Bezugnahme auf verwandte Anmeldung

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE DE 102022210514.1 vom 5. Oktober 2022, deren gesamter Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer fluoridischen Schutzbeschichtung zum Schutz einer metallischen Reflexionsschicht eines reflektiven optischen Elements für den VUV- Wellenlängenbereich. Die Erfindung betrifft auch ein reflektives optisches Element zum Einsatz im VUV-Wellenlängenbereich mit einer fluoridischen Schutzbeschichtung, die mittels dieses Verfahrens hergestellt wurde, sowie eine optische Anordnung für den VUV-Wellenlängenbereich, die mindestens ein solches reflektives optisches Element aufweist.

Unter dem VUV-Wellenlängenbereich wird in dieser Anmeldung der Wellenlängenbereich elektromagnetischer Strahlung zwischen 115 nm und 190 nm verstanden. Der VUV-Wellenlängenbereich ist insbesondere für die Mikrolithographie von Bedeutung. So wird Strahlung im VUV-Wellenlängenbereich z.B. in Projektionsbelichtungsanlagen und Wafer- oder Maskeninspektionsanlagen eingesetzt.

In solchen Anlagen kommen häufig reflektive optische Elemente zum Einsatz, die eine metallische Reflexionsschicht und eine fluoridische Schutzbeschichtung aufweisen. Um einen hohen Reflexionsgrad zu erzielen, werden insbesondere metallische Reflexionsschichten aus Aluminium eingesetzt, die typischerweise mittels physikalischer Gasphasenabscheidung, insbesondere mittels Elektronenstrahlverdampfens, hergestellt werden. Das Aluminium wird dabei typischerweise auf einem unbeheizten Substrat abgeschieden, da sich höhere Temperaturen nachteilig auf die Reflektivität auswirken.

Fluoridische Schutzbeschichtungen sind zumindest teilweise, insbesondere vollständig aus Fluoriden gebildet. Fluoride haben im Gegensatz zu Oxiden den Vorteil, im VUV-Wellenlängenbereich hinreichend transparent zu sein. Die fluoridische Schutzbeschichtung kann insbesondere dazu dienen, die darunterliegende metallische Reflexionsschicht vor Oxidation zu schützen. Beispielsweise kann mit einer fluoridischen Schutzbeschichtung der Bildung einer nativen Oxidschicht, die aufgrund der der hohen Extinktion von Aluminiumoxid im VUV-Wellenlängenbereich zu erheblichen Reflektivitätsverlusten führt, auf einer metallischen Reflexionsschicht aus Aluminium entgegengewirkt werden.

Beispielsweise wird in der WO 2006/053705 A1 für den Schutz gegen Degradation einer reflektierenden Metallschicht aus Aluminium, die zur Reflexion von für Wellenlängen zwischen 120 nm und 260 nm dient, der Einsatz einer Schutzschicht aus Chiolith beschrieben. Ferner werden in der DE 10 2018 211 499 A1 ein reflektives optisches Element mit einem Substrat, einer Metallschicht, einer auf der Metallschicht aufgebrachten Metallfluoridlage und einer auf letztere aufgebrachten Oxidlage, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung offenbart.

Fluoridschichten werden typischerweise mittels physikalischer Gasphasenabscheidung („physical vapor deposition“, PVD) abgeschieden. Zu diesen Verfahren zählt insbesondere das thermische Verdampfen, das Elektronen- strahlverdampfen (ESV) und das lonenstrahlsputtern (IBS, „ion beam sputtering“). Die Abscheidung erfolgt dabei typischerweise bei erhöhten Temperaturen, insbesondere kann das Substrat beheizt werden, um eine möglichst dichte Schutzbeschichtung mit möglichst geringer Absorption zu erhalten. Allerdings führt das Heizen einer ungeschützten Aluminiumschicht zu starken Reflektivitätsverlusten, die insbesondere durch die Bildung einer im VUV-Wellenlängenbereich stark absorbierenden nativen Aluminiumoxid-Schicht und möglicherweise Kontamination bedingt sind.

Ein Verfahren zur Herstellung von mit MgF2 geschützten Al-Spiegeln, das dieses Problem teilweise löst, wird in der US 2017/0031067 A1 und dem Artikel „Enhanced MgF2 and LiF Over-Coated AI Mirrors for FUV Space Astronomy“ von M. A. Quijada et al., Proc. SPIE 8450, Modern Technologies in Space- and Ground-based Telescopes and Instrumentation II, 84502H (2012), offenbart. Das dort beschriebene Verfahren besteht aus drei Schritten: Zunächst wird bei Raumtemperatur ein Substrat mit Aluminium in der vorgesehenen Dicke beschichtet. So schnell wie möglich wird danach die Aluminiumschicht bei Raumtemperatur mit einer 4 nm bis 5 nm dünnen MgF2-Schicht beschichtet, um das Aluminium vor Oxidation und Kontamination zu schützen. Schließlich wird das Substrat aufgeheizt und auf der dünnen MgF2-Schicht zusätzlich MgF2 bis zur vorgesehenen Dicke abgeschieden.

Allerdings kann auch mit dieser Vorgehensweise die Bildung einer Oxidschicht nicht vollständig vermieden werden, was sich beispielhaft aus folgender Betrachtung ergibt: Kommerzielle PVD-Beschichtungskammern ohne Schleuse (typischerweise als „Loadlock“ bezeichnet) werden im Allgemeinen im Hochvakuum betrieben. Der Restgasdruck vor der Beschichtung liegt dabei zwischen 10 ^-3 mbar und 10 ^-8 mbar, typischerweise zwischen ca. 10 ^-6 mbar und 10 ^-7 mbar. Nach dem Adsorptionsmodell von Langmuir liegt die Zeitspanne, in der es zur Bildung einer Monolage Adsorbate auf der Schicht kommt, bei einem Restgasdruck im Bereich 10 ^-6 mbar bis 10 ^-7 mbar im einstelligen Sekundenbereich. Selbst bei diesen geringen Drücken bildet sich eine Monolage Adsorbate also sehr schnell. Diese Adsorbate (H2O und O2) oxidieren die Aluminiumschicht, was trotz kalter Schutzschicht zu einem signifikanten Reflektivitätsverlust führt.

Aus dem Stand der Technik ist ferner eine Reihe weiterer Verfahren zur Herstellung von Fluoridschichten bzw. von optischen Elementen mit Fluoridschichten bekannt.

Beispielsweise offenbart die DE 10 2005 017 742 A1 ein Verfahren zur Beschichtung eines Substrates durch plasmaunterstütztes Abscheiden eines Beschichtungsmaterials, beispielsweise eines Fluoridmaterials. Das Plasma enthält Ionen, deren Wirk-Ionenenergie relativ klein ist, während die Wirkenergie pro Molekül relativ groß ist, was zu einer geringen Absorption und Kontamination einer abgeschiedenen Schicht bei gleichzeitig hoher Packungsdichte führen soll.

