DE102016225701A1

DE102016225701A1 - Verfahren zum Betreiben einer EUV-Lithographieanlage

Info

Publication number: DE102016225701A1
Application number: DE102016225701.3A
Authority: DE
Inventors: Moritz Becker; Stefan-Wolfgang Schmidt
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2017-03-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer EUV-Lithographieanlage, umfassend: Betreiben der EUV-Lithographieanlage in einem Belichtungs-Betriebszustand, bei dem eine EUV-Strahlungsquelle der EUV-Lithographieanlage eingeschaltet ist und EUV-Strahlung erzeugt, wobei im Strahlengang der EUV-Strahlung eine Mehrzahl von reflektierenden optischen Elementen (9, 10) angeordnet ist, die durch die EUV-Strahlung aufgeheizt werden, sowie Betreiben der EUV-Lithographieanlage in einem Pausen-Betriebszustand, bei dem die EUV-Strahlungsquelle ausgeschaltet ist, wobei in dem Pausen-Betriebszustand mindestens eines der reflektierenden optischen Elemente (9, 10) auf eine Heiz-Temperatur (TH) aufgeheizt wird, die größer ist als die Umgebungstemperatur (TU) des reflektierenden optischen Elements (9, 10), insbesondere größer als Raumtemperatur.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer EUV-Lithographieanlage, umfassend: Betreiben der EUV-Lithographieanlage in einem Belichtungs-Betriebszustand, bei dem eine EUV-Strahlungsquelle der EUV-Lithographieanlage eingeschaltet ist und EUV-Strahlung erzeugt, wobei im Strahlengang der EUV-Strahlung eine Mehrzahl von reflektierenden optischen Elementen angeordnet ist, die durch die EUV-Strahlung aufgeheizt werden.
EUV-Lithographieanlagen werden mit einer EUV-Lichtquelle betrieben, die EUV-Strahlung mit einer hohen Strahlungsleistung von ggf. mehreren hundert Watt erzeugt. Insbesondere die ersten reflektierenden optischen Elemente, die im Strahlengang auf die EUV-Strahlungsquelle folgen, sind hohen thermischen Lasten durch die EUV-Strahlung ausgesetzt. Diese reflektierenden optischen Elemente werden typischer Weise aktiv mit Hilfe eines Kühlmediums gekühlt, um zu hohe Betriebstemperaturen an den optischen Oberflächen der reflektierenden optischen Elemente und damit einhergehende Schäden an deren reflektierender Beschichtung zu vermeiden. Bei zukünftigen EUV-Lithographieanlagen wird die Leistung der EUV-Strahlungsquelle und damit auch die Wärmelast an den optischen Elementen ggf. zunehmen, so dass ggf. zukünftig Kühlmittel, beispielsweise Kühlflüssigkeiten, eingesetzt werden, deren Kühlmittel-Temperatur deutlich unter der Raumtemperatur liegt.
Die Einstellung der Temperatur an optischen Elementen während des Betriebs einer EUV-Lithographieanlage ist in mehreren Dokumenten beschrieben:
In der US 2013/0141707 A1 ist ein Projektionsobjektiv für die EUV-Lithographie beschrieben, welches eine Heizeinrichtung zur Aufheizung eines Spiegels sowie ein Kontrollsystem aufweist, um den Spiegel während des Belichtungsbetriebs auf eine vorgegebene, insbesondere konstante Temperatur aufzuheizen.
Aus der DE 10 2011 081 259 A1 ist eine Anordnung zur Spiegeltemperaturmessung und/oder zur thermischen Aktuierung eines Spiegels in einer Projektionsbelichtungsanlage bekannt geworden, bei der in dem Spiegel ein Zugangskanal gebildet ist, der sich in das Substrat des Spiegels hinein erstreckt und in dem sich elektromagnetische Strahlung ausbreitet.
In der DE 10 2014 212 691 A1 ist ein optisches System mit einer Temperier-Einrichtung beschrieben, welche ausgebildet ist, einem optischen Element mit einer optischen Oberfläche Wärme zuzuführen und/oder Wärme von diesem abzuführen, um eine Deformation des optischen Elements während einer Belichtung der optischen Oberfläche konstant zu halten oder zu steuern.
Aus der DE 100 00 191 A1 ist eine optische Anordnung bekannt geworden, bei der ein optisches Element von der Strahlung einer Lichtquelle nicht rotationssymmetrisch beaufschlagt wird. Eine Ausgleichslicht-Zuführeinrichtung ist optisch über die Umfangsfläche des optischen Elements an dieses angekoppelt und führt dem optischen Element Ausgleichslicht zu, um die Temperaturverteilung in dem optischen Element zumindest teilweise zu homogenisieren und auf diese Weise Abbildungsfehler zu korrigieren.
In der US 2010/0231883 A1 ist eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie beschrieben, welche ein primäres Beleuchtungssystem und ein Korrektursystem mit einem sekundären Beleuchtungssystem aufweist, das zum Einstrahlen von Beleuchtungsstrahlung auf ein Korrektur-Element zur Korrektur von Wellenfrontfehlern dient.
In der DE 10 2007 051 459 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reinigung eines optischen Systems mittels Strahlungsenergie beschrieben. Mindestens ein optisches und/oder nicht-optisches Element wird mit der Strahlung einer Breitband-Lichtquelle beaufschlagt, so dass durch das breite Strahlungsspektrum eine Vielzahl möglicher Kontaminationen auf dem oder den optischen und/oder nicht-optischen Elementen angeregt wird, wodurch die Kontaminationen in die Gasphase übergeführt werden können.
Es hat sich herausgestellt, dass sich mit abnehmender Temperatur die Adsorption von kontaminierenden Stoffen an den optischen Oberflächen von reflektierenden optischen Elementen, die typischer Weise eine reflektierende Mehrlagen-Beschichtung aufweisen, deutlich erhöht. Dies ist insbesondere relevant für oxidierende Restgasspezies wie Wasser und Sauerstoff. Als Konsequenz daraus ist die Oxidationsrate beim Start des Belichtungs-Betriebszustands, bei dem die Temperatur der reflektierenden optischen Elemente gering ist, drastisch erhöht. Eine Tiefenschädigung der reflektierenden Beschichtung durch Oxidation ist durch in-situ Reinigung, beispielsweise mit aktiviertem Wasserstoff bzw. mit Wasserstoff-Radikalen, nicht vollständig reversibel, so dass die Schädigung bei jedem weiteren Oxidations-Zyklus weiter zunimmt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer EUV-Lithographieanlage anzugeben, welches es ermöglicht, die Oxidationsrate an den optischen Oberflächen von optischen Elementen der EUV-Lithographieanlage zu senken sowie insbesondere die Beeinträchtigung der Abbildungseigenschaften durch transiente thermale Effekte nach dem Einschalten der EUV-Lithographieanlage möglichst gering zu halten.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, weiter umfassend: Betreiben der EUV-Lithographieanlage in einem Pausen-Betriebszustand, bei dem die EUV-Lichtquelle abgeschaltet ist, wobei in dem Pausen-Betriebszustand mindestens eines der reflektierenden optischen Elemente auf eine Heiz-Temperatur aufgeheizt wird, die größer ist als die Umgebungstemperatur des reflektierenden optischen Elements, insbesondere größer als Raumtemperatur (d.h. größer als ca. 22°C).
