DE102011080409A1

DE102011080409A1 - Entfernen von Schichten einer EUV-Strahlung reflektierenden Beschichtung von einem Substrat

Info

Publication number: DE102011080409A1
Application number: DE201110080409
Authority: DE
Inventors: Peter Huber; Dirk Heinrich Ehm
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2012-12-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Schichten (4a, 4b, 5) einer EUV-Strahlung reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung (3) von einem Substrat (2) eines EUV-Spiegels (1), umfassend: a) Einbringen von Wasserstoff (H) in mindestens eine Silizium enthaltende Schicht (4b) der Beschichtung (3) zum Ablösen der mindestens einen, bevorzugt mehrerer Schichten (4a, 4b, 5) der Beschichtung (3). Vorzugsweise wird Schritt a) wiederholt, bis die Mehrlagen-Beschichtung (3) bis zum Substrat (2) oder bis zu einer inerten Zwischenschicht abgelöst ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Schichten einer EUV-Strahlung reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung von einem Substrat eines EUV-Spiegels. In EUV-Lithographieanlagen werden reflektierende optische Elemente in Form von so genannten EUV-Spiegeln verwendet, die zur Reflexion von EUV-Strahlung (mit Wellenlängen unter 50 nm, insbesondere bei ca. 13,5 nm) ausgebildet sind. Zu diesem Zweck ist auf einem Substrat, welches typischer Weise aus einem Material mit einem sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten („coefficient of thermal expansion”, CTE) von typischer Weise weniger als 100 ppb/K bei 22°C besteht, eine Mehrlagen-Beschichtung aufgebracht.
Die auf die Oberfläche des Substrats aufgebrachte Mehrlagen-Beschichtung weist in der Regel eine Mehrzahl von alternierenden Schichten auf, die aus Molybdän und Silizium bestehen bzw. diese Materialien enthalten. Die Schichtdicken der einzelnen Schichten sind hierbei so aufeinander abgestimmt, dass die Reflektivität bei der Betriebswellenlänge von ca. 13,5 nm möglichst groß ist. Auf der Oberseite der Mehrlagen-Beschichtung ist typischer Weise mindestens eine Deckschicht als Kontaminationsschutz und/oder als Oxidationsschutz angebracht. Im Sinne dieser Anmeldung wird unter einem EUV-Spiegel auch eine reflektive EUV-Maske verstanden, bei der auf die reflektive Mehrlagen-Beschichtung eine strukturierte Absorberschicht aufgebracht ist.
Als Substratmaterialien werden in der Regel dotierte Silikatgläser, z. B. mit Titandioxid dotiertes Silikatglas, das z. B. von der Fa. Corning, Inc. unter dem Handelsnamen ULE^® (Ultra Low Expansion glass) vertrieben wird, oder Glaskeramiken, wie sie z. B. unter den Handelsnamen Zerodur^® von der Fa. Schott AG bzw. unter dem Handelsnamen Clearceram^® von der Fa. Ohara Inc. angeboten werden, verwendet. Die Oberfläche des Substrats, auf das die Mehrlagen-Beschichtung aufgebracht wird, benötigt hierbei eine hohe Glattheit, d. h. eine Oberflächenrauheit, die in der Regel bei weniger als 0,5 oder bevorzugt kleiner 0,2 nm rms in einem Ortsfrequenzbereich zwischen 1 mm und 100 mm liegt.
In bestimmten Fällen kann es erforderlich sein, eine auf ein solches Substrat aufgebrachte Mehrlagen-Beschichtung wieder vom Substrat zu entfernen, z. B. wenn die optische Performance der aufgebrachten Beschichtung von der Zielvorgabe abweicht. Eine derartige Abweichung lässt sich meistens erst nach erfolgter Beschichtung feststellen, etwa bei einer Messung der Reflektivität. Auch können Mehrlagen-Beschichtungen, die zu Testzwecken aufgebracht werden, um den Beschichtungsprozess zu optimieren, wieder vom Substrat entfernt werden, um nachfolgend eine Mehrlagen-Beschichtung mit optimalen Beschichtungsparametern aufzubringen.