Die DE 102020208 044 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements, beispielsweise eines Spiegels, Fensters oder Strahlteilers, für den VUV-Wellenlängenbereich mit einer Beschichtung mit einer Fluorfänger- Schicht, die auf eine Fluoridschicht aufgebracht sein kann. Zweck der Fluorfängerschicht ist es, die Degradation der Fluoridschicht zu unterbinden, womit eine höhere Lebensdauer des optischen Elements einhergeht. Der zugrundeliegende Mechanismus ist eine signifikante Reduktion der Mobilität interstitieller Fluoratome durch sogenannte Fluorfänger in der Fluorfängerschicht.

Weitere Varianten der physikalischen Gasphasenabscheidung von Fluoridschichten sind außerdem in der US2013/0122252 A1 , der JP11172421 A und der JP2003193231 A2 beschrieben. Neben Verfahren zur Herstellung von Fluoridschichten bzw. von optischen Elementen mit Fluoridschichten wird im Stand der Technik auch die Nachbehandlung von Fluoridschichten vorgeschlagen. Nachbehandlung bedeutet, dass die Behandlung nach Abschluss der Abscheidung der Fluoridschichten erfolgt. Die Nachbehandlung dient typischerweise dazu, die Absorption der Fluoridschichten und deren Degradation zu reduzieren.

Beispielsweise beschreibt die US 2004/0006249 A1 ein Verfahren zur Nachfluorierung von Fluoridschichten. Die Fluoridschicht wird dabei gasförmigem Fluor ausgesetzt, wobei die Temperatur zwischen 10°C und 150°C und die Fluor-Konzentration zwischen 1000 ppm und 100% liegt. In Folge der Nachbehandlung nähert sich die Zusammensetzung der Fluoridschicht dem stöchiometrischen Verhältnis an.

Auch die DE 10 2021 200490 A1 beschreibt eine Nachbehandlung einer Metallfluoridschicht mittels Bestrahlens, wobei elektromagnetische Strahlung mit mindestens einer Wellenlänge von weniger als 300 nm eingesetzt wird. Die Metallfluoridschicht ist auf einer Metallschicht eines reflektierenden optischen Elements für den Einsatz im VUV-Wellenlängenbereich aufgebracht. Durch das Bestrahlen wird eine Passivierung der Metallfluoridschicht erzielt, die einer Degradation der Metallschicht entgegenwirkt. Bei der passivierenden Schutzschicht handelt es sich allerdings typischerweise um eine Oxidschicht, was zu den oben beschriebenen Nachteilen führt.

Schließlich wird im Stand der Technik vorgeschlagen, unterstützend bei der Abscheidung von Schichten, zur Nanostrukturierung oder zur Bestrahlung von optischen Elementen im Betrieb einer Mikrolithographieanlage UV-Licht einzusetzen. So wird in der US 7 798 096 B2 die Verwendung von UV-Licht zur Unterstützung der Abscheidung von High-k-Dielektrika mit guter Schichtqualität mittels chemischer Gasphasenabscheidung oder Atomlagenabscheidung beschrieben. Das UV-Licht wird dabei dazu genutzt, das Prozessgas anzuregen oder zu ionisieren und darüber Oberflächenreaktionen während der Abscheidung zu initiieren oder zu verstärken.

Die DE 102018221 190 A1 offenbart ferner die Nanostrukturierung eines Substrats zur Transmission von Strahlung im FUVA/UV-Wellenlängenbereich durch das Einbringen eines Energieeintrags, z.B. durch Bestrahlung mit UVA/UV-Strahlung. Das Substrat ist dabei kristallin, beispielsweise handelt es sich bei dem Substrat um einen MgF2-Einkristall. Durch die Bestrahlung kann die Oberfläche des MgF2-Einkristalls so reorganisiert werden, dass eine Antireflexwirkung auftritt.

Aus der DE 10 2021 201 477 A1 ist des Weiteren ein Verfahren zum Betrieb einer optischen Anordnung für die Mikrolithographie bekannt, die ein optisches Element mit einer Fluoridbeschichtung oder aus einem Fluoridsubstrat aufweist. Das optische Element wird dabei zur Ausheilung von Fehlstellen des Fluorids im Betrieb mit UV-Licht mit Wellenlängen bestrahlt, die größer sind als die Wellenlänge von Arbeitslicht der optischen Anordnung, die kleiner oder gleich 300 nm ist.

Aufgabe der Erfindung

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer fluoridischen Schutzbeschichtung zum Schutz einer metallischen Reflexionsschicht eines reflektiven optischen Elements für den VUV- Wellenlängenbereich bereitzustellen, das zu einem möglichst hohen Reflexionsgrad des reflektiven optischen Elements im VUV- Wellenlängenbereich führt. Gegenstand der Erfindung

Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer fluoridischen Schutzbeschichtung zum Schutz einer metallischen Reflexionsschicht eines reflektiven optischen Elements für den VUV-Wellenlängenbereich, umfassend den Schritt: Bestrahlen einer nativen Oxidschicht der metallischen Reflexionsschicht mit UVA/UV-Strahlung in Gegenwart eines Fluorierungswirkstoffs zum Umwandeln der nativen Oxidschicht in eine Fluoridschicht der fluoridischen Schutzbeschichtung.

Im Sinne dieser Anmeldung bezeichnet UVA/UV-Strahlung elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 115 nm und 350 nm. Bevorzugt erfolgt das Bestrahlen der nativen Oxidschicht in Gegenwart des Fluorierungswirkstoffs mit VUV-Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 115 nm und 190 nm (s.o.).

Bei dem Fluorierungswirkstoff handelt es sich um einen bevorzugt gasförmigen Stoff, der in Folge der Bestrahlung mit UV/VUV-Strahlung molekulares und/oder atomares, insbesondere auch ionisiertes und/oder angeregtes, Fluor (nachfolgend zusammenfassend als Fluorspezies bezeichnet) bildet. Die so gebildeten Fluorspezies substituieren Sauerstoffmoleküle in der nativen Oxidschicht und führen damit zur Umwandlung der nativen Oxidschicht in die Fluoridschicht. Die Bildung der nativen Oxidschicht wird also nicht wie in dem im oben zitierten Artikel von A. Quijada et al. beschriebenen Verfahren minimiert, sondern die native Oxidschicht wird in die Fluoridschicht umgewandelt.

Neben der Photodissoziation des Fluorierungswirkstoffs kann die UV/VUV- Strahlung auch zur Bereitstellung von Aktivierungsenergie für den Fluorierungsprozess, d.h. die Fluorierung der nativen Oxidschicht, dienen. Das Spektrum der UV/VUV-Strahlung ist bevorzugt an die Aktivierungsenergie des Fluorierungsprozesses angepasst.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt insbesondere zu einem deutlich erhöhten Reflexionsgrad des reflektiven optischen Elements im VUV- Wellenlängenbereich. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass die native Oxidschicht, welche im VUV-Wellenlängenbereich eine hohe Absorption aufweist, in die Fluoridschicht umgewandelt wird, die deutlich weniger stark absorbiert.

Mit dem erhöhten Reflexionsgrad einher geht eine signifikant erhöhte Systemtransmission von optischen Anordnungen für den VUV- Wellenlängenbereich mit mindestens einem reflektiven optischen Element mit einer derartigen fluoridischen Schutzbeschichtung, was beispielsweise im Fall von VUV-Mikrolithographieanlagen zu einem höheren Durchsatz führt.