Wie weiter oben beschrieben wurde, werden reflektierende optische Elemente und Strukturen insbesondere im Beleuchtungssystem eines EUV-Lithographie-Scanners in der Regel aktiv gekühlt, um eine thermische Beschädigung der Mehrlagen-Beschichtung während des Belichtungs-Betriebszustands bzw. um eine thermische Drift durch das Aufheizen der jeweiligen Struktur zu verhindern. Sofern keine Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, sinkt die Temperatur der Mehrlagen-Beschichtung während des Pausen-Betriebszustands ab und erreicht typischer Weise die Umgebungstemperatur, die z.B. der Raumtemperatur (ca. 22°C) entsprechen kann. Je nach Kühlleistung, die zur Kompensation der absorbierten Leitung im Bestrahlungs- bzw. Belichtungsbetrieb eingesetzt wird, kann die Temperatur jedoch auch deutlich unter Raumtemperatur, ggf. deutlich unter 0°C liegen.
Während des Standard-Belichtungs-Betriebszustands wird zudem ein erheblicher Anteil der optischen Elemente des Beleuchtungssystems in der Regel nicht vollständig von der EUV-Strahlung ausgeleuchtet bzw. die Oberflächen der optischen Elemente sind in bestimmten Teilbereichen nicht im Strahlengang der EUV-Strahlung angeordnet. Welche Teilbereiche der optischen Elemente nicht im Strahlengang angeordnet sind, hängt von den jeweils für den Belichtungsbetrieb vorgegebenen Beleuchtungs-Einstellungen (z.B. Dipol-Beleuchtung, Quadrupol-Beleuchtung etc.) ab. Die nicht von der EUV-Strahlung beleuchteten Teilbereiche der optischen Elemente sind auch während des Belichtungs-Betriebs „kalt“, d.h. diese weisen in der Regel eine deutlich niedrigere Temperatur auf als die von der EUV-Strahlung getroffenen Teilbereiche der optischen Elemente.
Da die Oxidationsrate an reflektierenden optischen Elementen mit Mehrlagen-Beschichtungen deutlich mit der Temperatur des reflektiven optischen Elements skaliert, ist die Oxidationsrate nach einem Pausen-Betriebszustand, während dessen oxidierende Restgasspezies auf den thermisch nicht belasteten (kälteren) optischen Elementen akkumulieren, bzw. nach einem Umschalten zwischen zwei unterschiedlichen Beleuchtungs-Einstellungen (z.B. zwischen Dipol-Beleuchtung und Quadrupol-Beleuchtung etc.) auf denjenigen Spiegel-Elementen eines segmentierten oder facettierten Spiegels bzw. auf denjenigen Flächen- bzw. Teilbereichen eines flächigen Spiegels, die in einem vorhergehenden Belichtungs-Betriebszustand nicht von der EUV-Strahlung getroffen wurden, besonders hoch. Auch vergleichsweise kurze Belichtungs-Betriebsdauern von zu Beginn der Belichtungsdauer kälteren optischen Elementen oder kälteren Flächenbereichen der optischen Elemente können daher die reflektierende Beschichtung irreversibel beschädigen, was ggf. zu einem unplanmäßigen Stillstand und Austausch der betroffenen Optik führen kann. Zudem kann das Aufheizen zuvor kalter Spiegelsegmente – insbesondere bei facettierten Spiegeln – zu einer Drift in der Spiegelposition und -orientierung führen. Insbesondere bei aktiv in der Position und Orientierung geregelten Spiegelelementen kann eine Temperaturveränderung des Positionssensors zu einer fehlerhaften Positionsregelung und damit zu verschlecherten und driftenden Abbildungseigenschaften führen.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die Temperatur zumindest der für die Oxidation besonders relevanten reflektierenden optischen Elemente, genauer gesagt die Temperatur an deren optischen Oberflächen, auch während des Pausen-Betriebszustands auf einem hohen Temperaturniveau zu halten. Zu diesem Zweck wird eine Heizquelle verwendet, die in der Regel nur während des Pausen-Betriebszustands aktiviert wird, um den Ausfall der Heizung durch die EUV-Strahlungsquelle zu kompensieren. Durch die erhöhte Temperatur der reflektierenden optischen Elemente im Pausen-Betriebszustand kann die Oxidationsrate im nachfolgenden Belichtungs-Betriebszustand gering gehalten bzw. stark abgeschwächt werden.
Das weiter oben im Zusammenhang mit einer EUV-Lithographieanlage beschriebene Betriebsverfahren kann grundsätzlich auch bei anderen optischen Vorrichtungen eingesetzt werden, die eine Strahlungsquelle aufweisen, die energiereiche Strahlung erzeugt und bei denen das Problem der Oxidation bzw. der Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften durch eine thermische Drift bzw. durch transiente thermale Effekte besteht. Beispielsweise kann das Verfahren auch bei Inspektionssystemen zur Inspektion von Masken oder von Wafern eingesetzt werden, insbesondere wenn diese zur Verwendung für die EUV-Lithographie vorgesehen sind.
Bei einer Variante wird das reflektierende optische Element sowohl in dem Belichtungs-Betriebszustand als auch in dem Pausen-Betriebszustand mit einem Kühlmedium gekühlt. Die Kühlung mit dem Kühlmedium wird typischer Weise während des Pausen-Betriebszustands aufrechterhalten, da ein Ausschalten und nachfolgendes Einschalten der Kühlung die Dauer des Pausen-Betriebszustands typischer Weise erhöhen würde. Die Oxidationsrate nimmt drastisch zu, sofern Niedertemperatur-Kühlmittel verwendet werden, d.h. Kühlmittel, deren Kühlmittel-Temperatur ggf. deutlich kleiner als die Raumtemperatur ist. Die Temperatur der reflektierenden optischen Elemente kann sich in diesem Fall im Pausen-Betriebszustand ggf. bis auf die Kühlmittel-Temperatur reduzieren, d.h. deutlich unter die Raumtemperatur, ggf. auch deutlich unter 0°C.
Eine höhere Kühlleistung durch Niedertemperatur-Kühlmittel wird gegebenenfalls benötigt, wenn die Leistung der EUV-Strahlungsquelle sich erhöht, beispielsweise wenn die Leistung bei mehr als ca. 500 W liegt. Die Heizung von reflektierenden optischen Elementen auch während des Pausen-Betriebszustands ist in diesem Fall besonders vorteilhaft, da dies deutlich höhere Kühlleistungen und somit mehr Flexibilität in den mechanischen Design-Optionen ermöglicht.
Bei einer weiteren Variante wird das reflektierende optische Element auf eine Heiz-Temperatur von mindestens 30°C, von mindestens 60°C, ggf. von mindestens 80°C oder mindestens 100°C aufgeheizt. Insbesondere kann das reflektierende optische Element, genauer gesagt dessen optische Oberfläche, auch im Pausen-Betriebszustand auf eine Temperatur aufgeheizt werden, die der Betriebstemperatur im Belichtungs-Betriebszustand entspricht. Auf diese Weise können thermische Drifts der reflektierenden optischen Elemente, die sich auf die optische Performance auswirken, beim Einschalten der EUV-Lithographieanlage bzw. am Beginn eines Belichtungs-Betriebszustands vermieden werden. Beim Beginn des Belichtungs-Betriebszustands ohne die oben beschriebene Heizung kann beispielsweise am ersten optischen Element im Strahlengang eines Beleuchtungssystems die Temperatur um ca. 100 Kelvin zunehmen. Wird die Temperatur eines jeweiligen reflektierenden optischen Elements auch im Pausen-Betriebszustand auf der Betriebstemperatur gehalten, kann die EUV-Lithographieanlage bzw. können deren reflektierende optischen Elemente in einem stationären Temperaturzustand gehalten werden, der sich auch im Pausen-Betriebszustand nicht verändert.