Ein bekanntes Verfahren, eine Mehrlagen-Beschichtung von einem Substrat zu entfernen, besteht darin, die Mehrlagen-Beschichtung mechanisch zu behandeln, d. h. abzupolieren. Allerdings führt der Prozess des Abpolierens dazu, dass die Oberfläche des Substrats, auf das die Mehrlagen-Beschichtung aufgebracht wird, ihre hohe Politurqualität bzw. Glattheit verliert. Ein Abpolieren der Mehrlagen-Beschichtung erfordert daher eine aufwändige, langwierige und teure Nachpolitur, um an der Oberfläche des Substrats wieder die erforderliche hohe Politurqualität bzw. Glattheit zu erhalten, die für das nachfolgende Aufbringen einer neuen Mehrlagen-Beschichtung benötigt wird. Darüberhinaus existieren Spiegelgeometrien, die sich prinzipiell nicht mehr mechanisch abpolieren lassen, etwa weil die Politur unmittelbar an einer Kante des Bauteils erfolgen müsste. Diese Substrate lassen sich nach einer Fehlbeschichtung somit nicht mehr verwenden.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Entfernen von Schichten einer Mehrlagen-Beschichtung von einem Substrat eines EUV-Spiegels anzugeben.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Entfernen von Schichten einer EUV-Strahlung reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung von einem Substrat eines EUV-Spiegels, umfassend: a) Einbringen von Wasserstoff in mindestens eine Silizium enthaltende Schicht der Beschichtung zum Ablösen der mindestens einen, bevorzugt mehrerer Schichten der Beschichtung.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch die Einbringung von Wasserstoff-Atomen bzw. Wasserstoff-Molekülen in Silizium enthaltende Schichten der Mehrlagen-Beschichtung sich diese Schichten gemeinsam mit weiteren, zwischen den Silizium-Schichten angeordneten Schichten vom Substrat bzw. von den darunter liegenden Schichten der Mehrlagen-Beschichtung ablösen lassen (Delamination). Hierbei wird ausgenützt, dass der in die Silizium enthaltende Schichten implantierte Wasserstoff die Silizium-Bindungen der Schicht angreift und gleichzeitig eine mechanische Spannung aufbaut, so dass sich Blasen bilden, vgl. den Artikel „Hydrogen blistering of silicon: Progress in fundamental understanding", von B. Terreault, physica status solidi (a) 204, No. 7, 2129–2184 (2007). Bei geeigneter Einstellung der Prozessbedingungen kann eine solche Blasenbildung zu einer Schichtablösung der gesamten Silizium-Schicht sowie darüber liegender Schichten führen.
In einer Variante umfasst das Verfahren: Wiederholen von Schritt a), bis die Mehrlagen-Beschichtung bis zum Substrat oder bis zu einer für Wasserstoff inerten Zwischenschicht abgelöst ist. Durch die Einbringung von Wasserstoff in mehrere Silizium enthaltende Schichten können bis zur Eindringtiefe des Wasserstoffs in die Beschichtung mehrere Schichten auf einmal vom Substrat abgelöst werden. Dieser Prozess der Ablösung kann mehrmals hintereinander durchgeführt werden, bis die gesamte Mehrlagen-Beschichtung abgelöst ist oder bis eine inerte Zwischenschicht erreicht wird. Es versteht sich, dass bei einer Eindringtiefe des Wasserstoffs, welche der Dicke der Beschichtung entspricht, sich gegebenenfalls alle Schichten der Mehrlagen-Beschichtung auf einmal abtragen lassen. Derart hohe Eindringtiefen lassen sich in der Praxis aber nur schwer realisieren, so dass für gewöhnlich mehrere Schritte der Wasserstoffbehandlung notwendig sind, um alle Schichten abzutragen. Das in einem Schritt der Wasserstoffbehandlung abgelöste Schichtmaterial verbleibt typischer Weise zumindest teilweise auf der Oberfläche der Rest-Beschichtung und sollte vor einem nachfolgenden Schritt der Wasserstoffbehandlung von dort entfernt werden (z. B. Wegblasen mit Gasstrom, Nassreinigung, Ultraschallreinigung etc.). Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, den EUV-Spiegel mit der Mehrlagen-Beschichtung nach unten zu lagern, so dass das abgelöste Schichtmaterial durch Schwerkraftwirkung entfernt wird.
