DE102022202402A1

DE102022202402A1 - Verfahren zur inspektion und reinigung von oberflächen von optischen elementen und vorrichtung hierfür

Info

Publication number: DE102022202402A1
Application number: DE102022202402.8A
Authority: DE
Inventors: Denitsa Nikolova
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-03-10
Filing date: 2022-03-10
Publication date: 2023-01-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten Reinigung und Inspektion von Oberflächen von Komponenten von Lithographieanlagen, insbesondere von optischen Elementen, wobei die Vorrichtung mindestens einen Reinigungskopf (4) mit einer Düseneinrichtung (26) zur Beaufschlagung eines Reinigungsmittels auf die zu reinigende Oberfläche (33) und mindestens einen Inspektionskopf (24) zur Inspektion der zu reinigenden und / oder gereinigten Oberfläche (33) sowie mindestens einen Manipulator (2) mit mindestens einer Bewegungskomponente (8,10,12,13) umfasst, mit der eine rotatorische oder translatorische Bewegung durchführbar ist, wobei mindestens eine Aufnahme (13) an dem Manipulator (2) angeordnet ist, an der der Reinigungskopf (4) und / oder der Inspektionskopf (24) angeordnet werden können, sodass an der Aufnahme (13) angeordneter Reinigungskopf (4) und / oder Inspektionskopf (24) durch die Bewegungskomponente (8,10,12,13) verfahrbar sind, wobei die Vorrichtung weiterhin mindestens eine Steuer - und Auswerteeinheit (3) zur Steuerung des Manipulators (2), des Reinigungskopfs (4) und des Inspektionskopfs (24) umfasst. Bei dem Verfahren wird der Manipulator (2) so relativ zu einer zu reinigenden und zu inspizierenden Komponente (5) angeordnet, dass die Komponente (5) im Arbeitsbereich des Manipulators (2) liegt, wobei an der Aufnahme (13) des Manipulators (2) ein Reinigungskopf (4) und / oder ein Inspektionskopf (24) angeordnet und beabstandet von der zu reinigende und / oder zu inspizierende Oberfläche (33) über diese bewegt werden, sodass die Oberfläche (33) gereinigt und / oder inspiziert wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten Reinigung und Inspektion von Oberflächen von Komponenten von Lithographieanlagen, insbesondere von Oberflächen von optischen Elementen sowie eine Düseneinrichtung für einen Reinigungskopf einer entsprechenden Vorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Bauteile, die in Vakuumanlagen eingesetzt werden, müssen gewissen Reinheitsanforderungen genügen, da verunreinigte Bauteile, die in diesen Vakuumanlagen eingesetzt werden, dazu führen, dass die Vakuumanlage durch sich von dem Bauteil lösende Partikel und Verunreinigungen verunreinigt wird und das darin erzeugte Vakuum bzw. die Eigenschaften der Anlage beeinträchtigt werden können. Dies gilt insbesondere auch für Anlagen, die im Zusammenhang mit der Mikro - oder Nano - Lithographie Verwendung finden, wie beispielsweise Projektionsbelichtungsanlagen. Insbesondere bei Systemen, die mit extrem ultraviolettem Licht (EUV - Licht) betrieben werden, können Bauteile, die den hohen Sauberkeitsanforderungen nicht entsprechen, Kontaminationen in die entsprechenden Anlagen einschleppen, sodass nicht nur das erforderliche Vakuum bzw. die entsprechend eingestellte Gasatmosphäre beeinträchtigt wird, sondern auch andere Komponenten der Anlage verunreinigt und beeinträchtigt werden können. Insbesondere können Verunreinigungen, wie Partikel, zu Transmissionsverlusten auf Grund von Streulicht führen oder entsprechende Abbildungsfehler mit Fehlproduktionen verursachen.
Es ist deshalb unabdingbar, dass Bauteile und Komponenten, die in entsprechenden EUV - Lithographiesystemen eingesetzt werden, einer Inspektion bezüglich des Reinheitsgrades unterzogen werden, um den definierten Spezifikationen der Partikelkontamination zu entsprechen.
Hierzu können sogenannte Oberflächensonden eingesetzt werden, mit deren Hilfe der Reinheitsgrad einer zu untersuchenden Bauteiloberfläche charakterisiert werden kann. Derartige Messsonden weisen eine Sonde - bzw. Messgehäuse auf, welches eine Messöffnung aufweist, die auf die zu untersuchende Bauteiloberfläche aufgesetzt wird. Die Messöffnung ist von einer Dichtung umgeben, sodass das Sonden Gehäuse luftdicht auf der zu untersuchenden Bauteiloberfläche aufgesetzt werden kann. In dem so definierten Messraum ist eine Druckluftdüse oder ein Gaseinleitungsrohr angeordnet, mit der Druckluft auf die zu untersuchende Bauteiloberfläche aufgebracht wird, um Verunreinigungen, insbesondere in Form von Partikeln zu lösen. Diese werden über eine Absaugung zu einem Partikelzähler geführt, der die in dem Messraum befindlichen bzw. aus dem Messraum stammenden Partikel erfasst. Ein Beispiel hierfür ist in der DE 10 2015 203 161 A1 beschrieben.
Allerdings ist es bei Oberflächen, bei denen eine Kontamination festgestellt worden ist, auch erforderlich diese Oberflächen zu reinigen, bevor die entsprechenden Komponenten eingesetzt werden können.
