DE102020214130A1

DE102020214130A1 - Process for temperature control of an optical element and optical assembly

Info

Publication number: DE102020214130A1
Application number: DE102020214130.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Hembacher; Olaf Conradi
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2020-02-19
Filing date: 2020-11-10
Publication date: 2021-08-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperierung eines optischen Elementes (32) für die Halbleiterlithographie, wobei das optische Element (32) eine optisch aktive Fläche (34), eine erste Temperiervorrichtung (36) und eine zweite Temperiervorrichtung (37) umfasst, mit folgenden Verfahrensschritten:- Ermittlung der Nulldurchgangstemperatur des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials des optischen Elementes (32).- Bestimmung des über die optisch aktive Fläche (34) in das optische Element (34) eingebrachten Wärmeeintrages (41).- Bestimmung und Einstellung der zur Temperierung der Oberfläche (33) des optischen Elementes (34) erforderlichen Temperatur der ersten Temperiervorrichtung (36) auf Basis der ermittelten Nulldurchgangstemperatur und des bestimmten Wärmeeintrags (41).- Einstellung der zur Abschirmung des Wärmeflusses in Richtung desjenigen Bereiches des optischen Elementes (32), welcher sich auf der der optisch aktiven Fläche (34) entgegengesetzten Seite der zweiten Temperiervorrichtung (37) befindet, erforderlichen Temperatur der zweiten Temperiervorrichtung (37).Weiterhin betrifft die Erfindung eine optische Baugruppe mit einem optischen Element (32) umfassend einen Grundkörper (35), eine erste Temperiervorrichtung (36) und eine zweite Temperiervorrichtung (37), die in zwei Ebenen (39,40) parallel zu einer optisch aktiven Fläche (34) im Grundkörper (35) des optischen Elementes (32) angeordnet sind, wobei die erste Temperiervorrichtung (36) derart ausgebildet ist, dass durch die eingestellte Temperatur der ersten Temperiervorrichtung (36) die durch Temperaturunterschiede verursachte Deformation der optisch aktiven Fläche (34) minimiert wird.The invention relates to a method for temperature control of an optical element (32) for semiconductor lithography, the optical element (32) comprising an optically active surface (34), a first temperature control device (36) and a second temperature control device (37), with the following process steps - Determination of the zero crossing temperature of the thermal expansion coefficient of the material of the optical element (32) - Determination of the heat input (41) introduced into the optical element (34) via the optically active surface (34) - Determination and setting of the temperature control of the surface (33) of the optical element (34) required temperature of the first temperature control device (36) on the basis of the determined zero crossing temperature and the determined heat input (41) on the side of the second opposite the optically active surface (34) Temperature control device (37) is located, required temperature of the second temperature control device (37). Furthermore, the invention relates to an optical assembly with an optical element (32) comprising a base body (35), a first temperature control device (36) and a second temperature control device (37), which are arranged in two planes (39, 40) parallel to an optically active surface (34) in the base body (35) of the optical element (32), the first temperature control device (36) being designed in such a way that the set temperature of the first Temperature control device (36) the deformation of the optically active surface (34) caused by temperature differences is minimized.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperierung eines optischen Elementes und eine optische Baugruppe mit einem optischen Element, insbesondere einem Spiegel einer Projektionsbelichtungsanlage.The invention relates to a method for temperature control of an optical element and an optical assembly with an optical element, in particular a mirror of a projection exposure system.

Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithographie unterliegen extrem hohen Anforderungen an die Abbildungsqualität, um die gewünschten mikroskopisch kleinen Strukturen möglichst fehlerfrei herstellen zu können. In einem Lithographieprozess oder einem Mikrolithographieprozess beleuchtet ein Beleuchtungssystem eine photolithographische Maske. Das durch die Maske hindurchtretende Licht oder das von der Maske reflektierte Licht wird von einer Projektionsoptik mit optischen Baugruppen, auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes, in der Bildebene der Projektionsoptik angebrachtes Substrat (beispielsweise einen Wafer) projiziert, um die Strukturelemente der Maske auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. Die Anforderungen an die Positionierung der Abbildung auf dem Wafer und die Intensität des durch das Beleuchtungssystem bereitgestellten Lichts werden mit jeder neuen Generation erhöht, wodurch eine höhere Wärmelast auf den optischen Elementen der optischen Baugruppen wirkt. Diese Wärmelast führt zu inhomogenen Deformationen auf den Oberflächen der optischen Elemente und dadurch zu Abbildungsfehlern.Projection exposure systems for semiconductor lithography are subject to extremely high demands on the image quality in order to be able to produce the desired microscopic structures as free of errors as possible. In a lithography process or a microlithography process, an illumination system illuminates a photolithographic mask. The light passing through the mask or the light reflected by the mask is projected by projection optics with optical assemblies onto a substrate (for example a wafer) coated with a light-sensitive layer (photoresist) in the image plane of the projection optics, in order to produce the structural elements of the Transfer mask to the photosensitive coating of the substrate. The requirements for the positioning of the image on the wafer and the intensity of the light provided by the lighting system are increased with each new generation, as a result of which a higher thermal load acts on the optical elements of the optical assemblies. This heat load leads to inhomogeneous deformations on the surfaces of the optical elements and thus to imaging errors.

Üblicherweise werden daher die optischen Elemente der optischen Baugruppen, die in EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, also in Anlagen, die mit einem Licht mit einer Wellenlänge zwischen 1 nm und 120nm, insbesondere bei 13,5nm betrieben werden, als Spiegel ausgebildet sind, durch eine direkte Wasserkühlung temperiert. Die Spiegel umfassen dazu als Kühlkanäle ausgebildete Aussparungen, die in zwei Ebenen mit unterschiedlichen Abständen von der optisch aktiven Spiegeloberfläche angeordnet sind und von temperiertem Wasser durchströmt werden, wodurch die Wärme vom Spiegel wegführt wird. Die Anordnung in zwei Ebenen erlaubt durch den durch die Kühlkanäle in der zweiten Ebene gegebenen zusätzlichen Freiheitsgrad eine genauere Einstellung des Temperaturprofils an der Spiegeloberfläche.Usually, therefore, the optical elements of the optical assemblies, which are designed as mirrors in EUV projection exposure systems, i.e. in systems that are operated with light with a wavelength between 1 nm and 120 nm, in particular at 13.5 nm, are directly water-cooled tempered. For this purpose, the mirrors comprise recesses designed as cooling channels, which are arranged in two planes at different distances from the optically active mirror surface and through which temperature-controlled water flows, whereby the heat is carried away from the mirror. The arrangement in two planes allows a more precise setting of the temperature profile on the mirror surface due to the additional degree of freedom given by the cooling channels in the second plane.