Des Weiteren ist durch die geringere Absorption die thermische Last, d.h. Aufheizung der optischen Elemente im Betrieb (auch als „Lensheating“ bezeichnet) deutlich reduziert. Damit verbunden ist zum einen eine Reduktion der durch Lensheating bedingten Abbildungsfehler. Ferner geht mit dem reduzierten Lensheating eine Verlängerung der Lebensdauer der reflektiven optischen Elemente einher, da thermisch aktivierte Prozesse, welche die Degradation der optischen Elemente antreiben, langsamer ablaufen. Dazu zählen insbesondere Diffusionsprozesse mit Arrhenius-artiger Aktivierung, d.h. D oc exp -E _B /k _B T), wobei D die Diffusionskonstante, E _D die Aktivierungsenergie für Diffusion, k _B die Boltzmann-Konstante und T die Temperatur ist. Derartige Diffusionsprozesse können beispielsweise die Aufrauhung der metallischen Reflexionsschicht erhöhen, was zu höheren Streulichtverlusten führt. Ein Austausch der reflektiven optischen Elemente kann also gegenüber dem Stand der Technik in verringerter Frequenz vorgenommen werden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Fluoridschicht eine höhere Dichte im Vergleich zu einer bei Raumtemperatur abgeschiedenen Fluoridschicht, insbesondere im Vergleich zu der in dem eingangs zitierten Artikel von A. Quijada et al. beschriebenen, bei Raumtemperatur abgeschiedenen MgF2-Schicht, aufweist. Dies kann insbesondere eine Folge der Erhöhung der Mobilität der Atome durch die UVA/UV-Strahlung sein.

In einer Variante dieses Verfahrens weist die UVA/UV-Strahlung zur Photodissoziation des Fluorierungswirkstoffs einen ersten Spektralbereich auf, der mindestens eine Wellenlänge umfasst, deren Energie, E _ph , mindestens so groß ist wie die Dissoziationsenergie, E _diss , des Fluorierungswirkstoffs. Die Dissoziationsenergie, E _diss , bezeichnet hierbei diejenige Energie, die erforderlich ist, um die chemische Bindung des Fluorierungswerkstoffs mittels elektromagnetischer Strahlung (Licht) zu spalten.

Bevorzugt umfasst der erste Spektralbereich größtenteils, besonders bevorzugt ausschließlich, Wellenlängen, deren Energie, E _ph , mindestens so groß ist wie die Dissoziationsenergie, E _diss , des Fluorierungswirkstoffs. In diesem Fall gilt für sämtliche Photonen des ersten Spektralbereichs die Relation

^diss — ^ph-

Es kann ferner günstig sein, den ersten Spektralbereich hin zu größeren Energien in der Art einzuschränken, dass potentiell negative und/oder konkurrierende Effekte unterdrückt oder in ihrer Rate reduziert werden. Es wird also bevorzugt E _UP kleiner gewählt als eine Schwellenenergie, ab der negative und/oder konkurrierende Effekte verstärkt oder überhaupt erst auftreten, wobei E _UP die größte Energie des ersten Spektralbereichs ist, also E _ph < E _UP gilt. Beispiele für solche negativen und/oder konkurrierenden Effekte sind die Absorption von Licht im Festkörper und die Photodissoziation von potentiell oxidierenden Spezies (z.B. O2 und H2O) in der Gasphase.

In einer Weiterbildung dieser Variante ist die größte Energie, EUP, des ersten Spektralbereichs höchstens 100 %, bevorzugt höchstens 50 %, größer als die Dissoziationsenergie, E _diss , des Fluorierungswirkstoffs.

In einer weiteren Variante dieses Verfahrens ist die größte Energie, EUP, des ersten Spektralbereichs höchstens so groß wie die Bandlücken-Energie, EG, der sich bildenden Fluoridschicht, bevorzugt höchstens so groß wie 75 % der Bandlücken-Energie, EG, der sich bildenden Fluoridschicht. Dies reduziert die Photoabsorption in der Fluoridschicht und damit potentiell die Bildung von Punktdefekten (z.B. F-Zentren).

Zur Reduktion der Photodissoziation von potentiell oxidierenden Spezies (z.B. O2 und H2O) in der Gasphase ist es ferner vorteilhaft, den ersten Spektralbereich hin zu kleineren und größeren Energien in der Art einzuschränken, dass die effektive Rate zur Bildung von potentiell fluorierenden Spezies r _fluorierend , wie z.B. F, F2, F; F* oder HF größer ist als die Rate von potentiell oxidierenden Spezies r _oxidierend wie z.B. O, O2, O*, O OH* und OH-:

^fluorierend ^oxidierend-

In einer weiteren Variante dieses Verfahrens weist die die UV/VUV-Strahlung einen zweiten Spektralbereich zur Mobilisierung von Atomen an der Oberfläche und/oder im Volumen (d.h. an den Korngrenzen und/oder im Kornvolumen) der sich bildenden Fluoridschicht auf, wobei der zweite Spektralbereich in einem Energiebereich zwischen 75% und 100%, bevorzugt zwischen 80% und 95% einer Bandlücken-Energie der Fluoridschicht liegt. Durch UV/VUV-Strahlung nahe der Bandkante des entsprechenden Fluorids können Oberflächenatome beziehungsweise Atome im Volumen mobilisiert werden, ohne dass diese desorbiert werden, wie dies beispielsweise in der eingangs zitierten DE 10 2018221 190 A1 beschrieben ist. Diese erhöhte Mobilität kann dazu beitragen, eine dichte und glatte Fluoridschicht zu erzeugen.

Bei einer weiteren Variante weist die UVA/UV-Strahlung oder weitere elektromagnetische Strahlung, mit welcher die sich bildende Fluoridschicht zusätzlich bestrahlt wird, einen Spektralbereich zur Ausheilung mindestens eines Kristalldefekts der sich bildenden Fluoridschicht auf, der mit einem Absorptionsbereich des mindestens einen Kristalldefekts zumindest teilweise überlappt, wobei der Spektralbereich bevorzugt eine Absorptionsenergie des Kristalldefekts umfasst, wobei besonders bevorzugt eine mittlere Energie des Spektralbereichs um nicht mehr als 0,5 eV, insbesondere um nicht mehr als 0,25 eV, von der Absorptionsenergie des Kristalldefekts abweicht. Die Bestrahlung zur Ausheilung des mindestens einen Kristalldefekts kann während der Umwandlung der nativen Oxidschicht in die Fluoridschicht oder nach der Umwandlung erfolgen.

Ein potenzielles Problem der Bestrahlung mit VUV-Strahlung ist, dass diese über Ein-Photonen-Prozesse Kristalldefekte, insbesondere F-/H-Zentrums- Defektpaare, im Fluorid verursachen kann. Mittels der Bestrahlung in einem Spektralbereich, der zumindest teilweise mit dem Absorptionsbereich überlappt, können diese Kristalldefekte ausgeheilt werden.