Hierzu sind sogenannte Trockenreinigungsverfahren, wie es beispielsweise auch in der US-Patentanmeldung US 2021/0048757 A1 mit einem Kohlendioxid - Schneestrahlverfahren beschrieben ist, bekannt. Bei diesen Verfahren werden flüssiges Kohlendioxid oder andere Reinigungsgase, wie Stickstoff oder getrocknete und gereinigte Luft, auf die zu reinigende Oberfläche gestrahlt, um dadurch Kontaminationen von der Oberfläche zu entfernen.
Eine derartige Reinigung ist besonders aufwändig, wenn die zu reinigende Komponente bereits in einem nahezu fertig montierten Zustand mit anderen Komponenten zusammengebaut ist oder gar in einem entsprechenden Lithographie System eingebaut ist. Hier stellt sich die Problematik, dass die durch einen Gasstrahl oder Schneestrahl von der zur reinigenden Oberfläche abgelösten Partikel und Kontaminationen in andere Bereiche der entsprechenden Anlage verfrachtet werden können. Entsprechend ist in der US-Patentanmeldung US 2021/0048757 A1 beschrieben, eine elektrisch geladene Sammelfläche bereitzustellen, an der die gelösten Kontaminationen haften und dadurch gesammelt werden können.
Allerdings besteht weiterhin Bedarf für eine Vorrichtung und ein Verfahren, mit der möglichst einfach und zuverlässig hochempfindliche Oberflächen insbesondere von optischen Elementen von Projektionsbelichtungsanlage gereinigt und inspiziert werden können, um einen gewünschten Reinheitsgrad der Oberfläche einstellen zu können.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reinigung und Inspektion von Oberflächen und insbesondere von Oberflächen von Komponenten von Lithographiesystemen bzw. Projektionsbelichtungsanlagen bereitzustellen, welche ermöglichen, hohe Reinheitsgrade der Oberflächen durch eine geeignete Reinigung und Inspektion zu gewährleisten, und zwar insbesondere auch bei Komponenten, die bereits in entsprechenden Anlagen oder Bauteilen montiert sind. Gleichzeitig sollen die Vorrichtung und das Verfahren einfach aufgebaut und effizient betreibbar sein.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 sowie einer Düseneinrichtung für eine derartige Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Es wird eine Vorrichtung zur automatisierten Reinigung und Inspektion von Oberflächen von Komponenten von Lithographieanlagen, insbesondere von Oberflächen von optischen Elementen, vorgeschlagen, die mindestens einen Reinigungskopf mit einer Düseneinrichtung zur Beaufschlagung eines Reinigungsmittels auf die zu reinigende Oberfläche aufweist, um durch das Bestrahlen der zu reinigenden Oberfläche mit einem Reinigungsmittel, wie flüssigem Kohlendioxid oder Gas, wie gereinigter und trockener Druckluft oder Stickstoff, Kontaminationen zu entfernen.
Um das Problem einer möglichen, ungewollten Verteilung der gelösten Kontaminationen zu lösen, wird zudem nach einem Aspekt der Erfindung, für den selbstständig und unabhängig Schutz begehrt wird, eine Düseneinrichtung für einen Reinigungskopf zur Beaufschlagung eines Reinigungsmittels auf eine zu reinigende Oberfläche vorgeschlagen, wobei die Düseneinrichtung eine erste Düsenanordnung zur Abgabe des Reinigungsmittels aufweist und ausgebildet ist, im Abstand zur zu reinigenden Oberfläche über diese bewegt zu werden, und die weiterhin eine zweite Düsenanordnung zum Absaugen von Reinigungsmittel und Kontaminationen aufweist, sodass die Kontaminationen sicher entfernt werden können.
Bei der Düseneinrichtung können erste und zweite Düsenanordnung koaxial zueinander angeordnet sein, wobei insbesondere die zweite Düsenanordnung die erste Düsenanordnung umgeben kann, sodass durch die den Reinigungsmittelstrahl ringförmig umgebende Absaugung eine ungewollte Weiterverteilung der Kontaminationen sicher verhindern kann.
Die erste Düsenanordnung der Düseneinrichtung kann mindestens zwei Düsen zur Abgabe von mehreren Reinigungsmitteln und / oder Hilfsmitteln umfasst, die insbesondere koaxial zueinander angeordnet sein können, wobei die zweite Düse die erste Düse ringförmig umgibt. Mit einer derartigen Düseneinrichtung kann das Reinigungsmittel durch ein Hilfsmittel in Richtung der zu reinigenden Oberfläche geführt werden, um einen gezielten Einsatz des Reinigungsmittels zu gewährleisten.
Die Düseneinrichtung kann an ihrem Öffnungsende, also an dem Ende, an dem das Reinigungsmittel die Düseneinrichtung verlässt, mindestens einen Abstandssensor umfassen, mit dem der Abstand der Düseneinrichtung zu der zu reinigenden Oberfläche gemessen werden kann, um einen optimalen Abstand für die Reinigung einstellen zu können und insbesondere zu verhindern, dass die Düseneinrichtung der zu reinigenden Oberfläche zu nahekommt, um Beschädigungen zu vermeiden.
