DE102009001488A1 - Optical surface's contamination removing method for extreme ultraviolet lithography, involves removing contaminations from optical surfaces to form polymerized protective layer, which protects optical surface against metallic compounds - Google Patents

Optical surface's contamination removing method for extreme ultraviolet lithography, involves removing contaminations from optical surfaces to form polymerized protective layer, which protects optical surface against metallic compounds Download PDF

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Arnoldus Jan Dr. Storm
Dirk Heinrich Dr. Ehm
Johannes Hubertus Josephina Dr. Moors
Bastiaan Theodoor Dr. Wolschrijn
Rik Jansen
Edwin te Dr. Sligte
Yousefi Dr. Mirvais
Jetske Stortelder
Stefan Dr. Schmidt
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Carl Zeiss SMT GmbH
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Abstract

The method involves producing residual gas atmosphere (9) in a vacuum environment (2), where the residual gas atmosphere contains activated hydrogen (10) and a monomer of hydrocarbon (18) i.e. methyl methacrylate. Contaminations (8) are removed from optical surfaces (7a) using the activated hydrogen by simultaneous application of the monomers at the optical surfaces for forming a polymerized protective layer (19), which protects the optical surfaces against metallic compounds (16) produced by the activated hydrogen in the residual gas atmosphere. An independent claim is also included for an optical arrangement comprising an optical element with a cover layer made of transition metal i.e. ruthenium.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Kontaminationen von mindestens einer optischen Oberfläche, die in einer Vakuum-Umgebung, bevorzugt in einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie, angeordnet ist, mittels aktiviertem Wasserstoff, sowie eine optische Anordnung, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie, zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for removing contaminants of at least one optical surface in one Vacuum environment, preferably in a projection exposure system for EUV lithography, by means of activated Hydrogen, as well as an optical arrangement, in particular a projection exposure system for the EUV lithography, to carry out the process.

Auf den Oberflächen von optischen Elementen, insbesondere von Mehrlagen-Spiegeln, die in EUV-Lithographiesystemen verwendet werden, lagern sich nach und nach beim Betrieb kontaminierende Stoffe ab. Diese entstehen z. B. durch Reaktion von in der Vakuum-Umgebung der optischen Oberflächen befindlichen Gasen mit der EUV-Strahlung zu schwerflüchtigen Feststoffen. So kann sich bei der Bestrahlung auf Grund von in der Umgebung der optischen Oberflächen vorhandenen gasförmigen Kohlenwasserstoffen z. B. eine Kohlenstoff-Schicht auf den Oberflächen anlagern, die nicht selbst-terminierend ist, d. h. die mit zunehmender Bestrahlungsdauer immer stärker anwächst. Die Bildung einer Kontaminationsschicht auf der Oberfläche optischer Elemente ist in hohem Maße unerwünscht, da der sich abscheidende Feststoff in der Regel zu verstärkter Lichtstreuung und Absorption führt, so dass die optische Performance des Gesamtsystems, in dem die optischen Elemente verbaut sind, bezüglich Transmission, Uniformität, Streulicht und Bildfehlern abnimmt.On the surfaces of optical elements, in particular of Multilayer mirrors used in EUV lithography systems gradually deposit contaminants during operation. These arise z. B. by reaction of in the vacuum environment the optical surfaces of gases with the EUV radiation to low-volatility solids. This can occur during irradiation due to in the vicinity of the optical surfaces existing gaseous hydrocarbons z. Legs Carbon layer on the surfaces do not attach self-terminating, d. H. the with increasing irradiation time growing more and more. The formation of a contamination layer on the surface of optical elements is highly undesirable, since the precipitating solid in the Usually leads to increased light scattering and absorption, so that the optical performance of the overall system in which the optical Elements are installed, in terms of transmission, uniformity, Stray light and image errors decreases.

Die WO 2004/099878 A2 beschreibt ein Verfahren zur Vermeidung von Kontaminationen an den Oberflächen reflektiver optischer Elemente für den weichen Röntgen- und EUV-Wellenlängebereich, die eine Deckschicht aus mindestens einem Übergangsmetall aufweisen und in einem evakuierten, eine Restgasatmosphäre aufweisenden System angeordnet sind. Um eine Degradation der Oberflächen durch Ablagerung von Kohlenstoff während der Bestrahlung bei Betriebswellenlänge zu vermeiden, wird sowohl ein reduzierendes Gas oder Gasgemisch als auch ein Sauerstoffatome aufweisendes Gas oder Gasgemisch in die Vakuum-Umgebung eingebracht. Als reduzierendes Gas kann insbesondere ein Kohlenwasserstoff, z. B. Methyl-Metacrylat (MMA) dienen. Die optische Oberfläche adsorbiert den Kohlenwasserstoff, der durch die Beleuchtungsstrahlung angeregt wird und mit dem durch das oxidierende Gas zu einem übersättigten Oxid reagierten Metall ein leichtflüchtiges Gas, z. B. Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid, bildet. Hierdurch soll vermieden werden, dass sich eine Kohlenstoffschicht auf der Oberfläche ausbildet.The WO 2004/099878 A2 describes a method of avoiding contamination on the surfaces of soft X-ray and EUV wavelength reflective optical elements having a capping layer of at least one transition metal and disposed in an evacuated residual gas atmosphere system. In order to avoid degradation of the surfaces by deposition of carbon during irradiation at operating wavelength, both a reducing gas or gas mixture and a gas or gas mixture comprising oxygen atoms are introduced into the vacuum environment. As a reducing gas, in particular a hydrocarbon, for. As methyl methacrylate (MMA) serve. The optical surface adsorbs the hydrocarbon excited by the illumination radiation and, with the metal reacted to a supersaturated oxide by the oxidizing gas, a volatile gas, e.g. As carbon monoxide or carbon dioxide forms. This is to avoid that forms a carbon layer on the surface.

Die US 6,231,930 B1 beschreibt ein Verfahren zum Erzeugen einer selbst-terminierenden und im Wesentlichen zusammenhängenden Schutzschicht an einer optischen Oberfläche. Bei dem Verfahren wird die Oberfläche einem Gas ausgesetzt, das eine molekulare Substanz mit einer strukturellen Gruppe aufweist, die sich zur Polymerisation eignet. Das an der Oberfläche adsorbierte Gas dissoziiert unter dem Einfluss von Strahlung und bildet eine dünne Polymerschicht an der Oberfläche aus. Als Gase werden Methanol, Ethanol, Propanol oder Isopropanol vorgeschlagen, die zur Bildung einer Kohlenstoffschicht dienen sollen, welche die Oberfläche vor durch Wasser ausgelöster Oxidation oder vor Degradation beim in Verbindung bringen der Oberfläche mit Atmosphärenluft schützen soll.The US 6,231,930 B1 describes a method of creating a self-terminating and substantially continuous protective layer on an optical surface. In the method, the surface is exposed to a gas comprising a molecular substance having a structural group suitable for polymerization. The gas adsorbed on the surface dissociates under the influence of radiation and forms a thin polymer layer on the surface. As gases methanol, ethanol, propanol or isopropanol are proposed, which are to serve to form a carbon layer, which is to protect the surface from water-induced oxidation or degradation when bringing the surface in contact with atmospheric air.

Zur Verringerung der Kontaminationen ist es ferner bekannt, die optischen Oberflächen mit aktiviertem Wasserstoff, d. h. Wasserstoff, der in der Form von Radikalen (H·) oder Ionen (H+/H2 +) vorliegt bzw. angeregte Elektronenzustände aufweist (H*), in Kontakt zu bringen, wodurch insbesondere Kohlenstoff als Kontamination in leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe wie Methan umgewandelt wird.In order to reduce the contamination, it is also known to have the optical surfaces with activated hydrogen, ie hydrogen, which is in the form of radicals (H ·) or ions (H + / H 2 + ) or has excited electronic states (H *), In particular, carbon as contamination is converted into volatile hydrocarbons such as methane.

Aus der WO 2004/104707 A2 ist ein solches Verfahren zum Reinigen einer optischen Komponente einer Vakuum-Umgebung in einer Projektionsbelichtungsanlage bekannt geworden. Eine EUV-Strahlung erzeugende Strahlungsquelle bringt hierbei eine anorganische, die optische Komponente kontaminierende Substanz in die Vakuum-Umgebung ein. Zum Reinigen der optischen Komponente wird vorgeschlagen, über eine Zuführungseinrichtung einen Reaktionspartner einzulassen, der mit der kontaminierenden Substanz zum Zwecke von deren Beseitigung chemisch reagiert. Als Reaktionspartner kann eine wasserstoffhaltige Substanz verwendet werden, die durch Bestrahlen oder mit einer zusätzlichen Anregungseinrichtung in Radikale umgewandelt wird.From the WO 2004/104707 A2 For example, such a method has been known for cleaning an optical component of a vacuum environment in a projection exposure apparatus. In this case, an EUV radiation-generating radiation source introduces an inorganic substance contaminating the optical component into the vacuum environment. To clean the optical component, it is proposed to introduce a reactant via a supply device, which reacts chemically with the contaminating substance for the purpose of removing it. As a reactant, a hydrogen-containing substance can be used, which is converted into radicals by irradiation or with an additional excitation device.