Unter der Absorptionsenergie des Kristalldefekts wird diejenige Energie bzw. Wellenlänge verstanden, bei welcher der Absorptionskoeffizient des Kristalldefekts ein Maximum aufweist. Unter dem Absorptionsbereich des Kristalldefekts wird ein Bereich verstanden, in dem der Absorptionskoeffizient größer ist als ein Hundertstel des Werts am Maximum des Absorptionskoeffizienten. Nachfolgend werden beispielhaft die Absorptionsenergien von Kristalldefekten von mehreren für die vorliegenden Anwendungen relevanten Fluoriden angegeben: MgF2: 260 nm (4,77 eV), AIF3: 190 nm (6,53 eV), 170 nm (7,29 eV), LaF ₃ : 459 nm (2,7 eV), 564 nm (2,2 eV), 729 nm (1 ,7 eV).

In einer weiteren Variante dieses Verfahrens handelt es sich bei der metallischen Reflexionsschicht um eine Aluminium-Schicht. In diesem Fall ist die Fluoridschicht insbesondere aus AIF3 gebildet. AIF3 hat den Vorteil, dass es typischerweise sehr glatte Schichten bildet, da es im Allgemeinen in einer röntgenamorphen Struktur vorliegt. Zudem weist die Aluminium-Schicht im VUV-Wellenlängenbereich eine hohe Reflektivität auf.

In einer weiteren Variante dieses Verfahrens wird das Bestrahlen der nativen Oxidschicht in einer Schutzgasatmosphäre, bevorzugt im Vakuum, durchgeführt. Das Schutzgas ist bevorzugt transparent für elektromagnetische Strahlung im UVA/UV-Wellenlängenbereich. Ferner sind Schutzgase zu bevorzugen, die reaktionsarm gegenüber optisch relevanten Oxiden und Fluoriden sind. Insbesondere als Schutzgas geeignet sind Inertgase in Form der leichten Edelgase, Helium, Neon und Argon, wobei letzteres besonders gut geeignet ist. Auch Mischungen von Edelgasen, insbesondere der genannten Edelgase, können als Schutzgas eingesetzt werden. Das Bestrahlen der nativen Oxidschicht wird typischerweise in einer Prozesskammer durchgeführt, in deren Innenraum die Schutzgasatmosphäre herrscht. Die Schutzgasatmosphäre kann erzeugt werden, indem der Fluorierungswirkstoff in einem Trägergas in Form eines Schutzgases, typischerweise in Form eines Inertgases, in den evakuierten Innenraum der Prozesskammer eingebracht (zudosiert) wird. Alternativ kann das Bestrahlen in einer Prozesskammer erfolgen, in deren Innenraum eine Schutzgasatmosphäre bei höherem Druck, z.B. bei Atmosphärendruck, herrscht. In diesem Fall wird der Fluorierungswirkstoff zusätzlich in den Innenraum der Prozesskammer bei bestehendem Atmosphärendruck eingebracht.

In einer weiteren Variante dieses Verfahrens umfasst der Fluorierungswirkstoff mindestens einen Stoff aus der Gruppe: F2, HF, XeF2, NF3, CF4, SFe.

In einer weiteren Variante dieses Verfahrens liegt der Partialdruck des Fluorierungswirkstoffs während des Bestrahlens der nativen Oxidschicht zwischen 10 ^-8 mbar und 10 mbar, bevorzugt zwischen 10 ^-6 mbar und 10 ^-1 mbar.

In einer weiteren Variante dieses Verfahrens wird der Partialdruck des Fluorierungswirkstoffs während des Bestrahlens der nativen Oxidschicht auf einen Sollwert geregelt.

In einer weiteren Variante umfasst das Verfahren zusätzlich den Schritt: Abscheiden einer weiteren Fluoridschicht der fluoridischen Schutzbeschichtung auf der Fluoridschicht. Die Abscheidung der weiteren Fluoridschicht erfolgt nach Abschluss der Umwandlung der nativen Oxidschicht in die Fluoridschicht. Die Abscheidung der weiteren Fluoridschicht kann insbesondere mittels physikalischer Gasphasenabscheidung erfolgen.

Wie oben ausgeführt wurde, ist die Fluoridschicht, die aus dem Bestrahlen der nativen Oxidschicht mit UVA/UV-Strahlung in Gegenwart des Fluorierungswirkstoffs resultiert, besonders dicht und glatt. Beide Aspekte, die erhöhte Dichte und die geringe Rauigkeit, fördern das Aufwachsen der weiteren Fluoridschicht. Insbesondere ist die weitere Fluoridschicht dadurch ebenfalls besonders dicht und glatt.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein reflektives optisches Element zum Einsatz im VUV-Wellenlängenbereich, umfassend eine fluoridische Schutzbeschichtung, die mittels des oben beschriebenen Verfahrens hergestellt ist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine optische Anordnung für den VUV- Wellenlängenbereich, insbesondere eine VUV-Lithographieanlage oder ein Wafer-Inspektionssystem, umfassend mindestens ein reflektives optisches Element wie oben beschrieben. Bei der optischen Anordnung kann es sich beispielsweise um ein (VUV-)Lithographiesystem, um ein Wafer- oder Maskeninspektionssystem, um ein Lasersystem, etc. handeln.

Schließlich betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung einer fluoridischen Schutzbeschichtung zum Schutz einer metallischen Reflexionsschicht eines reflektiven optischen Elements für den VUV-Wellenlängenbereich, umfassend: eine Prozesskammer, eine Zuführungseinrichtung zur Zuführung von Inertgas und eines Fluorierungswirkstoffs in die Prozesskammer, wobei die Innenseite der Prozesskammer beständig gegen den Fluorierungswirkstoff und seine Folgeprodukte ist, sowie eine UVA/UV-Strahlungsquelle zum Bestrahlen einer nativen Oxidschicht der metallischen Reflexionsschicht mit UVA/UV-Strahlung in Gegenwart des Fluorierungswirkstoffs zum Umwandeln der nativen Oxidschicht in eine Fluoridschicht der fluoridischen Schutzbeschichtung. Bezüglich der mit der Vorrichtung erzielten Vorteile sei auf die obigen Ausführungen in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren und seine Varianten verwiesen.

Die von der UVA/UV-Strahlungsquelle emittierte UV/VUV-Strahlung wird vom Fluorierungswirkstoff teilweise absorbiert. Die in der Folge durch Photodissoziation des Fluorierungswirkstoffs gebildeten Fluorspezies bewirken eine Umwandlung der nativen Oxidschicht in die Fluoridschicht. Daneben kann die UV/VUV-Strahlungsquelle auch zur Emission von UV/VUV-Strahlung zum Bereitstellen von Aktivierungsenergie für den Fluorierungsprozess und/oder zur UV/VUV-Strahlungs-getriebenen Mobilisierung von Atomen an der Oberfläche der sich bildenden Fluoridschicht dienen. Der Zweck der UV/VUV- Strahlungsquelle muss aber nicht notwendigerweise über die Photodissoziation des Fluorierungswirkstoffs hinausgehen. Auch kann für die Bereitstellung der Aktivierungsenergie und die Mobilisierung von Atomen eine oder jeweils eine weitere UVA/UV-Strahlungsquelle eingesetzt werden. Neben der UV/VUV- Strahlungsquelle weist die Vorrichtung also bevorzugt eine oder zwei weitere UV/VUV-Strahlungsquellen und/oder weitere Strahlungsquellen zur Erzeugung von weiterer elektromagnetischer Strahlung, z.B. zum Ausheilen von Kristalldefekten oder zum Bereitstellen der Aktivierungsenergie des Fluorierungsprozesses, auf.