Die Ausdehnung eines Spiegels ist unter anderem eine Funktion des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der für Glasmaterial sehr klein, aber nichtlinear und insbesondere temperaturabhängig ist. Durch geeignete Herstellungsverfahren des Materials kann für das jeweilige Material eine Temperatur eingestellt werden, bei der der Ausdehnungskoeffizient gerade verschwindet. Diese Temperatur wird als Nulldurchgangstemperatur oder auch Zero Crossing Temperature (ZCT) bezeichnet. Die Nulldurchgangstemperatur ist jedoch mit Herstellungstoleranzen behaftet, kann also bei der Herstellung nicht beliebig genau eingestellt, aber nach der Herstellung sehr genau gemessen werden.The expansion of a mirror is, among other things, a function of the thermal expansion coefficient, which for glass material is very small, but non-linear and, in particular, dependent on temperature. By means of suitable manufacturing processes for the material, a temperature can be set for the respective material at which the coefficient of expansion just disappears. This temperature is known as the zero crossing temperature (ZCT). However, the zero crossing temperature is subject to manufacturing tolerances, so it cannot be set as precisely as required during manufacture, but it can be measured very precisely after manufacture.

Das Ziel der Temperierung der Spiegel ist es daher, den Temperaturarbeitspunkt der Spiegeloberfläche, beispielsweise 23° Celsius, während des Abbildungsprozesses in Projektionsbelichtungsanlagen derart einzustellen, dass die durch eine Erwärmung resultierenden Deformationen an der Spiegeloberfläche so gering wie möglich sind. Somit ist es wünschenswert, die Temperatur der Spiegeloberfläche in der Nähe der Nulldurchgangstemperatur des Spiegels einzustellen. Nachteil dieser Lösung ist es, dass sich durch den Wärmetransport im Spiegel selbst und die konstante Umgebungstemperatur von üblicherweise 22°Celsius ein Temperaturprofil über die Dicke des Spiegels ausbildet, welches wiederum zu einer Deformation des Grundkörpers des Spiegels und damit der Spiegeloberfläche führt.The aim of tempering the mirrors is therefore to set the temperature working point of the mirror surface, for example 23 ° Celsius, during the imaging process in projection exposure systems in such a way that the deformations on the mirror surface resulting from heating are as small as possible. Thus, it is desirable to set the temperature of the mirror surface near the zero crossing temperature of the mirror. The disadvantage of this solution is that the heat transport in the mirror itself and the constant ambient temperature of usually 22 ° Celsius creates a temperature profile across the thickness of the mirror, which in turn leads to a deformation of the main body of the mirror and thus the mirror surface.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Temperierung des Spiegels anzugeben. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik beseitigt.The object of the present invention is to provide an improved method for controlling the temperature of the mirror. A further object of the present invention is to provide a device which eliminates the above-described disadvantages of the prior art.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.This object is achieved by a method and a device with the features of the independent claims. The subclaims relate to advantageous developments and variants of the invention.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Temperierung eines optischen Elementes für die Halbleiterlithographie, wobei das optische Element eine optisch aktive Fläche, eine erste Temperiervorrichtung und eine zweite Temperiervorrichtung umfasst, umfasst folgende Verfahrensschritte:

- Ermittlung der Nulldurchgangstemperatur des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials des optischen Elementes.
- Bestimmung des über die optisch aktive Fläche in das optische Element eingebrachten Wärmeeintrages.
- Bestimmung und Einstellung der zur Temperierung der Oberfläche des optischen Elementes erforderlichen Temperatur der ersten Temperiervorrichtung auf Basis der ermittelten Nulldurchgangstemperatur und des bestimmten Wärmeeintrages.
- Einstellung der zur Abschirmung des Wärmeflusses in Richtung desjenigen Bereiches des optischen Elementes, welcher sich auf der der optisch aktiven Fläche entgegengesetzten Seite der zweiten Temperiervorrichtung befindet, erforderlichen Temperatur der zweiten Temperiervorrichtung.

A method according to the invention for temperature control of an optical element for semiconductor lithography, wherein the optical element comprises an optically active surface, a first temperature control device and a second temperature control device, comprises the following method steps:

- Determination of the zero crossing temperature of the thermal expansion coefficient of the material of the optical element.
- Determination of the heat input introduced into the optical element via the optically active surface.
- Determination and setting of the temperature of the first temperature control device required to control the temperature of the surface of the optical element on the basis of the determined zero crossing temperature and the determined heat input.
- Adjustment of the shielding of the heat flow in the direction of that area of the optical element which is on the optically active surface is located on the opposite side of the second temperature control device, required temperature of the second temperature control device.

Die Nulldurchgangstemperatur des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials des optischen Elementes unterliegt Herstellungstoleranzen und wird vom Hersteller des Materials für jede Charge bestimmt. Der in das optische Element eingebrachte Wärmeeintrag wird beispielsweise durch Simulationen, wie Finite Elemente Methoden in Kombination mit im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage bestimmten Intensitäten des Nutzlichtes, also des zur Abbildung der Strukturen verwendeten Lichtes, bestimmt. Die zweite Temperiervorrichtung schirmt den von der Spiegeloberfläche abgewandten Teil des Spiegels gegen einen Wärmeeintrag vorteilhaft ab, wodurch nur noch ein kleiner Teil des Spiegelmaterials erwärmt wird und alleine dadurch die Deformationen an der optisch aktiven Fläche minimiert werden.The zero crossing temperature of the thermal expansion coefficient of the material of the optical element is subject to manufacturing tolerances and is determined by the manufacturer of the material for each batch. The heat input into the optical element is determined, for example, by simulations such as finite element methods in combination with the intensities of the useful light determined during operation of the projection exposure system, that is, the light used to image the structures. The second temperature control device advantageously shields the part of the mirror facing away from the mirror surface against the introduction of heat, whereby only a small part of the mirror material is heated and this alone minimizes the deformations on the optically active surface.

Weiterhin kann die Temperatur der zweiten Temperiervorrichtung entsprechend der Umgebungstemperatur des optischen Elementes eingestellt werden. Die Umgebungstemperatur in Projektionsbelichtungsanlagen liegt üblicherweise bei 22°C, weswegen bei der Herstellung und bei der Vermessung der beispielsweise als Spiegel ausgebildeten optischen Elemente diese Temperatur als Referenztemperatur verwendet wird. Die Einstellung der Temperatur der zweiten Temperiervorrichtung auf die Umgebungstemperatur von 22° Celsius kann dazu führen, dass das optischen Element in demjenigen Bereich des optischen Elementes, welcher sich auf der der optisch aktiven Fläche entgegengesetzten Seite der zweiten Temperiervorrichtung befindet, die Referenztemperatur der Herstellung annimmt. Dieser Bereich unterliegt also im Hinblick auf seine Temperatur den Herstellbedingungen, so dass im Vergleich zur Herstellung keine Deformationen auf Grund von Temperaturunterschieden in das optische Element eingebracht werden.Furthermore, the temperature of the second temperature control device can be set in accordance with the ambient temperature of the optical element. The ambient temperature in projection exposure systems is usually 22 ° C., which is why this temperature is used as the reference temperature in the manufacture and in the measurement of the optical elements, for example in the form of mirrors. Setting the temperature of the second temperature control device to the ambient temperature of 22 ° Celsius can result in the optical element assuming the reference temperature of manufacture in that area of the optical element which is located on the side of the second temperature control device opposite the optically active surface. This area is therefore subject to the manufacturing conditions with regard to its temperature, so that, compared to manufacturing, no deformations due to temperature differences are introduced into the optical element.