Die erste und / oder die zweite Düsenanordnung der Düseneinrichtung können Trichterformen, Glockenformen, eine Konusform, Kugelsegmentformen, Ellipsoidformen und Mischformen davon aufweisen, um möglichst effiziente Strömungsverhältnisse sowohl für das Bestrahlen der Oberfläche mit Reinigungs - und / oder Hilfsmitteln als auch für das Absaugen der Kontaminationen einzustellen.
Die Vorrichtung zur automatisierten Reinigung und Inspektion von Oberflächen von Komponenten von Lithographieanlagen, insbesondere von Oberflächen von optischen Elementen, weist neben dem mindestens einen Reinigungskopf mit einer Düseneinrichtung zur Beaufschlagung eines Reinigungsmittels auf die zu reinigende Oberfläche mindestens einem Inspektionskopf zur Inspektion der zu reinigenden und / oder gereinigten Oberfläche auf, sodass neben der Reinigung auch eine Inspektion möglich ist.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung mindestens einem Manipulator mit mindestens einer Bewegungskomponente, mit der eine rotatorische oder translatorische Bewegung durchführbar ist, und mit mindestens einer Aufnahme an dem Manipulator, an der der Reinigungskopf und / oder der Inspektionskopf angeordnet werden können, sodass der an der Aufnahme angeordnete Reinigungskopf und / oder Inspektionskopf durch die mindestens eine Bewegungskomponente des Manipulators über die zu reinigende und / oder zu inspizierende Oberfläche verfahrbar sind.
Ferner weist die Vorrichtung mindestens eine Steuer - und Auswerteeinheit zur Steuerung des Manipulators, des Reinigungskopfs und des Inspektionskopfs auf.
Entsprechend wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den selbstständig und unabhängig Schutz begehrt wird, ein Verfahren zur automatisierten Reinigung und Inspektion von Oberflächen von Komponenten von Lithographieanlagen, insbesondere von Oberflächen von optischen Elementen, vorgeschlagen, bei welchem insbesondere eine Vorrichtung, wie sie oben beschrieben worden ist, eingesetzt werden kann. Bei dem Verfahren wird mindestens ein Manipulator so relativ zu einer zu reinigenden und zu inspizierenden Komponente angeordnet, dass die zu reinigende und zu inspizierende Komponente zumindest teilweise im Arbeitsbereich des mindestens einen Manipulators liegt, wobei an mindestens einer Aufnahme des Manipulators ein Reinigungskopf und / oder ein Inspektionskopf angeordnet und beabstandet von der zu reinigende und / oder zu inspizierende Oberfläche über diese bewegt werden, sodass die Oberfläche gereinigt und / oder inspiziert wird. Hierbei können der Reinigungskopf und der Inspektionskopf gleichzeitig zueinander örtlich beabstandet oder zeitlich nacheinander über die Oberfläche bewegt werden. Werden Reinigungskopf und Inspektionskopf gleichzeitig zueinander örtlich beabstandet über die zu reinigende und zu inspizierende Oberfläche bewegt, können sie an zwei separaten oder an einem einzigen Manipulator angeordnet sein. Werden Reinigungskopf und Inspektionskopf zeitlich nacheinander über die Oberfläche bewegt, so können Reinigungskopf und Inspektionskopf austauschbar an demselben Manipulator angeordnet werden.
Entsprechend kann die Vorrichtung für einen Manipulator jeweils einen Reinigungskopf und einen Inspektionskopf umfassen, die gleichzeitig oder nacheinander an demselben Manipulator angeordnet werden können, oder die Vorrichtung kann für jeden Reinigungskopf und für jeden Inspektionskopf jeweils einen Manipulator aufweisen. Auch Kombinationen davon sind möglich.
Der mindestens ein Manipulator kann mehrere Bewegungskomponenten in Form von Dreh - und / oder Translationseinheiten umfassen, die eine rotatorische bzw. translatorische Bewegung ermöglichen, sodass eine am Manipulator angeordneten Aufnahme entsprechend mehrerer Bewegungsfreiheitsgrade, insbesondere aller unabhängiger Bewegungsfreiheitsgrade bewegbar ist.
Die Vorrichtung kann ferner eine Vakuumkammer aufweist, in der die Reinigung und / oder Inspektion erfolgt, um Verunreinigungen durch Fremdstoffe zu verhindern.
Die Vorrichtung kann mindestens eine Reinigungsmittelquelle zur Bereitstellung mindestens eines Reinigungsmittels für den Reinigungskopf und / oder mindestens eine Hilfsmittelquelle zur Bereitstellung eines Hilfsmittels für den Reinigungskopf aufweisen.
Darüber hinaus kann die Vorrichtung eine Absaugeinrichtung zur Absaugung von Kontaminationen aufweist, die an dem Reinigungskopf angeordnet ist und / oder mit der Düseneinrichtung des Reinigungskopfs verbunden ist. Die Absaugeinrichtung kann durch eine Pumpeinrichtung, insbesondere eine Vakuumpumpe gebildet sein.
Der Inspektionskopf kann mindestens eine Kamera und vorzugsweise eine Beleuchtungseinheit aufweisen, wobei die Kamera insbesondere eine Kamera zur hyperspektralen Bildgebung sein kann. Die Beleuchtungseinheit kann mindestens eine Lichtquelle in Form von LEDs oder NIR (near infrared) -, SWIR (short-wave infrared) - oder VNIR (visible and near infrared) - Lampen umfassen.