Die Prozesskammer kann gasdicht verschlossen werden. Unter den Folgeprodukten des Fluorierungswirkstoffs werden die Fluorspezies und die daraus gebildeten chemischen Verbindungen (beispielsweise HF) verstanden. Die Beständigkeit ist insbesondere im dem Sinne zu verstehen, dass sich auf der Innenseite der Prozesskammer eine passivierende Schicht bildet. Insbesondere dürfen sich keine flüchtigen Fluorverbindungen bilden, die sich auf dem reflektiven optischen Element niederschlagen können. Entsprechend sollten die verwendeten Metalle frei von Cr und Ti sein. Die Prozesskammer kann insbesondere aus Monelstahl gefertigt sein.

Alternativ kann die Innenseite der Prozesskammer eine fluorbeständige Beschichtung aufweisen, um Korrosion zu verhindern. Eine solche Beschichtung wird bevorzugt mit einem Galvanikprozess aufgebracht. Als Materialien geeignet sind insbesondere NiP, Pt oder Ru/Rh Mischungen.

Die Zuführungseinrichtung ist bevorzugt ausgebildet, den Fluoridierungswirkstoff verdünnt in dem Inertgas in die Prozesskammer einzubringen. Ferner kann die Zuführungseinrichtung ein geeignetes Dosierventil, insbesondere ein Nadelventil oder einen Massenflussregler (MFC) umfassen, um den Partialdruck des Fluorierungswirkstoffs in der Prozesskammer auf einen gewünschten Wert einzustellen.

Bevorzugt umfasst die Vorrichtung außerdem einen Fluorgassensor (z.B. einen Restgasanalysator) und/oder einen dedizierten Sensor für den Fluoridierungswirkstoff. Die Vorrichtung kann ferner eine Regelungseinrichtung zur Regelung des Partialdrucks des Fluorierungswirkstoffs umfassen, wobei die Regelung bevorzugt mittels der Messwerte des Fluorgassensors und/oder des dedizierten Sensors für den Fluoridierungswirkstoff erfolgt.

Der Partialdruck des Fluorierungswirkstoffs kann damit zum einen mittelbar durch die Einstellung des Flusses eingestellt oder aber über einen Sensor und eine Regelungseinrichtung aktiv geregelt werden.

In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zusätzlich: mindestens eine Beschichtungsquelle zur Abscheidung der metallischen Reflexionsschicht und/oder einer weiteren Fluoridschicht der fluoridischen Schutzbeschichtung. Es ist günstig, wenn das Herstellen der fluoridischen Schutzbeschichtung und das Abscheiden der metallischen Reflexionsschicht in ein- und derselben Prozesskammer durchgeführt werden, da in diesem Fall kein Transport des Substrats erforderlich ist, auf dem die Abscheidung erfolgt.

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

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Herstellung einer Schutzbeschichtung aus MgF2 für einen Aluminium-Spiegel mittels eines aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens,

Fig. 2 den berechneten Reflexionsgrad von fluoridisch geschützten Aluminium-Spiegeln mit und ohne nativer Aluminiumoxidschicht in Abhängigkeit der Wellenlänge,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Herstellung einer fluoridischen Schutzbeschichtung zum Schutz einer metallischen Reflexionsschicht eines reflektiven optischen Elements für den VUV-Wellenlängenbereich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend die Bestrahlung einer nativen Oxidschicht der metallischen Reflexionsschicht mit VUV-Strahlung,

Fig. 4 eine schematische Illustration der für die Bestrahlung der nativen Oxidschicht beim Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders relevanten Absorptions- und Spektralbereiche,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer fluoridischen Schutzbeschichtung zum Schutz einer metallischen Reflexionsschicht eines reflektiven optischen Elements für den VUV-Wellenlängenbereich,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer optischen Anordnung für den VUV-Wellenlängenbereich in Form einer VUV-Lithographieanlage, sowie Fig. 7 eine schematische Darstellung einer optischen Anordnung für den VUV-Wellenlängenbereich in Form eines Wafer- Inspektionssystems.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Herstellung einer Schutzbeschichtung 1 aus MgF2 für einen Aluminium-Spiegel 2 mittels des in der eingangs zitierten US 2017/0031067 A1 und in dem ebenso eingangs zitierten Artikel von M. A. Quijada et al. beschriebenen Verfahrens. Die dort offenbarte Schutzbeschichtung 1 umfasst eine erste MgF2-Schicht 3 und eine zweite MgF2-Schicht 4. In Fig. 1 dargestellt ist der Aluminium-Spiegel 2, der eine auf ein Substrat 5 aufgebrachte Aluminium-Schicht 6 umfasst, in vier Momentaufnahmen MS1, MS2, MS3, MS4, wobei jeweils nur ein kleiner Ausschnitt in der Umgebung der Oberfläche 7 der Aluminium-Schicht 6 gezeigt ist.

Die erste Momentaufnahme MS1 zeigt den Aluminium-Spiegel 2 nach dem Abscheiden der Aluminium-Schicht 6 auf dem Substrat 5 und vor Bildung einer nativen Oxidschicht 8.

In der zweiten Momentaufnahme MS2 ist das Abscheiden der ersten MgF2- Schicht 3 der Schutzbeschichtung 1 dargestellt, das so schnell wie möglich nach dem Abscheiden der Aluminium-Schicht 6 bei Raumtemperatur durchgeführt wird. Die Bildung der nativen Oxidschicht 8 kann damit allerdings nicht vollständig vermieden werden. Zudem handelt es sich bei der abgeschiedenen ersten MgF2-Schicht 3 typischerweise um eine poröse Schicht.

Die dritte Momentaufnahme MS3 zeigt den Aluminium-Spiegel 2 nach Abschluss der Abscheidung der ersten MgF2-Schicht 3. Die erste MgF2-Schicht 3 weist im gezeigten Beispiel eine Dicke von 4 nm bis 5 nm auf. In der vierten Momentaufnahme MS4 ist der Aluminium-Spiegel 2 nach Abschluss der Abscheidung der zweiten MgF2-Schicht 4 dargestellt. Das Substrat 5 wird für die Abscheidung dieser zweiten MgF2-Schicht 4 aufgeheizt. Die höhere Temperatur führt zu einer höheren Dichte der zweiten MgF2-Schicht 4.