Die Heizquelle zum Aufheizen der reflektierenden optischen Elemente kann auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein, beispielsweise kann diese einen oder mehrere elektrische Heizdrähte aufweisen, welche das optische Element z.B. an dessen Rückseite oder ggf. im Volumen des Substrats erwärmen.
Bei einer Variante umfasst das Aufheizen des optischen Elements das Einstrahlen von Heizstrahlung einer Heiz-Strahlungsquelle auf das mindestens eine optische Element. Die Heiz-Strahlungsquelle kann die Heizstrahlung ggf. auf die Rückseite des optischen Elements einstrahlen, d.h. auf diejenige Seite des optischen Elements, die nicht mit einer reflektierenden Beschichtung versehen ist.
Bei einer bevorzugten Variante wird die Heizstrahlung auf die optische Oberfläche des optischen Elements eingestrahlt. Unter der optischen Oberfläche wird im Sinne dieser Anmeldung eine Oberfläche des optischen Elements verstanden, an der die EUV-Strahlung reflektiert wird. Um dies zu ermöglichen, weist das reflektierende optische Element an der optischen Oberfläche eine reflektierende Beschichtung auf. Wird das optische Element unter normalem Einfall, d.h. bei Einfallswinkeln von typischer Weise weniger als ca. 45° zur Flächennormalen von der EUV-Strahlung getroffen, handelt es sich bei der reflektierenden Beschichtung in der Regel um eine Mehrlagen-Beschichtung, die Paare von Einzelschichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes aufweist. Wird das optische Element unter streifendem Einfall von der EUV-Strahlung getroffen, d.h. bei Einfallswinkeln von typischer Weise mehr als ca. 60° zur Flächennormalen der optischen Oberfläche, ist ggf. eine reflektierende Beschichtung mit einer einzigen Schicht aus einem z.B. metallischen Material ausreichend, das eine geringe Absorption sowie einen geringen Brechungsindex für die unter streifendem Einfall auftreffende EUV-Strahlung aufweist.
Bei einer Variante wird die optische Oberfläche des mindestens einen reflektierenden optischen Elements von der Heizstrahlung homogen bestrahlt. Eine (im Wesentlichen) über die optische Oberfläche homogene Bestrahlung, d.h. eine Bestrahlung mit im Wesentlichen gleicher Heizleistung der Heizstrahlung an jeder Position der optischen Oberfläche ist insbesondere vorteilhaft, um ein möglichst gleichmäßiges bzw. homogenes Temperaturprofil an der optischen Oberfläche zu erzeugen.
Bei einer alternativen Variante wird die optische Oberfläche des mindestens einen reflektierenden optischen Elements von der Heizstrahlung inhomogen bestrahlt. Eine inhomogene Bestrahlung ist günstig, wenn unterschiedliche Flächenbereiche der optischen Oberfläche unterschiedliche Temperaturen aufweisen sollen oder wenn eine unterschiedliche Temperatur in unterschiedlichen Flächenbereichen der optischen Oberfläche nach einem vorausgegangenen Belichtungs-Betriebszustand ausgeglichen werden soll, indem kältere Flächenbereiche einer stärkeren Heizleistung ausgesetzt werden als wärmere Flächenbereiche.
Bei einer weiteren Variante wird beim Einstrahlen die Position, an der die Heizstrahlung auf die optische Oberfläche auftrifft, verändert. Bei dieser Variante trifft die Heizstrahlung nur in einem Teilbereich, z.B. in der Art eines Heiz-Spots, auf die optische Oberfläche auf. Die Position des Teilbereichs kann variiert werden, beispielsweise indem die Heiz-Strahlungsquelle selbst geeignet im Raum ausgerichtet oder eine geeignete Zuführung der Heiz-Strahlung vorgenommen wird. Insbesondere kann bei dieser Variante die Heizstrahlung auf eine scannende Art und Weise oder auch schrittweise über die optische Oberfläche bewegt werden.
In einer Weiterbildung wird bei der inhomogenen Bestrahlung mindestens ein erster Flächenbereich der optischen Oberfläche, der in einem vorausgehenden Belichtungs-Betriebszustand außerhalb des Strahlengangs der EUV-Strahlung angeordnet war, mit höherer Heizleistung bestrahlt als ein zweiter Flächenbereich, der in dem vorausgehenden Belichtungs-Betriebszustand in dem Strahlengang der EUV-Strahlung angeordnet war. Bei dieser Variante dient die Heizstrahlung dazu, vorzugsweise denjenigen Flächenbereich bzw. diejenigen Flächenbereiche der optischen Oberfläche zu bestrahlen, die im vorausgehenden Belichtungs-Betriebszustand nicht im Strahlengang der EUV-Lithographieanlage angeordnet waren.
Insbesondere kann es sich bei den mit höherer Heizleistung bestrahlten Flächenbereichen um Segmente oder Einzelspiegel eines segmentierten oder facettierten Spiegels handeln, wie er in einem Beleuchtungssystem der EUV-Lithographieanlage verwendet wird. In diesem Fall werden typischer Weise diejenigen Spiegelsegmente oder Einzelspiegel, die bei dem vorausgehenden Belichtungs-Betriebszustand nicht von der EUV-Strahlung getroffen wurden, mit einer höheren Heizleistung beaufschlagt, um einen bevorstehenden Wechsel der Beleuchtungs-Einstellungen vorzubereiten und auf diese Weise die Standzeit zwischen zwei aufeinander folgenden Belichtungs-Betriebszuständen zu minimieren. Es versteht sich, dass bei dieser Variante nicht zwingend alle Facetten-Elemente oder Segmente, die bei dem vorausgehenden Belichtungs-Betriebszustand außerhalb des EUV-Strahlengangs angeordnet waren, mit einer höheren Heizleistung bestrahlt werden müssen.
Bevorzugt wird die Heizleistung der Heiz-Strahlungsquelle derart gewählt, dass die Temperatur der optischen Oberfläche des optischen Elements beim Übergang vom Pausen-Betriebszustand zum nachfolgenden Belichtungs-Betriebszustand im Wesentlichen konstant bleibt, d.h. die Temperatur der optischen Oberfläche am Ende des Pausen-Betriebszustands stimmt im Wesentlichen mit der stationären Betriebstemperatur des optischen Elements überein. Unter dem Begriff „im Wesentlichen konstant“ wird hierbei eine maximale Abweichung der (lokalen) Temperatur der optischen Oberfläche am Ende des Pausen-Betriebszustands von der stationären Betriebstemperatur von weniger als ca. 5 K verstanden.
Bei dieser Variante können insbesondere nur diejenigen Spiegelsegmente oder -facetten mit Hilfe der Heizstrahlung aufgeheizt werden, die im unmittelbar nachfolgenden Belichtungs-Betriebszustand im Strahlengang der EUV-Strahlungsquelle angeordnet sind. Die spätere, betriebsbedingte Temperaturverteilung insbesondere an bezüglich thermaler Drift besonders sensitiven Stellen bzw. Flächenbereichen des optischen Elements kann in diesem Fall bereits während des Pausen-Betriebszustands, d.h. vor dem Wechsel bzw. Übergang in den Belichtungs-Betriebszustand, eingestellt bzw. möglichst gut angenähert werden.