Allerdings können durch den aktivierten Wasserstoff auch Feststoff-Verbindungen, die insbesondere Zinn, Zink oder Schwefel enthalten können und sich an in der Vakuum-Umgebung vorgesehenen Baugruppen, bspw. an Lötstellen, ausbilden, durch Reduktion zu leichtflüchtigen Hydriden umgewandelt werden. Diese Hydrid-Verbindungen können sich auf Teilen der zu reinigenden optischen Oberfläche ablagern und lassen sich nicht mehr von dieser entfernen, was zu einem dauerhaften Reflexionsverlust führt. Die an der optischen Oberfläche angelagerten Metall-Verbindungen stellen somit den die Lebensdauer der optischen Oberflächen limitierenden Faktor dar.Indeed can also activate solid compounds through the activated hydrogen, which may in particular contain tin, zinc or sulfur and to be provided in the vacuum environment assemblies, for example Soldering, training, by reduction to volatile Hydrides are converted. These hydride compounds can on parts of the optical surface to be cleaned deposit and can no longer be removed from this, resulting in leads to a permanent loss of reflection. The at the optical Surface-attached metal compounds thus represent which limits the life of the optical surfaces Factor

Zur Vermeidung dieses Problems können entweder Stoffe, die leichtflüchtige Hydride bilden, also insbesondere Zinn, Zink und Schwefel, vollständig aus der Vakuum-Umgebung entfernt werden, oder es kann versucht werden, eine andere Reinigungsmethode zu verwenden. Allerdings ist zum jetzigen Zeitpunkt keine Reinigungsmethode bekannt, die alle geforderten Randbedingungen erfüllen kann.To avoid this problem, either substances which form volatile hydrides, ie in particular tin, zinc and sulfur, can be completely removed from the vacuum environment, or you may try to use a different cleaning method. However, no cleaning method is known at the present time, which can meet all required boundary conditions.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine optische Anordnung bereitzustellen, mit deren Hilfe Kontaminationen von optischen Oberflächen mittels aktiviertem Wasserstoff entfernt werden können, und bei denen das Ablagern von insbesondere metallischen Verunreinigungen auf der optischen Oberfläche während der Reinigung vermieden oder zumindest stark reduziert werden kann.task The invention is a method and an optical arrangement to provide, with their help contamination of optical surfaces can be removed by means of activated hydrogen, and in which the deposition of particular metallic impurities on the optical surface during cleaning avoided or at least greatly reduced.

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, umfassend: Erzeugen einer den aktivierten Wasserstoff und zumindest ein Monomer eines Kohlenwasserstoffs, insbesondere Methyl-Metacrylat, enthal tenden Restgasatmosphäre in der Vakuum-Umgebung, sowie Entfernen der Kontaminationen von der optischen Oberfläche durch den aktivierten Wasserstoff unter gleichzeitigem Anlagern des Monomers an der optischen Oberfläche zur Ausbildung einer polymerisierten Schutzschicht, welche die optische Oberfläche vor durch den aktivierten Wasserstoff in der Restgasatmosphäre erzeugten metallischen Verbindungen schützt.These The object is achieved by a method of the aforementioned A type comprising: generating an activated hydrogen and at least one Monomer of a hydrocarbon, in particular methyl methacrylate, contained residual gas atmosphere in the vacuum environment, and removing contaminants from the optical surface the activated hydrogen with simultaneous addition of the monomer on the optical surface to form a polymerized Protective layer, which the optical surface before by the activated hydrogen generated in the residual gas atmosphere protects metallic compounds.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, während des Reinigungsprozesses mit aktiviertem Wasserstoff eine Schutzschicht auf der optischen Oberfläche zu bilden, um die Anlagerung von leichtflüchtigen Verbindungen, insbesondere Metall-Hydriden, die durch den aktivierten Wasserstoff erzeugte werden, an der Oberfläche zu reduzieren bzw. zu verhindern. Die Erfinder haben erkannt, dass die Ablagerungsrate metallischer Hydrid-Verbindungen stark von der Art des Materials abhängt, an dem die optische Oberfläche gebildet ist. So weisen die üblicherweise als Deckschichten optischer Elemente für die EUV-Lithographie verwendeten Übergangsmetalle, z. B. Ruthenium, eine hohe Neigung zur Anlagerung von Metallhydriden auf, während andere Stoffe, z. B. Siliziumoxid (SiO2) oder Kohlenstoff, eine erheblich geringere Neigung zur Anlagerung von Metallhydriden zeigen. Allerdings sind sowohl SiO2 als auch Kohlenstoff gegenüber aktiviertem Wasserstoff instabil, d. h. sie werden von diesem abgeätzt, so dass das Aufbringen einer Schutzschicht aus diesen Materialien auf die optische Oberfläche vor der Reinigung nicht ausreicht, um die optische Oberfläche während der Behandlung mit aktiviertem Wasserstoff dauerhaft zu schützen.According to the invention, it is proposed to form a protective layer on the optical surface during the hydrogen-activated cleaning process in order to reduce or prevent the accumulation on the surface of volatile compounds, in particular metal hydrides, which are generated by the activated hydrogen. The inventors have recognized that the deposition rate of metallic hydride compounds is highly dependent on the type of material on which the optical surface is formed. Thus, the transition metals commonly used as outer layers of optical elements for EUV lithography, z. As ruthenium, a high tendency for the addition of metal hydrides, while other substances, eg. For example, silica (SiO 2 ) or carbon, a much lower tendency for the addition of metal hydrides. However, both SiO 2 and carbon are unstable to activated hydrogen, that is, they are etched away from it, so that applying a protective layer of these materials to the optical surface before cleaning is insufficient to permanently bond the optical surface during the activated hydrogen treatment to protect.

Bei der Erfindung wird daher die Schutzschicht auf der optischen Oberfläche dynamisch erzeugt, und zwar indem ein Monomer insbesondere eines Kohlenwasserstoffs in der Vakuum-Umgebung bereitgestellt wird, welches sich an der optischen Oberfläche anlagert und dort polymerisiert, so dass sich an der optischen Oberfläche eine im Wesentlichen dichte, Kohlenstoff enthaltende Schutzschicht ausbildet. Die Polymerisationsreaktion wird hierbei in der Regel durch den aktivierten Wasserstoff ausgelöst, es ist alternativ und/oder zusätzlich aber auch möglich, die Polymerisation des Kohlenwasserstoffs auf eine andere Weise zu erzeugen, z. B. durch Bestrahlung der optischen Oberfläche, insbesondere mit Strahlung bei Betriebswellenlänge. Es versteht sich, dass alternativ ggf. auch Monomere auf Silizium-Basis zur Erzeugung der Schutzschicht verwendet werden können. Allerdings hat sich bei Versuchen gezeigt, dass insbesondere die Verwendung von Methyl-Metacrylat (MMA) als Monomer zur Ausbildung einer Poly-Methyl-Metacrylat (PMMA)-Schutzschicht an der optischen Oberfläche zu einer Schutzschicht mit besonders günstigen Eigenschaften führt.at The invention therefore provides the protective layer on the optical surface generated dynamically, and in particular by a monomer Hydrocarbon is provided in the vacuum environment, which attaches to the optical surface and polymerizes there, so that at the optical surface a substantially dense, carbon-containing protective layer is formed. The polymerization reaction is usually triggered by the activated hydrogen, it is alternatively and / or additionally possible, the polymerization of the hydrocarbon in another way to produce, for. B. by irradiation of the optical surface, in particular with radiation at operating wavelength. It It is understood that, if appropriate, also monomers based on silicon can be used to produce the protective layer. However, tests have shown that especially the Use of methyl methacrylate (MMA) as a monomer for formation a poly-methyl methacrylate (PMMA) protective layer on the optical Surface to a protective layer with particularly favorable Properties leads.