Beim Ablösen der Mehrlagen-Beschichtung auf die oben beschriebene Weise bleibt die Oberflächengüte bzw. die Politurqualität der Substratoberfläche weitestgehend erhalten, so dass nur noch geringe Korrekturen erforderlich sind, bevor erneut eine Mehrlagen-Beschichtung auf das Substrat aufgebracht werden kann. Entsprechendes gilt auch, wenn die Mehrlagen-Beschichtung nur bis zu einer inerten Stopp- bzw. Zwischenschicht abgetragen wird. Das Vorsehen einer solchen Zwischenschicht ist beispielsweise günstig, falls das Substrat durch die Wasserstoffbehandlung chemisch verändert wird. Das Material und die Dicke der Zwischenschicht können hierbei so gewählt werden, dass diese eine hohe Stabilität gegenüber der Behandlung mit Wasserstoff aufweist (d. h. chemisch inert ist) und auch nach der Wasserstoffbehandlung eine möglichst glatte Oberfläche aufweist. Es versteht sich, dass die inerte Zwischenschicht kein Silizium enthalten sollte.
In einer Ausführungsform wird zum Einbringen von Wasserstoff die Oberseite der Beschichtung einem Wasserstoff enthaltenden Gas oder Gasplasma ausgesetzt. Es hat sich für das Einbringen von Wasserstoff als günstig erwiesen, die gesamte Beschichtung bzw. zumindest deren Oberseite einem Wasserstoff enthaltenden Gas oder Gasplasma auszusetzen, wobei die Bedingungen bei der Behandlung der Beschichtung durch den Wasserstoff so eingestellt werden sollten, dass der Wasserstoff in die Mehrlagen-Beschichtung, genauer gesagt in mindestens eine Silizium-Schicht, eindringen kann, so dass diese Schicht sowie darüber liegende Schichten abgelöst werden können.
In einer Ausführungsform enthält das Gas oder Gasplasma aktivierten Wasserstoff, insbesondere in Form von Wasserstoff-Ionen (H⁺), Wasserstoffmolekül-Ionen (H₂ ⁺), Wasserstoff-Radikalen (H•) und/oder Wasserstoff in einem angeregten Elektronenzustand (H^*). Die Verwendung von aktiviertem Wasserstoff erleichtert das Eindringen in die Mehrlagen-Beschichtung. Auch kann Wasserstoff, welcher nicht im elektrisch neutralen Zustand vorliegt, durch die Verwendung von elektrischen Feldern beschleunigt werden, um gegebenenfalls die Eindringtiefe des Wasserstoffs in die Mehrlagen-Beschichtung zu erhöhen. Die Aktivierung kann beispielsweise an molekularem Wasserstoff vorgenommen werden, indem dieser mit schnellen Elektronen angeregt wird.
Insbesondere kann das Wasserstoff enthaltende Gas in Form eines typischer Weise von einer Gasdüse erzeugten Gasstrahls auf die Oberfläche aufgebracht werden. Der Wasserstoff kann hierbei beispielsweise in der Gasdüse selbst aktiviert werden, indem dieser Elektronen ausgesetzt wird, die durch Thermoemission aus einem Heizdraht freigesetzt und in einem elektrischen Feld beschleunigt werden, wie dies z. B. in der WO 2009/059614 A1 der Anmelderin beschrieben ist.
In einer Ausführungsform kann ein Winkel, unter dem der Gasstrahl auf die Oberfläche auftrifft und/oder eine Position, an welcher der Gasstrahl auf die Oberfläche auftrifft, in Abhängigkeit von einem ortsabhängigen Fortschritt beim Ablösen der mindestens einen Schicht gewählt werden. Da die Schichtablösung typischer Weise durch lokale Blasenbildung erfolgt, ist das Ablöseverhalten der Schichten lokal unterschiedlich, d. h. es können sich trotz einer über die gesamte Oberfläche der Beschichtung erfolgenden homogenen Wasserstoff-Behandlung in einem Teilbereich der Oberfläche bereits Blasen bilden, während dies in einem anderen Teilbereich nicht der Fall ist. Um diese Bereiche gesondert zu behandeln, kann der Winkel, welchen die Gasdüse im Bezug auf die Oberfläche aufweist, geeignet eingestellt bzw. variiert werden. Dies gilt ebenfalls für die Position, an welcher der Gasstrahl auf der Oberfläche der Mehrlagen-Beschichtung auftrifft. Diese kann während des Ablösevorganges gezielt in diejenigen Teilbereiche verbracht werden, in denen sich noch keine Blasen gebildet haben. Um den Fortschritt beim Ablösen der Schichten zu beobachten, kann die Oberfläche der Mehrlagen-Beschichtung z. B. mit einer Kamera überwacht werden.
Bei der hier vorliegenden Anwendung hat es sich als günstig herausgestellt, eine Flussrate des Gasstrahls zu wählen, die bei mehr als 10¹³ at/cm²s, bevorzugt bei mehr als 10¹⁴ at/cm²s liegt, um eine schnelle Ablösung der Schichten zu erreichen.