Die Deformation der Spiegeloberfläche wird also nur durch die Deformation des Materials in dem Bereich zwischen der zweiten Temperiervorrichtung und der optisch aktiven Fläche beeinflusst. Dieser Bereich ist durch die Anordnung der zweiten Temperiervorrichtung in unmittelbarer Nähe der ersten Temperiervorrichtung minimal. Der Abstand zwischen der ersten Temperiervorrichtung und der zweiten Temperiervorrichtung kann dabei zwischen 1 mm und 50 mm liegen. Der Abstand der ersten Temperiervorrichtung zur optisch aktiven Fläche kann dabei zwischen 1 mm und 50 mm liegen.The deformation of the mirror surface is therefore only influenced by the deformation of the material in the area between the second temperature control device and the optically active surface. This area is minimal due to the arrangement of the second temperature control device in the immediate vicinity of the first temperature control device. The distance between the first temperature control device and the second temperature control device can be between 1 mm and 50 mm. The distance between the first temperature control device and the optically active surface can be between 1 mm and 50 mm.

Weiterhin kann die Temperatur der ersten Temperiervorrichtung auf Basis der geringsten Deformation der optisch aktiven Fläche des optischen Elementes bestimmt werden.Furthermore, the temperature of the first temperature control device can be determined on the basis of the slightest deformation of the optically active surface of the optical element.

Insbesondere kann die Bestimmung der Temperatur der ersten Temperiervorrichtung auf einer Berechnung mit Finite Element Methoden und/oder auf der Erfassung der Auswirkung der Deformation auf die Abbildungseigenschaften einer Projektionsbelichtungsanlage basieren. Die Erfassung der Auswirkung der Deformation auf die Abbildungseigenschaften einer Projektionsbelichtungsanlage wird im Betrieb üblicherweise wegen der benötigten Zeit für die Messung nur in Interwallen von mehreren Sekunden bis Minuten erfasst. Dieses Verfahren wird daher überwiegend zur Überprüfung der Berechnungen verwendet oder zur Kalibrierung außerhalb des Betriebes durchgeführt.In particular, the determination of the temperature of the first temperature control device can be based on a calculation using finite element methods and / or on the detection of the effect of the deformation on the imaging properties of a projection exposure system. The recording of the effect of the deformation on the imaging properties of a projection exposure system is usually only recorded at intervals of several seconds to minutes during operation because of the time required for the measurement. This procedure is therefore mainly used to check the calculations or for calibration outside of the company.

Weiterhin kann die Temperatur der ersten Temperiervorrichtung an einen sich ändernden Wärmeeintrag angepasst werden. Der Wärmeeintrag kann sich während des Betriebes durch die Anpassung der Ausleuchtung der Maske und der Intensität des Lichtes durch das Beleuchtungssystem ändern, so dass eine Anpassung der Temperatur der ersten Temperaturvorrichtung notwendig werden kann.Furthermore, the temperature of the first temperature control device can be adapted to a changing heat input. The heat input can change during operation by adjusting the illumination of the mask and the intensity of the light by the lighting system, so that it may be necessary to adjust the temperature of the first temperature device.

Insbesondere kann die Temperatur der ersten Temperiervorrichtung bei einer bekannten Änderung des Wärmeeintrags zur Kompensation der Trägheit der Wärmeleitung schon vor der Änderung des Wärmeeintrags angepasst werden. Die Änderungen des Wärmeeintrags können in den meisten Fällen vorhergesagt werden, so dass die bekanntermaßen träge Temperaturregelung der ersten Temperiervorrichtung bereits vor Änderung des Wärmeeintrags angepasst werden kann. Dies hat den Vorteil, dass der Übergang von einem Wärmeeintrag zu einem veränderten Wärmeeintrag antizipiert werden kann, was zu einer weiteren Verringerung der Fehler in der Abbildung der Strukturen führen kann.In particular, if there is a known change in the heat input, the temperature of the first temperature control device can be adjusted before the change in the heat input to compensate for the inertia of the heat conduction. The changes in the heat input can be predicted in most cases, so that the known sluggish temperature control of the first temperature control device can be adjusted before the heat input changes. This has the advantage that the transition from a heat input to a changed heat input can be anticipated, which can lead to a further reduction in the errors in the mapping of the structures.

Weiterhin kann die erste Temperiervorrichtung in einer Ebene parallel zur optisch aktiven Fläche verlaufen. Dies hat den Vorteil, dass der Wärmewiderstand von der optisch aktiven Fläche zur ersten Temperiervorrichtung über die Fläche konstant ist, wodurch sich der Temperaturgradient im optischen Element gleichmäßig ausbilden kann.Furthermore, the first temperature control device can run in a plane parallel to the optically active surface. This has the advantage that the thermal resistance from the optically active surface to the first temperature control device is constant over the surface, as a result of which the temperature gradient in the optical element can develop uniformly.

Daneben kann die Temperatur der ersten Temperiervorrichtung über die Ebene variieren. Die Temperiervorrichtung kann durch eine Vielzahl von Temperierkanälen gebildet werden, wobei jeder Temperierkanal eine eigene Temperaturregelung umfassen kann, so dass eine Variation der Temperatur, beispielsweise in Abhängigkeit des lokalen Wärmeeintrages, über die Ebene eingestellt werden kann. Die Möglichkeiten der Anpassung der Temperierung des optischen Elementes kann durch eine weitere zusätzliche Temperiervorrichtung, welche in einer Ebene zwischen der ersten und der zweiten Temperiervorrichtung angeordnet ist, noch verbessert werden. Verlaufen die Temperierkanäle der weiteren Temperiervorrichtung beispielsweise senkrecht zu den Temperierkanälen der ersten Temperiervorrichtung, können durch die Überlagerung der Heiz- oder Kühlleistungen der beiden Ebenen speziell an den Schnittpunkten der Temperierkanäle lokal begrenzte Temperaturprofile eingestellt werden.In addition, the temperature of the first temperature control device can vary across the plane. The temperature control device can be formed by a multiplicity of temperature control channels, each temperature control channel being able to include its own temperature control so that a variation in temperature, for example as a function of the local heat input, can be set across the plane. The possibilities of adapting the temperature control of the optical element can through Another additional temperature control device, which is arranged in a plane between the first and the second temperature control device, can be improved. If the temperature control channels of the further temperature control device run, for example, perpendicular to the temperature control channels of the first temperature control device, locally limited temperature profiles can be set by superimposing the heating or cooling capacities of the two levels, especially at the intersections of the temperature control channels.

Eine erfindungsgemäße optische Baugruppe umfasst ein optisches Element, einen Grundkörper, eine erste Temperiervorrichtung und eine zweite Temperiervorrichtung, die in zwei Ebenen parallel zu einer optisch aktiven Fläche im Grundkörper des optischen Elementes angeordnet sind. Dabei ist die erste Temperiervorrichtung derart ausgebildet, dass durch die eingestellte Temperatur der ersten Temperiervorrichtung die durch Temperaturunterschiede verursachte Deformation der optisch aktiven Fläche minimiert wird.An optical assembly according to the invention comprises an optical element, a base body, a first temperature control device and a second temperature control device, which are arranged in two planes parallel to an optically active surface in the base body of the optical element. The first temperature control device is designed in such a way that the deformation of the optically active surface caused by temperature differences is minimized by the set temperature of the first temperature control device.