Bevorzugt wird/werden der Partialdruck des aktivierten Wasserstoffs und/oder der Partialdruck des Monomers in der Restgasatmosphäre derart gesteuert, dass sich zwischen dem Anwachsen der Schutzschicht durch Polymerisieren des Monomers und dem Abbau der Schutzschicht durch den aktivierten Wasserstoff ein dynamisches Gleichgewicht einstellt. Die Dicke der bei der Wasserstoff-Reinigung gebildeten Schutzschicht sollte sich zwischen einer unteren Grenze (minimale Dicke) und einer oberen Grenze (maximale Dicke) bewegen. Die minimale Dicke wird benötigt, um die optische Oberfläche wirksam vor den metallischen Verunreinigungen zu schützen. Eine geeignet gewählte maximale Dicke sollte die Schutzschicht insbesondere für den Fall nicht überschreiten, dass die Wasserstoff-Reinigung online, d. h. während des (Belichtungs-)Betriebs der optischen Anordnung durchgeführt wird, da ansonsten die Reflektivität des optischen Elements im Betrieb negativ beeinflusst wird. Aber auch bei einer Offline-Reinigung der optischen Oberfläche ist es günstig, wenn die Schutzschicht nicht zu dick gewählt wird, da diese am Ende der Wasserstoff-Reinigung wieder abgetragen werden muss. Ferner können in der Regel nur Kontaminationen entfernt werden, die eine größere Dicke als die der Schutzschicht aufweisen. Idealer Weise besteht die Schutzschicht hierbei lediglich aus einer geschlossenen Mono-Lage, um den entstehenden Transmissionsverlust möglichst gering zu halten. Der durch die EUV-Bestrahlung induzierte Kohlenstoff kann hierbei auch auf der Schutzschicht aufwachsen.Prefers will / will be the partial pressure of the activated hydrogen and / or the partial pressure of the monomer in the residual gas atmosphere controlled so that between the growth of the protective layer by polymerizing the monomer and degrading the protective layer through the activated hydrogen a dynamic equilibrium established. The thickness of the formed during the hydrogen purification Protective layer should be between a lower limit (minimum Thickness) and an upper limit (maximum thickness). The minimum Thickness is needed to the optical surface to effectively protect against metallic contaminants. A suitably chosen maximum thickness should be the protective layer especially in case of not exceeding that the hydrogen purification online, d. H. during the (Exposure) operation of the optical arrangement performed is, otherwise the reflectivity of the optical element is negatively influenced during operation. But also with an offline cleaning the optical surface is favorable when the protective layer is not too thick, since this must be removed again at the end of the hydrogen purification. Furthermore, only contaminations can usually be removed Be that a greater thickness than that of the protective layer exhibit. Ideally, the protective layer only exists here from a closed mono-layer to the resulting transmission loss keep as low as possible. The by the EUV irradiation Induced carbon can also grow on the protective layer.

Das Anwachsen der Schutzschicht kann ggf. aber auch dadurch gestoppt werden, dass eine selbst-terminierende Schutzschicht erzeugt wird, d. h. eine Schicht, die aufgrund der Struktur ihrer Konstituenten eine maximale Dicke nicht überschreiten kann, wie in der eingangs zitieren US 6,231,930 B1 dargestellt, welche bezüglich dieses Aspekts zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. In letzterem Fall muss lediglich dafür gesorgt werden, dass die Dicke der Schutzschicht bei der Wasserstoff-Reinigung einen Minimalwert nicht unterschreitet.If necessary, the growth of the protective layer can also be stopped by producing a self-terminating protective layer, ie a layer which, due to the structure of its con can not exceed a maximum thickness as cited in the beginning US 6,231,930 B1 represented, which is made with respect to this aspect to the content of this application. In the latter case, it is merely necessary to ensure that the thickness of the protective layer does not fall below a minimum value in the case of hydrogen purification.

In einer Weiterbildung werden die Partialdrücke so gesteuert, dass sich eine Schutzschicht mit einer Dicke zwischen 0,1 nm und 2 nm, bevorzugt zwischen 0,1 nm und 1 nm, insbesondere zwischen 0,1 und 0,3 nm an der optischen Oberfläche einstellt. Wird ein solcher Dickenbereich gewählt, lässt sich insbesondere eine Online-Reinigung des optischen Elements realisieren, da in diesem Fall die durch die Schutzschicht hervorgerufene Verschlechterung der optischen Eigenschaften des optischen Elements hinreichend klein ist, um den Belichtungsbetrieb weiter aufrecht erhalten zu können. Typische Partialdruckbereiche, bei denen sich ein solches Gleichgewicht einstellt, liegen zwischen ca. 0,01 mbar und 0,03 mbar, insbesondere um 0,02 mbar für den Partialdruck von atomarem Wasserstoff an der optischen Oberfläche und zwischen ca. 10–6 mbar und 10–4 mbar, insbesondere um 10–5 mbar für den Partialdruck von MMA als Monomer an der optischen Oberfläche.In a further development, the partial pressures are controlled such that a protective layer with a thickness between 0.1 nm and 2 nm, preferably between 0.1 nm and 1 nm, in particular between 0.1 and 0.3 nm, adjusts to the optical surface , If such a thickness range is selected, in particular an online cleaning of the optical element can be realized, since in this case the deterioration of the optical properties of the optical element caused by the protective layer is sufficiently small in order to be able to continue the exposure operation. Typical partial pressure ranges in which such an equilibrium occurs are between about 0.01 mbar and 0.03 mbar, in particular around 0.02 mbar for the partial pressure of atomic hydrogen at the optical surface and between about 10-6 mbar and 10 -4 mbar, in particular by 10 -5 mbar for the partial pressure of MMA as a monomer at the optical surface.

In einer vorteilhaften Variante wird der aktivierte Wasserstoff durch Aktivieren von molekularem Wasserstoff gebildet, wobei bevorzugt zur Steuerung des Partialdrucks des aktivierten Wasserstoffs in der Restgasatmosphäre die der Aktivierung zugeführte Menge an molekularem Wasserstoff eingestellt wird. Dies stellt eine besonders einfache Weise dar, den Partialdruck des aktivierten Wasserstoffs in der Vakuum-Umgebung einzustellen. Zur Aktivierung des Wasserstoffs bestehen mehrere Möglichkeiten, z. B. die Erzeugung eines Plasmas, Aktivierung durch Stoßionisation und/oder Erhitzen des molekularen Wasserstoffs. Es versteht sich, dass alternativ oder zusätzlich zur Durchflussmenge des der Aktivierung zugeführten molekularen Wasserstoffs auch die Effektivität der Aktivierung, d. h. der aus dem molekularen Wasserstoff gebildete Anteil an aktiviertem Wasserstoff eingestellt werden kann.In In an advantageous variant of the activated hydrogen is through Activating molecular hydrogen is formed, being preferred for controlling the partial pressure of the activated hydrogen in the residual gas atmosphere, the amount supplied to the activation is adjusted to molecular hydrogen. This is a special simple way, the partial pressure of the activated hydrogen in the vacuum environment. To activate the hydrogen There are several possibilities, for. B. the generation of a Plasmas, activation by impact ionization and / or heating of molecular hydrogen. It is understood that alternatively or in addition to the flow rate of the activation supplied molecular hydrogen also the effectiveness the activation, d. H. that formed from the molecular hydrogen Proportion of activated hydrogen can be adjusted.

Beispielsweise ist dies möglich, wenn der molekulare Wasserstoff durch Überleiten über ein Heizelement aktiviert wird. In diesem Fall kann die Temperatur des Heizelements zur Steuerung des Partialdrucks des aktivierten Wasserstoffs in der Restgasatmosphäre eingestellt werden. Insbesondere kann durch Anpassung der Temperatur und/oder die Steuerung der Durchflussmenge eine für die Reinigung günstige, gepulste Zufuhr von aktiviertem Wasserstoff erzeugt werden, wie in der PCT/EP2007/009593 der Anmelderin näher beschrieben ist, welche bezüglich dieses Aspekts durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Als Heizelement können beheizte, insbesondere metallische Flächen zum Einsatz kommen, die z. B. in Form von Heizdrähten ausgebildet sein können.For example, this is possible if the molecular hydrogen is activated by passing over a heating element. In this case, the temperature of the heating element for controlling the partial pressure of the activated hydrogen in the residual gas atmosphere can be adjusted. In particular, by adjusting the temperature and / or controlling the flow rate, a pulsed supply of activated hydrogen which is favorable for the purification can be generated, as in US Pat PCT / EP2007 / 009593 the applicant is described, which is made with respect to this aspect by reference to the content of this application. As a heating element heated, in particular metallic surfaces can be used, the z. B. may be formed in the form of heating wires.

Es ist vorteilhaft, nach dem Entfernen der Kontaminationen die Schutzschicht zumindest teilweise von der optischen Oberfläche zu entfernen, wozu bevorzugt der Partialdruck des Monomers in der Restgasatmosphäre reduziert wird. Insbesondere kann die Zufuhr des Monomers in die Restgasatmosphäre vollständig eingestellt werden, während der aktivierte Wasserstoff weiter in der Restgasatmosphäre vorhanden ist, so dass die Schutzschicht durch den aktivierten Wasserstoff schnell abgebaut werden kann. Es ist aber auch möglich, kurz vor dem Ende des Reinigungsvorgangs den Partialdruck des Monomers kontinuierlich zu reduzieren, so dass sich die Schutzschicht langsam abbaut. In jedem Fall ist es günstig, wenn die Dicke der Kontaminationsschicht und/oder der Schutzschicht während der Reinigung überwacht werden, was durch geeignete Messinstrumente erfolgen kann, wie sie beispielsweise in der US 2004/0227102 A1 der Anmelderin beschrieben sind, welche durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Falls der Abtrag der Schutzschicht nur langsam erfolgt, kann ggf. die Schutzschicht nur bis zu einer Restdicke abgetragen werden, welche keine zu große Verringerung der Reflektivität zur Folge hat. Es versteht sich, dass die Schutzschicht gegebenenfalls auch mittels eines Reinigungsverfahrens von der optischen Oberfläche entfernt werden kann, das ohne atomaren Wasserstoff auskommt, so dass sich beim Entfernen der Schutzschicht keine metallischen Verunreinigungen auf der optischen Oberfläche anlagern können.It is advantageous, after removal of the contaminants, to at least partially remove the protective layer from the optical surface, to which end preferably the partial pressure of the monomer in the residual gas atmosphere is reduced. In particular, the supply of the monomer into the residual gas atmosphere can be completely adjusted, while the activated hydrogen is still present in the residual gas atmosphere, so that the protective layer can be rapidly degraded by the activated hydrogen. But it is also possible to reduce the partial pressure of the monomer continuously just before the end of the cleaning process, so that the protective layer degrades slowly. In any case, it is advantageous if the thickness of the contamination layer and / or the protective layer are monitored during the cleaning, which can be done by suitable measuring instruments, as for example in the US 2004/0227102 A1 the assignee, which is incorporated herein by reference in its entirety. If the removal of the protective layer takes place only slowly, if appropriate the protective layer can only be removed to a residual thickness which does not result in too great a reduction in the reflectivity. It is understood that the protective layer may optionally also be removed from the optical surface by means of a cleaning method, which does not require atomic hydrogen, so that no metallic impurities can be deposited on the optical surface when the protective layer is removed.