Dass sich die Bildung der nativen Oxidschicht 8 nicht vollständig vermeiden lässt, liegt insbesondere daran, dass sich die native Oxidschicht 8 auch bei den relativ geringen Restgasdrücken in PVD-Beschichtungskammem bereits innerhalb weniger Sekunden bildet. Die Bildung der nativen Oxidschicht 8 führt zu einem Reflektivitätsverlust des Aluminium-Spiegels 2, wie nachfolgend anhand von Fig. 2 beschrieben wird.

In der Fig. 2 wird der berechnete Reflexionsgrad 9 eines fluoridisch geschützten Aluminium-Spiegels mit einer nativen Oxidschicht dem berechneten Reflexionsgrad 10 eines fluoridisch geschützten Aluminium-Spiegels ohne native Oxidschicht gegenübergestellt. Gezeigt ist jeweils die Abhängigkeit der Reflexionsgrade 9, 10 von der Wellenlänge. Die native Oxidschicht ist am Aluminium-Fluorid-Übergang angeordnet und weist eine Dicke von ca. 1 nm auf.

Aus den dargestellten Ergebnissen geht hervor, dass bereits eine native Oxidschicht mit einer relativ geringen Dicke von 1 nm zu einem Reflektivitätsverlust von bis zu 10 % im VUV-Wellenlängenbereich führt.

Die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Herstellung einer fluoridischen Schutzbeschichtung 11 zum Schutz einer metallischen Reflexionsschicht 12 eines reflektiven optischen Elements 13 für den VUV- Wellenlängenbereich mittels eines Verfahrens, welches den weiter oben beschriebenen Reflexionsverlust, der auf die native Oxidschicht 8 zurückzuführen ist, vermeidet. Dargestellt sind vier Momentaufnahmen M1, M2, M3, M4, wobei jeweils nur ein kleiner Ausschnitt in der Umgebung der Oberfläche 14 der metallischen Reflexionsschicht 12 gezeigt ist.

Die erste Momentaufnahme M1 zeigt das reflektive optische Element 13 mit der metallischen Reflexionsschicht 12 und einem Substrat 15 vor der Herstellung der fluoridischen Schutzbeschichtung 11. Eine native Oxidschicht 16 hat sich in dieser beispielhaften Darstellung hier noch nicht gebildet. Bei der metallischen Reflexionsschicht 12 handelt es sich im dargestellten Beispiel, aber nicht notwendigerweise, um eine Aluminium-Schicht.

Wenn die Beschichtungsverfahren zur Abscheidung der metallischen Reflexionsschicht 12 und der fluoridischen Schutzbeschichtung 11 nicht kompatibel sind, kann zur Herstellung der fluoridischen Schutzbeschichtung 11 das reflektive optische Element 13 in eine hier nicht dargestellte Prozesskammer überführt werden. Für den Fall, dass die Beschichtungsverfahren kompatibel sind, verbleibt das reflektive optische Element 13 typischerweise in der Beschichtungskammer, in der die metallische Reflexionsschicht 12 abgeschieden wird. In beiden Fällen wird, wie in der zweiten Momentaufnahme M2 gezeigt, die native Oxidschicht 16 der metallischen Reflexionsschicht 12 in Gegenwart eines Fluorierungswirkstoffs FW mit UVA/UV-Strahlung 17 bestrahlt. In Folge der Bestrahlung dissoziiert der Fluorierungswirkstoff FW und bildet Fluorspezies F,F2,F*. Die Fluorspezies F,F2,F* reagieren mit der nativen Oxidschicht 16 und es bildet sich dort eine Fluoridschicht 18, die Teil der fluoridischen Schutzbeschichtung 11 ist.

Beispielhaft handelt es sich bei dem Fluorierungswirkstoff FW um NF3, es kann sich dabei aber auch um einen anderen Stoff handeln, der über Photodissoziation die Fluorspezies F,F2,F* bereitstellen kann, insbesondere um mindestens einen Stoff aus der Gruppe, umfassend: F2, HF, XeF2, NF3, CF4 und SFe. Durch die Bestrahlung mit der UV/VUV-Strahlung 17 kommt es hier ferner beispielhaft, aber nicht notwendigerweise, zu einer Mobilisierung von Atomen an der Oberfläche 18‘ und im Volumen 18“ der sich bildenden Fluoridschicht 18.

Die dritte Momentaufnahme M3 zeigt das reflektive optische Element 13 nach dem Bestrahlen der nativen Oxidschicht 16. Durch die Bestrahlung mit UV/VUV-Strahlung 17 in Gegenwart des Fluorierungswirkstoffs FW wurde die native Oxidschicht 16 in eine Fluoridschicht 18 umgewandelt. Da es sich im dargestellten Beispiel bei der metallischen Reflexionsschicht 12 um eine Aluminium-Schicht handelt, ist die Fluoridschicht 18 hier beispielhaft vorwiegend aus AIF3 gebildet. Die Fluoridschicht 18 ist ferner besonders dicht und glatt.

Im dargestellten Beispiel, aber nicht notwendigerweise, wird in einem nachfolgenden Schritt eine weitere Fluoridschicht 19 der fluoridischen Schutzbeschichtung 11 auf der Fluoridschicht 18 abgeschieden.

In der vierten Momentaufnahme M4 ist das reflektive optische Element 13 nach dem Abscheiden der weiteren Fluoridschicht 19 der fluoridischen Schutzbeschichtung 11 dargestellt. Die weitere Fluoridschicht 19 ist hier beispielhaft, aber nicht notwendigerweise, aus AIF3 gebildet und wurde mittels physikalischer Gasphasenabscheidung abgeschieden, wobei das Substrat 15 beheizt wurde.

Die Fig. 4 illustriert die für die Bestrahlung der nativen Oxidschicht 16 mit der UV/VUV-Strahlung 17 in Gegenwart des Fluorierungswirkstoffs FW besonders relevanten Absorptions- und Spektralbereiche. Auf der Abszissenachse ist die Energie, auf der Ordinatenachse der Absorptionsquerschnitt aufgetragen. Schematisch dargestellt sind die Dissoziationsenergie Ediss des Fluorierungswirkstoffs FW, der Absorptionsquerschnitt 61 der sich bildenden Fluoridschicht 18, einschließlich eines Urbach-Tails 61 ‘, sowie der Absorptionsquerschnitt 65 eines Kristalldefekts der Fluoridschicht.

Die UV/VUV-Strahlung 17, mit welcher die native Oxidschicht 16 bestrahlt wird, weist zur Photodissoziation des Fluorierungswirkstoffs FW einen ersten Spektralbereich 62 auf. Der erste Spektralbereich 62 umfasst beispielhaft mindestens eine Wellenlänge, deren Energie E _P h mindestens so groß ist wie die Dissoziationsenergie Ediss des Fluorierungswirkstoffs FW.

Ferner ist die größte Energie EUP des ersten Spektralbereichs 62 hier beispielhaft, aber nicht notwendigerweise, weniger als 50 % größer als die Dissoziationsenergie Ediss des Fluorierungswirkstoffs FW (d.h. weniger als 1 ,5 x Ediss, vgl. Fig. 4). Dadurch werden potenziell negative und/oder konkurrierende Effekte unterdrückt. Die größte Energie EUP des ersten Spektralbereichs 62 kann auch höchstens so groß wie die Bandlücken-Energie EG der Fluoridschicht 18, bevorzugt höchstens so groß wie 75 % der Bandlücken-Energie EG der Fluoridschicht 18 sein.