Insbesondere kann die zweite Temperiervorrichtung derart ausgebildet sein, dass derjenige Bereich, der sich auf der der optisch aktiven Fläche entgegengesetzten Seite der zweiten Temperiervorrichtung befindet, eine homogene Temperaturverteilung aufweist. Die zweite Temperiervorrichtung ist dabei derart ausgebildet, dass die überschüssige Wärme vollständig durch diese abgeführt werden kann.In particular, the second temperature control device can be designed in such a way that that area which is located on the side of the second temperature control device opposite the optically active surface has a homogeneous temperature distribution. The second temperature control device is designed in such a way that the excess heat can be completely dissipated through it.

Daneben kann die optische Baugruppe an einer Außenfläche des optischen Elementes eine dritte Temperiervorrichtung umfassen. Diese ist beispielsweise als Kühlmantel ausgebildet und schützt die optische Baugruppe einerseits vor externen Wärmequellen wie Aktuatoren oder reflektiertem Streulicht und andererseits führt sie von dem optischen Element ausgehende Wärme ab.In addition, the optical assembly can include a third temperature control device on an outer surface of the optical element. This is designed, for example, as a cooling jacket and protects the optical assembly on the one hand from external heat sources such as actuators or reflected scattered light and on the other hand it dissipates heat emanating from the optical element.

Dabei kann die Temperatur der zweiten Temperiervorrichtung der Temperatur der dritten Temperiervorrichtung entsprechen. Beide Temperiervorrichtungen können dabei derart ausgelegt sein, dass sie die Umgebungstemperatur der optischen Baugruppe konstant halten.The temperature of the second temperature control device can correspond to the temperature of the third temperature control device. Both temperature control devices can be designed in such a way that they keep the ambient temperature of the optical assembly constant.

Weiterhin kann die erste Temperiervorrichtung derart ausgebildet sein, dass der Bereich des optischen Elementes zwischen der optisch aktiven Fläche und der zweiten Temperiervorrichtung einen Temperaturgradienten aufweist. Die Temperatur der ersten Temperiervorrichtung kann dabei derart eingestellt sein, dass sie über die Ebene variiert werden kann. Dazu kann die erste Temperiervorrichtung mehrere Aussparungen, die als Temperierkanäle ausgebildet sein können, umfassen, wobei die Temperatur eines vorhandenen Temperierfluids für jeden Temperierkanal individuell gewählt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass der Temperaturgradient zwischen der optisch aktiven Fläche und der ersten Temperiervorrichtung derart eingestellt werden kann, dass die resultierende Deformation der Oberfläche homogen und minimal wird. Eine homogene Deformation ist dabei von Vorteil, da der dadurch verursachte Abbildungsfehler durch eine Festkörperbewegung des optischen Elementes selbst oder eines anderen optischen Elementes korrigiert werden kann.Furthermore, the first temperature control device can be designed in such a way that the area of the optical element between the optically active surface and the second temperature control device has a temperature gradient. The temperature of the first temperature control device can be set in such a way that it can be varied across the plane. For this purpose, the first temperature control device can comprise a plurality of recesses, which can be designed as temperature control channels, wherein the temperature of an existing temperature control fluid can be selected individually for each temperature control channel. This has the advantage that the temperature gradient between the optically active surface and the first temperature control device can be set in such a way that the resulting deformation of the surface becomes homogeneous and minimal. A homogeneous deformation is advantageous here, since the imaging error caused thereby can be corrected by a solid body movement of the optical element itself or of another optical element.

Daneben kann eine vorhandene Ansteuerung derart ausgebildet sein, dass die Temperatur der ersten Temperiervorrichtung abhängig von einem Wärmeeintrag auf der optisch aktiven Fläche des optischen Elementes angepasst wird. Wird durch eine Veränderung der Intensität oder der Verteilung des Lichtes auf der Maske und daraus folgend auch auf den optischen Elementen der Projektionsoptik auf diesen der Wärmeeintrag verändert, kann eine Anpassung der Temperatur oder der Temperaturen der ersten Temperiervorrichtung notwendig sein.In addition, an existing control can be designed in such a way that the temperature of the first temperature control device is adapted as a function of a heat input on the optically active surface of the optical element. If the heat input is changed due to a change in the intensity or the distribution of the light on the mask and, as a result, also on the optical elements of the projection optics, an adaptation of the temperature or the temperatures of the first temperature control device may be necessary.

Insbesondere kann die Ansteuerung derart ausgebildet sein, dass sie auf Basis einer bekannten zukünftigen Änderung des Wärmeeintrags die Temperatur vor der Änderung des Wärmeeintrags anpasst. Dadurch kann die im Vergleich zur Abbildung der Strukturen träge Änderung der Temperaturprofile im optischen Element und damit der Deformationen der optisch aktiven Fläche beim Übergang von einem Wärmeeintrag zu einem anderen Wärmeeintrag vorteilhaft optimiert werden.In particular, the control can be designed in such a way that it adapts the temperature before the change in the heat input on the basis of a known future change in the heat input. As a result, the change in the temperature profiles in the optical element, which is slow compared to the imaging of the structures, and thus the deformations of the optically active surface during the transition from one heat input to another heat input, can advantageously be optimized.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

1 den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die Erfindung verwirklicht sein kann,
2 den prinzipiellen Aufbau einer DUV-Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die Erfindung verwirklicht sein kann,
3a-d die Temperaturverteilung für einen Spiegel ohne und mit Temperiervorrichtung,
4 ein Diagramm mit dem Temperaturverlauf an der Oberfläche eines optischen Elementes ohne und mit Temperiervorrichtung, und
5 ein Flussdiagramm zu einem erfinderischen Verfahren zur Temperierung eines optischen Elementes.

In the following, exemplary embodiments and variants of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. Show it

1 the basic structure of an EUV projection exposure system in which the invention can be implemented,
2 the basic structure of a DUV projection exposure system in which the invention can be implemented,
3a-d the temperature distribution for a mirror with and without a temperature control device,
4th a diagram with the temperature profile on the surface of an optical element with and without a temperature control device, and
5 a flowchart for an inventive method for temperature control of an optical element.