In einer bevorzugten Verfahrens-Variante wird die optische Oberfläche während des Entfernens der Kontaminationen mit Strahlung bestrahlt, die geeignet ist, die Polymerisierung des Monomers zu bewirken. Hierbei kann es sich z. B. um Strahlung bei einer Wellenlänge im EUV-Bereich (Betriebswellenlänge) handeln, d. h. die Wasserstoff-Reinigung wird im Betrieb der optischen Anordnung durchgeführt. Der Einfluss der Strahlung auf die Polymerisationsreaktion und/oder die Bildung von aktiviertem Wasserstoff wird in diesem Fall bei der Einstellung des dynamischen Gleichgewichts der Schutzschicht berücksichtigt. Es versteht sich, dass auch eine Offline-Reinigung der optischen Oberfläche durchgeführt werden kann, d. h. eine Reinigung, bei der keine EUV-Strahlung auf die optische Oberfläche eingestrahlt wird, oder dass die Reinigung mit Strahlung bei anderen Wellenlängen (oder Wellenlängenbereichen) als der Betriebswellenlänge durchgeführt werden kann, bei denen die Polymerisationsreaktion ebenfalls begünstigt wird.In A preferred method variant is the optical surface while removing the contaminants with radiation irradiated, which is suitable for the polymerization of the monomer cause. This may be z. B. radiation at one wavelength in the EUV sector (operating wavelength), d. H. the Hydrogen purification is performed during operation of the optical assembly. The influence of radiation on the polymerization reaction and / or the formation of activated hydrogen in this case the adjustment of the dynamic equilibrium of the protective layer. It is understood that even an offline cleaning of the optical Surface can be performed, d. H. a Cleaning, with no EUV radiation on the optical surface is irradiated, or that cleaning with radiation at others Wavelengths (or wavelength ranges) as the operating wavelength can be performed where the polymerization reaction also favors becomes.

Die Erfindung ist auch verwirklicht in einer optischen Anordnung der eingangs genannten Art, umfassend: ein Vakuumgehäuse, mindestens ein in dem Vakuumgehäuse angeordnetes optisches Element, eine Restgasatmosphäre in dem Vakuumgehäuse, umfassend: aktivierten Wasserstoff zum Entfernen von Kontaminationen von einer optischen Oberfläche des optischen Elements, und zumindest ein Monomer eines Kohlenwasserstoffs, insbesondere Methyl-Metacrylat, zum Anlagern an der optischen Oberfläche unter Ausbildung einer polymerisierten Schutzschicht, welche die optische Oberfläche vor durch den aktivierten Wasserstoff in der Restgasatmosphäre erzeugten metallischen Verbindungen schützt.The Invention is also realized in an optical arrangement of of the type mentioned above, comprising: a vacuum housing, at least an optical element disposed in the vacuum housing, a residual gas atmosphere in the vacuum housing, comprising: activated hydrogen to remove contaminants from one optical surface of the optical element, and at least one Monomer of a hydrocarbon, in particular methyl methacrylate, for attachment to the optical surface under training a polymerized protective layer containing the optical surface through the activated hydrogen in the residual gas atmosphere protects generated metallic compounds.

Die erfindungsgemäße optische Anordnung kann eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie sein, in deren Vakuumgehäuse das optische Element angeordnet ist. Die optische Anordnung kann aber auch ein weiteres, in dem Vakuumgehäuse der Projektionsbelichtungsanlage angeordnetes Vakuumgehäuse sein, welches zur Erzeugung eines verbesserten Vakuums (mit geringeren Drücken) nur die unmittelbare Umgebung des optischen Elements einschließt.The The optical arrangement according to the invention can be a Be projection exposure equipment for EUV lithography, arranged in the vacuum housing, the optical element is. The optical arrangement can also be another, in the Vacuum housing of the projection exposure system arranged Vacuum housing, which is to produce an improved Vacuum (with lower pressures) only the immediate environment of the optical element.

Bevorzugt umfasst die optische Anordnung eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Partialdrücke des aktivierten Wasserstoffs und des Monomers in der Restgasatmosphäre derart, dass sich zwischen dem Anwachsen der Schutzschicht durch Polymerisieren des Monomers und dem Abbau der Schutzschicht durch den aktivierten Wasserstoff ein (dynamisches) Gleichgewicht einstellt. Durch die Steuerung der jeweiligen Partialdrücke kann ein Gleichgewichtszustand hergestellt werden, bei dem sich die Dicke der Schutzschicht in einem vorgegebenen Dickenbereich bewegt. Es versteht sich, dass zur Regelung der Dicke der Schutzschicht Mess-Einrichtungen zur Messung der Partialdrücke und/oder der Dicke der Schutzschicht in der optischen Anordnung vorgesehen sein können. In diesem Fall kann die Steuerungseinrichtung gleichzeitig als Regeleinrichtung dienen.Prefers The optical arrangement comprises a control device for controlling the partial pressures of the activated hydrogen and the Monomers in the residual gas atmosphere such that between the growth of the protective layer by polymerizing the monomer and the degradation of the protective layer by the activated hydrogen sets a (dynamic) equilibrium. By controlling the respective partial pressures can be a state of equilibrium be prepared, in which the thickness of the protective layer in a predetermined thickness range moves. It is understood that for regulating the thickness of the protective layer measuring devices for Measurement of the partial pressures and / or the thickness of the protective layer may be provided in the optical arrangement. In this In the case, the control device can simultaneously be used as a control device serve.

Zur Einstellung des Gleichgewichts kann eine steuerbare Zuleitung zur Zuführung des Monomers in die Restgasatmosphäre dienen. Unter einer steuerbaren Zuleitung wird eine Zuleitung verstanden, bei der die Zuflussmenge und/oder der Druck des in die Vakuum-Umgebung eingebrachten Gases einstellbar ist/sind.to Adjusting the balance can be a controllable supply to the Feeding the monomer into the residual gas atmosphere serve. A controllable supply line is understood as a supply line, when the inflow and / or pressure of the in the vacuum environment introduced gas is / are adjustable.

Zur Bildung von atomarem Wasserstoff durch Aktivieren von molekularem Wasserstoff kann weiterhin mindestens eine steuerbare Aktivierungseinrichtung in der optischen Anordnung angebracht sein. Unter einer steuerbaren Aktivierungseinrichtung wird hierbei eine Einrichtung verstanden, bei welcher der Anteil an aktiviertem Wasserstoff im Verhältnis zum der Einrichtung zugeführten molekularen Wasserstoff eingestellt werden kann. Insbesondere kann die Aktivierungseinrichtung zur Aktivierung des molekularen Wasserstoffs eine geheizte Fläche z. B. in Form eines Heizdrahts aufweisen und der Anteil an aktiviertem Wasserstoff kann durch die Steuerung bzw. Regelung der Temperatur des Heizelements vorgenommen werden.to Formation of atomic hydrogen by activating molecular Hydrogen may further comprise at least one controllable activation device be mounted in the optical arrangement. Under a controllable Activation device is understood here to mean a device in which the proportion of activated hydrogen in the ratio to the device supplied molecular hydrogen can be adjusted. In particular, the activation device to activate the molecular hydrogen a heated surface z. B. in the form of a heating wire and the proportion of activated Hydrogen can be controlled by controlling the temperature of the heating element.