Bei einer Weiterbildung wird die Heizleistung der Heiz-Strahlungsquelle in dem Pausen-Betriebszustand an die Strahlungs-Leistung der EUV-Strahlung der EUV-Strahlungsquelle in dem nachfolgenden Belichtungs-Betriebszustand angepasst. Die Anpassung der Heizleistung an die Strahlungs-Leistung der EUV-Strahlungsquelle kann insbesondere ortsabhängig erfolgen, so dass sich an einer jeweiligen optischen Oberfläche eine gewünschte ortsabhängige Temperaturverteilung einstellt, wie dies weiter oben beschrieben ist. Für die Anpassung der Heizleistung kann auf in einer Datenbank hinterlegte Werte zurückgegriffen werden, in der die zu erwartende (stationäre) Betriebstemperatur des optischen Elements bzw. der optischen Elemente bei jeweils unterschiedlichen Beleuchtungs-Einstellungen (ggf. ortsabhängig) hinterlegt ist. Da die im nachfolgenden Belichtungs-Betriebszustand verwendeten Beleuchtungs-Einstellungen typischer Weise bereits im vorhergehenden Pausen-Betriebszustand bekannt sind, kann die Heizleistung der Heiz-Strahlungsquelle geeignet angepasst werden.
Bei einer weiteren Variante wird die Heizstrahlung von der Heiz-Strahlungsquelle über eine Umlenkeinrichtung in den Strahlengang der EUV-Strahlung eingestrahlt, die in dem Pausen-Betriebszustand in den Strahlengang der EUV-Strahlungsquelle eingebracht wird. Die Umlenkeinrichtung dient dazu, die Heizstrahlung in den Strahlengang der EUV-Lithographieanlage einzukoppeln, so dass diese zu derjenigen optischen Oberfläche gelangen kann, die mit Hilfe der Heizstrahlung aufgeheizt werden soll. Bei der Zuführungseinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Umlenkspiegel handeln, aber auch andere (umlenkende) optische Einrichtungen können zu diesem Zweck verwendet werden. Der Umlenkspiegel kann im Pausen-Betriebszustand in den Strahlengang der EUV-Strahlung eingebracht, beispielsweise eingeschwenkt, werden, und in dem Belichtungs-Betriebszustand aus dem EUV-Strahlengang herausgeschwenkt werden. Die Umlenkeinrichtung in Form des Umlenkspiegels kann ggf. zusätzliche Freiheitsgrade aufweisen, beispielsweise zwei Rotationsfreiheitsgrade, um den Umlenkspiegel in der Art eines Scannerspiegels zu verkippen und auf diese Weise die Heizstrahlung an unterschiedliche Orte an der optischen Oberfläche auszurichten, so dass dort eine gewünschte Wärmelast in das optische Element eingebracht wird.
In einer besonders bevorzugten Variante ist die Umlenkeinrichtung derart ausgeführt, dass sie sich in den Strahlengang der EUV-Strahlungsquelle einführen lässt, dass sich das im (nachfolgenden) Belichtungs-Betrieb erste reflektierende optische Element im Strahlengang der EUV-Strahlungsquelle mit Hilfe der Umlenkeinrichtung vollflächig ausleuchten lässt und dass weitere, im Strahlengang nachfolgende reflektierende optische Elemente entsprechend des bereits eingestellten Beleuchtungs-Einstellungen über die Reflektion der Heizstrahlung an den im Strahlengang vorausgehenden reflektierenden optischen Elementen temperiert werden. In diesem Fall ist es ausreichend, nur das erste reflektierende optische Element im Strahlengang der EUV-Strahlung, beispielsweise den ersten EUV-Spiegel des Beleuchtungssystems, mit der Heizstrahlung zu beaufschlagen. Wie weiter oben beschrieben wurde, werden in diesem Fall die Beleuchtungs-Einstellungen im nachfolgenden Belichtungs-Betriebszustand bereits währen des Pausen-Betriebszustands eingestellt.
Die Umlenkeinrichtung kann auch ausgebildet sein, die Heizstrahlung wahlweise, d.h. je nach der Ausrichtung der Umlenkeinrichtung, auf die optischen Oberflächen von reflektierenden optischen Elementen einzustrahlen, die im Strahlengang vor oder im Strahlengang nach der Umlenkeinrichtung angeordnet sind. Beispielsweise kann die Umlenkeinrichtung zu diesem Zweck in der Nähe des Zwischenfokus zwischen dem Strahlformungssystem und dem Beleuchtungssystem angeordnet sein und je nach Ausrichtung entweder die Heizstrahlung zu den reflektierenden optischen Elementen des Beleuchtungssystems oder zu dem in dem Strahlformungssystem angeordneten Kollimator in Form eines Kollektor-Spiegels umlenken.
Alternativ zur Verwendung einer Umlenkeinrichtung, die in den Strahlengang der EUV-Strahlung eingebracht wird, kann die Heizstrahlung auch auf die optische Oberfläche eingestrahlt werden, ohne dass zu diesem Zweck eine Umlenkeinrichtung in den Strahlengang eingebracht wird. Die Heizstrahlung kann beispielsweise in Freistrahlpropagation von der Heiz-Strahlungsquelle in den Strahlengang eingestrahlt werden oder ggf. mit Hilfe von Glasfasern zu einer Stelle in der Nähe des Strahlengangs geführt werden, an der die Heizstrahlung aus den Glasfasern austritt.
Bei einer weiteren Variante wird als Heiz-Strahlungsquelle zur Erzeugung der Heizstrahlung eine Infrarot-Strahlungsquelle, eine DUV-Strahlungsquelle oder eine Kombination mehrerer Strahlungsquellen verwendet. Bei der Heiz-Strahlungsquelle kann es sich beispielsweise um einen Infrarotlaser oder um eine breitbandige IR-Strahlungsquelle, beispielsweise eine Infrarotlampe, handeln, welche Heizstrahlung mit einer geeigneten Heizleistung erzeugt. Es versteht sich, dass ggf. auch Strahlung bei anderen Wellenlängen als im IR-Wellenlängenbereich als Heizstrahlung verwendet werden kann. Beispielsweise kann eine DUV-Strahlungsquelle als Heizstrahlungsquelle verwendet werden, d.h. eine Strahlungsquelle, die Heizstrahlung im DUV-Wellenlängenbereich mit Wellenlängen von weniger als 300 nm erzeugt. Des Weiteren kann mittels einer gezielten Kombination von mehreren Strahlungsquellen, die typischerweise unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, die Reflektivität und Absorption der Heizstrahlung an den ersten optischen Elementen so angepasst werden, dass die später mit der EUV Strahlung deponierte Wärmelast auf diesen ersten optischen Elementen bestmöglich nachgebildet wird.