In der Steuer - und Auswerteeinheit können die von dem Inspektionskopf erhaltenen Bilder durch automatische Bildanalyse ausgewertet werden und eine Partikelbelegung der Oberfläche bestimmt werden.
Die Reinigung der zu reinigenden Oberfläche kann von der Steuer - und Auswerteeinheit in Abhängigkeit von der Kontamination bzw. Partikelbelegung der Oberfläche gesteuert werden. Insbesondere kann die Reinigung beendet werden, wenn eine ausreichende Oberflächenreinheit festgestellt wird. Bei einer festgestellten Kontamination kann die Reinigung gezielt nach dem Ort und / oder dem Ausmaß der Kontamination gesteuert werden.
Als Reinigungsmittel kann festes und flüssiges Kohlendioxid, Stickstoff, Druckluft, getrocknete und / oder gereinigte Luft und XCDA (extreme clean dry air) - Gas verwendet werden. Als Hilfsmittel kommen inerte Gase, wie Stickstoff, in Betracht.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in

1 eine Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem an einen Manipulator angeschlossenen Reinigungskopf,
2 eine Darstellung der Ausführungsform der 2 mit einem am Manipulator anstelle des Reinigungskopfs angeschlossenen Inspektionskopf,
3 eine Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Düseneinrichtung,
4 eine Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Düseneinrichtung und in
5 einen Meridionalschnitt einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV - Proj ektionslithografie.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele ersichtlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur automatisierten Reinigung und Inspektion von Oberflächen. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Manipulator 2, wie er beispielsweise als Industrieroboter bekannt ist. Der Manipulator 2 umfasst eine Basis 6 auf der ein Drehteller 8 angeordnet ist, der sich um eine erste Drehachse 7 drehen kann. An dem Drehteller 8 ist ein Roboteram 10 angelenkt, der sich um eine zweite Drehachse 9 drehen kann, die senkrecht zur ersten Drehachse 7 angeordnet ist. Am der zweiten Drehachse 9 gegenüberliegenden Ende des Roboterarms 10 ist ein Teleskoparm 12 über eine dritte Drehachse 11 angelenkt, die wiederum zu der ersten und der zweiten Drehachse 7, 9 senkrecht angeordnet ist. Gegenüberliegend zur dritten Drehachse 11 ist am Ende des Teleskoparms 12 eine Aufnahme 13 angeordnet, die wiederum über eine vierte Drehachse 14 drehbar angeordnet ist. Der Teleskoparm 12 ermöglicht eine translatorische lineare Bewegung der Aufnahme 13 relativ zur dritten Drehachse 11.
An der Aufnahme 13 ist im Ausführungsbeispiel der 1 ein Reinigungskopf 4 mit einer Düseneinrichtung 26 angeordnet, die dazu dient, eine zu reinigende Oberfläche 33 einer zu reinigenden Komponente 5 zu reinigen. Durch die verschiedenen Drehachsen 7, 9, 11, 14 und die entsprechend drehbar miteinander verbundenen Manipulator Komponenten, wie Drehteller 8, Roboterarm 10, Teleskoparm 12 und Aufnahme 13 sowie der translatorischen Bewegung des Teleskoparms 12 kann der Reinigungskopf 4 im Arbeitsraum des Manipulators 2 bewegt werden und entsprechend über die zu reinigende Oberfläche 33 der zu reinigenden Komponente 5 geführt und an beliebigen Stellen positioniert werden, um die Oberfläche 33 zu reinigen. Die Darstellung des Manipulators 2 ist rein beispielhaft und die Darstellung der verschiedenen Bauteile des Manipulators 2 mit den verschiedenen Drehachsen 7, 9, 11, 14 und dem Teleskoparm 12 soll lediglich verdeutlichen, dass ein entsprechender Manipulator 2 einen Reinigungskopf 4 in vielfältiger Weise über eine beliebig dreidimensional geformte Oberfläche 33 bewegen kann. Hierbei kann der Manipulator 2 so ausgestaltet werden, dass die Bewegung und Ausrichtung des Reinigungskopfs 4 mit der Düseneinrichtung 26 gemäß verschiedenster Bewegungsfreiheitsgrade möglich ist und insbesondere kann eine Bewegung und Ausrichtung in allen sechs unabhängigen Bewegungsfreiheitsgraden realisiert werden.
Der Reinigungskopf 4 ist über Versorgungsleitungen 17 und 18 mit einer Reinigungsmittelquelle 15 sowie einer Hilfsmittelquelle 16 verbunden, wobei die Versorgungsleitungen 17 und 18 beispielsweise mit den Düsen 35, 36 einer nachfolgend näher beschriebenen ersten Düsenanordnung 27 (siehe 3 und 4) verbunden sind, um über diese das Reinigungsmittel und das Hilfsmittel über die Düseneinrichtung 26 auf die zu reinigende Oberfläche 33 abzugeben. Beispielsweise kann das Reinigungsmittel flüssiges Kohlendioxid sein, welches beim Austritt aus der Düseneinrichtung 26 in die feste Form übergeht und dadurch eine Schneestrahlreinigung bewirkt. Der Schneestrahl kann durch das von der Hilfsmittelquelle bereitgestellte Hilfsmittel 16, welches beispielsweise koaxial zum Reinigungsmittel aus einer ersten Düsenanordnung der Düseneinrichtung 26 ausgegeben wird, geleitet werden. Das Hilfsmittel kann beispielsweise ein inertes Gas wie Stickstoff sein. Als weitere Reinigungsmittel kommen festes Kohlendioxid (Trockeneisstrahlen), Stickstoff, Druckluft, getrocknete und / oder gereinigte Luft und insbesondere XCDA (extreme clean dry air) - Gas in Frage.