In einer bevorzugten Ausführung ist die Aktivierungseinrichtung zur Bildung eines gerichteten Stroms von aktiviertem Wasserstoff auf die optische Oberfläche ausgelegt. Um eine gezielte Reinigung der optischen Oberfläche zu bewirken, können insbesondere zwei oder mehr solche Aktivierungseinrichtungen zum Reinigen derselben optischen Oberfläche vorgesehen sein. Zur Erzeugung des Gasstroms kann eine Öffnung der Aktivierungseinrichtung, die den aktivierten Wasserstoff in die Restgasatmosphäre entlässt, düsenförmig ausgebildet sein und/oder die Richtung des Gasstroms durch die Richtung des in die Aktivierungseinrichtung einströmenden molekularen Wasserstoffs vorgegeben werden.In A preferred embodiment is the activation device to form a directed stream of activated hydrogen designed for the optical surface. To be targeted Cleaning the optical surface can cause in particular two or more such activation devices for Cleaning the same optical surface to be provided. For generating the gas flow, an opening of the activation device, the activated hydrogen into the residual gas atmosphere discharges, be formed nozzle-shaped and / or the direction of the gas flow through the direction of the in the Activation device inflowing molecular hydrogen be specified.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist das optische Element eine Deckschicht auf, die aus mindestens einem Übergangsmetall, insbesondere Ruthenium, gebildet ist. Die Deckschicht, an der die optische Oberfläche gebildet ist, dient dem Schutz von darunter liegenden Schichten eines Mehrfachschichtsystems, das typischer Weise alternierende Schichten aus Silizium und Molybdän umfasst, deren Schichtfolge und Schicht-Dicken so gewählt sind, dass sich eine hohe Reflektivität bei der Wellenlänge der Beleuchtungsstrahlung (EUV-Strahlung) von typischer Weise ca. 13.5 nm einstellt. Es versteht sich, dass auch weitere Übergangsmetalle, z. B. Rhodium, Palladium, Silber, Rhenium Osmium, Iridium, Platin und/oder Gold bzw. ein Gemisch, eine Verbindung oder eine Legierung aus diesen Elementen als Deckschicht dienen kann. Auch kann die Deckschicht aus den Materialien bestehen, die in der US 6,724,462 B1 beschriebenen sind, die durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.In a further advantageous embodiment, the optical element has a cover layer, which is formed from at least one transition metal, in particular ruthenium. The capping layer on which the optical surface is formed serves to protect underlying layers of a multilayer system, typically comprising alternating layers of silicon and molybdenum, whose layer order and layer thicknesses are chosen to provide high reflectivity at the wavelength the illumination radiation (EUV radiation) typically sets about 13.5 nm. It is understood that other transition metals, eg. As rhodium, palladium, silver, rhenium osmium, iridium, platinum and / or gold or a mixture, a compound or an alloy of these elements can serve as a cover layer. Also, the cover layer may consist of the materials used in the US 6,724,462 B1 described by reference to the content of this application.

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, based on Figures of the drawing which show details essential to the invention, and from the claims. The individual features can each individually or in any combination be realized in a variant of the invention.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigenEmbodiments are illustrated in the schematic drawing and are in the following description explained. Show it

1a, b schematische Darstellungen einer Vakuum-Umgebung mit einem optischen Element bei der Wasserstoff-Reinigung, und 1a , b are schematic representations of a vacuum environment with an optical element in the hydrogen purification, and

2 eine schematische Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie bei der Wasserstoff-Reinigung. 2 a schematic representation of a projection exposure system for EUV lithography in the hydrogen purification.

In 1a ist schematisch eine optische Anordnung 1 mit einem eine Vakuum-Umgebung definierenden Vakuumgehäuse 2 gezeigt, in dem ein optisches Element 3 angeordnet ist. Das optische Element 3 weist ein Substrat 4 auf, auf dem ein Mehrfachschichtsystem 5 mit einer Mehrzahl von alternierenden Schichten 6a, 6b aus Molybdän und Silizium aufgebracht ist. An der Oberseite einer Deckschicht 7 des Mehrfachschichtsystems 5, die aus Ruthenium besteht, ist eine optische Oberfläche 7a gebildet, auf der sich Kontaminationen 8 in Form einer inhomogenen Kohlenstoffschicht abgelagert haben.In 1a is schematically an optical arrangement 1 with a vacuum housing defining a vacuum environment 2 shown in which an optical element 3 is arranged. The optical element 3 has a substrate 4 on which a multi-layer system 5 with a plurality of alternating layers 6a . 6b made of molybdenum and silicon is applied. At the top of a cover layer 7 of the multilayer system 5 , which consists of ruthenium, is an optical surface 7a formed on which are contaminants 8th deposited in the form of an inhomogeneous carbon layer.

Zur Entfernung der Kontaminationen 8 wird in eine Restgasatmosphäre 9 in dem Vakuumgehäuse 2 aktivierter Wasserstoff 10 eingeleitet, der als gerichteter Gasstrom auf die optische Oberfläche 7a auftrifft, um den aktivierten Wasserstoff 10 auf dem stark kontaminierten, zentralen Bereich der optischen Oberfläche 7a zu konzentrieren. Der aktivierte Wasserstoff 10 wird hierbei in einer Aktivierungseinrichtung 11 gebildet, in die molekularer Wasserstoff 12 über eine Zuleitung 12a aus einem (nicht gezeigten) Druckbehälter eingeleitet wird und dort auf ein Heizelement in Form eines Heizdrahts 13 aus Wolfram trifft, der auf Temperaturen von mehr als 2000°C aufgeheizt werden kann. An dem Heizdraht 13 wird der molekulare Wasserstoff 12 aktiviert, d. h. es bilden sich Wasserstoff-Radikale H· sowie ionisierter Wasserstoff (H+ und/oder H2 +). Der hierbei gebildete, stark reaktive aktivierte Wasserstoff 10 trifft auf die Kohlenstoff-Kontaminationen 8 und reagiert mit diesen zu leicht flüchtigen Verbindungen wie Methan, die über eine Absaugeinrichtung 14 aus dem Vakuumgehäuse 2 entfernt werden. Die optische Oberfläche 7a außerhalb der Kontaminationen 8 wird durch die Deckschicht 7 sowie durch die gezielte Aufbringung des aktivierten Wasserstoffs 12 auf die Kontaminationen 8 ausreichend geschützt, so dass keine Degradation des Mehrfachschichtsystems 5 durch den aktivierten Wasserstoff 10 eintritt.For removal of contamination 8th gets into a residual gas atmosphere 9 in the vacuum housing 2 activated hydrogen 10 introduced as a directed gas stream on the optical surface 7a impinges on the activated hydrogen 10 on the heavily contaminated, central area of the optical surface 7a to concentrate. The activated hydrogen 10 is here in an activation device 11 formed into the molecular hydrogen 12 via a supply line 12a is introduced from a (not shown) pressure vessel and there to a heating element in the form of a heating wire 13 made of tungsten, which can be heated to temperatures of more than 2000 ° C. On the heating wire 13 becomes the molecular hydrogen 12 activated, ie hydrogen radicals H · and ionized hydrogen (H + and / or H 2 + ) are formed. The resulting highly reactive activated hydrogen 10 meets the carbon contamination 8th and reacts with them to form volatile compounds, such as methane, via a suction device 14 from the vacuum housing 2 be removed. The optical surface 7a outside the contaminants 8th gets through the topcoat 7 and by the targeted application of the activated hydrogen 12 on the contaminants 8th sufficiently protected, so no degradation of the multilayer system 5 through the activated hydrogen 10 entry.

Allerdings reagiert der aktivierte Wasserstoff 10 mit weiteren, insbesondere metallischen Komponenten, die in dem Vakuumgehäuse 2 angeordnet sind, z. B. an einer Lötstelle 15 aus Zinn, zu flüchtigen Hydriden 16. Die Ruthenium-Deckschicht 7 des optischen Elements 3 ist besonders anfällig für die Anlagerung von Metall-Hydriden, so dass es in der in 1a gezeigten Konfi guration zu einer Anlagerung der Hydride als metallische Verunreinigungen auf der optischen Oberfläche 7a der Deckschicht 7 kommen kann. Eine solche metallische Verunreinigung lässt sich von der Deckschicht 7 mittels des aktivierten Wasserstoffs 10 nicht mehr entfernen und verbleibt auf der optischen Oberfläche 7a, so dass die Reflektivität des optischen Elements 3 dauerhaft reduziert wird.However, the activated hydrogen reacts 10 with further, in particular metallic components, in the vacuum housing 2 are arranged, for. B. at a solder joint 15 of tin, to volatile hydrides 16 , The ruthenium cover layer 7 of the optical element 3 is particularly prone to the addition of metal hydrides, so it is in the in 1a Confi guration shown to an addition of the hydrides as metallic impurities on the optical surface 7a the topcoat 7 can come. Such a metallic contaminant can be removed from the cover layer 7 by means of the activated hydrogen 10 Do not remove and remain on the optical surface 7a , so that the reflectivity of the optical element 3 permanently reduced.