1 zeigt exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie, in welcher die Erfindung Anwendung finden kann. Ein Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage 1 weist neben einer Lichtquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6 auf. Eine durch die Lichtquelle 3 erzeugte EUV-Strahlung 14 als optische Nutzstrahlung wird mittels eines in der Lichtquelle 3 integrierten Kollektors derart ausgerichtet, dass sie im Bereich einer Zwischenfokusebene 15 einen Zwischenfokus durchläuft, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 2 trifft. Nach dem Feldfacettenspiegel 2 wird die EUV-Strahlung 14 von einem Pupillenfacettenspiegel 16 reflektiert. Unter Zuhilfenahme des Pupillenfacettenspiegels 16 und einer optischen Baugruppe 17 mit Spiegeln 18, 19 und 20 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 2 in das Objektfeld 5 abgebildet. Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7, das von einem schematisch dargestellten Retikelhalter 8 gehalten wird. Eine lediglich schematisch dargestellte Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in eine Bildebene 11. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 in der Bildebene 11 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls ausschnittsweise dargestellten Waferhalter 13 gehalten wird. Die Lichtquelle 3 kann Nutzstrahlung insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 1 nm und 120 nm emittieren. 1 shows an example of the basic structure of an EUV projection exposure system 1 for microlithography in which the invention can find application. A lighting system of the projection exposure machine 1 points next to a light source 3 an illumination optics 4th to the Illumination of an object field 5 in one object level 6th on. One by the light source 3 generated EUV radiation 14th as useful optical radiation is by means of an in the light source 3 Integrated collector aligned in such a way that it is in the area of an intermediate focus plane 15th passes through an intermediate focus before moving onto a field facet mirror 2 meets. According to the field facet mirror 2 becomes the EUV radiation 14th from a pupil facet mirror 16 reflected. With the help of the pupil facet mirror 16 and an optical assembly 17th with mirrors 18th , 19th and 20th become field facets of the field facet mirror 2 in the object field 5 pictured. A is illuminated in the object field 5 arranged reticle 7th , that of a reticle holder shown schematically 8th is held. A projection optics shown only schematically 9 serves to map the object field 5 in an image field 10 in an image plane 11 . A structure is imaged on the reticle 7th onto a light-sensitive layer in the area of the image field 10 in the image plane 11 arranged wafers 12th , that of a wafer holder also shown in detail 13th is held. The light source 3 can emit useful radiation in particular in a wavelength range between 1 nm and 120 nm.

In 2 ist eine exemplarische Projektionsbelichtungsanlage 21 dargestellt, in welcher die Erfindung zur Anwendung kommen kann. Die Projektionsbelichtungsanlage 21 dient zur Belichtung von Strukturen auf ein mit photosensitiven Materialien beschichtetes Substrat, welches im Allgemeinen überwiegend aus Silizium besteht und als Wafer 22 bezeichnet wird, zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, wie beispielsweise Computerchips. Die Projektionsbelichtungsanlage 21 umfasst dabei im Wesentlichen eine Beleuchtungseinrichtung 23, einen Reticlehalter 24 zur Aufnahme und exakten Positionierung einer mit einer Struktur versehenen Maske, einem sogenannten Reticle 25, durch welches die späteren Strukturen auf dem Wafer 22 bestimmt werden, einer Waferhalter 26 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung eben dieses Wafers 22 und einer Abbildungseinrichtung, nämlich einem Projektionsobjektiv 27, mit mehreren optischen Elementen 28, die über Fassungen 29 in einem Objektivgehäuse 30 des Projektionsobjektives 27 gehalten sind. Das grundsätzliche Funktionsprinzip sieht dabei vor, dass die in das Reticle 25 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 22 abgebildet werden; die Abbildung wird in der Regel verkleinernd ausgeführt. Die Beleuchtungseinrichtung 23 stellt einen für die Abbildung des Reticles 25 auf dem Wafer 22 benötigten Projektionsstrahl 31 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit, wobei diese insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 100 nm und 300 nm liegt. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in der Beleuchtungseinrichtung 23 über optische Elemente derart geformt, dass der Projektionsstrahl 31 beim Auftreffen auf das Reticle 25 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist. Über den Projektionsstrahl 31 wird ein Bild des Reticles 25 erzeugt und von dem Projektionsobjektiv 27 entsprechend verkleinert auf den Wafer 22 übertragen, wie bereits vorstehend erläutert wurde. Dabei können das Reticle 25 und der Wafer 22 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Reticles 25 auf entsprechende Bereiche des Wafers 22 abgebildet werden. Das Projektionsobjektiv 27 weist eine Vielzahl von einzelnen refraktiven, diffraktiven und/oder reflexiven optischen Elementen 28, wie beispielsweise Linsen, Spiegeln, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen auf, wobei diese optischen Elemente 28 beispielsweise durch eine oder mehrere der vorliegend beschriebenen Aktuatoranordnungen aktuiert werden können.In 2 is an exemplary projection exposure system 21 shown in which the invention can be used. The projection exposure system 21 is used to expose structures on a substrate coated with photosensitive materials, which generally consists predominantly of silicon and is used as a wafer 22nd is referred to, for the production of semiconductor components, such as computer chips. The projection exposure system 21 essentially comprises a lighting device 23 , a reticle holder 24 for receiving and exact positioning of a mask provided with a structure, a so-called reticle 25th , through which the later structures on the wafer 22nd be determined, a wafer holder 26th for holding, moving and exact positioning of this wafer 22nd and an imaging device, namely a projection lens 27 , with several optical elements 28 that over sockets 29 in a lens housing 30th of the projection lens 27 are held. The basic functional principle provides that the reticle 25th introduced structures on the wafer 22nd be mapped; the mapping is usually made smaller. The lighting device 23 provides one for imaging the reticle 25th on the wafer 22nd required projection beam 31 in the form of electromagnetic radiation, this being in particular in a wavelength range between 100 nm and 300 nm. A laser, a plasma source or the like can be used as the source for this radiation. The radiation is in the lighting device 23 Shaped via optical elements in such a way that the projection beam 31 when hitting the reticle 25th has the desired properties in terms of diameter, polarization, shape of the wavefront and the like. About the projection beam 31 becomes an image of the reticle 25th generated and from the projection lens 27 correspondingly reduced on the wafer 22nd transferred, as already explained above. The reticle 25th and the wafer 22nd are moved synchronously, so that areas of the reticle are practically continuously during a so-called scanning process 25th on corresponding areas of the wafer 22nd can be mapped. The projection lens 27 has a large number of individual refractive, diffractive and / or reflective optical elements 28 such as lenses, mirrors, prisms, end plates and the like, these being optical elements 28 can be actuated, for example, by one or more of the actuator arrangements described here.

Die 3a bis 3c zeigen jeweils eine aus dem Stand der Technik bekannte Temperaturverteilung in einem als Spiegel 32 ausgebildeten optischen Element.the 3a until 3c each show a temperature distribution known from the prior art in a mirror 32 formed optical element.

3a zeigt einen Spiegel 32 in einer Schnittdarstellung ohne Temperiervorrichtung, mit einem Wärmeeintrag 41, der in Form von zwei Pfeilen dargestellt ist und zur Ausbildung einer Temperaturverteilung mit im Wesentlichen kreisförmig ausgebildeten in der Figur nicht gesondert dargestellten Isothermen führt. Die Temperaturverteilung erstreckt sich über den gesamten Spiegelgrundkörper 35 und es ist ein Temperaturgradient entlang der Spiegeloberfläche 33 und von der Spiegeloberfläche 33 in den Spiegelgrundkörper 35 hinein ausgeprägt. Die Randbereiche des Spiegels 32 nehmen die Umgebungstemperatur an, wobei die Spiegelseitenflächen und die Spiegelrückseite von nicht dargestellten Kühlelementen umgeben sind, die auf eine konstante Temperatur temperiert sind. Der mittlere Abstand der Spiegeltemperatur zu der Nulldurchgangstemperatur des Spiegelmaterials ist sehr groß und beträgt mehrere Kelvin, wodurch Deformationen auf der optisch aktiven Fläche 34 entstehen. 3a shows a mirror 32 in a sectional view without a temperature control device, with a heat input 41 , which is shown in the form of two arrows and leads to the formation of a temperature distribution with essentially circular isotherms not shown separately in the figure. The temperature distribution extends over the entire mirror body 35 and it is a temperature gradient along the mirror surface 33 and from the mirror surface 33 in the mirror body 35 pronounced into it. The edge areas of the mirror 32 assume the ambient temperature, the mirror side surfaces and the mirror rear side being surrounded by cooling elements, not shown, which are tempered to a constant temperature. The mean distance between the mirror temperature and the zero crossing temperature of the mirror material is very large and amounts to several Kelvin, which causes deformations on the optically active surface 34 develop.