Bei einer weiteren Ausführungsform liegt die kinetische Energie des Wasserstoffs bzw. der Wasserstoff-Teilchen (egal ob ionisiert, aktiviert, neutral, atomar, molekular) beim Auftreffen auf die Beschichtung bei mehr als 300 eV, bevorzugt bei mehr als 500 eV, insbesondere bei mehr als 800 eV. Solche kinetischen Energien können beispielsweise erzeugt werden, wenn der Wasserstoff als Gasstrom auf die Oberfläche aufgebracht wird, wobei die (ionisierten bzw. aktivierten) Wasserstoff-Teilchen ggf. zusätzlich in einem elektrischen Feld beschleunigt werden. Solche kinetischen Energien können auch erzeugt werden, indem die beschichtete Oberfläche des EUV-Spiegels einem Wasserstoffplasma ausgesetzt wird und ggf. zur Anregung des Plasmas eine elektrische Spannung zwischen eine Elektrode und die beschichtete Oberfläche angelegt wird. Solche kinetischen Energien können außerdem erzeugt werden, indem geladene Teilchen beschleunigt werden und nachfolgend durch Ladungsaustausch, etwa mit einer Elektronenquelle, neutralisiert werden.
Die hohe kinetische Energie ermöglicht eine große Eindringtiefe des Wasserstoffs in die Beschichtung. Es versteht sich, dass die kinetische Energie des Wasserstoffs in dem Gasstrahl oder aus dem Plasma z. B. vom Abstand der Gasdüse von der Beschichtung, vom Winkel, unter dem der Gasstrahl auf die Oberfläche auftrifft, der Plasmadichte, der Plasmatemperatur, der Biasspannung etc. abhängig ist, wobei die Eindringtiefe maximal ist, wenn der Gasstrahl in Richtung der Flächennormale der Oberfläche ausgerichtet ist. Selbstverständlich kann die kinetische Energie des Wasserstoffs in dem Gasstrahl auch durch den Gasdruck eines mit der Gasdüse in Verbindung stehenden Gasreservoirs bzw. den Öffnungsdurchmesser der Gasdüse beeinflusst werden. Die Eindringtiefe des Wasserstoffs bei den oben beschriebenen kinetischen Energien liegt hierbei typischer Weise bei ca. 10 Nanometern oder darüber, je nach kinetischer Energie des Wasserstoffs.
In einer weiteren Ausführungsform ist der EUV-Spiegel zum Ablösen der mindestens einer Schicht in einer Wasserstoff-Atmosphäre mit einem Wasserstoff-Partialdruck von mehr als 0,01 mbar, bevorzugt von mehr als 0,1 mbar, insbesondere von mehr als 1 mbar eingebracht. Auch durch das Einbringen des EUV-Spiegels in eine Umgebung, in welcher ein hoher Wasserstoff-Partialdruck herrscht, kann der Wasserstoff in die Schichten der Mehrlagen-Beschichtung eindringen, wobei eine Eindringtiefe erreicht werden kann, die für das Eindringen in eine Silizium enthaltende Schicht und damit für eine Schichtablösung ausreichend ist. Insbesondere kann in der Wasserstoff-Atmosphäre ein Wasserstoff-Plasma erzeugt werden, z. B. indem eine Spannung zwischen die Mehrlagen-Beschichtung und eine Elektrode angelegt wird. Das Plasma kann auch auf andere Weise angeregt werden, z. B. durch Strahlungsanregung, durch magnetische Anregung, durch Mikrowellenstrahlung etc.
In einer Ausführungsform ist der EUV-Spiegel beim Ablösen in seiner Fassung aufgenommen. Da der Prozess der Ablösung der Spiegelschichten lokal auf der Substratoberfläche erfolgen kann, ist es nicht erforderlich, den EUV-Spiegel aus seiner Fassung zu lösen. Im Gegensatz dazu ist es beim Abpolieren der Beschichtung in der Regel erforderlich, den EUV-Spiegel aus seiner Fassung zu nehmen und geeignet einzuspannen.