Um dieses Problem zu vermeiden, ist an dem Vakuumgehäuse 2 eine Zuführungseinrichtung 17 in Form einer Zuleitung für ein Monomer 18, im vorliegenden Fall Methyl-Metacrylat (MMA) vorgesehen. Das Monomer 18 lagert sich an der optischen Oberfläche 7a an und bildet unter dem Einfluss des aktivierten Wasserstoffs 10 eine polymerisierte Schutzschicht 19 aus Poly-Methyl-Metacrylat auf der optischen Oberfläche 7a aus, wie in 1b gezeigt ist. Die Schutzschicht 19 lagert sich hierbei lediglich in den Bereichen an der optischen Oberfläche 7a an, die nicht von den Kontaminationen 8 bedeckt sind.To avoid this problem is on the vacuum housing 2 a feeder 17 in the form of a feed line for a monomer 18 , in this case methyl methacrylate (MMA) provided. The monomer 18 superimposed on the optical surface 7a and forms under the influence of activated hydrogen 10 a polymerized protective layer 19 made of poly-methyl methacrylate on the optical surface 7a out, like in 1b is shown. The protective layer 19 stores itself here only in the areas on the optical surface 7a that does not depend on the contaminants 8th are covered.

Um die Dicke der Schutzschicht 19 einstellen zu können, ist ferner an der optischen Anordnung 1 eine Steuerungseinrichtung 20 vorgesehen, die mit entsprechenden Stelleinrichtungen (nicht gezeigt) der Zuführungseinrichtung 17 für das Monomer 18, der steuerbaren Zuführung 12a für den molekularen Wasserstoff 12, sowie dem Heizdraht 13 verbunden ist, um den Partialdruck des Monomers 18 sowie den Partialdruck des aktivierten Wasserstoffs 12 in der Restgasatmosphäre einzustellen. Die Einstellung des Heizdrahts 13 auf eine bestimmte Temperatur (über die Einstellung des Stroms bzw. der Spannung durch den Heizdraht 13) ermöglicht es hierbei, den Anteil des molekularen Wasserstoffs 12, der in aktivierten Wasserstoff 10 umgewandelt wird, einzustellen. Je geringer die Temperatur des Heizdrahts 13 gewählt wird, desto geringer ist der Anteil an aktiviertem Wasserstoff 10, der zusammen mit molekularem Wasserstoff 12 aus der Aktivierungseinrichtung 11 in die Restgasatmosphäre 9 austritt.To the thickness of the protective layer 19 to be able to adjust, is further on the optical arrangement 1 a control device 20 provided with corresponding adjusting means (not shown) of the feeding device 17 for the monomer 18 , the controllable feeder 12a for the molecular hydrogen 12 , as well as the heating wire 13 is connected to the partial pressure of the monomer 18 and the partial pressure of the activated hydrogen 12 in the residual gas atmosphere. The setting of the heating wire 13 to a certain temperature (via the setting of the current or the voltage through the heating wire 13 ) allows the proportion of molecular hydrogen 12 that is activated in hydrogen 10 is converted to set. The lower the temperature of the heating wire 13 is chosen, the lower the proportion of activated hydrogen 10 that together with molecular hydrogen 12 from the activation device 11 in the residual gas atmosphere 9 exit.

Durch die Wahl eines geeigneten Partialdrucks sowohl des aktivierten Wasserstoffs 10 als auch des Monomers 18 kann die Dicke D der Schutzschicht 19 eingestellt werden. Typischer Weise werden die Partialdrücke so gewählt, dass die Dicke D in einem Bereich zwischen 0,1 nm und 2 nm liegt. Dies kann z. B. für MMA als Monomer 18 erreicht werden, wenn für dieses ein Partialdruck von ca. 10–5 mbar eingestellt wird und für den aktivierten Wasserstoff 10 ein Partialdruck von ca. 0,02 mbar. In der Regel ist als Schutzschicht 19 eine (geschlossene) Monolage ausreichend, deren Dicke typischer Weise im Bereich zwischen 0,1 nm und 0,3 nm liegt. Die Dicke D der Schutzschicht 19 ist in diesem Bereich einerseits groß genug, um die optische Oberfläche 7a wirksam vor dem aktivierten Wasserstoff 10 zu schützen und andererseits so gering, dass die Kontaminationen 8 bis auf eine der Dicke D der Schutzschicht entsprechende Dicke abgetragen werden können, die so gering ist, dass die verbleibenden Kontaminationen sich nur noch geringfügig auf die optischen Eigenschaften der optischen Oberfläche 7a auswirken.By choosing a suitable partial pressure of both the activated hydrogen 10 as well as the monomer 18 can the thickness D of the protective layer 19 be set. Typically, the partial pressures are chosen so that the thickness D is in a range between 0.1 nm and 2 nm. This can be z. B. for MMA as a monomer 18 be achieved when a partial pressure of about 10 -5 mbar is set for this and for the activated hydrogen 10 a partial pressure of about 0.02 mbar. In general, as a protective layer 19 a (closed) monolayer sufficient whose thickness is typically in the range between 0.1 nm and 0.3 nm. The thickness D of the protective layer 19 On the one hand, it is big enough in this area to cover the optical surface 7a effective in front of the activated hydrogen 10 protect and on the other hand so low that the contaminants 8th can be removed to one of the thickness D of the protective layer corresponding thickness, which is so low that the remaining contaminants only slightly on the optical properties of the optical surface 7a impact.

Es versteht sich, dass neben dem oben gezeigten Beispiel, bei dem MMA als Monomer 18 zur Erzeugung einer PMMA-Schicht 19 verwendet wird, auch andere Paare von Monomeren/Polymeren verwendet werden können, um die optische Oberfläche 7a vor dem aktivierten Wasserstoff 10 zu schützen. Hierbei ist aber darauf zu achten, dass das Polymer bzw. das entsprechende Monomer so gewählt wird, dass dieses eine geringere Neigung zur Anlagerung von durch den aktivierten Wasserstoff 10 in der Restgasatmosphäre 9 erzeugten metallischen Verbindungen als die optische Oberfläche 7a selbst aufweist.It is understood that, in addition to the example shown above, in the MMA as a monomer 18 for producing a PMMA layer 19 Also, other pairs of monomers / polymers can be used to form the optical surface 7a before the activated hydrogen 10 to protect. However, it should be ensured that the polymer or the corresponding monomer is chosen so that this has a lower tendency to accumulate by the activated hydrogen 10 in the residual gas atmosphere 9 generated metallic compounds as the optical surface 7a itself has.

Nachdem die Kontaminationen weitestgehend durch den aktivierten Wasserstoff 10 von der optischen Oberfläche 7a entfernt wurden, wird die Schutzschicht 19 nicht mehr benötigt und kann abgetragen werden. Zu diesem Zweck wird die Zuführung 17 für das Monomer 18 geschlossen und der aktive Wasserstoff 10 noch so lange zugeführt, bis die Schutzschicht 19 sich vollständig aufgelöst hat. Da die Schutzschicht 19 in der Regel wesentlich schneller abgetragen werden kann als die Kontaminationen 8 scheiden sich beim Abtragen der Schutzschicht 19. praktisch keine metallischen Verunreinigungen an der optischen Oberfläche 7a ab. Um den genauen Zeitpunkt zu ermitteln, an dem die Schutzschicht 19 abgetragen werden soll, können (nicht gezeigte) Messeinrichtungen zur Bestimmung der Dicke der Kontaminationen 8 in dem Vakuumgehäuse 2 vorgesehen sein. Falls die Rate mit der die Schutzschicht abgetragen werden kann im Vergleich zur (stark vom Kontaminationstyp abhängigen) Reinigungsrate nicht wesentlich schneller ist, kann ggf. auf ein vollständiges Abtragen der Schutzschicht 19 verzichtet werden. In diesem Fall kann man sich auf das Abtragen der Schutzschicht bis zur einer Restdicke beschränken, bei der z. B. die ursprüngliche, saubere Spiegeloberfläche 7a sichtbar wird, was durch geeignete Messeinrichtungen festgestellt werden kann. Auch muss die Schutzschicht 19 nicht zwingend durch atomaren Wasserstoff abgebaut werden, sondern kann ggf. auch mittels eines anderen Gases, das mit dem Material der Schutzschicht 19 zu einer leichtflüchtigen Verbindung reagiert, von der optischen Oberfläche 7a entfernt werden.After the contamination largely by the activated hydrogen 10 from the optical surface 7a removed, becomes the protective layer 19 no longer needed and can be removed. For this purpose, the feeder 17 for the monomer 18 closed and the active hydrogen 10 fed until the protective layer 19 completely dissolved. Because the protective layer 19 usually much faster than the contaminations can be removed 8th divorced when removing the protective layer 19 , virtually no metallic contaminants on the optical surface 7a from. To determine the exact time at which the protective layer 19 can be removed, can (not shown) measuring devices for determining the thickness of the contaminants 8th in the vacuum housing 2 be provided. If the rate at which the protective layer can be removed is not significantly faster compared to the cleaning rate (which depends heavily on the type of contamination), it may be necessary to completely remove the protective layer 19 be waived. In this case, one can limit to the removal of the protective layer to a residual thickness, z. B. the original, clean mirror surface 7a becomes visible, which can be determined by suitable measuring equipment. Also, the protective layer needs 19 not necessarily be degraded by atomic hydrogen, but may possibly also by means of another gas that is compatible with the material of the protective layer 19 reacts to a volatile compound from the optical surface 7a be removed.