Als Heiz-Strahlungsquelle kann insbesondere ein Infrarot-Laser verwendet werden, der einen IR-Laserstrahl erzeugt, die in dem Strahlformungssystem auf ein Target-Material z.B. in Form eines Zinn-Tröpfchens fokussiert wird, um dieses in einen Plasma-Zustand überzuführen und auf diese Weise EUV-Strahlung zu erzeugen. Der IR-Laserstrahl wird zu diesem Zweck über eine Strahlführung in die Kammer des Strahlformungssystems geleitet, in der auch der Kollimator in Form eines Kollektor-Spiegels angeordnet ist. Durch das Einbringen einer geeigneten Umlenkeinrichtung in die Kammer des Strahlformungssystems kann während des Pausen-Betriebszustands der IR-Laserstrahl zur optischen Oberfläche des Kollektor-Spiegels umgelenkt werden, um diese auf die Heiz-Temperatur aufzuheizen bzw. um diese auf der Heiz-Temperatur zu halten.
Bei einer weiteren Variante wird die Heizstrahlung gepulst auf die optische Oberfläche des reflektierenden optischen Elements eingestrahlt, um kontaminierende Stoffe von der optischen Oberfläche des reflektierenden optischen Elements abzulösen. Bei dieser Variante werden kurze Pulse der Heizstrahlung, beispielsweise im IR-Wellenlängenbereich, auf die optische Oberfläche eingestrahlt, um kontaminierende, insbesondere oxidierende Stoffe von der optischen Oberfläche zu desorbieren bzw. abzulösen. Auf diese Weise kann beim Umschalten in den Belichtungs-Betriebszustand die Oxidationsrate reduziert werden, die aufgrund einer ggf. langen Lagerungsdauer der optischen Elemente bei niedrigen Temperaturen ansonsten zu Beginn des Belichtungs-Betriebszustands sehr groß ist. Es versteht sich, dass alternativ die Heizstrahlung kontinuierlich auf die optische Oberfläche eingestrahlt werden kann, wenn eine solche Desorption nicht erforderlich ist.
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
1 eine schematische Darstellung einer EUV-Lithographieanlage,
2 eine schematische Darstellung der Oxidationsrate sowie einer zugehörigen relativen Änderung der Reflektivität eines Spiegels in Abhängigkeit von der Temperatur, sowie
3a–d schematische Darstellungen von vier unterschiedlichen Varianten für das Einstrahlen von Heizstrahlung auf die optische Oberfläche eines reflektierenden optischen Elements der EUV-Lithographieanlage von 1.
In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
In 1 ist schematisch eine EUV-Lithographieanlage 1 gezeigt, welche aus einem Strahlformungssystem 2, einem Beleuchtungssystem 3 und einem Projektionssystem 4 besteht, die in separaten Vakuum-Gehäusen untergebracht und aufeinander folgend in einem von einer EUV-Strahlungsquelle 5 des Strahlformungssystems 2 ausgehenden Strahlengang 6 angeordnet sind. Als EUV-Strahlungsquelle 5 kann beispielsweise eine Plasmaquelle oder ein Synchrotron dienen. Die austretende Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen ca. 5 nm und ca. 20 nm wird zunächst in einem Kollimator 7 gebündelt. Mit Hilfe eines nachfolgenden Monochromators 8 wird durch Variation des Einfallswinkels, wie durch einen Doppelpfeil angedeutet, die gewünschte Betriebswellenlänge der EUV-Strahlung 6a herausgefiltert. Im genannten Wellenlängenbereich sind der Kollimator 7 und der Monochromator 8 üblicherweise als reflektive optische Elemente ausgebildet, wobei zumindest der Monochromator 8 an seiner optischen Oberfläche kein Mehrfachschichtsystem aufweist, um einen möglichst breitbandigen Wellenlängenbereich zu reflektieren. Anders als in 1 gezeigt ist, können die Funktion des Kollimators 7 und des Monochromators 8 auch in einem einzigen optischen Bauelement realisiert sein, das beispielsweise in Form eines Kollektor-Spiegels ausgebildet sein kann.
Die im Strahlformungssystem 2 im Hinblick auf Wellenlänge und räumliche Verteilung behandelte EUV-Strahlung 6a wird in das Beleuchtungssystem 3 eingeführt, welches ein erstes und zweites reflektives optisches Element 9, 10 aufweist. Die beiden reflektiven optischen Elemente 9, 10 leiten die Strahlung auf eine Photomaske 11 als weiterem reflektiven optischen Element, welche eine Struktur aufweist, die mittels des Projektionssystems 4 in verkleinertem Maßstab auf einen Wafer 12 abgebildet wird. Hierzu sind im Projektionssystem 4 ein drittes und viertes reflektives optisches Element 13, 14 vorgesehen. Die reflektiven optischen Elemente 9, 10, 11, 13, 14 weisen jeweils eine optische Oberfläche 9a, 10a, 11a, 13a, 14a auf, die im Strahlengang 6 der EUV-Strahlung 6a der EUV-Lithographieanlage 1 angeordnet ist.
1 zeigt die EUV-Lithographieanlage 1 in einem Belichtungs-Betriebszustand, bei dem die EUV-Strahlungsquelle 5 eingeschaltet ist und EUV-Strahlung 6a erzeugt, um den Wafer 12 zu belichten. Die EUV-Strahlung 6a der EUV-Strahlungsquelle 5 weist eine hohe Strahlungs-Leistung von ca. 100 W oder darüber auf, so dass die von der EUV-Strahlung 6a getroffenen reflektierenden optischen Elemente 9 bis 11, 13, 14 aufgeheizt werden, wobei die Wärmelast bzw. die Strahlungsleistung, die auf das jeweilige optische Element 9 bis 11, 13, 14 auftrifft, von der Position des jeweiligen optischen Elements 9 bis 11, 13, 14 im Strahlengang 6 der EUV-Strahlung 6a abhängig ist. Die Wärmelast ist am ersten reflektierenden optischen Element 9 des Beleuchtungssystems 3 am größten und nimmt typischer Weise bei den im Strahlengang 6 nachfolgenden optischen Elementen 10, 11, 13, 14 ab.
Um die beiden reflektierenden optischen Elemente 9, 10 des Beleuchtungssystems 3, bei denen die Wärmelast am größten ist, vor einer Überhitzung zu schützen, werden diese aktiv gekühlt, indem an der Rückseite des jeweiligen optischen Elements 9, 10 ein Kühlmedium, im gezeigten Beispiel in Form von Kühlwasser 15, entlang geführt wird, wie dies in 3a–d gezeigt ist.
Im Belichtungs-Betriebszustand wird nach einer kurzen Aufwärmphase ein stationärer Betriebszustand erreicht, bei dem die optischen Elemente 9, 10 eine (stationäre) Betriebstemperatur T_B1, T_B2 aufweisen. Das im Strahlengang 6 erste optische Element 9 des Beleuchtungssystems 3 kann eine Betriebstemperatur T_B1 von z.B. mehr als ca. 100°C aufweisen, das im Strahlengang 6 nachfolgende zweite optische Element 10 weist eine Betriebstemperatur T_B2 auf, die typischer Weise kleiner ist als die Betriebstemperatur T_B1 des ersten optischen Elements 9.
Wird die EUV-Lithographieanlage 1 von dem in 1 gezeigten Belichtungs-Betriebszustand in einen Pausen-Betriebszustand umgeschaltet, bei dem die EUV-Strahlungsquelle 5 ausgeschaltet ist, trifft die EUV-Strahlung 6a nicht mehr auf die jeweiligen optischen Oberflächen 9a bis 11a, 13a, 14a der reflektierenden optischen Elemente 9 bis 11, 13, 14 und heizt diese nicht mehr auf. Die Kühlung mit Hilfe des Kühlmediums 15 bleibt aber typischer Weise auch in dem Pausen-Betriebszustand erhalten, d.h. zumindest die beiden reflektiven optischen Elemente 9, 10 des Beleuchtungssystems 3 werden weiterhin aktiv gekühlt.