In einer Ausführungsform wird der EUV-Spiegel zum Ablösen der mindestens einen Schicht auf eine Temperatur zwischen ca. 30°C und 200°C, bevorzugt zwischen 50°C und 100°C aufgeheizt. Obgleich eine Delamination der Schichten der EUV-Beschichtung auch bei Raumtemperatur erfolgen kann, hat es sich als günstig erwiesen, den EUV-Spiegel auf Temperaturen aufzuheizen, die bevorzugt innerhalb der oben angegebenen Temperaturbereiche liegen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren zusätzlich: Polieren der Oberfläche des Substrats nach dem vollständigen Ablösen der Mehrlagen-Beschichtung. Wie bereits weiter oben dargestellt wurde, kann es ggf. erforderlich sein, nach dem Ablösen der gesamten Mehrlagen-Beschichtung die Substratoberfläche zu polieren, um die gewünschte Oberflächenqualität bzw. die gewünschte Glattheit der Oberfläche zu erhalten. Da die nach dem Ablösen der Mehrlagen-Beschichtung erhaltene Oberflächenqualität in der Regel bereits sehr gut ist, erfordert ein solcher ggf. erforderlicher Polierschritt jedoch einen wesentlich geringeren Aufwand als dies beim Entfernen der Mehrlagen-Beschichtung durch ausschließlich mechanisches Abpolieren der Fall ist. Darüberhinaus muss bei der obigen mechanischen Nachpolitur nur eine geringe Materialmenge abgetragen werden, sodass die Geometrie der Substratoberfläche besser erhalten bleibt als bei einem reinen mechanischen Abpolierschritt, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit für die Wiederverwendbarkeit des Spiegelsubstrats erhöht.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren zusätzlich in einem Schritt a) vorausgehenden Schritt: Aufbringen der EUV-Strahlung reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung auf das Substrat, wobei mindestens eine für den Wasserstoff inerte Zwischenschicht in die Mehrlagen-Beschichtung eingebracht wird. Soll die EUV-Mehrlagen-Beschichtung nicht komplett bis auf das Substrat entfernt werden, etwa weil sich das Substrat unter der Wasserstoffbehandlung verändern würde, so kann der Ablöseprozess auch in einer anderen, beliebigen Tiefe des Mehrschichtsystems gestoppt werden. Zu diesem Zweck kann beim Aufbringen des Mehrfach-Schichtsystems in besagter Tiefe eine Zusatz- bzw. Zwischenschicht eingebracht werden, wobei Material und Dicke der Zwischenschicht so gewählt werden, dass diese eine hohe Stabilität gegen die Wasserstoffbehandlung aufweist, so dass nach der Wasserstoffbehandlung eine möglichst glatte Oberfläche verbleibt. Die Wasserstoffeinwirkung kann dann über einen sehr langen Zeitraum erfolgen, wodurch ein vollständiger Abtrag der Schichten oberhalb der inerten Zwischenschicht (Ätzstoppschicht) möglich ist. Für die inerte Zwischenschicht haben sich insbesondere metallische Materialien als günstig erwiesen, z. B. Molybdän (Mo), Ruthenium (Ru), Platin (Pt) oder Aluminium (Al).
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
1a eine schematische Darstellung eines EUV-Spiegels mit einer Mehrlagen-Beschichtung, welche einem Gasstrahl mit aktiviertem Wasserstoff ausgesetzt wird,
1b eine schematische Darstellung eines EUV-Spiegels in einer Wasserstoff-Umgebung,
2 eine schematische Darstellung der Schichtablösung durch Blasenbildung an der Mehrlagen-Beschichtung der 1a, b, sowie
3 eine schematische Darstellung eines Substrats des EUV-Spiegels nach der vollständigen Ablösung der Mehrlagen-Beschichtung.
In 1a ist schematisch ein EUV-Spiegel 1 gezeigt, bei dem auf einem Substrat 2, welches z. B. aus ULE^® oder Zerodur^® bestehen kann, eine Mehrlagen-Beschichtung 3 aufgebracht ist. Die Mehrlagen-Beschichtung 3 umfasst eine Mehrzahl von alternierenden Schichten 4a, 4b aus Molybdän und Silizium, deren Schichtdicken so gewählt sind, dass die Mehrlagen-Beschichtung 3 eine möglichst große Reflektivität für EUV-Strahlung (mit einer Wellenlänge von ca. 13,5 nm) erzeugt.
Die Mehrlagen-Beschichtung 3 weist auch eine Deckschicht 5 z. B. aus Ruthenium auf, um die darunter liegenden Schichten 4a, 4b vor Oxidation zu schützen. Es versteht sich, dass auch eine oder mehrere (nicht gezeigte) funktionale Zwischenschichten in der Mehrlagen-Beschichtung 3 vorgesehen sein können, welche z. B. als Diffusionsbarrieren oder zur Reduzierung der Schichtspannungen dienen können.