Darüber hinaus ist der Reinigungskopf 4 über eine Absaugleitung 20 mit einer Absaugeinrichtung 19, wie beispielsweise einer Pumpeinrichtung, verbunden, sodass über eine zweite Düsenanordnung 28 (siehe 3 und 4) der Düseneinrichtung 26, die ebenfalls nachfolgend näher beschrieben werden wird, von der zu reinigenden Oberfläche 33 gelöste Kontaminationen 31 und überschüssiges Reinigungsmittel bzw. Hilfsmittel abgesaugt werden können.
Der Reinigungskopf 4 und / oder die Reinigungsmittelquelle 15 und / oder die Hilfsmittelquelle 16 und / oder die Absaugeinrichtung 19 sind über mindestens eine Steuerleitung 22 mit einer Steuer - und Auswerteeinheit 3 verbunden, die zudem über eine Steuerleitung 21 mit dem Manipulator 2 verbunden ist, sodass über die Steuer - und Auswerteeinheit 3 die Bewegung des Reinigungskopfs 4 über die zu reinigende Oberfläche 33 der zu reinigenden Komponente 5 und der Betrieb der Reinigungsmittelquelle und der Hilfsmittelquelle sowie der Absaugeinrichtung 19 gesteuert werden können. Insbesondere kann die Steuer - und Auswerteeinheit 3 den Reinigungskopf 4 scannend über die zu reinigende Oberfläche 33 führen und durch Steuerung des Betriebs der Absaugeinrichtungen 19, der Reinigungsmittelquelle 15 und der Hilfsmittelquelle 16 die Reinigung der zu reinigenden Oberfläche 33 steuern.
In der 1 ist weiterhin ein Inspektionskopf 24 gezeigt, der eine Beleuchtungseinheit 25 und eine Kamera 32 aufweist, um von der zu inspizierenden Oberfläche 33 Aufnahmen zu machen und statische und / oder bewegte Bilder zu erzeugen. Bei der Kamera 32 kann es sich um eine übliche Digitalkamera oder um eine sogenannte HSI (hyperspectral Imaging) - Kamera handeln, mit der eine spektrale Bildgebung über das elektromagnetische Spektrum möglich ist. Die Beleuchtungseinheit 25 kann lichtemittierende Dioden (LEDs) oder NIR (near infrared) -, SWIR (short-wave infrared) - oder VNIR (visible and near infrared) - Lampen umfassen, um die zu inspizierende Oberfläche 33 zu beleuchten.
Der Inspektionskopf 24 kann bei der Ausführungsform der 1 anstelle des Reinigungskopfs 4 in der Aufnahme 13 des Manipulators 2 angeordnet werden, wie dies in der 2 gezeigt ist. In diesem Fall kann der Inspektionskopf 24 mit einer Steuer - und Datenleitung 23 mit der Steuer - und Auswerteeinheit 3 verbunden werden, sodass die Steuer - und Auswerteeinheit 3 auch den Betrieb des Inspektionskopf 24 steuern kann. Außerdem werden über die Steuer - und Datenleitung 23 die Bilder der Kamera 32 an die Steuer - und Auswerteeinheit 3 übermittelt, sodass die Steuer - und Auswerteeinheit 3 eine Auswertung der erfassten Aufnahmen durch eine entsprechende Bildanalyse, die eine Identifizierung von Kontaminationen auf der zu reinigenden Oberfläche 33 ermöglicht, durchführen kann.
Der Inspektionskopf 24 kann in gleicher Weise wie der Reinigungskopf 4 über den Manipulator 2 an jeden Punkt der zu reinigenden bzw. zu inspizierenden Oberfläche 33 geführt werden, um eine entsprechende Charakterisierung der Oberfläche und Identifizierung von auf der Oberfläche 33 befindlichen Kontaminationen 31 durchführen zu können.
Die Durchführung der Reinigung und Inspektion der zu reinigenden Oberfläche 33 kann in der Weise erfolgen, dass vor einem ersten Reinigungsschritt eine Inspektion einer zu reinigenden Oberfläche 33 vorgenommen wird, um festzustellen, ob und in welcher Form und in welchem Ausmaß Kontaminationen 31 vorliegen. Danach kann der Inspektionskopf 24 aus der Aufnahme 13 des Manipulators 2 entfernt werden und der Reinigungskopf 4 kann an der Aufnahme 13 den Manipulator angeschlossen werden, um nachfolgend zur Inspektion die Reinigung der zu reinigenden Oberfläche 33 durch Abgabe von entsprechenden Reinigungsmitteln und / oder Hilfsmitteln und Absaugung der Kontaminationen zu bewirken. Dabei kann in Abhängigkeit von der vorher durchgeführten Inspektion der zu reinigenden Oberfläche eine besonders starke und intensive Reinigung in den Bereichen durchgeführt werden, in denen eine starke Kontamination festgestellt worden ist.