Im Pausen-Betriebszustand kühlen sich die beiden reflektierenden optischen Elemente 9, 10 aufgrund der nicht mehr vorhandenen EUV-Strahlung 6a ab, wobei deren Temperatur sich bei genügend langer Zeitdauer des Pausen-Betriebszustands so weit reduziert, bis diese mit der Umgebungstemperatur T_U übereinstimmt, die im gezeigten Beispiel der Raumtemperatur (d.h. ca. 22°C) und auch der Temperatur des Kühlmediums 15 entspricht. Auch die weiteren optischen Elemente 11, 13, 14 kühlen sich entsprechend ab, wobei die Differenz zwischen der Betriebstemperatur und der Umgebungstemperatur T_U bei diesen optischen Elementen 11, 13, 14 geringer ist als bei den beiden optischen Elementen 9, 10 des Beleuchtungssystems 3.
Wie in 2 zu erkennen ist, hängt die Oxidationsrate eines jeweiligen optischen Elements 9 bis 11, 13, 14 von der Temperatur T ab. Im gezeigten Beispiel weisen die optischen Elemente 9 bis 11, 13, 14 jeweils eine reflektierende Beschichtung auf, auf die eine Deckschicht z.B. aus einem der chemischen Elemente Ruthenium, Platin, Palladium oder Rhodium aufgebracht ist. Unter der Oxidationsrate wird im gezeigten Beispiel einer zu Beginn der Bestrahlung aus elementarem Ruthenuim bestehenden Deckschicht die Menge an Rutheniumoxid (RuO_x) in beliebigen Einheiten (a.u.) in Bezug auf die Flächendosis der auftreffenden EUV-Strahlung (in kJ/mm²) verstanden. In 2 ist ebenfalls die daraus resultierende relative Abnahme dR/R der initialen Reflektivität R, ebenfalls bezogen auf die Flächendosis der auftreffenden EUV-Strahlung 6a (in kJ/mm²), dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Oxidationsrate bei Temperaturen T von mehr als ca. 30°C bzw. 60°C gering ist, aber mit abnehmenden Temperaturen T drastisch ansteigt.
Um die Oxidationsrate möglichst klein zu halten, werden im Pausen-Betriebszustand die reflektierenden optischen Elemente 9 bis 11, 13, 14 auf eine Heiz-Temperatur T_H (vgl. 3a–d) aufgeheizt, die so groß ist, dass die Oxidationsrate im Pausen-Betriebszustand nicht zu stark ansteigt. Die Heiz-Temperatur T_H kann beispielsweise bei 30°C, 60°C oder darüber liegen, ggf. bei 90°C oder darüber. Die Heiz-Temperatur T_H kann insbesondere mit der Betriebs-Temperatur T_B1, T_B2, ... der jeweiligen optischen Elemente 9 bis 11, 13, 14 während des Belichtungs-Betriebs übereinstimmen.
Nachfolgend wird anhand von 3a–d das Aufheizen des ersten bzw. des zweiten reflektierenden optischen Elements 9, 10 des Beleuchtungssystems 3 auf die Heiz-Temperatur T_H beschrieben. Es versteht sich, dass die weiteren optischen Elemente 11, 13, 14 der EUV-Lithographieanlage 1 auf entsprechende Weise auf die Heiz-Temperatur T_H aufgeheizt werden können, sofern dies erforderlich ist.
Bei dem in 3a gezeigten Beispiel wird das erste optische Element 9 (Spiegel) des Beleuchtungssystems 3 mit Hilfe von Heizstrahlung 16 auf die Heiz-Temperatur T_H aufgeheizt, die auf die optische Oberfläche 9a des ersten optischen Elements 9 eingestrahlt wird, an der im Belichtungs-Betrieb die EUV-Strahlung 6a reflektiert wird. Die Heizstrahlung 16 wird von einer Heiz-Strahlungsquelle 17 erzeugt, bei der es sich im gezeigten Beispiel um eine Infrarot-Lichtquelle, beispielsweise um eine Infrarot-Lampe oder um einen Infrarot-Laser, handelt, aber beispielsweise auch um eine DUV-Strahlungsquelle handeln kann.
Bei dem in 3a dargestellten Beispiel wird die Heizstrahlung 16 homogen auf die optische Oberfläche 9a des ersten Spiegels 9 des Beleuchtungssystems 3 eingestrahlt, d.h. die Heizstrahlung 16 weist an jedem Ort der optischen Oberfläche 9a (im Wesentlichen) dieselbe Intensität und somit dieselbe Heizleistung auf. Wie in 3a ebenfalls zu erkennen ist, wird ein Teil der Heizstrahlung 16 an dem ersten Spiegel 9 reflektiert und trifft auf den zweiten Spiegel 10 des Beleuchtungssystems 3, so dass auch dieser an seiner optischen Oberfläche 10a entsprechend der im Beleuchtungssystem 3 eingestellten Beleuchtungs-Einstellungen aufgeheizt wird, die einem nachfolgenden Belichtungs-Betrieb der EUV-Lithographieanlage 1 entsprechen. Die weiteren im Strahlengang 6 der EUV-Strahlungsquelle 5 auf den zweiten Spiegel 10 folgenden Spiegel werden ebenfalls von der Heizstrahlung 16 getroffen und lassen sich aufgrund der bereits eingestellten Beleuchtungs-Einstellungen durch die Reflektion der Heizstrahlung 16 an den im Strahlengang vorausgehenden reflektierenden optischen Elementen für den nachfolgenden Belichtungs-Betriebszustand geeignet temperieren.
Auf diese Weise kann an dem zweiten Spiegel 10 – sowie an den ggf. im Strahlengang 6 nachfolgenden Spiegeln – bereits während des Pausen-Betriebszustands eine Temperatur T erzeugt werden, die im Wesentlichen der stationären Betriebstemperatur T_B2 im nachfolgenden Belichtungs-Betriebszustand entspricht, d.h. eine Temperatur T, die bei dem zweiten Spiegel 10 um nicht mehr als 2 K von der Betriebstemperatur T_B2 abweicht, d.h. es gilt an jedem Ort auf der optischen Oberfläche 10a des zweiten Spiegels 10: T_B2 – 2K < T < T_B2 + 2 K. Um dieses lokale Kriterium an der optischen Oberfläche 10a des zweiten Spiegels 10 sowie ggf. weiterer im Strahlengang 6 angeordneter Spiegel zu erfüllen, ist es in diesem Fall ausreichend, die Heizleistung der uniform auf den ersten Spiegel 9 auftreffenden Heizstrahlung 16 geeignet zu wählen, d.h. es ist in diesem Beispiel lediglich erforderlich, einen einzigen Parameter geeignet anzupassen. Ein geeigneter Wert für die Heizleistung der Heizstrahlung 16 der Heiz-Strahlungsquelle 17 kann beispielsweise aus einer Datenbank entnommen werden, in der zu allen im Beleuchtungssystem 3 einstellbaren Beleuchtungs-Einstellungen jeweils ein geeigneter Wert für die Heizleistung der Heiz-Strahlungsquelle 17 hinterlegt ist.