3b zeigt einen weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Spiegel 32 mit dem gleichen Wärmeeintrag 41 wie in 3a und einer Temperiervorrichtung 36. Die Temperiervorrichtung 36 umfasst mehrere Aussparungen 38, die beispielweise durch Bohren oder selektives Ätzen in den Spiegelgrundkörper 35 eingebracht werden. Die Aussparungen 38 können an ihren Enden miteinander verbunden sein, so dass ein Fluid die Aussparungen 38 seriell durchströmt. Alternativ können die Aussparungen 38 zu Gruppen zusammengeschlossen werden, wobei die Gruppen jeweils von individuell temperiertem Fluid durchströmt werden, wodurch eine lokale Anpassung der Kühlung auf den Wärmeeintrag 41 möglich ist. Prinzipiell kann auch jede einzelne Aussparung 38 von einem individuell temperierten Fluid durchströmt werden. Die Aussparungen 38 sind dabei jeweils in einer Ebene 39 mit konstantem Abstand zur Spiegeloberfläche 33 und der optisch aktiven Fläche 34 angeordnet. 3b shows a further mirror known from the prior art 32 with the same heat input 41 as in 3a and a temperature control device 36 . The temperature control device 36 includes several recesses 38 , for example by drilling or selective etching in the mirror body 35 be introduced. The recesses 38 can be connected to one another at their ends, so that a fluid forms the recesses 38 flowed through in series. Alternatively, the recesses 38 be combined to form groups, the groups are each flowed through by individually temperature-controlled fluid, whereby a local adaptation the cooling on the heat input 41 is possible. In principle, each individual recess can also 38 are flowed through by an individually temperature-controlled fluid. The recesses 38 are each in one level 39 with a constant distance to the mirror surface 33 and the optically active area 34 arranged.

Die 3b zeigt den Fall, in dem die Fluidtemperatur auf die Soll-Umgebungstemperatur, die beispielsweise 22°Celsius beträgt, temperiert wird. Die Ausdehnung der Temperaturgradienten über die Spiegeloberfläche 33 und über die Dicke des Spiegels 32 im Spiegelgrundkörper 35 ist im Vergleich zu den in 3a dargestellten Temperaturgradienten stark reduziert. Die Spiegeltemperatur entspricht jedoch auch in der dargestellten Variante nicht der Nulldurchgangstemperatur des Spiegelmaterials, da diese wie bereits erwähnt herstellungsbedingten Schwankungen unterworfen ist. Je weiter die Spiegeltemperatur von der Nulldurchgangstemperatur abweicht, desto größer ist die Deformation pro Kelvin.the 3b shows the case in which the fluid temperature is brought to the desired ambient temperature, which is, for example, 22 ° Celsius. The expansion of the temperature gradient across the mirror surface 33 and about the thickness of the mirror 32 in the mirror body 35 is compared to the in 3a shown temperature gradients greatly reduced. However, even in the variant shown, the mirror temperature does not correspond to the zero crossing temperature of the mirror material, since, as already mentioned, this is subject to manufacturing-related fluctuations. The further the mirror temperature deviates from the zero crossing temperature, the greater the deformation per Kelvin.

3c zeigt einen weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Spiegel 32 mit einer Temperiervorrichtung 36, die der in 3b dargestellten entspricht. Die Temperaturverteilung ist durch die Temperiervorrichtung 36 derart eingestellt, dass die Deformation der Spiegeloberfläche 33, insbesondere der optisch aktiven Fläche 34 durch den Temperaturgradienten im Spiegel 32 so gering wie möglich ist, also die Spiegeltemperatur in der Nähe der vorher bestimmten Nulldurchgangstemperatur des Spiegelmaterials für diesen Spiegel 32 liegt. Es ist zu erkennen, dass sich bei gleichem Wärmeeintrag 41, wie in den 3a und 3b dargestellt, durch die Temperiervorrichtung 36 mit den Aussparungen 38 ein Temperaturgradient über die gesamte Dicke des Spiegelkörpers 35 einstellt, wodurch sich wiederum erhöhte Deformationen an der Spiegeloberfläche 33 ausbilden. 3c shows a further mirror known from the prior art 32 with a temperature control device 36 that the in 3b shown corresponds. The temperature distribution is through the temperature control device 36 adjusted so that the deformation of the mirror surface 33 , especially the optically active surface 34 by the temperature gradient in the mirror 32 is as low as possible, i.e. the mirror temperature is close to the previously determined zero crossing temperature of the mirror material for this mirror 32 lies. It can be seen that with the same heat input 41 as in the 3a and 3b shown by the temperature control device 36 with the recesses 38 a temperature gradient across the entire thickness of the mirror body 35 adjusts, which in turn increases deformations on the mirror surface 33 form.

3d zeigt die erfinderische Anordnung einer zweiten Temperiervorrichtung 37, die auf der von der Spiegeloberfläche 33 des Spiegels 32 abgewandten Seite der ersten Temperiervorrichtung 36 angeordnet ist. Die zweite Temperiervorrichtung 37 umfasst ebenfalls Aussparungen 38.2, die in einer zweiten Ebene 40 mit einem konstanten Abstand von der ersten Ebene 39 und der Spiegeloberfläche 33 angeordnet sind. Die zweite Temperiervorrichtung 37 wird auf die Umgebungstemperatur temperiert und bildet dadurch eine Abschirmung für den von der Spiegeloberfläche 34 abgewandten Bereich des Spiegelgrundkörpers 35. Die erste Temperiervorrichtung 36 mit Aussparungen 38.1 ist wie im Beispiel der 3c derart temperiert, dass die Deformationen durch den Temperaturgradienten im Bereich der optisch aktiven Fläche 34 minimal sind. Durch die Abschirmung der zweiten Temperiereinheit 37 bildet sich nur noch zwischen der Spiegeloberfläche 33 und der Ebene 40 der zweiten Temperiereinheit 37 ein Temperaturgradient aus. Der Beitrag der Deformationen der Spiegeloberfläche 33 und damit der optisch aktiven Fläche 34 aus dem Temperaturgradienten über die Dicke des Spiegelgrundkörpers 35 wird bei gleichem Wärmeeintrag 41 vorteilhaft minimiert. 3d shows the inventive arrangement of a second temperature control device 37 that is on the from the mirror surface 33 of the mirror 32 facing away from the first temperature control device 36 is arranged. The second temperature control device 37 also includes cutouts 38.2 that is in a second level 40 at a constant distance from the first level 39 and the mirror surface 33 are arranged. The second temperature control device 37 is tempered to the ambient temperature and thus forms a screen for the mirror surface 34 remote area of the mirror body 35 . The first temperature control device 36 with cutouts 38.1 is like in the example of 3c Tempered in such a way that the deformations due to the temperature gradient in the area of the optically active surface 34 are minimal. By shielding the second temperature control unit 37 only forms between the mirror surface 33 and the plane 40 the second temperature control unit 37 a temperature gradient. The contribution of the deformations of the mirror surface 33 and thus the optically active surface 34 from the temperature gradient across the thickness of the mirror body 35 is with the same heat input 41 advantageously minimized.