In dem in Zusammenhang mit 1a, b gezeigten Beispiel wird die Wasserstoff-Reinigung in-situ, d. h. ohne das optische Element 3 aus seinem Einbauzustand zu entfernen, aber nicht online, d. h. nicht während des Betriebs der optischen Anordnung 1 vorgenommen. Es versteht sich, dass die Reinigung auch während des Betriebs erfolgen kann, wie im Folgenden anhand von 2 beschrieben wird, die schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage 21 für die EUV-Lithographie zeigt, in welche die optische Anordnung 1 integriert ist.In connection with 1a In the example shown in figure b, the hydrogen purification is in situ, ie without the optical element 3 removed from its installed state, but not online, ie not during operation of the optical assembly 1 performed. It is understood that the cleaning can also take place during operation, as described below with reference to 2 which schematically describes a projection exposure apparatus 21 for the EUV lithography shows, in which the optical arrangement 1 is integrated.

Die Projektionsbelichtungsanlage 21 weist ein Strahlformungssystem 22, ein Beleuchtungssystem 23 und einem Projektionssystem 24 auf, die aufeinander folgend in einem von einer EUV-Lichtquelle 25 des Strahlformungssystems 22 ausgehenden Strahlengang 26 angeordnet sind. Als EUV-Lichtquelle 25 kann beispielsweise eine Plasmaquelle oder ein Synchrotron dienen. Die austretende Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen ca. 5 nm und ca. 20 nm wird zunächst in einem Kollimator 27 gebündelt. Mit Hilfe eines nachfolgenden Monochromators 28 wird durch Variation des Einfallswinkels, wie durch einen Doppelpfeil angedeutet, die gewünschte Betriebswellenlänge herausgefiltert. Im genannten Wellenlängenbereich sind der Kollimator 27 und der Monochromator 28 üblicherweise als reflektive optische Elemente ausgebildet, wobei zumindest der Monochromator 28 an seiner optischen Oberfläche kein Mehrfachschichtsystem aufweist, um einen möglichst breitbandigen Wellenlängenbereich zu reflektieren.The projection exposure machine 21 has a beam-forming system 22 , a lighting system 23 and a projection system 24 in succession in one of an EUV light source 25 of the beam-forming system 22 outgoing beam path 26 are arranged. As an EUV light source 25 For example, a plasma source or a synchrotron can serve. The emerging radiation in the wavelength range between about 5 nm and about 20 nm is first in a collimator 27 bundled. With the help of a subsequent monochromator 28 is filtered out by varying the angle of incidence, as indicated by a double arrow, the desired operating wavelength. In the aforementioned wavelength range are the collimator 27 and the monochromator 28 Usually designed as reflective optical elements, wherein at least the monochromator 28 does not have a multi-layer system on its optical surface in order to reflect the broadest possible wavelength range.

Die im Strahlformungssystem 22 im Hinblick auf Wellenlänge und räumliche Verteilung behandelte Strahlung wird in das Beleuchtungssystem 23 eingeführt, welches ein erstes und zweites reflektives optisches Element 29, 30 aufweist. Die beiden reflektiven optischen Elemente 29, 30 leiten die Strahlung auf eine Photomaske 31 als weiterem reflektiven optischen Element, welche eine Struktur aufweist, die mittels des Projektionssystems 24 in verkleinertem Maßstab auf einen Wafer 32 abgebildet wird. Hierzu sind im Projektionssystem 24 ein drittes und viertes reflektives optisches Element 33, 3 vorgesehen, wobei das vierte optische Element 3 in der in 1a, b gezeigten optische Anordnung 1 untergebracht ist, die einen Teil des Projektionssystems 24 der Projektionsbelichtungsanlage 21 bildet. Die optische Anordnung 1 dient hierbei zur Erzeugung eines niedrigeren Gesamt-Drucks im Vergleich zum Druck im Vakuum-Gehäuse des Projektionssystems 24. Für Einzelheiten diesbezüglich sei auf die WO 2008/034582 A2 der Anmelderin verwiesen, welche durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.The in the beam-forming system 22 radiation treated in terms of wavelength and spatial distribution is introduced into the lighting system 23 introduced, which a first and second reflective optical element 29 . 30 having. The two reflective optical elements 29 . 30 direct the radiation onto a photomask 31 as another reflective optical element having a structure formed by the projection system 24 on a smaller scale on a wafer 32 is shown. These are in the projection system 24 a third and fourth reflective optical element 33 . 3 provided, wherein the fourth optical element 3 in the in 1a , b shown optical arrangement 1 is housed, which is part of the projection system 24 the projection exposure system 21 forms. The optical arrangement 1 serves to generate a lower total pressure compared to the pressure in the vacuum housing of the projection system 24 , For details in this regard, please refer to WO 2008/034582 A2 the applicant, which is incorporated herein by reference in its entirety.

Es versteht sich, dass auch die weiteren optischen Elemente 29, 30, 33 der Projektionsbelichtungsanlage 21 auf dieselbe Weise mittels aktiviertem Wasserstoff gereinigt und auf die im Zusammenhang mit 1a, b beschriebene Weise mit einer dynamisch erzeugten Schutzschicht vor durch aktivierten Wasserstoff erzeugten Verunreinigungen geschützt werden können.It is understood that the other optical elements 29 . 30 . 33 the projection exposure system 21 cleaned in the same way by means of activated hydrogen and related to 1a , B described manner can be protected with a dynamically generated protective layer against contaminants generated by activated hydrogen.

Es versteht sich weiterhin, dass alternativ zum Vorsehen eines zusätzlichen Vakuumgehäuses für das optische Element 3 auch das Vakuumgehäuse z. B. des Beleuchtungssystems 23 als Vakuum-Umgebung mit einer Restgasatmosphäre 9 dienen kann, in die über eine Zuführungsleitung 35 ein Monomer 18 eingeleitet wird. Auch in diesem Fall kann eine Aktivierungseinheit 36 vorgesehen sein, um beispielsweise eine optische Oberfläche 29a des zweiten optischen Elements 29 mit aktiviertem Wasserstoff in Kontakt zu bringen. Die Partialdrücke in der Restgasatmosphäre 9 können hierbei ebenso wie im Zusammenhang mit 1a, b beschrieben mittels einer nicht näher gezeigten Steuerungseinrichtung derart eingestellt werden, dass sich eine (nicht gezeigte) Schutzschicht mit vorgegebener Dicke auf der optischen Oberfläche 23a ausbildet. Die bei der Reinigung entstehenden, gasförmigen Abfallprodukte können hierbei über eine Absaugeinrichtung 37 entsorgt werden, die mit einer Vakuum-Pumpe 38 zur Erzeugung von Vakuum-Bedingungen in dem Beleuchtungssystem 23 verbunden ist.It is further understood that as an alternative to providing an additional vacuum housing for the optical element 3 also the vacuum housing z. B. the lighting system 23 as a vacuum environment with a residual gas atmosphere 9 can serve in the over a supply line 35 a monomer 18 is initiated. Also in this case, an activation unit 36 be provided, for example, an optical surface 29a of the second optical element 29 with activated hydrogen in contact. The partial pressures in the residual gas atmosphere 9 Here as well as in connection with 1a , B described by means not shown in detail such that a (not shown) protective layer with a predetermined thickness on the optical surface 23a formed. The resulting in the purification, gaseous waste products can in this case via a suction device 37 be disposed of with a vacuum pump 38 for generating vacuum conditions in the lighting system 23 connected is.

Insgesamt kann auf die oben beschriebene Weise die Anlagerung von metallischen Verunreinigungen an optischen Oberflächen bei der Reinigung mit aktiviertem Wasserstoff vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden, wobei die Reinigung sowohl während des Betriebs, d. h. unter dem Einfluss von EUV-Strahlung, oder auch in Betriebspausen durchgeführt werden kann.All in all can in the manner described above, the attachment of metallic Impurities on optical surfaces during cleaning with activated hydrogen avoided or at least significantly reduced cleaning, both during operation, d. H. under the influence of EUV radiation, or during breaks can be carried out.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - WO 2004/099878 A2 [0003] WO 2004/099878 A2 [0003]
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Claims (14)