Nach der Durchführung der Reinigung kann eine erneute Inspektion mit dem Inspektionskopf 24 durchgeführt werden, wobei lediglich der Reinigungskopf 4 wieder mit dem Inspektionskopf 24 ausgetauscht werden muss. Danach kann sich ein erneuter Inspektionsschritt anschließen und dies kann so lange wiederholt werden, bis ein gewünschter Reinheitsgrad der Oberfläche 33 erreicht ist. Darüber hinaus ist es auch möglich den ersten Inspektionsschritt wegzulassen und direkt mit der Reinigung zu beginnen, um erst nach dem ersten Reinigungsschritt die Inspektion der Oberfläche 33 vorzunehmen. Wie bereits beschrieben, kann bei einer alternativen Ausgestaltung die Vorrichtung auch so ausgebildet sein, dass Reinigungskopf und Inspektionskopf an zwei separaten oder an einem einzigen Manipulator angeordnet sein können, sodass sie gleichzeitig zueinander örtlich beabstandet über die zu reinigende und zu inspizierende Oberfläche bewegt werden können.
Wie in den schematischen Darstellungen der 1 und 2 gezeigt ist, kann die gesamte Reinigung und Inspektion der zu reinigenden Oberfläche 33 einer zu reinigenden Komponente 5 unter Vakuumbedingungen in einer Vakuumkammer 34 vorgenommen werden, sodass die zu reinigende und / oder zu inspizierende Komponente 5 nicht durch unerwünschte Umgebungseinflüsse weiteren Kontaminationen ausgesetzt ist.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 und 2 ist neben einer Reinigungsmittelquelle 15 auch eine Hilfsmittelquelle 16 vorgesehen, wobei das Hilfsmittel dazu dient, das Reinigungsmittel in Richtung der zu reinigenden Oberfläche 33 zu führen. Allerdings ist es auch möglich einen Reinigungskopf 4 vorzusehen, der lediglich das Reinigungsmittel ohne Hilfsmittel auf die zu reinigende Oberfläche strahlt.
Für eine derartige Ausführungsform ist in der 3 eine Düseneinrichtung 26 gezeigt, die eine erste Düsenanordnung 27 mit einer einzelnen Düse zur Abgabe des Reinigungsmittels auf die zu reinigende Oberfläche 33 aufweist. Koaxial zur ersten Düsenanordnung 27 mit einer einzelnen Düse ist eine zweite Düsenanordnung 28 angeordnet, die die erste Düsenanordnung 27 ringförmig umgibt. Durch die zweite Düsenanordnung 28 wird ein ringförmiger Absaugkanal 28 umlaufend um die erste Düsenanordnung 27 gebildet, der an die Absaugeinrichtung 19 angeschlossen wird, um die von der zu reinigenden Oberfläche 33 gelösten Kontaminationen bzw. Partikel 31 abzusaugen.
Die der 3 gezeigte Düseneinrichtung 26 weist weiterhin am Öffnungs - bzw. Abgabeende der Düseneinrichtung 26, an dem das Reinigungsmittel abgegeben wird, an der zweiten Düsenanordnung 28 ein oder mehrere Abstandssensoren 30 auf, die den Abstand zur zu reinigenden Oberfläche 33 bestimmen, sodass die Düseneinrichtung 26 bzw. der Reinigungskopf 4 in geeignetem Abstand zur zu reinigenden Oberfläche 33 der Komponente 5 mittels der Steuer - und Auswerteeinheit 3 geführt werden kann.
Eine weitere Ausführungsform einer Düseneinrichtung 26, wie sie beispielsweise bei dem Reinigungskopf 4 der Ausführungsform der 1 und 2 eingesetzt werden kann, ist in 4 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform umfasst die erste Düseneinrichtung 27 zwei Düsen 35 und 36, die koaxial zueinander angeordnet sind, wobei über die erste Düse 35 das Reinigungsmittel abgegeben wird, während durch den durch die zweite Düse 36 gebildeten Ringkanal um die erste Düse 35 das Hilfsmittel, wie ein entsprechendes Gas, wie beispielsweise Stickstoff oder dergleichen, abgegeben wird. Auf diese Weise wird beispielsweise das flüssige Kohlendioxid, das als Reinigungsmittel durch die erste Düse 35 auf die zu reinigende Oberfläche 33 gestrahlt wird, durch das umgebende Stickstoffgas entsprechend auf die zu reinigende Oberfläche 33 geführt.
Die zweite Düsenanordnung 28 umgibt ähnlich wie bei der Ausführungsform der 3 die erste Düsenanordnung 27 und bildet einen ringförmigen Absaugkanal 29, der mit der Absaugeinrichtung 19 verbunden ist, um die gelösten Partikel bzw. Kontaminationen 31 und das überschüssige Reinigungs - und Hilfsmittel abzusaugen.
Mithilfe der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, hochempfindliche Komponenten 5 von Lithographieanlagen, wie beispielsweise Spiegel eines Projektionsobjektivs einer Projektionsbelichtungsanlage, die mit extrem ultraviolettem Licht (EUV - Licht) betrieben wird, automatisiert zu reinigen und zu inspizieren, sodass ein gewünschter Reinheitsgrad der entsprechenden Oberflächen, der zu einem fehlerfreien Betrieb von Lithographieanlagen bzw. Projektionsbelichtungsanlagen notwendig ist, sichergestellt werden kann. Eine entsprechende Vorrichtung kann auch so realisiert werden, dass Komponenten, die bereits im Endstadium der Montage in anderen Komponenten eingebaut sind, entsprechend inspiziert und gereinigt werden können, insbesondere auch direkt in den entsprechenden Lithographieanlagen bzw. Proj ektionsbelichtungsanlagen.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die 5 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 101 für die Mikrolithographie beschrieben, wobei für die Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 101 die oben beschriebenen Vorrichtungen und das Verfahren zur Reinigung und Inspektion eingesetzt werden können. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 101 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.