4 zeigt ein Diagramm, in dem die Temperatur der Spiegeloberfläche über die Zeit für einen Spiegel ohne Temperiervorrichtung, einen Spiegel mit einer Temperiervorrichtung mit einer konstanten Temperatur des Fluids, wie beispielsweise Wasser und einem Spiegel mit einer Temperiervorrichtung mit einer über die Zeit angepassten Temperatur des Fluids darstellt. In diesem Beispiel wurde der Spiegel über 14h mit einem Wärmeeintrag von 3W beaufschlagt. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Temperatur der Spiegeloberfläche ohne eine Temperiervorrichtung auf über 29° Celsius ansteigt. Durch die konstante Umgebungstemperatur von 22° Celsius führt dies zu einem hohen Temperaturgradienten über die Dicke des Spiegels, wodurch sich wiederum Deformationen der Spiegeloberfläche ausbilden. Eine Temperierung des Spiegels mit einer Temperiervorrichtung mit über die Zeit konstanter Temperatur des Kühlwassers führt zu einem geringeren Anstieg der Temperatur an der Spiegeloberfläche, auf über 23° Celsius, wodurch sich die Deformationen der Spiegeloberfläche reduzieren. Wird die Temperatur des Kühlwassers beim Wärmeeintrag unter die Solltemperatur des Spiegels gekühlt und dann langsam angepasst, kann eine nahezu konstante Oberflächentemperatur erreicht werden, wodurch die Deformation durch einen Temperaturgradienten über die Spiegeloberfläche und die Dicke des Spiegels auf ein Minimum reduziert wird. 4th shows a diagram in which the temperature of the mirror surface over time for a mirror without a temperature control device, a mirror with a temperature control device with a constant temperature of the fluid, such as water and a mirror with a temperature control device with a temperature of the fluid adapted over time . In this example, the mirror was exposed to a heat input of 3W for 14 hours. It can be clearly seen that the temperature of the mirror surface rises to over 29 ° Celsius without a temperature control device. Due to the constant ambient temperature of 22 ° Celsius, this leads to a high temperature gradient across the thickness of the mirror, which in turn causes deformations of the mirror surface. Tempering the mirror with a temperature control device with a constant temperature of the cooling water over time leads to a lower increase in the temperature on the mirror surface, to over 23 ° Celsius, which reduces the deformation of the mirror surface. If the temperature of the cooling water is cooled below the target temperature of the mirror when the heat is introduced and then slowly adjusted, an almost constant surface temperature can be achieved, whereby the deformation due to a temperature gradient across the mirror surface and the thickness of the mirror is reduced to a minimum.

5 beschreibt ein mögliches Verfahren zur Temperierung eines optischen Elementes 32 für die Halbleiterlithographie, wobei das optische Element 32 eine optisch aktive Fläche 34, eine erste Temperiervorrichtung 36 und eine zweite Temperiervorrichtung 37 umfasst. 5 describes a possible method for temperature control of an optical element 32 for semiconductor lithography, the optical element 32 an optically active surface 34 , a first temperature control device 36 and a second temperature control device 37 includes.

In einem ersten Verfahrensschritt 51 wird die Nulldurchgangstemperatur des Materials des optischen Elementes 32 ermittelt.In a first process step 51 becomes the zero crossing temperature of the material of the optical element 32 determined.

In einem zweiten Verfahrensschritt 52 wird der über die optisch aktive Fläche 34 in das optische Element 32 eingebrachte Wärmeeintrag 41 bestimmt.In a second process step 52 becomes the over the optically active surface 34 into the optical element 32 introduced heat input 41 definitely.

In einem dritten Verfahrensschritt 53 wird die Temperatur der ersten Temperiervorrichtung 36 zur Temperierung der Oberfläche 33 des optischen Elementes 32 auf Basis der ermittelten Nulldurchgangstemperatur und des bestimmten Wärmeeintrags 41 bestimmt.In a third process step 53 becomes the temperature of the first temperature control device 36 for temperature control of the surface 33 of the optical element 32 based on the determined zero crossing temperature and the determined heat input 41 definitely.

In einem vierten Verfahrensschritt 54 wird die Temperatur der zweiten Temperiervorrichtung 37 zur Abschirmung des Wärmeflusses in Richtung des auf der der optisch aktiven Fläche 34 entgegengesetzten Seite der zweiten Temperiervorrichtung 37 angeordneten Bereichs des optischen Elementes 32 eingestellt.In a fourth process step 54 becomes the temperature of the second temperature control device 37 to shield the heat flow in the direction of the optically active surface 34 opposite side of the second temperature control device 37 arranged area of the optical element 32 set.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
22: FeldfacettenspiegelField facet mirror
33: LichtquelleLight source
44th: BeleuchtungsoptikLighting optics
55: ObjektfeldObject field
66th: ObjektebeneObject level
77th: RetikelReticle
88th: RetikelhalterReticle holder
99: ProjektionsoptikProjection optics
1010: BildfeldField of view
1111: BildebeneImage plane
1212th: WaferWafer
1313th: WaferhalterWafer holder
1414th: EUV-StrahlungEUV radiation
1515th: ZwischenfeldfokusebeneInterfield focus plane
1616: PupillenfacettenspiegelPupil facet mirror
1717th: Baugruppemodule
1818th: Spiegelmirrors
1919th: Spiegelmirrors
2020th: Spiegelmirrors
2121: ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
2222nd: WaferWafer
2323: BeleuchtungsoptikLighting optics
2424: ReticlehalterReticle holder
2525th: ReticleReticle
2626th: WaferhalterWafer holder
2727: ProjektionsobjektivProjection lens
2828: optisches Elementoptical element
2929: FassungenFrames
3030th: ObjektivgehäuseLens housing
3131: ProjektionsstrahlProjection beam
3232: Spiegelmirrors
3333: SpiegeloberflächeMirror surface
3434: optisch aktive Flächeoptically active surface
3535: SpiegelgrundkörperMirror body
3636: erste Temperiervorrichtungfirst temperature control device
3737: zweite Temperiervorrichtungsecond temperature control device
38.1,38.238.1,38.2: AussparungRecess
3939: erste Ebenefirst floor
4040: zweite Ebenesecond level
4141: WärmeeintragHeat input
5151: Verfahrensschritt 1Process step 1
5252: Verfahrensschritt 2Step 2
5353: Verfahrensschritt 3Step 3
5454: Verfahrensschritt 4Step 4
TT: Temperaturtemperature
tt: ZeitTime