Verfahren zum Entfernen von Kontaminationen (8) von mindestens einer optischen Oberfläche (7a, 29a), die in einer Vakuum-Umgebung (2, 23), bevorzugt in einer Projektionsbelichtungsanlage (21) für die EUV-Lithographie, angeordnet ist, mittels aktiviertem Wasserstoff (10), umfassend: Erzeugen einer den aktivierten Wasserstoff (10) und zumindest ein Monomer (18) eines Kohlenwasserstoffs, insbesondere Methyl-Metacrylat, enthaltenden Restgasatmosphäre (9) in der Vakuum-Umgebung (2, 23), sowie Entfernen der Kontaminationen (8) von der optischen Oberfläche (7a, 29a) durch den aktivierten Wasserstoff (10) unter gleichzeitigem Anlagern des Monomers (18) an der optischen Oberfläche (7a) zur Ausbildung einer polymerisierten Schutzschicht (19), welche die optische Oberfläche (7a) vor durch den aktivierten Wasserstoff (10) in der Restgasatmosphäre (9) erzeugten metallischen Verbindungen (16) schützt.Method for removing contaminants ( 8th ) of at least one optical surface ( 7a . 29a ) operating in a vacuum environment ( 2 . 23 ), preferably in a projection exposure apparatus ( 21 ) for the EUV lithography, by means of activated hydrogen ( 10 ) comprising: generating an activated hydrogen ( 10 ) and at least one monomer ( 18 ) of a hydrocarbon, in particular methyl methacrylate, containing residual gas atmosphere ( 9 ) in the vacuum environment ( 2 . 23 ), as well as removal of contaminations ( 8th ) from the optical surface ( 7a . 29a ) by the activated hydrogen ( 10 ) with simultaneous addition of the monomer ( 18 ) on the optical surface ( 7a ) for forming a polymerized protective layer ( 19 ), which the optical surface ( 7a ) through the activated hydrogen ( 10 ) in the residual gas atmosphere ( 9 ) generated metallic compounds ( 16 ) protects. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Partialdruck des aktivierten Wasserstoffs (10) und/oder der Partialdruck des Monomers (18) in der Restgasatmosphäre (9) derart gesteuert wird/werden, dass sich zwischen dem Anwachsen der Schutzschicht (19) durch Polymerisieren des Monomers (18) und dem Abbau der Schutzschicht (19) durch den aktivierten Wasserstoff (10) ein Gleichgewicht einstellt.Process according to Claim 1, in which the partial pressure of the activated hydrogen ( 10 ) and / or the partial pressure of the monomer ( 18 ) in the residual gas atmosphere ( 9 ) is controlled so that between the growth of the protective layer ( 19 ) by polymerizing the monomer ( 18 ) and the degradation of the protective layer ( 19 ) by the activated hydrogen ( 10 ) sets a balance. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Partialdrücke so gesteuert werden, dass sich eine Schutzschicht (19) mit einer Dicke zwischen 0,1 nm und 2 nm, bevorzugt zwischen 0,1 nm und 1 nm, insbesondere zwischen 0,1 nm und 0,3 nm auf der optischen Oberfläche (7a, 29a) einstellt.Process according to Claim 2, in which the partial pressures are controlled in such a way that a protective layer ( 19 ) with a thickness between 0.1 nm and 2 nm, preferably between 0.1 nm and 1 nm, in particular between 0.1 nm and 0.3 nm on the optical surface ( 7a . 29a ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der aktivierte Wasserstoff (10) durch Aktivieren von molekularem Wasserstoff (12) gebildet wird, wobei bevorzugt zur Steuerung des Partialdrucks des aktivierten Wasserstoffs (10) in der Restgasatmosphäre (9) die der Aktivierung zugeführte Menge an molekularem Wasserstoff (12) eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the activated hydrogen ( 10 ) by activating molecular hydrogen ( 12 ), wherein preferably for controlling the partial pressure of the activated hydrogen ( 10 ) in the residual gas atmosphere ( 9 ) the amount of molecular hydrogen ( 12 ) is set. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der molekulare Wasserstoff (12) zum Aktivieren über ein Heizelement (13) geleitet wird, wobei bevorzugt die Temperatur des Heizelements (13) zur Steuerung des Partialdrucks des aktivierten Wasserstoffs (10) in der Restgasatmosphäre (9) eingestellt wird.Process according to Claim 4, in which the molecular hydrogen ( 12 ) for activation via a heating element ( 13 ), wherein preferably the temperature of the heating element ( 13 ) for controlling the partial pressure of the activated hydrogen ( 10 ) in the residual gas atmosphere ( 9 ) is set. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem nach dem Entfernen der Kontaminationen (8) die Schutzschicht (19) zumindest teilweise von der optischen Oberfläche (7a) entfernt wird, bevorzugt indem der Partialdruck des Monomers (18) in der Restgasatmosphäre (9) reduziert wird.Method according to one of the preceding claims, in which after removal of the contaminations ( 8th ) the protective layer ( 19 ) at least partially from the optical surface ( 7a ), preferably by the partial pressure of the monomer ( 18 ) in the residual gas atmosphere ( 9 ) is reduced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die optische Oberfläche (7a) während des Entfernens der Kontaminationen (8) mit Strahlung bestrahlt wird, die geeignet ist, die Polymerisierung des Monomers (18) zu bewirken.Method according to one of the preceding claims, in which the optical surface ( 7a ) while removing the contaminants ( 8th ) is irradiated with radiation which is suitable for the polymerization of the monomer ( 18 ) to effect. Optische Anordnung (1, 21), insbesondere Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie (21), mit: einem Vakuumgehäuse (2, 23), mindestens einem in dem Vakuumgehäuse (2, 23) angeordneten optischen Element (3, 29), einer Restgasatmosphäre (9) in dem Vakuumgehäuse (2, 23), umfassend: aktivierten Wasserstoff (10) zum Entfernen von Kontaminationen von einer optischen Oberfläche (7a, 29a) des optischen Elements (3), und zumindest ein Monomer (18) eines Kohlenwasserstoffs, insbesondere Methyl-Metacrylat, zum Anlagern an der optischen Oberfläche (7a, 29a) unter Ausbildung einer polymerisierten Schutzschicht (19), welche die optische Oberfläche (7a, 29a) vor durch den aktivierten Wasserstoff (10) in der Restgasatmosphäre (9) erzeugten metallischen Verbindungen (16) schützt.Optical arrangement ( 1 . 21 ), in particular projection exposure equipment for EUV lithography ( 21 ), comprising: a vacuum housing ( 2 . 23 ), at least one in the vacuum housing ( 2 . 23 ) arranged optical element ( 3 . 29 ), a residual gas atmosphere ( 9 ) in the vacuum housing ( 2 . 23 ) comprising: activated hydrogen ( 10 ) for removing contaminants from an optical surface ( 7a . 29a ) of the optical element ( 3 ), and at least one monomer ( 18 ) of a hydrocarbon, in particular methyl methacrylate, for attachment to the optical surface ( 7a . 29a ) to form a polymerized protective layer ( 19 ), which the optical surface ( 7a . 29a ) through the activated hydrogen ( 10 ) in the residual gas atmosphere ( 9 ) generated metallic compounds ( 16 ) protects. Optische Anordnung nach Anspruch 8, weiter umfassend: eine Steuerungseinrichtung (23) zur Steuerung der Partialdrücke des aktivierten Wasserstoffs (10) und des Monomers (18) in der Restgasatmosphäre (9) derart, dass sich zwischen dem Anwachsen der Schutzschicht (19) durch Polymerisieren des Monomers (10) und dem Abbau der Schutzschicht (19) durch den aktivierten Wasserstoff (10) ein Gleichgewicht einstellt.An optical arrangement according to claim 8, further comprising: a control device ( 23 ) for controlling the partial pressures of the activated hydrogen ( 10 ) and the monomer ( 18 ) in the residual gas atmosphere ( 9 ) such that between the growth of the protective layer ( 19 ) by polymerizing the monomer ( 10 ) and the degradation of the protective layer ( 19 ) by the activated hydrogen ( 10 ) sets a balance. Optische Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, weiter umfassend: eine steuerbare Zuleitung (17) zur Zuführung des Monomers (18) in die Restgasatmosphäre (9).An optical arrangement according to claim 8 or 9, further comprising: a controllable feed line ( 17 ) for feeding the monomer ( 18 ) into the residual gas atmosphere ( 9 ). Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, weiter umfassend: mindestens eine steuerbare Aktivierungseinrichtung (11, 36) zur Bildung des aktivierten Wasserstoffs (10) durch Aktivieren von molekularem Wasserstoff (12).Optical arrangement according to one of claims 8 to 10, further comprising: at least one controllable activation device ( 11 . 36 ) for the formation of the activated hydrogen ( 10 ) by activating molecular hydrogen ( 12 ). Optische Anordnung nach Anspruch 11, bei der die Aktivierungseinrichtung (11, 36) zur Aktivierung des molekularen Wasserstoffs (12) ein Heizelement (13) aufweist.Optical arrangement according to Claim 11, in which the activation device ( 11 . 36 ) for activating the molecular hydrogen ( 12 ) a heating element ( 13 ) having. Optische Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, bei der die Aktivierungseinrichtung (11, 36) zur Bildung eines gerichteten Stroms von aktiviertem Wasserstoff (10) auf die optische Oberfläche (7a, 29a) ausgelegt ist.Optical arrangement according to Claim 11 or 12, in which the activation device ( 11 . 36 ) to form a directed stream of activated hydrogen ( 10 ) on the optical surface ( 7a . 29a ) is designed. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei der das optische Element (3, 29) eine Deckschicht (7) aufweist, die aus mindestens einem Übergangsmetall, insbesondere aus Ruthenium, gebildet ist.Optical arrangement according to one of Claims 9 to 12, in which the optical element ( 3 . 29 ) a cover layer ( 7 ), which is formed from at least one transition metal, in particular ruthenium.
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