Um die Beschichtung 3 vom Substrat 2 abzulösen, wird der in einer Fassung 7 gehaltene EUV-Spiegel 1 einem Wasserstoff-Gasstrahl 8 ausgesetzt, welcher aus einer Gasdüse 9 austritt. Ein Winkel α, welchen der Gasstrahl 8 mit der Oberseite 3a des EUV-Spiegels 1 einschließt, kann mit Hilfe einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Verschwenkeinrichtung eingestellt werden. Die Gasdüse 9 kann auch mit Hilfe von herkömmlichen Linearantrieben in drei Raumrichtungen (X, Y, Z) verschoben werden, um einen Abstand zur Oberseite 3a der Mehrlagen-Beschichtung 3 bzw. eine gewünschte Position P an der Oberseite 3a der Mehrlagen-Beschichtung 3 anfahren zu können. Um das Verfahren der Ablösung zu beschleunigen, liegt eine Flussrate des Gasstrahls 8 typischer Weise bei mehr als ca. 10¹³ at/cm²s, ggf. bei mehr als 10¹⁴ at/cm²s.
Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dem Gasstrahl 8 um aktivierten Wasserstoff H, der in der Gasdüse 9 aus molekularem Wasserstoff H₂ erzeugt wird. Hierzu wird der molekulare Wasserstoff H₂ mit beschleunigten Elektronen beschossen, so dass beim Austritt aus der Gasdüse 9 aktivierter Wasserstoff H erzeugt wird, der z. B. in Form von atomarem Wasserstoff, Wasserstoff-Ionen, Wasserstoffmolekül-Ionen, Wasserstoff-Radikalen und/oder Wasserstoff in einem angeregten Elektronenzustand vorliegen kann.
Der aktivierte Wasserstoff H dringt in die Beschichtung 3, genauer gesagt in eine Silizium enthaltende Schichten 4b ein und greift dort die Silizium-Bindungen an. Mechanische Spannungen führen im Zusammenspiel mit Gasbildung zu Blasenbildung und schließlich zu einer Delamination der Silizium enthaltenden Schicht 4b sowie der darüber liegenden Schichten 4a, 5, wie dies in 2 gezeigt ist.
Um durch die Deckschicht 5 und die Molybdän enthaltende Schicht 4a zur Silizium enthaltenden Schicht 4b durchzudringen, ist es erforderlich, dass der Wasserstoff H zumindest eine Eindringtiefe D aufweist, welche typischer Weise im Bereich von ca. 10 nm oder darüber liegt. Um den Prozess des Ablösens der Beschichtung 3 vom Substrat 2 zu beschleunigen, ist es günstig, wenn die Eindringtiefe D möglichst groß ist, so dass der Wasserstoff H in mehrere Silizium enthaltende Schichten 4b eindringen kann, um eine gleichzeitige Ablösung einer großen Anzahl von Schichten 4a, 4b in einem einzigen Ablöseschritt zu ermöglichen.
Um dies zu erreichen, sollte die kinetische Energie des aktivierten Wasserstoffs H beim Auftreffen auf die Beschichtung 3 bei mehr als 300 eV, bevorzugt bei mehr als 500 eV, insbesondere bei mehr als 800 eV liegen. Derart hohe kinetische Energien können durch eine geeignete Dimensionierung der Gasdüse 9 bzw. deren Düsenöffnung und/oder durch Einstellen des Drucks eines (nicht gezeigten) Gas-Reservoirs erreicht werden, in dem der molekulare Wasserstoff H₂ gelagert wird, bevor er über eine (nicht gezeigte) Zuführungsleitung der Gasdüse 9 zugeführt wird. Alternativ oder zusätzlich können die aktivierten bzw. ionisierten Wasserstoff-Teilchen H in einem elektomagnetischen, speziell in einem (statischen) elektrischen Feld beschleunigt werden.