Um die Heizstrahlung 16 in den Strahlengang 6 der EUV-Strahlungsquelle 5 einzustrahlen, wird bei dem in 3a gezeigten Beispiel eine Umlenkeinrichtung in Form eines Umlenkspiegels 18 verwendet. Der Umlenkspiegel 18 wird im Pausen-Betriebszustand in den Strahlengang 6 der EUV-Strahlungsquelle 5 eingeschwenkt, indem dieser um eine Drehachse 19 gedreht wird, an der dieser gelagert ist, wie in 3a durch einen Pfeil angedeutet ist. Der Umlenkspiegel 18 wird im Belichtungs-Betriebszustand aus dem Strahlengang 6 der EUV-Strahlungsquelle 5 heraus geschwenkt, um die Belichtung nicht zu stören. Der Umlenkspiegel 18 kann beispielsweise am Übergang zwischen dem Beleuchtungssystem 3 und dem Strahlerzeugungssystem 2 angeordnet sein.
Bei dem in 3b gezeigten Beispiel wird die optische Oberfläche 9a des ersten optischen Elements 9 inhomogen mit der Heizstrahlung 16 bestrahlt, d.h. die Heizstrahlung 16 trifft nur in einem Teilbereich auf die optische Oberfläche 9a, der insbesondere annähernd punktförmig sein kann. Bei dem in 3b gezeigten Beispiel kann ggf. der jeweils von der Heizstrahlung 16 bestrahlte Teilbereich der optischen Oberfläche 9a verändert werden, indem unterschiedlich ausgebildete Umlenkeinrichtungen 16 in den Strahlengang 6 der EUV-Strahlungsquelle 5 eingebracht werden, welche die Heizstrahlung 18 auf jeweils gewünschte Teilbereiche der optischen Oberfläche 9a des ersten optischen Elements 9 umlenken.
Bei dem in 3c gezeigten Beispiel ist der Umlenkspiegel 18 in der Art eines Scannerspiegels ausgebildet, d.h. dieser kann um zwei typischer Weise zueinander senkrechte Achsen verkippt werden, wie in 3c durch zwei Pfeile angedeutet ist. Durch diese beiden zusätzlichen Freiheitsgrade kann die Heizstrahlung 16 beim Verkippen des Umlenkspiegels 18 praktisch an jede Position P an der optischen Oberfläche 9a des ersten Spiegels 9 eingestrahlt werden, d.h. die Position P, an der die Heizstrahlung 16 auf die optische Oberfläche 9a trifft, kann verändert werden.
Bei dem in 3d gezeigten Beispiel wird die Heizstrahlung 16 direkt auf die optische Oberfläche 10a des zweiten Spiegels 10 eingestrahlt, d.h. es ist zu diesem Zweck keine Umlenkeinrichtung erforderlich, die in den Strahlengang 6 der EUV-Strahlungsquelle 5 eingebracht wird. Die Heizstrahlung 16 wird in diesem Fall über Zuführungseinrichtungen in Form von Glasfasern 20 von der Heiz-Strahlungsquelle 17 in die Nähe des Strahlengangs 6 herangeführt und mit Hilfe einer Einkoppeloptik, beispielsweise unter Verwendung von Linsenelementen, auf die optische Oberfläche 10a des zweiten optischen Elements 10 eingestrahlt. Wie bei dem in 3c gezeigten Beispiel kann hierbei ggf. durch eine Verkippung der jeweiligen Einkoppeloptik 21 die Position P der Heizstrahlung 16 auf der optischen Oberfläche 10a verändert werden. Abhängig von der Heizleistung, die an einer Position P auf die optische Oberfläche 10a aufgebracht wird, kann es ggf. günstig sein, wenn zwei oder mehr Einkoppeloptiken 21 vorhanden sind, um parallel mehrere Positionen P der optischen Oberfläche 10a zu bestrahlen, wie dies in 3d angedeutet ist.
Der Pausen-Betriebszustand kann beispielsweise dazu verwendet werden, eine Reinigung der EUV-Lithographieanlage 1 durchzuführen oder es kann in dem Pausen-Betriebszustand zwischen zwei unterschiedlichen Beleuchtungs-Einstellungen, z.B. Dipol-Beleuchtung und Quadrupol-Beleuchtung, umgeschaltet werden, wie dies ggf. bei einem Wechsel der Photomaske 11 erforderlich ist.
Bei dem ersten Spiegel 9 des Beleuchtungssystems 3 kann es sich um einen so genannten Feld-Facettenspiegel handeln, der eine Mehrzahl von reflektierenden Facetten-Elementen aufweist, die typischer Weise in einem Raster angeordnet sind und die sekundäre Lichtquellen in dem Beleuchtungssystem 3 erzeugen. Bei dem zweiten optischen Element 10 handelt es sich in diesem Fall typischer Weise ebenfalls um einen Facetten-Spiegel, der am Ort der vom ersten optischen Element 9 erzeugten sekundären Lichtquellen angeordnet ist und der nachfolgend als Pupillen-Facettenspiegel 10 bezeichnet wird. Ein auf ein jeweiliges Facetten-Element des Feld-Facettenspiegels 9 auftreffendes Teilbündel der EUV-Strahlung 6a wird an diesem auf ein jeweiliges Facetten-Element des Pupillen-Facettenspiegels 10 umgelenkt. Die Facetten-Elemente des Feld-Facettenspiegels 9 sind beweglich gelagert und können verkippt werden, um unterschiedliche Facetten-Elemente des Pupillen-Facettenspiegels 10 zu beleuchten und auf diese Weise eine gewünschte Beleuchtungspupille einzustellen, z.B. in Form von annularer Beleuchtung, Dipol-Beleuchtung oder Quadrupol-Beleuchtung.
Die Facetten-Elemente des Pupillen-Facettenspiegel 10, die von dem Feld-Facettenspiegel 9 beleuchtet werden, hängen von den gewählten Beleuchtungseinstellungen ab. In der Regel gibt es bei jeder Beleuchtungseinstellung erste Flächenbereiche in Form von Facetten-Elementen des Pupillen-Facettenspiegels 10, die nicht von der EUV-Strahlung 6a getroffen werden und die daher nicht im Strahlengang 6 der EUV-Strahlung 6a angeordnet sind und zweite Flächenbereiche in Form von Facetten-Elementen, die bei der jeweiligen Beleuchtungseinstellung im Strahlengang 6 der EUV-Strahlung 6a angeordnet sind. Die ersten Flächenbereiche des Pupillen-Facettenspiegels 10, die nicht im Strahlengang 6 angeordnet sind, weisen eine vergleichsweise geringe Temperatur auf.