Ein Beleuchtungssystem 102 der Projektionsbelichtungsanlage 101 hat neben einer Strahlungsquelle 103 eine Beleuchtungsoptik 104 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 105 in einer Objektebene 106. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 105 angeordnetes Retikel 107. Das Retikel 107 ist von einem Retikelhalter 108 gehalten. Der Retikelhalter 108 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 109 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In der 5 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 5 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 106.
Die Projektionsbelichtungsanlage 101 umfasst eine Projektionsoptik bzw. ein Projektionsobj ektiv 110. Die Projektionsoptik 110 dient zur Abbildung des Objektfeldes 105 in ein Bildfeld 111 in einer Bildebene 112.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 107 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 111 in der Bildebene 112 angeordneten Wafers 113. Der Wafer 113 wird von einem Waferhalter 114 gehalten. Der Waferhalter 114 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 115 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 107 über den Retikelverlagerungsantrieb 109 und andererseits des Wafers 113 über den Waferverlagerungsantrrieb 115 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 103 handelt es sich um eine EUV - Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 103 emittiert insbesondere EUV - Strahlung 116, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung oder Arbeitslicht bezeichnet wird. Das Arbeitslicht hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm.
Das Arbeitslicht 116, das von der Strahlungsquelle 103 ausgeht, wird von einem Kollektor 117 gebündelt. Nach dem Kollektor 117 propagiert das Arbeitslicht 116 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 118. Die Zwischenfokusebene 118 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 103 und den Kollektor 117, und der Beleuchtungsoptik 104 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 104 umfasst einen Umlenkspiegel 119 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 120. Der erste Facettenspiegel 120 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 121. Von diesen Facetten 121 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 104 ist dem ersten Facettenspiegel 120 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 122 angeordnet. Der zweite Facettenspiegel 122 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 123.
Die Beleuchtungsoptik 104 hat bei der Ausführung, die in der 5 gezeigt ist, nach dem Kollektor 117 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 119, den ersten Facettenspiegel 120 und den zweiten Facettenspiegel 122.
Die Projektionsoptik 110 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 101 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 5 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 110 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Arbeitslicht 116. Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. Insbesondere schließt die vorliegende Offenbarung sämtliche Kombinationen der in den verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigten Einzelmerkmale mit ein, sodass einzelne Merkmale, die nur in Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, auch bei anderen Ausführungsbeispielen oder nicht explizit dargestellten Kombinationen von Einzelmerkmalen eingesetzt werden können.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur automatisierten Reinigung und Inspektion von Oberflächen
2: Manipulator
3: Steuer - und Auswerteeinheit
4: Reinigungskopf
5: zu reinigende Komponente
6: Basis
7: erste Drehachse
8: Drehteller
9: zweite Drehachse
10: Roboterarm
11: dritte Drehachse
12: Teleskoparm
13: Aufnahme
14: vierte Drehachse
15: Reinigungsmittelquelle
16: Hilfsmittelquelle
17: Versorgungsleitung
18: Versorgungsleitung
19: Absaugeinrichtung
20: Absaugleitung
21: Steuerleitung
22: Steuerleitung
23: Steuer - und Datenleitung
24: Inspektionskopf
25: Beleuchtungseinheit
26: Düseneinrichtung
27: erste Düsenanordnung
28: zweite Düsenanordnung
29: Absaugkanal
30: Abstandssensor
31: Partikel bzw. Kontaminationen
32: Kamera
33: Oberfläche
34: Vakuumkammer
35: erste Düse
36: zweite Düse
101: Projektionsbelichtungsanlage
102: Beleuchtungssystem
103: Strahlungsquelle bzw. EUV - Strahlungsquelle
104: Beleuchtungsoptik
105: Objektfeld
106: Objektebene
107: Retikel
108: Retikelhalter
109: Retikelverlagerungsantrieb
110: Proj ektionsoptik oder Proj ektionsobjektiv
111: Bildfeld
112: Bildebene
113: Wafer
114: Waferhalter
115: Waferverlagerungsantrieb
116: EUV - Strahlung
117: Kollektor
118: Zwischenfokusebene
119: Umlenkspiegel
120: erster Facettenspiegel
121: Feldfacetten
122: zweiter Facettenspiegel
123: Pupillenfacetten

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015203161 A1 [0004]
US 2021/0048757 A1 [0006, 0007]

Claims

Düseneinrichtung für einen Reinigungskopf zur Beaufschlagung eines Reinigungsmittels auf eine zu reinigende Oberfläche (33), insbesondere eine Oberfläche einer Komponente (5) von Lithographieanlagen oder von Oberflächen von optischen Elementen, wobei die Düseneinrichtung (26) eine erste Düsenanordnung (27) zur Abgabe des Reinigungsmittels aufweist und ausgebildet ist, im Abstand zur zu reinigenden Oberfläche (33) über diese bewegt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Düseneinrichtung (26) eine zweite Düsenanordnung (28) zum Absaugen von Reinigungsmittel und Kontaminationen aufweist.
Düseneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass erste und zweite Düsenanordnung (27,28) koaxial zueinander angeordnet sind, wobei insbesondere die zweite Düsenanordnung (28) die erste Düsenanordnung (27) umgibt.
Düseneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Düsenanordnung (27) mindestens zwei Düsen (35,36) zur Abgabe von mehreren Reinigungsmitteln und / oder Hilfsmitteln umfasst, die insbesondere koaxial zueinander angeordnet sind, wobei die zweite Düse (36) die erste Düse (35) ringförmig umgibt.
Düseneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düseneinrichtung (26) an ihrem Öffnungsende mindestens einen Abstandssensor (30) umfasst.
Düseneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und / oder die zweite Düsenanordnung (27,28) mindestens eine Form aus der Gruppe aufweist, die Trichterformen, Glockenformen, Konusform, Kugelsegmentformen, Ellipsoidformen und Mischformen davon umfasst.
Vorrichtung zur automatisierten Reinigung und Inspektion von Oberflächen von Komponenten von Lithographieanlagen, insbesondere von Oberflächen von optischen Elementen, mit mindestens einem Reinigungskopf (4) mit einer Düseneinrichtung (26) zur Beaufschlagung eines Reinigungsmittels auf die zu reinigende Oberfläche (33), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, und mit mindestens einem Inspektionskopf (24) zur Inspektion der zu reinigenden und / oder gereinigten Oberfläche (33), und mit mindestens einem Manipulator (2) mit mindestens einer Bewegungskomponente (8,10,12,13), mit der eine rotatorische oder translatorische Bewegung durchführbar ist, und mit mindestens einer Aufnahme (13) an dem Manipulator (2), an der der Reinigungskopf (4) und / oder der Inspektionskopf (24) angeordnet werden können, sodass der an der Aufnahme (13) angeordnete Reinigungskopf (4) und / oder Inspektionskopf (24) durch die mindestens eine Bewegungskomponente (8,9,12,13) verfahrbar sind, und mit mindestens einer Steuer - und Auswerteeinheit (3) zur Steuerung des Manipulators (2), des Reinigungskopfs (4) und des Inspektionskopfs (24).
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung für einen Manipulator (2) jeweils einen Reinigungskopf (4) und einen Inspektionskopf (24) umfasst oder dass die Vorrichtung für jeden Reinigungskopf (4) und für jeden Inspektionskopf (24) jeweils einen Manipulator (2) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens einen Manipulator (2) mehrere Dreh - und / oder Translationseinheiten (8,10,12) umfasst, sodass eine am Manipulator (2) angeordneten Aufnahme (13) entsprechend mehrerer Bewegungsfreiheitsgrade, insbesondere aller unabhängiger Bewegungsfreiheitsgrade bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Vakuumkammer (34) aufweist, in der die Reinigung erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Reinigungsmittelquelle (15) zur Bereitstellung mindestens eines Reinigungsmittels für den Reinigungskopf (4) und / oder mindestens eine Hilfsmittelquelle (16) zur Bereitstellung eines Hilfsmittels für den Reinigungskopf (4) aufweist und / oder dass die Vorrichtung eine Absaugeinrichtung (19) zur Absaugung von Kontaminationen aufweist, die an dem Reinigungskopf (4) angeordnet ist und / oder mit der Düseneinrichtung (26) des Reinigungskopfs (4) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Inspektionskopf (4) mindestens eine Kamera (32) und vorzugsweise eine Beleuchtungseinheit (25) aufweist, wobei die Kamera (32) insbesondere eine Kamera zur hyperspektralen Bildgebung ist und / oder die Beleuchtungseinheit mindestens eine Lichtquelle aus der Gruppe umfasst, die LEDs, NIR -, SWIR - und VNIR - Lampen umfasst.
Verfahren zur automatisierten Reinigung und Inspektion von Oberflächen von Komponenten von Lithographieanlagen, insbesondere von Oberflächen von optischen Elementen, bei welchem insbesondere eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11 verwendet wird, wobei bei dem Verfahren mindestens ein Manipulator (2) so relativ zu einer zu reinigenden und zu inspizierenden Komponente (5) angeordnet wird, dass die zu reinigende und zu inspizierende Komponente (5) zumindest teilweise im Arbeitsbereich des mindestens einen Manipulators (2) liegt, wobei an mindestens einer Aufnahme (13) des Manipulators (2) ein Reinigungskopf (4) und / oder ein Inspektionskopf (24) angeordnet und beabstandet von der zu reinigende und / oder zu inspizierende Oberfläche (33) über diese bewegt werden, sodass die Oberfläche (33) gereinigt und / oder inspiziert wird, wobei Reinigungskopf (4) und Inspektionskopf (24) gleichzeitig zueinander örtlich beabstandet oder zeitlich nacheinander über die Oberfläche bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer - und Auswerteeinheit (3) verwendet wird, die von dem Inspektionskopf (24) erhaltene Bilder durch automatische Bildanalyse auswertet und eine Partikelbelegung der Oberfläche (33) erfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer - und Auswerteeinheit (3) in Abhängigkeit von der Partikelbelegung der Oberfläche die Reinigung beendet oder die Reinigung steuert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsmittel aus der Gruppe ausgewählt wird, die festes und flüssiges Kohlendioxid, Stickstoff, Druckluft, getrocknete und / oder gereinigte Luft und XCDA - Gas umfasst.