Ferner weist die UV/VUV-Strahlung 17 einen zweiten Spektralbereich 63 zur Mobilisierung von Atomen an der Oberfläche 18' und/oder im Volumen 18“ der sich bildenden Fluoridschicht 18 auf. Dieser zweite Spektralbereich 63 liegt hier in einem Energiebereich zwischen 75 % und 100 % der Bandlücken-Energie EG der Fluoridschicht 18. Bevorzugt kann der zweite Spektralbereich 63 auch in einem Energiebereich zwischen 80% und 95% der Bandlücken-Energie EG der Fluoridschicht 18 liegen.

Des Weiteren wird beispielhaft die zu bildende Fluoridschicht 18 zur Ausheilung mindestens eines Kristalldefekts 10 der Fluoridschicht 18 mit weiterer elektromagnetischer Strahlung 20 bestrahlt. Die weitere elektromagnetische Strahlung 20 weist dazu einen Spektralbereich 64 auf, der mit einem Absorptionsbereich 66 des mindestens einen Kristalldefekts überlappt. Im dargestellten Beispiel liegt der Spektralbereich 64 der weiteren elektromagnetischen Strahlung 20 innerhalb des Absorptionsbereichs 66 des Kristalldefekts, bei dem es sich um ein F-Zentrum handelt, dies ist aber nicht zwingend erforderlich. Alternativ kann auch die UVA/UV-Strahlung 17 einen entsprechenden Spektralbereich aufweisen.

Im dargestellten Beispiel umfasst der Spektralbereich 64 der weiteren elektromagnetischen Strahlung 20 die Absorptionsenergie EA des Kristalldefekts, bei welcher der Absorptionsquerschnitt maximal ist. Dies ist jedoch nicht notwendigerweise der Fall. Der Absorptionsbereich 66 des Kristalldefekts ist durch einen Abfall auf ein Hundertstel des maximalen Werts des Absorptionsquerschnitts (FWHM) bei der Absorptionsenergie EA des Kristalldefekts definiert. Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine mittlere Energie Em des Spektralbereichs 64 um nicht mehr als 0,5 eV, insbesondere um nicht mehr als 0,25 eV, von der Absorptionsenergie EA des Kristalldefekts abweicht.

Die Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung 70 zur Herstellung einer fluoridischen Schutzbeschichtung 11 zum Schutz einer metallischen Reflexionsschicht 12 eines reflektiven optischen Elements 13 für den VUV-Wellenlängenbereich mittels des weiter oben in Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebenen Verfahrens. Die Vorrichtung umfasst eine Prozesskammer 71, eine Zuführungseinrichtung 72, sowie eine UVA/UV-Strahlungsquelle 73.

Das reflektive optische Element 13 mit der metallischen Reflexionsschicht 12 und der nativen Oxidschicht 16 ist innerhalb der Prozesskammer 71 auf einem Substrathalter 74 angebracht, der um eine Drehachse 75 rotierbar ist. Abweichend vom hier dargestellten Beispiel muss die Vorrichtung 70 aber keinen rotierbaren Substrathalter 74 umfassen.

Die Zuführungseinrichtung 72 dient zur Zuführung von Inertgas IG und des

Fluorierungswirkstoffs FW in die Prozesskammer 71 , wobei die Zuführungseinrichtung 72 zur kontrollierten Zuführung des Inertgases IG ein erstes Ventil 76 und zur kontrollierten Zuführung des Fluorierungswirkstoffs FW ein zweites Ventil 77 umfasst. Bei dem zweiten Ventil 77 handelt es sich ferner um ein steuerbares Dosierventil. Die Vorrichtung 70 umfasst außerdem eine Vakuumpumpe 78 zur Evakuierung der Prozesskammer 71 . Der Fluorierungswirkstoff FW wird dem evakuierten Innenraum der Prozesskammer 71 in dem Inertgas IG zudosiert, das als Trägergas dient. Alternativ kann das Bestrahlen der nativen Oxidschicht 16 in Gegenwart des Fluorierungswirkstoffs FW bei höheren Drücken, z.B. bei Atmosphärendruck, in einer Schutzgasatmosphäre durchgeführt werden. In diesem Fall wird die Prozesskammer 71 mit Inertgas geflutet und zusätzlich der Fluorierungswirkstoff FW zudosiert.

Die UVA/UV-Strahlungsquelle 73 dient zum Bestrahlen der nativen Oxidschicht 16 mit UVA/UV-Strahlung 17 in der Prozesskammer 71 in Gegenwart des Fluorierungswirkstoffs FW. Dies dient der Umwandlung der nativen Oxidschicht 16 in die hier nicht dargestellte Fluoridschicht 18. Beispielhaft tritt die UVA/UV- Strahlung 17 hier durch ein MgF2-Fenster 79 in die Prozesskammer 71 ein.

Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 70 hier beispielhaft, aber nicht notwendigerweise, eine zweite UV/VUV-Strahlungsquelle 80 zur Bestrahlung der nativen Oxidschicht 16 mit UV/VUV-Strahlung 17 zur Mobilisierung von Atomen an der Oberfläche 18' bzw. im Volumen 18“ der sich bildenden Fluoridschicht 18. Für die zweite UV/VUV-Strahlungsquelle 80 ist hier beispielhaft ein weiteres MgF2-Fenster 81 vorgesehen.

Anstelle mindestens eines der MgF2-Fenster 79, 81 können grundsätzlich auch Fenster aus anderen Materialien, beispielsweise aus CaF2, SrF2 und/oder BaF2 eingesetzt werden, wobei hierfür eine hinreichende Transparenz bei den verwendeten Wellenlängen maßgeblich ist. Abweichend kann die Vorrichtung 70 auch eine andere Anzahl an UV/VUV- Strahlungsquellen aufweisen. Insbesondere kann eine einzige UV/VUV- Strahlungsquelle sowohl zum Umwandeln der nativen Oxidschicht 16 in die Fluoridschicht 18 als auch zur Mobilisierung von Atomen an der Oberfläche 18' bzw. im Volumen 18“ der sich bildenden Fluoridschicht 18 dienen. Die Vorrichtung 70 kann zudem eine weitere (nicht bildlich dargestellte) Strahlungsquelle zur Bestrahlung der bei der Umwandlung gebildeten Fluoridschicht 18 mit weiterer elektromagnetischer Strahlung 20 in dem weiter oben in Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen Spektralbereich 64 zur Ausheilung mindestens eines Kristalldefekts der Fluoridschicht 18 aufweisen. Die weitere Strahlungsquelle zur Ausheilung des Kristalldefekts kann beispielsweise als weitere UV/VUV-Strahlungsquelle ausgebildet sein.

Die Prozesskammer 71 kann gasdicht verschlossen werden. Die Innenseite 82 der Prozesskammer 71 ist ferner beständig gegen den Fluorierungswirkstoff FW und seine Folgeprodukte.