Wie in 2 zu erkennen ist, verläuft der Ablöseprozess der Beschichtung nicht homogen, d. h. in manchen Teilbereichen der Beschichtung 3 ist dieser weiter fortgeschritten als in anderen. Um die Schichtablösung zu beschleunigen, ist es daher günstig, nach einer ersten, homogenen Wasserstoff-Behandlung den aktivierten Wasserstoff H gezielt auf die Teilbereiche der Oberfläche 3a der Beschichtung 3 zu richten, in denen der Ablösevorgang weniger weit fortgeschritten ist bzw. in dem sich noch keine Blasen gebildet haben. Wie in 2 gezeigt ist, kann hierzu mittels einer Kamera 11 die Oberseite 3 der Beschichtung beobachtet und anhand des Kamerabildes können diejenigen Bereiche, in denen sich noch keine Blasen gebildet haben, identifiziert werden. Die Gasdüse 9 kann dann gezielt auf diejenigen Teilbereiche gerichtet werden, in denen sich noch keine Blasen gebildet haben, und zwar indem der Winkel α und/oder die Position P des Gasstrahls 8 geeignet eingestellt werden. Zu diesem Zweck kann eine nicht gezeigte Steuer- bzw. Regeleinrichtung mit der Gasdüse 9 bzw. mit der Kamera 10 in signaltechnischer Verbindung stehen.
Nach dem vollständigen Ablösen mehrerer Schichten 4a, 4b, 5 können deren ggf. auf der Oberfläche verbleibenden Reste von der Beschichtung 3 entfernt werden, z. B. indem diese mittels des Gasstrahls 9 oder eines weiteren (nicht gezeigten) Inert-Gasstrahls weggeblasen werden, bevor in einem weiteren Schritt eine Behandlung des noch verbliebenen Teils der Beschichtung 3 erfolgen kann. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel wird das Ablösen von Schichten 4a, 4b, 5 bei der Eindringtiefe D an einer inerten Zwischenschicht 4c gestoppt, d. h. an einer Schicht, welche für die Wasserstoffbehandlung weitgehend stabil ist. Im vorliegenden Beispiel besteht die Zwischenschicht 4c aus einem metallischen Material, z. B. aus Molybdän, Ruthenium, Platin oder Aluminium. Auf die Oberfläche der Zwischenschicht 4c können (ggf. nach einem Glättungs- bzw. Polierschritt) zusätzliche Schichten einer Mehrlagen-Beschichtung aufgebracht werden.
Eine andere Möglichkeit, um Wasserstoff in mindestens eine Silizium enthaltende Schicht 4b der Mehrlagen-Beschichtung 3 einzubringen ist in 1b gezeigt. Dort ist der EUV-Spiegel 1 zum Ablösen von mindestens einer Silizium enthaltenden Schicht 4b in einer Wasserstoff-Atmosphäre 11 mit molekularem Wasserstoff H₂ mit einem Wasserstoff-Partialdruck p von mehr als 0,01 mbar, günstiger Weise von mehr als 0,1 mbar, insbesondere von mehr als 1 mbar eingebracht. Hierbei hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Temperatur T des Substrats 2 des EUV-Spiegels 1 in der Wasserstoff-Atmosphäre 11 zwischen ca. 30°C und 200°C, bevorzugt zwischen 50°C und 100°C liegt, einerseits um die kinetische Energie des Wasserstoffs H₂ zu erhöhen, andererseits um den Prozess der Ablösung innerhalb der Silizium enthaltenden Schicht 4b zu verbessern.
Es versteht sich, dass bei der in 1b gezeigten Behandlung der Mehrlagen-Beschichtung 3 der in der Wasserstoff-Atmosphäre 11 vorhandene molekulare Wasserstoff H₂ auch aktiviert werden kann. Ebenso kann auch die in 1a gezeigte Behandlung der Mehrlagen-Beschichtung 3 bei erhöhten Temperaturen und/oder in einer Wasserstoff-Atmosphäre mit hohen Wasserstoff-Partialdrücken vorgenommen werden. Auch hat es sich als günstig erwiesen, für die Behandlung der Mehrlagen-Beschichtung 3 ein Wasserstoff-Plasma in der Wasserstoff-Atmosphäre 11 zu erzeugen. Zur Anregung des Plasmas kann beispielsweise ein Plasma-Generator mit einer Elektrode 12 in die Wasserstoff-Atmosphäre 11 eingebracht werden, wobei zwischen die Elektrode 12 und der Mehrlagen-Beschichtung 3 eine Spannung V angelegt wird, um ein elektrisches Feld zu erzeugen. Die elektrische Kontaktierung erfolgt hierbei günstiger Weise am Rand der Mehrlagen-Beschichtung. Es versteht sich, dass die Spannung V sowie weitere Parameter des Plasmas (Plasmatemperatur, Plasmadichte, etc.) so gewählt werden sollten, dass das Einbringen von Wasserstoff H in die Mehrlagen-Beschichtung 3 begünstigt wird.