Es ist daher günstig, die ersten Flächenbereiche des Pupillen-Facettenspiegels 10, die in einem nachfolgenden Belichtungsbetriebszustand von der EUV-Strahlung 6a getroffen werden, in dem Pausen-Betriebszustand vorzuheizen, d.h. den Pupillen-Facettenspiegel 10 in den entsprechenden ersten Flächenbereichen stärker zu erhitzen als in den zweiten Flächenbereichen, um den nachfolgenden Belichtungs-Betriebszustand vorzubereiten und die Zeitdauer des Pausen-Betriebszustands möglichst gering zu halten. Es versteht sich, dass auch die weiteren Spiegel 11, 13, 14 in Abhängigkeit von den Beleuchtungseinstellungen inhomogen von der EUV-Strahlung 6a getroffen werden. Zur Vorbereitung einer Veränderung der Beleuchtungseinstellungen und damit der Veränderung des Strahlengangs 6 der EUV-Strahlung 6a an einem jeweiligen Spiegel 11, 13, 14 kann ebenfalls eine inhomogene Beleuchtung von deren optischen Oberflächen 11a, 13a, 14a mit der Heizstrahlung 16 vorgenommen werden, bei der die „kalten“ Flächenbereiche, die bei einem nachfolgenden Belichtungs-Betriebszustand im Strahlengang 6 der EUV-Strahlung 6a angeordnet sind, mit einer höheren Heizleistung bestrahlt werden als Flächenbereiche, die bereits eine vergleichsweise große Temperatur aufweisen.
Die Heizstrahlung 16 kann in dem Pausen-Betriebszustand kontinuierlich oder gepulst auf die jeweilige optische Oberfläche 9a, 10a, 11a, 13a, 14a eingestrahlt werden. Die gepulste Einstrahlung der Heizstrahlung 16 ermöglicht es, kontaminierende Stoffe, insbesondere oxidierende Spezies, von den jeweiligen optischen Oberflächen 9a, 10a, 11a, 13a, 14a zu desorbieren. Auf diese Weise kann insbesondere bei einem Pausen-Betriebszustand, der eine lange Zeit angedauert hat, die Oxidationsrate zu Beginn des Belichtungs-Betriebszustands gesenkt werden, die ohne eine solche Desorption sehr groß ausfallen würde. Es versteht sich, dass in dem Pausen-Betriebszustand ggf. zwischen einer kontinuierlichen und einer gepulsten Bestrahlung mit der Heizstrahlung 16 umgeschaltet werden kann.
Die Heizstrahlung 16 kann auch auf die optische Oberfläche des in 1 gezeigten, als Kollektor-Spiegel ausgebildeten Kollimators 7 eingestrahlt werden, beispielsweise indem eine Umlenkeinrichtung 18 in den Strahlengang 6 der EUV-Strahlungsquelle 5 eingebracht wird, welche die Heizstrahlung 16 in Richtung des Strahlformungssystems 2 bzw. des Kollimators 7 umlenkt. Auch kann ggf. als Heizstrahlung 16 die IR-Laserstrahlung eines Infrarot-Lasers verwendet werden, der in der EUV-Strahlungsquelle 5 zur Erzeugung der EUV-Strahlung 6a dient, indem die IR-Laserstrahlung auf ein Target-Material eingestrahlt wird. Beispielsweise kann während des Pausen-Betriebszustands kann eine Umlenkeinrichtung 18 in das Strahlformungssystem 2 eingebracht werden, welche die IR-Laserstrahlung des Infrarot-Lasers zu der optischen Oberfläche des Kollimators 7 in Form des Kollektor-Spiegels umlenkt, um diesen in dem Pausen-Betriebszustand auf die Heiz-Temperatur T_U aufzuheizen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2013/0141707 A1 [0003]
DE 102011081259 A1 [0004]
DE 102014212691 A1 [0005]
DE 10000191 A1 [0006]
US 2010/0231883 A1 [0007]
DE 102007051459 A1 [0008]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer EUV-Lithographieanlage (1), umfassend: Betreiben der EUV-Lithographieanlage (1) in einem Belichtungs-Betriebszustand, bei dem eine EUV-Strahlungsquelle (5) der EUV-Lithographieanlage (1) eingeschaltet ist und EUV-Strahlung (6a) erzeugt, wobei im Strahlengang (6) der EUV-Strahlung (6a) eine Mehrzahl von reflektierenden optischen Elementen (10 bis 14) angeordnet ist, die durch die EUV-Strahlung (6a) aufgeheizt werden, gekennzeichnet durch Betreiben der EUV-Lithographieanlage (1) in einem Pausen-Betriebszustand, bei dem die EUV-Strahlungsquelle (5) ausgeschaltet ist, wobei in dem Pausen-Betriebszustand mindestens eines der reflektierenden optischen Elemente (10 bis 14) auf eine Heiz-Temperatur (T_H) aufgeheizt wird, die größer ist als die Umgebungstemperatur (T_U) des reflektierenden optischen Elements (10 bis 14), insbesondere größer als Raumtemperatur.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das reflektierende optische Element (9, 10) sowohl in dem Belichtungs-Betriebszustand als auch in dem Pausen-Betriebszustand mit einem Kühlmedium (15) gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das reflektierende optische Element (9, 10) auf eine Heiz-Temperatur (T_H) von mindestens 30°C, bevorzugt von mindestens 60°C aufgeheizt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Aufheizen des optischen Elements (9, 10) das Einstrahlen von Heizstrahlung (16) einer Heiz-Strahlungsquelle (17) auf das optische Element (9, 10) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Heizstrahlung (16) auf eine optische Oberfläche (9a, 10a) des reflektierenden optischen Elements (9, 10) eingestrahlt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die optische Oberfläche (9a, 10a) des mindestens einen reflektierenden optischen Elements (9, 10) mit der Heizstrahlung (16) homogen bestrahlt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die optische Oberfläche (9a, 10a) des mindestens einen reflektierenden optischen Elements (9, 10) mit der Heizstrahlung (16) inhomogen bestrahlt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem beim Einstrahlen die Position (P), an der die Heizstrahlung (16) auf die optische Oberfläche (9a) auftrifft, verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem bei der inhomogenen Bestrahlung mindestens ein erster Flächenbereich der optischen Oberfläche (9a, 10a), der in einem vorausgehenden Belichtungs-Betriebszustand außerhalb des Strahlengangs (6) angeordnet war, mit höherer Heizleistung bestrahlt wird als mindestens ein zweiter Flächenbereich, der in dem vorausgehenden Belichtungs-Betriebszustand innerhalb des Strahlengangs (6) angeordnet war.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei dem die Heizstrahlung (16) von der Heiz-Strahlungsquelle (17) über eine Umlenkeinrichtung (18) in den Strahlengang (6) der EUV-Strahlungsquelle (5) eingestrahlt wird, wobei die Umlenkeinrichtung (18) in dem Pausen-Betriebszustand in den Strahlengang (6) der EUV-Strahlungsquelle (5) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, bei dem die Heizleistung der Heiz-Strahlungsquelle (17) so gewählt wird, dass die Temperatur (T_B1, T_B2) der optischen Oberfläche (9a, 10a) des optischen Elements (9, 10) beim Übergang vom Pausen-Betriebszustand zum nachfolgenden Belichtungs-Betriebszustand im Wesentlichen konstant bleibt.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Heizleistung der Heiz-Strahlungsquelle (17) an die Strahlungs-Leistung der EUV-Strahlung (6a) der EUV-Strahlungsquelle (5) in dem nachfolgenden Belichtungs-Betriebszustand angepasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, bei dem als Heiz-Strahlungsquelle (17) zur Erzeugung der Heizstrahlung (16) eine Infrarot-oder DUV-Strahlungsquelle oder eine Kombination mehrerer Strahlungsquellen verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 13, bei dem die Heizstrahlung (16) gepulst auf die optische Oberfläche (9a, 10a) des reflektierenden optischen Elements (9, 10) eingestrahlt wird, um kontaminierende Stoffe von der optischen Oberfläche (9a, 10a) abzulösen.