Im dargestellten Beispiel, aber nicht notwendigerweise, umfasst die Vorrichtung 70 außerdem einen Sensor 83 zur Messung des Partialdrucks PFW des Fluorierungswirkstoffs FW in der Prozesskammer 71 . Der Partialdruck PFW des Fluoridierungswirkstoffs FW liegt während des Bestrahlens der nativen Oxidschicht 16 bevorzugt zwischen 10 ^-8 mbar und 10 mbar, besonders bevorzugt zwischen 10 ^-6 mbar und 10 ^-1 mbar.

Die Vorrichtung 70 weist ferner eine Regelungseinrichtung 84 zur Regelung des Partialdrucks PFW des Fluorierungswirkstoffs FW in der Prozesskammer 71 auf einen Soll-Wert auf, wobei die Regelung mittels des Ist-Messwerts M des Sensors 83 zur Messung des Partialdrucks PFW des Fluorierungswirkstoffs FW in der Prozesskammer 71 und mittels der Ansteuerung des zweiten Ventils 77 erfolgt. Der Sensor 83 kann nur zur Messung des Partialdrucks PFW des Fluorierungswirkstoffs FW ausgebildet sein, es kann sich aber auch um einen Restgasanalysator handeln, der auch die Partialdrücke von anderen in der Prozesskammer 71 enthaltenen Gasen bestimmen kann.

Die Vorrichtung 70 umfasst im dargestellten Beispiel, aber nicht notwendigerweise, außerdem eine Beschichtungsquelle 85, die zur Abscheidung der metallischen Reflexionsschicht 12 und der weiteren Fluoridschicht 19 dient. Beispielhaft handelt es sich bei der Beschichtungsquelle 85 hier um eine Einrichtung zum Elektronenstrahlverdampfen, es kann sich dabei aber auch um eine andere Beschichtungsquelle, insbesondere um eine Sputterquelle oder einen thermischen Evaporator handeln.

Abweichend davon kann die Vorrichtung 70 auch keine oder mehr als eine Beschichtungsquelle aufweisen. Insbesondere kann die Vorrichtung 70 zur Abscheidung der metallischen Reflexionsschicht 12 und der weiteren Fluoridschicht 19 jeweils eine dedizierte Beschichtungsquelle aufweisen.

Die Vorrichtung 70 weist außerdem eine Plasmaquelle 86 auf, um die Aktivierung des Fluoridierungswirkstoffs FW zu unterstützen. Alternativ kann die Vorrichtung 70 auch eine andere lonenquelle oder keine Plasmaquelle aufweisen. Bei oder nach der Umwandlung der Oxidschicht 16 in die Fluoridschicht 18 kann eine Aktivierung des Fluorierungswirkstoffs FW auch durch die Erhöhung der Temperatur des Substrats 15 erfolgen.

Fig. 6 zeigt eine optische Anordnung für den VUV-Wellenlängenbereich in Form einer VUV-Lithographieanlage 21. Die VUV-Lithographieanlage 21 umfasst zwei optische Systeme, nämlich ein Beleuchtungssystem 22 und ein Projektionssystem 23. Die VUV-Lithographieanlage 21 weist außerdem eine Strahlungsquelle 24 auf, bei der es sich beispielsweise um einen Excimer-Laser handeln kann. Die von der Strahlungsquelle 24 emittierte Strahlung 25 wird mit Hilfe des Beleuchtungssystems 22 so aufbereitet, dass damit eine Maske 26, auch Retikel genannt, ausgeleuchtet wird. In dem gezeigten Beispiel weist das Beleuchtungssystem 22 ein Gehäuse 32 auf, in dem sowohl transmittierende als auch reflektierende optische Elemente angeordnet sind. Stellvertretend sind ein transmittierendes optisches Element 27, welches die Strahlung 25 bündelt, sowie ein reflektierendes optisches Element 28, welches die Strahlung um lenkt, dargestellt.

Die Maske 26 weist auf ihrer Oberfläche eine Struktur auf, die auf ein zu belichtendes optisches Element 29, beispielsweise einen Wafer, zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, mithilfe des Projektionssystems 23 übertragen wird. Im gezeigten Beispiel ist die Maske 26 als transmittierendes optisches Element ausgebildet. In alternativen Ausführungen kann die Maske 26 auch als reflektierendes optisches Element ausgebildet sein.

Das Projektionssystem 22 weist im dargestellten Beispiel mindestens ein transmittierendes optisches Element auf. Im gezeigten Beispiel sind stellvertretend zwei transmittierende optische Elemente 30, 31 dargestellt, die beispielsweise dazu dienen, die Strukturen auf der Maske 26 auf die für die Belichtung des Wafers 29 gewünschte Größe zu verkleinern.

Sowohl im Beleuchtungssystem 22 als auch im Projektionssystem 23 können verschiedenste transmittierende, reflektierende oder sonstige optische Elemente in beliebiger, auch komplexerer Weise miteinander kombiniert werden. Auch optische Anordnungen ohne transmissive optische Elemente können für die VUV-Lithographie eingesetzt werden.

Fig. 7 zeigt eine optische Anordnung für den VUV-Wellenlängenbereich in Form eines Wafer-Inspektionssystems 41, es kann sich aber auch um ein Maskeninspektionssystem handeln. Das Wafer-Inspektionssystem 41 weist ein optisches System 42 mit einer Strahlungsquelle 54 auf, deren Strahlung 55 mittels des optischen Systems 42 auf einen Wafer 49 gelenkt wird. Zu diesem Zweck wird die Strahlung 55 von einem konkaven Spiegel 46 auf den Wafer 49 reflektiert. Bei einem Masken-Inspektionssystem könnte man anstelle des Wafers 49 eine zu untersuchende Maske anordnen. Die vom Wafer 49 reflektierte, gebeugte und/oder gebrochene Strahlung wird von einem ebenfalls zu dem optischen System 42 gehörigen weiteren konkaven Spiegel 48 über ein transmittierendes optisches Element 47 auf einen Detektor 50 zur weiteren Auswertung geleitet. Das Wafer-Inspektionssystem 41 weist außerdem ein Gehäuse 52 auf, in dem die beiden Spiegel 46, 48 sowie das transmissive optische Element 47 angeordnet sind. Bei der Strahlungsquelle 54 kann es sich beispielsweise um genau eine Strahlungsquelle oder um eine Zusammenstellung von mehreren einzelnen Strahlungsquellen handeln, um ein im Wesentlichen kontinuierliches Strahlungsspektrum zur Verfügung zu stellen. In Abwandlungen kann auch eine oder es können mehrere schmalbandige Strahlungsquellen 54 eingesetzt werden.

Mindestens eines der reflektiven optischen Elemente 28 der in Fig. 6 gezeigten VUV-Lithographieanlage 21 und mindestens eines der reflektiven optischen Elemente 46, 48 des in Fig. 7 gezeigten Wafer-Inspektionssystems 41 sind dabei wie weiter oben beschrieben ausgebildet. Das mindestens eine der reflektiven optischen Elemente 28, 46, 48 weist also mindestens eine Fluoridschicht auf, die mittels des oben in Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebenen Verfahrens umgewandelt wurde.