3 zeigt das Substrat 2 nach dem vollständigen Ablösen der Mehrlagen-Beschichtung. Sofern dessen Oberfläche 2a nicht die gewünschte Oberflächengüte aufweist, die typischer Weise bei weniger als 0,5 oder bevorzugt kleiner 0,2 nm rms in einem Ortsfrequenzbereich zwischen 1 mm und 100 mm liegen sollte, kann die Oberfläche 2a in einem (nicht gezeigten) mechanischen Politurschritt geglättet werden. Da das Entfernen der Mehrlagen-Beschichtung 3 durch Ablösen der Schichten 4a, 4b, 5 jedoch nur einen geringen Einfluss auf die Oberflächenrauhigkeit des Substrats 2 hat, ist eine solche Nachpolitur nur in Ausnahmefällen erforderlich, d. h. auf das Substrat 2 kann nach dem Ablösen der Mehrlagen-Beschichtung 3 in der Regel unmittelbar eine neue Mehrlagen-Beschichtung aufgebracht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/059614 A1 [0013]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Hydrogen blistering of silicon: Progress in fundamental understanding”, von B. Terreault, physica status solidi (a) 204, No. 7, 2129–2184 (2007) [0008]

Claims

Verfahren zum Entfernen von Schichten (4a, 4b, 5) einer EUV-Strahlung reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung (3) von einem Substrat (2) eines EUV-Spiegels (1), umfassend: a) Einbringen von Wasserstoff (H) in mindestens eine Silizium enthaltende Schicht (4b) der Beschichtung (3) zum Ablösen der mindestens einen, bevorzugt mehrerer Schichten (4a, 4b, 5) der Beschichtung (3).
Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend: Wiederholen von Schritt a), bis die Mehrlagen-Beschichtung (3) bis zum Substrat (2) oder bis zu einer für den Wasserstoff (H) inerten Zwischenschicht (4c) abgelöst ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zum Einbringen von Wasserstoff die Oberseite (3a) der Beschichtung (3) einem Wasserstoff enthaltenden Gas oder Gasplasma ausgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Gas oder Gasplasma aktivierten Wasserstoff (H) enthält, insbesondere in Form von Wasserstoff-Ionen, Wasserstoffmolekül-Ionen, Wasserstoff-Radikalen und/oder Wasserstoff in einem angeregten Elektronenzustand.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei dem das Wasserstoff (H) enthaltende Gas in Form eines Gasstrahls (8) auf die Oberfläche (3a) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem ein Winkel (α), unter dem der Gasstrahl (8) auf die Oberfläche (3a) auftrifft und/oder eine Position (P), an welcher der Gasstrahl (8) auf die Oberfläche (3a) auftrifft, in Abhängigkeit von einem ortsabhängigen Fortschritt beim Ablösen der mindestens einen Schicht (4b) gewählt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem eine Flussrate des Gasstrahls (6) bei mehr als 10¹³ at/cm²s, bevorzugt bei mehr als 10¹⁴ at/cm²s liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem die kinetische Energie des Wasserstoffs (H) beim Auftreffen auf die Beschichtung (3) bei mehr als 300 eV, bevorzugt bei mehr als 500 eV, insbesondere bei mehr als 800 eV liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei dem der EUV-Spiegel (1) zum Ablösen der mindestens einer Schicht (4a, 4b, 5) in einer Wasserstoff-Atmosphäre (H₂) mit einem Wasserstoff-Partialdruck von mehr als 0,01 mbar, bevorzugt von mehr als 0,1 mbar, insbesondere von mehr als 1 mbar eingebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der EUV-Spiegel (1) beim Ablösen der mindestens einen Schicht (4a, 4b, 5) in einer Fassung (7) aufgenommen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der EUV-Spiegel (1) zum Ablösen der mindestens einen Schicht (4a, 4b, 5) auf eine Temperatur zwischen ca. 30°C und 200°C, bevorzugt zwischen 50°C und 100°C aufgeheizt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: Polieren der Oberfläche (2a) des Substrats (2) nach dem vollständigen Ablösen der Beschichtung (3).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: in einem Schritt a) vorausgehenden Schritt: Aufbringen der EUV-Strahlung reflektierenden Mehrlagen-Beschichtung (3) auf das Substrat (2), wobei mindestens eine inerte Zwischenschicht (4c) in die Mehrlagen-Beschichtung (3) eingebracht wird.