surface 18a aligned, which is chosen so that the gas flow 26 at least partially in the same surface area or impact point P as the radiation pulses 23 on the surface 18a incident. By supplying additional carbon monoxide CO to the surface 18a it can be ensured that the above-described reaction of the oxidized ruthenium takes place sufficiently. It has proved to be favorable when the flow rate of the gas stream 26 between 1 and 100 mbar l / s. It is understood that, if necessary, on the gas nozzle 25 can be omitted or that if necessary when using the gas nozzle 25 no additional introduction of the reducing gas via the supply line 20 must be done.

Bei den Strahlungspulsen 23 handelt es sich um Laserstrahlung hoher Intensität bzw. Leistung, die auf den zu bearbeitenden Teilbereich bzw. die Auftreffstelle P des optischen Elements 14 fokussiert wird, um dort eine Energiedichte von typischer Weise im Bereich zwischen ca. 1 μJ/mm² und ca. 10 mJ/mm² zu erzeugen. Um oxidische Verunreinigungen von der gesamten Oberfläche 18a bzw. von den Teilbereichen der Oberfläche 18a, in denen diese vorhanden sind, zu entfernen, kann die gesamte Bestrahlungseinrichtung 21, d. h. der Laser 22 sowie der Umlenkspiegel 24 gemeinsam mittels einer in 2 durch einen Doppelpfeil angedeuteten Bewegungseinrichtung, welche drei herkömmliche Linearantriebe umfasst, entlang der drei Achsen des XYZ-Koordinatensystems der Projektionsbelichtungsanlage 1 bewegt werden. Es versteht sich, dass alternativ oder zusätzlich auch der Umlenkspiegel 24 relativ zum Laser 22 oder der Laser 22 relativ zum Umlenkspiegel 24 bewegt werden kann, z. B. indem eine Verschiebung oder Verkippung vorgenommen wird, um die Strahlungspulse 23 an einen gewünschten Bereich der Oberfläche 18a zu lenken und so eine lokale Bearbeitung der Oberfläche 18a zu ermöglichen.At the radiation pulses 23 it is laser radiation of high intensity or power on the part to be processed or the point of impingement P of the optical element 14 is focused there to produce an energy density typically in the range between about 1 μJ / mm ² and about 10 mJ / mm ² . To oxidic contaminants from the entire surface 18a or from the subregions of the surface 18a in which these are present, remove, the entire irradiation device 21 ie the laser 22 as well as the deflection mirror 24 together by means of a in 2 indicated by a double arrow movement device comprising three conventional linear drives, along the three axes of the XYZ coordinate system of the projection exposure system 1 to be moved. It is understood that alternatively or additionally, the deflection mirror 24 relative to the laser 22 or the laser 22 relative to the deflection mirror 24 can be moved, for. B. by a Shifting or tilting is done to the radiation pulses 23 to a desired area of the surface 18a to steer and so a local processing of the surface 18a to enable.

Es versteht sich, dass die Bestrahlungseinrichtung 21 zusätzlich oder alternativ zum Umlenkspiegel 24 auch weitere Optiken bzw. optische Elemente aufweisen kann, die eine Umlenkung, Fokussierung und/oder eine Aufweitung oder Formgebung der Laserstrahlung bzw. der Strahlungspulse 23 erzeugen. Die Fokussierung bzw. die Aufweitung kann hierbei erfolgen, um die Größe der Auftreffstelle 23 und damit die Energiedichte der Strahlungspulse 23 an der Oberfläche 18a geeignet zu wählen. Es versteht sich, dass zur Lokalisierung der oxidischen Partikel bzw. Verunreinigungen gegebenenfalls eine Inspektionseinrichtung in der Projektionsbelichtungsanlage 1 vorgesehen werden kann, welche beispielsweise eine ortsauflösende Kamera sowie eine zugehörige Auswerteeinrichtung umfasst, um die oxidischen Verunreinigungen an der Oberfläche zu detektieren.It is understood that the irradiation device 21 additionally or alternatively to the deflection mirror 24 Also, other optics or optical elements may have a deflection, focusing and / or widening or shaping of the laser radiation or the radiation pulses 23 produce. The focusing or widening can take place here to the size of the point of impact 23 and thus the energy density of the radiation pulses 23 on the surface 18a suitable to choose. It is understood that for localization of the oxide particles or impurities optionally an inspection device in the projection exposure system 1 may be provided, which includes, for example, a spatially resolving camera and an associated evaluation device to detect the oxide contaminants on the surface.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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US 6385290 B1 [0006]
US 6538722 B1 [0007]
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Bonn, et al., Science Vol. 285, no. 5430, pp. 1042-1045 [0018]