Claims

Verfahren zur Temperierung eines optischen Elementes (32) für die Halbleiterlithographie, wobei das optische Element (32) eine optisch aktive Fläche (34), eine erste Temperiervorrichtung (36) und eine zweite Temperiervorrichtung (37) umfasst, mit folgenden Verfahrensschritten: - Ermittlung der Nulldurchgangstemperatur des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials des optischen Elementes (32), - Bestimmung des über die optisch aktive Fläche (34) in das optische Element (34) eingebrachten Wärmeeintrages (41), - Bestimmung und Einstellung der zur Temperierung der Oberfläche (33) des optischen Elementes (34) erforderlichen Temperatur der ersten Temperiervorrichtung (36) auf Basis der ermittelten Nulldurchgangstemperatur und des bestimmten Wärmeeintrags (41), - Einstellung der zur Abschirmung des Wärmeflusses in Richtung desjenigen Bereiches des optischen Elementes (32), welcher sich auf der der optisch aktiven Fläche (34) entgegengesetzten Seite der zweiten Temperiervorrichtung (37) befindet, erforderlichen Temperatur der zweiten Temperiervorrichtung (37).Method for temperature control of an optical element (32) for semiconductor lithography, wherein the optical element (32) comprises an optically active surface (34), a first temperature control device (36) and a second temperature control device (37), with the following process steps: - Determination of the zero crossing temperature of the thermal expansion coefficient of the material of the optical element (32), - Determination of the heat input (41) introduced into the optical element (34) via the optically active surface (34), - Determination and setting of the temperature of the first temperature control device (36) required to control the temperature of the surface (33) of the optical element (34) on the basis of the determined zero crossing temperature and the determined heat input (41), - Setting the temperature of the second temperature control device (37) required to shield the heat flow in the direction of that area of the optical element (32) which is on the side of the second temperature control device (37) opposite the optically active surface (34).

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der zweiten Temperiervorrichtung (37) entsprechend der Umgebungstemperatur des optischen Elementes (32) eingestellt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the temperature of the second temperature control device (37) is set according to the ambient temperature of the optical element (32).

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der ersten Temperiervorrichtung (36) auf Basis der geringsten Deformation der optisch aktiven Fläche (34) des optischen Elementes (32) bestimmt wird.Method according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the temperature of the first temperature control device (36) is determined on the basis of the slightest deformation of the optically active surface (34) of the optical element (32).

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Temperatur der ersten Temperiervorrichtung (36) auf einer Berechnung mit Finite Element Methoden und/oder auf der Erfassung der Auswirkung der Deformation auf die Abbildungseigenschaften einer Projektionsbelichtungsanlage (1) basiert.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination of the temperature of the first temperature control device (36) is based on a calculation using finite element methods and / or on the detection of the effect of the deformation on the imaging properties of a projection exposure system (1).

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der ersten Temperiervorrichtung (36) an einen sich ändernden Wärmeeintrag (41) angepasst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the first temperature control device (36) is adapted to a changing heat input (41).

Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der ersten Temperiervorrichtung (36) bei einer bekannten Änderung des Wärmeeintrags (41) zur Kompensation der Trägheit der Wärmeleitung schon vor der Änderung des Wärmeeintrags (41) angepasst wird.Procedure according to Claim 5 , characterized in that the temperature of the first temperature control device (36) is adjusted before the change in the heat input (41) for a known change in the heat input (41) to compensate for the inertia of the heat conduction.

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Temperiervorrichtung (36) in einer Ebene (39) parallel zur optisch aktiven Fläche (34) verläuft.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first temperature control device (36) runs in a plane (39) parallel to the optically active surface (34).

Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der ersten Temperiervorrichtung (36) über die Ebene (39) variiert.Procedure according to Claim 7 , characterized in that the temperature of the first temperature control device (36) varies over the plane (39).

Optische Baugruppe mit einem optischen Element (32), umfassend einen Grundkörper (35), eine erste Temperiervorrichtung (36) und eine zweite Temperiervorrichtung (37), die in zwei Ebenen (39,40) parallel zu einer optisch aktiven Fläche (34) im Grundkörper (35) des optischen Elementes (32) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Temperiervorrichtung (36) derart ausgebildet ist, dass durch die eingestellte Temperatur der ersten Temperiervorrichtung (36) die durch Temperaturunterschiede verursachte Deformation der optisch aktiven Fläche (34) minimiert wird.Optical assembly with an optical element (32), comprising a base body (35), a first temperature control device (36) and a second temperature control device (37) which are arranged in two planes (39, 40) parallel to an optically active surface (34) in the Base body (35) of the optical element (32) are arranged, characterized in that the first temperature control device (36) is designed in such a way that the deformation of the optically active surface (34) caused by temperature differences is caused by the set temperature of the first temperature control device (36). is minimized.

Optische Baugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperiervorrichtung (37) derart ausgebildet ist, dass derjenige Bereich, der sich auf der der optisch aktiven Fläche (34) entgegengesetzten Seite der zweiten Temperiervorrichtung (37) befindet, eine homogene Temperaturverteilung aufweist.Optical assembly according to Claim 9 , characterized in that the second temperature control device (37) is designed in such a way that that area which is located on the side of the second temperature control device (37) opposite the optically active surface (34) has a homogeneous temperature distribution.

Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Baugruppe an einer Außenfläche des optischen Elementes (34) eine dritte Temperiervorrichtung umfasst.Optical assembly according to one of the Claims 9 or 10 , characterized in that the optical assembly comprises a third temperature control device on an outer surface of the optical element (34).

Optische Baugruppe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der zweiten Temperiervorrichtung (37) der Temperatur der dritten Temperiervorrichtung entspricht.Optical assembly according to Claim 11 , characterized in that the temperature of the second temperature control device (37) corresponds to the temperature of the third temperature control device.

Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Temperiervorrichtung (36) derart ausgebildet ist, dass der Bereich des optischen Elementes (32) zwischen der optisch aktiven Fläche (34) und der zweiten Temperiervorrichtung (37) einen Temperaturgradienten aufweist.Optical assembly according to one of the Claims 9 until 12th , characterized in that the first temperature control device (36) is designed such that the area of the optical element (32) between the optically active surface (34) and the second temperature control device (37) has a temperature gradient.

Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Temperiervorrichtung (36) mehrere Aussparungen (38.1) umfasst, wobei die Temperatur eines vorhandenen Temperierfluids für jede Aussparung (38.1) individuell gewählt werden kann.Optical assembly according to one of the Claims 9 until 13th , characterized in that the first temperature control device (36) comprises several recesses (38.1), wherein the temperature of an existing temperature control fluid can be selected individually for each recess (38.1).

Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorhandene Ansteuerung derart ausgebildet ist, dass die Temperatur der ersten Temperiervorrichtung (36) abhängig von einem Wärmeeintrag (41) auf der optisch aktiven Fläche (34) des optischen Elementes (32) angepasst wird.Optical assembly according to one of the Claims 9 until 14th , characterized in that an existing control is designed such that the temperature of the first temperature control device (36) is adapted depending on a heat input (41) on the optically active surface (34) of the optical element (32).

Optische Baugruppe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung derart ausgebildet ist, dass sie auf Basis einer bekannten zukünftigen Änderung des Wärmeeintrags (41) die Temperatur vor der Änderung des Wärmeeintrags (41) anpasst.Optical assembly according to Claim 15 , characterized in that the control is designed in such a way that it adapts the temperature before the change in the heat input (41) on the basis of a known future change in the heat input (41).