Claims

Optical arrangement ( 1 ), comprising: at least one optical element ( 14 ) with a reflective coating ( 16 ), which a cover layer ( 18 ), on the surface ( 18a ) oxide contaminants (O) are present, a gas supply device ( 19 ) for supplying a reducing gas (CO) to the surface ( 18a ), as well as an irradiation device ( 21 ) for irradiating radiation pulses ( 23 ) on the surface ( 18a ), wherein one wavelength (λ _S ) of the radiation pulses ( 23 ) depending on the material of the cover layer ( 18 ) is selected.

An optical arrangement according to claim 1, wherein the material of the cover layer ( 18 ) is selected from the group comprising: ruthenium, rhodium, palladium, platinum, iridium, niobium, vanadium, chromium, zinc or tin.

An optical arrangement according to claim 1 or 2, wherein the reducing gas contains at least one constituent selected from the group comprising: carbon monoxide and hydrogen, in particular activated hydrogen, or hydrogen-containing compounds.

Optical arrangement according to one of the preceding claims, in which the irradiation device ( 21 ) a radiation source ( 22 ) for generating radiation pulses ( 23 ) having a wavelength (λ _S ) in the infrared wavelength range.

Optical arrangement according to one of the preceding claims, in which the irradiation device ( 21 ) for generating the radiation pulses ( 23 ) a laser ( 22 ) as a radiation source.

Optical arrangement according to one of the preceding claims, in which the irradiation device ( 21 ) is formed, an impingement point (P) of the radiation pulses ( 23 ) on the surface ( 18a ) to vary.

Optical arrangement according to one of the preceding claims, in which the irradiation device ( 21 ) an optic ( 24 ) for widening, focusing and / or redirecting the radiation pulses ( 23 ) having.

Optical arrangement according to one of the preceding claims, in which the gas supply device comprises a gas inlet ( 20 ) for introducing the reducing gas (CO) into a housing ( 4 ), in which the optical element ( 14 ) is arranged.

Optical arrangement according to one of the preceding claims, in which the gas supply device ( 19 ) at least one gas nozzle ( 25 ) for supplying the reducing gas (CO) in a gas stream ( 26 ) on the surface ( 18a ) having.

Optical arrangement according to Claim 9, in which the gas supply device ( 19 ) for supplying the gas stream ( 26 ) is formed to the surface at a flow rate between 1 and 100 mbar l / s.

Optical arrangement according to one of the preceding claims, in which the radiation pulses ( 23 ) on the surface ( 18a ) have an energy density between 1 μJ / mm ² and 10 mJ / mm ² .

Optical arrangement according to one of the preceding claims, in which the reflective coating ( 16 ) a plurality of individual layers ( 17a . 17b ) for reflection of EUV radiation ( 6 ) having.

Optical arrangement according to one of the preceding claims, which is used as a projection exposure apparatus ( 1 ) is designed for microlithography.

Process for removing oxidic impurities (O) from a surface ( 18a ) a cover layer ( 18 ) of a reflective coating ( 16 ) of an optical element ( 14 ), comprising: supplying a reducing gas (CO) to the surface ( 18a ), as well as radiation of radiation pulses ( 23 ) on the surface ( 18a ), wherein one wavelength (λ _S ) of the radiation pulses ( 23 ) depending on the material of the cover layer ( 18 ) is selected.